(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声符号化構成であって、
音声信号入力と、
第１の帯域と関連づけられる第１の符号化モードまたは第２の帯域と関連づけられる第２の符号化モードを選択可能に備えた前記音声信号入力と結合される音声信号を符号化するための多重モード音声符号器とを有し、
前記音声信号入力と結合された入力（ＩＮ）及び前記多重モード音声符号器と結合された出力（ＯＵＴ）とを伴うソフト帯域スイッチング用ブロックを有し、前記ソフト帯域スイッチング用ブロックが、音声信号帯域の変更指示に対する応答として、前記多重モード音声符号器と結合された音声信号の帯域を段階的に変更するように構成され、
前記ソフト帯域スイッチング用ブロックが、
第１の処理ブランチ及び第２の処理ブランチと、
前記音声信号入力と結合された音声信号の第１の周波数帯域を前記第１の処理ブランチの中へ送り込み、及び前記音声信号入力と結合された音声信号の第２の周波数帯域を前記第２の処理ブランチの中へ送り込む帯域分割手段と、
前記第１の処理ブランチと前記第２の処理ブランチとの出力を前記ソフト帯域スイッチング用ブロックの出力に合成する帯域合成手段と、
少なくとも前記第２の処理ブランチ内で、前記第１及び第２の処理ブランチで処理される信号の相対的な利得を制御可能に変更することによって、前記多重モード音声符号器と結合された音声信号の帯域を段階的に変更する、調整可能な手段とを有する
音声符号化構成。
【請求項２】
前記調整可能な手段が調整可能なフィルタを有することを特徴とする請求項１に記載の音声符号化構成。
【請求項３】
前記調整可能な手段が調整可能な利得用ブロックを有することを特徴とする請求項１に記載の音声符号化構成。
【請求項４】
調整可能なフィルタを介して前記第２の処理ブランチと結合され、前記第２の処理ブランチの中へ人工的信号を制御可能に生成するためのノイズ生成器を有することを特徴とする請求項１に記載の音声符号化構成。
【請求項５】
前記第２の処理ブランチ内で、音声信号の前記第２の周波数帯域と前記人工的信号との相対的な特性を変更する調整可能な手段と、
前記第２の処理ブランチ内で、音声信号の前記第２の周波数帯域と前記人工的信号とを前記第２の処理ブランチの出力に合成する手段とを有することを特徴とする請求項４に記載の音声符号化構成。
【請求項６】
前記第１及び第２の処理ブランチで処理される信号の相対的な特性の変更を制御する前記調整可能な手段と結合された帯域スイッチング用制御ユニットを有することを特徴とする請求項１に記載の音声符号化構成。
【請求項７】
デジタル無線電話であって、請求項１に記載の音声符号化構成を有することを特徴とするデジタル無線電話。
【請求項８】
セルラー方式無線システムのトランスコーダ及びレート・アダプタ・ユニットであって、請求項１に記載の音声符号化構成を有することを特徴とするセルラー方式無線システムのトランスコーダ及びレート・アダプタ・ユニット。
【請求項９】
音声復号化構成であって、
音声信号入力と、
第１の帯域と関連づけられる第１の復号化レートまたは第２の帯域と関連づけられる第２の復号化レートを選択可能に伴う前記音声信号入力と結合される音声信号を復号化するための多重モード音声復号器とを有し、
前記多重モード音声復号器と結合された入力（ＩＮ）及び出力（ＯＵＴ）を伴うソフト帯域スイッチング用ブロックを有し、前記ソフト帯域スイッチング用ブロックが、音声信号帯域の変更指示に対する応答として、前記多重モード音声復号器から受信した音声信号の帯域を段階的に変更するように構成され、
前記ソフト帯域スイッチング用ブロックが、
第１の処理ブランチ及び第２の処理ブランチと、
前記多重モード音声復号器から受信した音声信号の第１の周波数帯域を前記第１の処理ブランチの中へ送り込み及び前記多重モード音声復号器から受信した音声信号の第２の周波数帯域を前記第２の処理ブランチの中へ送り込む帯域分割手段と、
前記第１の処理ブランチ及び前記第２の処理ブランチとの出力を前記ソフト帯域スイッチング用ブロックの出力に合成する帯域合成手段と、
少なくとも前記第２の処理ブランチ内で、前記第１及び第２の処理ブランチで処理される信号の相対的な利得を制御可能に変更することによって、前記多重モード音声復号器から受信した音声信号の帯域を段階的に変更する、調整可能な手段とを有する
音声復号化構成。
【請求項１０】
前記調整可能な手段が調整可能なフィルタを有することを特徴とする請求項９に記載の音声復号化構成。
【請求項１１】
前記調整可能な手段が調整可能な利得用ブロックを有することを特徴とする請求項９に記載の音声復号化構成。
【請求項１２】
前記第２の処理ブランチの中へ人工的信号を制御可能に生成するための調整可能なフィルタを介して前記第２の処理ブランチと結合されたノイズ生成器を有することを特徴とする請求項９に記載の音声復号化構成。
【請求項１３】
前記第２の処理ブランチ内で、音声信号の前記第２の周波数帯域と前記人工的信号との相対的な特性を変更する調整可能な手段と、
前記第２の処理ブランチ内で、音声信号の前記第２の周波数帯域と前記人工的信号とを前記第２の処理ブランチの出力に合成する手段とを有することを特徴とする請求項１２に記載の音声復号化構成。
【請求項１４】
前記第１及び第２の処理ブランチで処理される信号の相対的な特性の変更を制御する前記調整可能な手段と結合された帯域スイッチング用制御ユニットを有することを特徴とする請求項９に記載の音声復号化構成。
【請求項１５】
デジタル無線電話であって、請求項９に記載の音声復号化構成を有することを特徴とするデジタル無線電話。
【請求項１６】
セルラー方式無線システムのトランスコーダ及びレート・アダプタ・ユニットであって、請求項９に記載の音声復号化構成を有することを特徴とするセルラー方式無線システムのトランスコーダ及びレート・アダプタ・ユニット。
【請求項１７】
多重モード符号化または復号化と関連して音声信号の帯域を変更する方法において、
音声信号帯域を変更する指示を受信するステップと、
音声信号帯域を変更する前記指示に対する応答として、多重モード音声符号化の前または復号化の後で音声信号の帯域を段階的に変更するステップを有し、
多重モード音声符号化の前または復号化の後で音声信号の帯域を段階的に変更する前記ステップが、
第１の処理ブランチに送り込まれた音声信号の第１の周波数帯域と、第２の処理ブランチに送り込まれた音声信号の第２の周波数帯域とを処理するサブステップと、
前記第２の処理ブランチ内の利得係数を変更するサブステップを有し、
第１の処理ブランチにおける音声信号の第１の周波数帯域と、第２の処理ブランチにおける音声信号の第２の周波数帯域とを処理する前記サブステップが、多重モード音声符号化または復号化構成の音声信号入力に存在する実際の音声信号から抽出された周波数帯域を第１の調整可能な利得装置を介して第１または第２の処理ブランチの中へ送るサブステップを有し、
前記第２の処理ブランチで利得係数を変更する前記サブステップが、前記第１の調整可能な利得装置で前記利得を調整することによって、多重モード音声符号化の前または復号化の後で音声信号の帯域を段階的に変更するサブステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１８】
音声信号帯域の変更を行うための近づいてくるコマンドについての早めの警告を受信し、
前記早めの警告に対する応答として、多重モード音声符号化構成または復号化構成で処理された音声信号の帯域を段階的に変更する処理を開始し、
音声信号帯域を変更する受信コマンドを実行するほぼ直前に、多重モード音声符号化構成または復号化構成で処理された音声信号の帯域を段階的に変更する処理を完了するステップを有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
音声信号帯域を変更するコマンドを受信し、
音声信号帯域を変更する前記受信コマンドの実行を遅延し、
前記音声信号帯域を変更するコマンドの受信後であって、かつ、前記音声信号帯域を変更するコマンドの実行前に、多重モード音声符号化構成または復号化構成で処理された音声信号の帯域を段階的に変更する処理を行い、
