(57)【要約】適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）コーデックとの相互運用可能な動作モードを有するソース制御可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデックであって、該コーデックは、ＡＭＲ−ＷＢコーデック符号化タイプのうちの１つに基づく第１のビット割当て構造を有する少なくとも１つの相互運用可能なフルレート（Ｉ−ＦＲ）モードと、ＡＭＲ−ＷＢ  ＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥ符号化タイプに基づく第２のビット割当て構造を有する、非活性音声用フレームを符号化する少なくとも１つの快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）符号化タイプとを具備する。ｉ）適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）コーデックとの相互運用を行うためにソース制御可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデックを用いて音響のデジタル符号化を行い、ｉｉ）可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデック信号フレームを適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）信号フレームに変換し、ｉｉｉ）適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）信号フレームを可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）信号フレームに変換し、ｉｖ）適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）信号フレームを可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）信号フレームに変換する方法も提供される。
2006502427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース制御可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデックであって、適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）コーデックとの相互運用可能な動作モードを有するコーデックにおいて、
少なくとも１つの相互運用可能なフルレート（Ｉ−ＦＲ）符号化タイプであって、ＡＭＲ−ＷＢ符号化タイプに基づいて第１のビット割当て構造を有する少なくとも１つのＩ−ＦＲ符号化タイプと、
ＡＭＲ−ＷＢ  ＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥ符号化タイプに基づいて第２のビット割当て構造を有する非活性音声用フレームを符号化する、少なくとも１つの快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）符号化タイプとを具備するコーデック。
【請求項２】
最大ハーフレート処理のうちの１つの処理時に用いる相互運用可能なハーフレート（Ｉ−ＨＲ）符号化タイプと、低いエネルギフレームのうちの１つのケースとをさらに具備する請求項１に記載のコーデックであって、ＡＭＲ−ＷＢ符号化タイプに基づいて前記Ｉ−ＨＲ符号化タイプが第３のビット割当て構造を有し、選択したビットを落すことにより前記Ｉ−ＨＲ符号化タイプを前記第３のビット割当て構造から導き出すコーデック。
【請求項３】
前記第３のビット割当て構造から前記落された選択されたビットが、前記ＡＭＲ−ＷＢ符号化タイプから得られる前記固定コードブック励振からのビットを含む請求項２に記載のコーデック。
【請求項４】
前記ＶＭＲ−ＷＢコーデックが前記ＣＤＭＡレートセット２コーデンクに準拠し、さらに、前記ＡＭＲ−ＷＢ符号化タイプが１３．３ｋｂｉｔ／秒未満のビットレートを有する請求項１に記載のコーデック。
【請求項５】
前記少なくとも１つのＩ−ＦＲ符号化タイプが、以下の、Ｉ−ＦＲ−１２、Ｉ−ＦＲ−８およびＩ−ＦＲ−６のうちの少なくとも１つを含み、さらに、前記Ｉ−ＦＲ−１２は、１２．６５ｋｂｉｔ／秒のビットレートを有するＡＭＲ−ＷＢ符号化タイプに基づいてＩ−ＦＲ−１２ビット割当て構造を有し、前記Ｉ−ＦＲ−８は、８．８５ｋｂｉｔ／秒のＡＭＲ−ＷＢ符号化タイプに基づいてＩ−ＦＲ−８ビット割当て構造を有し、さらに、前記Ｉ−ＦＲ−６は、６．６ｋｂｉｔ／秒のＡＭＲ−ＷＢ符号化タイプに基づいてＩ−ＦＲ−６ビット割当て構造を有し、さらに、前記Ｉ−ＦＲ−１２、Ｉ−ＦＲ−８、Ｉ−ＦＲ−６符号化タイプの各々が、対応するＩ−ＦＲタイプを示すビットに対するビット割当てを含む請求項４に記載のソース制御可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデック。
【請求項６】
前記第３のビット割当て構造において類別ビット割当てを追加し、前記類別ビット割当てが前記音声フレームの類別を可能にする請求項２に記載のソース制御可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデック。
【請求項７】
前記類別ビット割当てが、前記信号フレームがＩ−ＨＲであるか否かを示す少なくとも１ビットを含む請求項６に記載のソース制御可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデック。
【請求項８】
前記少なくとも１つの快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）符号化タイプが、４分の１レート（ＱＲ）ＣＮＧと、８分の１レート（ＥＲ）ＣＮＧとから成るグループから選択される請求項１に記載のソース制御可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデック。
【請求項９】
８分の１レート（ＥＲ）ＣＮＧをさらに具備する請求項１に記載のソース制御可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデック。
【請求項１０】
前記ＶＭＲ−ＷＢコーデックがＣＤＭＡレートセット１に準拠し、前記少なくとも１つのＩ−ＦＲ符号化タイプが８．５５ｋｂｉｔ／秒のビットレートを有し、前記ＡＭＲ−ＷＢ符号化タイプが、８．８５ｋｂｉｔ／秒と６．６ｋｂｉｔ／秒とから成るグループから選択されるビットレートを有し、さらに、前記Ｉ−ＦＲ符号化タイプは、ＡＭＲ−ＷＢ符号化タイプに基づいて、８．８５ｋｂｉｔ／秒のビットレートを有する第１のビット割当て構造を有する８．５５ｋｂｉｔ／秒のビットレートを有するコーデックにおいて、選択したビットを落すように為す請求項１に記載のコーデック。
【請求項１１】
前記落された選択されたビットが、線形予測（ＬＰ）パラメータ量子化ビットを含む請求項１０に記載のソース制御可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデック。
【請求項１２】
前記落された選択されたビットが、ＬＰパラメータ量子化の際に最後から２番目の段のサブベクトルから得られるビットを含む請求項１０に記載のソース制御可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデック。
【請求項１３】
前記落された選択されたビットが、代数的コードブックインデックスから得られるビットを含む請求項１０に記載のソース制御可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデック。
【請求項１４】
適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）コーデックとの相互運用を行うために、ソース制御可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデックを用いて、前記音響のデジタル符号化を行う方法であって、
個々の信号フレームに対して前記音響のサンプルから信号フレームを供給するステップと、
ｉ）前記信号フレームが活性音声用フレームであるか、非活性音声用フレームであるかを判定するステップと、
ｉｉ）前記信号フレームが非活性音声用フレームであれば、前記音声フレームがＳＩＤフレームであるかどうかを判定するステップと、
ｉｉｉ）前記信号フレームがＳＩＤフレームであれば、４分の１レート（ＱＲ）快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）符号化アルゴリズムを用いて前記信号フレームを符号化するステップと、
ｉｖ）前記信号フレームがＳＩＤフレームでない非活性音声用フレームであれば、８分の１レート（ＥＲ）ＣＮＧ符号化アルゴリズムを用いて前記信号フレームを符号化するステップと、
ｖ）前記信号フレームが活性音声用フレームであれば、ＡＭＲ−ＷＢコーデックに基づいてビット割当て構造を利用する相互運用可能な符号化アルゴリズムを用いて前記信号フレームを符号化するステップと、を具備する方法。
【請求項１５】
前記ＶＭＲ−ＷＢコーデックがＣＤＭＡレートセット２に準拠し、さらに、前記ＡＭＲ−ＷＢ符号化タイプが１３．３ｋｂｉｔ／秒未満のビットレートを有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
１３．３ｋｂｉｔ／秒未満で前記ＡＭＲ−ＷＢ符号化タイプのビット割当てを拡張することにより、前記相互運用可能な符号化アルゴリズムが１３．３ｋｂｉｔ／秒で処理を行う請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ａ）前記非活性信号フレームをＱＲフレームとして符号化するステップと、ｂ）前記信号フレームの後に続く２つの非活性信号フレームをＥＲフレームとして符号化するステップと、ｃ）次の非活性信号フレームをＱＲフレームとして符号化するステップと、ｄ）次の７つの非活性信号フレームをＥＲフレームとして符号化し、さらに、該ＥＲフレームの後ろの非活性フレームをＱＲフレームとして符号化するステップと、活性信号フレームが検出されるまでステップｄ）を反復するステップと、をｉｉｉ）の中にさらに具備する請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記非活性信号フレームをＱＲフレームとして第１に符号化するステップと、次いで、ｂ）次のｋ個の（但しｋは１以上の整数）非活性信号フレームをＥＲフレームとして符号化し、さらに、該ＥＲフレームの後ろの非活性フレームをＱＲフレームとして符号化するステップと、活性信号フレームが検出されるまでステップｂ）を反復するステップと、をｉｉｉ）の中にさらに具備する請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
ｋ＝７である請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ハーフレート・マックス処理とディム・アンド・バースト処理とのうちの一方が必要かどうかを判定するステップと、ハーフレート・マックス処理が必要であれば、１２．６５、８．８５または６．６ｋｂｉｔ／秒から成るグループから選択したビットレートを有するＡＭＲ−ＷＢコーデックに基づいて、ビット割当てを有する相互運用可能なハーフレート（Ｉ−ＨＲ）符号化アルゴリズムを用いて前記信号フレームを符号化するステップであって、代数的コードブックビットが落され、類別ビットが追加され、前記類別ビットが前記音声フレームの類別を可能にするステップとをｖ）の中にさらに具備する請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデック信号フレームを適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）信号フレームに変換する方法であって、
ｉ）前記信号フレームが、相互運用可能なフルレート（Ｉ−ＦＲ）フレームと、相互運用可能なハーフレート（Ｉ−ＨＲ）フレームと、４分の１レート（ＱＲ）快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）フレームと、８分の１レート（ＥＲ）快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）フレームとのうちの１つのフレームであるかどうかを判定するステップと、
ｉｉ）前記信号フレームがＩ−ＦＲフレームであれば、第１のグループのフレームビットを落しながら、前記信号フレームをＡＭＲ−ＷＢフレームとして転送するステップと、
ｉｉｉ）前記信号フレームがＩ−ＨＲフレームであれば、欠落している代数的コードブックインデックスを作成することにより、および、ＩＨＲタイプを示すビットを破棄することにより前記信号フレームをＡＭＲ−ＷＢとして転送するステップと、
ｉｖ）前記信号フレームが４分の１レート（ＱＲ）快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）フレームであれば、前記信号フレームをＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥフレームとして転送するステップと、
ｖ）前記信号フレームが８分の１レート（ＥＲ）快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）フレームであれば、前記信号フレームをＮＯ＿ＤＡＴＡフレームとして転送するステップと、を具備する方法。
【請求項２２】
