(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報転送接続（２１４）を介して送信機（１０）から情報（２１３、２１８）を受信するための送受信ユニット（２４１）と、
受信した情報（２１８）を、第１の部分（２２０）に存する情報の量の第２の部分（２２５）に対する比率が、前記情報転送接続（２１４）の質に依存する符号化モード情報（２１３）に基づくこととなるように、少なくとも２つの部分、すなわち前記第１の部分（２２０）及び前記第２の部分（２２５）に分割する手段（２１９、２４８）と、
前記第１の部分（２２０）に対してチャネル復号化操作（２２２、２２４）を実行するチャネル復号器（２２３）と、を備える受信機（２０）であって、
前記送受信ユニット（２４１）は、前記情報転送接続を介して前記符号化モード情報（２１３）を受信するように構成されており、
前記チャネル復号器（２２３）は、誤り検出される情報の比率が前記符号化モード情報に依存することとなるように、音声復号化のために、前記受信した情報（２１８）が使用されるべきかあるいは前記受信した情報に代わる推定値（２７０）が使用されるべきか決定するために、誤り検出（２２４）を前記第１の部分（２２０）に対しては行うが前記第２の部分（２２５）に対しては行わないように構成されていることを特徴とする受信機（２０）。
【請求項２】
該受信機（２０）は移動局である請求項１に記載の受信機（２０）。
【請求項３】
ディジタルの情報転送システム（３１０）であって、該システムは、
送受信ユニット（２４０）を備える送信機（１０、３１１、３１２）と、
送受信ユニット（２４１）を備える受信機（２０、３１１、３１２）と、
前記送信機（１０、３１１、３１２）内の前記送受信ユニット（２４０）と前記受信機（２０、３１１、３１２）内の前記送受信ユニット（２４１）との間の情報転送接続（２１４）と、
前記情報転送接続（２１４）の品質を分析する手段であって、前記情報転送接続（２１４）の品質に基づいて符号化モード情報（２１３）を産出するよう構成される手段（２１５、２１６、２４５、２４８）と、
第１の部分（２０５）に存する情報量の第２の部分（２０６）に対する比率が該符号化モード情報（２１３）に依存することとなるように、情報（２０２）を少なくとも２つの部分、すなわち前記第１の部分（２０５）と前記第２の部分（２０６）とに分割する第１の分割手段（２０４、２１６）と、を備え、
前記送信機（１０、３１１、３１２）は、前記第１の部分（２０５）に対してチャネル符号化操作（２０８、２０９）を実行するチャネル符号器（２０７）を備え、
前記システムは、前記情報転送接続（２１４）を介して前記送信機（１０、３１１、３１２）から前記受信機（２０、３１１、３１２）へ情報（２０２）を転送する前記送受信ユニット（２４０、２４１）を備える情報転送システムにおいて、
前記チャネル符号器（２０７）は、前記第１の部分に依存して前記第２の部分には依存せずに音声復号化するために、送信される情報が使用されるべきかあるいは送信される情報に代わる推定値（２７０）が使用されるべきかを受信機に示すために、誤り検出符号化される情報の比率が前記符号化モード情報に依存することとなるように誤り検出符号化（２０８）を前記第１の部分（２０５）に対して実行するが前記第２の部分（２０６）に対しては実行しないように構成されており、
前記送信機（１０、３１１、３１２）内の前記送受信ユニット（２４０）は、前記情報転送接続を介して前記符号化モード情報（２１３）を前記受信機（２０、３１１、３１２）内の前記送受信ユニット（２４１）へ送信するように構成されていることを特徴とする情報転送システム。
【請求項４】
請求項３に記載の情報転送システム（３１０）であって、
前記チャネル符号器（２０７）は、受信時に前記情報転送接続（２１４）で発生する転送誤りを訂正するために前記第１の部分（２０５）の全体に対して誤り訂正符号化（２０９）を実行するように構成されており、
前記チャネル符号器は前記第１の部分（２０５）を２つの副区分、すなわち第１の副区分と第２の副区分とに分割する第２の分割手段（２０８、２０９）を更に備え、
前記チャネル符号器（２０７）は、前記第１の副区分の情報に関連する誤り検出符号を付加する手段（２０８）を備えることを特徴とする情報転送システム。
【請求項５】
請求項３に記載の情報転送システム（３１０）であって、
前記チャネル符号器（２０７）は、前記第１の部分（２０５）を２つの副区分、すなわち第１の副区分と第２の副区分とに分割する第２の分割手段（２０８、２０９）を備えており、
前記チャネル符号器（２０７）は前記第１の副区分の情報に関連する誤り訂正符号を付加する手段（２０９）を備えることを特徴とする情報転送システム。
【請求項６】
請求項４または５に記載の情報転送システム（３１０）であって、
前記第２の分割手段（２０８、２０９）は、前記符号化モード情報（２１３）に基づいて前記第１の部分（２０５）を前記２つの副区分に分割するようになっていることを特徴とする情報転送システム。
【請求項７】
請求項３に記載の情報転送システム（３１０）であって、
前記情報転送接続（２１４）の品質を分析する手段（２１５、２１６、２４５、２４８）は、前記符号化モード情報（２１３）を形成するために前記送信機（１０、３１１、３１２）において前記情報転送接続（２１４）の品質を検出する検出器（２１５）を備えることを特徴とする情報転送システム。
【請求項８】
請求項３に記載の情報転送システム（３１０）であって、
前記情報転送接続（２１４）の品質を分析する手段（２１５、２１６、２４５、２４８）は、前記受信機（２０、３１１、３１２）において前記情報転送接続（２１４）の品質を検出する検出器（２４５）を備えることを特徴とする情報転送システム。
【請求項９】
請求項８に記載の情報転送システム（３１０）であって、
前記受信機（２０、３１１、３１２）は、不良音声フレームを検出する手段（２２４）を更に備えており、
前記検出器（２４５）は、前記情報転送接続（２１４）の品質を分析する手段であって、検出された前記不良音声フレームに基づいて前記符号化モード情報（２１３）を形成する手段を備えることを特徴とする情報転送システム。
【請求項１０】
請求項７または８に記載の情報転送システム（３１０）であって、
種々の符号化モード情報のグループから前記符号化モード情報（２１３）を選択するようになっている符号化モード選択器（２１６）を備えることを特徴とする情報転送システム。
【請求項１１】
請求項３に記載の情報転送システム（３１０）であって、
前記送信機（１０、３１１、３１２）は、音声パラメータ（２０２）を形成するために、到来する情報（２０２）を数個の異なる回線速度（ｋ１、ｋ２、…、ｋＮ）で符号化するようになっている数個の音声符号器（ＳＰＥ１、ＳＰＥ２、…、ＳＰＥＮ）を備え、
前記送信機（１０、３１１、３１２）は数個のチャネル符号器（ＣＨＥ１、ＣＨＥ２、…ＣＨＥＮ）を更に備え、
前記チャネル符号器は前記音声パラメータ（２０２）に関連するチャネル符号（２１０）を付加するようになっており、
前記情報転送接続の品質を分析する手段（２１５、２１６、２４５、２４８）により形成された前記符号化モード情報（２１３）に基づく前記第１の部分（２０５）および第２の部分（２０６）への前記情報（２０２）の分割は、音声符号器（ＳＰＥ１、ＳＰＥ２、…、ＳＰＥＮ）と数個のチャネル符号器（ＣＨＥ１、ＣＨＥ２、…、ＣＨＥＮ）とにより共同で形成された各音声コーデックにより別々に形成されるようになっていることを特徴とする情報転送システム。
【請求項１２】
ディジタルの情報転送システム（３１０）において情報転送接続（２１４）を介して情報（２０２）を受信する方法であって、
情報転送接続（２１４）を介して送信機（１０）から情報（２１３、２１８）を受信するステップと、
受信した前記情報（２１８）を、第１の部分（２２０）に存する情報量の第２の部分（２２５）に対する比率が、前記情報転送接続（２１４）の品質に依存する符号化モード情報（２１３）に基づくこととなるように、少なくとも２つの部分すなわち第１の部分（２２０）と第２の部分（２２５）とに分割するステップと、
