(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、バックグラウンド・ノイズ・スペクトル（３３２、３３４）を評価するためのエスティメータを備え、音声間欠送信ユニット（３６）とチャネル・エラー検出器（３８）との少なくとも一方からの標示を用いて、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価が制御される装置。
【請求項２】
信号中のチャネル・エラーが前記チャネル・エラー検出器によって検出される期間中は、前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの更新が一時停止される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するためのボイス・アクティビティ検出器（３３６）を備える、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
無音声であることを前記ボイス・アクティビティ検出器が示すとき、前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルが更新される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記チャネル・エラー検出器からの標示が前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するために使用され、前記チャネル・エラー検出器がチャネル・エラーを検出したとき、前記ボイス・アクティビティ検出器の状態と以前の無音声／音声判定用の該ボイス・アクティビティ検出器のメモリとのうちの少なくとも一方が、フリーズされる、請求項３または請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記音声間欠送信ユニットからの標示が前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するために使用され、前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの更新は、信号が送信されていないことを前記音声間欠送信ユニットが標示している期間中は、一時停止される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記信号が送信されていない期間中、コンフォート・ノイズ発生器によってコンフォート・ノイズが発生される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルに従って、前記コンフォート・ノイズのスペクトル・レベルおよび形状を修正するように構成されている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
音声デコーダと接続して設けられ、デコードされた音声信号中のバックグラウンド・ノイズを低減するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
移動通信ネットワークのモバイル端末内に設けられている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
通信ネットワーク内に設けられている、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
通信ネットワークのトランスコーダ内に設けられている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置は、前記デコードされた音声信号が良好な信号対雑音比を有する条件において前記デコードされた音声信号に適用されるノイズ抑制の量を低減し又は除去することによって、以前のノイズ低減段階の効果を考慮するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記デコードされた音声信号が良好な信号対雑音比を有する条件において前記デコードされた音声信号に適用されるノイズ抑制の量を低減し又は除去するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
方法であって、
バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するステップと、
信号中のノイズを抑制するために、前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを用いるステップと、
音声間欠送信ユニットとチャネル・エラー検出器との少なくとも一方からの標示を受信するステップと、
前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するために、前記標示を使用するステップと、
を有する方法。
【請求項１６】
前記信号中のチャネル・エラーが前記チャネル・エラー検出器によって検出されている期間中は、前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの更新を一時停止するステップ、を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ボイス・アクティビティ検出器で前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するステップ、を有する、請求項１５または請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
無音声であることを前記ボイス・アクティビティ検出器が示すとき、前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルを更新するステップ、を有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記チャネル・エラー検出器からの標示が前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するために使用され、前記チャネル・エラー検出器がチャネル・エラーを検出したとき、前記ボイス・アクティビティ検出器の状態と以前の無音声／音声判定用の該ボイス・アクティビティ検出器のメモリとのうちの少なくとも一方を、フリーズさせるステップ、を有する、請求項１７または請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記音声間欠送信ユニットからの標示が前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するために使用され、前記信号が送信されていないことを前記音声間欠送信ユニットが示している期間中は、前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの更新を一時停止するステップ、を有する、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記信号が送信されていない期間中、コンフォート・ノイズ発生器によってコンフォート・ノイズを生成するステップ、を有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記方法が、無線通信システムの送信経路で使用される、請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
通信ネットワークから通信端末までのダウンリンク無線経路内で前記方法が行われる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