前記多重モード音声符号化または復号化構成の１つのモードから、前記多重モード音声符号化または復号化構成の別のモードへの変更により、前記音声信号帯域を変更するコマンドを実行するステップを有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
音声信号帯域を変更するコマンドを受信及び前記多重モード音声符号化または復号化構成の１つのモードから、前記多重モード音声符号化または復号化構成の別のモードへの変更により、前記音声信号帯域を変更するコマンドを実行し、
前記音声信号帯域を変更するコマンドの実行後、多重モード音声符号化構成または復号化構成で処理された音声信号の帯域を段階的に変更する処理を行うステップを有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
音声信号帯域の変更を行うための近づいてくるコマンドについての早めの警告を受信し、
前記早めの警告に対する応答として、多重モード音声符号化構成または復号化構成で処理された音声信号の帯域を段階的に変更する処理を開始し、
音声信号帯域を変更するコマンドを受信及び前記多重モード音声符号化または復号化構成の１つのモードから、前記多重モード音声符号化または復号化構成の別のモードへの変更により、前記音声信号帯域を変更するコマンドを実行し、前記コマンドの実行に起因して音声信号の帯域を段階的に変更する処理の中断を生じさせ、
前記音声信号帯域を変更するコマンドの実行後、多重モード音声符号化構成または復号化構成で処理された音声信号帯域を段階的に変更する処理を完了するステップを有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
第１の処理ブランチにおける音声信号の第１の周波数帯域と、第２の処理ブランチにおける音声信号の第２の周波数帯域とを処理する前記サブステップが、前記多重モード音声符号化構成内または前記多重モード音声復号化構成内で、人工的入力信号を生成し、第２の調整可能な利得装置を介して前記人工的入力信号を送るサブステップを有し、
前記第２の処理ブランチで利得係数を変更する前記サブステップが、前記第２の調整可能な利得装置で前記利得を調整するサブステップを有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
第１の処理ブランチにおける音声信号の第１の周波数帯域と、第２の処理ブランチにおける音声信号の第２の周波数帯域とを処理するサブステップが、
前記多重モード音声符号化または復号化構成の音声信号入力に存在する実際の音声信号から抽出された周波数帯域を第１の調整可能な利得装置を介して送り、
前記多重モード音声符号化構成内または前記多重モード音声復号化構成内で、人工的入力信号を生成し、第２の調整可能な利得装置を介して前記人工的入力信号を送り、
前記第１及び第２の調整可能な利得装置の出力を合成するサブステップを有し、
前記第２の処理ブランチで利得係数を変更する前記サブステップが、前記第１の及び第２の調整可能な利得装置で前記利得を調整するサブステップを有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
多重モード音声符号化構成または復号化構成で処理された音声信号の帯域を段階的に変更するステップが、
第１の処理ブランチにおける音声信号の第１の周波数帯域と、第２の処理ブランチにおける音声信号の第２の周波数帯域とを処理し、
前記第２の処理ブランチにおいて調整可能なフィルタの前記周波数応答を変更するサブステップを有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
多重モード音声符号化構成または復号化構成で処理された音声信号の帯域を段階的に変更するステップが、前記音声信号の瞬間の内容に基づいて前記段階的変更レートを決定するサブステップを有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２６】
多重モード音声符号化構成または復号化構成で処理された音声信号の帯域を段階的に変更するステップが、音声信号帯域の最近行われた変更回数に基づいて前記段階的変更レートを決定するサブステップを有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
多重モード音声符号化構成または復号化構成で処理された音声信号の帯域を段階的に変更するステップが、音声信号帯域の最近行われた周波数変更に基づいて前記段階的変更レートを決定するサブステップを有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は一般に通信接続を介して送信する信号の符号化及び復号化を行う分野に関する。特に本発明は通信接続中にこのような信号の信号帯域を変更する処理手順に関する。
【背景技術】
【０００２】  図１はデジタル・セルラー無線通信ネットワークで第１の端末から第２の端末へ音声の送信を行う一般的原理を示す。第１の端末１００には、マイク１０１、音声符号器１０２、チャネル符号器１０３、変調器１０４、無線送信機１０５の直列接続が設けられている。第１の基地局１１０には、無線受信機１１１、復調器１１２、チャネル復号器１１３、有線送信機１１４の直列接続が設けられている。第１の基地局１１０から第２の基地局１２０へネットワーク接続１１５が存在する。第２の基地局１１０は有線受信機１２１、チャネル符号器１２２、変調器１２３、無線送信機１２４の直列接続を具備する。第２の端末１３０には、無線受信機１３１、復調器１３２、チャネル復号器１３３、音声復号器１３４、スピーカ１３５の直列接続が設けられている。【０００３】  送信端末１００の音声符号器１０２は、或る一定の音声符号化方式の適用により、マイク１０１からのアナログ音声信号をデジタル信号に変換する。チャネル符号器１０３はデジタル信号に冗長性を付加して、無線インターフェースにおける悪影響に対抗するそのロバスト性の強化を図るものである。チャネル復号器１１３は少なくとも部分的にチャネル復号化を省略する。なぜなら、ネットワーク１１５を介する有線接続の方が無線接続に比べてずっと信頼性が高いからであり、また、過度のチャネル符号化によりネットワークの送信容量が単に費消されるにすぎないからである。一対の対応するチャネル符号化１２２とチャネル復号化１３３が第２の無線インターフェースのあたりに存在する。音声復号器１３４は、上述の音声符号化方式の逆の処理手順の適用によりデジタル音声信号をアナログ信号に再変換する。上述の原理は、マイク１０１を一般的データ・ソースと置き換え、音声符号器１０２をソース符号器と置き換え、音声復号器１３４を対応する復号器と置き換え、スピーカ１３５を一般的データ受信装置と置き換えることにより、端末間の任意の情報送信についても容易に一般化を行うことが可能である。【０００４】  符号化ユニットと復号化ユニットは通常コーデックと呼ばれている。元来のＧＳＭ（Global System for Mobile telecommunications）のような従来方式のデジタル・セルラー方式無線システムの仕様には、一定の出力ビットレートを持ち、一定の帯域を持つ音声（またはソース）信号を処理する音声（またはソース）用コーデックが一般的に定義されている。この帯域に応じて、従来方式の音声用コーデックは狭帯域用コーデックまたは広帯域用コーデックのいずれかとして指定されてきた。例えば、ＧＳＭ規格番号ＧＳＭ０６．１０に記載されているいわゆるＲＰＥ−ＬＴＰフルレート音声用コーデックは、狭帯域音声用コーデックであり、その帯域はほぼ３．５ｋＨｚである。音声符号化時のそのコーデックのビットレートは１３ｋｂｉｔ／秒、そしてチャネル符号化時には、９．８ｋｂｉｔ／秒であり、合わせて２２．８ｋｂｉｔ／秒となる。典型的な広帯域音声用コーデックは、Ｇ．７２２−６４、Ｇ．７２２−５６、Ｇ．７２２−４８の指定の下にＩＴＵ（国際通信連合）により標準化されたものである。これらの音声用コーデックの音声符号化ビットレートはそれぞれ６４、５６及び４８ｋｂｉｔ／秒で��り、それらの帯域はおおよそ７ｋＨｚである。【０００５】  音声（またはソース）符号化時の公知の構成に対する拡張機能のための最近の提案には、ＡＭＲすなわちアダプティブ・マルチレート（Adaptive MultiRate）符号化というコンセプトが含まれる。