前記第１の部分（２２０）に対してチャネル復号化操作（２２２、２２４）を実行するステップを備える方法において、
前記情報転送接続を介して前記符号化モード情報（２１３）を受信し、
誤り検出される情報の比率が前記符号化モード情報に依存することとなるように、音声復号化のために、前記受信した情報（２１８）が使用されるべきかあるいは前記受信した情報に代わる推定値（２７０）が使用されるべきか決定するために、誤り検出（２２４）を前記第１の部分（２２０）に対しては行うけれども前記第２の部分（２２５）に対しては行わないことを特徴とする方法。
【請求項１３】
ディジタルの情報転送システム（３１０）において情報転送接続（２１４）を介して情報（２０２）を転送するための送信機（１０、３１１、３１１’、３１９、３１２）であって、
前記情報転送接続（２１４）の品質を分析する手段（２１５、２１６）と、
第１の部分（２０５）に存する情報量の第２の部分（２０６）に対する比率が前記情報転送接続（２１４）の品質に基づく符号化モード情報（２１３）に依存することとなるように、前記情報（２０２）を少なくとも２つの部分、すなわち第１の部分（２０５）と第２の部分（２０６）とに分割する第１の分割手段（２０４）と、
前記第１の部分（２０５）に対してチャネル符号化操作（２０８、２０９）を行うチャネル符号器（２０７）と、
前記情報転送接続（２１４）へ前記情報（２０２）を転送する送受信ユニット（２４０）とを備える送信機において、
前記第１の部分に依存して前記第２の部分には依存せずに音声復号化するために、送信される情報が使用されるべきかあるいは送信される情報に代わる推定値（２７０）が使用されるべきかを受信機に示すために、誤り検出される情報の比率が前記符号化モード情報に依存することとなるように誤り検出符号化（２０８）を前記第１の部分（２０５）に対して実行するが前記第２の部分（２０６）に対しては実行しないように前記チャネル符号器（２０７）は構成されており、
前記情報転送接続（２１４）の品質を分析する手段（２１５、２１６）は、前記情報転送接続（２１４）の品質に基づいて前記符号化モード情報（２１３）を産出するように構成されており、
前記送信機（１０）は、前記情報転送接続（２１４）を介して前記符号化モード情報（２１３）を送信するように構成されていることを特徴とする送信機。
【請求項１４】
ディジタルの情報転送システム（３１０）において情報転送接続（２１４）を介して情報（２０２）を送信する方法であって、
前記情報転送接続の品質を分析するステップと、
前記情報転送接続（２１４）の品質に基づいて符号化モード情報（２１３）を産出するステップと、
第１の部分（２０５）に存する情報量の第２の部分（２０６）に対する比率が前記符号化モード情報（２１３）に依存することとなるように前記情報（２０２）を少なくとも２つの部分、即ち第１の部分（２０５）と第２の部分（２０６）とに分割し；
前記第１の部分に対してチャネル符号化操作を実行するステップと、
前記情報（２０２）を前記情報転送接続（２１４）へ送信するステップとを備える方法において、
前記第１の部分に依存して前記第２の部分には依存せずに音声復号化するために、送信される情報が使用されるべきかあるいは送信される情報に代わる推定値（２７０）が使用されるべきかを受信機に示すために、誤り検出符号化される情報の比率が前記符号化モード情報に依存することとなるように誤り検出符号化（２０８）を前記第１の部分（２０５）に対して実行するが前記第２の部分（２０６）に対しては実行せず、
前記情報転送接続（２１４）を介して前記符号化モード情報（２１３）を前記受信機へ送信することを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記の分析は受信機（２０）において実行され、
前記の分析の結果（２０３、２１３、２４２、２４７、２５０）は前記受信機（２０）内の送受信ユニット（２４１）から送信機（１０）内の送受信ユニット（２４０）へ送信されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記情報転送接続（２１４）の品質を表わす前記の分析の結果（２０３、２１３、２４２、２４７、２５０）は、
音声合成（２３３）時に一定時間単位内に廃棄される音声パラメータ・フレーム（２３０）の個数を測定する操作、
音声合成（２３３）時に廃棄されるその後の音声パラメータ・フレーム（２３０）の個数を測定する操作、および、
上記の両方の操作を実行する操作、
のうちの１つの測定操作を用いて得られることを特徴とする請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記情報が使用されるべきでないと判定された場合は、当該情報に代わる推定値が音声復号化のために使用されることを特徴とする請求項１２、１４または１５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、焦点合せ誤り訂正（focused error correction）及び／又は誤り検出を利用する情報符号化方法に関し、この方法では、データ転送接続の符号化モードを選択するためにデータ転送接続の品質が使われる。本発明は、この方法を適用するシステム及び端末装置にも関する。本発明は、無線により実現されるデータ転送接続と関連させて用いるのに特に適している。
転送接続を用いる、音声あるいはデータなどの情報の転送では、伝送誤りが生じがちであり、転送されるべき情報は一般に誤り訂正アルゴリズムを用いることにより保護される。特にディジタル接続では、伝送誤りを検出して、誤っている情報ビットを訂正しようとする試みがなされる。どのくらいよくこれに成功するかは、特に、伝送誤りの個数と、使われる誤り訂正アルゴリズムとによる。当業者に従来から知られていた音声符号化システムでは、音声情報を備えるビットの大部分が、誤り訂正符号を用いることにより保護される。これは、例えば、ＧＳＭシステムのいわゆるフルレート（FR，Full Rate）音声コーデックの処理手順である。
ＧＳＭシステムのフルレート音声コーデック（これを後にＦＲ音声コーデックとも称する）では、ＲＰＥ−ＬＴＰ（Regular Pulse Excitation - Long Term Prediction：定期的パルス励起−長期予測）に基づく音声符号化システムが使われる。これは、各２０ｍｓ音声フレームについて２６０個の音声パラメータ・ビットを作る。この２６０ビットのうち、主観的に最も重要な１８２ビットが誤り訂正符号を用いることによって保護される。誤り訂正符号として１／２レートの畳み込み符号化が使われる。残りの７８ビットはデータ転送接続で全く誤り訂正無しに転送される。
データ転送接続での伝送誤りの個数は、ＧＳＭシステムで使われる１／２レートの畳み込み符号化の誤り訂正能力を一時的に上回ることがある。その結果として、重要な受信された音声パラメータ・ビットが伝送誤りを含んでいることがある。それらを訂正することが不可能だとしても、伝送誤りが生じていることを検出することが重要である。音声品質のために最も重要な音声パラメータがもし伝送誤りを含んでいるならば、それらを受信機で音声合成のために使ってはならず、それらは廃棄されなければならない。ＧＳＭシステムのフルレートＦＲ音声コーデックでは３ビットＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check：巡回冗長検査）誤り検出が使用される。ＣＲＣ誤り検出は音声符号化の最上位５０ビットに焦点を合わせる。受信機では、各２０ｍｓ音声フレームの最上位５０ビットの正確なことを確かめるために誤り検出符号が使われる。もしそれらが誤りを含んでいるならば、そのフレームは不良として分類され、音声合成には使われない。その代わりに、その不良フレームの代わりとして、例えば時間的に先行する誤りを含んでいないフレームに基づいて形成される推定を使おうとする試みがなされる。
