(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一のソース信号からの複数のマルチディスクリプティブビットストリームを生成するためのマルチディスクリプティブエンコーダにおいて、
前記ソース信号を供給するためのソース信号入力ポート、
前記ソース信号入力ポートへ接続された第１のコーダ、
前記ソース信号入力ポートへ接続された第２のコーダを有し、
前記第１のコーダは、前記ソース信号からの第１のマルチディスクリプティブビットストリームを生成し、前記ソース信号に基づく第１のデータ値が対応する第１の量子化されたデータ値を利用し符号化される第１の量子化プロセスを含む第１のコーディングアルゴリズムを使用し、それにより、前記第１のデータ値と前記第１の量子化されたデータ値間の差を表す対応する第１の量子化エラーを生じ、
前記第２のコーダは、前記ソース信号からの第２のマルチディスクリプティブビットストリームを生成し、前記第１のデータ値に対応し前記ソース信号に基づく第２のデータ値が対応する第２の量子化されたデータ値を使って符号化される第２の量子化プロセスを含む第２のコーディングアルゴリズムを使用し、それによって前記第２のデータ値と前記第２の量子化されたデータ値間の差を表す対応する第２の量子化エラーを生じ、
前記第２の量子化プロセスにより生成された前記第２の量子化されたデータ値は、前記第１の量子化プロセスから生じた前記第１の量子化エラーに少なくとも部分的に基づく
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
前記第１のコーディングアルゴリズムおよび前記第２のコーディングアルゴリズムは、そこに含まれる対応する量子化プロセスにおいて異なる
ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記第２の量子化プロセスにより生成された前記第２の量子化されたデータ値は、前記第２の量子化プロセスにより生成される前記第２の量子化エラーが、正味の量子化エラーを生成するために前記第１の量子化プロセスにより生成される前記第１の量子化エラーと結合される場合、前記正味の量子化エラーは前記第１の量子化エラーより小さくなるように決定される
ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記第１の量子化プロセスおよび前記第２の量子化プロセスの各々が、単一の所定の量子化値のセットから、前記対応する量子化されたデータ値を選択する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記第１の量子化プロセスおよび第２の量子化プロセスの各々は、スカラ量子化値の単一の所定のセットから前記対応する量子化されたデータ値を選択するパルスコード変調スキームを含み、前記ソース信号に基づく前記第１のデータ値および前記ソース信号に基づく前記第２のデータ値は、前記ソース信号の一部を表す共通スカラ値に等しく、前記第１の量子化されたデータ値は、前記共通スカラ値に対する近似としての前記スカラ量子化値のセットから選択され、前記第２の量子化されたデータ値は、前記量子化値のセットの中での前記第１の量子化されたデータ値に対する隣接値として選択され、そのとき前記共通スカラ値は、前記量子化値のセットでのどんな値に対してよりも前記隣接値と前記第１の量子化されたデータ値の平均に対して近い
ことを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記第１の量子化プロセスおよび前記第２の量子化プロセスの各々は、単一の所定のスカラ量子化値のセットから前記対応する量子化されたデータ値を選択するパルスコード変調スキームを含み、前記ソース信号に基づく前記第１のデータ値は前記ソース信号の一部を表すスカラ値に等しく、前記ソース信号に基づく前記第２のデータ値は固定の所定値によりオフセットされた前記第１のデータ値に等しく、前記第１の量子化されたデータ値は前記第１のデータ値への近似としての前記スカラ量子化値のセットから選択され、前記第２の量子化されたデータ値は前記第２のデータ値への近似としての前記スカラ量子化値のセットから選択される
ことを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記第１の量子化プロセスおよび前記第２の量子化プロセスの各々は、単一の所定のスカラ量子化値のセットから前記対応する量子化されたデータ値を選択するＡＤＰＣＭスキームを含み、前記第２の量子化されたデータ値は、前記第１の量子化エラーおよび前記第２の量子化エラーが反対符号を有するスカラ演算値となるように決定される
ことを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項８】
前記第１のコーディングアルゴリズムおよび前記第２のコーディングアルゴリズムの各々は、コード励起線形予測コーディングスキームを含み、前記第１の量子化プロセスと前記第２の量子化プロセスは、単一の所定の励起ベクトルのセットから前記対応する量子化されたデータ値を選択し、前記第２の量子化プロセスは、前記第１の量子化プロセスと異なる励起ベクトルを選択する
