(57)【要約】  音声信号内にデータを隠蔽するデータ隠蔽システムが説明される。該システムは、透かし、データ通信、視聴率調査等に使用することができる。システムは、極性が隠蔽されるデータと共に変化する人工エコーを付加することによって、音声信号にデータを隠蔽する。１実施形態では、各データ値は異なる遅延を持つ正および負のエコーによって表される。次に、受信機は、異なる遅延で得られた測定値の差分をとることによって、自然なエコーの効果および／または音声信号の周期性を取り除くことができる。
2011523091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号にデータ値を埋め込む方法であって、
前記音声信号を受信すること、
前記受信された音声信号の少なくとも一部のエコーを生成すること、
前記受信された音声信号と前記生成されたエコーとを結合することによって、該音声信号にデータ値を埋め込むこと、を含み、
前記データ値は、前記音声信号と結合されるエコーの極性を該データ値に応じて変えることにより該音声信号に埋め込まれる、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記生成することは、前記受信された音声信号の少なくとも一部の第１のエコーと、前記受信された音声信号の少なくとも一部の第２のエコーとを生成し、
前記埋め込むことは、前記受信された音声信号と前記生成された第１および第の２エコーとを結合することによって、該音声信号に前記データ値を埋め込み、
前記音声信号と結合された前記第１および第の２エコーは、前記データ値に応じて変わる第１および第２の極性をそれぞれ持つ、方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、
前記エコーの各々は、前記音声信号の少なくとも一部を反復することによって生成される、方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法において、
前記第１のエコーは前記音声信号の第１の部分を反復することによって生成され、前記第２のエコーは前記音声信号の第２の部分を反復することによって生成される、方法。
【請求項５】
請求項２記載の方法において、
前記第１および第２のエコーは、前記音声信号のほぼ同じ第１の部分を反復することによって生成される、方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、
第３および第４のエコーを生成することをさらに含み、該第３のエコーは、前記音声信号と結合された場合に前記第２のエコーと同一の極性を持ち、該第４のエコーは、前記音声信号と結合された場合に前記第１のエコーと同一の極性を持ち、該第３および第４のエコーは、前記第１および第２のエコーによって繰り返された前記第１の部分とは異なる、前記音声信号のほぼ同じ第２の部分を反復することによって生成される、方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、
前記第２の部分は前記第１の部分に隣接している、方法。
【請求項８】
請求項６または７記載の方法において、
前記第１のエコーは、前記音声信号の第１の部分に対する第１の遅延で前記音声信号と結合され、
前記第２のエコーは、前記第１のエコーに対する第２の遅延で前記音声信号と結合され、
前記第３のエコーは、前記音声信号の第２の部分に対する第３の遅延で前記音声信号と結合され、
前記第４のエコーは、前記第３のエコーに対する第４の遅延で前記音声信号と結合される、方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、
前記第１の遅延は前記第３の遅延に等しく、および／または、前記第２の遅延は前記第４の遅延に等しい、方法。
【請求項１０】
請求項８または９記載の方法において、
前記複数の遅延は前記データ値に依存しない、方法。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか１項に記載の方法において、
前記第１および第３の遅延は０．５ミリ秒から１００ミリ秒の間であり、前記第２および第４の遅延は、前記第１および第３のエコーから０．１２５ミリ秒から３ミリ秒の間だけそれぞれ間隔を置かれる、方法。
【請求項１２】
請求項６から１１のいずれか１項に記載の方法において、
前記音声信号の第１および第２の部分は、２０ミリ秒から５００ミリ秒の間の継続時間を持つ、方法。
【請求項１３】
請求項６から１２のいずれか1項に記載の方法において、
前記生成することは、前記音声信号と結合される前に前記第３および第４のエコーに適用される利得係数の極性を逆にすることによって、該第３および第４のエコーを生成する、方法。
【請求項１４】
請求項２から１３のいずれか１項に記載の方法において、
前記第１のエコーは前記第２のエコーに対して異なる極性を持つ、記載の方法。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法において、
前記複数のエコーまたは各エコーは前記音声信号の振幅よりも小さい振幅を持つ、方法。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法において、
前記複数のエコーまたは各エコーの振幅は前記データ値に依存しない、方法。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法にいて、
前記複数のエコーまたは各エコーは、聞き手に対するエコーの目立ちすぎを低減するために次第に大きくおよび小さくなる、方法。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法において、
前記音声信号はサンプルのストリームとして受信され、前記複数のエコーまたは各エコーは、該音声サンプルのストリームを、遅延線を通過させることによって生成される、方法。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法において、
前記結合するステップは、前記データ値に応じて各エコーを前記音声信号に加えることおよび／または該音声信号から差し引くことによって、前記複数のエコーまたは各エコーを前記音声信号と結合する、方法。
【請求項２０】
請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法において、
前記生成することは、前記生成されたエコーの極性が前記データ値に依存するように前記エコーを生成する、方法。
【請求項２１】
プログラム可能なコンピュータ装置に請求項１から２０のいずれか１項の方法を実行させるための、コンピュータに実装可能な命令を含む、コンピュータが実行可能な命令の製品。
【請求項２２】
音声信号にデータ値を埋め込む装置であって、
前記音声信号を受信する入力装置と、
前記受信された音声信号の少なくとも一部のエコーを生成するように動作可能なエコー生成器と、
前記受信された音声信号と前記生成されたエコーとを結合し、該音声信号に前記データ値を埋め込むように動作可能な結合器と、を有し、
前記エコー生成器および／または前記結合器は、前記データ値が、前記音声信号と結合されるエコーの極性を該データ値に応じて変えることにより、該音声信号に埋め込まれるように構成される、装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の装置において、
請求項２から２０のいずれか１項の方法を行うように動作可能な装置。
【請求項２４】
音声信号に埋め込まれたデータ値を回復する方法であって、
前記音声信号と、極性が前記データ値に依存する該音声信号のエコーと、を持った入力信号を受信すること、
前記エコーの極性を決定するために前記受信された入力信号を処理すること、
前記決定された極性から前記データ値を回復すること、を含む方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の方法において、
前記入力信号は、前記音声信号の少なくとも一部の第１のエコーと、前記音声信号の少なくとも一部の第２のエコーとを有し、該第１および第２のエコーは、前記データ値に応じて変わる第１および第２の極性をそれぞれ持ち、前記処理することは、前記入力信号を処理して前記第１および第２のエコーを結合し、前記結合された２つのエコーの極性を決定し、前記回復することは、前記結合された２つのエコーについて決定された極性から、前記データ値を回復する、方法。
【請求項２６】
請求項２５記載の方法において、
前記処理することは、前記入力信号を処理して、前記第１のエコーに依存する第１の尺度および前記第２のエコーに依存する第２の尺度を決定し、該第１の尺度と第２の尺度とを差分をとることによって前記２つのエコーを結合し、前記結合された２つのエコーの極性を、該差分をとった結果の極性を決定することにより決定する、方法。
【請求項２７】
請求項２５または２６記載の方法において、
前記第１のエコーは前記音声信号の第１の部分であり、前記第２のエコーは前記音声信号の第２の部分である、方法。
【請求項２８】
請求項２５または２６記載の方法において、
前記第１および第２のエコーは、前記音声信号のほぼ同じ部分の反復である、方法。
【請求項２９】
請求項２４記載の方法において、
前記入力信号は、第１、第２、第３、および第４のエコーを有し、前記第１および第４のエコーは同一極性を持ち、前記第２および第３のエコーは、前記第１および第４のエコーの極性と逆となる、同一極性を持ち、前記処理ステップは前記入力信号を処理して、前記第１から第４のエコーを結合し、前記結合された４つのエコーの極性を決定し、前記回復ステップは、前記結合された４つのエコーについて決定された極性から、前記データ値を回復する、方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の方法において、
前記処理することは、前記入力信号を処理して、前記第１のエコーに依存する第１の尺度、前記第２のエコーに依存する第２の尺度、前記第３のエコーに依存する第３の尺度、および前記第４のエコーに依存する第４の尺度を決定し、該４つの尺度の差分をとることによって前記４つのエコーを結合し、前記結合された４つのエコーの極性を、該差分をとった結果の極性を決定することにより決定する、方法。