簡単に前述したＧＳＭシステムのフルレート符号化方法は、伝送誤りの割合があまり大きくならなければ、割合に良好に作用する。これらの条件下で、誤り訂正アルゴリズムは、満足できる転送接続を得て、それを通じて満足できる音質を得るために伝送誤りを充分に訂正することができる。伝送誤りの割合が中間レベルあるいは高レベルまで大きくなると、１／２レートの符号化率を有する畳み込み符号化の誤り訂正能力を上回るようになる。この場合には、例えば１／３の符号化率を有する畳み込み符号化など、もっと効率の良い誤り訂正アルゴリズムが必要になる。しかし、この場合には、より多くの誤り訂正情報ビットをデータ転送接続に包含させなければならないので、全体としての音声符号化効率は本質的に低下する。これは、当然に、データ転送接続に必要なデータ転送レートを増大させる。従って、回線速度が固定されているコーデックにこの方式を使うことはできない。むしろ、可変回線速度のシステムのためには、上記の誤り訂正アルゴリズムの効率を向上させることに基づく方法の方が適している。
例えば、音声パラメータ・ビットの誤り訂正のために使われるビットの個数が増やされるのと同時に音声符号化自体に使われるビットの個数を減らすことを条件として、音声を転送するために使われるデータ転送システムの総ビット伝送レートを一定に保つことができる。このようなシステムの例がGB 2 291 570に記載されている。そのためには、送信機及び受信機の両方において回線速度の異なるいくつかの異なる音声コーデックを使う必要があり、そのためにシステムの構造が一層複雑になる。種々の音声コーデックを使用する１つの例がUS 5 115 469に記載されており、ここでは、最もオリジナルに類似した信号を生成する符号器−復号器の組合せが選ばれるように符号器が選択される。更に、音声符号化のために使われるビットの個数が少ないほど、普通はシステムのいろいろな構成要素がいっそう大きな計算能力を必要とするようになる。上記の欠点がシステムのコストを増大させる。上記に加えて、より多くのビットが誤り訂正のために使われるときには、音声符号化のために利用できるビット数が少ないほど、音声品質をいっそう犠牲にせざるを得なくなるので、音声品質の低下を避けることはできない。音声符号化のために使われるビット数の減少に起因する音声品質低下は、例えば話し声に対して車のエンジンからの騒音などの暗騒音があるような場合には、特に重要である。
従来技術の音声符号化方法で発生する１つの問題は、多数の伝送誤りを含むデータ転送接続が使われるときの受信機での音声合成の完全なミューティングである。これは、誤り訂正アルゴリズムが音声フレームの中に転送誤りを検出すると、このアルゴリズムは余りに簡単に音声合成を弱音化させるという事実に起因する。そのために音声情報が失われるという結果がもたらされる。
以上の説明から明らかなように、多量の転送誤りを含んでいるデータ転送接続で情報パラメータを保護するための、もっと良好な方法が必要である。これに加えて、その受信機が誤りを含んでいる情報パラメータ・フレームをより良く寛容する様なシステムを開発する必要がある。次に、本発明の情報符号化方法と、それを利用するシステムと端末装置とについて、主として移動通信システムにおける音声符号化を例として取り上げて説明する。しかし、音声データ以外のデータを符号化するために本発明の情報符号化システムを使うことを制限するものは何もない。明瞭性を目的として、音声符号化方法が本発明の最も重要な適用分野であるので、以下においては本発明を音声符号化方法とも称する。例えば、無線接続の代わりに有線接続を使うことにより実現される情報転送システムとも関連させて、本発明を利用することができる。
今や焦点合せ誤り訂正及び誤り検出システムを利用する情報符号化方法が発明されており、それを使って上記の問題を克服することができる。本発明の目的の１つは、どんな品質のデータ転送接続でも音声の品質を最適化する、データ転送接続の品質の関数として自動的に調整される音声符号化方法を提供することである。使われるデータ転送接続の品質は、当業者に従来から知られている例えばＣ／Ｉ（Carrier to Interference：搬送波対干渉電力）比、Ｓ／Ｎ（Signal to Noise：信号対雑音）比、あるいはビット誤り率（Bit Error Rate，BER）などの、データ転送接続の品質を表すパラメータを測定することによって、分析される。本発明の情報符号化方法では、情報転送接続に使われる総ビット数と関連して音声符号化のために使われるビット数を減らす必要はなく、この場合には音声の声質は好適には良好に保たれる。本発明の情報符号化方法では、誤り訂正及び／又は誤り検出は、データ転送接続の品質を表す前記Ｃ／Ｉ比又はその他のパラメータの関数として声質にとって最も重要なビットに焦点を合わせる。品質の悪いデータ転送接続で従来公知のシステムで発生する音声合成のミューティングは、本発明の情報符号化方法では、焦点合せ誤り検出を用いることにより、即ち不良フレームの焦点合せ検出を用いることにより、減少される。
本発明の情報符号化方法は、データ転送誤りを充分に許容する。データ転送誤りの高度の許容範囲は、データ転送接続の品質を監視し、音声パラメータの誤り訂正及び誤り検出の焦点合わせを最適化することによって、達成されている。誤り訂正符号化（例えば畳み込み符号化）と誤り検出符号化（例えば巡回冗長性の検査）との両方が、データ転送接続の誤り状態に合うように調整される。
伝送誤りが殆ど無いときには、全てのあるいはほとんど全ての音声パラメータ・ビットが本発明のシステムにおいて誤り訂正符号で保護される。より多くのデータ転送誤りが発生するときには、誤り訂正が音質及び明瞭度（intelligibility）にとって最も重要な音声パラメータ・ビット（音声以外のデータが転送されるときには、データ転送誤りがより多く発生するに従ってその情報にとって最も重要なビット）にいっそう焦点を合わせられる。その代わりとして、あるいはそれに加えて、データ転送誤りがほとんど発生しないとき、全てのあるいはほとんど全ての音声パラメータ・ビットが本発明のシステムにおいて誤り検出符号で保護され、より多くのデータ転送誤りが発生するときには、データ転送誤りがより多く発生するに従って音質及び明瞭度にとって最も重要な音声パラメータ・ビットに誤り検出がいっそう焦点を合わされる。誤り検出ビットの個数を一定に保ちながら（例えば３ＣＲＣビット）、データ転送の品質に応じて異なる量の情報に対して誤り検出を実行することによって、誤り検出ビットの焦点合わせを実行することができる。データ転送の品質に応じて誤り検出ビットの量を変えることによって誤り検出ビットの焦点合わせを行うことができる。音質にとって最も重要なのはどのビットであるか、ということは、使われる音声符号化方法に基づいて決められる。例えば、単純なＰＣＭ（Pulse Code Modulation：パルス符号変調）符号化が使われるときには、最上位ビット（MSB，Most Significant Bits）が最も重要で、それらを慎重に保護しなければならないのは明らかである。最下位ビット（LSB，Least Significant Bits）は、音声の明瞭度に対する影響が小さいので、必要ならば保護しなくても良い。当業者に従来から知られている、ＧＳＭシステムのＦＲ音声コーデックでは、ビットの相対的重要度はＧＳＭ仕様で定義されている。音質にとって最も重要なのはどのビットかは、聞き取り試験に基づいて、主観的に最終決定される。本発明の方法において、誤り検出符号が最重要ビットに焦点を合わせられるとき、誤り訂正符号も同時により効率的となるように変更され、あるいは保護される音声パラメータ・ビットと関連してより多くの誤り訂正情報が包含される。このことは、例えば、より低い符号化率を有する畳み込み符号化を用いることによって実現される。