この着想は、チャネル符号器１０３の出力時のビット（またはシンボル）レートを一定に保つことであるが、その一定のビットレートの生成時に音声符号器１０２とチャネル符号器１０３の役割を変更できるようにすることである。音声符号器の入力信号帯域は一定（ＧＳＭ  ＡＭＲ時に上述の基本ＧＳＭ音声用コーデックの場合と同じ３．５ｋＨｚ）であるが、音声符号器によって単位時間当たりさらに多くのビットを使用できれば、より良好な可聴品質の達成が可能となる。その時点でのノイズと干渉の悪影響が過度に劣悪でないという条件の下でのみ、音声符号化を行うために利用可能なビットレートのさらに広い部分の利用が可能となる。受信端での、ＡＭＲというコンセプトは、チャネル復号器１３３の入力におけるビット（またはシンボル）レートが一定であることを意味するが、チャネル復号器で取り除かれたその冗長性の量、及び、これに対応して、音声復号器１３４内の元のアナログ音声信号の再構成に利用可能な単位時間当たりのデジタル情報量の変動が生じる可能性がある。【０００６】  本願の優先日において、ＧＳＭのフレームワークで将来使用される広帯域または７ｋＨｚ音声用コーデックの標準化時に公知のＡＭＲ音声符号化原理が採用される予定である。近い将来２つの選択可能な音声（またはソース）帯域：３．５ｋＨｚと７ｋＨｚを持つ通信機器の利用が可能になるかもしれない。さらに多くの音声（またはソース）帯域の定義が行われることになるかもしれない。これらの帯域は完全に異なるコーデックの利用と関連づけられるようになるかもしれない。あるいはこれらの帯域は、コーデック・モードまたは単にモードとして知られている、音声の符号化構成と復号化構成の或るモードの動作を表すことになるかもしれない。ＡＭＲ原理の適用とは、将来の音声（またはソース）用コーデックが、選択可能な帯域と変更用ビットレートとの双方を備えることになるかもしれないことを意味する。その場合後者（変更用ビットレート）は、音声（またはソース）符号化とチャネル符号化との間での利用可能なグロスのビットレートの異なる配分による様々なレベルのエラー保護と関連づけられる。【０００７】  図２は、送信移動局における音声符号器用ブロック１０２の内容と、２つの異なる音声帯域が定義された公知の典型的なケースの受信移動局における音声復号器用ブロック１３４の内容とをさらに詳細に示す図である。この場合、符号化と復号化というコンセプトは広い意味で理解され、Ａ／Ｄ変換とＤ／Ａ変換などはこのコンセプトの一部に含まれる。符号器１０２のＡ／Ｄ変換器２０１は、ダウン・サンプリング用ブロック２０３と直接結合され、さらにダウン・サンプリング用ブロック２０３を介してもスイッチング用ブロック２０２と結合されている。スイッチング用ブロック２０３の出力は、広帯域入力信号と狭帯域入力信号双方の処理能力を持つ音声符号器自身（proper）２０４と結合される。音声復号器用ブロック１３４内の音声符号器自身２０４の出力と、対応する音声復号器自身２２０の入力との間の通信チャネル２１０は、一般にすべてのチャネル符号化／復号化構成及び送信／受信構成などを具備する。音声復号器自身２２０は広帯域及び狭帯域双方の音声信号の復号化能力を有している。そして音声復号器自身２２０の出力は、スイッチング用ブロック２２１と直接結合され、さらにアップ・サンプリング用ブロック２２２を介してもスイッチング用ブロック２２１と結合されている。スイッチング用ブロック２２１の出力は音声シンセサイザ及びＤ／Ａ変換器２２３と結合される。【０００８】  符号器用ブロック１０２内のＡ／Ｄ変換器２０１と、復号器用ブロック１３４内のＤ／Ａ変換器２２３との双方は、最も広義に定義された音声帯域用として十分に高いサンプリング・レートを処理するものである。ダウン・サンプリング用ブロック２０３によって、Ａ／Ｄ変換器２０１により生成されたサンプル・ストリームのサンプリング・レートは、パンクチャリング、フィルタリングあるいは補間を行うことにより低いレベルまで下げられ、次いで、アップ・サンプリング用ブロック２２２は、音声復号器自身２２０により生成されたサンプル・ストリームのサンプリング・レートを何らかの計算手段によりさらに高いレベルまで上昇させる。帯域変更コマンドに対する応答として、音声符号器２０４と復号器２２０とは、新しい帯域に対応する符号化及び復号化処理手順へ切り替わり、それと同時に、直接接続（広い帯域の場合）か、ダウン・サンプリング用ブロック２０３とアップ・サンプリング用ブロック２２２の中を通る接続（狭い帯域の場合）かのいずれかの接続がスイッチング用ブロック２０３と２２１とにより選択される。音声符号器２０４と復号器２２０とを多重帯域用としてプログラムすることにより、また、送信局に多重並列ダウン・サンプリング用ブロックを設け、受信局にアップ・サンプリング用ブロックを設けることにより、（あるいは多重ダウン／アップ・サンプリング比率用としてダウン・サンプリング用ブロック２０３とアップ・サンプリング用ブロック２２２をプログラムすることにより）多重帯域の達成が可能となる。【０００９】  １つのソース符号化帯域から別のソース符号化帯域への変更に起因して、現行のＡＭＲ構成の定義には送信信号の中に顕著なアーティファクト（artefact）が生じるという欠点が含まれている。例えば、異なる帯域を持つ２つの異なる音声用コーデック・モード間での変更に起因して、受信端で聴いているユーザはスピーカの音声の中に奇妙な可聴効果が生じていることに気がつく。【００１０】  本発明の追加的背景として、広帯域音声符号化が利用される移動端末装置（ＭＳ−ＭＳ接続、但しＭＳは移動局（Mobile Station）の略）接続間の接続を確立するために利用される公知のタンデム・フリー・オペレーション（Tandem Free Operation：ＴＦＯ）構成について簡単に説明する。簡潔さのために、広帯域（狭帯域）音声符号化を用いて符号化された音声を運ぶ信号を単に広帯域（狭帯域）音声と表示することにする。【００１１】  図１との関連で説明した２つの完全な符号器／復号器の対の使用はタンデム・オペレーションとして知られており、ネットワーク接続１１５が一般に未知の性質を持つ公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）の中を通過する場合、特にこのタンデム・オペレーションが必要である。さらに好適なケースでは、端末１００と１３０は双方ともデジタル・セルラー方式無線システムの移動局であり、ネットワーク接続１１５は完全なデジタル接続であり、かつ、基地局内で動作するか、基地局の制御により動作するかのいずれかで動作する或るトランスコーダとレート・アダプタ・ユニット（ＴＲＡＵ）との間の透過的なデジタル・チャネルの確立能力を有している。【００１２】  図３は、第１のＴＲＡＵ３００が第１の基地局１１０と機能的に関連づけられ、第２のＴＲＡＵ３１０が第２の基地局１２０と機能的に関連づけられた構成を示す図である。各ＴＲＡＵ３００と３１０は、復号器３０１、３１１と；アップリンクＴＦＯユニット３０２、３１２と；符号器３０３、３１３と；ダウンリンクＴＦＯユニット３０４、３１４と；ＴＦＯプロトコル・ユニット３０５、３１５とを具備する。各ＴＲＡＵでは、復号器３０１、３１１、アップリンクＴＦＯユニット３０２、３１２は並列に結合され、移動局からアップリンク・フレームを受信し、それらの出力は合成器３０６、３１６を用いて合成される。同様に、符号器３０３、３１３、及び、ダウンリンクＴＦＯユニット３０４、３１４は並列に結合され、相手方ＴＲＡＵから送信フレームを受信し、それらの出力は選択用スイッチ３０７、３１７の中を通過する。デジタル・ネットワーク３２０はＩＰＥｓ（イン・パス装置（In Path Equipment））から構成される。これらのＩＰＥのうち、ＩＰＥ３２１と３２２が示されており、ＴＲＡＵ間で両方向に透過的な６４ｋｂｉｔ／秒チャネルを確立する能力を有している。第１の基地局１１０は第１の基地局コントローラ３３０の制御により動作し、この第１の基地局コントローラ３３０は、第１の移動通信サービススイッチングセンタ３４０が支配する通信領域の一部である。第２の基地局１２０は第２の基地局コントローラ３５０の制御により動作し、この第２の基地局コントローラ３５０は第２の移動通信サービススイッチングセンタ３６０が支配する通信領域の一部である。