【請求項３１】
請求項３０記載の方法において、
前記差分をとることは、前記第１の尺度と第３の尺度との第１の差分をとり、前記第２の尺度と第４の尺度との第２の差分をとることである、方法。
【請求項３２】
請求項３１記載の方法において、
前記差分をとることは、前記第１の差分をとった結果と前記第２の差分をとった結果との第３の差分をとり、前記結合された４つのエコーの極性は、該第３の差分をとった結果の極性から決定される、方法。
【請求項３３】
請求項２９から３２のいずれか１項に記載の方法において、
前記第１および第２のエコーは、前記音声信号のほぼ同じ第１の部分の反復であり、前記第３および第４のエコーは、前記音声信号のほぼ同じ第２の部分の反復である、方法。
【請求項３４】
請求項２９から３２のいずれか１項に記載の方法において、
前記第１および第３のエコーは、前記音声信号のほぼ同じ第１の部分の反復であり、前記第２および第４のエコーは、前記音声信号のほぼ同じ第２の部分の反復である、方法。
【請求項３５】
請求項３３または３４記載の方法において、
前記第２の部分は前記第１の部分に隣接している、方法。
【請求項３６】
請求項３３記載の方法において、
前記第１のエコーは、前記音声信号の前記第１の部分に対して第１の遅延だけ遅延され、
前記第２のエコーは、前記第１のエコーに対して第２の遅延だけ遅延され、
前記第３のエコーは、前記音声信号の前記第２の部分に対して第３の遅延だけ遅延され、
前記第４のエコーは、前記第３のエコーに対して第４の遅延だけ遅延されている、方法。
【請求項３７】
請求項３６記載の方法において、
前記第１の遅延は前記第３の遅延に等しく、および／または、前記第２の遅延は前記第４の遅延に等しい、方法。
【請求項３８】
請求項３６または３７記載の方法において、
前記第１および第３の遅延は０．５ミリ秒から１００ミリ秒の間であり、前記第２および第４の遅延は、前記第１および第３のエコーから０．１２５ミリ秒から３ミリ秒の間だけそれぞれ遅延されている、方法。
【請求項３９】
請求項３３記載の方法において、
前記第１のエコーは、前記音声信号の前記第１の部分に対して第１の遅延だけ遅延され、
前記第２のエコーは、前記音声信号の前記第２の部分に対して第２の遅延だけ遅延され、
前記第３のエコーは前記第１のエコーに対して第３の遅延だけ遅延され、
前記第４のエコーは前記第２のエコーに対して第４の遅延だけ遅延されている、方法。
【請求項４０】
請求項３６から３９のいずれか１項に記載の方法において、
前記複数の遅延は前記データ値に依存しない、方法。
【請求項４１】
請求項３３から４０のいずれか１項に記載の方法において、
前記音声信号の第１および第２の部分は、２０ミリ秒から５００ミリ秒の間の継続時間を持つ、方法。
【請求項４２】
請求項２５から４１のいずれか１項に記載の方法において、
前記第１のエコーは前記第２のエコーに対して異なる極性を持つ、方法。
【請求項４３】
請求項２４からの４２のいずれか１項に記載の方法において、
前記複数のエコーまたは各エコーは、聞き手に対するエコーの目立ちすぎを低減するために次第に大きくおよび小さくなる、方法。
【請求項４４】
請求項４３記載の方法において、
前記エコーの極性は、該エコーの振幅が最大値になったとき、またはその最大値に近いときに決定される、方法。
【請求項４５】
プログラム可能なコンピュータ装置に請求項２４から４４のいずれか１項の方法を実行させるための、コンピュータに実装可能な命令を含む、コンピュータが実行可能な命令の製品。
【請求項４６】
音声信号に埋め込まれたデータ値を回復する装置であって、
前記音声信号と、極性が前記データ値に依存する該音声信号のエコーと、を持った入力信号を受信する入力装置と、
前記入力信号を処理して前記エコーの極性を決定するように動作可能なプロセッサと、
決定された極性から前記データ値を回復するように動作可能なデータ再生器と、を有する装置。
【請求項４７】
請求項４５記載の装置であって、
請求項２５から４４のいずれか１項の方法を行うように動作可能な装置。
【請求項４８】
請求項１から２０のいずれか１項に記載の方法において、
符号化されたメッセージデータの一部を形成する複数のデータ値の各々について行われ、該メッセージデータは、メッセージデータの巡回符号化および畳み込み符号化を行うＦＥＣ符号化技術を使用して符号化され、巡回符号化されたメッセージデータの順番は畳み込み符号化の前に変えられる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透かし、データ通信、視聴率調査等に使用することができる、データの音声信号への埋め込みとその後の回復を行うシステムに関する。本発明は、特に、音声信号にエコーを付加することによって、その音声信号にデータを隠蔽するシステム、および付加されたエコーを検出することによって隠蔽データを回復するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、遠隔の受信機に伝送する音声信号内にデータを隠蔽する技術を開示している。データは、音声信号に人工エコー（ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  ｅｃｈｏ）を付加すること、および、隠蔽されるデータに従ってエコーの振幅および／または遅延を変化させることによって、その音声信号に隠蔽される。
【０００３】
特許文献１に記述されているデータ隠蔽技術に関する問題は、多くの場合、自然なエコー（ｎａｔｕｒａｌ  ｅｃｈｏ）は人工エコーを隠すことがあるので、受信機はその人工エコーを識別することができず、その結果隠蔽データを回復することができなくなることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許番号第５，８９３，０６７号
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、代替のデータ隠蔽技術を提供することを目的とする。本発明の１実施形態は、各データ値を表す異なる極性のエコーを適用することによって、上述の問題を少なくとも緩和するものである。
【０００６】
１態様によれば、本発明は音声信号にデータ値を埋め込む方法を提供し、該方法は、受信された音声信号の少なくとも一部のエコーを生成すること、受信された音声信号を該生成されたエコーと結合することによって、該音声信号にデータ値を埋め込むことを含み、データ値は、音声信号と結合されるエコーの極性を該データ値に応じて変えることにより該音声信号に埋め込まれる。発明者らは、音声信号にデータを埋め込むために極性変調を使用することは、特に例えば部屋の音響効果によって引き起こされる自然なエコーの存在下で、埋め込まれたデータを受信機でより容易に回復させることができることを見出した。極性変調は、生成されるエコーを変えることによって、および／または、エコーが音声信号と結合される方法を変えることによって達成することができる。
【０００７】
１実施形態では、生成するステップは、受信された音声信号の少なくとも一部の第１のエコーと、受信された音声信号の少なくとも一部の第２のエコーとを生成し、該第１および第２のエコーは、データ値に応じて変わる第１および第２の極性をそれぞれ持ち、埋め込むステップは、受信された音声信号を該生成された第１および第２のエコーと結合することによって、該音声信号にデータ値を埋め込む。
【０００８】
エコーの各々は、前記音声信号の少なくとも一部を反復することによって生成されてもよい。第１のエコーは音声信号の第１の部分を反復することによって生成されてもよく、第２のエコーは前記音声信号の第２の部分を反復することによって生成されてもよい。あるいは、第１および第２のエコーは、音声信号のほぼ同じ第１の部分を反復することによって生成されてもよい。音声信号がサンプルのストリームとして受信される場合、前記複数のエコーまたは各エコーは、該音声サンプルのストリームを、遅延線を通過させることによって生成されてもよい。
【０００９】
１実施形態では、第３および第４のエコーが生成されてもよく、該第３のエコーは前記第２のエコーと同一極性を持ち、該第４のエコーは前記第１のエコーと同一極性を持つ。この場合、第３および第４のエコーは、第１および第２のエコーによって繰り返された第１の部分とは異なる、音声信号のほぼ同じ第２の部分を反復することによって生成されてもよい。音声信号の第２の部分は第１の部分に隣接していてもよい。生成するステップは、音声信号と結合される前に第３および第４のエコーに適用される利得係数の極性を逆にすることによって、該第３および第４のエコーを生成してもよい。
【００１０】
第１のエコーは、音声信号の第１の部分に対する第１の遅延で該音声信号と結合されてもよく、第２のエコーは、第１のエコーに対する第２の遅延で音声信号と結合されてもよく、第３のエコーは、音声信号の第２の部分に対する第３の遅延で音声信号と結合されてもよく、第４のエコーは、第３のエコーに対する第４の遅延で音声信号と結合されてもよい。第１の遅延は前記第３の遅延と等しくてもよく、および／または、第２の遅延は前記第４の遅延と等しくてもよい。１実施形態では、上記複数の遅延およびエコーの振幅はデータ値に依存しない。
【００１１】
第１および第３の遅延は、０．５ミリ秒から１００ミリ秒の間であるのが好ましく、５ミリ秒から４０ミリ秒の間であるのがより好ましく、第２および第４の遅延は、（それぞれ第１および第３のエコーに対して）０．１２５ミリ秒から３ミリ秒の間だけ遅延され、０．２５ミリ秒から１ミリ秒の間だけ遅延されるのがより好ましい、というのはこれらの遅延が自然なエコーに遅延に類似しているので、ユーザに対してそれほど目立たないからである。１実施形態では、前記複数のエコーまたは各エコーは前記音声信号の振幅よりも小さい振幅を持つ。前記複数のエコーまたは各エコーは、聞き手に対するエコーの目立ちすぎを低減するために次第に大きくおよび小さくなるのが好ましい。
【００１２】
音声信号の第１および第２の部分は、受信機がエコーの存在を検出できるように十分に長くあるべきであるが、通信できるデータレートを過度に減少させるほど長すぎるべきではない。発明者らは、２０ミリ秒から５００ミリ秒の間の継続時間を持っているエコーが、音響リンクを通して送信が行われる場合のデータ伝送エラーを最小に維持しながら、適切なデータレートを提供することを見出した。電気的リンクを通して送信が行われる場合、より短いエコーが使用されてもよい。