移動通信システムにおいて移動局と基地局との無線接続の品質のときのように、情報転送接続の品質が悪くなるとき、本発明のシステムでは、全ての音声パラメータ・ビットのうちの保護される部分は少なくなっていくが、強化される誤り訂正符号が使われる。最重要ビットは常に保護され、重要性の比較的に低いビットは、情報転送接続の品質と誤り訂正のために利用できるビット数とにより決まる範囲内で保護されることとなるように、誤り訂正符号化は音質にとって最も重要なビットに焦点を合わされる。誤り訂正符号の強化の結果として、多くの誤りを含んでいる情報転送接続でも受信端で音声を復号化することが可能である、即ち、本発明の音声符号化方法を利用するシステムは「崩壊し」ない、即ち、音声復号器の出力は弱音化しない。誤り訂正符号無しで転送されるビットは伝送誤りに起因して音質を低下させる可能性があるけれども、充分に保護される最も重要な音声パラメータ・ビットが依然として音声の明瞭度を保証する。音質に関して、この方法は、良くない誤り訂正符号を使って全ての音声パラメータ・ビット又はその大部分を、保護しようと試みるよりもはるかに良好である。大量の干渉を伴う情報転送接続では良くない誤り訂正符号は伝送誤りをもはや訂正できないという事態をもたらす。この場合には、実際には、誤り訂正のために使われる全てのビットが無駄になる。使用中の情報転送接続の品質が改善すると、あるいは伝送誤りの個数が減ると、本発明の音声符号化方法は、それに応じて新しい状況に自動的に適応して、誤り訂正符号で保護される音声パラメータ・ビットの割合を増大させる。このように、誤り訂正はあらゆるデータ転送接続で効率よく作用する。
幾つかの方法を用いることによって情報転送接続の品質を分析することが可能である。それらの方法の中には、上述の当業者に従来から知られている、情報転送接続に関して測定される前記のＣ／Ｉ（Channel to Interference：チャネル対干渉）比と、Ｓ／Ｎ（Signal to Noise：信号対雑音）比とがある。以降において本発明の実施態様との関係でいっそう詳しく説明するように、受信機において音声パラメータ・フレームが最重要ビットに含まれるエラーによる音声合成時に廃棄されるという事態が発生する頻度の関数として情報転送接続の品質を分析することも可能である。情報転送接続の品質の検出自体は送信機及び受信機の両方で実行され得るが、選択された音声符号化モード（あるいは誤り訂正ビット及び／又は誤り検出ビットが本発明に従ってどの様に焦点を合わされるか）に関する情報は常に送信機の音声符号器に転送されなければならない。
本発明のシステムは、通常は一定の回線速度で動作する同じ音声コーデックを使う。誤り訂正符号化及び誤り検出符号化の焦点合わせだけが現在のデータ転送の状態に適合するように修正される。これにより、「崩壊点」より上でのシステムの動作が容易になる。崩壊点は、データ転送接続が余りに多くのデータ転送誤りを含んでいるために受信機が受け取った情報をもはや解釈できない事態を意味する。即ち、本発明の焦点合せ誤り訂正及び誤り検出を利用する情報符号化方法はデータ転送接続の崩壊点を下げるものであり、このことは実際上は例えば移動局と基地局との間のデータ転送接続を従来よりは信号対雑音比のもっと悪い無線接続で首尾良く確立できることを意味する。
本発明の音声符号化方法を利用するシステムは、現在のデータ転送状態に自動的に適合させられるので、音質に対するデータ転送誤りの影響を最小限にする。一定の音声ビットに対する誤り訂正符号の焦点合わせは、誤り訂正符号自体の一部分であるので、本発明を利用することにより、一定回線速度で動作する、高い音質を与えるシステムを実現することが可能である。回線速度の比較的に低いコーデックを使わなくても、あらゆる種類のデータ転送接続に本発明を使うことが可能である。可変回線速度を使うようなデータ転送システムや、あるいは音声パラメータ・ビットと誤り訂正情報との比率を変更するようなデータ転送システムにおいても、データ転送接続を改善し、それを通して音質を改善するために本発明を同様に利用することができる。
本発明の音声符号化方法では誤り訂正符号は最重要音声パラメータ・ビットに関連して焦点を合わされると共に、現在のデータ転送接続の含むデータ転送誤りが多くなるほど、誤り検出符号（例えばＣＲＣ）はいっそう最重要音声パラメータ・ビットを保護するために焦点を合わされる。これにより、情報が通過できる確率が向上し、受信機において音声信号を弱音化する必要が減少する。このことが音質及び明瞭度を好ましく向上させる。非常に多数のデータ転送誤りを含むデータ転送接続が使われるときには、音声フレームの最重要ビットに誤りがあるために音声フレームを廃棄する必要があるならば、いずれにしても音質は低下することになるので、音声フレームの比較的に重要でないビットのデータ転送誤りを容認して、それらの音声フレームを受信機において音声合成のために使うことが可能である。
本発明の焦点合せ誤り訂正及び／又は焦点合せ誤り検出を利用する情報符号化方法と、それらを利用する装置との特徴は、請求の範囲第１、１０、１１、１２及び１３項に記載されている。
次に、添付図面を参照して音声符号化例を取り上げて、本発明の焦点合せ誤り訂正及び焦点合せ誤り検出を利用する情報符号化方法及びその具体的態様を詳しく説明する。
図１Ａは、当業者に従来から知られている音声符号器と、これと関連するデータの流れに含まれる誤り検出パラメータ及び誤り訂正パラメータとをブロック図の形で示している。
図１Ｂは、当業者に従来から知られている、図１Ａに示されている音声符号器と通信する音声復号器及び機能ブロックをブロック図の形で示している。
図１Ｃは、ＧＳＭシステムにおける音声フレーム内の最も重要な音声パラメータ・ビットへの畳み込み符号化の焦点合わせを示している。
図２は、本発明の情報符号化システムにおいて誤り訂正の焦点が合わされるパラメータ・ビットの個数に対する畳み込み符号化効率の比率を線図として示している。
図３は、本発明の音声符号化システムに用いられる誤り訂正符号化の効率と関連する音声パラメータ・ビットに対する誤り訂正符号化の焦点合わせを示している。
図４は、本発明の焦点合せ誤り訂正及び誤り検出を利用する送信機をブロック図の形で示している。
図５は、本発明の焦点合せ誤り訂正及び誤り検出を利用する受信機をブロック図の形で示している。
図６は、音声パラメータ・ビットに対する本発明の焦点合せ誤り検出の、誤り検出モードの機能としての焦点合わせを示している。
図７及び８は、種々のビット伝送レートの数個の音声コーデックを使用する音声符号器と関連する本発明の焦点合せ誤り訂正及び誤り検出の実現を示している。
図９は、本発明の移動局の構造をブロック図として示している。
図１０は、本発明の情報転送システムを示している。
図１Ａは、ＧＳＭシステムから従来公知のＦＲ音声コーデックの送信機の構造及び機能をブロック図として示している。音声信号１００は、音声符号器１０１で音声パラメータ１０２に符号化されて、更にチャネル符号器１０４に転送される。チャネル符号器１０４は、音声パラメータ１０２と関連する誤り訂正ビット及び誤り検出ビットを付加する。ビット分離ブロック１０３で、音声パラメータは２つの重要度クラスに分離される。誤り検出パラメータ及び誤り訂正パラメータは、最も重要な１８２ビット（クラスＩ）について形成される。始めに３ビットのＣＲＣ誤り検出パラメータが５０個の最重要ビットについてブロック１０５で計算され、その後に、作られたビット・ストリーム（１８２＋３ビット）は畳み込み符号器１０６に送られる。畳み込み符号器１０６は、それらのビットについて、４個のテールビットを伴う１／２レートの畳み込み符号を計算する。その結果は、畳み込み符号化されたデータ１０７の３７８（２＊１８２＋２＊４＋２＊３）ビットである。畳み込み符号化されているデータ１０７は更にマルチプレクサ１０９に送られて、ここで最も重要ではない７８ビット（クラスＩＩ、参照符号１０８）と結合される。チャネル符号器１０４は、各２０ｍｓ音声フレームについて合計４５６ビットを出力（参照符号１１０）に産出するので、ＧＳＭシステムにおけるＦＲ音声コーデックの総回線速度は２２．８ｋｂｐｓに達する。