デコードされた音声におけるバックグラウンド・ノイズを低減するために、音声デコーダと接続して使用される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】
移動通信ネットワークのモバイル端末において使用される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
通信ネットワークにおいて使用される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
通信ネットワークのトランスコーダにおいて使用される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記デコードされた音声信号が良好な信号対雑音比を有する条件において前記デコードされた音声信号に適用されるノイズ抑制の量を低減し又は除去することによって、以前のノイズ低減段階の効果を考慮することを更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
モバイル端末（１０）であって、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置と、音声間欠送信ユニットと、チャネル・エラー検出器と、を備えるモバイル端末。
【請求項３０】
移動通信システム（６００）であって、移動通信ネットワーク（６０２）と、複数の請求項２９に記載のモバイル端末（６０４）と、を備える移動通信システム。
【請求項３１】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置と、音声間欠送信ユニットと、チャネル・エラー検出器と、を備える移動通信システム。
【請求項３２】
音声間欠送信ユニットと、チャネル・エラー検出器と、バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサと、を具備するモバイル端末であって、
前記ノイズ・サプレッサは、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するためのエスティメータを具備し、前記音声間欠送信ユニットと前記チャネル・エラー検出器との少なくとも一方からの標示に応答して動作し、前記エスティメータによる前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するように構成されている、
モバイル端末。
【請求項３３】
前記ノイズ・サプレッサは、前記信号中のチャネル・エラーが前記チャネル・エラー検出器によって検出される期間中、前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの更新を一時停止するように構成されている、請求項３２に記載のモバイル端末。
【請求項３４】
前記ノイズ・サプレッサは、前記信号中の音声の存在又は不存在を標示し且つ前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するように構成されたボイス・アクティビティ検出器を具備する、請求項３２に記載のモバイル端末。
【請求項３５】
前記ノイズ・サプレッサは、前記ボイス・アクティビティ検出器が無音声であることを示すとき、前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルを更新するように構成されている、請求項３４に記載のモバイル端末。
【請求項３６】
前記ノイズ・サプレッサは、前記チャネル・エラー検出器がチャネル・エラーを検出したとき、前記ボイス・アクティビティ検出器の状態と以前の無音声／音声判定用の該ボイス・アクティビティ検出器のメモリとのうちの少なくとも一方をフリーズするように構成されている、請求項３４に記載のモバイル端末。
【請求項３７】
前記ノイズ・サプレッサは、前記信号が送信されていないことを前記音声間欠送信ユニットが標示している期間中、前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの更新を一時停止するように構成されている、請求項３２に記載のモバイル端末。
【請求項３８】
前記信号が送信されていない期間中、コンフォート・ノイズを発生させるように構成されているコンフォート・ノイズ発生器を具備する、請求項３７に記載のモバイル端末。
【請求項３９】
前記ノイズ・サプレッサは、前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルに従って、前記コンフォート・ノイズのスペクトル・レベルおよび形状を修正するように構成されている、請求項３８に記載のモバイル端末。
【請求項４０】
前記ノイズ・サプレッサは、前記モバイル端末の音声デコーダと接続され、該音声デコーダによって提供されるデコードされた音声信号中のバックグラウンド・ノイズを低減するように構成されている、請求項３２に記載のモバイル端末。
【請求項４１】
前記デコードされた音声信号が良好な信号対雑音比を有する条件において前記デコードされた音声信号に適用されるノイズ抑制の量を低減し又は除去することによって、前記ノイズ・サプレッサは、以前のノイズ低減段階の効果を考慮するように構成されている、請求項４０に記載のモバイル端末。
【請求項４２】
前記ノイズ・サプレッサは、前記デコードされた音声信号が良好な信号対雑音比を有する条件において前記デコードされた音声信号に適用されるノイズ抑制の量を低減し又は除去するように構成されている、請求項４０に記載のモバイル端末。
【請求項４３】
移動通信ネットワークと、少なくとも一つのモバイル端末と、を具備する移動通信システムであって、
前記モバイル端末は、音声間欠送信ユニットと、チャネル・エラー検出器と、バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサと、を具備し、
前記ノイズ・サプレッサは、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するためのエスティメータを具備し、前記音声間欠送信ユニットと前記チャネル・エラー検出器との少なくとも一方からの標示に応答して動作し、前記エスティメータによる前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するように構成されている、
移動通信システム。
【請求項４４】
音声間欠送信ユニットと、チャネル・エラー検出器と、バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサと、を具備する移動通信システムであって、
前記ノイズ・サプレッサは、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するためのエスティメータを具備し、前記音声間欠送信ユニットと前記チャネル・エラー検出器との少なくとも一方からの標示に応答して動作し、前記エスティメータによる前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するように構成されている、
移動通信システム。
【請求項４５】
通信ネットワークのネットワーク要素であって、
前記通信ネットワークは、音声間欠送信ユニットと、チャネル・エラー検出器と、を具備し、
前記ネットワーク要素は、バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサ、を具備し、
前記ノイズ・サプレッサは、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するためのエスティメータを具備し、前記音声間欠送信ユニットと前記チャネル・エラー検出器との少なくとも一方からの標示に応答して動作し、前記エスティメータによる前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するように構成されている、