ｉｉｉ）で、前記欠落している代数的コードブックインデックスをランダムに作成する請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記信号フレームが無効な相互運用可能モードのＶＭＲ−ＷＢフレームであるかどうかを判定し、前記信号フレームが無効な相互運用可能モードのＶＢＲ−ＷＢフレームであれば、前記信号フレームを消去フレームとして送信するステップをさらに具備する請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）信号フレームを可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）信号フレームに変換する方法であって、
ｉ）前記信号フレームが、ＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥフレームと、ＳＩＤ＿ＦＩＲＳＴフレームと、ＮＯ＿ＤＡＴＡフレームと、消去フレームと、フルレート（ＦＲ）フレームとのうちの１つのフレームであるかどうかを判定するステップと、
ｉｉ）前記信号フレームがＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥフレームであれば、前記信号フレームを４分の１レート（ＱＲ）快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）フレームとして転送するステップと、
ｉｉｉ）前記信号フレームがＳＩＤ＿ＦＩＲＳＴかＮＯ＿ＤＡＴＡフレームであれば、前記信号フレームを８分の１レート（ＥＲ）ブランクフレームとして転送するステップと、
ｉｖ）前記信号フレームが消去フレームであれば、前記信号フレームをＥＲ消去フレームとして転送するステップと、
ｖ）前記信号フレームが、ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝１を含む１２．６５、８．８５あるいは６．６ｋｂｉｔ／秒フレームであれば、前記信号フレームを相互運用可能なフルレート（Ｉ−ＦＲ）フレームとして転送するステップと、
ｖｉ）前記信号フレームが、ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝０を含む１２．６５、８．８５あるいは６．６ｋｂｉｔ／秒フレームであれば、該信号フレームが、活性音声フレームの後の第１のフレームであるかどうかを判定するステップと、
ｖｉｉ）前記信号フレームが、ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝０を含み、かつ、前記信号フレームが活性音声フレームの後の第１のフレームであれば、前記信号フレームをＩ−ＦＲフレームとして転送するステップと、
ｖｉｉｉ）前記信号フレームが、ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝０を含み、かつ、前記信号フレームが活性音声フレームの後の第１のフレームでなければ、前記信号フレームをＥＲブランクフレームとして転送するステップと、を具備する方法。
【請求項２５】
ｉｘ）前記信号フレームがフルレートフレームであれば、ハーフレート・マックスが受信されたか否かを検証し、前記信号フレームがフルレートフレームであり、かつ、ハーフレート・マックスに対する要求を受け取っていれば、代数的コードブックインデックスに対応するビットを落し、Ｉ−ＨＲフレームタイプを示すビットを追加することによって、前記信号フレームを相互運用可能なハーフレート（Ｉ−ＨＲ）フレームとして転送するステップと、をさらに具備する請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）信号フレームを可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）信号フレームに変換する方法であって、
ｉ）前記信号フレームが、ＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥフレームと、ＳＩＤ＿ＦＩＲＳＴフレームと、ＮＯ＿ＤＡＴＡフレームと、消去フレームと、１２．６５、８．８５、６．６ｋｂｉｔ／秒フレームとのうちの１つのフレームであるかどうかを判定するステップと、
ｉｉ）前記信号フレームがＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥフレームであれば、前記信号フレームを４分の１レート（ＱＲ）快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）フレームとして転送するステップと、
ｉｉｉ）前記信号フレームがＳＩＤ＿ＦＩＲＳＴか、ＮＯ＿ＤＡＴＡフレームかであれば、前記信号フレームを８分の１レート（ＥＲ）ブランクフレームとして転送するステップと、
ｉｖ）前記信号フレームが消去フレームであれば、前記信号フレームをＥＲ消去フレームとして転送するステップと、
ｖ）前記信号フレームが、ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝１を有する１２．６５、８．８５あるいは６．６ｋｂｉｔ／秒フレームであれば、前記信号フレームをＩ−ＦＲフレームとして転送するステップと、
ｖｉ）前記信号フレームが、ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝０を有する１２．６５、８．８５あるいは６．６ｋｂｉｔ／秒フレームであれば、前記信号フレームをＥＲブランクフレームとして転送するステップと、を具備する方法。
【請求項２７】
ｉ）の中に、前記信号フレームがフルレートフレームであるかどうかをさらに判定するステップをさらに具備し、ｖｉｉ）前記信号フレームがフルレートフレームであれば、ハーフレート・マックスに対する要求が受け取ったか否かを検証し、前記信号フレームがフルレートフレームであれば、ハーフレート・マックスに対する要求を受け取り、次いで、代数的コードブックインデックスに対応するビット落すことによって、前記信号フレームを相互運用可能なハーフレート（Ｉ−ＨＲ）フレームとして転送し、Ｉ−ＨＲフレームタイプを示すビットを追加するステップをさらに具備する請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、音響信号のデジタル符号化に関し、特に、音響信号の送信および合成という観点から見た音声信号に関する。但しこれ以外を排除するものではない。特に、本発明は、適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）コーデックとマルチモード可変ビットレート広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデック間における相互運用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  主観的品質とビットレート間での好適なトレードオフが行われる効率のよいデジタル狭帯域および広帯域の音声符号化技術に対する要求が、テレビ会議、マルチメディア、無線通信などの種々のアプリケーション領域で増加している。最近まで、電話用帯域幅は、２００〜３４００Ｈｚの範囲内に制約され、音声符号化用アプリケーションで主として利用されていた。しかし、広帯域音声アプリケーションによって、従来の電話用帯域幅と比べて通信時の了解度が上昇し、自然さが得られるようになった。面談時におけるような通信印象を与える良好な品質の配信用として、５０〜７０００Ｈｚの範囲の帯域幅が十分な帯域であることが判明した。この帯域幅によって、一般のオーディオ信号用として、容認できる主観的品質が得られるが、２０〜１６０００Ｈｚおよび２０〜２００００Ｈｚの範囲でそれぞれ動作するＦＭ無線やＣＤの品質に比べると上記品質はまだ低品質である。【０００３】  音声エンコーダは、音声信号をデジタルビットストリームに変換し、この音声信号を通信チャネルを介して送信したり、格納媒体に格納されたりする。上記音声信号はデジタル化される。すなわちサンプル当たり通常１６ビットでサンプルされ、量子化される。音声エンコーダは、良好な主観的音質を保持しながら、少ないビット数でこれらのデジタルサンプルを表す役割を果たすものである。送信され、格納されたビットストリームは、音声デコーダすなわちシンセサイザによって処理され、元の音響信号に変換される。【０００４】  符号励振線形予測（ＣＥＬＰ）符号化は、主観的品質とビットレートとの間で良好な妥協を行うための従来技術による最善の技術のうちの１つである。この符号化技術は、無線用および有線用アプリケーションの双方におけるいくつかの音声符号化標準規格の基礎を成すものである。ＣＥＬＰ符号化では、サンプル済み音声信号は通常フレームと呼ばれる、Ｌ個のサンプルからなる連続ブロックで処理される。Ｌは一般に１０〜３０ｍｓに対応する所定の数である。線形予測（ＬＰ）フィルタが計算され、フレーム毎に送信される。ＬＰフィルタの計算は一般に先読み、すなわち後続フレームからの５〜１５ｍｓの音素片の先読みを必要とする。Ｌ個のサンプルフレームがサブフレームと呼ばれるさらに小さなブロックに分割される。通常、サブフレームの個数は３乃至４個であり、４〜１０ｍｓのサブフレームが結果として得られる。個々のサブフレーム内に、通常２つの成分（過去の励振と新規の固定コードブック励振）からの励振信号が得られる。過去の励振から形成されるこの成分は適応コードブック励振あるいはピッチ励振と呼ばれることが多い。この励振信号を特徴づけるパラメータが符号化され、デコーダへ送信され、この再構成された励振信号はデコーダでＬＰフィルタの入力信号として利用される。【０００５】  無線システムでは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）技術を利用して、ソース制御可変ビットレート（ＶＢＲ）音声符号化を利用することにより、システム容量が大幅に改善される。ソース制御ＶＢＲの符号化時に、コーデックはいくつかのビットレートで動作し、レート選択モジュールを用いて、音声フレームの性質（例えば有声音、無声音、トランジ���ント音、背景雑音）に基づいて符号化に使用するビットレートの検出を行う。目標は、平均データ転送レート（ＡＤＲ）とも呼ばれる平均ビットレートで最善の音質を達成することである。レート選択モジュールを同調させて、異なるモードで異なるＡＤＲを達成することにより、異なるモードでコーデックは動作することが可能となり、増加したＡＤＲでコーデックのパフォーマンスの向上が得られる。チャネル条件に応じてシステムは動作モードを課す。このことによって、コーデックは、音質とシステム容量との間でトレードオフを行うメカニズムを備えることが可能となる。【０００６】  一般に、ＣＤＭＡシステムに対してＶＢＲ符号化を行う場合、音声活動（無音やノイズのみのフレーム）を伴わないフレーム符号化には８分の１レートが使用される。フレームが安定有声音あるいは安定無声音であれば、ハーフレートまたは４分の１レートが使用される。ハーフレートを使用できる場合、無声音ではピッチコードブックなしのＣＥＬＰモデルが使用され、有声音では、信号修正を利用して周期性の向上と、ピッチインデックス用ビット数の減少とが図られる。動作モードによって４分の１レートが課せられる場合、ビット数が十分でなく、一般に何らかのパラメータによる符号化が適用されるため、波形マッチングは通常不可能である。フルレートは、頭子音、過渡フレームおよび混合有声音用フレーム用として使用される（一般的ＣＥＬＰモデルが通常使用される）。ＣＤＭＡシステムでのソース制御によるコーデック操作に加えて、システムは、いくつかの音声フレームにおいて最大ビットレートを制限して帯域内信号情報（ディム・アンド・バースト信号と呼ばれる）の送信を図ったり、（セル境界近辺などで）劣悪なチャネル状況が生じている間、コーデックのロバスト性の向上を図ったりする場合もある。これはハーフレート・マックスと呼ばれている。レート選択モジュールが符号化対象フレームをフルレートフレームとして選択し、かつ、システムが、例えばＨＲフレームを課している場合、音声パフォーマンスの低下が生じることになる。というのは、専用のＨＲモードが頭子音と過渡信号とを効率良く符号化する能力を持っていないからである。上記の特別のケースに対処するために別のＨＲ（４分の１レート（ＱＲ））符号化モデルを提供することができる。【０００７】  上記説明からわかるように、信号の類別およびレートの判定が効率的なＶＢＲ符号化にとって非常に重要なものとなる。レート選択は可能な最善の品質を持つ最低の平均データレートを達成する鍵となる重要な部分である。【０００８】  適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）音声コーデックは、いくつかの広帯域音声電話用およびサービス用としてＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合−電気通信標準化セクタ）により最近選定され、さらに、ＧＳＭとＷ−ＣＤＭＡ第３世代無線システム用として３ＧＰＰ（第３世代パートナプロジェクト）により最近選定されたコーデックである。ＡＭＲ−ＷＢコーデックは、９個のビットレート、すなわち６．６、８．８５、１２．６５、１４．２５、１５．８５、１８．２５、１９．８５、２３．０５、２３．８５ｋｂｉｔ／秒から構成される。したがって、ＣＤＭＡ−ＷＢコーデッ���とＡＭＲ−ＷＢコーデック間での相互運用が望ましいものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  本発明の目的は、一般に、可変レート広帯域音声符号化のための改善された信号の類別方法とレート選択方法とを提供することであり、特に、改善された信号の類別方法と、ＣＤＭＡシステムに適した可変レートマルチモード広帯域音声符号化のためのレート選択方法とを提供することである。別の目的として、ＣＤＭＡシステム用の広帯域ＶＢＲコーデックと標準的ＡＭＲ−ＷＢコーデックとの間での効率的な相互運用技術の提供がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  さらに詳しく言えば、本発明の第１の態様に準拠して、適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）コーデックとの相互運用可能な動作モードを有するソース制御可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデックが提供され、このコーデックは、