ことを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項９】
前記第１の量子化プロセスおよび前記第２の量子化プロセスを周期的に修正するための手段をさらに含み、第１の所定時間後に、
(ｉ)前記第１の量子化プロセスは、前記第２の量子化プロセスにより生成される対応する後続の第２の量子化エラーに少なくとも部分的に基づく後続の第１の量子化されたデータ値を生じ、
(ｉｉ)前記第２の量子化プロセスは、前記第１の量子化プロセスにより生成される対応する後続の第１の量子化エラーに基づかない後続の第２の量子化されたデータ値を生じ、第２の所定時間の後に、
(ｉｉｉ)前記第２の量子化プロセスは、前記第１の量子化プロセスにより生成される対応するさらに後続の第１の量子化エラーに少なくとも部分的に基づくさらに後続の第２の量子化されたデータ値を生じ、
(ｉｖ)前記第１の量子化プロセスは、前記第２の量子化プロセスにより生成される対応するさらに後続の第２の量子化エラーに基づかないさらに後続の第１の量子化されたデータ値を生じる
ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項１０】
各々が単一のソース信号の表現を含む複数のマルチディスクリプティブビットストリームをデコードし、そこから単一の再構成されたソース信号を生成するためのマルチディスクリプティブデコーダシステムにおいて、
デコードされる前記複数のマルチディスクリプティブビットストリームに対応する複数のデコーダであって、前記デコーダの各々は対応するデコードされたビットストリームを生成する、複数のデコーダと、
前記再構成されたソース信号を生成するための前記デコードされたビットストリームを結合するためのミクサを含み、
前記複数のマルチディスクリプティブビットストリームはマルチディスクリプティブエンコーダによって生成されたものであり、前記マルチディスクリプティブエンコーダは、
(ｉ)単一のソース信号を提供するためのソース信号入力ポート、
(ｉｉ)前記ソース信号入力ポートへ接続された第１のコーダ、
(ｉｉ)前記ソース信号入力ポートへ接続された第２のコーダを有し、
前記第１のコーダは、前記ソース信号から第１のマルチディスクリプティブビットストリームを生成し、前記ソース信号に基づく第１のデータ値が対応する第１の量子化されたデータ値を使って符号化される第１の量子化プロセスを含む第１のコーディングアルゴリズムを使用し、これによって、前記第１のデータ値と前記第１の量子化されたデータ値間の差を表す対応する第１の量子化エラーを生じ、
前記第２のコーダは、前記ソース信号から第２のマルチディスクリプティブビットストリームを生成し、前記ソース信号に基づき前記第１のデータ値に対応する第２のデータ値が、対応する第２の量子化されたデータ値を使って符号化される第２の量子化プロセスを含む第２のコーディングアルゴリズムを使用し、これによって、前記第２のデータ値と前記第２の量子化されたデータ値間の差を表す対応する第２の量子化エラーを生じ、
前記第２の量子化プロセスで生成された前記第２の量子化されたデータ値は、前記第１の量子化プロセスにより生成される前記第１の量子化エラーに少なくとも部分的に基づく
ことを特徴とするデコーダシステム。
【請求項１１】
単一のソース信号のマルチディスクリプティブエンコーディングを実行し、そこから複数のマルチディスクリプティブビットストリームを生成する方法において、
第１のマルチディスクリプティブビットストリームを生成するために第１のコーダを使って前記ソース信号をコーディングするステップ、
第２のマルチディスクリプティブビットストリームを生成するために第２のコーダを使って前記ソース信号をコーディングするステップを有し、
前記第１のコーダは、前記ソース信号に基づく第１のデータ値が対応する第１の量子化されたデータ値を使って符号化される第１の量子化プロセスを含む第１のコーディングアルゴリズムを使用し、これによって、前記第１のデータ値と前記第１の量子化されたデータ値間の差を表す対応する第１の量子化エラーを生じ、
前記第２のコーダは、前記ソース信号に基づき前記第１のデータ値に対応する第２のデータ値が、対応する第２の量子化されたデータ値を使って符号化される第２の量子化プロセスを含む第２のコーディングアルゴリズムを使用し、これによって、前記第２のデータ値と前記第２の量子化されたデータ値間の差を表す対応する第２の量子化エラーを生じ、
前記第２の量子化プロセスによって生成される前記第２の量子化されたデータ値が、前記第１の量子化プロセスにより生成される前記第１の量子化エラーに少なくとも部分的に基づく