図１Ｂは、例えばＧＳＭシステムの受信機などのディジタル受信機における音声及びチャネル符号復号化の、当業者に従来から知られている構成を示している。情報転送接続から受信されたチャネル符号化されている信号１１１は、デマルチプレクサ１１２で２つの部分に、即ち保護されない７８個の音声パラメータ・ビット（参照符号１２１）と、畳み込み符号器１０６（図１Ａ）により作られた３７８ビット（参照符号１１３）とに、分けられる。チャネル符号化は、チャネル復号器１１４において２段階で復号化される。第１段階では、畳み込み符号化で保護されているビット１１３が畳み込み復号器１１５で処理され、これは、自分が検出した転送誤りを訂正すると共に、誤り訂正に使われるビットを除去する。このようにして畳み込み復号器１１５の出力でビットの流れ１１６が得られ、このビットの流れは１８２個の音声パラメータ・ビット（参照符号１１９）と３個のＣＲＣビットとから成っている。ＣＲＣビットに基づいてチャネル復号器１１４は、ＣＲＣコントロール１１７において、５０個の最重要ビットの中に誤っているビットがまだ残っているか否か検査する。もし誤りが無ければ、音声パラメータ・ビット１１９は音声復号器１２５で音声信号１２６を作るために使われる。音声パラメータ・ビット１１９と、無保護のビット１２１とは、完全な音声フレーム（これは、前述したように２６０ビットを備える）を形成するためにマルチプレクサ１２０で結合される。もし５０個の最重要ビットの中に転送誤りが発見されたならば、その音声フレームは不良と見なされ、音声合成のためには使われない。むしろ、音声の快適性及び明瞭度を改善するために、廃棄された音声フレームの代わりに、誤りを含んでいなかった前の音声パラメータに基づいてマルチプレクサ１２０から得られる予測が音声復号器１２５に転送される。これは、ブロック１２２で実行される。ＣＲＣコントローラ１１７は、不良フレーム表示フラグ１１８（Bad Frame Indication：不良フレーム表示、BFI）を使ってスイッチ１２４を制御し、これに基づいて、情報転送接続から受信された音声フレーム１２３又は、不良フレームの場合に、代わりとなる予測１２２が音声復号器のために選択される。
図１Ｃは、ＧＳＭシステムのフルレート音声符号化に使われる音声フレームの２６０個の音声パラメータ・ビットを表している。音声パラメータ・ビットは、図１Ｃでは、主観的に最も重要なビットが一番上に表示され、比較的に重要度の低いビットが底に表示されることとなるように、音声符号化重要度の順に表示されている。実際の情報転送接続では、バーストのような妨害（連続して起こる数個の誤りビット）の干渉効果を減少させるために最重要ビットと最も重要ではないビットとはインターリーブされる。主観的重要度は、ＧＳＭシステムでは、他の方法（例えば、音声信号のＳ／Ｎ比に対する誤りビットの影響）を使って粗い分類を行うことがたとえ可能であっても、ビットは、最終的には聞き取り試験に基づいて音質のために比較的に重要なビットと比較的に重要でないビットとに分けられていることを意味する。１８２個の最重要ビットｂ１−ｂ１８２（薄黒く表示されている）は常に１／２レートの畳み込み符号化を用いることによって保護され、更に、５０個の最重要ビットには３ビットのＣＲＣ誤り検出符号が与えられる。このように、ＧＳＭシステムでは、転送接続の品質と無関係に常に同じビットが誤り訂正パラメータ及び誤り検出パラメータで保護される。ＧＳＭシステムで使われているフルレート音声コーデックの機能がＧＳＭ勧告０６．１０に詳しく記載されている。これは、使われるＲＰＥ−ＬＴＰコーデックにより形成される音声符号化パラメータの音質に関する主観的重要度も定義している。
図２は、本発明の実施例を示している。これは、畳み込み符号化の効率と、情報転送チャネルの誤りレートの関数としての最重要情報ビットの一定部分への本発明によるその焦点合わせとを示している。情報チャネルの誤りレートは、この例では、Ｃ／Ｉ（Carrier to Interference：搬送波対干渉電力）比としてモデル化されている。Ｃ／Ｉ比は、受信されたＲＦ信号の品質を、本質的に搬送波信号対干渉信号の比を、表す。干渉信号は、例えば、同じ周波数で送信する他の基地局により引き起こされた同じチャネルでの干渉と、隣接するチャネルにより引き起こされた干渉とから成る。分類をするために例えば信号対雑音比（Ｓ／Ｎ、Signal-to-Noise、即ち、受信され、廃棄された音声フレームの個数に基づく後述する表示）を使うことも同じく可能であろう。情報転送チャネルの誤りレートに基づいて、情報転送チャネルはこの例では４種類のクラスに分類される。
ほとんど誤りのないチャネル    （Ｃ／Ｉ＞１０ｄＢ）
低誤りレート                  （７ｄＢ＜Ｃ／Ｉ≦１０ｄＢ）
中程度の誤りレート            （４ｄＢ＜Ｃ／Ｉ≦７ｄＢ）
高誤りレート                  （Ｃ／Ｉ≦４ｄＢ）
ほとんど誤りのない情報転送チャネルでは、誤り訂正能力の低い誤り訂正符号を使うことが可能である。例えば、情報転送チャネルに結局は発生した誤りを訂正するには、符号化率が１／２より大きい畳み込み符号化で充分である。この場合には、各音声パラメータ・ビットのために利用できる誤り訂正情報は１ビットより少ないけれども、それで充分である。１３．０ｋｂｐｓ音声コーデックと、２２．８ｋｂｐｓの転送速度を有する情報転送チャネルとのとき、４個のテールビットと３ビットのＣＲＣ符号とを伴う２６７／４５６のレートの畳み込み符号化を用いることによって、２０ｍｓ音声フレームの２６０個の音声パラメータ・ビットの全てを保護することができる。このようにして使用される誤り訂正符号は、音声パラメータ・ビットの最初の個数２６０を、ここでの例で使われるＧＳＭシステムが必要とする（４５６／２６７）＊（２６０＋４＋３）＝４５６ビットに増加させる。
パンクチュアリング（puncturing）によって１／２レートの畳み込み符号から２６７／４５６のレートの畳み込み符号を実現することが可能である。パンクチュアリングは当業者に従来から知られている技術であって、これを用いることにより、同じ畳み込み符号化多項式を使って種々の符号化率の畳み込み符号を実現することが可能である。パンクチュアリングは容易に実現される柔軟な方法であり、本発明の音声符号化方法に必要な種々の符号化率の畳み込み符号を作るのに良く適している。例えば、２６７／４５６のレートの畳み込み符号が１／２レートの畳み込み符号から２段階で得られる。第１段階では２６７ビット（２６０個の音声パラメータ・ビットと、３個のＣＲＣビットと、４個のテールビットと）が１／２レートの畳み込み符号により符号化される。第２段階では、得られた５３４ビットの畳み込み符号化されているビットの流れの中から、それが４５６ビットのチャネル・フレームにはまり込むようにするために、７８ビットが落とされる（パンクチュアリングされる）。このようにして２６７／４５６のレートの畳み込み符号化が得られる。受信機において、畳み込み復号器２２２は、畳み込み符号器２０９と同期して動作するので、落とされるビットのビット位置を知っている。畳み込み復号器２２２は、欠けている（パンクチュアリングされた）ビット位置に、“０”でも“１”でもなくて“半ビット”である中立の値を詰め込む。欠けているビット位置を満たした後、畳み込み復号器２２２は５３４ビットのブロックを持っており、それは後に１／２の率の畳み込み符号により復号化される。
情報転送チャネルが低誤りレートのチャネル（７ｄＢ＜Ｃ／Ｉ≦１０ｄＢ）と解釈されるのに充分なほどに情報転送チャネルの誤りレートが高くなると、２６７／４５６のレートの畳み込み符号は最早データ転送で発生した誤りを訂正することができなくなる。もっと効率の良い誤り訂正符号が必要になる。これに対応して、システム内で情報転送チャネルに置くことが可能であるよりも多くの誤り訂正情報ビットを情報転送チャネルに置くことが必要となる。本発明の音声符号化方法では、２６０個の音声パラメータ・ビットのうちの最重要の部分にだけ誤り訂正符号の焦点を合わせることによって、充分に有効な誤り訂正が得られる。これは、本発明のこの実施例では、情報転送チャネルの誤りレートが大きいほど、焦点合わせがより正確となるように４つの動作モードを用いることによって、実現される。同時に、それに応じて誤り訂正の符号化率が調整される。この例では、低誤り率を有するチャネルでは１／２のレートの畳み込み符号が最重要の１８２ビットに対して使われ、従って、チャネル・フレームが必要とする２＊（１８２＋３＋４）＋７８＝４５６ビットが得られる。