少なくとも１つの相互運用可能なフルレート（Ｉ−ＦＲ）符号化タイプであって、ＡＭＲ−ＷＢ符号化タイプに基づいて第１のビット割当て構造を有する少なくとも１つのＩ−ＦＲ符号化タイプと、
ＡＭＲ−ＷＢ  ＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥ符号化タイプに基づいて第２のビット割当て構造を有する、非活性音声用フレームを符号化する少なくとも１つの快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）符号化タイプとを具備する。【００１１】  本発明の第２の態様によれば、適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）コーデックとの相互運用を行うために、ソース制御可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデックを用いて、音響をデジタル符号化する方法が提供され、この方法は、個々の信号フレームに対して、
前記音響のサンプルから信号フレームを提供するステップと、
ｉ）上記信号フレームが活性音声用フレームであるか、非活性音声用フレームであるかを判定するステップと、
ｉｉ）上記信号フレームが非活性音声用フレームであれば、音声フレームがＳＩＤフレームであるかどうかを判定するステップと、
ｉｉｉ）上記信号フレームがＳＩＤフレームであれば、４分の１レート（ＱＲ）快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）符号化アルゴリズムを用いて上記信号フレームを符号化するステップと、
ｉｖ）上記信号フレームがＳＩＤフレームでない非活性音声用フレームであれば、８分の１レート（ＥＲ）ＣＮＧ符号化アルゴリズムを用いて上記信号フレームを符号化するステップと、
ｖ）上記信号フレームが活性音声用フレームであれば、ＡＭＲ−ＷＢコーデックに基づいてビット割当て構造を利用する相互運用可能な符号化アルゴリズムを用いて上記信号フレームを符号化するステップと、を具備する。【００１２】  本発明の第３の態様によれば、可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）コーデック信号フレームを適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）信号フレームに変換する方法が提供され、この方法は、
ｉ）上記信号フレームが、相互運用可能なフルレート（Ｉ−ＦＲ）フレームと、相互運用可能なハーフレート（Ｉ−ＨＲ）フレームと、４分の１レート（ＱＲ）快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）フレームと、８分の１レート（ＥＲ）快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）フレームのうちの１つのフレームであるかどうかを判定するステップと、
ｉｉ）上記信号フレームがＩ−ＦＲフレームであれば、第１のグループのフレームビットを落しながら、上記信号フレームをＡＭＲ−ＷＢフレームとして転送するステップと、
ｉｉｉ）上記信号フレームがＩ−ＨＲフレームであれば、欠落している代数的コードブックインデックスを作成することにより、および、ＩＨＲタイプを示すビットを破棄することにより上記信号フレームをＡＭＲ−ＷＢとして転送するステップと、
ｉｖ）上記信号フレームが４分の１レート（ＱＲ）快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）フレームであれば、上記信号フレームをＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥフレームとして転送するステップと、
ｖ）上記信号フレームが８分の１レート（ＥＲ）快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）フレームであれば、上記信号フレームをＮＯ＿ＤＡＴＡフレームとして転送するステップと、を具備する。【００１３】  本発明の第４の態様によれば、適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）信号フレームを可変ビットレートマルチモード広帯域（ＶＭＲ−ＷＢ）信号フレームに変換する方法が提供され、この方法は、
ｉ）上記信号フレームが、ＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥフレームと、ＳＩＤ＿ＦＩＲＳＴフレームと、ＮＯ＿ＤＡＴＡフレームと、消去フレームと、フルレート（ＦＲ）フレームとのうちの１つのフレームであるかどうかを判定するステップと、
ｉｉ）上記信号フレームがＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥフレームであれば、上記信号フレームを４分の１レート（ＱＲ）快適ノイズ発生器（ＣＮＧ）フレームとして転送するステップと、
ｉｉｉ）上記信号フレームがＳＩＤ＿ＦＩＲＳＴかＮＯ＿ＤＡＴＡフレームであれば、上記信号フレームを８分の１レート（ＥＲ）ブランクフレームとして転送するステップと、
ｉｖ）上記信号フレームが消去フレームであれば、上記信号フレームをＥＲ消去フレームとして転送するステップと、
ｖ）上記信号フレームが、ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝１を含む１２．６５、８．８５あるいは６．６ｋｂｉｔ／秒フレームであれば、上記信号フレームを相互運用可能なフルレート（Ｉ−ＦＲ）フレームとして転送するステップと、
ｖｉ）上記信号フレームが、ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝０を含む１２．６５、８．８５あるいは６．６ｋｂｉｔ／秒フレームであれば、上記信号フレームが、活性音声フレームの後の第１のフレームであるかどうかを判定するステップと、
ｖｉｉ）上記信号フレームが、ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝０を含み、かつ、上記信号フレームが活性音声フレームの後の第１のフレームであれば、上記信号フレームをＩ−ＦＲフレームとして転送するステップと、
ｖｉｉｉ）上記信号フレームが、ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝０を含み、かつ、上記信号フレームが活性音声フレームの後の第１のフレームでなければ、上記信号フレームをＥＲブランクフレームとして転送するステップと、を具備する。【００１４】  単に例示として示す添付図面を参照しながら、本発明を限定するものではない、本発明の実施例についての以下の説明を読むとき、本発明の上述の目的並びにその他の目的、利点および特徴はさらに明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  添付図面の図１を見ると、本発明の第１の態様の実施例に準拠する音声符号化と復号化の利用が描かれた音声通信システム１０が例示されている。音声通信システム１０は、通信チャネル１２の両端にわたる音声信号の送信と再生をサポートする。通信チャネル１２は、例えば有線、光リンクすなわちファイバリンク、あるいは無線周波数リンクなどを含むものであってもよい。通信チャネル１２は、例えば一部がファイバリンクで一部が無線周波数リンクなどの異なる伝送媒体の組み合わせであってもよい。無線周波数リンクは、セルラ電話で見られるような共用帯域資源を必要とするマルチ同時音声通信をサポートできるものであってもよい。上記とは別に、通信システムの単一装置の実施例の格納デバイス（図示せず）によって上記通信チャネルを置き換えてもよい。格納デバイスには、後で再生するために、符号化済み音声信号が記録され、格納される。【００１６】  通信システム１０は、エンコーダ装置、マイク１４、アナログデジタルコンバータ１６、音声エンコーダ１８、通信チャネル１２のエミッタ側のチャネルエンコーダ２０、チャネルデコーダ２２、音声デコーダ２４、Ｄ／Ａコンバータデジタルアナログコンバータ２６、受信側のスピーカ２８から構成される。【００１７】  マイク１４によってアナログ音声信号が生成され、このアナログ音声信号はアナログデジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１６へ入力されて、デジタル形式に変換される。音声エンコーダ１８は、デジタル化された音声信号を符号化して、１組の信号符号化パラメータを生成し、これらのパラメータは２進形式に符号化されて、チャネルエンコーダ２０へ転送される。オプションのチャネルエンコーダ２０は、通信チャネル１２を介して符号化パラメータを送信する前に、符号化パラメータの２進表示に冗長性を付加する。また、パケット・ネットワーク用アプリケーションのようないくつかのアプリケーションでは、符号化フレームは、送信前にパケット化される。【００１８】  受信側では、チャネルデコーダ２２は、受信ビットストリーム内の上記冗長な情報を利用して、送信時に生じたチャネルエラーを検出し、修正を行う。音声デコーダ２４で再構成されたこの合成済み音声信号は、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ２６でアナログ形式に変換され、スピーカユニット２８で再生される。
音声デコーダ２４はチャネルデコーダ２０から受信したビットストリームを変換して、元の１組の符号化用パラメータへ戻し、この合成された音声信号を再生する。【００１９】  実施形態によっては、マイク１４および／またはＡ／Ｄコンバータ１６は音声エンコーダ１８用の別の音声ソースにより置き換えることも可能である。【００２０】  以下本明細書に記載のように、エンコーダ２０とデコーダ２２とが構成され、本発明に基づく音声信号の符号化方法が具現化される。【００２１】  信号の類別
ここで図２を参照すると、本発明の第１の態様の第１の実施例に準拠する音声信号のデジタル符号化方法１００が例示されている。方法１００には本発明の第２の態様の実施例による音声信号の類別方法が含まれる。音声信号という表現は、任意のマルチメディア信号を意味し、この任意のマルチメディア信号は、声の信号、並びに、（音楽の間の音声、バックグラウンドミュージックを伴う声、特別の音響効果を伴う音声などの）音声内容を伴うオーディオなどの声の部分を含むものであってもよいことに留意されたい。【００２２】  図２に例示のように、信号の類別は３つのステップ１０２、１０６、１１０で行われ、これらステップの各々によって、ある特定の信号クラスが識別される。まず、ステップ１０２で、音声活動検出器（ＶＡＤ）（図示せず）の形の第１のレベルの類別装置によって、活性音声用フレームと非活性音声用フレームとの識別が行われる。非活性音声用フレームが検出された場合、符号化方法１００は、例えば快適ノイズを発生（ＣＮＧ）させて現フレームの符号化を終了する（ステップ１０４）。ステップ１０２で活性音声用フレームが検出された場合、フレームは、無声音用フレームを識別するように構成された第２のレベルの類別装置（図示せず）にかけられる。ステップ１０６で、類別装置が無声音の音声信号としてフレームを類別した場合、ステップ１０８で符号化方法１００は終了し、そこでフレームは無声音信号用として最適化された符号化技術を用いて符号化される。フレームが無声音の音声信号として類別されなかった場合、音声フレームはステップ１１０で“安定有声音”類別モジュール（図示せず）の形の第３のレベルの類別装置（図示せず）の中を通される。現フレームが安定有声音用フレームとして類別された場合、フレームは、安定有声音信号用として最適化された符号化技術を用いて符号化される（ステップ１１２）。このフレームが安定有声音用フレームとして類別されなかった場合、フレームは有声音の頭子音や急に大きくなる有声音信号部分のような不安定な音素片を含む可能性が大きく、フレームは、良好な主観的品質の維持を可能にする高いビットレートを備えた汎用音声エンコーダを用いて符号化される（ステップ１１４）。フレームの相対エネルギが或る一定のしきい値よりも低下した場合、さらに低いレートの汎用的な符号化タイプを用いて上記フレームの符号化を行い、平均データレートをさらに下げることができることに留意されたい。【００２３】  類別装置とエンコーダは、電子回路からチッププロセッサまで多くの形をとるものであってもよい。【００２４】  以下、異なるタイプの音声信号の類別についてさらに詳細に説明し、さらに、無声音と有声音の類別方法について開示する。【００２５】  非活性音声用フレーム（ＶＡＤ）の識別
非活性音声用フレームはステップ１０２で音声活動検出器（ＶＡＤ）を用いて識別される。ＶＡＤの設計は当業者には周知のものであるため、本明細書ではさらに詳細な説明は行わない。ＶＡＤの１例については参考文献［５］に記載がある。【００２６】  無声音の活性音声用フレームの識別
音声信号の無声音部分は周期性の欠落を特徴とし、この無声音部分は、エネルギとスペクトルとが急速に変化する不安定なフレームと、これらの特徴が比較的安定した状態のまま残っている安定したフレームとに分けることができる。【００２７】  ステップ１０６で、以下のパラメータのうちから少なくとも３つのパラメータを用いて無声音用フレームの識別が行われる：
2006502427.tif 000003
＊  スペクトルチルト測定量（ｅｔ）
＊  フレーム内におけるフレームのエネルギ変動量、したがってフレームの安定性の査定に用いられる信号エネルギ比（ｄＥ）
＊  フレームの相対エネルギ【００２８】  有声音測定量