ネットワーク要素。
【請求項４６】
前記ノイズ・サプレッサは、前記信号中のチャネル・エラーが前記チャネル・エラー検出器によって検出される期間中、前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの更新を一時停止するように構成されている、請求項４５に記載のネットワーク要素。
【請求項４７】
前記ノイズ・サプレッサは、前記信号中の音声の存在又は不存在を標示し且つ前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するように構成されたボイス・アクティビティ検出器を具備する、請求項４５に記載のネットワーク要素。
【請求項４８】
前記ノイズ・サプレッサは、前記ボイス・アクティビティ検出器が無音声であることを示すとき、前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルを更新するように構成されている、請求項４７に記載のネットワーク要素。
【請求項４９】
前記ノイズ・サプレッサは、前記チャネル・エラー検出器がチャネル・エラーを検出したとき、前記ボイス・アクティビティ検出器の状態と以前の無音声／音声判定用の該ボイス・アクティビティ検出器のメモリとのうちの少なくとも一方をフリーズするように構成されている、請求項４７に記載のネットワーク要素。
【請求項５０】
前記ノイズ・サプレッサは、前記信号が送信されていないことを前記音声間欠送信ユニットが標示している期間中、前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの更新を一時停止するように構成されている、請求項４５に記載のネットワーク要素。
【請求項５１】
前記信号が送信されていない期間中、コンフォート・ノイズを発生させるように構成されているコンフォート・ノイズ発生器を具備する、請求項５０に記載のネットワーク要素。
【請求項５２】
前記ノイズ・サプレッサは、前記の評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルに従って、前記コンフォート・ノイズのスペクトル・レベルおよび形状を修正するように構成されている、請求項５１に記載のネットワーク要素。
【請求項５３】
音声デコーダを具備し、前記ノイズ・サプレッサは、該音声デコーダによって提供されるデコードされた音声信号中のバックグラウンド・ノイズを低減するように構成されている、請求項４５に記載のネットワーク要素。
【請求項５４】
トランスコーダを具備する、請求項５３に記載のネットワーク要素。
【請求項５５】
前記ノイズ・サプレッサは、以前のノイズ低減段階の効果を考慮するように構成されている、請求項５３に記載のネットワーク要素。
【請求項５６】
前記ノイズ・サプレッサは、前記デコードされた音声信号が良好な信号対雑音比を有する条件において前記デコードされた音声信号に適用されるノイズ抑制の量を低減し又は除去するように構成されている、請求項５３に記載のネットワーク要素。
【請求項５７】
バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサであって、前記ノイズ・サプレッサは、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するためのエスティメータを具備し、前記ノイズ・サプレッサは、チャネル・エラー検出器から受信される標示に応答して動作し、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するように構成されている、ノイズ・サプレッサ。
【請求項５８】
チャネル・エラー検出器と、バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサと、を具備するモバイル端末であって、前記ノイズ・サプレッサは、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するためのエスティメータを具備し、前記チャネル・エラー検出器からの標示に応答して動作し、前記エスティメータによる前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するように構成されている、モバイル端末。
【請求項５９】
前記装置は、バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサを具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項６０】
前記方法は、バックグラウンド・ノイズを含む信号におけるノイズ抑制用のものである、請求項１５に記載の方法。
【請求項６１】
バックグラウンド・ノイズ・スペクトル（３３２、３３４）を評価するためのエスティメータを備える装置であって、
該エスティメータは、音声間欠送信ユニットとチャネル・エラー検出器とのうちの少なくとも１つからの信号に基づいて、前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価の更新を一時停止するように構成される、装置。
【請求項６２】
バックグラウンド・ノイズ・スペクトル（３３２、３３４）を評価するためのエスティメータを備える装置であって、
該エスティメータは、信号が送信されていないことを音声間欠送信ユニット（３６）が標示している期間中は、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価の更新を一時停止するように構成される、装置。
【請求項６３】
バックグラウンド・ノイズ・スペクトル（３３２、３３４）を評価するためのエスティメータを備える装置であって、
該エスティメータは、信号中のチャネル・エラーがチャネル・エラー検出器によって検出される期間中は、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価の更新を一時停止するように構成される、装置。
【請求項６４】
音声間欠送信ユニットとチャネル・エラー検出器との少なくとも一方からの信号を受信するステップと、
バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価の更新を一時停止するために前記信号を使用するステップと、を含む方法。
【請求項６５】
音声間欠送信ユニットと、チャネル・エラー検出器と、バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサと、を備えるモバイル端末であって、前記ノイズ・サプレッサは、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するためのエスティメータを具備し、
前記エスティメータによる前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価の更新を一時停止するために、前記音声間欠送信ユニットと前記チャネル・エラー検出器との少なくとも一方からの信号に応答して動作するように構成されている、モバイル端末。
【請求項６６】
移動通信ネットワークと、少なくとも一つのモバイル端末と、を具備する移動通信システムであって、前記モバイル端末は、音声間欠送信ユニットと、チャネル・エラー検出器と、
バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサとを具備し、
前記ノイズ・サプレッサは、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するためのエスティメータを具備し、