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーチ信号のような信号のためのマルチプルディスクリプション(multiple description)（即ち、マルチディスクリプティブ（multi-descriptive)）ソースコーディングに係り、特に、ホモジニアスコーダ（homogeneous coders）が使用される場合、そのようなマルチディスクリプティブエンコーディングにおけるダイバシティを提供するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パケットネットワークにおいて、高品質電話サービスを提供することが、多くの新しい技術的チャレンジをもたらした。１つのそのようなチャレンジは、パケット損失により生じ得るチャネルイレーシャー（channel erasures）をキャンセルすることである。通常、所定のパケットの遅い到着によるパケット損失は、エンドツーエンド遅延を増大させる犠牲により、受信ターミナルにおいてバッファリング技法を使用することにより緩和され得る。
【０００３】
他の原因によるパケット損失は、正しく受信されたパケットに基づいて失われたセグメントを波形セグメントで置き換えることにより軽減され得る。多数のそのような波形置換技法（即ち、コンシールメント技法）が、提案されて来て、これは当業者によく知られることになるであろう。これらの技法のほとんどは、短チャネルイレーシャー（例えば、約２０ミリ秒より短いもの）に対して有効であると思われるが、これらの性能は、チャネルイレーシャーのレートが増大すると急速に低下する。
【０００４】
チャネルイレーシャーに対するシステムの回復力を改善するために、１つのよく知られたアプローチは、同じビットストリームを送るために複数の“非相関（uncorrelated）”チャネルを使用することである。そして、有効に、チャネルは、全てのチャネルが同じ情報のパケットについて故障したときのみに、消される。これらの複数のチャネルの全てが非相関であるので、チャネルイレーシャーのレートは、大幅に低減され得る。これは、上述したコンシールメント技法の性能レベルを維持することを助けることになる。
【０００５】
そのような改良された通信システムは、チャネルイレーシャーのレートを低減するために、複数の非相関チャネルからのダイバシティを利用する。しかし、エンコードされたビットストリーム中にダイバシティがなく、１つより多いワーキングチャネルから受信された情報は、追加された値を有しなくなる。より好都合な結果が、複数のチャネルからの対応する情報が、うまく送信された場合、各チャネルからの情報が、再構成された信号の全体的忠実さを改善するために、他のチャネルからの情報を増加するために使用され得るように、各チャネルについて異なる情報を送ることにより達成される。
【０００６】
一方、全てより少ないチャネルがうまく送信される場合、受信された情報は、低減された、しかし少なくとも最低限許容可能な忠実さを達成するために依然として十分となる。この当業者によく知られたアプローチは、マルチプルディスクリプション（即ち、マルチディスクリプティブ）ソースコーディングとして知られている。
【０００７】
最近、効率の良いマルチプルディスクリプティブコーディングシステムの設計のために幅広い努力がなされてきた。特に、そのようなシステムは、典型的に、各チャネルに対して別個のコーデック（コーダ／デコーダ対）を割当て、ここで、各コーデックは、異なるエンコーダおよび対応するデコーダを含む。チャネルの送信サイドにおいて、複数のエンコーダは、好都合に、多様な情報を生成する。
【０００８】
受信エンドにおいて、１つのチャネルが故障した場合、関連するデコーダは、その動作を一時的に停止し、必要な場合、当業者によく知られた従来のコンシールメントモード技法を使用して、いかなる必要な内部メモリ状態を維持することができる。そうでない場合、各デコーダは、通常のように動作する。全ての動作デコーダからの出力信号が、混合されて、最終のデコードされた信号を生成する（全てのチャネルが故障した場合において、従来のコンシールメントモード技法は、出力信号を合成するために使用され得る）。
【０００９】
上述したスキームはうまく働くが、使用されるエンコーダおよび（より重要なことに）デコーダは、所定のマルチプルディスクリプションコーディング技法に対して必ず特別に設計されなければならなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、マルチプルディスクリプションコーディングアプリケーションを考慮に入れて設計されなかったエンコーダおよびデコーダを使用する現行のネットワーク環境は、そのような技法の利点を利用することができない。マルチプルディスクリプションコーディング技法の利点を、特に、現行のデコーダを修正する必要なしに、好ましくは、現行のエンコーダに僅かな修正のみが必要とされるだけで、現行のネットワーク環境において実現されることが極めて有利である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の原理によれば、マルチプルディスクリプティブソースコーディング技法が、複数のホモジニアスエンコーダが、対応する複数の好都合に実質的に同一のデーコーダとの組合せで好都合に使用されることで提供される。特に、修正された量子化プロセスがエンコーダのうちの別のものの量子化プロセスから生じた量子化エラーに少なくとも基づくように、少なくとも１つのエンコーダにおける量子化プロセスを修正することにより、ダイバシティが複数のエンコーダに提供される。この方法において、複数のビットストリーム間におけるダイバシティが得られ、特に、受信機において複数のデコードされたビットストリームの組合せに基づいて再構成された信号の品質が、好都合に、デコードされたビットストリームのいずれか１つのみに基づくものより優れている。