図３は、本発明の第３の態様の実施例に基づく無声音用フレーム識別方法２００を例示する図である。【００２９】  有声音測定量の決定に用いる正規化済み相関値は、開ループピッチ探索モジュール２１４の一部として計算される。図３の実施例では、２０ｍｓフレームが使用される。開ループピッチ探索モジュールは通常１０ｍｓ毎の開ループピッチ推定値ｐを（フレーム当たり２回）出力する。方法２００では、この開ループピッチ探索モジュールは、正規化済み相関量ステップｒｘの出力にも使用される。これらの正規化済み相関値は重み付き音声に対して計算され、さらに開ループピッチ遅延時の過去の重み付き音声に対して計算される。重み付き音声信号ｓｗ（ｎ）は聴覚重み付きフィルタ２１２で計算される。この実施例では、広帯域信号に適した一定の分母を持つ聴覚重み付きフィルタ２１２が使用される。以下の関係式によって、聴覚重み付きフィルタ２１２用の伝達関数の１例を示す：
2006502427.tif 000004
ここで、Ａ（ｚ）はモジュール２１８で計算される線形予測（ＬＰ）フィルタの伝達関数であり、この伝達関数は以下の関係式により与えられる：
2006502427.tif 000005
【００３０】
2006502427.tif 000006
ここで、ｒｘ（０）、ｒｘ（１）、ｒｘ（２）はそれぞれ、現フレームの最初の半分正規化済み相関値、現フレームの第２の半分の正規化済み相関値、および、先読み（次のフレームの開始部）の正規化済み相関値である。【００３１】  数式（１）でノイズ補正係数ｒｅを正規化済み相関値に加算して、暗騒音の存在を勘案することができる。暗騒音が存在すると、正規化済み平均相関値は減少する。しかし、信号の類別を行うためには、この相関値の減少が有声音／無声音の判定に影響を与えないことが望ましいため、この減少分はノイズ補正係数ｒｅの加算により補正される。好適なノイズ減少アルゴリズムが用いられる場合、ｒｅはほとんど０となることに留意されたい。方法２００では１３ｍｓの先読みが用いられる。正規化済み相関値ｒｘ（ｋ）は以下のように計算される：
2006502427.tif 000007
ここで、
2006502427.tif 000008
【００３２】  方法２００では相関値の計算は以下のようになる。相関値ｒｘ（ｋ）は重み付き音声信号ｓｗ（ｎ）に対して計算される。インスタントｔｋはその時点でのハーフ・フレーム開始点に関連し、１２８００Ｈｚのサンプリングレートで、ｋ＝０、１、２に対してそれぞれ０、１２８、２５６サンプルに等しい。値ｐｋ＝ＴＯＬは、ハーフ・フレームに対する、選択した開ループピッチ推定値である。自己相関計算の長さＬｋはピッチ周期に依存する。第１の実施形態では、Ｌｋの値は以下のように要約される（１２．８ｋＨｚサンプリングレートの場合）：
ｐｋ≦６２サンプルの場合、Ｌｋ＝８０サンプル
６２＜ｐｋ≦１２２サンプルの場合、Ｌｋ＝１２４サンプル
ｐｋ＞１２２サンプルの場合、Ｌｋ＝２３０サンプル
これらの長さによって、相関づけられたベクトル長が少なくとも１つのピッチ周期を含むことが保証され、これはロバストなオープンループピッチの検出を行う助けとなる。長いピッチ周期（ｐ１＞１２２サンプル）の場合、ｒｘ（１）とｒｘ（２）は同一になる。すなわち唯一の相関値が計算される。というのは、相関づけられたベクトルが十分な長さであるため、先読みに関する分析を行う必要がなくなるからである。【００３３】  上記とは別に、重み付き音声信号に対して２だけ間引きを行ってオープンループピッチ探索の単純化を図ることができる。重み付き音声信号に対して間引き前にローパスフィルタを施すことができる。この場合、Ｌｋの値は、以下によって与えられる：
ｐｋ≦３１サンプルの場合、Ｌｋ＝４０サンプル
６２＜ｐｋ≦６１サンプルの場合、Ｌｋ＝６２サンプル
ｐｋ＞６１サンプルの場合、Ｌｋ＝１１５サンプル
他の方法を用いて相関値を計算することも可能である。例えば、いくつかの正規化済み相関値を平均する代わりに、フレーム全体について唯一の正規化済み相関値を計算することができる。さらに、残差信号、音声信号、ローパスフィルタ済みの残差音声信号などの重み付き音声以外の信号、あるいは、ローパスフィルタ済みの重み付き音声信号に対して上記相関値の計算を行うことができる。【００３４】  スペクトルチルト
スペクトルチルトパラメータにはエネルギの周波数分布に関する情報が含まれている。方法２００で、スペクトルチルト値は、低い周波数で集中しているエネルギと、高い周波数で集中しているエネルギとの間の比として周波数領域で推定される。しかし、スペクトルチルト値は、音声信号の２つの第１の自己相関係数間の比のような異なる方法で推定することも可能である。【００３５】  方法２００では、離散フーリエ変換を利用して図１０のモジュール２１０でスペクトル分析が行われる。周波数分析とチルト計算とはフレーム当たり２回行われる。２５６ポイント高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が５０％のオーバーラップを加えて利用される。全体の先読みを利用するために、分析用ウィンドウが配置される。第１のウィンドウの開始部は、現フレームの開始部の２４サンプル後に配置される。第２のウィンドウはさらに１２８サンプル後に配置される。異なるウィンドウを用いて、周波数分析用の入力信号の重み付けを行うことができる。ハミングウィンドウ（サインウィンドウに相当する）の平方根が用いられる。このウィンドウは、特に、オーバーラップ付加法（ｏｖｅｒｌａｐ−ａｄｄ  ｍｅｔｈｏｄ）にとって好適であり、したがって、この持定のスペクトル分析は、スペクトル減算およびオーバーラップ付加（ｏｖｅｒｌａｐ−ａｄｄ）分析／合成に基づくオプションのノイズ抑制アルゴリズムで利用することができる。ノイズ抑制アルゴリズムは当業では周知のであると思われるので、本明細書ではさらなる詳細な説明は行わない。【００３６】  高い周波数内および低い周波数でのエネルギが以下の聴覚臨界帯域（参考文献［６］）に従って計算される：
臨界帯域＝｛１００．０，２００．０，３００．０，４００．０，５１０．０，６３０．０，７７０．０，９２０．０，１０８０．０，１２７０．０，１４８０．０，１７２０．０，２０００．０，２３２０．０，２７００．０，３１５０．０，３７００．０，４４００．０，５３００．０，６３５０．０｝Ｈｚ【００３７】  高い周波数でのエネルギは最後の２つの臨界帯域のエネルギの平均値として計算される：
2006502427.tif 000009
ここで、ＥＣＢ（ｉ）は下記に計算される臨界帯域当たりの平均エネルギである：
2006502427.tif 000010
ここで、ＮＣＢ（ｉ）は、ｉ番目の帯域内の周波数ビンの数であり、ＸＲ（ｋ）とＸＩ（ｋ）は、それぞれ、周波数ビンのｋ番目の実数部と虚数部であり、ｊｉはｉ番目の臨界帯域内の第１のビンの添え字である。【００３８】  低い周波数のエネルギは、最初の１０個の臨界帯域内のエネルギの平均値として計算される。低い周波数の高エネルギ（一般に有声音）が集中しているフレームと、高い周波数（一般に無声音）のフレームとの識別を改善するために、中央の臨界帯域は計算から除外される。これらのフレーム間では、エネルギ内容は、クラスのいずれについても固有ではなく、フレーム判定時の混乱を大きくしている。【００３９】  低い周波数でのエネルギは、長いピッチ周期および短いピッチ周期について別様に計算される。女性の有声音音素片については、スペクトルの調波構造を用いて有声音／無声音の識別が高められる。したがって、短いピッチ周期については、Ｅｌはビンと同様に計算され、音声高調波に十分に近い周波数ビンのみが加重時に考慮されることになる。すなわち、
2006502427.tif 000011
ここで、ＥＢＩＮ（ｋ）は、第１の２５個の周波数ビンのエネルギである（ＤＣ成分は考慮されていない）。これら２５個のビンが最初の１０個の臨界帯域に対応することに留意されたい。上記加重時に、ピッチ高調波の近傍のビンに関連する項のみが考慮されるため、ビンと、最も近い調波との間の距離が或る一定の周波数しきい値（５０Ｈｚ）以下であれば、ｗｈ（ｋ）は１にセットされ、そうでなければ、０にセットされる。カウンタｃｎｔは加重時の非ゼロ項の数である。最も近い高調波まで５０Ｈｚよりも近いビンのみが考慮される。したがって、構造が低い周波数の調波であれば、高エネルギ項のみが加算時に含まれる。一方、構造が調波でなければ、項の選択はランダムなものとなり、合計値はさらに小さな値になる。したがって、低い周波数で高いエネルギ内容を持つ無声音の検出でさえも可能となる。周波数分解能が十分ではないため、より長いピッチ周期に対しては上記処理を行うことはできない。１２８よりも大きなピッチの値に対しては、あるいは、必然的に無声の音に対しては、下記のように臨界帯域当たりの低い周波数エネルギが計算される。
2006502427.tif 000012
【００４０】  ｒｘ（０）＋ｒｘ（１）＋ｒｅ＜０．６の場合、アプリオリに無声の音と判定される。但し、値ｒｅは、上述のように正規化済み相関値に加算される修正値である。【００４１】  結果として生じる低い周波数エネルギと高い周波数エネルギとは、上記で計算した値
2006502427.tif 000013
ここで、ＮｈおよびＮｌは、それぞれ最後の２個の臨界帯域と第１の１０個の臨界帯域における平均ノイズエネルギである。推定ノイズエネルギ値は暗騒音の存在を考慮してチルト計算値に加算された値である。【００４２】  最後に、スペクトルチルト値は下式により与えられる：
2006502427.tif 000014
【００４３】  スペクトルチルト計算が、フレーム当たり２回行われて、フレーム当たり２回のスペクトル分析に対応するｅｔｉｌｔ（０）とｅｔｉｌｔ（１）とが得られることに留意されたい。無声音用フレーム分類で用いられる平均スペクトルチルト値は下式で与えられる：
2006502427.tif 000015
ここで、ｅｏｌｄは前のフレームの第２のスペクトル分析から得られるチルト値である。【００４４】  エネルギ変動量ｄＥ
ノイズ除去済み音声信号ｓ（ｎ）に対してエネルギ変動量ｄＥが評価される。但し、ｎ＝０は現フレームの開始部に対応する。上記信号エネルギは、長さ３２サンプルの短時間セグメントをベースとして、サブフレーム当たり２回、すなわちフレーム当たり８回評価される。さらに、前のフレームからの最後の３２サンプルの短期エネルギと、次のフレームからの第１の３２サンプルの短期エネルギも計算される。短時間最大エネルギが下式のように計算される：
2006502427.tif 000016
ここで、ｊ＝−１とｊ＝８とは前のフレームの終端部と、次のフレームの開始部に対応する。別のセットの９つの最大エネルギ値は１６サンプルだけ音声インデックスをシフトすることにより計算される。すなわち、
2006502427.tif 000017
【００４５】  連続する短期セグメント間での最大エネルギ変動量は下式の最大値として計算される：
2006502427.tif 000018
上記とは別に、別の方法を用いてフレームのエネルギ変動量の評価を行ってもよい。【００４６】  相対エネルギＥｒｅｌ
フレームの相対エネルギは、ｄＢでのフレームエネルギ量と長期平均エネルギ量との差によって示される。フレームエネルギ値は下式として計算される：
2006502427.tif 000019
ここで、ＥＣＢ（ｉ）は上述のような臨界帯域当たりの平均エネルギである。長期平均フレームエネルギ量は下式により与えられる：
2006502427.tif 000020
【００４７】  したがって、相対フレームエネルギ量は下式によって示される：
2006502427.tif 000021
【００４８】  相対フレームエネルギ量を利用して、暗騒音フレームすなわち無声音用フレームとして類別されていない低いエネルギフレームが特定される。汎用ＨＲエンコーダを用いてこれらのフレームを符号化し、ＡＤＲの低下を図ることができる。【００４９】  無声音の類別
無声音フレームの類別は、上述のパラメータ、すなわち、フレームｄＥ内の有声音測定
2006502427.tif 000022
基づいて行われる。類別の判定は、これらパラメータのうちの少なくとも３つのパラメータに基づいて行われる。この類別判定用しきい値は動作モードに基づいてセットされる（必要な平均データレート）。基本的に、低い所望のデータ転送レートを伴う動作モードの場合、しきい値は、無声音の程度が大きい類別のほうに有利に働くようにセットされる（というのは、ハーフレートまたは４分の１レートの符号化を用いてフレームの符号化が行われるからである。無声音用フレームは通常無声音用ＨＲエンコーダを用いて符号化される。しかし、エコノミーモードの場合、或る追加の条件が満たされれば、ＡＤＲをさらに下げるために無声音用ＱＲを用いることができる。【００５０】  プレミアムモードでは、以下の条件が満たされれば、フレームは無声音用ＨＲとして符号化される。
2006502427.tif 000023
【００５１】  音声活動の判定時に、判定ハングオーバが用いられる。したがって、活性音声時間後、アルゴリズムによって当該フレームが非活性音声用フレームであると判定されると、ローカルなＶＡＤは０にセットされるが、一定数のフレームが経過した（ハングオーバ期間）後でしか実際のＶＡＤフラグは０にセットされない。これによって、音声のオフセットのクリッピングが防止される。標準モードとエコノミーモードの双方で、ローカルなＶＡＤが０であれば、フレームは無声音用フレームとして類別される。【００５２】  標準モードでは、ローカルなＶＡＤ＝０であるか、以下の条件が満たされれば、フレームは無声音用ＨＲとして符号化される。
2006502427.tif 000024
【００５３】  エコノミーモードでは、ローカルなＶＡＤ＝０か、もしくは、以下の条件が満たされれば、フレームは無声音用フレームと宣言される。
2006502427.tif 000025
【００５４】  エコノミーモードでは、無声音用フレームは通常、無声音用ＨＲとして符号化される。しかし、以下のさらなる条件が満たされれば、無声音用ＱＲを用いて無声音用フレームの符号化を行うことも可能である。すなわち、最後のフレームが無声音の暗騒音フレームのいずれかである場合、並びに、フレームの終端部で、高い周波数でエネルギが集中し、かつ、先読み時に潜在的有声音の頭子音が検出されず、フレームが無声音用ＱＲとして符号化される場合。最後の２つの条件は下式として検出される：
2006502427.tif 000026
ｒｘ（２）が、先読み時の正規化済み相関値であること、および、ｅｔｉｌｔ（１）がフレームと先読みの終端部の範囲にわたって第２のスペクトル分析を行った際のチルト値であることに留意されたい。【００５５】  方法２００以外の別の方法を利用して、無声音用フレームの識別を行うことも可能であることは言うまでもない。【００５６】  安定有声音の音声フレームの識別