前記エスティメータによる前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価の更新を一時停止するために、前記音声間欠送信ユニットと前記チャネル・エラー検出器との少なくとも一方からの信号に応答して動作するように構成されている、移動通信システム。
【請求項６７】
音声間欠送信ユニットと、チャネル・エラー検出器と、バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサと、を備えるモバイル通信システムであって、
前記ノイズ・サプレッサは、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するためのエスティメータを具備し、
前記エスティメータによる前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価の更新を一時停止するために、前記音声間欠送信ユニットと前記チャネル・エラー検出器との少なくとも一方からの信号に応答して動作するように構成されている、モバイル通信システム。
【請求項６８】
通信ネットワークのネットワーク要素であって、該通信ネットワークは、音声間欠送信ユニットと、チャネル・エラー検出器を備え、
該ネットワーク要素は、バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサを備え、
該ノイズ・サプレッサは、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するためのエスティメータを備え、
前記エスティメータによる前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価の更新を一時停止するために、前記音声間欠送信ユニットと前記チャネル・エラー検出器との少なくとも一方からの信号に応答して動作するように構成されている、ネットワーク要素。
【請求項６９】
バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサであって、前記ノイズ・サプレッサは、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するためのエスティメータを具備し、
前記ノイズ・サプレッサは、前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価の更新を一時停止するために、チャネル・エラー検出器からの信号に応答して動作するように構成されている、ノイズ・サプレッサ。
【請求項７０】
チャネル・エラー検出器と、バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサと、を具備するモバイル端末であって、前記ノイズ・サプレッサは、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するためのエスティメータを具備し、
前記エスティメータによる前記バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価の更新を一時停止するために、前記チャネル・エラー検出器からの信号に応答して動作するように構成される、モバイル端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ノイズ・サプレッサおよびノイズ抑制方法に関する。本発明は特に、音声信号のノイズを抑制するためのノイズ・サプレッサを搭載したモバイル端末に関する。本発明によるノイズ・サプレッサは、特にセルラー・ネットワークで動作するモバイル端末内での音響バックグラウンド・ノイズを抑制するために使用できる。
【０００２】
携帯電話端末におけるノイズを抑制しもしくは通話を向上させる目的の１つは、音声信号の環境ノイズの影響を軽減し、ひいては通信クオリティを改善することにある。アップリンク（送信、ＴＸ）信号の場合は、このノイズに起因する音声コーディング・プロセスへの悪影響を最小限にすることも望まれる。
【０００３】
対面通信の場合、音響バックグラウンド・ノイズは聞き手の邪魔をし、会話が理解しにくくなる。バックグラウンド・ノイズよりも大きくなるように話し手が声を上げることで理解し易さは向上する。電話の場合は、面と向かった表現やジェスチャーによって与えられる付加的な情報がないので、バックグラウンド・ノイズは厄介である。
【０００４】
ディジタル電話の場合は、音声信号はまず最初にアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）コンバータでディジタル・サンプルのシーケンスに変換され、その後、音声コーディックを使用して送信用に圧縮される。コーディックという用語は一対のエンコーダ／デコーダを表すために用いられる用語である。本明細書中では、「音声エンコーダ」という用語は音声コーディックのエンコーダ側を表し、また「音声デコーダ」という用語は音声コーディックのデコード機能を表すために用いられる。汎用の音声コーディックを、単一の機能ユニットとして実現してもよく、またはエンコード動作、およびデコード動作を実行する別個の要素として実現してもよいことが理解されよう。
【０００５】
ディジタル電話の場合は、バックグラウンド・ノイズの悪影響が甚大になることがある。その理由は、音声コーディックは一般に、音声の圧縮および受け許容し得る再生のために最適化されており、音声信号にノイズがあったり、音声の送信または受信にエラーが生じた場合は、その性能が損なわれることがあるからである。加えて、ノイズの存在自体が、これがエンコードされ、送信される際にバックグラウンド・ノイズ信号の歪みを誘発することがある。
【０００６】
音声コーディックの性能が損なわれると、送信される音声の理解し易さと、その主観的なクオリティの双方が低下する。送信されたバックグラウンド・ノイズ信号の歪みは、送信された信号のクオリティを劣化させ、一層聞き苦しくなり、バックグラウンド・ノイズ信号の性質が変わることによって状況に沿った情報を認識しずらくなる。その結果、通話を向上させる分野での研究は、音声コーディックの性能に対するノイズの影響を調査すること、および音声コーディックに与えるノイズの影響を低減するための事前処理方法を生み出すことに集中してきた。
【０００７】
上記の問題点は、１つの信号を供給するために１つのマイクロフォンしかない構成に関連するのものである。このような構成においては、１チャネル信号を解釈して、その信号のどの部分が本来の音声を表し、どの部分がノイズを表すかを判定することができるノイズ・サプレッサが、備えられる。
【０００８】
ディジタル・モバイル端末がエンコードされた音声信号を受信したとき、この信号は端末の音声コーディックのデコード部分によってデコードされ、端末のユーザが聞くためのスピーカ、または受話口へと送られる。ノイズ・サプレッサは、受信されデコードされた音声信号中のノイズ成分を低減するために、音声デコーディング経路内の、音声デコーダの後に備えてもよい。しかし、ノイズが多い条件下では、音声デコーダの性能は悪影響を受け、その結果、以下の影響のうち１またはそれ以上の影響が生ずる。
【０００９】
１．音声信号を適正にデコードするために音声コーディックが必要とする重要な情報はノイズの存在によって変化してしまうため、信号の音声成分は自然さが損なわれ、すなわちかすれて聞こえることがある。
２．コーディックは一般に、ノイズよりも音声を圧縮するように最適化されているので、バックグラウンド・ノイズは不自然に聞こえることがある。一般的には、それによってバックグラウンド・ノイズ成分の周期性が高まり、それは、バックグラウンド・ノイズ信号により文脈上の情報を失うほど厳しいことがある。
【００１０】