【００１３】
エコーは、該エコーを音声信号に加えて、および／または、音声信号から差し引くことによって、音声信号と結合されてもよい。したがって、各エコーの極性は、該各エコーが音声信号と結合される方法を制御することにより制御することができる。
【００１４】
本発明のこの態様は、プログラム可能なコンピュータ装置に上で説明した方法を行わせるコンピュータ実行可能命令を有する、コンピュータが実行可能な命令の製品も提供する。
【００１５】
この態様は、音声信号にデータ値を埋め込む装置も提供し、該装置は、受信された音声信号の少なくとも一部のエコーを生成するように動作可能なエコー生成器と、受信された音声信号を該生成された第１および第２のエコーと結合し、該音声信号にデータ値を埋め込むように動作可能な結合器とを有し、該エコー生成器および／または結合器は、音声信号と結合されるエコーの極性をデータ値に応じて変えることにより、該データ値が、該音声信号に埋め込まれるように構成される。
【００１６】
他の態様によれば、本発明は、音声信号に埋め込まれたデータ値を回復する方法を提供し、該方法は、音声信号と、極性が前記データ値に依存する該音声信号の少なくとも一部のエコーと、を持った入力信号を受信すること、受信された入力信号を処理して前記エコーの極性を決定すること、決定された極性から前記データ値を回復すること、を含む。
【００１７】
入力信号は、音声信号の少なくとも一部の第１のエコーと、音声信号の少なくとも一部の第２のエコーとを有してもよく、該第１および第２のエコーは、データ値に応じて変わる第１および第２の極性をそれぞれ持ち、処理ステップは入力信号を処理して、第１および第２のエコーを結合し、結合された２つのエコーの極性を決定し、回復ステップは、結合された２つのエコーについて決定された極性から、データ値を回復する。
【００１８】
１実施形態では、処理ステップは入力信号を処理して、第１のエコーに依存する第１の自己相関尺度および第２のエコーに依存する第２の自己相関尺度決定し、該第１の自己相関尺度と第２の自己相関尺度との差分をとることによって２つのエコーを結合し、結合された２つのエコーの極性を、該差分をとった結果の極性の決定することにより決定する。
【００１９】
第１のエコーは音声信号の第１の部分であってもよく、第２のエコーは音声信号の第２の部分であってもよい。あるいは、第１および第２のエコーは、音声信号のほぼ同じ部分の反復であってもよい。
【００２０】
１実施形態では、入力信号は、第１、第２、第３、および第４のエコーを有し、第１および第４のエコーは同一極性を持ち、第２および第３のエコーは、第１および第４のエコーの極性と逆となる、同一極性を持ち、処理ステップは入力信号を処理して、第１から第４のエコーを結合し、結合された４つのエコーの極性を決定し、回復ステップは、結合された４つのエコーについて決定された極性から、データ値を回復する。
【００２１】
この実施形態では、処理ステップは入力信号を処理して、第１のエコーに依存する第１の自己相関尺度、第２のエコーに依存する第２の自己相関尺度、第３のエコーに依存する第３の自己相関尺度、および第４のエコーに依存する第４の自己相関尺度を決定し、該４つの自己相関尺度の差分をとることによって４つのエコーを結合し、結合された４つのエコーの極性を、該差分をとった結果の極性を決定することにより決定してもよい。
【００２２】
差分をとるステップは、第１の自己相関尺度と第３の自己相関尺度との第１の差分をとり、第２の自己相関尺度と第４の自己相関尺度との第２の差分をとり、前記第１の差分をとった結果と第２の差分をとった結果との第３の差分をとってもよく、結合された４つのエコーの極性は、該第３の差分をとった結果の極性から決定されてもよい。
【００２３】
第１および第２のエコーは、音声信号のほぼ同じ第１の部分の反復であってもよく、第３および第４のエコーは、音声信号のほぼ同じ第２の部分の反復であってもよい。あるいは、第１および第３のエコーは、音声信号のほぼ同じ第１の部分の反復であってもよく、第２および第４のエコーは、音声信号のほぼ同じ第２の部分の反復であってもよい。１実施形態では、前記複数のエコーまたは各エコーは、聞き手に対するエコーの目立ちすぎを低減するために次第に大きくおよび小さくなる。この場合、エコーの極性は、該エコーの振幅が最大値になったとき、またはその最大値に近いときに決定されてもよい。
【００２４】
第１のエコーは、音声信号の前記第１の部分に対して第１の遅延だけ遅延されていてもよく、第２のエコーは、第１のエコーに対して第２の遅延だけ遅延されてもよく、第３のエコーは、音声信号の第２の部分に対して第３の遅延だけ遅延されていてもよく、第４のエコーは、第３のエコーに対して第４の遅延だけ遅延されてもよい。第１の遅延は第３の遅延と等しくてもよく、および／または、第２の遅延は前記第４の遅延と等しくてもよい。
【００２５】
この態様によれば、プログラム可能なコンピュータ装置に上記方法を行わせるコンピュータ実行可能命令を含んだコンピュータが実行可能な命令の製品も提供される。
【００２６】
この態様は、音声信号に埋め込まれたデータ値を回復する装置も提供し、該装置は、音声信号と、極性が前記データ値に依存する該音声信号の少なくとも一部のエコーと、を持った入力信号を受信する入力装置と、前記入力信号を処理して前記エコーの極性を決定するように動作可能なプロセッサと、決定された極性からデータ値を回復するように動作可能なデータ再生器と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明のこれらおよびその他の側面は、次の図面に関して説明される典型的な実施形態の以下の詳細な説明から当業者に明白になるであろう。
【図１】典型的な実施形態で使用される送信機および受信機の主要構成要素を示すブロック図である。
【図２ａ】バイナリ「１」を符号化するために音声信号に付加されたエコーを示すインパルスプロットである。
【図２ｂ】バイナリ「０」を符号化するために音声信号に付加されたエコーを示すインパルスプロットである。
【図３ａ】マンチェスタ符号化後のバイナリ「１」に対する人工エコーの存在を示すインパルスプロット、および自然なエコーを示すインパルスプロットである。
【図３ｂ】マンチェスタ符号化後のバイナリ「０」に対する人工エコーの存在を示すインパルスプロット、および自然なエコーを示すインパルスプロットである。
【図４】図１に示した送信機で行われる符号化をより詳細に示すブロック図である。
【図５】図１に示した送信機のエコー生成／整形モジュール形成部の主要構成要素を示すブロック図である。
【図６ａ】バイナリ「１」が伝送されるときに、音声信号と結合される前にエコーに適用される整形／変調関数を示す図である。
【図６ｂ】バイナリ「０」が伝送されるときに、音声信号と結合される前にエコーに適用される整形／変調関数を示す図である。
【図６ｃ】２つの連続するバイナリ「１」が伝送されるときに、整形／変調関数が変化する状態を示す図である。
【図６ｄ】バイナリ「０」がバイナリ「１」の後に伝送されるときに適用される整形／変調関数を示す図である。
【図７】受信された音声信号から隠蔽データを回復する、図１に示した受信機で行われる処理を示す図である。
【図８ａ】人工エコーのない典型的な音声信号の自己相関プロットである。
【図８ｂ】ビットシンボルの前半の、人工エコーを持った音声信号の自己相関プロットである。
【図８ｃ】ビットシンボルの後半の、人工エコーを持った音声信号の自己相関プロットである。
【図８ｄ】図８ｂに示した自己相関プロットから図８ｃに示した自己相関プロットを差し引くことによって得られたプロットである。
【図９】音声信号に埋め込まれた隠蔽データを受け取り、回復するのに使用される受信機の代替の形態を示すブロック図である。
【図１０】ＦＥＣ誤り数が入力信号内の隠蔽データメッセージを見つけるのに使用される同期処理中に変化する方法を示すプロットである。
【図１１ａ】ＦＥＣ符号器によって行われる処理を示す図である。
【図１１ｂ】ＦＥＣ復号器によって行われる処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、送信機１が音響信号３内に隠蔽されたデータを遠隔の受信機５に伝送する１実施形態による、送受信機システムを示すブロック図である。送信機１は、テレビまたは無線配信網の一部を形成してもよく、受信機は、送信機１によって出力された音響信号３を検出することができるセルラー携帯電話機のような携帯機器であってもよい。
送信機
図１に示すように、送信機１は、遠隔の受信機５に伝送される入力データを受け取って符号化する前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号器モジュール７を含む。ＦＥＣ符号化モジュール７から出力された符号化メッセージデータは、次に、符号化メッセージデータが隠蔽される音声信号も受け取るエコー生成／整形モジュール９に渡される。次に、エコー生成／整形モジュール９は、伝送されるメッセージデータに依存する音声信号のエコーを生成することによって、該音声信号にメッセージデータを隠蔽する。次に、生成されたエコーは結合モジュール１１で元の音声信号と結合され、結果として得られた修正された音声信号は、次に適切な利得制御用の利得制御モジュール１３に渡される。次に、音声信号はデジタル／アナログ変換器１５によってデジタル信号からアナログ信号に変換され、該デジタル音声信号は、次に、隠蔽データを持った音響信号３を生成するラウドスピーカ１９を駆動するドライバモジュール１７によって増幅される。
【００２９】
以下により詳細に説明するように、この実施形態では、伝送されるデータを符号化するために、（エコーの遅延および／または振幅ではなく）エコーの極性が変更される。発明者らは、この極性変調は音声信号に自然なエコー（ｎａｔｕｒａｌ  ｅｃｈｏ）および周期性が存在する下で、より強固になりえることを見出した。これは、各データ値が、振幅は同じであるが、遅延が異なりかつ極性が逆の２つのエコーによって表される場合に特にあてはまる。各メッセージビットを表す２つのエコーの極性は、バイナリ「０」およびバイナリ「１」を識別するために逆にされる。これは図２に示すインパルスプロットによって示される。特に、図２ａはバイナリ「１」が伝送される場合に存在するコンポーネント信号を示すインパルスプロットであり、図２ｂはバイナリ「０」が伝送される場合に存在するコンポーネント信号を示すインパルスプロットである。図２ａに示すように、コンポーネント信号は、元の音声信号を表す最初のインパルス２１を含み、該インパルスの後に、音声信号に付加される、元の信号コンポーネント２１の２つのエコーを表す２つのより小さな振幅のインパルス２３−１および２３−２が後続する。図２ａと２ｂとを比較して理解できるように、バイナリ「１」が伝送される場合、正のエコー２３−１が最初に伝送され、その後負のエコー２３−２が続き、バイナリ「０」が伝送される場合、負のエコー２３−１が最初に伝送され、その後正のエコー２３−２が続く。所望であればこれを逆にすることができる。