中程度の誤りレート（４ｄＢ＜Ｃ／Ｉ≦７ｄＢ）及び高誤りレート（Ｃ／Ｉ≦４ｄＢ）のチャネルのためには、増えた誤りを訂正するために、もっと効率の良い誤り訂正符号が必要である。これらのチャネルのためには、本発明の音声符号化方法のこの実施例では、１２７／３１６及び１／４のレートの畳み込み符号化が使われ、これに対応して誤り訂正はそれぞれ１２０個及び５６個の最重要ビットに焦点を合わせられる。次のページの図表は４種類の焦点合わせモードについての要約を表示しており、情報転送チャネル誤り率、畳み込み符号化率及び保護されるビットの個数の他に、本発明の音声符号化システムを特徴づけるパラメータも表示している。
0004094678.tif 000002
焦点合せ誤り訂正、即ち誤り訂正で保護されるビットの総数（上の表の行Ａ）を変化させる代わりに、あるいはそれに加えて、焦点合せ誤り検出を使うことができる。このことは、誤り訂正の変更は必ずしも行われなくて（あるいは、誤り訂正が全く行われなくて）、データ転送誤りがほとんど発生しないときには音声パラメータ・ビットの全部又はほとんど全部が本発明のシステムにおいて誤り検出符号で保護され、多くのデータ転送誤りが発生するときには、発生するデータ転送誤りが多ければ多いほど、音質及び明瞭度のために最重要の音声パラメータ・ビットに対していっそう誤り検出が集中的に行われることとなるように、誤り検出が焦点を合わされて実行されるということを意味する。誤り検出ビットの個数を一定（例えば３ＣＲＣビット）に保つけれども、データ転送の品質に応じて異なる個数（この個数は上の表の行Ａに表示されている）の情報ビットに対して誤り検出を実行するという方法を採ることによって誤り検出の焦点合わせを実行することができる。誤り検出及び／又は誤り訂正に起因する冗長ビットの個数も、データ転送の品質に応じて変更して良い。例えば、上の表のモード０〜３でＣＲＣに６、５、４又は３ビットを用いることによって、個数又は誤り検出ビットを変更することができる。その場合には、システムにおける総ビットレート（即ち、原始符号化ビットと誤り保護ビットとの両方から成っている、伝送されるべきビットの総数）もデータ転送の品質による。ＣＲＣビットあるいは誤り訂正ビットの増加を、同時に情報源符号化ビット（source coding bit）レートを減少させることによって補償することができる。このことは、本発明のシステムにおいて、集中誤り訂正及び検出に加えて、情報源符号化ビットと誤り保護ビットとの割合が変更されるということを意味する。
上の図表において情報チャネルの誤り率はＣ／Ｉ（搬送波対干渉電力）比あるいは信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比としてモデル化されている。本方法のために、データ転送接続の品質を分析するこのような方法は良く適しており、受信されて廃棄される音声フレームの個数に基づくモデリングが使われる。このことについて次に詳しく説明する。
受信され、廃棄される音声フレームの個数に基づいてデータ転送接続の品質を推定することができる。その推定は、単位時間内に受信され、廃棄される音声フレームの個数に基づく。例えば、受信された全ての音声フレームに関して最後の２秒間に受信され、廃棄される音声フレームの個数を監視して次のような分類を行うことが可能である。
0004094678.tif 000003
受信された音声フレームのうちの廃棄された音声フレームの割合は、それ自体としては、どんな種類の音質低下が関係しているかをあまり正確にはわからない。例えば、周波数ホッピングがシステムにおいて使用されず、電話機のユーザがゆっくりと移動しているような場合には、廃棄されるフレームの割合が全体としては小さくても、転送接続に長い局部的フェージングが生じることがある。連続して受信された不良フレームの個数に基づく追加の検出を、廃棄されたフレームの割合に直接基づく上記の方法と組み合わせることによって、情報転送接続の品質を検出する、上記のよりは良好な方法が得られる。この追加の検出は、例えば最後の２秒間に連続して受信された不良フレームの個数に基づいており、それを用いることによって、時たま生じる長いフェージングに対向して焦点合わせモードをいっそう力強く選択することができるようになる。
次に、この方法に基づく品質分析方法について説明する。その際、連続して受信された不良フレームの個数はＰと表示されている。
ほとんど誤りのないチャネル      Ｐ≦１
低誤りレート                    １＜Ｐ≦３
中程度の誤りレート              ３＜Ｐ≦６
高誤りレート                    Ｐ＞６
廃棄されるフレームの割合に基づく前述の方法と、連続して廃棄されるフレームの個数とに基づく前述の方法との両方を同時に用いることによって情報転送接続の品質を検出し、より低い品質を与える検出結果を用いて本発明の焦点合わせ方法を選択するようにして、前記の両方の方法が好適には組み合わされる。
従来技術では、廃棄されるフレームの代用処理手順は、連続して廃棄されたフレームの個数を直接数える状態マシーンに基づいている。連続して数個の不良フレームが受信されたとき、廃棄される各フレームの効果により、状態マシーンにおいて１段の降下が発生し、代用処理手順の際に、代用処理手順で使われる状態が低ければ低いほど、音声信号はますます弱音化される。このような方法は、例えば、ＧＳＭ勧告０６．１１「フルレート音声トラフィックチャネルについての脱落フレームの代用及びミューティング（Substitution and muting of lost frames for full-rate speech traffic channels）」と、米国特許第５，５２６，３６６号「音声符号処理」とに記載されている。この種の方法では、廃棄される、引き続くフレームの個数は、廃棄フレーム代用処理手順が至った最低の状態に基づいて、状態マシーンから直接容易に見いだされる。検出動作を制御するＰとして、監視スロット中に至った廃棄フレーム代用処理手順の最低状態を使用するようにして、情報転送接続の品質を検出する前記の方法を応用することもできる。代用処理手順により、Ｐは直接にはもはや連続して廃棄されたフレームの個数ではなくて、各々の廃棄される音声フレームの代わりのフレームを設ける動作が廃棄フレーム代用処理手順でどれくらいに困難であると推定されたかをもっと一般的に表す。例えば米国特許第５，５２６，３６６「音声符号処理」は、たった１つの不良フレームが僅か１個又はほんの数個の良好なフレームの後で受信されただけで廃棄フレーム代用処理手順が最低状態に移行することとなるように状態マシーンが修正されている方法を開示している。
図３は、本発明の音声符号化システムの実施例で使われる４つの動作モードでの音声パラメータの、畳み込み符号化で保護されるビットと保護されないビットとへの分離を示している。種々の実施例において、動作モードは４つより多くても少なくても良い。図３では、畳み込み符号化で保護されるビットは薄黒く図示されている。これら４つのモードのうちの１つが各２０ｍｓ音声フレームのために使われる。モードの選択は情報転送ライン誤りレートの推定値に基づいて行われ、各フレームについてモードを個別に決めることが可能である。受信機では、符号化に使われる符号化モード（焦点モード）を、受信されたビット・ストリームから直接特定することができる。あるいは、音声フレームで使われる符号化モードに関する情報を副情報として包含させることも可能である。使われる符号化モードに関する情報は、復号化を行うために最も重要な情報であるので、この場合には、その副情報ビットは、最も効率の良い誤り訂正及び誤り検出のアルゴリズムを用いることによって保護されなければならない。このことは、当然に、コーデックの効率をある程度低下させるので、復号器において受信されたデータから符号化モードを識別する方が良い解決策となる。もし現在の情報転送システムがシグナリング・チャネルで符号化モードを容易に転送させるものであるならば、符号化モードをシグナリング・チャネルで転送することも可能である。