送信および受信中に、例えば送信チャネルのエラーが原因で、エンコードされた音声信号に関する情報が損失したり、損なわれることもある。このような状況によって、音声デコーダの出力が更に劣化し、デコードされた音声信号中の更に多くのアーティファクトが明白になる原因になる。音声デコード経路内の音声デコーダの後にノイズ・サプレッサを使用すると、音声デコーダの性能が最適ではないことにより、その結果、ノイズ・サプレッサが最適には動作しない原因になる。
【００１１】
従って、デコードされた音声信号上動作することを意図したノイズ・サプレッサを実現するときには、特別な注意を払わなければならない。特に、競合する２つの要因の均衡をとらなければならない。ノイズ・サプレッサがノイズを減衰し過ぎると、音声コーディックが原因で音質の劣化があらわになることがある。しかし、音声のエンコードとデコード用に最適化された標準的な音声コーディックに固有の特性により、デコードされたバックグラウンド・ノイズは元のノイズ信号よりも一層聞き苦しくなることがあり、従って、これをできるだけ減衰する必要がある。このように、実際には、エンコードの前に音声信号に施すことができるノイズ低減のレベルよりも、やや低いレベルのノイズ低減の方が、デコードされた音声信号にとっては最適であることが判明している。
【００１２】
一般に、音声のエンコードおよび／またはデコード中にノイズ抑制が行われる場合には、バックグラウンド・ノイズのレベルを低下させ、ノイズ低減プロセスに起因する音声の歪みを最小限にし、入力バックグラウンド・ノイズの元の性質を保持すること、が望ましい。
【００１３】
ここで図１を参照して先行技術によるノイズ・サプレッサを備えたモバイル端末の実施形態を説明する。モバイル端末およびその通信手段である無線システムは、ディジタル携帯電話統一システム（ＧＳＭ）規格に基づいて動作する。図１は、送信（音声エンコード）ブランチ１２と受信（音声デコード）ブランチ１４とを備えたモバイル端末１０を示している。
【００１４】
送信（音声エンコード）ブランチ１２では、音声信号はマイクロフォン１６によってピックアップされ、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１８によってサンプリングされ、信号を向上させるためにノイズ・サプレッサ２０でノイズが抑制される。そのためには、サンプリングされた信号中のバックグラウンド・ノイズを抑制できるように、バックグラウンド・ノイズのスペクトルを評価する必要がある。標準的なノイズ・サプレッサは周波数領域で動作する。時間領域信号が先ず周波数領域に変換され、これは高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を利用して効率的に実行できる。周波数領域では、ボイス・アクティビティがバックグラウンド・ノイズから区別されなければならず、ボイス・アクティビティが存在しない場合は、バックグラウンド・ノイズのスペクトルが評価される。次に現在入力されている信号スペクトルおよびバックグラウンド・ノイズの評価に基づいてノイズ抑制利得係数が計算される。最後に、逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）を利用して信号が時間領域へと再変換される。
【００１５】
向上した（ノイズが抑制された）信号は、音声エンコーダ２２によってエンコードされて、音声パラメータの集合が抽出され、次にこれらはチャネル・エンコーダ２４によってチャネル・エンコードされ、そこである程度までエラー保護するためにエンコードされた音声信号に冗長性が加えられる。次に、合成された信号は無線周波（ＲＦ）信号へとアップコンバートされ、送信／受信ユニット２６によって送信される。送信／受信ユニット２６は送信と受信の双方が可能であるようにアンテナに接続されたデュープレクサ・フィルタ（図示せず）を備えている。
【００１６】
図１のモバイル端末で使用するのに適したノイズ・サプレッサは、公報ＷＯ９７／２２１１６号に記載されている。
【００１７】
バッテリの寿命を延ばすため、移動通信システムには標準的には異なる種類の信号依存型の低電力動作モードが採用されている。このような機構は一般に音声間欠送信（ＤＴＸ）と呼ばれている。ＤＴＸの基本構想は、無音声期間に音声のエンコード／デコード・プロセスを中断することである。ＤＴＸは更に、通話の休止中に無線リンクを介して送信されるデータ量を制限することをも意図している。双方の手段とも、送信装置が消費する電力量を節減するためである。標準的には、送信端末でバックグラウンド・ノイズと類似するようにされた、一種のコンフォート・ノイズ信号が実際のバックグラウンド・ノイズの代わりに生成される。ＤＴＸハンドラは例えばＧＳＭエンハンスト・フルレート（ＥＦＲ）、フルレートおよびハーフレート音声コーディックのような分野で周知である。
【００１８】
図１を再び参照すると、音声エンコーダ２２は送信（ＴＸ）ＤＴＸハンドラ２８に接続されている。ＴＸ  ＤＴＸハンドラ２８はノイズ・サプレッサ・ブロック２０の出力として供給されるノイズを抑制した信号内にボイス成分が含まれているか否かを示す入力をボイス・アクティビティ・デコーダ（ＶＡＤ）３０から受信する。ＶＡＤ３０は基本的にはエネルギ検出器である。ＶＡＤは濾波された信号を受信し、濾波された信号のエネルギを閾値と比較して、閾値を超えるごとに音声を示す。すなわち、これは音声エンコーダ２２によって生成された各フレームが音声入りのノイズを含むのか、音声なしのノイズを含むのかを示す。モバイル端末によって発生された信号中の音声を検出する際の最も重大な困難さは、このような端末が使用される環境によって音声／ノイズ比が低くなる場合が多いことである。ＶＡＤ３０の精度は、音声があるかないかの判定の前にフィルタリングを利用して音声／ノイズ比を高めることによって、向上する。
【００１９】
携帯電話が使用されるあらゆる環境のうち、最悪の音声／ノイズ比が発生するのは一般に移動中の自動車内である。しかし、ノイズが長期間にわたって比較的固定的である場合、すなわちノイズの振幅スペクトルが時間の経過とともにそれほど変化しない場合は、適宜の濾波係数を有する適応フィルタを使用して車中ノイズのほとんどを除去することができる。
【００２０】
モバイル端末が使用される環境でのノイズ・レベルは常に変化することがある。ノイズの周波数成分（スペクトル）もまた変化し、環境に応じて変化が極めて著しい場合がある。このような変化に応じて、ＶＡＤ３０の閾値、および適応フィルタの濾波係数は常に調整されなければならない。確実な検出を行うには、ノイズが誤って音声として識別されることを避けるため、閾値はノイズ・レベルよりも充分に高くなければならないが、高過ぎて音声の低レベル部分がノイズとして識別されることがあってはならない。閾値と適応フィルタの濾波係数は、音声が存在しない場合だけ更新される。勿論、音声の有無に関する独自の判定に基づいて、ＶＡＤ３０がこれらの値を更新することがあってもよい。従って、このような適応は、信号が周波数領域内でほぼ固定的であるが、音声の通話に固有のピッチ成分を有していない場合のみに行われる。情報トーン中の適応を避けるためにトーン検出器も使用される。
【００２１】
（しばしば長期にわたって固定的ではない）低レベルのノイズが音声として検出されることを確実になくすために、更に別の機構が使用される。この場合は、閾値未満のフレーム・パワーを有する入力フレームがノイズ・フレームと見なされるように、付加的な固定閾値が使用される。
【００２２】
ＶＡＤのハングオーバ期間を利用して、低レベルの音声のミッド・バースト・クリッピングが除去される。ノイズ・スパイクの伸張を防止するため、ハングオーバは一定期間を超える音声バーストのみに付加される。この点に関するボイス・アクティビティ検出器の動作はこの分野で公知である。
【００２３】