【００３０】
図２に示すように、この実施形態では、第１のエコーはほぼ１０ミリ秒の遅延で付加され、第２のエコーは第１のエコー後に０．２５ミリ秒の遅延で付加される。これはバイナリ「１」またはバイナリ「０」が伝送されるかどうかにかかわらず同じである。さらに、図２に表すように、この実施形態では、付加されるエコーは、元の音声信号の振幅と比較してより小さい振幅を持っている。特に、この実施形態では、エコーの振幅は元の音声信号の振幅のほぼ１／３である。
受信機
図１は、受信機５の主要構成要素も示している。図示のように、受信機はマイクロホン３１を含み、該マイクロホンは音響信号３を検出して該音響信号を対応する電気信号に変換し、次に該電気信号はフィルタ／増幅回路３３によってフィルタにかけられ、増幅される。次に、フィルタ／増幅回路３３からの出力は、アナログ／デジタル変換器３５によってデジタル化され、デジタルサンプルは次にエコー検出器３７に渡される。次に、エコー検出器３７はデジタルサンプルを処理し、受信された信号中のエコーの極性を識別する。次に、この情報は、エコー情報を処理して符号化メッセージデータを回復するデータ回復モジュール３９へ渡される。次に、送信機１のＦＥＣ復号モジュールへの入力であった元のデータを回復するために、このメッセージデータは復号器４１によって復号される。
マンチェスタ符号化
以下により詳細に説明するように、エコー検出器３７は、規定された遅延で受信された信号の自己相関を計算することによって、受信された信号からエコーを検出する。しかしながら、自然なエコー（例えば部屋のエコー）も自己相関値に寄与するので、元のオーディオトラックの周期性として計算される。符号化されたデータを示す人工エコー（ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  ｅｃｈｏ）をこれらの自然なエコーから識別するために、「１」のメッセージデータ値は「０」が後に続く「１」として伝送され（または逆もまた同様）、一方「０」のメッセージデータ値は「１」が後に続く「０」として伝送されるように、メッセージデータもマンチェスタ符号化される。この実施形態では、このマンチェスタ符号化はエコー生成／整形モジュール９によって行われる。したがって、「０」のメッセージビット値が伝送される場合、シンボルの前半については、第１のエコー２３−１は正極性であり、第２のエコー２３−２は負極性であるが、一方シンボルの後半については、第１のエコー２３−１は負極性であり、第２のエコー２３−２は正極性である。「０」のメッセージビット値を伝送するために、下に与えられる表に要約されるようにすべての極性は逆にされる。
【００３１】
【表１】
2011523091.tif 000003
【００３２】
マンチェスタ符号化が人工エコーから自然なエコーを識別するのに役立つことができる理由は、自然なエコーが２つの半分のシンボル期間にわたり安定しているからである。したがって、シンボルの前半の自己相関からシンボルの後半の自己相関を差し引くことによって（またはその逆もまた同様）、自然なエコーおよび周期性の影響は相殺するが、一方人工エコーに起因する自己相関ピークは建設的に増加する。同様に、各半分のシンボル期間で２つのエコーを使用する理由は、人工エコーを元のトラックの周期性から識別するためである。通常、元のトラックの自己相関は、これらの２つの遅延の間（すなわち１０ミリ秒と１０．２５ミリ秒との間）では大きく変化しない。したがって、２つの遅延における自己相関の差分をとる（differencing）ことによって、周期性の影響は低減され、２つのエコーによって生じる自己相関ピークは建設的に増加する。
【００３３】
図３ａおよび３ｂは、２つの半分のシンボル、および、バイナリ「１」およびバイナリ「０」をそれぞれ示す、各半分のシンボル期間内に付加された人工エコー２３を示すインパルスプロットである。図３ａおよび３ｂは、１つの半分の期間から次の半分の期間まで変化しない自然なエコー２５−１および２５−２も示している。したがって、１つの半分のシンボル期間におけるエコーを他の半分のシンボル期間における対応するエコー（すなわち同一遅れすなわち遅延を持つエコー）から差し引くことによって、自然なエコーおよび周期性の影響は相殺するが、一方人工エコーは建設的に増加し、それにより隠蔽データを検出することがより容易になる。
【００３４】
上記説明は、本実施形態で使用される符号化および復号技術の概要を提供するものである。ここで、上述の符号化および復号処理を行う送信機１および受信機５の主要構成要素についてより詳細に説明する。
ＦＥＣ符号器
図４は、この実施形態で使用されるＦＥＣ符号器モジュール７の主要構成要素を示すブロック図である。図示のように、第１の符号化モジュールは、入力データを示すのに短縮された（１３，６）ブロック符号を使用するリードソロモン（Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ）符号器モジュール５１である。リードソロモン符号器５１から出力されたデータは、次にデータの畳み込み符号化を行う畳み込み符号器５３に渡される。畳み込み符号器５３から出力された複数のデータビットは、次に、データインターリービングモジュール５５によって互いにインターリーブされ、バースト中に発生するエラーから保護される。最後に、同期データ加算器モジュール５７は、受信された音響信号３内の符号化データを受信機５が自動追尾するのを助ける一連の同期ビットを加える。同期データ加算器モジュール５７からの出力は、次に、図１に示したエコー生成／整形モジュール９に渡されるメッセージデータを表している。
エコー生成／整形
図５は、図１に示したエコー生成／整形モジュール９および結合モジュール１１の主要構成要素を示すブロック図である。入力音声信号は、１０ミリ秒遅延ユニット６１、および加算器６３（図１に示した結合器１１に対応する）に加えられる音声サンプルａ（ｎ）のシーケンスによって示されている。１０ミリ秒遅延ユニット６１は、１０ミリ秒だけ入力サンプルａ（ｎ）を遅延させ、それを、次に０．２５ミリ秒遅延ユニット６５および減算器６７に出力する。０．２５ミリ秒遅延ユニット６５は、１０ミリ秒遅延ユニット６１から出力された音声サンプルをさらに０．２５ミリ秒だけ遅延させ、次に減算器６７に出力する。減算器６７は、１０ミリ秒遅延されたサンプルから１０．２５ミリ秒遅延されたサンプルを差し引き、その結果を乗算器６９に出力する。該２つの遅延ユニットおよび減算器は、新たな音声サンプルａ（ｎ）が到着するごとに動作する。この実施形態では、音声サンプルの周波数は、８ｋＨｚ、３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ、または４８ｋＨｚの１つである。
【００３５】
したがって、当業者には理解されるであろうが、１０ミリ秒遅延ユニット６１、０．２５ミリ秒遅延ユニット６５、および減算器６７は、図２に示した２つのエコー２３−１および２３−２を生成する。しかしながら、この段階では、生成されたエコーは伝送されるデータに依存しない。以下に説明するように、この依存性は乗算器６９でエコーに変調関数ｇ（ｎ）を掛けることによって達成され、該変調関数ｇ（ｎ）は、現在のメッセージデータ値に応じてルックアップテーブルアドレスロジック７３によりアドレス指定されるルックアップテーブル７１によって出力される。特に、ルックアップテーブル出力ｇ（ｎ）はメッセージデータに応じてエコーの極性を変えるので、その結果、変調された極性を持ったエコーが次に加算器６３で元の音声信号に付加され、エコー変調された音声出力信号を生成することができる。
ルックアップテーブル出力ｇ（ｎ）
発明者らは、付加されたエコーの急激な変化は、ラウドスピーカ１９の近くのユーザに対して、該エコーを一層目立たせる場合があるということを見出した。したがって、ルックアップテーブル出力ｇ（ｎ）は、エコーが効果的に大きくおよび小さくなるように緩やかに増加および減少される。
【００３６】
さらに、この実施形態では、ルックアップテーブル出力ｇ（ｎ）は、メッセージデータについて上述のマンチェスタ符号化も行う。ここで図６を参照して、該符号化が達成される方法を説明する。特に、図６ａは、メッセージデータのビット値がバイナリ「１」の場合に、ルックアップテーブル出力ｇ（ｎ）が１つのシンボル期間にわたって変化する状態を示すプロットである。この実施形態では、シンボル期間は１００ミリ秒である。図示のように、関数ｇ（ｎ）は、シンボル期間の前半では０から最大値まで増加した後、減少して該シンボル期間の前半の終わりで０に戻る。シンボル期間の後半では、関数ｇ（ｎ）は負で、振幅が最大負値まで増加した後、減少して０に戻る。図６ａから理解できるように、この実施形態では、ルックアップテーブル出力ｇ（ｎ）の緩やかな増加および減少は、正弦波関数を使用することによって達成される。したがって、シンボルの前半では、減算器６７から出力された結合されたエコーに正値が乗じられるので、該結合されたエコーの極性は、乗算器６９でｇ（ｎ）が乗じられるとき変化しない。他方、シンボル期間の後半では、ルックアップテーブル出力ｇ（ｎ）は負になるので、減算器６７から出力されたエコーの極性は、乗算器６９で該エコーにｇ（ｎ）が乗じられるとき反転される。
【００３７】
上述のように、音声信号に対して生成、付加される人工エコー２３は、音声信号の振幅のほぼ１／３の振幅を持っている。この実施形態では、エコーの振幅はルックアップテーブルｇ（ｎ）の出力によって制御される。図６ａに示すように、ルックアップテーブル出力ｇ（ｎ）のピーク振幅は１／３であり、このことは、音声信号に付加されたエコーの最大振幅が元の音声信号の振幅の１／３となることを意味している。
【００３８】