【００１２】
本発明の所定の例示的な実施形態によれば、２個のパルス符号変調（ＰＣＭ）コーダが使用される。１つのそのような場合において、ＰＣＭコーダ（ここでは、“補助（auxiliary）”コーダと呼ばれる）のうちの１つが、他のＰＣＭコーダ（ここでは、“主（primary）”コーダと呼ばれる）によりそのサンプルポイントの量子化に少なくとも部分的に基づく所定のサンプルポイントを量子化し、特に、サンプルポイントが、主コーダにより使用される値よりも２つの隣接値間の中間点（midpoint）に近いときには、主コーダにより使用されたものに対して隣接量子化値を使用することになる。この方法において、両方のコーダからのデコードされたビットストリームが受信機において結合されるとき、全体のエラーが好都合に低減される。
【００１３】
本発明の他の例示的な実施形態によれば、２個の適応形差動パルス符号変調（ＡＤＰＣＭ）コーダが使用される。１つのそのような場合において、ＡＤＰＣＭコーダのうちの１つ（ここでは、“副（auxiliary)”コーダと呼ばれる）が、他のＡＤＰＣＭコーダ（ここでは、“主（primary)”コーダと呼ばれる）によるサンプルポイントの量子化に少なくとも部分的に基づいて、所定のサンプルポイントを量子化し、２つのコーダによりもたらされる量子化雑音が反対符号となることを確かにする。このやり方において、全体のエラーは、両方のコーダからのデコードされたビットストリームが受信機において結合されるとき、好都合に低減される。
【００１４】
本発明のさらに他の例示的な実施形態よれば、２つのＬＤ−ＣＥＬＰ（Low-Delay Code Excited Linear Prediction）コーダが使用される。１つのそのような場合において、ＬＤ−ＣＥＬＰコーダのうちの１つ（ここで、補助コーダと呼ぶ）が、他のＬＤ−ＣＥＬＰコーダ（ここで、主コーダと呼ばれる）によるサンプルポイントの量子化に少なくとも部分的に基づく励起ベクトルの使用で所定のサンプルポイントを量子化し、サンプルポイントを量子化するために使用された励起ベクトルが異なることを確かにする。この方法において、ダイバシティが保証され、両方のコーダーからのデコードされたビットストリームが受信機において結合されるとき、全体のエラーが好都合に低減される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
例示的実施形態の概説
図１は、本発明の原理による例示的な２チャネルマルチプルディスクリプション通信システムを示す。図１のシステムは、コーダ１１および１２、ダイバシティ制御モジュール１３、チャネル１４および１５、およびデコーダ１６および１７を含む受信機１０、イレーシャーコンシールメントモジュール１８およびミクサ１９を含む。
【００１６】
動作において、図１の例示的なシステムは、それぞれコーダ１１およびコーダ１２により単一の入力ソース（例えば、スピーチ）信号から生成される２つのマルチプルディスクリプションビットストリームを提供し、これは、それぞれデコーダ１６およびデコーダ１７によりデコードされて、２つの独立のデコードされたビットストリームを生成する。そして、２つのデコードされたビットストリームは、ミクサ１９により結合されて、再構成された出力（例えば、スピーチ）信号を生成する。
【００１７】
２つのビットストリームのうちの一方がフレームイレーシャー（即ち、パケット損失）のために利用可能でない場合、対応するデコーダは、ミクサ１９のための出力を生成しないように停止され、単に他のデコーダが、再構成された出力信号を生成するために使用される。２つのビットストリームの両方が利用可能でない場合、当業者によく知られた従来のコンシールメント技法が、再構成された出力信号を生成するために使用され得る。また、従来のコンシールメント技法は、フレームイレーシャーの結果として停止されたいずれかのデコーダの内部状態変数を（必要な場合）更新するために使用され得る。
【００１８】
コーダ１１および１２は、好ましくはホモジニアスであり、即ち、それらは、同じタイプであり、本質的に同一のコーディングアルゴリズムを使用し、そのアルゴリズムは、従来のものであってもよく、当業者によく知られていることになる。しかし、これらのコーダのうちの一方または両方の量子化プロセス（好ましくはこれのみ）が、本発明の原理に従って修正され、これらのコーダの少なくとも１つ（時間の少なくとも一部）が、対応するサンプルポイントにおいて他のコーダによりもたらされた量子化エラーに部分的に基づいてエンコードされるべき各所定のサンプルポイントを量子化する。
【００１９】