標準モードとエコノミーモードの場合、有声音用ＨＲ符号化タイプを用いて、安定有声音用フレームの符号化を行うことが可能である。【００５７】  有声音用ＨＲ符号化タイプは、安定有声音用フレームを効率的に符号化するために信号の修正を利用する。【００５８】  信号の修正技術は所定の遅延輪郭に合わせて信号のピッチ調整を行う。次いで、長期予測によって、過去の励振信号が上記遅延輪郭を用いて、次いで、利得パラメータによるスケーリングを行って現在のサブフレームに対応づけられる。２つの開ループピッチ推定値間の補間を行うことにより遅延輪郭が容易に得られる。第１の遅延輪郭は前回のフレームで得られ、第２の遅延輪郭は現フレームで得られる。補間によって毎時点のフレームの遅延値が得られる。遅延輪郭が利用可能になった後、その時点で符号化の対象となるサブフレーム内のピッチは、信号のタイムスケールを変えながら、ワーピングによってこの人工的輪郭をたどるように調整される。不連続のワーピング［参考文献１、４、５］が存在する場合、信号セグメントは、セグメント長を変更することなく左右のいずれかへシフトされる。ワーピングは、結果として生じるオーバーラップや欠落している信号部分を処理する処理手順を必要とする。これらの処理時のアーティファクトを減らすために、タイムスケールの許容される変化は小さく保たれる。さらに、一般に、ＬＰ残差信号や重み付き音声信号を用いてワーピングを行い、結果として生じる歪みを減らすようにする。音声信号の代わりにこれらの信号を使用することにより、ピッチパルスの検出と、ピッチパルス間での低消費電力領域の検出とが容易になり、それによって、ワーピング用の信号セグメントの判定が容易になる。実際の修正済み音声信号は逆フィルタリングにより生成される。【００５９】  現在のサブフレームに対する信号修正後、所定の遅延輪郭を用いて適応型コードブック励振の生成を行うことを除いて、通常の方法で符号化の進行が可能となる。【００６０】  本実施例では、信号の修正はピッチとフレームに対して同期して行われる。すなわち、後続する音声フレームが、原信号との完全なタイムアラインメントで起動するように、現フレーム内で同時に１つのピッチサイクル・セグメントの適合が行われる。このピッチサイクル・セグメントはフレーム境界により制限される。この制限によって、エンコーダの実装構成を単純化し、修正済み音声信号内でアーティファクトが発生するリスクを小さくして、フレーム境界上でのタイムシフトの並進が防止される。上記制限によって、信号修正が可能な符号化タイプと信号修正が不可能な符号化タイプとの間で可変ビットレート処理が単純化される。というのは、新たなフレームが原信号とのタイムアラインメント時に毎回起動するからである。【００６１】  図２に例示のように、フレームが、非活性音声用フレームとしても、無声音用フレームとしても類別されない場合、該フレームが安定有声音用フレームであるかどうかの検査が行われる（ステップ１１０）。安定有声音用フレームの符号化に用いられる信号修正処理手順と共に、安定有声音用フレームの類別が閉ループ・アプローチを用いて行われる。【００６２】  図４に、本発明の第４の態様の実施例に基づいて安定有声音用フレームの識別方法３００が例示されている。【００６３】  信号修正時のサブプロシージャによって、現フレームでの長期予測が達成できるパフォーマンスを定量化するインジケータがもたらされる。これらのインジケータのいずれかがその許容限度外に存在する場合、論理ブロックのうちの１つによって信号修正処理手順は終了する。この場合、原信号は変更を受けずにそのまま保持され、フレームは安定有声音用フレームとして類別されないことになる。この集積論理回路によって、信号修正後の修正済み音声信号の品質が最高のものなり、低ビットレートでの符号化が可能となる。【００６４】  ステップ３０２のピッチパルス探索処理手順によって、現フレームの周期性に関するいくつかのインジケータが生成される。したがって、この周期性に従う論理ブロックは類別論理回路の重要な構成要素となる。ピッチサイクル長の増加が観察される。論理ブロックは、補間された開ループピッチ推定値、並びに、前回検出したピッチパルスの距離に対して検出済みピッチパルス位置の距離を比較する。開ループピッチ推定値あるいは前回のピッチサイクル長に対する差が大きすぎる場合、信号修正処理手順は終了する。【００６５】  ステップ３０４で遅延輪郭を選択した結果、ピッチサイクルの増加と、現在の音声フレームの周期性とに関する補足情報が得られる。条件｜ｄｎ−ｄｎ−１｜＜０．２ｄｎが満たされれば、信号修正処理手順はこのブロックから継続される。但し、ｄｎとｄｎ−１とは現在のフレームと過去のフレームにおけるピッチ遅延である。このことは、本質的に、安定有声音として本フレームの類別を行うためには、小さな遅延変化しか許容されないことを意味する。【００６６】  信号修正にかけられたフレームが低ビットレートで符号化された場合、ピッチサイクル・セグメントの形状はフレームにわたって同じ様に保持され、長期予測による忠実な信号モデル化が可能となり、それによって、主観的品質の劣化を伴うことなく低ビットレートでの符号化が可能となる。信号修正ステップ３０６で、現在のセグメントと、最適シフト時のターゲット信号との間での正規化済み相関値によって、連続するセグメントの類似度を定量化することができる。ターゲット信号を用いてピッチサイクル・セグメントの相関値を最大化するピッチサイクル・セグメントのシフトによって、信号修正が有効であれば、周期性が改善され、高い長期予測利得がもたらされる。予めセットしたしきい値よりもすべての相関値のほうが大きい値でなければならないことを要求することによりこの処理手順の成功は保証される。すべてのセグメントに対して上記条件が満たされない場合、信号修正処理手順は終了し、原信号は変更を受けずにそのまま保持される。一般に、男性の声に関しては、やや低い利得しきい値の範囲によって、同等の符号化パフォーマンスを持つ許容範囲をカバーすることが可能となる。ＶＢＲコーデックの異なる動作モードで利得しきい値の変更を行って、信号修正値を印加する符号化モードの使用状況を調整することが可能であり、これによって、ターゲットの平均ビットレートを変更することができる。【００６７】  本明細書で上述したように、方法１００に基づ��完全なレート選択論理には、３つのステップが含まれ、これら３つのステップの各々は、ある特定の信号クラスの識別ステップである。これらステップのうちの１つには、その必須部分として信号修正アルゴリズムが含まれる。まず、ＶＡＤは活性音声用フレームと非活性音声用フレームとの識別を行う。非活性音声用フレームが検出された場合、フレームは暗騒音と見なされ、快適ノイズ発生器などを用いて符号化が行われると、類別方法は終了する。活性音声用フレームが検出された場合、フレームは無声音用フレームを識別する専用の第２のステップにかけられる。フレームが無声音の音声信号として類別された場合、類別処理チェーンは終了し、フレームは無声音用フレーム用の専用モードを用いて符号化される。最後のステップとして、上記サブセクションで前述した条件が検証された場合、音声フレームは、修正を可能にする信号修正処理手順を介して処理される。その場合、フレームは安定有声音用フレームとして類別され、原信号のピッチは人工的な、はっきり画定された遅延輪郭に合わせて調整され、フレームは、上記タイプのフレーム用として最適化されたある特定のモードを用いて、符号化される。前述した条件が検証されなかった場合、フレームには、有声音の頭子音や急に大きくなる有声音の音声信号などの不安定な音素片が含まれている可能性が大きい。これらのフレームは一般にさらに汎用的な符号化モデルを必要とする。これらのフレームは汎用ＦＲ符号化タイプを用いて通常符号化される。しかし、フレームの相対エネルギが或る一定のしきい値よりも低くなった場合、これらのフレームは汎用ＨＲ符号化タイプを用いて符号化され、ＡＤＲをさらに下げることができる。【００６８】  ＣＤＭＡマルチモードＶＢＲシステム用の音声符号化およびレート選択
レートセットＩＩで動作可能なＣＤＭＡマルチモードＶＢＲシステム用のレート選択と、音響のデジタル符号化とを行う方法について、本発明の例示の実施形態に基づいて以下説明する。【００６９】  記載のコーデックは適応マルチレート広帯域（ＡＭＲ−ＷＢ）用音声コーデックをベースとするものであり、この音声コーデックはいくつかの広帯域音声サービス用としてＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合−電気通信標準化セクタ）により、並びに、ＧＳＭとＷ−ＣＤＭＡ第３世代無線システム用として３ＧＰＰ（第３世代パートナプロジェクト）により最近選定されたコーデックである。ＡＭＲ−ＷＢコーデックは、９個のビットレート、すなわち６．６、８．８５、１２．６５、１４．２５、１５．８５、１８．２５、１９．８５、２３．０５、２３．８５ｋｂｉｔ／秒から構成される。ＣＤＭＡシステム用ＡＭＲ−ＷＢベースのソース制御ＶＢＲコーデックによって、ＣＤＭＡと、ＡＭＲ−ＷＢコーデックを使用するその他のシステムとの間での相互運用が可能となる。１２．６５ｋｂｉｔ／秒のＡＭＲ−ＷＢビットレートは、レートセットＩＩの１３．３ｋｂｉｔ／秒フルレートに適合させることが可能な最も近いレートであるが、このＡＭＲ−ＷＢビットレートをＣＤＭＡ広帯域ＶＢＲコーデックとＡＭＲ−ＷＢコーデック間の共通レートとして使用することができる。これらのコーデックによって、（音質を劣化させる）トランスコードを行う必要なく相互運用性が可能となる。ＣＤＭＡ  ＶＢＲ広帯域用ソリューション専用のものとして、さらに低いレート符号化タイプが提供され、これによってレートセットＩＩ構成で効果的な処理が可能となる。次いで、このコーデックは、すべてのレートを使用する数少ないＣＤＭＡ専用モードで動作することができるが、ＡＭＲ−ＷＢコーデックを使用するシステムとの相互運用を可能にするモードを備えるものである。【００７０】  本発明の実施形態に基づく符号化法が表１に要約されているが、これらの符号化法を一般に符号化タイプと呼ぶことにする。【００７１】
【表１】
2006502427.tif 000027
【００７２】  フルレート（ＦＲ）符号化タイプは１２．６５ｋｂｉｔ／秒で動作するＡＭＲ−ＷＢ規格のコーデックをベースにするものである。ＡＭＲ−ＷＢコーデックの１２．６５ｋｂｉｔ／秒レートを利用することによって、ＡＭＲ−ＷＢコーデック規格を用いる別のシステムとの相互運用可能なＣＤＭＡシステム用の可変ビットレートコーデックの設計が可能となる。ＣＤＭＡレートセットＩＩの１３．３ｋｂｉｔ／秒フルレートに適合させるようにフレーム当たり割増しの１３ビットが追加される。これらのビットを利用して、消去フレームの場合のコーデックのロバスト性の向上が図られ、汎用ＦＲ符号化タイプとの相互運用可能なＦＲ符号化タイプとの相違が実質的に生じる（相互運用可能なＦＲではこれらのタイプは使用されない）。ＦＲ符号化タイプは一般的広帯域音声信号用として最適化された代数的符号励振線形予測（ＡＣＥＬＰ）モデルに基づくものである。このＦＲ符号化タイプは、１６ｋＨｚのサンプリング周波数によって２０ｍｓの音声フレームで動作する。さらなる処理を行う前に、入力信号が１２．８ｋＨｚのサンプリング周波数までダウンサンプルされ、前処理が行われる。ＬＰフィルタパラメータが、４６ビットを用いて１フレーム毎に一回符号化される。次いで、フレームは４つのサブフレームに分割され、このサブフレームで適応コードブックインデックスと固定コードブックインデックス並びに利得が１サブフレーム毎に一回符号化される。この固定コードブックは、サブフレーム内の６４個の位置がインタリーブ済みの位置からなる４つのトラックに分割され、個々のトラック内に２つの極性付きパルスが置かれる代数的コードブック構造を用いて構築される。個々のトラックのこれら２つのパルスは、９ビットを用いて符号化され、サブフレーム毎に合計３６ビットを出力する。ＡＭＲ−ＷＢコーデックに関するさらなる詳細については、参考文献［１］を参照されたい。ＦＲ符号化タイプ用のビット割当てを表２に示す。【００７３】
【表２】
2006502427.tif 000028
【００７４】  安定有声音用フレームの場合、符号化モジュールが使用される。表３にハーフレート有声音ビット割当てを示す。この通信モードでの符号化対象フレームは特徴的に非常に周期的であるため、例えば、遷移フレームと比較して良好な主観的品質を保持するには、実質的にさらに低いビットレートで充分である。信号修正を利用して、２０ｍｓのフレーム当たり９ビットのみを用いることにより遅延情報の効率的符号化を可能にし、別の信号符号化パラメータ用として相当の割合のビット予算の節減を図ることが可能となる。信号修正時に、信号は、フレーム当たり９ビットを用いて送信可能な或る一定のピッチ輪郭に従うように強いられる。良好なパフォーマンスを示す長期予測によって、主観的音質を犠牲にすることなく、固定コードブック励振用として５ｍｓのサブフレーム当たり１２ビットのみを使用することが可能となる。この固定コードブックは代数的コードブックであり、１パルス毎に２トラックを含むが、個々のトラックは３２個の可能な位置を有する。【００７５】
【表３】
2006502427.tif 000029