図６ｂに示すように、メッセージデータがバイナリ「０」の場合、ルックアップテーブル出力ｇ（ｎ）は、メッセージデータがバイナリ「１」の場合と比べて反転されている。したがって、シンボル期間の前半では、減算器６７から出力されたエコーの極性は、乗算器６９でｇ（ｎ）が乗じられるとき反転され、シンボル期間の後半では、減算器６７によって出力されたエコーの極性は、乗算器６９でｇ（ｎ）が乗じられるとき反転しない。
【００３９】
図６ｃは、伝送されるメッセージデータが、もう１つのバイナリ「１」が後続するバイナリ「１」である場合の、２つのシンボル期間にわたるルックアップテーブル出力ｇ（ｎ）を示している。図６ｃに示すように、この場合、ルックアップテーブル出力ｇ（ｎ）は図６ａに示した出力の単純な繰り返しである。同様に、メッセージデータの連続値が複数のバイナリ「０」の場合、２つのシンボル期間にわたるルックアップテーブル出力ｇ（ｎ）は、図６ｃに示した出力の逆になる。
【００４０】
しかしながら、メッセージデータがバイナリ「１」からバイナリ「０」に遷移する場合、図６ａおよび図６ｂに示した関数を連結することによって得られるルックアップテーブル出力関数を使用する代わりに、図６ｄに示した関数が代りに使用される。図６ｄから理解できるように、ルックアップテーブル出力ｇ（ｎ）が第１のシンボル期間中にそのピークの負値に達すると、該出力は、振幅が減少して０に戻る前に、ピークが第２のシンボル期間で発生するまでその値のままである。同様に、メッセージデータの連続ビットがバイナリ「０」からバイナリ「１」に遷移する場合、２つのシンボル期間にわたるルックアップテーブル出力ｇ（ｎ）は、図６ｄに示した出力の逆になる。発明者らは、このようにして零レベルに戻らないことが、使用されるエコー変調方式の目立ちすぎを低減することを見出した。これは、人間の耳が一定のエコーに対してよりもエコーを変えることに対して一層敏感であるからである。
【００４１】
当業者には理解されるであろうが、適切な出力関数ｇ（ｎ）が乗算器６９に加えられるように、ルックアップテーブルアドレスロジック７３は、メッセージデータの連続ビットを解析し、その後ルックアップテーブル７１の適切な部分を調べることに責任を持つ。
エコー検出器
図７は、エコー検出器３７によって行われる処理を示した部分概略図および部分ブロック図である。特に、図７は、エコー検出器３７の入力での１００ミリ秒の入力信号６１を示している。当業者には理解されるであろうが、理解を容易にするために、入力信号６１を連続信号として概略的に示しているが、該信号はサンプリングされ、デジタル化された波形である。
【００４２】
ウィンドウｉおよびウィンドウｊで示すように、エコー検出器３７は、各々の長さが５０ミリ秒である入力音声信号６１−１および６１−２の隣接セグメントを抽出する、２つのスライディングウィンドウ６３−１および６３−２を含む。したがって、２つのウィンドウ６３は、上述の半分のシンボル期間に対応する、入力音響信号６１の一部を抽出する。図７に示すように、入力音響信号の抽出された部分６１−１は、第１の自己相関ユニット６５−１への入力であり、入力音声信号の抽出された部分６１−２は、第２の自己相関ユニット６５−２への入力である。両方の自己相関装置６５は、１０ミリ秒および１０．２５ミリ秒の遅れで、入力音響信号の対応する部分６１−１または６１−２の自己相関を決定するように動作する。自己相関ユニット６５−１および６５−２からの、遅れ１０．２５で決定された自己相関値は、次に、ウィンドウｉから得られた自己相関値からウィンドウｊから得られた自己相関値を差し引く減算器６７に入力される（または逆もまた同様）。次に、この減算の結果は他の減算器６９に供給される。同様に、ウィンドウｉからの１０ミリ秒の遅れの自己相関値、およびウィンドウｊからの１０ミリ秒の遅れの自己相関値は、２つの自己相関ユニット６５から減算器７１に出力され、該減算器７１は、ウィンドウｉから得られた自己相関値からウィンドウｊから得られた自己相関値を差し引き（または逆もまた同様）その結果を減算器６９に供給する。次に、減算器６９は、減算器７１からの出力から減算器６７からの出力を差し引く（または逆もまた同様）。したがって、減算器６９からの出力は次式で表される。
【００４３】
（Ａi（１０）−Ａj（１０））−（Ａi（１０．２５）−Ａj（１０．２５））
上述のように、１つの半分のシンボル期間の自己相関値を他の半分のシンボル期間の対応する自己相関値から差し引くことは、入力音響信号６１の自然なエコーの影響を低減することができる。この理由は、自然なエコーが１つの半分のシンボル期間から次の半分のシンボル期間まで変わりそうにないので、該自然なエコーの影響の計算された自己相関が一定になるからである。それゆえ、該減算を行うことはこの共通の影響を取り除くことになる。同様に、各半分のシンボル期間から得られた自己相関値を差し引くことは、元の音声信号の周期性の影響を低減する。これは、半分のシンボル期間における第１のエコーと第２のエコーとの間の０．２５ミリ秒の遅延では、自己相関に対する周期性の影響はほぼ一定になるので、該減算はこの共通の影響を取り除くことになるからである。ここで、図８を参照して、このことをより詳細に説明する。
【００４４】
図８ａは、人工エコーのない典型的な音声信号から得られた自己相関プロット８１を示している。図示のように、自己相関プロット８１は０の遅れでピークを持っている。しかしながら、音声信号の周期性のためにおよび自然なエコーのために、自己相関プロット８１は、最初のピークの後、約１５ミリ秒まで０に向かって次第に小さくならないで、中間にローカルピークおよびトラフを示している。ピーク８２は、音声信号に付加されている自然なエコーの結果として発生するローカルピークを示している。
【００４５】
図８ｂは、正のエコーが１０ミリ秒の遅れで付加され、負のエコーが１２ミリ秒の遅れで付加された（２つのエコーをよりはっきり見ることができるように、１０．２５ミリ秒でではない）後の、同一音声信号に対する自己相関プロット８３を示している。図８ｂに示すように、人工エコーの結果として、自己相関プロット８３は、１０ミリ秒でピーク８５と、１２ミリ秒でピーク８７とを含んでいる。しかしながら、ピーク８５は、自然なエコーに起因する前のピーク８２によって多少隠されている。
【００４６】
図８ｃは、エコーがシンボル期間の後半に付加された後の、音声信号に対する自己相関プロット８９を示している。図示のように、自己相関プロット８９は、１０ミリ秒で負のピーク９１と、１２ミリ秒で正のピーク９３とを含んでいる。
【００４７】
最後に、図８ｄは、図８ｂに示した自己相関プロットから図８ｃに示した自己相関プロットを差し引くことによって得られた自己相関プロットを示している。これから理解できるように、図８ｂおよび８ｃに示した自己相関プロットの共通のピークは取り除かれたが、一方相補的なピーク８５と９１、および、８７と９３は一緒に加えられ、組み合わされたピーク９５および９７がそれぞれ生成されている。当業者には理解されるであろうが、それゆえ、ピーク９５および９７を検出することは、これらの値が他の遅れでの自己相関値よりもはるかに大きいのでより簡単である。この影響は、１０ミリ秒での自己相関値から１２ミリ秒での自己相関値を差し引くことによってさらに高められる。このことは、２つのピーク９５および９７を一緒に効果的に加えて、次に適切な閾値化によって検出可能な、さらに大きなピークを提供する。次に、対応するデータ値の値は、組み合わされたピークの極性から決定することができる。
【００４８】
当業者には理解されるであろうが、この実施形態では、エコー検出器３７は、すべての遅れについて入力信号の自己相関を計算しない。該検出器は、人工エコーが付加された遅れでの自己相関値を計算するのみである。図８に示したプロットは、０からの１５ミリ秒までの遅れの自己相関値を示している。したがって、これらのプロットは、データを符号化するために付加される人工エコーを隠すことができる音声信号の自然なエコー、および周期性の影響を示す手助けになる。
同期
この実施形態では、受信機５は、各半分のシンボル期間の継続時間を知っている。その継続時間は、エコー検出器３７で使用されるウィンドウ６３−１および６３−２の長さを規定する。しかしながら、エコー検出器３７は最初送信データと同期していない。言いかえれば、エコー検出器３７は、どこで各シンボル期間が始まり終了するかを、またはどこにメッセージの開始があるかを知らない。したがって、この実施形態では、エコー検出器３７は、各新たなサンプルがアナログ／デジタル変換器３５から受信されたときに、上記の解析を行う。次に、減算器６９からの出力はデータ回復モジュール３９で解析され、最も可能性が高いシンボルの境界が決定される。次に、データ回復モジュールは、同期データ加算器５７で追加された同期ビットを見つけることによって、メッセージの開始の位置を決定する。この時点で、データ回復ユニット３９は、減算器６９から出力された自己相関値の極性から、全体のメッセージを回復し始めることができる。
【００４９】
いったん同期が達成されると、エコー検出器３７は、通常、エコーがそのピーク振幅であると予想される場合、各半分のシンボル期間の中央の自己相関測定値を決定し、データ回復モジュール３９は減算器６９から出力された極性からビット値を決定する。エコー検出器３７は各半分のシンボル期間の中央の直前および直後の測定値も取得し、データ回復モジュール３９に同期を追跡させてもよい。
【００５０】
データ回復モジュール３９で回復されたメッセージデータは、次に、送信機１の符号器７に入力された元の入力データを得るために、（ＦＥＣ符号器７の逆処理を使用して）そのメッセージデータを復号するＦＥＣ復号モジュール４１に入力される。
修正および代替の実施形態
上述の実施形態では、データは、伝送されるデータ値によって極性が変化する多くのエコーを用いることによって、音声信号内に隠蔽された。これらのエコーは適切な遅延後に元の音声信号に付加された。当業者には理解されるであろうが、エコーは、元の音声信号の前（前エコー）に、元の音声信号の前後に、および元の音声信号の後にのみ付加されてもよい。
【００５１】