本発明のいくつかの例示的な実施形態において、量子化されるサンプルポイントは、符号化されるソース（例えば、スピーチ）信号の個々のタイムポイントサンプルを示すものであるが、他の例示的な実施形態においては、サンプルポイントは、符号化されるソース信号の所定のセグメントにおいて実行された周波数変換の個々の周波数ポイントサンプルであり得る。他の例示的な実施形態において、サンプルポイントは、ソース信号に関連し、かつシステムによりエンコードされるべき他のデータであり得る。
【００２０】
特に、本発明の所定の例示的な実施形態において、コーダ１２は、例えば、好ましくは、コーダ１１の量子化プロセスにより選択された量子化値および／またはコーダ１１の量子化プロセスから生じた量子化エラーに、それが選択する量子化値を部分的に基づかせるように、コーダ１２の量子化プロセスが修正されていることを除き、コーダ１１中に含まれるコーディングアルゴリズムと同一のコーディングアルゴリズムを含む。具体的には、どの量子化値がコーダ１１により選択されたかについての知識を使用することにより、コーダ１２の量子化プロセスは、所定の状況において、好都合に、それがその他の場合に選択したであろう値以外の量子化値を選択し、そうすることにより、改良された再構成された信号が、両方のチャネルがうまく送受信されるとき、受信機により達成され得る。
【００２１】
直前に説明された場合において、我々は、コーダ１１を、「主」コーダ（即ち、その量子化プロセスが他のコーダにより選択された量子化値および／または他のコーダからの結果としての量子化エラーに基づかないコーダ）と呼び、コーダ１２を「補助」コーダ（即ち、その量子化プロセスが、他のコーダにより選択されたおよび／または他のコーダからの結果としての量子化エラーに基づくコーダ）と呼んでいる。本発明の様々な例示的な実施形態のおいて、補助コーダの量子化プロセスにより使用される特定の方法（即ち、主コーダのものから量子化プロセスが修正された特定の方法）が、とりわけコーダにより使用されるコーディングアルゴリズムに従って変化し得る（例えば、以下の様々な例示的な実施形態を参照）。
【００２２】
受信機において、イレーシャーコンシールメントモジュール１８は、チャネルの一方または両方がフレームイレーシャー（即ち、パケット損失）を経験するとき、デコーダ１６および１７およびミクサ１９に対する制御を提供する。１つのチャネルが故障した場合、イレーシャーコンシールメントモジュール１８は、関連するデコーダの動作を一時的に停止し、必要な場合、停止されたデコーダに、その内部メモリ状態を保持および／または適切に更新させる。そして、これは、故障していないチャネルに関連するデコーダのみを使用するために、ミクサ１９を制御する。両方のチャネルが故障した場合、当業者がよく知っているように、通常のコンシールメントモード技法が（その他の場合、停止された）デコーダの一方のみからまたは両方のデコーダの組合せからの出力信号を合成するために使用され得る。
【００２３】
各デコーダがチャネル故障の間のその動作を停止するので、デコーダ状態は、（もし存在する場合）対応するエンコーダ状態から恐らく相違することになる。したがって、全てのチャネル故障の終わりにおいて、デコーダ状態は、好ましくは、デコーダがその動作をシームレスに再開できるように訂正される。本発明の所定の例示的な実施形態によれば、本発明の原理によれば、停止されたデコーダに対して好ましくはホモジニアスである。即ちそれらは同一のデコーディングアルゴリズムで動作する動作中のデコーダからの内部状態が、好ましくは、停止されたデコーダにロードされ得る。本発明の他の例示的な実施形態によれば、エンコーディング能力が、受信機に加えられることができ、その場合、停止されたデコーダは、ミクサ１９により生成された再構成された出力信号を単に再エンコーディングすることによりその状態を交信することができる。
【００２４】
そして、本発明の原理によれば、ダイバシティ制御モジュール１３は、他のコーダの量子化プロセスにより選択される量子化値および／または他の量子化プロセスから生じる量子化エラーに、その関連する量子化プロセスを基づかせることを少なくとも１つのコーダに可能にするために必要な制御を提供することができる。本発明のいくつかの例示的な実施形態において、ダイバシティ制御モジュール１３は、主コーダ（例えば、コーダ１１）の量子化プロセスにより選択された量子化値に関する情報またはそれから生じた量子化エラーのいずれかを、補助コーダ（例えば、コーダ１２）の量子化プロセスへ単に提供する。
【００２５】
しかし、他の例示的な実施形態において、ダイバシティ制御モジュール１３は、全くなくともよい。その場合において、補助コーダ（例えば、コーダ１２）は、選択された量子化値および／または主コーダの生じる量子化エラーを知るために、主コーダ（例えば、コーダ１１）への特別な接続を必要としない。これは、それ自体の内部解析に基づいて、そのような情報を決定することができるからである。
【００２６】