基地局コントローラ３３０と３５０からＴＦＯプロトコル・ユニット３０５と３１５のコントローラへの制御接続がそれぞれ設けられている。【００１３】  ＥＳＴＩ（欧州通信規格協会）により公開され、本願に参考文献として明細書の一部とされる文書“ＧＳＭ０４.５３バージョン１.６.０（１９９８−１０）；デジタル・セルラー通信システム（ステージ２＋）；音声用コーデックのインバンド・タンデム・フリー・オペレーション（Inband Tandem Free Operation：ＴＦＯ）；ステージ３”に、チャネルの透過性と、２つのＴＲＡＵのＴＦＯサポート能力と、双方の無線インターフェースにおける音声用コーデックの同一性との検査を行うためのインバンド信号プロトコルが定義されている。これらの検査に合格した場合、ＴＦＯプロトコル・ユニット３０５と３１５は、信号経路に対して透過的になるようにコマンドを出し、ＴＲＡＵ３００と３１０内の復号器／符号器機能のバイパスによりＴＦＯ接続の確立を行う。またＴＦＯ仕様には、突然のＴＦＯ中断に対する高速フォール・バック処理手順が定義��れ、コーデックの不整合状態時に解決を図るためのサポートと、ネットワークの固定部３２０内でのコスト効率のよい送信とが提供される。【００１４】  第１の基地局１１０と交信する第１の移動局３７０は、符号器３７１と復号器３７２とを具備する。同様に、第２の基地局１２０と交信する第２の移動局３８０は復号器３８１と符号器３８２とを具備する。上述のＴＦＯ処理手順は、第１の移動局３７０の符号器３７１から第２の移動局３８０の復号器３８１への、次いで、第２の移動局３８０の符号器３８２から第１の移動局３７０の復号器３７２への実質的に透過的な接続の確立を行うサービスを提供する。
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】  本発明の目的は、従来技術による構成の上述の欠点を伴うことなくソース帯域の変更を行う方法及び構成を提供することである。本発明の他の目的は、帯域の変更に起因するアーティファクトが電話接続端のユーザの耳に実質的に聞こえないようにするために、ソース帯域の変更を行う方法及び構成を提供することである。本発明のさらに他の目的は、実施時に適正なレベルの複雑さしか伴わない上述の種類の方法及び構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】  本発明の上記目的は、第１のコーデック（codec）・モードに対応する第１のレベルから、第２のコーデック・モードに対応する第２のレベルへの音響帯域の段階的変更が行われるソフト帯域スイッチングというコンセプトの導入により達成される。
【００１７】  多重モード符号化または復号化と関連して音声信号帯域の変更を行う本発明による方法は、
音声信号帯域を変更する指示を受信し、
音声信号帯域を変更する指示に対する応答として、多重モード音声符号化構成または復号化構成で処理される音声信号の帯域を段階的に変更するステップを有することを特徴とする。
【００１８】  また本発明は、
音声信号入力と、
第１の帯域と関連づけられる第１の符号化モードまたは第２の帯域と関連づけられる第２の符号化モードを選択可能に備えた音声信号入力と結合される音声信号を符号化するための多重モード音声符号器を有し、
音声信号入力と結合された入力と、多重モード音声符号器と結合される出力とを伴うソフト帯域スイッチング用ブロックを有し、ソフト帯域スイッチング用ブロックが、音声信号帯域の変更指示に対する応答として、多重モード音声符号器と結合された音声信号の帯域を段階的に変更するように構成されることを特徴とする。
【００１９】  本発明は、
音声信号入力と、
第１の帯域と関連づけられる第１の復号化レートまたは第２の帯域と関連づけられる第２の復号化レートを選択可能に伴う音声信号入力と結合される音声信号を復号化するための多重モード音声復号器とを有し、
多重モード音声復号器と結合された入力及び出力を伴うソフト帯域スイッチング用ブロックを有し、ソフト帯域スイッチング用ブロックは、音声信号帯域の変更指示に対する応答として、多重モード音声復号器から受信した音声信号の帯域を段階的に変更するように構成されることを特徴とする。
【００２０】  さらに、本発明は、上述の種類の音声符号化構成または音声復号化構成のうちの少なくとも一方を具備する特長を有するデジタル無線電話に対して、及び、上記特徴を有する、セルラー方式無線システムのトランスコーダ（transcoder）とレート・アダプタ・ユニット（rate adaptor unit）とに対して適用される。
【００２１】  膨大な電話用アプリケーションの大部分の中で、接続を介して送られる音響信号は音声である。したがって、本願では一般的音響の代わりに音声帯域について論ずることができる。しかしながら、“音声”という用語の使用を本発明の適用性に対する限定と解釈すべきではない。
【００２２】  自然な音声信号には広範囲の周波数成分が含まれる。そして、この音声帯域の縮減によって必然的にこれら周波数成分の若干が除去されることになり、それに起因して様々な量の歪みが生じることになる。現行のシステムでは、アクティブな音声中に帯域のスイッチング時点が生じる場合があり、これに起因して音声帯域の急激な変化が生じる。この音声帯域の急激な変化に起因して可聴アーティファクトが生じるが、これは、歪みの量と性質もまた急激に変化するためである。本発明によれば音声帯域が徐々に変化する平滑化期間の導入が行われる。音声の歪みが段階的に変化する場合、人間の感覚神経系は、急激な変化を感知する場合のようには段階的変化を容易に感知することはないため、平滑化期間の導入によりユーザが受け取る聴覚印象の向上が得られる。
【００２３】  本発明は符号化装置において適用可能であり、その場合、実際の音声符号器の前に、または、音声符号器の一部として平滑化期間が最も好ましく導入される。また本発明は復号化装置においても適用可能であり、その場合、実際の音声復号器の後に、または、音声復号器の一部として平滑化期間が最も好ましく導入される。双方のケース（符号化装置または復号化装置）において、平滑化期間の導入手段は、典型的には、並列な信号経路に調整可能な利得装置を具備し、これら装置の各々はその音響スペクトルの一部の送信を行う。この調整可能な利得装置を調整可能なフィルタと置き換えたり、信号経路の調整可能なフィルタで補完したりすることも可能である。
【００２４】  さらに広い音声（あるいは音響）帯域については、本発明を適用する通信システムの性質と動作に起因して、追加の周波数成分が必ずしも利用可能ではない場合もある。したがって、本発明に基づく構成には、脱落している追加周波数成分を置き換えるために使用可能なノイズ生成器を備えることが好ましい。その場合、広帯域音声（または音響）信号は、基本周波数成分と、追加周波数成分と、ノイズとの重み付きめ合成信号となる。
【発明を実施するための形態】
【００２５】  本発明の特徴を示すと考えられる新規な特徴は、特に、添付の請求項に記載されている。しかしながら、添付図面と関連して以下の説明を読むとき、本発明の追加の目的及び利点と共に、その構成とその動作方法の双方に関する具体的な実施例についての以下の説明から本発明自体をもっとも良く理解できるであろう。
【００２６】  図１〜３の内容については従来の技術で説明したので、本発明の以下の説明及びその好ましい実施例は図４〜８を中心に行う。同じ参照符号は図面の同じ部分を示すものとする。
【００２７】  図４は、通信チャネル２１０を介して一体に結合された符号化／復号化装置の対を示す。一般に上記通信チャネル２１０にはすべての必要なチャネル符号化／復号化構成及び送受信構成などが備えられている。ブロック４０１と４０２は符号化装置部分であり、ブロック４１１と４１２は復号化装置部分である。図４の符号化／復号化装置は、例えば図３の通信構成などのような単一の信号経路上の符号化装置と復号化装置の任意の組合せを表すものであってもよい。
【００２８】  上記符号化装置内には、ソフト帯域スイッチング用ブロック４０１と多重帯域音声符号器４０２とがあり、これらのうち後者は図２の音声符号器自身２０４と類似するものであってもよい。復号化装置内には、多重帯域音声復号器４１１と、ソフト帯域スイッチング用ブロック４１２とがあり、これらのうち前者は図２の音声復号器自身２０４と類似するものであってもよい。本発明は、符号化装置と復号化装置双方の中に同時にソフト帯域スイッチング用ブロックが存在することを要件とするものではない。これらのブロックは双方とも図４に描かれてはいるが、これは信号伝送路の複数の位置における本発明の適用性を例示するものにすぎない。