【００７６】  無声音用フレームの場合、適応コードブック（またはピッチコードブック）は使用されない。１３ビットガウスコードブックが個々のサブフレームで用いられ、このサブフレームで、コードブック利得は、サブフレーム当たり６ビットで符号化される。平均ビットレートをさらに下げる必要があるケースでは、安定無声音用フレームの場合、無声音用４分の１レートの使用が可能であることに留意されたい。【００７７】  低いエネルギセグメントに対しては汎用ハーフレートモードが使用される。この汎用ＨＲモードは、後程説明する最大ハーフレート処理時に使用することができる。汎用ＨＲのビット割当てについては上記表３に示されている。【００７８】  一例として、各種ＨＲ符号器に関連する類別情報については、汎用ＨＲの場合、１ビットを用いてフレームが汎用ＨＲであるか、別のＨＲであるかが示される。無声音用ＨＲの場合、類別用として２ビットが用いられ、第１のビットはフレームが汎用ＨＲではないことを示し、第２のビットはフレームが無声音用ＨＲであり、有声音用ＨＲや（後程説明する）相互運用可能なＨＲではないことを示す。有声音用ＨＲの場合、３ビットが用いられ、最初の２ビットはフレームが汎用ＨＲまたは無声音用ＨＲではないことを示し、第３のビットは、フレームが無声音用ＨＲまたは相互運用可能なＨＲであるかどうかを示す。【００７９】  エコノミーモードでは、無声音用ＱＲ符号器を用いて、無声音用フレームのほとんどを符号化することができる。この場合、ガウスインデックスがランダムに作成され、サブフレーム当たり５ビットのみを用いて利得の符号化が行われる。また、ＬＰフィルタ係数がより低いビットレートを用いて量子化される。２つの４分の１レート符号化タイプ（無声音用ＱＲおよびＣＮＧ  ＱＲ）間で識別用として１ビットが使用される。無声音符号化タイプ用ビット割当てについては参考文献［６］に記載がある。【００８０】  フレームがフルレートとして類別されている間、ＣＤＭＡシステムが特定のフレームに対する最大レートとしてＨＲを課している状況への対処が相互運用可能なＨＲ符号化タイプにより可能となる。相互運用可能なＨＲは、フルレートフレームとしてフレームが符号化された後、固定コードブックインデックスを落すことによりフルレート符号器から直接導き出される（表４）。デコーダ側で、固定コードブックインデックスをランダムに作成することが可能であり、さらに、デコーダは、あたかもフルレートであるかのように作動することになる。この設計には、ＣＤＭＡシステムと、（移動ＧＳＭシステムやＷ−ＣＤＭＡ第３世代無線システムなどの）ＡＭＲ−ＷＢ規格が用いられる別のシステムとの間でのタンデムフリーオペレーション中、付勢されたハーフレートモードのインパクトが最小化されるという利点がある。前述したように、相互運用可能なＦＲ符号化タイプあるいはＣＮＧ  ＱＲは、ＡＭＲ−ＷＢを持つタンデムフリーオペレーション（ＴＦＯ）用として利用される。ＣＤＭＡ２０００から、ＡＭＲ−ＷＢコーデックを用いるシステムへの方向リンクでは、多重化サブレイヤがハーフレートモード要求を示すとき、ＶＭＲ−ＷＢコーデックは相互運用可能なＨＲ符号化タイプを使用す���。システムインタフェースで相互運用可能なＨＲフレームが受信されると、ランダムに作成された代数的コードブックインデックスがビットストリームに追加されて、１２．６５ｋｂｉｔ／秒のレートが出力される。受信側のＡＭＲ−ＷＢデコーダはこの出力を通常の１２．６５ｋｂｉｔ／秒フレームと解釈する。もう一方の方向、すなわち、ＡＭＲ−ＷＢコーデックを用いるシステムからＣＤＭＡ２０００へのリンクでは、システムインタフェースで、ハーフレート要求が受信された場合、代数的コードブックインデックスは落され、相互運用可能なＨＲフレームタイプを示すモードビットが追加される。ＣＤＭＡ２０００側のデコーダは、ＶＭＲ−ＷＢソリューションの一部である相互運用可能なＨＲ符号化タイプとして動作することになる。相互運用可能なＨＲがなければ、付勢されたハーフレートモードはフレーム消去と解釈されることになる。【００８１】  非活性音声用フレームの処理用として快適ノイズの発生（ＣＮＧ）技術が利用される。ＣＤＭＡシステム内で作動するとき、ＣＮＧ第８レート（ＥＲ）符号化タイプを利用して非活性音声用フレームが符号化される。ＡＭＲ−ＷＢ音声符号化規格との相互運用が要求される発呼では、ＣＮＧ  ＥＲのビットレートのほうが、ＡＭＲ−ＷＢ内のＣＮＧデコーダ用の更新情報の送信に必要なビットレートよりも低いため、ＣＮＧ  ＥＲを常時使用できるとはかぎらない［参考文献３］。この場合、ＣＮＧ  ＱＲが用いられる。しかし、ＡＭＲ−ＷＢコーデックは不連続送信モード（ＤＴＸ）で作動する場合が多い。不連続送信中、暗騒音情報はフレーム毎には更新されない。一般に、８個の連続する非活性音声用フレームの中から唯一のフレームが送信される。この更新フレームは無音記述子（ＳＩＤ）と呼ばれる［参考文献４］。すべてのフレームが符号化されるＣＤＭＡシステムではＤＴＸ処理は用いられない。したがって、ＣＤＭＡ側でＣＮＧ  ＱＲを用いてＳＩＤフレームのみを符号化する必要があり、ＡＭＲ−ＷＢの相手側がＳＩＤフレームを使用しないとき、残りのフレームはＣＮＧ  ＥＲを用いてそのまま符号化して、ＡＤＲを下げることができる。ＣＮＧ符号化時に、ＬＰフィルタパラメータと利得のみがフレーム当たり一回符号化される。ＣＮＧ  ＱＲに対するビット割当ては表４に、ＣＮＧ  ＥＲのビット割当ては表５にそれぞれ示されている。【００８２】
【表４】
2006502427.tif 000030
【００８３】
【表５】
2006502427.tif 000031
2006502427.tif 000032
【００８４】  プレミアムモードでの信号の類別およびレート選択
本発明の第２の態様の第２の実施例に準拠する音響信号のデジタル符号化方法４００が図５に例示されている。方法４００は、方法１００のプレミアムモードでのある特定の応用であり、利用可能なビットレートが与えられた場合、最大の合成音質を得るために上記応用が行われることに留意されたい（特定のフレーム用として利用可能な最大値がシステムにより制限されるケースについいては、別個のサブセクションで説明することを付記しておく）。この結果、活性音声用フレームのほとんどがフルレート（１３．３ｋｂ／ｓ）で符号化される。【００８５】  図２に例示の方法１００と同様に、音声活動検出器（ＶＡＤ）は活性音声用フレームと非活性音声用フレームとの識別を行う（ステップ１０２）。ＶＡＤアルゴリズムはすべての動作モードに対して同一のものとすることができる。非活性音声用フレーム（背景雑音信号）が検出された場合、類別方法は停止し、フレームは、ＣＤＭＡレートセットＩＩに基づいて１．０ｋｂｉｔ／秒でＣＮＧ  ＥＲ符号化タイプを用いて符号化される（ステップ４０２）。活性音声用フレームが検出された場合、フレームは無声音用フレームを識別する専用の第２のステップにかけられる（ステップ４０４）。プレミアムモードは最善の可能な品質を目的とするものであるため、無声音用フレームの識別は非常に厳しいものとなり、非常に安定した無声音用フレームのみが選択される。無声音類別規則および判定用しきい値は以上示した通りである。第２の類別装置が無声音の音声信号としてフレームを類別した場合、類別方法は停止し、フレームは無声音用ＨＲ符号化タイプを用いて符号化され（ステップ４０８）、無声音信号用として最適化される（ＣＤＭＡレートセットＩＩに準拠して６．２ｋｂｉｔ／秒）。すべての他のフレームは、１２．６５ｋｂｉｔ／秒でＡＭＲ−ＷＢ規格に基づいて汎用ＦＲ符号化タイプを用いて処理される（ステップ４０６）。【００８６】  標準モードでの信号の類別およびレート選択
本発明の第２の態様の第３の実施例に準拠する音響信号のデジタル符号化方法５００が図６に例示されている。方法５００により、標準モードでの音声信号の類別およびその符号化が可能となる。【００８７】  ステップ１０２で、ＶＡＤは活性音声用フレームと非活性音声用フレームとの識別を行う。非活性音声用フレームが検出された場合、類別方法は停止し、フレームはＣＮＧ  ＥＲフレームとして符号化される（ステップ５１０）。活性音声用フレームが検出された場合、フレームは無声音用フレームを識別する専用の第２のレベルの類別装置にかけられる（ステップ４０４）。無声音類別規則および判定用しきい値については上述した。第２のレベルの類別装置が無声音の音声信号としてフレームを類別した場合、類別方法は停止し、フレームは無声音用ＨＲ符号化タイプを用いて符号化される（ステップ５０８）。第２のレベルの類別装置が無声音の音声信号としてフレームを類別しなかった場合、音声フレームは“安定有声音”類別モジュールへ通される（ステップ５０２）。本明細書で上述したように、有声音用フレームの識別は信号修正アルゴリズム固有の機能である。フレームは、信号修正に適したものであれば、安定有声音用フレームとして類別され、安定有声音信号（ＣＤＭＡレートセットＩＩに準拠する６．２ｋｂｉｔ／秒）用に最適化されたモジュールで、有声音用ＨＲ符号化タイプを用いて符号化される（ステップ５０６）。フレームは、信号修正に適したものでなかった場合、有声音の頭子音や急に大きくなる有声音信号のような不安定な音素片を含む可能性が大きい。これらのフレームは、一般に、良好な主観的品質を保持するための高いビットレートを必要とする。しかし、フレームのエネルギが或る一定のしきい値よりも低い場合、さらに低いレートの汎用的な符号化タイプを用いて上記フレームの符号化を行うことができる。したがって、ステップ５１２で、第４のレベルの類別装置が低いエネルギ信号を検出した場合、フレームは汎用ＨＲを用いて符号化される（ステップ５１４）。第４のレベルの類別装置が低いエネルギ信号を検出しなかった場合、音声フレームは汎用ＦＲフレーム（ＣＤＭＡレートセットＩＩに準拠する１３．３ｋｂｉｔ／秒）として符号化される（ステップ５０４）。【００８８】  エコノミーモードでの信号の類別およびレート選択
本発明の第１の態様の第４の実施例に準拠する音響信号のデジタル符号化方法６００が図６に例示されている。４レベル類別方法である方法６００によって、エコノミーモードでの音声信号の類別およびその符号化が可能となる。【００８９】  エコノミーモードは、高品質の広帯域音声を依然として生みだすシステム容量のサポートを行うモードである。レート判定論理回路は、無声音用ＱＲ符号化タイプも使用され、汎用ＦＲの使用が減少することを除いて、標準モードの場合と同様である。【００９０】  まず、ステンプ１０２で、ＶＡＤは活性音声用フレームと非活性音声用フレームとの識別を行う。非活性音声用フレームが検出された場合、類別方法は停止し、フレームはＣＮＧ  ＥＲフレームとして符号化される（ステップ４０２）。活性音声用フレームが検出された場合、フレームはすべての無声音用フレームを識別する第２の専用類別装置にかけられる（ステップ１０６）。無声音類別規則および判定用しきい値については上述した。第２の類別装置が無声音の音声信号としてフレームを類別した場合、音声フレームは最初の第３のレベルの類別装置の中へ渡される（ステップ６０２）。第３のレベルの類別装置は、上記フレームが有声音／無声音遷移上にあるかどうかを上述の規則を用いてチェックする。特に、この第３のレベルの類別装置は最後のフレームが暗騒音フレームの無声音のうちのいずれであるかどうか、および、フレームの最後で、エネルギが高い周波数で集中し、かつ、潜在的有声音の頭子音が先読み時に検出されないかどうかの検査を行う。以上説明したように、最後の２つの条件は下式として検出される：
2006502427.tif 000033
ここで、ｒｘ（２）は先読み時における相関値であり、ｅｔｉｌｔ（１）は、フレームの終端部と先読みの範囲にわたる第２のスペクトル分析時のチルト値である。【００９１】  上記フレームが有声音／無声音遷移を含む場合、フレームは無声音用ＨＲ符号化タイプを用いてステップ５０８で符号化される。上記フレームが有声音／無声音遷移を含まない場合、音声フレームは無声音用ＱＲ符号化タイプを用いて符号化される（ステップ６０４）。無声音として類別されなかったフレームは、第２の第３レベル類別装置である“安定有声音”類別モジュールへ通される（ステップ１１０）。本明細書で上述したように、有声音用フレームの識別は信号修正アルゴリズム固有の機能である。フレームは、信号修正に適したものであれば、安定有声音用フレームとして類別され、有声音用ＨＲ符号化タイプを用いてステップ５０６で符号化される。標準モードの場合と同様に、（無声音あるいは安定有声音として類別されていない）残りのフレームは低いエネルギ内容に関して検査される。ステップ５１２で低いエネルギ信号が検出された場合、フレームは汎用ＨＲを用いてステップ５１４で符号化される。ステップ５１２で低いエネルギ信号が検出されなかった場合、音声フレームは汎用ＦＲフレーム（ＣＤＭＡレートセット１１に準拠する１３．３ｋｂｉｔ／秒）として符号化される（ステップ５０４）。【００９２】  相互運用可能モードでの信号の類別およびレート選択
本発明の第２の態様の第５の実施例に準拠する音響信号のデジタル符号化方法７００が図８に例示されている。方法７００により相互運用可能モードでの音声信号の類別および符号化が可能となる。【００９３】  相互運用可能モードは、１２．６５ｋｂｉｔ／秒（あるいはこれより低いレート）でＡＭＲ−ＷＢ規格を用いてＣＤＭＡシステムと別のシステム間でのタンデムフリーオペレーションをサポートする。ＣＤＭＡシステムによるレートの制限が存在しない場合、相互運用可能なＦＲと快適ノイズ発生器のみが使用される。【００９４】  まず、ステップ１０２で、ＶＡＤは活性音声用フレームと非活性音声用フレームとの識別を行う。非活性音声用フレームが検出された場合、ＳＩＤフレームとしてフレームを符号化すべきかどうかの決定がステップ７０２で行われる。前述したように、ＳＩＤフレームは、ＤＴＸ処理中、ＡＭＲ−ＷＢ側でＣＮＧパラメータを更新するように機能する［参考文献４］。一般に、無音時間中８個の非活性音声用フレームのうち１つのフレームだけが符号化される。しかし、活性音素片の後で、４番目のフレームで予めＳＩＤ更新を送信する必要がある（さらなる詳細については参考文献［４］を参照のこと）。ＳＩＤフレームを符号化するのにＥＲでは不十分なため、ステップ７０４でＣＮＧ  ＱＲを用いてＳＩＤフレームが符号化される。ＳＩＤ非活性フレーム以外のフレームはＣＮＧ  ＥＲを用いてステップ４０２で符号化が行われる。タンデムフリーオペレーション（ＴＦＯ）時でのＣＤＭＡ  ＶＭＲ−ＷＢから、ＡＭＲ−ＷＢへの方向リンクでは、ＣＮＧ  ＥＲフレームはＡＭＲ−ＷＢによって利用されないため、システムインタフェースで破棄される。上記方向の反対方向では、当該フレームは利用できず（ＡＭＲ−ＷＢはＳＩＤフレームを作成しているだけである）、これらのフレームはフレーム消去と宣言される。すべての活性音声用フレームは相互運用可能なＦＲ符号化タイプを用いて処理される（ステップ７０６）が、このタイプは本質的に１２．６５ｋｂｉｔ／秒のＡＭＲ−ＷＢ符号化規格である。【００９５】  ハーフレート・マックス処理時の信号の類別およびレート選択