ＶＡＤ３０の出力は、標準的にはＴＸ  ＤＴＸハンドラ２８で使用されるバイナリ・フラグである。信号中に音声が検出されると、その送信が継続される。音声が検出されない場合は、ノイズが抑制された信号の送信は、音声が再び検出されるまで停止される。
【００２４】
ほとんどの移動通信システムでは、アップリンク接続ではＤＴＸが最も採用されているが、その理由は、音声のエンコードおよび送信は、標準的には受信および音声のデコードよりもかなり多くの電力を消費し、またモバイル端末は標準的にはバッテリに蓄積された限定されたエネルギに依存しているからである。音声を伴うものと推定される信号が送信されていない期間中、聞き手に対して信号が実際に連続しているかのようなイリージョンを与えるためにコンフォート・ノイズが発生される。以下に詳細に説明するように、携帯電話システムの中には、送信端末から受信された、送信端末におけるノイズの特性を記述した情報に基づいて、受信端末でコンフォート・ノイズが発生されるものもある。
【００２５】
一般に、ＤＸＴ動作モードになっているか否かを示す明示フラグが音声デコーダに備えられる。これは例えば、全てのＧＳＭ音声コーディックに当てはまる。しかし、例えば、入力されたフレームを以前のフレームと比較し、連続するフレームが同一であるならば音声作動スイッチ（ＶＯＸ）フラグをセットアップすることによって、ノイズ・サプレッサ内でフレーム反復モードが起動されなければならないパーソナル・ディジタル・セルラー（ＰＤＣ）ネットワークのような他の場合もある。更に、モバイル同士の接続の際には、ダウンリンク接続にはアップリンク接続でのＤＴＸの存在に関する情報は提供されない。
【００２６】
ＧＳＭ  ＥＦＲコーディックといったいくつかの音声コーディックでは、音声エンコーダのＤＴＸハンドラ内で音声の休止中に送信を切断する決定が下される。音声バーストの終了時に、ＤＴＸハンドラは少数の連続フレームを利用して、サイレンス・ディスクリプタ（ＳＩＤ）フレームを生成し、これは評価されたバックグラウンド・ノイズ特性をデコーダに示すコンフォート・ノイズ・パラメータを伝えるために利用される。サイレンス・ディスクリプタ（ＳＩＤ）フレームはＳＩＤコードワードにより特徴づけられる。
【００２７】
ＳＩＤフレームの送信後、無線送信が遮断され、音声フラグ（ＳＰフラグ）がゼロに設定される。それ以外の場合は、ＳＰフラグは無線送信を示すように１に設定される。ＳＩＤフレームは音声デコーダによって受信され、これはその後、ＳＩＤフレーム内に記述された特性に対応するスペクトル・プロフィルを有するノイズを、生成する。時折行われるＳＩＤフレームの更新は、送信端末におけるバックグラウンド・ノイズと、受信端末で生成されたコンフォート・ノイズとの相関性を保持するために、デコーダに送信される。例えば、ＧＳＭシステムでは、正規の通信の２４フレームごとに新たなＳＩＤフレームが送信される。このようにしてＳＩＤフレームを時折更新することによって、許容できる正確なコンフォート・ノイズの生成が可能であるだけではなく、無線リンクを介して送信されなければならない情報量が大幅に減少する。それによって送信に必要な帯域幅が縮小し、無線資源の有効利用に役立つ。
【００２８】
モバイル端末の受信（音声デコード）ブランチ１４では、送信／受信ユニット２６によってＲＦ信号が受信され、ＲＦ信号からベースバンド信号へとダウンコンバートされる。ベースバンド信号はチャネル・デコーダ３２によってチャネル・デコードされる。チャネル・デコーダがチャネル・デコードされた信号中に音声を検出すると、信号は音声デコーダ３４によって音声デコードされる。
【００２９】
モバイル端末は更に、欠陥（例えば破損した）フレームを処理するための欠陥フレーム・ハンドリング・ユニット３８を備えている。欠陥トラヒック・フレームは、欠陥フレーム表示（ＢＦＩ）を１に設定することで、無線サブシステム（ＲＳＳ）によってその旨のフラグがたてられる。送信チャネルにエラーが発生した場合は、損失されたまたはエラーが生じた音声フレームが正規にデコードされると、聞き手は不快なノイズを聞くことになる。この問題を処理するため、損失した音声フレームの主観的なクオリティは、一般的には欠陥フレームを以前の良好な音声フレームの繰り返しか、または外挿と置き換えることによって向上する。この置き換えによって、音声信号に連続性が与えられ、出力レベルの漸減を伴う結果、やや短期間で出力が無音になる。良好なトラヒック・フレームには、無線サブシステムによってＢＦＩが０であるフラグがたてられる。
【００３０】
先行技術の欠陥フレーム・ハンドリング・ユニット３８の実施例は、受信（ＲＸ）間欠送信（ＤＴＸ）ハンドラ内にある。欠陥フレーム・ハンドリング・ユニットは、無線サブシステムによって１またはそれ以上の音声フレーム、またはサイレンス・ディスクリプタ（ＳＩＤ）フレームが損失したことが示されると、フレームの置き換えとミューティングを実行する。例えば、ＳＩＤフレームが損失した場合、欠陥フレーム・ハンドリング・ユニットは音声デコーダに対してその事実を通知し、音声デコーダは標準的には欠陥があるＳＩＤフレームを最後の有効なフレームと置き換える。このフレームは、信号のノイズ成分に連続性を付与するために、反復される音声フレームの場合と全く同様に繰り返され、漸減される。あるいは、ダイレクトに繰り返すのではなく、以前のフレームが外挿される。
【００３１】
フレーム置き換えの目的は、損失したフレームの作用を隠蔽することにある。幾つかのフレームが損失した場合に出力を減衰させる目的は、ユーザに対して無線リンク（チャネル）がブレークダウンした可能性があることを示し、かつフレーム置き換え手順に起因することがある不快な音響の発生の可能性を回避することにある。しかし、通常は情報価値のない損失したフレーム中のバックグラウンド・ノイズを置き換え、かつ減衰させることでノイズを含む音声、または純然たるバックグラウンド・ノイズの知覚されるクオリティに影響が及ぶことがある。レベルがやや低いバックグラウンド・ノイズの場合でも、損失したフレーム中のバックグラウンド・ノイズを急激に減衰させると、送信された信号のなめらかさが劣化した印象を与える。このような印象はバックグラウンド・ノイズが大きくなるほど強くなる。
【００３２】
それがデコードされた音声であれ、コンフォート・ノイズ、または反復され、減衰されたフレームであれ、音声デコーダによって生成される信号はディジタル／アナログ・コンバータ４０によってディジタル形式からアナログ形式へと変換されてから、聞き手に例えばスピーカまたは受話口４２を経て再生される。
【００３３】
本発明の１つの態様によれば、バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するためのノイズ・サプレッサが提供され、このサプレッサはバックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するためのエスティメータを備え、そこで間欠送信ユニット、およびチャネル・エラー検出器のうちの少なくとも一方からの表示を利用して、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価が制御される。
【００３４】
好適には、ネットワーク内のアップリンク経路中の音声デコーダによって該表示がなされる。
【００３５】
好適には、ノイズ・サプレッサは音声デコーダによって供給される信号中のノイズを抑制する。
【００３６】
好適には、表示はチャネル・デコーダに出現し、音声デコーダによって処理される。好適には、表示は音声デコーダ内の欠陥フレーム・ハンドリング・ユニットによって処理される。
【００３７】
好適には、ノイズ・サプレッサはノイズが抑制された信号を音声エンコーダに送る。
【００３８】
好適には、ノイズ・サプレッサは、チャネルを通して信号を送信するために使用される個々のフレームに、エラーが生じていることを示すフラグまたは表示を、利用する。
【００３９】