図４は、本発明の焦点合せ誤り訂正及び誤り検出を利用する送信セクション１０を示している。ここで、音声信号２００は音声符号器２０１で符号化され、この符号器は、音声を音声符号化アルゴリズム（例えばＲＰＥ−ＬＴＰ符号化）に特有の音声パラメータ・ビット２０２に符号化する。誤り訂正及び誤り検出は、本発明に従って、情報転送接続の品質の関数として音声パラメータ・ビット２０２に焦点を合わされる。情報転送接続の品質は連続的に監視される。監視は例えば検出器２１５により実行され、これは情報転送接続のＣ／Ｉ比を測定する（代わりに、例えばＳ／Ｎ比又はビット誤り率（ＢＥＲ）を用いることも可能であろう）。測定されたＣ／Ｉ比２０３は焦点合わせモード選択器２１６に送られ、これは、図２及び３の説明と関連して言及された原理に従う音声符号化のために使われるべき符号化モード２１３を選択する。このようにして、情報転送接続２１４からの信号受信機の品質を例えばＳ／Ｎ比、Ｃ／Ｉ比又はビット誤り率（ＢＥＲ）に基づいて分析することができる。これらのパラメータは、通常は、受信機のチャネル・イコライザ・ブロックで形成される。信号対雑音比及びビット誤り率の推定方法は、例えば米国特許公報US 5557639号に記載されている。
２方向情報通信では、異なる方向への情報転送接続（参照符号２１４）（送信される情報、受信される情報）の誤りレートに著しい差が生じることがある。本方法に従って送信されるべき情報を可能な最善の焦点合わせモードで送信できるようにするために、転送チャネル２１４の品質が受信機２０（図５）で検出され、受信機２０が送信機１０を可能な最善の焦点合わせモードにする方法にそのような実施態様を用いることができる。この場合には、転送チャネル２１４の品質の検出と、焦点合わせモードの選択とは受信機２０で実行される。受信機２０は選択された焦点合わせモードを副情報として送信機１０に送り、これはその選択された焦点合わせモードを使うようになる。このようにして送信機１０は、転送チャネル２１４の品質を検出して焦点合わせモードを選択する必要はない。この実施態様について後にいっそう詳しく説明する。
音声符号器２０１（図４）により作られた音声パラメータ・ビット２０２は音声パラメータ・ビット分離器２０４に送られ、ここで、それは２つの部分、即ち、誤り訂正符号及び誤り検出符号を用いることにより保護されるビット２０５と、保護無しで情報転送接続を介して送られるビット２０６（もしあるならば）とに分けられる。本発明の情報符号化システムでは、誤り訂正符号及び誤り検出符号を互いに無関係に使うことも可能である、即ち誤り訂正符号化だけあるいは誤り検出符号化だけを使うことも可能である。しかし、両方の符号化方法を同時に使えば、音質に関して最善の結果が得られる。本発明の焦点合せ誤り訂正符号化（例えば畳み込み符号化２０９）及び誤り検出符号化（例えばＣＲＣ符号化２０８）は、チャネル符号器２０７で実行される。畳み込み符号器２０９の出力２１０と、誤り符号化無しで転送されるべき音声パラメータ・ビット２１１（図３、モード１〜３）とは、情報転送接続へ送られるべきチャネル符号化された信号２１４を形成するために、マルチプレクサ２１２で結合される。この信号は、送受信ユニット２４０を用いることによって情報転送接続へ送られる。モード０が使われるときには全ての音声パラメータ・ビットが保護され、この場合には音声パラメータ・ビット分離２０４及び多重化２１２は実行されなくても良くて、全ての音声パラメータ・ビットが誤り訂正符号化２０９及び誤り検出符号化２０８を通過する。
図２及び３との関係で、主として一定の音声パラメータ・ビットに対する誤り訂正符号化の焦点合わせについて説明した。これと対応して、転送誤りの検出に使われる符号化（例えばＣＲＣ符号化２０８）の焦点を、選択されたビットに合わせることが可能である。これは、最重要ビットがそのターゲットに到達する確率を更に増大させる。このようにして、音声フレームの、従来よりは大きな割合の部分を復号化することが可能なので、受信機において音声合成を弱音化させる必要は従来公知のシステムの場合のように頻繁には生じない。
ほとんど誤りのないチャネル（Ｃ／Ｉ＞１０ｄＢ）ではＣＲＣ符号化２０８は上記の場合には最重要１００ビットに対して焦点を合わされるのに対して、低誤り率（７ｄＢ＜Ｃ／Ｉ≦１０ｄＢ）と、中程度の誤り率（４ｄＢ＜Ｃ／Ｉ≦７ｄＢ）と、高誤り率（Ｃ／Ｉ≦４ｄＢ）とでは、チャネルＣＲＣ２０８はそれぞれ５０個、３０個及び１５個の最重要ビットだけに保護を与える。図６は、焦点合わせモード２１３の関数としてのＣＲＣ符号化２０８の一定のビットに対する焦点合わせを示している。
図５は、本発明の情報符号化システムに使われる受信機２０の構造をブロック図として示している。情報転送接続２１４から受信されたデータは、送受信ユニット２４１からデマルチプレクサ２１９に送られ、ここで、それは、使われている焦点合わせモードにより決まる方法（例えば図３、モード０〜３）を使うことにより復号化される。使われるべき焦点合わせモードは、例えば副情報ビット（参照符号２１３）として送信機１０から受信されて焦点合わせモード選択器２４８に転送される。受信機２０の焦点合わせモード選択器２４８も検出器２４５を用いて情報転送接続２１４の品質を測定することにより情報転送接続２１４に適する焦点合わせモードを決めることができる。検出器２４５は、前述したように、廃棄されたパケットに基づいて情報転送接続の品質を測定することもできる。これは、ＣＲＣ検査ブロック２２４からの信号２２６によって表示される。その測定結果は信号２４７の形で焦点合わせモード選択器２４８に転送される。焦点合わせモードの選択が受信機２０で実行されるのであれば、それに関する情報が受信機により例えば副情報ビットとして送信機１０に転送される。これは破線２４２で表されている。
焦点合わせモード選択器２４８が使用されるべき焦点合わせモード２５０を決定すると、それは焦点合わせモード２５０をチャネル復号器２２３に転送する。受信機２０が使われるべき焦点合わせモードを副情報ビット２１３が無くても認識できるならば、復号化と関連して使われるべき焦点合わせモードを音声復号器が好適に決定する。焦点合わせモードがどのようにして転送されあるいは特定されたかとは無関係に、受信されたデータ２１８は、保護されないビット２２５と、焦点合わせモードに基づいて誤り訂正符号２０９（図４）及び誤り検出符号２０８（図４）の両方で保護されるビット２２０とに分けられる。もし情報転送接続２１４がほとんど誤りを含んでいなければ（焦点合わせモードとしてモード０が選択されている）、全てのビットが保護されているので、ビット分離を行う必要はない。
デマルチプレクサ２１９からチャネル復号器２２３に転送されるべきデータ２２０の中から、始めに誤り訂正符号化が除去される。これは、焦点合わせモード２５０に基づいて決定されるアルゴリズムに従って畳み込み復号器２２２を用いることにより実行される。畳み込み復号器２２２では、送信機１０のと同じ畳み込み符号化率（２６７／４５６、１／２、１２７／３１６又は１／４）が使われる。この後、データはＣＲＣ検査ブロック２２４に送られ、これは、自分が受け取ったデータから、焦点合せ誤り検出符号化を受けたビットが畳み込み復号器２２２で訂正され得なかったような誤りを含んでいるか否かチェックする。ＣＲＣ検査は、この例の場合には、焦点合わせモード２５０により決定される方法で１００個、５０個、３０個又は１５個の最重要ビットに焦点を合わせて行われる。ＣＲＣ検査ブロック２２４は、その出力として、復号化された音声パラメータ２２７と不良フレーム表示信号２２６とを出す。