【００２９】  通信チャネル２１０は、特に、帯域変更コマンドを出す役割を果たすコントローラを具備する。図４では、制御接続４２１と４２２は、符号化装置と復号化装置の双方におけるこのようなコマンドの受信を示す。本発明は、このようなコマンドが出される形態を限定するものではない。但し、本発明のいくつかの実施例では、帯域変更コマンドの少なくともいくつかは２つの部分で着信し、その結果、接近している帯域変更コマンドについての警告が行われ、その後或る一定時間の後、そのコマンド自身が着信するようにすれば好都合である。
【００３０】  図２のソフトな帯域切替え用ブロック４０１と４１２双方のタスク、あるいは、実際の通信状況で使用される上記ブロックのうちの当該タスクは、帯域変更の間に平滑化期間を設け、それによって符号化装置における入力音声帯域および／または復号化装置における出力音声帯域の急激な変化が生じないようにすることである。以下、ブロック４０１と４１２の典型的なハードウェア実施構成について説明する。
【００３１】  図５はソフト帯域スイッチング用ブロックを示す機能ブロック図であり、信号フローの若干の変更を考慮する場合、符号化装置でブロック４０１として、あるいは、復号化装置でブロック４１２としてこの機能ブロックの利用が可能である。機能ブロック間の太い線は信号経路を示し、細い線は制御接続を示す。入力信号は帯域分割器５０２の入力と結合される。送信移動局では、入力信号は、Ａ／Ｄ変換器からの最初の符号化されていない音声信号であるが、これに対して、受信移動局またはアップリンクＴＲＡＵ（但しこの回線ではＴＦＯは使用されない）では、入力信号は音声復号器からの出力信号である。ＴＦＯが使用されないダウンリンクＴＲＡＵでは、入力信号はネットワークからのＰＣＭサンプル列である。帯域分割器は個々に処理する必要がある周波数帯域の数と同数の出力を行う。典型的には、帯域分割器５０２からの出力数は、本発明を適用する音声符号化構成で定義される帯域数に等しい。図５の典型的ソフト帯域スイッチング用ブロックには帯域分割器５０２からの２つ出力が設けられ、これらの出力の各々は帯域分割器５０２自身の調整可能な利得装置５０３または５０４の入力と結合される。さらに、第３の調整可能な利得装置５０５が設けられ、この利得装置の入力は第１の調整可能なフィルタ５０７を介してホワイトノイズ生成器５０６の出力と結合される。
【００３２】  簡潔さのために、本願では帯域分割器５０２の出力を低帯域出力と高帯域出力として示す。従来技術についての説明で述べた２つの選択可能な音声帯域の公知のコンテキストなどの中へ図５のソフト帯域スイッチング用ブロックを配置した場合、低帯域出力は、３．５ｋＨｚの周波数帯域の中へのみ入る入力音声信号の当該部分を運び、高帯域出力は帯域３．５ｋＨｚ〜７ｋＨｚのみを含む入力音声信号の当該部分を運ぶ。低帯域出力は第１の調整可能な利得装置５０３と結合され、高帯域出力は第２の調整可能な利得装置５０４と結合される。第２の調整可能な利得装置５０４と第３の調整可能な利得装置５０５の出力は、合成器５０８の入力と結合され、これに対して、第１の調整可能な利得装置５０３の出力は第２の調整可能なフィルタ５０９の入力と結合される。前記合成器５０８の出力は第３の調整可能なフィルタ５１０の入力と結合される。第２及び第３の調整可能なフィルタ５０９と５１０の出力は、帯域分割器５０２のミラーイメージである帯域合成器５１１の入力と結合される。帯域合成器５１１の出力は図５のソフト帯域スイッチング用ブロック全体の出力を構成する。
【００３３】  送信移動局またはダウンリンクＴＲＡＵ（但しＴＦＯは使用されない）では、出力信号は実際の音声符号器への入力信号である。受信移動局では出力信号はＤ／Ａ変換器への入力信号である。アップリンクＴＲＡＵ（但しＴＦＯは使用されない）では出力信号はネットワークを介して送信されるＰＣＭサンプル列である。
【００３４】  帯域スイッチング用制御ユニットすなわちＢＳＣＵ５１２は、ブロック５０２の入力からの入力情報、並びに、符号化装置または復号化装置の或る別の部分からの入力情報を受信するために結合される。後者の種類の入力には少なくとも帯域変更コマンドが含まれるが、この後者の種類の入力は、何らかの別の送信段階で、上記送信された音声信号を特徴づける音声パラメータを含むものであってもよい。ＢＳＣＵ５１２も結合されて、ブロック５０３、５０４、５０５、５０７、５０９、５１０の動作の制御が行われる。
【００３５】  図５の構成は以下のように機能する。帯域分割器５０２は、入力信号を２つの周波数帯域に分割する。“周波数帯域”という用語は、本願では広い意味で理解する必要がある。なぜなら、低帯域の限界と高帯域の限界との間の或る連続した周波数帯域に対する選択肢として、帯域分割器５０２により生成された各出力周波数帯域が、音声スペクトルの様々な位置から採られたいくつかの周波数成分すなわちサブバンドを含む可能性があるからである。上記周波数帯域のうちの一方は、ここでは低帯域として示されているが、符号化された音声信号の中に常時存在することが望ましい周波数帯域である。２つの選択可能な音声帯域のうち広い方の音声帯域を採用する場合、本願で高帯域として示されるもう一方の周波数帯域が、符号化された音声信号の中にだけ存在することが望ましい。
【００３６】  ホワイトノイズ生成器５０６と第１の調整可能なフィルタ５０７とは一体となって、脱落している実際の高帯域信号の代用として使用可能ないわゆる人工的高帯域信号を生成する。第１の調整可能なフィルタ５０７の目的は、ホワイトノイズ生成器５０６からの全く恣意的なノイズ信号の修正を行うことであり、例えば、人工的高帯域信号が、想定される実際の高帯域音声信号に似るようにするための上記ノイズ信号のスペクトルの成形および／または現行の低帯域信号とオーバーラップするような当該周波数成分の除去などを行うことである。符号化装置内の図５のソフト帯域スイッチング用ブロックの後に行われる音声符号化処理、及び、ソフト帯域スイッチング用ブロックの前に復号化装置で行われる音声復号化処理は、典型的には、線形予測符号化またはＬＰＣ原理に依存し、このＬＰＣ原理では、或る一定のＬＰＣ係数に従う公知の方法でフィルタリングが実行される。第１の調整可能なフィルタ５０７の調整時に同じＬＰＣ係数またはその一部を使用してもよい。或いは、ＬＰＣ（または略してＬＰ）フィルタ補外原理をしてもよい。この原理については、参考文献として明細書の一部とされる“音声復号器及び音声復号化方法”という表題の同時継続の特許出願ＦＩ２００００５２４に開示されている。
【００３７】  帯域合成器５１１は、単に第２及び第３の調整可能なフィルタ５０９と５１０からのフィルタされた信号を合成して、図５のソフト帯域スイッチング用ブロックのための共通の出力信号を形成する。
【００３８】  ＢＳＣＵ５１２は、調整可能な利得装置５０３、５０４、５０５の利得係数をセットし、調整可能なフィルタ５０７、５０９、５１０の調整を行う。説明を単純化するために、本願では、各調整可能な利得装置の利得係数は０と１との間にあるものとし、それによって、利得係数１で信号は影響を受けずに通過し、利得係数０で、信号は通過せず、さらに、０と１との間の利得係数では、上記通り抜ける信号の振幅（またはパワー、または他の特性）は、上記影響を受けていない信号の振幅の対応するわずかな部分であると仮定する。第２及び第３の調整可能なフィルタ５０９と５１０は第１の調整可能な利得装置５０３と合成器５０８の出力をそれぞれフィルタする。フィルタの調整可能性とは、０と、最大の音声符号化レートに対応する周波数帯域の最大幅の間の任意の値になるように各フィルタの通過帯域の個々のセットが可能であることを意味する。一方の調整可能な利得装置５０３、５０４、５０５の機能と、他方の第２及び第３の調整可能なフィルタ５０９と５１０の機能とは部分的に相互に補完し合うものである。なぜなら、双方の機能はいずれも、ソフト帯域スイッチング用ブロック４０１の出力において、低帯域信号と、高帯域信号と、人工的高帯域信号の相対的強度とを変更させるからである。調整可能な利得装置と調整可能なフィルタの双方を使用する必要はない。本発明に基づくソフト帯域スイッチング機能を実現するにはこれらのうちの一方だけで十分である。