本発明の第２の態様の第６の実施例に準拠する音響信号のデジタル符号化方法８００が図９に例示されている。方法８００により、プレミアムモードおよび標準モードに対するハーフレート・マックス処理時の音声信号および符号化の類別が可能となる。【００９６】  本明細書に上述したように、ＣＤＭＡシステムは特定のフレームに対して最大ビットレートを課すものである。本システムにより課される最大ビットレートはＨＲに限定される場合が非常に多い。しかし、本システムはもっと低いレートを課すこともできる。【００９７】  通常の動作中にＦＲとして従来通り類別されることになるすべての活性音声用フレームは、次にＨＲ符号化タイプを用いて符号化される。次いで、類別およびレート選択メカニズムによって、（ステップ５０６で符号化済みの）有声音用ＨＲを用いるすべての同様の有声音用フレーム、並びに、（ステップ４０８で符号化済みの）無声音用ＨＲを用いるすべての同様の無声音用フレームの類別が行われる。通常の動作中にＦＲとして類別されることになるすべての残りのフレームは、相互運用可能なＨＲ符号化タイプが用いられる相互運用可能モードの場合を除いてステップ５１４で符号化される（図１０のステップ９０８）。【００９８】  図９でわかるように、信号の類別および符号化メカニズムは標準モードでの通常の動作の場合と類似している。しかし、汎用ＦＲの符号化の代わりに汎用ＨＲ（ステップ５１４）が利用され（図５のステップ４０６）、さらに、無声音用フレームと有声音用フレームとを識別するのに用いるしきい値がさらに緩和されて、無声音用ＨＲ符号化タイプと有声音用ＨＲ符号化タイプとを用いて、可能な限り多くのフレームの符号化を行うことが可能になる。基本的に、プレミアムモードまたは標準モードのハーフレート・マックス処理の場合、エコノミーモード用のしきい値が用いられる。【００９９】  本発明の第１の態様の第７の実施例に準拠する音響信号のデジタル符号化方法９００が図１０に例示されている。方法９００により、エコノミーモードに対するハーフレート・マックス処理時の音声信号および符号化の類別が可能となる。図１０の方法９００は、汎用ＦＲを用いて符号化されたすべてのフレームが今度は汎用ＨＲを用いて符号化されることを除いて、図７の方法６００と類似している（ハーフレート・マックス処理時に低いエネルギフレームの類別を行う必要がない）。本発明の第１の態様の第８の実施例に準拠する音響信号のデジタル符号化方法９２０が図１１に例示されている。方法９２０により、ハーフレート・マックス処理中に相互運用可能モードでの音声信号の類別およびレートの判定とが可能となる。方法９２０は、図８の方法７００と非常に類似しているため、本明細書では２つの方法間の相違点についてのみ説明する。【０１００】  方法９２０の場合、信号固有の符号化タイプ（無声音用ＨＲおよび有声音用ＨＲ）は、ＡＭＲ−ＷＢの相手側には理解できないので使用できない。また、汎用ＨＲ符号化も使用できない。したがって、ハーフレート・マックス処理時の活性音声用フレームは、相互運用可能なＨＲ符号化タイプを用いて符号化される。【０１０１】  システムによってＨＲよりも低い方の最大ビットレートが課された場合、当該ケースに対処するために一般的符号化タイプは提供されない。というのは、本質的に当該ケースは非常に稀にしか発生せず、このようなフレームはフレーム消去と宣言される可能性があるからである。しかし、本システムによって最大ビットレートがＱＲに制限され、信号が無声音として類別されている場合、無声音用ＱＲを使用することができる。しかし、ＡＭＲ−ＷＢの相手側がＱＲフレームを解釈できないので、このＱＲの使用はＣＤＭＡ専用モード（プレミアムモード、標準モード、エコノミーモード）の場合にのみ可能である。【０１０２】  ＡＭＲ−ＷＢコーデックとレートセットＩＩＶＭＲ−ＷＢコーデック間での効率的な相互運用
ＡＭＲ−ＷＢコーデックとレートセットＩＩＶＭＲ−ＷＢコーデックとの間での相互運用のための音声信号の符号化方法１０００について、本発明の第４の態様の実施例に従って図１２を参照しながら以下説明する。【０１０３】  さらに詳細には、方法１０００によって、ＡＭＲ−ＷＢ規格コーデックと、例えばＣＤＭＡ２０００システム用として設計されたソース制御ＶＢＲコーデック（本願明細書ではＶＭＲ−ＷＢコーデックと呼ぶ）との間でのタンデムフリーオペレーションが可能となる。方法１０００により許されている相互運用可能モードでは、ＶＭＲ−ＷＢコーデックは、ＡＭＲ−ＷＢコーデックによる解釈が可能で、しかも、ＣＤＭＡコーデックなどで用いられるレートセットＩＩのビットレートの範囲内にそのまま適合できるビットレートを利用する。【０１０４】  レートセットＩＩのビットレートはＦＲ１３．３、ＨＲ６．２、ＱＲ２．７およびＥＲ１．０ｋｂｉｔ／秒であるため、使用可能なＡＭＲ−ＷＢコーデックのビットレートはフルレートでは１２．６５、８．８５あるいは６．６となり、さらに、ＳＩＤフレームは、４分の１レートの１．７５ｋｂｉｔ／秒となる。１２．６５ｋｂｉｔ／秒のＡＭＲ−ＷＢコーデックは、ＣＤＭＡ２０００のＦＲ１３．３ｋｂｉｔ／秒に最も近いビットレートであり、このＡＭＲ−ＷＢコーデックは本実施例ではＦＲコーデックとして使用される。しかし、ＧＳＭシステムでＡＭＲ−ＷＢを使用する場合、リンク適合化アルゴリズムは、チャネル条件に応じてビットレートを８．８５あるいは６．６ｋｂｉｔ／秒まで下げることができる（これはチャネル符号化に対してさらに多くのビットを割り当てることを目的とするものである）。したがって、ＡＭＲ−ＷＢの８．８５と６．６ｋｂｉｔ／秒ビットレートは相互運用可能モードの一部となることができ、ＧＳＭシステムが上記ビットレートのいずれかの使用を決定した場合、ＣＤＭＡ２０００受信機でそのビットレートを使用することができる。図１２の実施例では、１２．６５、８．８５、６．６ｋｂｉｔ／秒のＡＭＲ−ＷＢレートに対応して、３つのタイプのＩ−ＦＲが使用されているが、これらのタイプのＩ−ＦＲはそれぞれＩ−ＦＲ−１２、Ｉ−ＦＲ−８、Ｉ−ＦＲ−６を示すものとする。Ｉ−ＦＲ−１２には未使用の１３ビットが存在する。最初の８ビットを用いてＩ−ＦＲフレームと汎用ＦＲフレーム（フレーム消去隠匿の向上を図るためにエクストラビットを使用する）とを区別する。残りの５ビットを用いて３つのタイプのＩ−ＦＲフレームを信号で送信する。通常の処理ではＩ−ＦＲ−１２が使用され、ＧＳＭリンクの適合化が必要であれば、さらに低いレートが使用される。【０１０５】  ＣＤＭＡ２０００システムでは、音声コーデックの平均データレートはシステム容量と直接関連する。したがって、音質の損失が最も少ない可能な最低のＡＤＲの達成が重要となる。ＡＭＲ−ＷＢコーデックは、主としてＧＳＭセルラシステムおよびＧＳＭの進化をベースとした第３世代無線向けに設計されたものである。したがって、ＣＤＭＡ２０００システム用の相互運用可能モードは、ＣＤＭＡ２０００システム向けに特別に設計されたＶＢＲコーデックと比較して高いＡＤＲを結果としてもたらすことができる。その主な理由として以下の理由が挙げられる：
＊  ＡＭＲ−ＷＢで６．２ｋｂｉｔ／秒のハーフレートモードが欠けていること。
＊  ＡＭＲ−ＷＢが、レートセットＩＩの８分の１レート（ＥＲ）に適合しない１．７５ｋｂｉｔ／秒であること。
＊  ＡＭＲ−ＷＢのＶＡＤ／ＤＴＸ処理が、ＳＩＤ＿ＦＩＲＳＴフレームを計算するために、（音声フレームとして符号化された）ハングオーバのいくつかのフレームを使用していること。【０１０６】  ＡＭＲ−ＷＢコーデックとＶＭＲ−ＷＢコーデック間での相互運用のために音声信号を符号化する方法によって上述の制限を克服し、その結果、相互運用可能モードのＡＤＲの低下を得ることが可能となり、ＡＤＲが同様の音質を持つＣＤＭＡ２０００の専用モードに匹敵するものとなる。この方法について、（ＶＭＲ−ＷＢ符号化からＡＭＲ−ＷＢ復号化への、および、ＡＭＲ−ＷＢ符号化からＶＭＲ−ＷＢ復号化への）双方の方向で行う処理に関連して以下説明する：【０１０７】  ＶＭＲ−ＷＢ符号化からＡＭＲ−ＷＢ復号化へ
ＣＤＭＡのＶＭＲ−ＷＢコーデック側で符号化を行う場合、ＡＭＲ−ＷＢ規格のＶＡＤ／ＤＴＸ／ＣＮＧ処理は要求されない。ＶＡＤは、ＶＭＲ−ＷＢコーデックに適したものであり、他のＣＤＭＡ２０００専用モードの場合と全く同じように作動する。すなわち、ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝０（暗騒音として類別）のときはいつでも、使用ＶＡＤのハングオーバを必要なだけ長いものとして、無声音の停止を逃さないようにする。ＣＮＧ符号化の処理は行われている。【０１０８】  ＶＡＤ／ＣＮＧ処理は、ＡＭＲ  ＤＴＸ処理に可能な限り近くなるように行われる。ＡＭＲ−ＷＢコーデックでのＶＡＤ／ＤＴＸ／ＣＮＧ処理は以下のように行われる。ある活性音声時間後の７つの暗騒音フレームが音声フレームとして符号化されるが、ＶＡＤビットは０にセットされる（ＤＴＸハングオーバ）。次いで、ＳＩＤ＿ＦＩＲＳＴフレームが送信される。ＳＩＤ＿ＦＩＲＳＴフレームでは、信号は符号化されず、デコーダ側でＣＮＧパラメータがＤＴＸハングオーバ（７個の音声フレーム）の中から導き出される。ＤＴＸハングオーバのオーバヘッドを減らすために、２４フレームよりも短い活性音声時間後、ＡＭＲ−ＷＢがＤＴＸハングオーバを利用しないことに留意されたい。ＳＩＤ＿ＦＩＲＳＴフレーム後、２つのフレームがＮＯ＿ＤＡＴＡフレーム（ＤＴＸ）として送信され、ＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥフレーム（１．７５ｋｂｉｔ／秒）がその後に続く。その後、７個のＮＯ＿ＤＡＴＡフレームが送信され、ＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥフレームが後続する、等々。この処理は、活性音声用フレームが検出されるまで続く（ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝１）［参考文献４］。【０１０９】  図１２の実施例では、ＶＭＲ−ＷＢコーデック内のＶＡＤはＤＴＸハングオーバを利用しない。ある活性音声時間後の第１の暗騒音フレームは１．７５ｋｂｉｔ／秒で符号化され、ＱＲの形で送信され、次いで、１ｋｂｉｔ／秒（８分の１レート）で符号化された２つのフレームが設けられ、次いで、１．７５ｋｂｉｔ／秒の別のフレームがＱＲで送信される。７つのフレームがＥＲで送信された後、１つのＱＲフレームが後続する、等々。これは、ＡＤＲを下げるためにＤＴＸハングオーバを利用しないことを除いて、ＡＭＲ−ＷＢ  ＤＴＸ処理にほぼ対応する。【０１１０】  本実施例で説明したＶＭＲ−ＷＢコーデックでのＶＡＤ／ＣＮＧ処理は、ＡＭＲ−ＷＢのＤＴＸ処理に近いものではあるが、ＡＤＲをさらに下げることが可能な別の方法を用いることも可能である。例えば１２フレーム毎に一回などのように、ＱＲ  ＣＮＧフレームの送信頻度を下げることもできる。さらに、エンコーダ側でノイズの変動を評価して、（８フレームや１２フレーム毎に一回ではなく）ノイズ特性が変化したときにだけ、ＱＲＣＮＧフレームを送信してもよい。【０１１１】  ６．２ｋｂｉｔ／秒のハーフレートがＡＭＲ−ＷＢエンコーダに存在しないという制限を解決するために、フルレートフレームとしてフレームを符号化し、次いで、代数的コードブックインデックスに対応するビットを落すステップを含む相互運用可能なハーフレート（Ｉ−ＨＲ）がＡＭＲ−ＷＢで提供される（１２．６５ｋｂｉｔ／秒でフレーム当たり１４４ビット）。この処理によってビット���ートは、ＣＤＭＡ２０００レートセットＩＩのハーフレートに適合する５．４５ｋｂｉｔ／秒まで下げられる。復号化を行う前に、ランダムな態様（すなわち乱数発生装置を用いて）若しくは疑似ランダムな態様（すなわち現行のビットストリーム部分を反復することにより）のいずれかによって、あるいは、何らかの所定の方法で、下げられたビットを作成することが可能となる。ＣＤＭＡ２０００システムがディム・アンド・バースト要求あるいはハーフレート・マックス要求を信号で送信したとき、Ｉ−ＨＲの使用が可能となる。これによって、音声フレームが脱落フレームと宣言されることを防ぐことが可能となる。ＶＭＲ−ＷＢコーデックが相互運用可能モードでＩ−ＨＲを用いて、無声音用フレームや合成音質に対する代数的コードブックの寄与が最低限になるフレームの符号化を行うことも可能となる。この結果低下したＡＤＲが生じることになる。このケースでは、Ｉ−ＨＲモードで符号化される対象フレームがエンコーダによって選択され、それによってこのようなフレームの使用に起因して生じる音質の劣化を最小限にとどめることが可能となることに留意されたい。【０１１２】  ＶＭＲ−ＷＢ符号化／ＡＭＲ−ＷＢ復号化の方向を示す図１２に例示のように、以下の可能なビットレートのうちの１つを出力するＶＭＲ−ＷＢエンコーダ１００２の相互運用可能モードを用いて音声フレームの符号化が行われる：活性音声用フレーム（Ｉ−ＦＲ−１２、Ｉ−ＦＲ−８あるいはＩ−ＦＲ−６）用のＩ−ＦＲ、あるいは、ディム・アンド・バースト信号の場合、オプションとして、いくつかの無声音用フレームや、合成音質に対する代数的コードブックの寄与が最低限となるフレームを符号化するＩ−ＨＲ、関連する暗騒音フレームを符号化するＱＲ  ＣＮＧ（上述の場合のような、あるいは、ノイズ特性の変動が検出された場合の、８フレームのなかから１個の暗騒音フレーム）、ほとんどの暗騒音フレーム（ＱＲ  ＣＮＧフレームとして符号化されていない暗騒音フレーム）用のＥＲ  ＣＮＧフレーム。ゲートウェイ内のシステムインタフェース側では以下の処理が実行される：【０１１３】  まず、ゲートウェイがＶＭＲ−ＷＢエンコーダから受信したフレームの有効性が検査される。そのフレームが有効な相互運用可能モードのＶＭＲ−ＷＢフレームでなければ、このフレームは消去フレームとして送信される（音声脱落タイプのＡＭＲ−ＷＢ）。例えば、以下の条件のうちの１つが生じた場合、上記フレームは無効とみなされる：
−  （ブランクとバーストの場合にネットワークが用いる）オール・ゼロ（ａｌｌ−ｚｅｒｏ）フレームを受信した場合、フレームは消去される。
−  ＦＲフレームの場合、１３プリアンブルビットがＩ−ＦＲ−１２、Ｉ−ＦＲ−８、Ｉ−ＦＲ−６に対応しないか、未使用ビットが０でなければ、フレームは消去される。また、Ｉ−ＦＲがＶＡＤビットを１にセットし、そのため受信フレームのＶＡＤビットが１でなければ、フレームは消去される。