ＣＲＣ検査ブロック２２４が、誤り検出符号化を受けたビットの中に誤りを全く検出しなかったならば、復号化された音声パラメータ・ビット２２７と、結局保護されないビット２２５とはマルチプレクサ２２８で結合されて１つの完全な音声フレームとなり、これは更に音声合成のために音声復号器２３２に送られる。ＣＲＣ検査ブロック２２４は、ＣＲＣ保護されている音声パラメータ・ビットの中に誤りを検出したならば不良フレーム表示信号２２６を起動するが、この場合には問題のフレーム２３０は音声合成のためには使われない。その代わりに、マルチプレクサ２２８からそれより前に受信された誤りの無いフレームに基づいて、不良フレーム置換ユニット２２９は推定を作り、それを音声復号器２３２に転送する。不良フレーム表示信号２２６はスイッチ２３１を制御し、それは復号化された音声パラメータ・フレーム２３０と、不良フレームの代わりとなるフレーム２７０とのいずれかを選択する。不良フレーム表示信号２２６は受信機２０の情報転送接続品質検出器２４５にも送られる。
焦点合せ誤り訂正及び誤り検出を利用する本発明の情報符号化方法では、常に同じ音声符号器２０１と音声復号器２３２とが使われる。音声符号化レートは一定に保たれる。可能な最良の音質を得るために、誤り訂正符号化２０９及び／又は誤り検出符号化２０８のモードだけが情報転送接続２１４の質に基づいて最適化される。しかし、可変回線速度で動作する音声符号化システムに本発明を使うことを妨げるものは何もない。同じく、本発明は、固定回線速度音声符号化システムなどと関連して用いるのに優れて適しており、その中では異なる回線速度で動作する数個の音声コーデックが使われる。これらのシステムでは、音声パラメータの誤り訂正ビット及び／又は誤り検出ビットの割合は情報転送接続の質に基づいて調整されるが、総回線速度は一定に保たれる。これらのシステムでは、本発明の集中誤り訂正及び誤り検出を付加的機能として使うことが可能である。即ち、始めに音声パラメータ・ビットと誤り訂正／検出ビットとの割合がシステムにおいて選択され、その後に、誤り訂正及び／又は誤り検出のために使われる各回線速度について焦点合わせモードが個別に選択される。これらのシステムでは、音声符号化システムにおいて、特に誤りレートの悪い情報転送接続で、本発明の焦点合せ誤り訂正及び誤り検出を使うことによって、良好な音質を達成することが可能である。
図７は、異なる回線速度で動作するＮ個の音声符号器ＳＰＥ１、ＳＰＥ２、・・・、ＳＰＥＮを含む固定回線速度音声符号化システム符号器を示している。それらの各々は異なる音声符号化ビット伝送速度ｋ１、ｋ２、・・・ｋＮを作る。各音声符号器ＳＰＥ１、ＳＰＥ２、・・・、ＳＰＥＮは、Ｎ個のチャネル符号器ＣＨＥ１、ＣＨＥ２、・・・、ＣＨＥＮのうちの１つに接続されている。Ｎ個のチャネル符号器ＣＨＥ１、ＣＨＥ２、・・・、ＣＨＥＮの各々は、全体として誤り訂正及び誤り検出に用いられる異なる総ビットレートｃ１、ｃ２、・・・、ｃＮ（図示せず）も有する。音声符号器及びチャネル符号器のビットレートは、ｋ１＞ｋ２＞・・・＞ｋＮであってかつｃ１＜ｃ２＜・・・＜ｃＮとなっている。情報転送チャネルに供給される符号化されている情報の総ビットレートＫは、システムについては一定である。このことは、音声符号器ＳＰＥ１、ＳＰＥ２、・・・、ＳＰＥＮ及びチャネル符号器ＣＨＥ１、ＣＨＥ２、・・・、ＣＨＥＮのために、次の式：ｋｉ＋ｃｉ＝Ｋ、ｉ＝１、・・・、Ｎを満たす様なビットレートを用いることによって達成されている。従って、音声符号器及びチャネル符号器により使用されるビットレートの割合は変化するけれども、総回線速度Ｋは一定に保たれる。ビットレートの比率は情報転送接続の質に基づいて調節される。即ち、情報転送接続で発生する転送誤りが多ければ多いほど、より低いビットレートの音声符号器と、それに対応してより高いビットレートのチャネル符号器とが使われる（誤り訂正及び誤り検出のためにより多くのビットが使われる）。上記の音声符号化システムは当業者に従来から知られている。
本発明の焦点合せ誤り訂正及び誤り検出は、上記の音声符号化システムに応用されるときには、Ｎ個（又はその一部）の符号化モード（音声符号器及びチャネル符号器の組み合わせ）の各々について個別に実行される。このように、Ｎ個の符号化モード（又はその一部）の各々について本発明の数個の焦点合わせモードがある。情報転送チャネルに誤りが多ければ多いほど、より高い焦点モード数が選択される（図８）、即ち、いっそう高度に誤り訂正及び誤り検出が音質にとっても最も重要なビットに焦点を合わされる。
本発明の焦点合せ誤り訂正及び／又は誤り検出を用いれば、多様な質の情報転送チャネルに順応する柔軟性が得られ、干渉のある情報転送接続で良好な音質が得られる。本発明は、誤り訂正及び検出のための焦点合わせを調節するための新しいパラメータを与えるものであり、その場合、達成される精度及び効率は従来公知のシステムよりも良好である。本発明は、誤り訂正及び検出の見地から幾つかの異なる動作モードで動作する音声符号化システムを実現する優れた方法を提供するものであり、そのシステムは、好適には、少数の異なる音声コーデックを使用するに過ぎない。本発明の構成は、少数の音声コーデックを使って、転送誤りに対して高度の耐性を有する、数個の異なる動作モードで動作する音声符号化システムの実現を促進するものであり、そのシステムの全体としての複雑さは低レベルにとどまる。このように、本発明の種々の実施例は経済的意味においても競争力がある。
図８は、種々の焦点モード（この例では１〜３）が情報転送接続の質（図ではＣ／Ｉ比として示されている）の関数として異なる各符号化率１、２、３、・・・、Ｎに対してどのように焦点を合わされるかを示している。符号化率とは、一定の回線速度で動作する音声符号化システムにおける音声パラメータ・ビットの誤り訂正及び／又は誤り検出ビットに対する比を意味する。
図９は、ブロック図として、本発明の移動局の構造を示しており、この移動局では本発明の焦点合せ誤り訂正及び検出が使われる。マイクロホン３０１から得られた、送信されるべき音声信号は、Ａ／Ｄ変換器３０２でサンプリングされ、その音声は音声符号器３０３で符号化され、その後に基本周波数信号の処理（本質的に、誤り訂正及び検出を行う本発明のチャネル符号化２０７（図４））がブロック３０４で行われる。その後、チャネル符号化された信号は、無線周波数に変換され、送信機３０５から双方向フィルタＤＰＬＸ及びアンテナＡＮＴを通して送信される。受信時には、受信された音声は、ブロック２２３での本発明の焦点合わせモード２１３、２１３’を使う音声復号化など、図５と関連して説明した受信ブランチ３０６の機能により支配される。復号化された音声はＤ／Ａ変換器３０８を通して再生のためにスピーカ３０９に送られる。
図１０は本発明の情報転送システム３１０を示しており、このシステムは、移動局３１１、３１１’と、基地局３１２（ＢＴＳ、Base Transceiver Station：基地送受信局）と、基地局コントローラ３１３（ＢＳＣ、Base Station Controller）と、移動体交換センター３１４（ＭＳＣ、Mobile Switching Center）と、通信網３１５及び３１６と、これらに直接にあるいは端末装置（例えばコンピュータ３１８）を介して接続されるユーザ端末３１７及び３１９とを備える。本発明の情報転送システム３１０では、移動局とその他のユーザ端末３１７、３１８及び３１９とは通信網３１５及び３１６を介して相互に接続されるようになっていて、図２〜９と関連して説明した情報符号化方法を情報転送のために使用する。本発明の方法は、このシステムにおいて好適には移動局３１１、３１１’及び基地局３１２で使われる。
以上は、本発明の実現及び、例を利用するその実施例の説明である。本発明は前述した例の詳細に限定されるものではなく、本発明を本発明の特徴から逸脱することなく他の実施例で具体化し得ることは当業者にとっては自明のことである。上記の実施例は、単なる例に過ぎなくて、限定をするものではないと見なされなければならない。従って、本発明を具体化し利用する可能性は、同封されている請求項のみにより限定されるに過ぎない。請求項で明示されている種々の実施例と、これと等しいような実施例とが本発明の範囲に含まれている。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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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