【００３９】  調整可能な利得装置５０３、５０４、５０５の調整可能な利得装置の利得係数の設定、及び、必要な場合、第２及び第３の調整可能なフィルタ５０９と５１０の通過帯域は、入力信号の分析、並びに、図５に示す制御情報の結合を通じてＢＳＣＵ５１２が受信する低帯域信号と高帯域信号の分析に基づくものである。上記調整プロセスに関する制御情報の影響については後程さらに詳細に説明する。符号器構成のＢＳＣＵは、音声符号器自身からの何らかの制御情報と、図４に４２１として示される接続を通じた音声パラメータとを受信することもできる。これらの接続は図５に破線として示されている。復号器構成のＢＳＣＵはソフト帯域スイッチング用ブロックの入力から制御接続を通じて音声パラメータを受信することができる。
【００４０】  本発明に基づく“ソフト”帯域変更は、異なる帯域の利用により特徴づけられる符号化モード間または復号化モード間での段階的変更を意味する。その反対のものとして、従来技術による構成の特徴を多少なりとも示す“ハード”すなわち急激な変更がある。ソフト帯域スイッチング用ブロックが、送信移動局、アップリンクＴＲＡＵ、ダウンリンクＴＲＡＵあるいは受信移動局のいずれに位置するかに応じて、ソフト変更及びハード変更は或る固有の特性を有する。以下、ケース・バイ・ケースでこれらの特性について解説する。
【００４１】１．符号器（広帯域から狭帯域へのスイッチング）
１Ａ：アップリンクＭＳの符号器あるいはダウンリンクＴＲＡＵの符号器（ハード変更）
上述のように、広帯域から狭帯域へのハード変更は、符号器が狭帯域音声を表すパラメータの生成を即座に開始しなければならない狭帯域モードの入力コマンドが受信されたことを意味する。アップリンクＭＳまたはダウンリングＴＲＡＵがモード切替えコマンドを受信した後、それらの回線から広帯域情報が全く送信されない場合もある。そのような場合平滑化の達成を望むのであれば、復号器で平滑化を行う必要がある。
【００４２】  １Ｂ：アップリンクＭＳの符号器（ソフト変更）
このケースは、アップリンクＭＳのモードスイッチングコマンドの実行遅延が許されるか、近づいてくるモードスイッチングコマンドについての警告を早めに受信して、実際のコマンドが着信する前に帯域間の変更の平滑化を開始できるようにするかのいずれかが行われるという点でケース１Ａとは異なる。その結果個別の平滑化期間が生じ、この個別の平滑化期間中に、ＭＳの符号器内のソフト帯域スイッチング用ブロックにより広帯域から狭帯域への段階的変更が実行される。この平滑化期間の長さは本発明によって限定されるものではない。この長さは、予め設定された定数であってもよいし、あるいは動的に変更可能なものであってもよい。本願の優先日において、この平滑化期間の好適な最大長を１秒とすることが可能であると仮定されている。実際に段階的変更が達成され、それによって、帯域スイッチング用制御ユニットまたはＢＳＣＵ５１２が調整可能利得ブロック５０４の利得を徐々に０まで下げるか、高周波数帯域を徐々にミュートするように調整可能なフィルタ５１０の調整が行われることになる。ブロック５０４と５１０の動作に対する調整は同時に行うことさえ可能である。アップリンクＭＳでは、広帯域音声符号化モードは広い周波数帯域での音声の完全な符号化に基づくものであった。そのため、ブロック５０５、５０６、５０７は使用されなかったし、平滑化期間中も使用されなかった。平滑化期間を通じてずっと、アップリンクＭＳ内の音声符号化構成は広帯域符号化モードで動作し続けるが、平滑化期間の直後に、この構成を変更して狭帯域モードで動作するようにすることも可能である。
【００４３】  １Ｃ：ダウンリンクＴＲＡＵの符号器（ソフト変更）
このケースは、ダウンリンクＴＲＡＵが、ネットワークを介して広帯域入力情報と狭帯域入力情報のいずれを受信しているか、また、ＴＦＯが使用中であるか否かに応じてさらにサブケースに分けることができる。本願の優先日における典型的現行のネットワークでは、ネットワークからの広帯域入力情報の受信はＴＦＯの利用と同義であるが、ＴＦＯを用いなくても広帯域音声を送信するネットワークの構築は可能である。ＴＦＯの使用中、ダウンリンクＴＲＡＵ内の符号器は積極的な役割を持っていない。それはアップリンクＭＳからの元の広帯域音声信号がネットワークを通じて透過的に送信されるからである。しかしながら、ＴＦＯが失敗した場合、高速フォール・バック位置を保証するために符号器は作動していなければならない。ダウンリンクＴＲＡＵの広帯域符号器の出力はＴＦＯが作動していない場合に使用されるにすぎない。上記のケース１Ｂで示した或る考慮事項がこの場合にも考慮される。すなわち、実際のコマンドが着信する前に帯域間の変更の平滑化を開始できるように、モードスイッチングコマンドの実行遅延をダウンリンクＴＲＡＵに許すか、近づいてくるモードスイッチングコマンドについての警告を早めに受信するかのいずれかが行われる。この平滑化期間の長さは一定にしてもよいし、動的に変更できるようにしてもよい。平滑化期間の継続時間の典型的最大値は１秒である。ダウンリンクＴＲＡＵがネットワークから広帯域音声を受信しつづけている場合、平滑化期間の実際の手段も類似している。しかし、ダウンリンクＴＲＡＵは、ネットワークから狭帯域音声のみを受信している場合、ブロック５０５、５０６、５０７を用いて人工的高帯域を生成しつづけている。このようなサブケースでは、ＢＳＣＵ５１２は、調整可能な利得ブロック５０５の利得を段階的に０まで下げることによりおよび／または調整可能なフィルタ５０７を調整することによりおよび／または人工的高周波数帯域を段階的にミュートするために調整可能なフィルタ５１０を調整することにより平滑化が達成される。
【００４４】２．符号器（狭帯域から広帯域へのスイッチング）
２Ａ：アップリンクＭＳの符号器（ハード変更またはソフト変更）
アップリンクＭＳがモードスイッチングコマンドを受信した直後に音声符号器は広帯域モードにセットされる。しかし、モード変更時点で利得が０または少なくとも小さな値になるように、さらに、平滑化期間中、アクティブな広帯域の動作時に上記利得が持つべき値（例えば１など）まで該利得が段階的に増加されるように、ＢＳＣＵ５１２は調整可能な利得装置５０４の利得の変更を行う。モード変更時点に高帯域が実質的にミュートされ、平滑化期間の最後に、高帯域が意味のある幅と振幅とを持つように、平滑化期間中調整可能なフィルタ５１０の段階的調整により同じ効果の達成が可能である。この平滑化期間の長さによって、上記変更の“ハード性（hardness）”が決定され、入力音声情報の内容に応じて上記平滑化期間の長さの選択を行うことも可能である。これが図５の入力からＢＳＣＵへの制御接続が設けられている理由である。例えば、音声信号の中に一時的無音期間が生じた場合、上記変更を非常に高速に行うことができる。しかし、音声の中に“ｓ”音のような非常に無声性の強い信号が存在する場合、比較的緩慢な変更を行って明らかな可聴アーティファクトが生じないようにすることが好ましい。平滑化期間の長さの選択時に考慮すべき別のまたは追加の基準として、広帯域モードと狭帯域モードとの間での、いずれかの方向での最新の変更回数および／または周波数がある。或る最新の変更数および／または周波数と、それぞれの平滑化期間の長さと間の主観的最適性を表す一致度を示す値は実験により得ることが可能である。
【００４５】２Ｂ：ダウンリンクＴＲＡＵの符号器（ハード変更またはソフト変更）
ケース２Ａの場合ように、ダウンリンクＴＲＡＵがモードスイッチングコマンドを受信した直後に音声符号器は広帯域モードにセットされる。高周波数帯域を処理する調整可能な利得装置の利得がＢＳＣＵ５１２により変更され、さらに、モード変更時点で利得が０または少なくとも小さな値になるように、また、アクティブな広帯域の動作時に該利得が持つべき値（例えば１など）になるまで段階的に増加するように、平滑化期間中上記利得の変更が行われる。関係する調整可能な利得装置をブロック５０４または５０５のいずれにするかの選択は、ダウンリンクＴＲＡＵが、広帯域音声と狭帯域音声のいずれをネットワークから受信するかによって決められる。また調整可能なフィルタ５１０を使用して段階的変更の実現が可能である。もしくは、人工的高帯域を生成すれば、調整可能なフィルタ５０７を使用しても段階的変更の実現が可能である。平滑化期間の長さは、入力音声情報および／または広帯域モードと狭帯域モードとの間のいずれかの方向での最新の変更回数および／または周波数に応じて選択可能である。１Ｃのケースで示したＴＦＯに関する注意がこの場合にも当てはまる。