−  ＨＲフレームの場合、ＦＲの場合と同様、プリアンブルビットがＩ−ＨＲ−１２、Ｉ−ＨＲ−８、Ｉ−ＨＲ−６に対応していなければ、あるいは、未使用ビットが０でなければ、フレームは消去される。ＶＡＤビットの場合にも同じく、
−  ＱＲフレームの場合、プリアンブルビットがＣＮＧ  ＱＲに対応していなければ、フレームは消去される。さらに、ＶＭＲ−ＷＢエンコーダは、ＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥビットを１にセットし、モード要求ビットを００１０にセットする。上記ケースでない場合、フレームは消去される。
−  ＥＲフレームの場合、オール・ワン（ａｌｌ−ｏｎｅ）ＥＲフレームを受信した場合、フレームは消去される。さらに、ＶＭＲ−ＷＢエンコーダはオール・ゼロＩＳＦビットパターン（最初の１４ビット）を用いて、ブランクフレームを信号で送信する。上記パターンを受信した場合、フレームは消去される。【０１１４】  受信フレームが有効な相互運用可能モードのフレームであれば、以下の処理が実行される：
−  Ｉ−ＦＲフレームは、Ｉ−ＦＲタイプに応じて１２．６５、８．８、あるいは６．６ｋｂｉｔ／秒フレームとしてＡＭＲ−ＷＢデコーダへ送信される。
−  ＱＲ  ＣＮＧフレームはＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥフレームとしてＡＭＲ−ＷＢデコーダへ送信される。
−  ＥＲ  ＣＮＧフレームはＮＯ＿ＤＡＴＡフレームとしてＡＭＲ−ＷＢデコーダへ送信される。
−  Ｉ−ＨＲフレームは、ステップ１０１０で、欠落している代数的コードブックインデックスを作成することにより（フレームタイプに応じて）１２．６５、８．８５、６．６ｋｂｉｔ／秒フレームに変換される。ランダムにあるいは現行の符号化ビット部分を反復することにより、もしくは、何らかの所定の方法でインデックスの作成が可能である。また、Ｉ−ＨＲタイプを示すビット（ＶＭＲ−ＷＢコーデック内の異なるハーフレートタイプの区別に用いるビット）は破棄される。【０１１５】  ＡＭＲ−ＷＢ符号化からＶＭＲ−ＷＢ復号化へ
この処理方向では、方法１０００はＡＭＲ−ＷＢ  ＤＴＸ処理により制限を受ける。しかし、活性音声符号化中、ＶＡＤ＿ｆｌａｇ（ＤＴＸハングオーバ期間の場合０、活性音声の場合１）を示す１ビット（第１データビット）がビットストリーム内に設けられる。したがってゲートウェイにおける処理は以下のように要約することができる：
−  ＳＩＤ  ＵＰＤＡＴＥフレームをＱＲ  ＣＮＧフレームとして転送する；
−  ＳＩＤ＿ＦＩＲＳＴフレームとＮＯ＿ＤＡＴＡフレームとをＥＲブランクフレームとして転送する：
−  消去フレーム（脱落音声フレーム）をＥＲ消去フレームとして転送する；
−  ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝０を持つ活性音声フレームの後の第１のフレーム（ステップ１０１２で検証済み）はＦＲフレームとして保持するが、ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝０を持つそれ以後のフレームはＥＲブランクフレームとして転送する；
−  ＦＲフレームを受信中、ゲートウェイがハーフレート・マックス処理（フレームレベルのシグナリング）要求をステップ１０１４で受け取った場合、フレームをＩ−ＨＲフレームに変換する。この処理は、代数的コードブックインデックスに対応するビットを落し、次いでＩ−ＨＲフレームタイプを示すモードビットを追加するステップから構成される。【０１１６】  この実施例では、ＥＲブランクフレームで、最初の２バイトは０×００にセットされ、次いでＥＲ消去フレームで、最初の２バイトは０×０４にセットされる。基本的に、第１の１４ビットはＩＳＦインデックスに対応し、２つのパターンが予約されて、ブランクフレーム（オール・ゼロ）あるいは消去フレーム（１６進数の０×０４である１にセットされた１４番目のビットを除いてオール・ゼロ）が示される。ＶＭＲ−ＷＢデコーダ１００４で、ブランクのＥＲフレームが検出されると、最後の好適なＣＮＧ受信パラメータを用いることにより、これらのビットはＣＮＧデコーダによって処理される。例外として、第１のブランクのＥＲ受信フレームのケース（ＣＮＧデコーダの初期化；古いＣＮＧパラメータはまだ認知されていない）がある。ＶＡＤ＿ｆｌａｇ＝０を持つ第１のフレームがＦＲとして送信されるため、このフレームと、最後のＣＮＧパラメータから得られるパラメータとを利用してＣＮＧ処理の初期化が行われる。ＥＲ消去フレームの場合、デコーダは消去フレームに用いる隠匿処理手順を利用する。【０１１７】  図１２に図示の実施形態例では、ＦＲフレーム用として１２．６５ｋｂｉｔ／秒が用いられていることに留意されたい。しかし、劣悪なチャネル条件の場合、さらに低いレートの使用を必要とするリンク適合化アルゴリズムに従って、８．８５および６．６ｋｂｉｔ／秒を同様に使用してもよい。例えば、ＣＤＭＡ２０００とＧＳＭシステムとの間で相互運用を行うために、チャネル条件が劣悪な場合、ＧＳＭシステム内のリンク適合化モジュールを決定して、８．８５または６．６ｋｂｉｔ／秒までビットレートを下げてもよい。この場合、ＣＤＭＡ  ＶＭＲ−ＷＢソリューションにはこれら低いビットレートが含まれている必要がある。【０１１８】  レートセットＩで作動するＣＤＭＡ  ＶＭＲ−ＷＢコーデック
レートセットＩでは、使用ビットレートは、ＦＲの場合、８．５５ｋｂｉｔ／秒、ＨＲの場合、４．０ｋｂｉｔ／秒、ＱＲの場合、２．０ｋｂｉｔ／秒、ＥＲの場合、８００ビット／ｓである。この場合、ＦＲでは６．６ｋｂｉｔ／秒のＡＭＲ−ＷＢコーデックしか使用できない。さらに、（上述のレートセットＩＩ処理の場合と同様）別の暗騒音フレーム用のＱＲ（ＳＩＤ＿ＵＰＤＡＴＥ）またはＥＲのいずれかでＣＮＧフレームの送信を行うことができる。６．６ｋｂｉｔ／秒レートの低い品質という制限を解決するために、ＡＭＲ−ＷＢコーデックの８．８５ｋｂｉｔ／秒ビットレートと相互運用可能な８．５５ｋｂｉｔ／秒レートが出力される。このレートをレートセットＩ相互運用可能ＦＲと呼ぶことにする。【０１１９】
【表６】
2006502427.tif 000034
2006502427.tif 000035
【０１２０】  Ｉ−ＦＲ−Ｉでは、ＶＡＤ＿ｆｌａｇビットと追加の５ビットとが落され、８．５５ｋｂｉｔ／秒レートが得られる。デコーダ側またはシステムインタフェース側で上記落されたビットを容易に導入し、８．８５ｋｂｉｔ／秒デコーダを使用できるようにすることは可能である。いくつかの方法を用いて、上記５ビットを落して、音質に対するインパクトがほとんど生じないようにしてもよい。表６に示す構成１では、線形予測（ＬＰ）パラメータ量子化から５ビットが落される。ＡＭＲ−ＷＢでは、４６ビットを使用して（平均除算と移動平均予測とを用いて）ＩＳＰ（イミタンススペクトル・ペア）領域でのＬＰパラメータの量子化が行われる。（予測後の）１６の寸法のＩＳＰ残差ベクトルが分割／多段ベクトル量子化を用いて量子化される。ベクトルは寸法９および７の２つのサブベクトルにそれぞれ分けられる。これら２つのサブベクトルは２段階で量子化される。第１段階では、個々のサブベクトルは８ビットで量子化される。量子化誤差ベクトルはこの第２の段階で３つのサブベクトルと２つのサブベクトルとにそれぞれ分けられる。第２ステージのサブベクトルは、３、３、３、３、４の寸法のものであり、それぞれ６、７、７、５、５ビットを用いて量子化される。提案されているＩ−ＦＲ−Ｉモードでは、最後から２番目の段のサブベクトルの５ビットが落される。これら５ビットは、スペクトルの高い周波数部分に対応しているため、インパクトが最も小さい。実際に、最後から２番目の段のサブベクトルのインデックスを送信不要の或る一定値に定めることにより上記５ビットを落す処理は行われる。この５ビットのインデックスが固定されているという事実は、ＶＭＲ−ＷＢエンコーダ側での量子化中、考慮し易い。システムインタフェース側（すなわちＶＭＲ−ＷＢエンコーダ／ＡＭＲ−ＷＢデコーダ処理中）あるいはデコーダ側（すなわちＡＭＲ−ＷＢエンコーダ／ＶＭＲ−ＷＢデコーダ処理中）のいずれかの側でこの固定インデックスが追加される。このようにして、８．８５ｋｂｉｔ／秒でのＡＭＲ−ＷＢデコーダを利用して、レートセットＩＩ−ＦＲフレームの復号化が行われる。【０１２１】  例示の実施形態の第２の構成では、代数的コードブックインデックスから５ビットが落される。８．８５ｋｂｉｔ／秒のＡＭＲ−ＷＢでは、フレームは４つの６４サンプルサブフレームに分画される。代数的励振コードブックは１６の位置からなる４トラックにサブフレームを分画し、個々のトラックに極性付きパルスを配置するステップで構成される。各パルスは、５ビット（位置用の４ビットと符号用の１ビット）を用いて符号化される。したがって、個々のサブフレームに対して２０ビットの代数的コードブックが用いられることになる。５ビットを落す１つの方法として、或る一定のサブフレームから１つのパルスを落す方法がある。例えば、４番目のサブフレーム内の４番目の位置／トラックの４番目のパルスなどを落す方法である。ＶＭＲ−ＷＢエンコーダ側で、コードブックの探索中、このパルスを所定値（位置および符号）に固定することができる。次いで、システムインタフェース側でこの所定のパルスを追加して、ＡＭＲ−ＷＢデコーダへ送信することができる��もう一方の方向では、このパルスのインデックスは、システムインタフェース側で落され、ＣＤＭＡのＶＭＲ−ＷＢデコーダ側で、パルスインデックスをランダムに作成することができる。別の方法を用いてこれらのビットを落すことも可能である。【０１２２】  ＣＤＭＡ２０００システムによるディム・アンド・バーストあるいはハーフレート・マックス要求に対処するために、レートセットＩコーデック（Ｉ−ＨＲ−Ｉ）用の相互運用可能なＨＲモードも提供される。レートセットＩＩの場合と同様、ＡＭＲ−ＷＢ符号化／ＶＭＲ−ＷＢ復号化処理中、システムインタフェース側でいくつかのビットを落すか、ＶＭＲ−ＷＢ符号化／ＡＭＲ−ＷＢ復号化中、システムインタフェース側でいくつかのビットを作成する必要がある。８．８５ｋｂｉｔ／秒レートのビット割当てとＩ−ＨＲ−Ｉの一つの構成例が表７に示されている。【０１２３】
【表７】
2006502427.tif 000036
2006502427.tif 000037
【０１２４】  提案されているＩ−ＨＲ−Ｉモードでは、ＬＰフィルタパラメータの量子化時における最後の２つの第２ステージのサブベクトルの１０ビットが落されるか、上述のレートセットＩＩの場合と同様、システムインタフェース側で上記１０ビットが作成される。ピッチ遅延は、専ら整数分解能を用いてのみ、および、４つのサブフレーム内の専ら７、３、７、３ビットのビット割当てを用いてのみ符号化される。この符号化によって、システムインタフェース側でピッチの小数部分が落され、ＡＭＲ−ＷＢエンコーダからＶＭＲ−ＷＢデコーダへの処理時に、第２と第４のサブフレーム用として差分を３ビットにクリップする変換が行われる。レートセットＩＩのＩ−ＨＲソリューションの場合と同様、代数的コードブックインデックスが完全に落される。信号エネルギ情報は変更を受けずにそのまま保持される。【０１２５】  レートセットＩの相互運用可能モードの残りの処理は、（ＶＡＤ／ＤＴＸ／ＣＮＧ処理という観点からの）図１２で上述したレートセットＩＩのモード処理の場合と同様であり、さらなる詳述は本願明細書では行わない。【０１２６】  以上、本発明について説明したが、本発明の実施例は、添付の請求項に規定されているような本発明の精神と性質から逸脱することなく修正が可能である。例えば、本発明の実施形態例では音声信号の符号化について説明したが、音声以外の音響信号に対してもこれらの実施形態が適用されることに心に留めておくべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の第１の態様に準拠する音声符号化装置および復号化装置の利用を例示する音声通信システムのブロック図である。
【図２】本発明の第２の態様の第１の実施例に準拠する音響信号のデジタル符号化方法を例示するフローチャートである。
【図３】本発明の第３の態様の実施例に準拠する無声音用フレームの識別方法を例示するフローチャートである。
【図４】本発明の第４の態様の実施例に準拠する安定有声音用フレームの識別方法を例示するフローチャートである。
【図５】本発明の第２の態様の第２の実施例に準拠するプレミアムモードでの音響信号のデジタル符号化方法を例示するフローチャートである。
【図６】本発明の第２の態様の第３の実施例に準拠する標準モードでの音響信号のデジタル符号化方法を例示するフローチャートである。
【図７】本発明の第２の態様の第４の実施例に準拠するエコノミーモードで音響信号のデジタル符号化方法を例示するフローチャートである。
【図８】本発明の第２の態様の第５の実施例に準拠する相互運用可能モードでの音響信号のデジタル符号化方法を例示するフローチャートである。
【図９】本発明の第２の態様の第６の実施例に準拠するハーフレート・マックス中にプレミアムモードまたは標準モードで音響信号のデジタルの符号化を行う方法を例示するフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の態様の第７の実施例に準拠するハーフレート・マックス中にエコノミーモードで音響信号のデジタル符号化を行う方法を例示するフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の態様の第８の実施例に準拠するハーフレート・マックス中に相互運用可能モードで音響信号のデジタル符号化を行う方法を例示するフローチャートである。
【図１２】本発明の第５の態様の実施例に準拠するＶＭＲ−ＷＢコーデックとＡＭＲ−ＷＢコーデック間での相互運用を可能にする音響信号のデジタル符号化を行う方法を例示するフローチャートである。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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