好適には、評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの更新は、信号中のチャネル・エラーがチャネル・エラー検出器によって検出されている期間中は一時停止される。このように、チャネル・エラーを含む信号の部分、またはチャネル・エラーをマスクしまたは緩和するために発生される信号の部分は、ノイズの評価には利用されない。
【００４０】
好適には、ノイズ・サプレッサはバックグラウンド・ノイズのスペクトルの評価を制御するためのボイス・アクティビティ検出器を備えている。好適には、評価されたバックグラウンド・ノイズのスペクトルは、音声が存在しないことをボイス・アクティビティ検出器が示した場合に更新される。好適には、チャネル・エラー検出器がチャネル・エラーを検出すると、ボイス・アクティビティ検出器の状態および／または該検出器の以前の無音声／音声判定のメモリの状態は、フリーズされる。
【００４１】
好適には、信号が送信されていない期間中、コンフォート・ノイズ発生器によってコンフォート・ノイズが生成される。信号が送信されていないことを音声間欠送信ユニットが表示している期間中は、評価されたバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの更新は一時停止される。このように、コンフォート・ノイズはノイズの評価には利用されない。
【００４２】
「コンフォート・ノイズ」という用語は、そのコンフォート・ノイズの生成時に、実際にバックグラウンド・ノイズが発生していないかのようなバックグラウンド・ノイズを表すために生成されるノイズ、を意味する。例えば、コンフォート・ノイズは、これが発生される前にバックグラウンド・ノイズの分析によって評価されたノイズであってもよく、ランダム、または疑似ランダムなノイズでもよく、または、バックグラウンド・ノイズの分析によって評価されたノイズと、ランダム、または疑似ランダムなノイズとの組合せでもよい。
【００４３】
モバイル端末にノイズ・サプレッサが備えられる本発明の実施形態では、ノイズを抑制した音声をエンコーダに供給し、デコーダからノイズを抑制した音声を受信するようにノイズ・サプレッサを搭載してもよい。勿論、エンコーダとデコーダはコーディックであってもよい。
【００４４】
好適には、ノイズ・サプレッサは無線経路内にある。ノイズ・サプレッサは、通信網から通信端末へのダウンリンク無線経路内にあってもよい。
【００４５】
本発明の別の態様では、
バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するステップと、
バックグラウンド・ノイズ・スペクトルを利用して、信号中のノイズを抑制するステップと、
音声間欠送信ユニットとチャネル・エラー検出器の少なくとも一方の動作を表す表示を受信するステップと、
その表示を利用して、バックグラウンド・ノイズのスペクトルの評価を制御するステップとを含む、バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ抑制方法が提供される。
【００４６】
本発明の別の態様では、バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサを備え、該ノイズ・サプレッサはバックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するためのエスティメータを備え、そこで間欠送信ユニット、およびチャネル・エラー検出器のうちの少なくとも一方からの表示を利用して、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価が制御されるモバイル端末が提供される。
【００４７】
好適には、モバイル端末はチャネル・エラー検出器を備えている。チャネル・エラー検出器はチャネルを通して信号を送信するために使用される個々のフレームにエラーがある旨を表示してもよい。
【００４８】
好適には、表示はダウンリンク経路内の音声デコーダによって行われる。好適には、チャネル・エラーを検出するための検出器は音声デコーダの中にある。好適には、表示はチャネル・デコーダ内に現れ、音声デコーダによって処理される。好適には、表示は音声デコーダ内の欠陥フレーム・ハンドリング・ユニットによって処理される。
【００４９】
好適には、モバイル端末のノイズ・サプレッサは、バックグラウンド・ノイズのスペクトルの評価を制御するためのボイス・アクティビティ検出器からなる。好適には、ボイス・アクティビティ検出器は音声エンコーダの一部である。
好適には、モバイル端末は間欠送信ユニットからなる。
【００５０】
本発明の他の態様では、無線信号を受信する受信機と、信号をユーザが理解できる形式で出力する手段とからなるダウンリンク経路と、該ダウンリンク経路内に備えられ受信した信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサとからなるモバイル端末が提供される。
【００５１】
ダウンリンクという用語は、通信システムにおける通信経路で使用される場合は、ネットワークからモバイル端末への経路を意味する。勿論、信号はモバイル端末ではなく、有線電話のような固定通信端末に送信してもよい。
【００５２】
本発明の他の態様では、移動通信ネットワークと、複数の移動通信端末とを備えた移動通信システムであって、そのネットワークは、バックグラウンド・ノイズを含む信号中のノイズを抑制するためのノイズ・サプレッサを有し、該ノイズ・サプレッサはバックグラウンド・ノイズのスペクトルを評価するためのエスティメータを備え、間欠送信ユニットとチャネル・エラー検出器との少なくとも一方からの表示を利用して、バックグラウンド・ノイズのスペクトルの評価が制御される移動通信システムが提供される。
【００５３】
好適には、信号はマイクロフォンによって生成される。これは電話機のマイクロフォンによって生成されてもよい。
【００５４】
好適には、移動通信システムは間欠送信ユニットを備えている。
【００５５】
好適には、ノイズ・サプレッサは、デコードされた音声中のノイズを抑制するためにネットワーク内のデコーダの出力部に搭載される。あるいは、ノイズ・サプレッサが、ノイズを抑制した音声をネットワーク内のエンコーダに送る。
【００５６】
本発明の更に他の態様では、移動通信ネットワークと複数の移動通信端末とを備えた移動通信システムであって、少なくとも１つのモバイル端末によって送られる信号中のノイズを抑制するために、ネットワーク内にノイズ・サプレッサが備えられる移動通信システムが提供される。
【００５７】
本発明の他の態様では、信号中のチャネル・エラーに起因する障害を制限するために、信号中のフレームを置き換えるためのフレーム・リプレーサであって、以前に受信され、エラーがないものと表示された信号部分を記憶するためのメモリと、ノイズ信号を生成するノイズ発生器と、以前に受信された信号部分を漸減し、かつ以前受信され、減衰された信号部分と、ノイズ信号とを組合わせて、結合信号を生成するフレーム発生器と、からなり、該フレーム発生器は、以前に受信された信号部分と比較して、結合信号に対するノイズ信号からのコントリビューションを時間の経過とともに増大させる、フレーム・リプレーサが提供される。
【００５８】
ノイズ信号は、ランダムまたは疑似ランダム信号でもよい。ノイズ信号は、ランダムまたは疑似ランダム信号と、ノイズの評価との組合わせでもよい。
【００５９】
好適には、以前に受信された信号部分は反復され、反復のたびに漸次減衰される。これは既に受信されたフレームでもよい。ノイズ信号は生成された合成フレームの集合でもよい。ノイズ信号の合成フレームはフレームごとに、以前受信された信号部分の漸次減衰された各フレームに加算されてもよい。好適には、ノイズ信号のコントリビューションは以前受信された信号部分が低減されると同程度に増大し、結合信号のレベルは以前受信された信号のレベルとほぼ同じにする。