そして、本発明の所定の例示的な実施形態において、ダイバシティ制御モジュール１３は、できる限り、各コーダにより選択された量子化値および／または各コーダの量子化プロセスから生じた量子化エラーに関する情報を他のコーダの量子化プロセスに提供することにより、そしていかなる場合にも、どれが主コーダ（即ち、その量子化プロセスが他のコーダにより選択された量子化値または他のコーダから生じた量子化エラーに基づかないコーダとして働くか、およびどれが、補助コーダ（即ち、その量子化プロセスが、他のコーダにより選択された量子化値および／または他のコーダから生じた量子化エラーに基づくコーダ）として働くかについて、２つのコーダに指示することにより、所定の時点において、コーダ１１および１２をそれらの主の役割および補助の役割を切り換えることを可能にする。例えば、ダイバシティ制御モジュール１３は、規則的に、周期的に、２つのコーダの役割を切り換えることができる。
【００２７】
単純化のために、具体的に示されここで説明される全ての例示的な実施形態は、２つのマルチプルディスクリプションビットストリームおよび２つの対応するコーデック（エンコーダ／デコーダ対）を提供する。しかし、本発明の原理によれば、これらの例示的な実施形態の各々を、３個以上のマルチプルディスクリプションビットストリームを有する対応する実施形態へ拡張することは、各々の場合において、当業者に明らかとなるであろう。例えば、３個のホモジニアスコーダが使用される本発明の３ビットストリーム実施形態において、第２のエンコーダの量子化プロセスは、第１のエンコーダにより実行される量子化に基づくかも知れず、第３のエンコーダの量子化プロセスは、第２のエンコーダにより実行される量子化に基づくかも知れない。
【００２８】
そのような場合において、第１のエンコーダは、主エンコーダとして働き、第２および第３のエンコーダは、それぞれ「第１の補助」エンコーダおよび「第２の補助」エンコーダとして働く。また、これら３個のエンコーダの役割は、所定の例示的な３ビットストリーム実施形態において、例えば周期的にサイクルされ得る。３個以上の独立のビットストリームを提供するマルチプルディスクリプションソースコーディングシステムにおいて使用され得る本発明の原理による多くの他の構成が、当業者により容易に考案可能となる。
【００２９】
ＰＣＭコーダを使用する本発明の例示的な実施形態
本発明の所定の例示的な実施形態によれば、パルス符号変調（ＰＣＭ）コーディング技法を使用するホモジニアスコーダが使用されるマルチプルディスクリプションエンコーディング手順が提供される。ＰＣＭコーディング技法は、従来のものであり、当業者によく知られている。具体的には、ＰＣＭコーディング技法は、離散（descreet）量子化値を含む再生アルファベット（reproduction alphabet）を使用して各ソースサンプルポイントをエンコードすることにより、そして特に、エンコードされる所定のソースサンプルポイントに最も近い量子化値を選択することにより、入力信号を符号化することがよく知られている。
【００３０】
本発明の１つのそのような例示的な実施形態によれば、２つのＰＣＭコーダは、両方とも、共通再生アルファベットＱ＝｛ｑi｝を使用する。受信機において、デコードされた信号を混合することにより、全体の再生アルファベットは、有効に、ｑi０Ｑの全て、並びにＱ中の２つの隣接、ｑiおよびｑi+1の中間点ｐi＝（ｑi＋ｑi+1）／２の全てを含む。これは、セット｛ｑi｝からの２つの値の混合（平均）が、値ｑiのうちの１つまたは値ｐiのうちの１つのいずれかを生成するからである。ソースサンプルｘが、いずれかのｑi０Ｑよりも中間点値ｐiにより近くなった場合、コーダのうちの１つ（例えば、主コーダ）が最も近い、ｑi０Ｑにｘを量子化することになっており、他のコーダ（例えば、補助コーダ）がｘをｑi+1（またはｑi-1）へ量子化することになっていたとしたら明らかに有利となる。
【００３１】
この方法において、ｐiが最も近いｑiよりもソースサンプルｘにより近い場合、受信機のミクサは、（勿論、デコードされたビットストリームの両方が利用可能であることを仮定して）「最適な」可能な再構成値、ｐiを好都合に生成することになる。当業者に明らかとなるように、このアプローチの次の結果は、フレームイレーシャーまたはパケット損失がない解（resolution）を２度（即ち、量子化エラーを半分にする）提供するコーディングシステムである。
【００３２】
具体的には、ＰＣＭコーダを使用する本発明の１つの例示的な実施形態によれば、主コーダは、ＰＣＭコーダについて従来と同様に、ソースサンプルｘを、その再生アルファベット中の最も近い量子化値ｑiに量子化する。しかし、その間に、補助コーダの量子化プロセスが、以下のように修正された。まず、補助コーダ量子化プロセスが、主コーダの量子化プロセスから生じた量子化エラー（即ち、ソースサンプルポイントｘと再生アルファベット中の最も近い量子化値ｑiとの差）を決定する。
【００３３】
その量子化エラーが、ｑiとその最も近い隣接値ｑi+1（または、量子化エラーの符号により、代替的にｑi-1）との差の（１／４）より大きい場合、サンプルポイントｘは、ｑi自体に対するより、必ずｑiおよびｑi+1（またはｑi-1）の中間点により近くなる。したがって、補助コーダの量子化プロセスは、好都合に、無修正ＰＣＭコーダの量子化プロセスと同様に、ｑiを選択するのではなく、量子化値ｑi+1（またはｑi-1）を選択する。