上述の実施形態では、同期ビットは、復号器が各シンボル期間の境界、および各メッセージの開始および終了を識別することができるように、伝送されるデータに付加された。そのような同期ビットの使用は、伝送されなければならない全体のメッセージ長を著しく増加させる（ある場合には２５％までも）。さらに、各ビットの復号が雑音の影響を蒙りやすいので、一致は完全ではなく、これは同期が成功する機会を減少させる場合がある。しかしながら、発明者らは同期ビットが必要ではないことに気付いた。特に、発明者らは、エコー検出器３７が入力データと適切に同期していない場合、ＦＥＣ復号モジュール４１は、該エコー検出器が入力データと同期している場合の該モジュールの誤り率と比べて、より高い誤り率となることに気付いた。したがって、図９に示す実施形態では、ＦＥＣ復号モジュール４１で生成されたエラー出力が、入力データとの受信機の同期を制御するのに使用される。
【００５２】
より具体的には、この実施形態では、エコー検出器３７は、１つまたは２つ以上のシンボルに対応するサンプルのブロックを受け取り、該サンプルのブロック内の最適時間を決定してシンボル内のエコーを検出する。マンチェスタ符号化が使用される場合、マンチェスタ符号化「１」は時間的推移を持つマンチェスタ符号化「０」と同じに見えるので、複数のシンボルが必要かもしれない。したがって、シンボルの境界を識別できるシンボル数を考慮することが必要かもしれない。エコーを検出するサンプルのブロック内の最適時間の実際の決定は、サンプルのブロックを、（１つのシンボル期間の期待する信号パターンがロードされた）整合フィルタ（マッチドフィルタ）に通すことによって決定されてもよく、（多くの連続シンボルにわたって平均化された）絶対出力が最大となるときのシンボル内の時間が、シンボルをサンプリングする最良の時間であると見なされてもよい。例えば、１つのシンボル当たりＮ個のサンプルがあり、サンプルのブロックがＭ個のシンボルを持っている場合、次の値が計算される。
【００５３】
ａｖｅｒａｇｅ（０）＝１／Ｍ＊（ｘ（０）＋ｘ（Ｎ）＋ｘ（２Ｎ）＋．．．）
ａｖｅｒａｇｅ（１）＝１／Ｍ＊（ｘ（１）＋ｘ（Ｎ＋１）＋ｘ（２Ｎ＋１）＋．．．）
．．．
ａｖｅｒａｇｅ（Ｎ−１）＝１／Ｍ＊（ｘ（Ｎ−１）＋ｘ（２Ｎ−１）＋ｘ（３Ｎ−１）＋．．．）
ここで、ｘ（ｉ）はサンプルｉに対する整合フィルタの絶対出力である。このようにして決定された最大平均値は、入力信号内のエコーを検出する最良の時間を各シンボル中で特定する。
【００５４】
次に、エコー検出器３７は決定した最適時間を使用して、入力信号のそのシンボルの、および前のＮ−１シンボルのエコーを検出する（ここでＮは伝送メッセージ中のシンボル数である）。次に、データ回復モジュール３９は検出されたエコーから各シンボルのビット値を決定し、可能なメッセージに対応するビット列をＦＥＣ復号モジュール４１に出力する。次に、ＦＥＣ復号モジュール４１はＦＥＣ符号器７の逆処理を行い、候補となる入力データ符号語を再生成し、該符号語はバッファ９３に格納される。ＦＥＣ復号モジュール４１は、どれくらいのエラーが候補となる符号語で特定されたかを示す誤り数も出力し、該誤り数は制御装置９１に渡される。これに応じて、制御装置９１は誤り数を閾値と比較し、該誤り数が閾値よりも大きい場合、該制御装置９１はバッファ９３から候補となる符号語をフラッシュ（ｆｌｕｓｈ）させる。次に、誤り数が閾値より小さいと制御装置９１が判定するまで、上記の処理は入力信号の次の受信シンボルに対して反復される。誤り数が閾値より小さい場合、制御装置９１は、ＦＥＣ復号モジュール４１に候補となる符号語を受け取るように指示し、次に受信機５でさらに使用するために該符号語を出力する。実際には、したがって、エコー検出器３７、データ回復モジュール３９、およびＦＥＣ復号モジュール４１はすべて、伝送メッセージの長さに対応する入力信号のウィンドウ上で動作し、該ウィンドウは、ＦＥＣ誤り数が入力信号内の十分なメッセージの識別を示す、規定された閾値より小さい点が見つかるまで、入力信号上をスライドされる。
【００５５】
図１０は、ウィンドウ１０１が入力信号１０３のデータメッセージ１０５に位置合わせされたとき、該ウィンドウ１０１がシンボルＳNで最小の出現率を持つデータメッセージ１０５を含んだ入力信号１０３上をスライドされるにつれて、ＦＥＣ復号モジュールの誤り数９９が変化する状態を示すプロットである。次に、（理想的状態において）ＦＥＣ復号モジュールの誤り数が、受信機５がメッセージデータに適切に同期される（同調される）場合に限り図１０に示した方法で閾値より低くなるように、閾値（Ｔｈ）レベルを設定してＦＥＣエラー出力計数の偽の最小値が可能な符号語として考慮される可能性を低減する。理想的には、この実施形態では、使用される符号化／復号ＦＥＣは、ウィンドウ１０１が入力信号１０３のメッセージデータ１０５と位置合わせされたとき以外は、ＦＥＣ復号モジュール４１の誤り率を高く保つように設計されている。発明者らは、この簡単な閾値化技術が、入力信号１０３のメッセージデータの位置を特定するのに十分であることを見出した。しかしながら、より正確な検出が必要な場合、メッセージの開始および終了の可能な位置を変えて最小のＦＥＣ誤り数を与える位置を探すようにさらに熟慮することができる。
【００５６】
上記の技術は入力信号に単一のメッセージを見つけるのに有用である。明らかに、一連のデータメッセージが伝送される場合、第１のデータメッセージに対して決定された同期タイミングを使用して、次のデータメッセージの同期タイミングを特定してもよい。
【００５７】
上で説明した同期手法に関して発明者らが明らかにした１つの問題は、ＦＥＣ符号器７が、符号語の１ビットシフトも有効な符号語になりえることを意味する巡回符号語（例えばリードソロモンブロック符号化を使用する場合）をしばしば使用するということである。これは、該巡回符号語が入力信号１０５の符号語の偽の検出（いわゆる誤検出）という結果になる場合があるので問題になる。この問題は、ある決定論的な方法（例えば擬似ランダム法で）でＦＥＣ符号器７内の符号語のビットを再順序化（reordering）してＦＥＣ復号器４１で逆の再順序化を使用することによって、克服することができる。そのような実施形態において、ＦＥＣ符号器７によっておよびＦＥＣ復号器４１によって行われてもよい処理を図１１ａおよび１１ｂにそれぞれ示している。図示のように、ＦＥＣ符号器７は、データの疑似ランダム再順序化（１１３）が後続するデータの巡回符号化（この場合リードソロモン符号化（１１１））を行う。上で説明したように、再順序化されたデータは次に畳み込み符号化され（１１５）、その後インターリーブされる（１１７）。同様に、ＦＥＣ復号モジュール４１は最初にデータのデインターリーブし（１２１）、畳み込み復号を行う（１２３）。次に、ＦＥＣ復号モジュール４１は、ＦＥＣ符号器７によって行われた疑似ランダムデータの逆の再順序化を行い（１２３）、その後リードソロモン復号を行う（１２５）。当業者には理解されるであろうが、データの再順序化をこのようにして行うことによって、データ回復モジュール３９によって出力されたメッセージデータにビットシフトがあっても、それが有効な符号語になる可能性はほとんどないので、ＦＥＣ誤り率出力がデータメッセージの偽の識別をトリガーすることはなさそうである。
【００５８】
上述の実施形態では、各データ値は４つのエコー、すなわち２つの半分のシンボル期間における各々の２つのエコーに、よって表された。当業者には理解されるであろうが、各データ値は、任意のサブシンボル期間数の任意のエコー数によって表すことができる。例えば、各半分のシンボル期間内に２つのエコーを持つ代わりに、各データ値は、各半分のシンボル期間における単一のエコーによって表されてもよい。この場合、各半分のシンボル期間における２つのエコーは、同一の差分をとる技術を使用して自然なエコーの影響を低減することができるように、異なる極性であることが好ましい。確かに、発明者らは、いくつかの事例では、各半分のシンボル期間で異なる極性の２つのエコーを使用することは、結果的にエコーを建設的に増加させる元の音声信号内のある周波数成分、およびエコーを破壊的に増加させる元の音声信号内のある周波数成分を発生させる場合があることを見出した。単一の人工エコーが付加される場合、そのような歪みはそれほど明白ではなく、聞かれる音響音において、隠蔽されたデータをユーザに対してより目立たなくする。
【００５９】
当業者には理解されるであろうが、異なるサブシンボル期間における１つまたは２つ以上のエコーによって各データ値を表すことは、各サブシンボル期間におけるエコーが音声信号の異なる部分の反復であることを意味している。１つのシンボル期間のみがある場合、各データ値は音声信号の同一の（ほぼ同一の）部分のエコーによって表される。
【００６０】
上述の実施形態では、各データ値は、前半のシンボル期間における正および負のエコーによって、および後半のシンボル期間における正および負のエコーによって表された。前半のシンボル期間における正および負のエコーは、自己相関測定値にもたらされる元の音声信号の周期性の影響を、受信機が低減することを可能にした。隣接する半分のシンボル期間における相補的なエコーの使用は、データを表すのに付加された人工エコーを隠すかもしれない、受信された音声信号内の自然なエコーの影響を、受信機が低減することを可能にする。当業者には理解されるであろうが、他の実施形態では、これらの技術のいずれも使用されなくてもよく、または１つだけが使用されてもよい。
【００６１】
上述の実施形態では、各データ値は２つの隣接する半分のシンボル期間内のエコーによって表された。当業者には理解されるであろうが、これらの２つの半分のシンボル期間は、互いに直接隣接している必要はなく、必要であれば、２つの期間の間にギャップが与えられてもよい。
【００６２】
上述の実施形態では、各半分のシンボル期間におけるエコーは正確に音声信号の同一の部分だった。当業者には理解されるであろうが、これは必須ではない。各半分のシンボル期間におけるエコーは音声信号のわずかに異なる部分であってもよい。例えば、１つのエコーは、音声信号のいくつかの音声サンプルを見落としてもよい。あるいは、音声信号は異なるチャネル（例えばステレオ信号の左および右チャネル）を含んでいてもよく、一方のエコーは左チャンネルの反復から形成されてもよく、他方のエコーは右チャンネルの反復から形成されてもよい。最新の多チャンネルサラウンドサウンド音声ではその反復はこれらのチャネルのいずれかでありえる。
【００６３】