【００４６】３．復号器（広帯域から狭帯域へのスイッチング）
３Ａ：アップリンクＴＲＡＵの復号器（ハード変更またはソフト変更）
現行のネットワークでは、ＴＦＯが行われている間アップリンクＴＲＡＵは広帯域音声信号しか送信できず、復号器はバイパスされる。したがって、本発明は、ＴＦＯ及び狭帯域送信に関する所定の処理手順に従う限り、このケースのアップリンクＴＲＡＵの復号器の動作に影響を与えるものではない。しかし、完全な説明を行うために、本願では、ある将来のネットワーク・ソリューションで、ＴＦＯを用いることなくアップリンクＴＲＡＵによる広帯域音声信号の送信が可能となっているものと仮定する。その場合、アップリンクＴＲＡＵの復号器はダウンリンクＭＳの復号器と関連づけられた少なくとも以下に説明する動作の若干を実行することが望ましい。
【００４７】  ３Ｂ：ダウンリンクＭＳの復号器（ハード変更）
ハード変更とは、広帯域音声の受信期間後に、変更が生じることを事前に知らされることなく、ダウンリンクＭＳの音声復号器が復号化モードの変更コマンドを突然受け取り、狭帯域音声信号のみの受信が開始されることを意味する。本発明によれば、段階的なミュートを行うことが可能な人工的高帯域信号を生成することにより、ダウンリンクＭＳは、復号化音声の変更結果をそのまま平滑化し続けることが可能である。この変更の直後に、ノイズ生成器５０６はノイズ信号を生成し、このノイズ信号はそのスペクトルを正確に成形するために調整可能なフィルタ５０７でフィルタされる。またこの変更の直後に、ブロック５０５の利得は１または少なくとも比較的高い値となり、これに対して、ブロック５０４の利得は０となる。なぜなら、実際の高帯域音声信号を帯域分割器５０２から得ることはできないないからである。人工的高帯域信号の徐々のミューティングはブロック５０５の利得の０または少なくとも比較的低い値までの低下を意味する。利得の低下速度は、例えば復号化モードでの最新変更回数数および／または周波数などの種々の判断基準に従って再び決定することも可能である（ケース２Ａ参照）。
【００４８】  ３Ｃ：ダウンリンクＭＳの復号器（ソフト変更）
このケースは、ダウンリンクＭＳの復号器が、復号化モードの近づいてくる変更についての早めの警告を受信するという点でケース３Ｂとは異なる。上記警告が十分早めに行われるため、実際の音声信号の処理により上記変更の完全な達成が可能であることが第１に仮定されている。Ｘミリ秒の平滑化期間の利用がさらに仮定されている。但し、ＸはダウンリンクＭＳに既知の正の実数である。これらの仮説の下で、ブロック５０５の利得はこの変更を通じてずっと０（または比較的低い値）に保持することが可能である。通知された変更時点前の正確にＸミリ秒で、ＢＳＣＵ５１２は、１（または比較的高い値）から０（または比較的低い値）へのブロック５０４の利得の低下を開始し、その結果帯域の変更時点で低い方の値に達し、狭帯域復号化モードの入力が可能となる。次いで、本発明の第１の仮説を解除すれば、変更時点前Ｘ１ミリ秒の継続時間の間ブロック５０４の利得が低減され、ブロック５０５の利得が０（または比較的低い値）に保持され、正確に変更時点にブロック５０４と５０５の役割と利得係数とが逆になり、ブロック５０６が、ブロック５０７、５０５、５０８を介して（人工的）高帯域ヘノイズ出力を開始し、変更後のＸ２ミリ秒の継続時間の間ブロック５０５の利得は０（または比較的低い値）まで低減されるというさらに一般的定義を設けることができる。本願の第２の仮説を単純化するとＸ１＋Ｘ２＝Ｘであるため、本ケースはＸ１＝０ならばケース３Ｂと同じになる。
【００４９】４．復号器（狭帯域から広帯域へのスイッチング）
４Ａ：アップリンクＴＲＡＵの復号器（ハード変更またはソフト変更）
アップリンクＴＲＡＵの復号器は広帯域モード、または、狭帯域モードに関するコマンドに従うこともできるが、現行のネットワークでは、モードにかかわらず復号器の出力を狭帯域（３．５ｋＨｚ）に限定する必要がある。なぜなら、広帯域はＰＳＴＮを介して送信を行うことができないからである。ＴＦＯが行われている間広帯域音声を送信してもよいが、その場合、アップリンクＴＲＡＵの復号器は再びバイパスされる。したがって本発明はケース３Ａの場合より大きな影響をこのケースで与えるものではない。完全な説明を行うために、考え得る将来のネットワークについても同じ考慮事項が当てはまる。
【００５０】  ４Ｂ：ダウンリンクＭＳの復号器（ハード変更またはソフト変更）
今回の変更は、狭帯域音声の受信期間後、ダウンリンクＭＳの音声復号器が復号化モード変更コマンドを受け取り、変更が生じることを事前に知らされ、あるいはそれを知らされることなく、広帯域音声信号の受信を開始することを意味する。本発明の最も好適な実施例は、変更時点に復号化モードの変更を行うことであるが、ブロック５０４の利得をまず０（または比較的低い値）に保持し、次いで、段階的にこの利得を１（または比較的高い値）まで上げていくことである。利得の増加速度は、音声信号および／または復号化モードの最新の変更回数および／または周波数に対応させてもよい（ケース２Ａ参照）。近づいてくる変更についての早めの警告が行われれば、ブロック５０６と５０７で成形されたノイズ信号を生成させることにより高帯域上で“プリ・ランプ（pre-ramp）”を行って、ブロック５０４の利得を低く保持しながら、変更時点前にブロック５０５の利得を段階的に上げることが基本的に可能となる。ブロック５０４と５０５の役割と利得係数とは変更時点で逆になる。しかし、人工的に生成した高帯域を第１に使用し、その後に、実際の高帯域を使用する方が、実際の高帯域のみを使用する場合に比べて一般に可聴アーティファクトが生じ易くなる。
【００５１】  図６は、第１の符号化モードもしくは復号化モードの使用から第２の符号化モードもしくは復号化モードへの変更を示す一般的フローチャートである。ステップ６０１で、符号器（復号器）はその第１モードを使用して符号化（復号化）を行っている。この第１モードは上記で論じたコンテキストでは狭帯域モードまたは広帯域モードのいずれかである。ステップ６０２は、近づいてくるモード変更についての早めの警告を受信したかどうかのチェックである。このような早めの警告を受信した場合、帯域の段階的変更が符号器（復号器）と関連づけられたソフト帯域チャネルスイッチング装置でステップ６０３に従って開始される。ステップ６０４はモード変更コマンドを受信したかどうかのチェックである。早めの警告とコマンドの双方が存在しない場合、符号化（復号化）構成はステップ６０１、６０２、６０４の中を通って繰り返しずっとループする。早めの警告が受信された場合、モード変更コマンドも受信されるという仮定がこの場合設けられている。ステップ６０３からステップ６０４へ、次いでステップ６０１へジャンプして戻った場合、結果としてエラーが生じることは言うまでもない。
【００５２】  モード変更コマンドを受信した場合、コマンドの実行遅延が可能かどうかのチェックがステップ６０５で符号化（復号化）構成により行われる。コマンドの実行遅延が可能でなければ、ステップ６０６で符号化（復号化）モードの即時の変更が行われる。コマンドの実行遅延が可能であることが判明した場合、ソフト帯域スイッチングすなわち“ランピング（ramping）”がステップ６０７に従って開始され、次いで、適切な遅延後にのみステップ６０６が実行される。ステップ６０８で、符号化（復号化）モードのすでに行われた変更を“ポスト・ランピング（post-ramping）”ステップで補完できるかどうかのチェックが行われる。この“ポスト・ランピング”による補完ができない場合、第２の符号化（復号化）モードによる符号化（復号化）がステップ６０９でそのまま継続される。ポスト・ランピングが可能であることが判明した場合、ポスト・ランピングがステップ６１０で実行される。
【００５３】  上述のケース１Ａから４Ｂは、以下のステップ・リストに従う図６のフローチャートとわずかに異なる経路に対応するものである。