【００３４】
ＰＣＭコーダを使用する本発明の１つの代替的な実施形態によれば、主コーダおよび補助コーダは、異なる再生アルファベットを使用する。例えば、主コーダは、上記したような再生アルファベットＱ＝｛ｑi｝を使用し、補助コーダは、上記したように、アルファベットＱの中間点Ｐ＝｛ｐi｝からなる再生アルファベットを使用する。そして、各コーダは、そのそれぞれの再生アルファベット中で最も近い量子化値に、ソースサンプルポイントｘを単に量子化する。
【００３５】
この方法において、２つのコーダコンプリメント（complement）は、互いに、そして受信機における再構成信号は、フレームイレーシャーまたはパケット損失なしに、再び好都合に、解（量子化エラーの半分）を二度提供する。この特定の例示的な実施形態によるマルティプルディスクリプティブコーディングシステムは、デコーダにより使用される再生アルファベットが必ず関連するエンコーダの再生アルファベットと対応する互いに異なるデコーダを有する。
【００３６】
ＰＣＭコーダを使用する本発明の別の代替的な実施形態によれば、２つのコーダは、入力信号が、それらのうちの一方に供給される前に好都合に修正されること以外、それらの各量子化プロセスを含み全ての点で同一である。例えば、主コーダおよび補助コーダの両方は、上記した共通再生アルファベットＱ＝｛ｑi｝を使用することができ、両方のコーダは、全ての場合において、それらの各入力ソースサンプルを、再生アルファベット中の最も近い量子化値に量子化することができる。
【００３７】
しかし、補助コーダへの入力信号は、所定の量だけ好都合にオフセットされ、例えば、これは、連続する量子化値（ｑiおよびｑi+1）間の差の半分に等しくセットされ得る。そのようなアプローチは、フレームイレーシャーまたはパケット損失なしに解（半分の量子化エラー）を２度提供する受信機における再構成信号となる。しかし、この例示的な実施形態において、完全に同一かつ無修正のエンコーダ（並びにデコーダ）が好都合に使用され、本発明の利点を達成する。
【００３８】
ＡＤＰＣＭコーダを使用する本発明の例示的な実施形態
本発明の他の例示的な実施形態によれば、ＡＤＰＣＭ（Adaptive Differential Pulse Code Modulation）コーディング技法を使用するホモジニアスコーダが使用されるマルチプルディスクリプションエンコーディング手順が提供される。ＡＤＰＣＭコーディング技法は、従来のものであり、当業者によく知られている。例えば、本願の出願人に譲渡された、David W. Petr に１９８４年３月１３日に発行された米国特許第４，４３７，０８７号を参照のこと。
【００３９】
本発明の１つのそのような例示的な実施形態によれば、主コーダは、通常のＡＤＰＣＭコーダとして動作する。特に、この主コーダは、特定のソースサンプルｘを、量子化値ｘ∧0に量子化し、量子化値ｘ∧0は、雑音成分ｎ0をｘに加えて効果的にモデル化され得ることを仮定する。即ち、ｘ∧0＝ｘ＋ｎ0である。雑音成分は、生じた量子化エラーと等価である。明らかに、補助コーダが、ｎ0の符号と反対符号の別の雑音成分ｎ1（即ち、sign(ｎ1)≠sign(ｎ0)）をソースサンプルｘに加えたとした場合、受信機において混合された雑音は、ビットストリームがフレームイレーシャーまたはパケット損失を経験しないとき、好都合に低減されることになる。
【００４０】
したがって、本発明のこの例示的な実施形態によれば、補助コーダの量子化プロセスは、これが、通常最適な点がsign(ｎ1)≠sign(ｎ0)の条件を満たさないが、所定の隣接点が、この条件を満たすときには、次に最適な隣接再生点にエンコードするように修正される。換言すれば、補助コーダは、生じる量子化エラーが主コーダによる対応するサンプルポイントのコーディングから生じる量子化エラーと反対符号を有するように、サンプルポイントに最も近い量子化値を選択する。この方法において、受信機において結合される（即ち、混合される）再構成信号の全体的量子化エラーは、ビットストリームがフレームイレーシャーもパケット損失も経験しないとき、単一のデコードされたビットストリームから生じる量子化エラーに比べて、典型的に低減されることになる。
【００４１】
ＬＤ−ＣＥＬＰコーダを使用する本発明の例示的な実施形態
本発明のさらに他の例示的な実施形態によれば、ＬＤ−ＣＥＬＰ（Low-Delay Code Excited Linear Prediction）を使用するホモジニアスコーダが使用されるマルティプルディスクリプションエンコーディング手順が提供される。ＬＤ−ＣＥＬＰコーディング技法は、従来のものであり、当業者によく知られている。例えば、本願の出願人に譲渡されたJuin-Hwey Chenに対して１９９３年８月３日に発行された米国特許第５，２３３，６６０号を参照のこと。
【００４２】