上述の実施形態では、送信機内で生成されたエコーが元の音声信号に付加された。当業者には理解されるであろうが、生成されたエコーは、他の方法で元の音声信号と結合されてもよい。例えば、エコーが音声信号から差し引かれてもよい。同様に、音声信号に付加されるエコーを反転する代わりに（関数ｇ（ｎ）の極性を制御することによって）、エコーが音声信号と結合される方法を変えることによって、同一の結果を達成することができる。例えば、１つのエコーが元の音声信号に付加されてもよいが、一方その次のエコーは音声信号から差し引かれてもよい。
【００６４】
上述の実施形態では、ルックアップテーブルは、メッセージデータの１つまたは２つのビットに対応するｇ（ｎ）の値を格納した（図６に示すように）。当業者には理解されるであろうが、これは必須ではない。例えば、ルックアップテーブルは、値が増加した後値が減少する関数を単純に格納することができるであろう。次に、付加の回路を設け、該回路の出力の極性を２つの半分のシンボル期間に適するように変換することができるであろう。このようにして、ルックアップテーブルに格納された関数は、エコーが次第に大きくなること、およびエコーが次第に小さくなることのみを制御し、付加の回路は必要に応じてエコーの極性を制御するであろう。
【００６５】
上述の実施形態では、マンチェスタ符号化はエコー生成／整形モジュールによって行われた。当業者には理解されるであろうが、このマンチェスタ符号化は、行うとすれば、ＦＥＣ符号化モジュール内で行われてもよい。
【００６６】
当業者には理解されるであろうが、音声内にデータを隠蔽する上述の技術は、音響信号の伝送に先だって行われてもよく、または該技術はリアルタイムで行われてもよい。データが音声信号内にリアルタイムで埋め込まれている場合であっても、何らかの処理を事前に行うことができる。例えば、ＦＥＣ符号化は、エコー生成およびエコー整形のみがリアルタイムで行われるように、事前にデータについて行われていてもよい。
【００６７】
上述の実施形態では、音声信号のサンプルレート、および音声信号内に隠蔽されたデータのシンボルレートに関する特定の例が与えられた。当業者には理解されるであろうが、これらのレートは限定するようには意図されるものではなく、該レートは必要に応じて変えられてもよい。しかしながら、付加されたエコーの目立ちすぎを最小に抑えるために、符号化データのデータレートは、毎秒１シンボルから２０シンボルの間に維持されるのが好ましい。これは５０ミリ秒から１秒の間のシンボル期間に対応する。いくつかの実施形態では、長いシンボル期間は、付加されたエコーが音声内の話し言葉の範囲にわたっているので有用であり、データエコーを音声内に隠蔽することがより容易になる。より大きなシンボル期間もエコーの可聴性を低減する。これは、人間が静的エコーまたは一定のエコーよりも変化しているエコーにより敏感だからである。したがって、より長いシンボル期間を持つことにより、エコーの変化率はより低くなり、エコーの存在がユーザに対してより目立たなくなる。
【００６８】
上述の実施形態では、送信機で音声信号に付加されたデータのデータレートは一定であり、受信機に知られていた。この知識は、受信された信号内のデータを自動追尾する受信機回路の複雑性を低減する。しかしながら、それは本発明にとって必須ではなく、受信機が、実際のデータレートが決定されるまで異なるデータレートを試みることを可能にする、より複雑な回路が該受信機に提供されてもよい。同様に、受信機は、該受信機がデータを受け取る前にシンボルの境界の位置を知るように、それ自身を送信データと同期させる他の技術を使用してもよい。
【００６９】
上述の実施形態では、ＦＥＣ符号化技術は、受信機が受信されたデータの誤りを訂正できることを可能にするように使用された。当業者には理解されるであろうが、そのような符号化技術は本発明にとって必須ではない。しかしながら、該技術は、音響リンクの伝送プロセスで発生する誤りを訂正するのに役立つので好ましい。
【００７０】
上述の実施形態では、エコーのピーク振幅はすべて同じであり、伝送されるデータ値に依存しなかった。当業者には理解されるであろうが、エコーのピーク振幅も、所望であれば伝送されるデータと共に変えられてもよい。
【００７１】
上述の実施形態では、各半分のシンボル期間におけるエコーは元の音声信号に対して同一の遅延であった。当業者には理解されるであろうが、これは必須ではない。各半分のシンボル期間内で使用される実際の遅延値にはある変動量があってもよい。
【００７２】
上述の実施形態では、各半分のシンボル期間内の第２のエコーは、第１のエコーをさらなる遅延値だけ遅延させることによって生成された。代替の実施形態では、各サブシンボル期間内の各エコーは、適切な遅延線を使用して元の音声信号から独立して生成されてもよい。
【００７３】
当業者には理解されるであろうが、上記の通信システムを種々の用途に用いることができる。例えば、符号化データは元の音声信号を保護する透かしとして使用されてもよい。あるいは、受信機が音声信号に同期して応答することができるように、埋込みデータを使用して該受信機を制御してもよい。特に、復号器は、符号語を受け取った後の規定された時間にあるアクションを行うようにプログラムすることができる。時間遅延は、任意の手段によって復号器にプログラムされてもよく、受け取られた符号語のデータによって規定することさえできる。同期を行うのに使用される場合、より短いシンボル期間が、よりよい時間分解能を、つまり、より正確な同期を可能にするので好ましい。データは、双方向型のゲームアプリケーション、視聴率調査、電子商取引システム、およびおもちゃ等に使用されてもよい。読者には、この形態のデータ隠蔽システムの多くの使用法を説明している、出願人の前の国際出願番号第ＷＯ０２／４５，２７３号を参照されたい。
【００７４】
上述の実施形態では、エコーの位置を特定するために、受信機は入力音声信号の自己相関測定を行った。当業者には理解されるであろうが、他の技術を使用してエコーを特定することができる。これらの他の技術のいくつかは、出願人の前のＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＧＢ２００８／００１，８２０号および米国特許番号第５，８９３，０６７号に説明されており、その内容は参照によりここに組み込まれている。通常、必ずしも必要ではないが、該技術は、元の音声信号のまたは音声信号から得られたパラメータ（例えばＬＰＣパラメータ、ケプストラムパラメータ等）の自己相関のある形式を包含している。他の選択肢として、一致が見つかってエコーの極性が決定されるまで、期待される音声信号（異なるエコー極性を持つ）が実際の信号に適合される、最良適合手法を使用することができであろう。
【００７５】
上で説明した実施形態では、単一の送信機が１つの受信機と共に提供された。当業者には理解されるであろうが、複数の送信機および／または複数の受信機が提供されてもよい。さらに、送信機の構成要素は多くの異なるエンティティ間に分散されていてもよい。例えば、送信機の符号化部およびデータ隠蔽部が、テレビ配信システムのヘッドエンドまたはユーザのセットトップボックス内に提供されてもよく、ラウドスピーカ１９はユーザのテレビ受像機のスピーカであってもよい。
【００７６】
上述の実施形態では、エコーは元の音声信号から直接導き出された。代替の実施形態では、エコーは音声信号のすべての周波数成分を含んでいなくてもよい。例えば、１つまたは２つ以上のエコーは、音声信号がある周波数を除去するためにフィルタにかけられた後、該音声信号の一部から生成されてもよい。これは、例えば、エコーのより高い周波数部分にではなく低周波部分に付加的雑音があることが分かった場合に有用かもしれない。この場合、受信された信号およびエコーのより高い周波数成分（より低い周波数成分よりも高い周波数成分）のみが、解析されている信号に存在するように、受信信号のより低い周波数成分（例えば約５００Ｈｚより低い周波数）を除去するためにフィルタにかけられるだろう。あるいは、この場合、受信された信号は、より高い周波数成分と比べて受信された信号のより低い周波数成分のレベルを単純に下げるフィルタを通されてもよい。これは、次の復号化処理で、受信された信号のノイズの多い低周波部分の関連性を低減する効果がある。同様に、付加されたエコーが合成音声信号のより高い周波数に顕著な歪みをもたらすことが分かった場合、エコー（またはエコーが導き出される信号）は、より高い周波数を除去するためにローパスフィルタにかけられてもよい。
【００７７】
音声信号の個別の周波数帯域への分割を使用して、多チャネルでデータを運ぶことができる。例えば、周波数帯域が高周波部分と低周波部分とに分割される場合、１つのチャネルは高周波部分にエコーを付加することによって提供されてもよく、他のチャネルは低周波部分に異なるエコーを付加することによって提供されてもよい。このような多チャネルの使用は、２つのチャネルで運ばれたデータが同一の場合、周波数的または時間的多様性を可能にし、または、各チャネルが異なったデータを運ぶ場合、データ転送速度の向上を可能にする。多チャネルは、音声信号も多チャネルを含んでいる（複数のスピーカを駆動するのに使用される）場合にも提供することができる。この場合、１つまたは２つ以上のデータチャネルが、各オーディオチャネルの音声信号に提供されてもよい。
【００７８】
上述の実施形態では、データは音声信号にエコーを付加することによって音声信号内に隠蔽された。いくつかの状況では、入力音声はそのようなエコーの形態で隠蔽データを既に含んでいてもよい。この場合、符号器は、受信された音声信号から既存の隠蔽データを復号した後、復号データを使用して音声信号を取り除き、該隠蔽データを規定している人工エコーを除去することができるであろう。次に、符号器はこのようにして取り除かれた音声信号に新たなエコーを付加し、新たなデータを音声信号に隠蔽することができるであろう。これにより、元の隠蔽データは新たな隠蔽データと干渉しない。
【００７９】
上述の実施形態では、エコーは音声信号のデジタルサンプルを遅延させることによって得られた。当業者には理解されるであろうが、エコーは、適切なアナログ遅延線、および、エコー形成および極性変調を行うアナログ回路を使用してアナログ領域で生成されてもよい。
【００８０】
上述の実施形態では、埋込みデータを持つ音声信号は音響リンクを通して受信機に伝送された。代替の実施形態では、音声信号は電線または無線リンクを通して受信機に伝送されてもよい。そのような実施形態では、雑音レベルがより低いので、使用されるデータレートはより高くなる可能性がある。
【００８１】