１Ａ：６０１−６０２−６０４−６０５−６０６−６０８−６０９
１Ｂ及び１Ｃ（早めの警告なし）：６０１−６０２−６０４−６０５−６０７−６０６−６０８−６０９
１Ｂ及び１Ｃ（早めの警告あり）：６０１−６０２−６０３−６０４−６０５−６０６−６０８−６０９
２Ａ及び２Ｂ：６０１−６０２−６０４−６０５−６０６−６０８−６１０−６０９
３Ａ（現行ネットワーク）：６０１−６０２−６０４−６０５−６０６−６０８−６０９
３Ｂ：６０１−６０２−６０４−６０５−６０６−６０８−６１０−６０９
３Ｃ（早めの警告なし）：３Ｂの場合と同じ
３Ｃ（早めの警告あり）：６０１−６０２−６０３−６０４−６０５−６０６−６０８−（６１０）−６０９
４Ａ（現行ネットワーク）：６０１−６０２−６０４−６０５−６０６−６０８−６０９
４Ｂ：６０１−６０２−６０４−６０５−６０６−６０８−６１０−６０９
【００５４】  かっこ内のステップ６１０の出現は、モード変更前にプレ・ランピング（pre-ramping）・ステップを完了する十分な時間がなかったため、ポスト・ランピングとして割り込みランピング処理を継続する必要がある生じる可能性のあるケースを意味する。
【００５５】  本発明の精神を人間のユーザにとって考え得る利点に変えるためには音声符号器または復号器のみでは十分ではない。図７は、デジタル無線電話を示す図であり、この図では、アンテナ７０１がデュープレックス・フィルタ７０２と結合され、該フィルタ７０２は、無線インターフェースを介して符号化された音声をデジタルで送受信する受信用ブロック７０３と送信用ブロック７０４の双方と結合される。受信用ブロック７０３及び送信用ブロック７０４の双方は、受信した制御情報と送信用制御情報とをそれぞれ送信する制御用ブロック７０７と結合される。さらに、受信用ブロック７０３と送信用ブロック７０４とは、受信した音声と送信用音声とを処理するベースバンド周波数機能を含むベースバンド用ブロック７０５とそれぞれ結合される。ベースバンド用ブロック７０５と制御用ブロック７０７とは、典型的には、マイク、スピーカ、キーパッド及びディスプレイ（図７には具体的に示されていない）から構成されるユーザ・インターフェース７０６と結合される。
【００５６】  ベースバンド用ブロック７０５の一部が図７にさらに詳細に示されている。受信用ブロック７０３の最後の部分はチャネル復号器であり、その出力は、音声復号化、音声合成及びＤ／Ａ変換を受ける必要があるチャネル復号化音声フレームから構成される。チャネル復号器から得られた音声フレームはフレーム・バッファ７１０に蓄えられ、そこから実際の音声復号化構成７１１へと読み込まれる。後者の音声復号化構成により、メモリ７１２から読み出された音声復号化アルゴリズムが実行される。本発明の好ましい実施例によれば、音声復号化構成７１１には図５に示されるタイプのソフト帯域チャネルスイッチング装置が音声復号器自身の後方に具備され、図７のデジタル無線電話がダウンリンクＭＳとして機能するときソフト帯域スイッチングの実行が図られる。
【００５７】  マイクから記録された音声はＡ／Ｄ変換器用ブロック７２３でＡ／Ｄ変換される。メモリ７２２から読み出された符号化アルゴリズムに従って音声符号化構成７２１は音声符号化を実行する。符号化された音声フレームはバッファーメモリ７２０の中に一時的に蓄えられ、そこから採られて送信用ブロック７０４のチャネル符号器へ送られる。本発明の好ましい実施例によれば、音声符号化構成７２１には、図５に示されるタイプのソフト帯域チャネルスイッチング装置が音声符号器自身の前方に具備され、図７のデジタル無線電話がアップリンクＭＳとして機能するときソフト帯域スイッチングの実行が図られる。
【００５８】  本発明と関連して考えられる利点として、図７のデジタル無線電話により送信および／または受信される音声の改善された主観的品質がある。
【００５９】  図８は基地局を示し、該基地局で、無線インターフェースを介して符号化された音声をデジタルで受信する受信用アンテナ８０１が受信用ブロック８０３と結合され、この符号化された音声を無線インターフェースを介してデジタルで送信する送信用アンテナ８０２が送信用ブロック８０４と結合されている。受信用ブロック８０３と送信用ブロック８０４の双方は、受信した制御情報と送信用制御情報とをそれぞれ送信するために制御用ブロック８０７と結合される。さらに、受信用ブロック８０３と送信用ブロック８０４とは受信した音声と送信用音声をそれぞれ処理するベースバンド周波数機能を備えたベースバンド用ブロック８０５と結合される。ベースバンド用ブロック８０５と制御用ブロック８０７とがネットワーク・インターフェース８０６と結合される。該ネットワーク・インターフェース８０６は、典型的には、ネットワーク送信用マルチプレクサと、ネットワーク受信用デマルチプレクサと、複数の送信用、受信用、増幅用及びフィルタリング用構成要素（図８には具体的に示されていない）とを具備する。
【００６０】  ベースバンド用ブロック８０５の一部が図８にさらに詳細に示されている。受信用ブロック８０３の最後の部分はチャネル復号器であり、該チャネル復号器の出力は、ネットワークへ送信する前に音声復号化を受ける必要があるチャネル復号化された音声フレームから構成される（ＴＦＯは使用されていないものとする）。チャネル復号器から得られた音声フレームはフレーム・バッファ８１０に蓄えられ、そこから実際の音声復号化構成８１１へと読み込まれる。後者の音声復号化構成により、メモリ８１２から読み出された音声復号化アルゴリズムが実行される。本発明の好ましい実施例によれば、音声復号化構成８１１には図５に示されたタイプのソフト帯域チャネルスイッチング装置が音声復号器自身の後方に具備され、図８の基地局がアップリンクＴＲＡＵとして機能するときソフト帯域スイッチングの実行が図られる。
【００６１】  フレーム分解用ブロック８２３は符号化用としてネットワークから受信した音声信号を準備する。音声符号化構成８２１は、メモリ８２２から読み出された符号化アルゴリズムに従って音声符号化を実行する（ＴＦＯは使用されていないものとする）。符号化された音声フレームはバッファーメモリ８２０の中に一時的に蓄えられ、そこから採られて送信用ブロック８０４のチャネル符号器へ送られる。本発明の好ましい実施例によれば、音声符号化構成８２１には図５に示されるタイプのソフト帯域チャネルスイッチング装置が音声符号器自身の前方に具備され、図８の基地局がダウンリンクＴＲＡＵとして機能するときソフト帯域スイッチングの実行が図られる。
【００６２】  本発明と関連して考えられる利点として、図８の基地局により処理される音声の改善された主観的品質がある。
【００６３】  添付の請求項の範囲から逸脱することなく、上記実施例に対する様々な変更と修正とが可能である。例えば、本発明の非常に単純な実施例では、狭い（低）周波数帯域を処理する処理ブランチに調整可能な利得装置５０３及び調整可能なフィルタ５０９を設けることなくソフト帯域スイッチング用ブロックの完全な作成が可能である。これは、高周波数帯域用処理ブランチの調整可能なエレメントのみを用いて異なる処理ブランチにおける信号の振幅比と相対スペクトル特性とを適正な精度に制御できれば可能である。別途明白に言明されていないかぎり、従属クレームに記載の特性は自由に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  通信システムでの音声送信という公知のコンセプトを示す図である。
【図２】  マルチレート符号化のためのいくつかの典型的な公知の構造を示す図である。
【図３】  タンデム・フリー・オペレーションのための公知の構成を示す図である。
【図４】  本発明の実施例に基づく原理を示す図である。
【図５】  本発明の実施例に基づくソフト帯域スイッチング構成を示す図である。
【図６】  本発明の実施例に基づく方法を示す図である。
【図７】  本発明の実施例に基づく移動通信端末を示す図である。
【図８】  本発明の実施例に基づく基地局サブシステムの１部を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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