本発明の１つのそのような例示的な実施形態によれば、主コーダは、通常のＬＤ−ＣＥＬＰコーダとして動作する。当業者によく知られているように、ＬＤ−ＣＥＬＰコーダの量子化プロセスは、典型的に、エラー訂正を最小化する励起ベクトルが、固定コードブックから選択され、その中でそのインデックスにより同定される励起ベクトルサーチを含む。補助コーダの量子化プロセス、および特に、励起ベクトルサーチモジュールは、それが好都合に、対応するサンプルポイントに対して主コーダにより選択されたものと異なる励起ベクトル（例えば、コードブック中の異なるインデックスを有するベクトル）を選択するように修正される。
【００４３】
特に、補助コーダは、主コーダと同様に、最適一致（best match）（即ち、エラー訂正を最小化する励起ベクトルを決定するための励起ベクトルサーチを実行する。しかし、補助コーダにより選択される励起ベクトルのインデックスは、主コーダにより選択される励起ベクトルのインデックスと比較され、これらのインデックスが等しい場合、補助コーダは、励起ベクトルの代替的な選択を使用する。例えば、２番目のベストマッチが、その代わりに好都合に使用され得る。２つのコーダが、同一の初期状態でスタートした場合、励起ベクトルサーチは、ベストマッチとして同じ励起ベクトルを必ず選択することになり、したがって、２つのコーダは同じインデックスを選択することになる。
【００４４】
しかし、補助コーダが代替的なインデックスを選ぶように調整された場合、主コーダおよび補助コーダの内部コーダ状態は異なることになり、したがって、それらは、全くの介在（intervention）なしにベストマッチとして異なる励起ベクトルを実質的に選択し得る。この方法において、そして本発明の原理によれば、得られる信号は相関しているが、得られる雑音（即ち、量子化エラー）は相関しない。したがって、受信機において実行される平均化（即ち、混合）のプロセスは、ビットストリームがフレームイレーシャーもパケット損失も経験しないとき、よりよい再構成信号になる可能性が高い。
【００４５】
エンコーダの役割を好都合に切り換える代替的な実施形態
本発明の所定の例示的な実施形態によれば、２つのコーダが使用され、２つのコーダの主の役割対補助の役割が周期的に逆にされる。即ち、所定時間周期の後、上述した主コーダおよび補助コーダの機能が、好都合に逆にされる。動作的に、図１に示された例示的な２チャネルマルティプルディスクリプション通信システムにおいて、ダイバシティ制御モジュール１３は、いつ主コーダとして動作し、いつ補助コーダとして動作するかについて、２つのコーダの各々、コーダ１１およびコーダ１２に指示する。そのような場合において、コーダ１１およびコーダ１２の両方は、好ましくは同一であり、各々は、主コーダとして動作するとき全く従来の方法で動作する能力および本発明の原理によりかつその特定の実施形態により、補助コーダとして動作するとき、修正された方法で動作する能力の両方を有する。
【００４６】
本発明の所定の例示的な実施形態において、例えば、コーダの役割は、規則的に周期的に逆転され得る。いくつかのそのような例示的な実施形態において、役割は、２つのコーダの各々が、同じ時間だけ主コーダとして働くように逆転され得る。即ち、コーダの役割は、例えば、５ミリ秒ごとのように固定レートで切り換えられ得る。他の例示的な実施形態において、役割は、各コーダが主コーダとして働く時間が、対応する送信チャネルの各種の既知のまたは推定された特性に基づくように逆転され得る。
【００４７】
例えば、２つのチャネルの各々の送信品質レベル（即ち、パケット損失の確率）の推定値が利用可能である場合、より高い品質のチャネルに関連づけられたコーダが、より低い品質のチャネルに関連づけられたコーダよりもより頻繁に主コーダとして働くことを可能にすることが望ましい。本発明の１つの例示的な実施形態によれば、例えば、各コーダが主コーダとして働く時間は、対応するチャネルの推定された品質レベルに直接的に比例する。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マルチプルディスクリプションコーディング技法の利点を、特に、現行のデコーダを修正する必要なしに、好ましくは、現行のエンコーダに僅かな修正のみが必要とされるだけで、現行のネットワーク環境において実現することができる。
【００４９】
特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で記載した番号は、本発明の一実施例の対応関係を示すもので本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理による例示的な２チャネルマルチプルディスクリプション通信システムを示す図。
【符号の説明】
１０  受信機
１１  コーダ０
１２  コーダ１
１３  ダイバシティ制御
１４  チャネル０
１５  チャネル１
１６  デコーダ０
１７  デコーダ１
１８  イレーシャーコンシールメント
１９  ミクサ
【図１】
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