上述の実施形態では、１つのデータビットが各シンボル期間内に伝送された。代替の実施形態では、複数のビットが各シンボル期間内に伝送されてもよい。例えば第２の１対のエコーが、第２のビットを符号化するために各半分のシンボル期間内に２０ミリ秒および２０．２５ミリ秒の遅れで付加されてもよく、第３の１対のエコーが、第３のビット等を符号化するために各半分のシンボル期間内に３０ミリ秒および３０．２５ミリ秒の遅れで付加されてもよい。次に、各エコーは、上で説明したように、各半分のシンボル期間中に次第に大きくおよび小さくなり、ビット値に従って極性変調できるであろう。エコーが次第に大きくおよび小さくなることは、異なるビットに対して同じであってもよく、またはそれは異なるビットに対して異なっていてもよい。異なるエコーの極性変調は、当然シンボル期間に伝送される異なるビット値に依存する。好ましい実施形態では、同一の半分のシンボル期間内の異なるビットのエコーは、該半分のシンボル期間の異なる時間で次第に大きくおよび小さくなり、その結果、異なるエコーは半分のシンボル期間内の異なる時間で該エコーのピーク振幅に達する。このように、１つのビットに対するエコーが該エコーのピーク振幅である場合（または１つのビットに対するすべてのエコーが該エコーのピーク振幅である場合）、つまり各半分のシンボル期間に各ビットを表す複数のエコーがある場合、他のビットに対するエコーはピークにならない。これを行うことおよび異なるエコーをそれらがピーク振幅であると推測されるときにサンプリングすることは、同じ半分のシンボル期間内の異なるビットに対するエコー間の干渉を低減する。また、付加されたエコーを聞き手に対してより目立つようにすることができるエコーの建設的干渉も低減する。別の視点で見ると、複数の並列データメッセージを持っているのと同じことであり、該並列データメッセージの各々は上述の実施形態のように符号化されるが、異なるメッセージに対するエコーが異なる時間でピークに達するように、時間内に互いに相殺された該異なるメッセージのそれぞれのシンボル期間を持ち、これによって、エコーが各々最大の振幅になる時間の辺りですべてサンプリングされる場合、メッセージ間の干渉を低減する。この技術は、送信機と受信機との間のデータ伝送のビットレートを向上させる。追加ビットは、同一メッセージのビットであってもよく、または異なるメッセージのビットであってもよい。
【００８２】
発明者らは、上述のデータ隠蔽技術は、音楽のある部分で見つかるような単音または複数の倍音を含んだ音声の部分ではうまく働かないことを見出した。これは、隠蔽データがこうした状況では聞き手に対してより目立つようになるからであり、上記単音または倍音が自動セットアップ手順の一部として使用されている場合、それらは該手順を失敗させる場合がある。したがって、１実施形態では、発明者らは、音声信号の調性のレベルまたは他の特性を検出して該レベルが高い調性の場合にはエコー付加回路のスイッチを切る検出器を含ませる（符号器内に）ことを提案する。あるいは、このエコーのスイッチを切ること自体がユーザに目立つ可能性があるので、符号器は、高い調性の期間中エコーを次第に小さくしてもよく、次に、低い調性の期間中該エコーを元のように次第に大きくしてもよい。これにより、データは、音声信号が本来高い調性でない場合にのみ音声信号に付加される。この検出を行うために種々の技術が使用されてもよい。音声信号の調性のレベルを決定する１つの技術（異なる目的としてだが）は、出願人の前のＰＣＴ出願番号第ＷＯ０２／４５，２８６号に説明されており、その内容は参照によりここに組み込まれている。別の技術は、Ｄａｖｉｓ  Ｐ（１９９５）”Ａ  Ｔｕｔｏｒｉａｌ  ｏｎ  ＭＰＥＧ／Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ”，ＩＥＥＥ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，２（２），ｐｐ．６０〜７４に見つけることができる。エコー付加回路のスイッチを切る代わりに、システムは、音声信号の検出特性に応じて付加されたエコーの振幅を適合させるように構成されてもよい。あるいは、隠蔽データの目立ちすぎを音声信号が高い調性の期間中低減するために、こうしてエコーの振幅を変える代わりに、符号器は、代りにまたは追加としてデータレートまたはシンボル期間を変えてもよい。
【００８３】
単一のメッセージが符号化され、音声信号内の多くのエコーとして遠隔の受信機に伝送される１つの実施形態を上で説明した。いくつかの応用例では、一連のメッセージが伝送されてもよい。これらのメッセージは同じであってもよくまたは異なっていてもよい。いずれの場合においても、各メッセージは前のメッセージが伝送された後に伝送することができる。あるいは、受信機が各メッセージを再生成することができるように、１つのメッセージの終了が所定の方法で次のメッセージの開始と重複されてもよい。この構成は、伝送メッセージの時間的多様性を向上させることができ、該メッセージがある種類の雑音またはデータ損失の影響を受けないようにする。さらなる代替の実施形態では、異なるメッセージからのデータが既知の方法でインターリーブされ、単一データストリームとして受信機に伝送されてもよい。次に、受信機は、メッセージが最初どのようにインターリーブされたかについての知識を使用してデータストリームのビットをデインターリーブして、各メッセージを再生成するであろう。
【００８４】
上で説明したように、畳み込み符号化は前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号器の一部として使用される。当業者にはよく知られているように、一般にこのようにして符号化されたデータは、状態確率と枝メトリックとのトレリス（ｔｒｅｌｌｉｓ）を構築することによって演算を行うビタビ復号器を使用して復号される。送信データは、符号器を強制的にゼロ状態に戻すためにゼロの数字で終了することが多い。このことは、復号器が既知の状態から復号し始めることを可能にするが、しかしこれは、追加のシンボルがチャネルを通して伝送されることを必要とする。代替技術は、トレリス開始状態およびトレリス終了状態が同一であることを確保することである。この技術はテイルバイティング（ｔａｉｌ  ｂｉｔｉｎｇ）と呼ばれていて、伝送されるべきいかなる追加のシンボルも必要としないという利点を持つ。テイルバイティングは多くの通信規格に使用され、所望であれば、上述の実施形態に使用されてもよい。
【００８５】
上記の記述は、音声信号内のエコーとしてデータを隠蔽するシステムの動作を説明した。説明したシステムは、時間領域技術を使用してエコーを生成および付加し、受信された信号のエコーを検出する。当業者には理解されるであろうが、同等の処理を周波数領域で行い、同一または類似した結果を達成することができる。
【００８６】
発明者らは、いくつかの事例において、符号化方式の下では、「オール０」の符号語セグメントは時間シフトされた「オール１」の符号語セグメントと同じに見えるので、復号器はメッセージが主に「０」のビット（または逆に主に「１」のビット）から成る場合にはうまく動作しないことを見出した。１つの特定の例として、リードソロモン符号化後、結果的に「オール０」の符号語になる「オール０」のメッセージがある。符号化は、符号語内に「１」と「０」がほぼ等しい数だけあり、符号語の全体にわたって均一に分散されている場合に最もよく機能する。これは、リードソロモンパリティビットを逆にすることによって、開示されたシステムで達成することができる。これは、オール０の符号語を０と１の混合した符号語に変える効果がある。これは、パリティビットを生成するのに使用されるリードソロモン符号器内で使用されるフィードバックシフトレジスタの初期状態を変えることによって、達成することもできる。これは符号語において１対０の比を設定する際にさらなる柔軟性を与える。その後のインターリービングが、反転されたパリティビットを符号語の全体にわたって分散する。誤り検出訂正の当業者には理解されるであろうが、１と０の分布の平衡を保つこれらの手法は、リードソロモンがその１つの例であるフィードバックシフトレジスタ（またはガロア体演算）を使用して実施される、多くのＦＥＣ方式のどれにも適用される。
【００８７】
上述の実施形態では、多くの処理モジュールおよび回路について説明した。当業者には理解されるであろうが、これらの処理モジュールおよび回路は、ハードウェア回路として、または汎用プロセッサのメモリ内で動作するソフトウェアモジュールとして提供されてもよい。この場合、ソフトウェアはＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に提供されてもよく、または該ソフトウェアは、インターネットのようなコンピュータネットワークを通したキャリア信号で適切なプログラマブルデバイスにダウンロードされてもよい。ソフトウェアは、コンパイルされた形態、部分的にコンパイルされた形態で、または、コンパイルされていない形態で提供されてもよい。
【図１】
2011523091.tif 000004
【図２ａ】
2011523091.tif 000005
【図２ｂ】
2011523091.tif 000006
【図３ａ】
2011523091.tif 000007
【図３ｂ】
2011523091.tif 000008
【図４】
2011523091.tif 000009
【図５】
2011523091.tif 000010
【図６ａ】
2011523091.tif 000011
【図６ｂ】
2011523091.tif 000012
【図６ｃ】
2011523091.tif 000013
【図６ｄ】
2011523091.tif 000014
【図７】
2011523091.tif 000015
【図８ａ】
2011523091.tif 000016
【図８ｂ】
2011523091.tif 000017
【図８ｃ】
2011523091.tif 000018
【図８ｄ】
2011523091.tif 000019
【図９】
2011523091.tif 000020
【図１０】
2011523091.tif 000021
【図１１ａ】
2011523091.tif 000022
【図１１ｂ】
2011523091.tif 000023
【国際調査報告】
2011523091.tif 000024
2011523091.tif 000025
2011523091.tif 000026