【００６０】
チャネルのブレークダウンを示すために、ノイズ信号と、以前受信された信号部分のうちの少なくとも一方が減衰される。好適には双方の信号とも減衰される。ノイズ信号の減衰は、以前受信された信号部分が、結合信号にもはやコントリビューションしない程度まで減衰された後に、開始されてもよい。
【００６１】
フレーム・リプレーサは、音声デコーダの一部をなす欠陥フレーム・ハンドラの一部でもよい。ノイズ発生器はノイズ・サプレッサ内に備えてもよい。ノイズ・サプレッサは音声デコーダからの情報を得て、受信した情報と、欠陥フレームの表示がオフになった最新の時点から、反復／外挿されたフレームがどの程度減衰されたかの独自の計測と、に基づいて、それが発生したノイズに加える増幅を調整することができる。
【００６２】
リプレーサは、エラーを含むフレーム、損失したフレーム、またはその双方を置き換えることができる。チャネル・エラーは、エア・インタフェースを通した信号の送信によってひき起こされることもある。
【００６３】
本発明の他の態様では、チャネル・エラーに起因する障害を制限するために信号中のフレームを置き換える方法であって、
エラーがない旨が表示された、以前受信された信号部分を記憶するステップと、
以前受信された信号部分を漸次減衰させるステップと、
ノイズ信号を発生するステップと、
以前受信された信号部分とノイズ信号とを組合せた結合信号を生成するステップと、
時間の経過とともに、以前に受信された信号部分と比較して、結合信号に対するノイズ信号からのコントリビューションを増大させるステップと、を含む方法が提供される。
【００６４】
本発明の他の態様では、信号中のチャネル・エラーに起因する障害を制限するために、信号中のフレームを置き換えるためのフレーム・リプレーサを備えたモバイル端末であって、該フレーム・リプレーサは、以前に受信され、エラーがないものと表示された信号部分を記憶するためのメモリと、ノイズ信号を発生させるノイズ発生器と、以前に受信された信号部分を漸減し、かつ以前受信され、減衰された信号部分と、ノイズ信号とを組合わせた結合信号を生成するフレーム発生器とを備え、該フレーム発生器は時間の経過とともに、以前に受信された信号部分と比較して、結合信号に対するノイズ信号からのコントリビューションを増大させる、モバイル端末が提供される。
【００６５】
本発明の他の態様では、チャネル・エラーに起因する障害を制限するために、信号中のフレームを置き換えるためのフレーム・リプレーサと複数の通信端末とを有する通信ネットワークを備えた通信システムであって、前記フレーム・リプレーサは、以前に受信され、エラーがないものと表示された信号部分を記憶するためのメモリと、ノイズ信号を発生させるノイズ発生器と、以前に受信された信号部分を漸減し、かつ以前受信され、減衰された信号部分と、ノイズ信号とを組合わせた結合信号を生成するフレーム発生器とを備え、該フレーム発生器は時間の経過とともに、以前に受信された信号部分と比較して、結合信号に対するノイズ信号からのコントリビューションを増大させる、通信システムが提供される。
【００６６】
本発明の他の態様では、フレーム・シーケンスから構成され、バックグラウンド・ノイズを含む信号の障害を検出するための検出器であって、振幅の急激な低下を検出するために信号の振幅が測定され、振幅の低下が検出されると、その急激度が判定され、その急激度が充分に激しい場合は、バックグラウンド・ノイズの評価を制御するために間欠性が表示される検出器が提供される。
【００６７】
本発明の他の態様では、ノイズ・サプレッサであって、フレーム・シーケンスから構成され、バックグラウンド・ノイズを含む信号のバックグラウンド・ノイズを評価するエスティメータと、振幅の急激な低下を検出するために信号の振幅が測定され、振幅の低下が検出されると、その急激度が判定され、その急激度が充分に激しい場合は、バックグラウンド・ノイズの評価を制御するために間欠性の表示がなされるようにした、信号中の間欠性を検出するための検出器と、を備えたノイズ・サプレッサが提供される。
【００６８】
本発明は、意図的に生成されることができるが、フレームのシーケンスに間欠性がないために容易には検出できない信号中の人為的なギャップ、を検出するものである。
【００６９】
好適には、間欠性の表示を利用して、バックグラウンド・ノイズの評価を更新する頻度が制御される。好適には、振幅の低下が検出されるとその頻度は低下される。
【００７０】
好適には、バックグラウンド・ノイズの評価が更新される頻度を低下させるのは、同時に発生するノイズではないが、以前からのノイズをベースにするある何かによってバックグラウンド・ノイズの評価が更新されることを防止するためである。好適には、バックグラウンド・ノイズの評価はノイズ・サプレッサで生成される。検出器はノイズ・サプレッサの一部でもよいが、単にノイズ・サプレッサから、またはノイズ・サプレッサへと入力を授受する別個のユニットでもよい。振幅の低減は１またはそれ以上の損失したフレームに起因することもあり、あるいはこのような損失フレームをマスクするために使用される減衰、または反復プロセスに起因することもあり、または同時に発生する、信号中に含まれる実際のノイズ中の減少が原因であることもある。あるいは、検出器はマイクロフォンのミューティングに起因する間欠性を検出する。ノイズ評価の更新頻度を下げると、結果として、その特定の時点で処理されている信号部分によってノイズ評価が受ける影響が少なくなる。このように、実際のバックグラウンド・ノイズが信号中に依然として含まれているが、その影響が低下している場合は、その時点では信号中に実際のバックグラウンド・ノイズは含まれないが、その代わりに例えば反復されたフレームまたは減衰されたフレームのような他の信号が使用される可能性に対処するために、ノイズ評価は依然として実際のバックグラウンド・ノイズに基づいて行われる。
【００７１】
本発明の別の態様では、フレーム・シーケンスからなり、バックグラウンド・ノイズを含む信号中の間欠性を検出する方法であって、
振幅の急激な低減を検出するために、信号の振幅を測定するステップと、
振幅が低減したことを検出するステップと、
低減の急激度を判定するステップと、
急激度が充分に激しい場合は、バックグラウンド・ノイズの評価を制御するために、間欠性の表示をするステップと、を有する方法が提供される。
【００７２】
本発明の別の態様では、ノイズ・サプレッサを備えたモバイル端末であって、該ノイズ・サプレッサはフレーム・シーケンスからなる信号中のバックグラウンド・ノイズを評価するためのエスティメータと、振幅の急激な低下を検出するために信号の振幅が測定され、振幅の低下が検出されると、その急激度が判定され、その急激度が充分に激しい場合は、バックグラウンド・ノイズの評価を制御するために間欠性の表示がなされる、信号中の間欠性を検出するための検出器と、を備えたモバイル端末が提供される。
【００７３】
本発明の別の態様では、ノイズ・サプレッサと複数の通信端末とを有する通信ネットワークとを備えた通信システムであって、フレーム・シーケンスからなる信号中のバックグラウンド・ノイズを評価するためのエスティメータと、振幅の急激な低下を検出するために信号の振幅が測定され、振幅の低下が検出されると、その急激度が判定され、その急激度が充分に激しい場合は、バックグラウンド・ノイズの評価を制御するために間欠性の表示がなされる、信号中の間欠性を検出するための検出器と、を備えた通信システムが提供される。
【００７４】
本発明の別の態様では、信号に作用するノイズ抑制段であって、第１ウインドウ関数で信号に重み付けする第１ウインドウイング（windowing）・ブロックと、時間領域からの信号を周波数領域に変換するためのトランスフォーマと、周波数領域からの信号を時間領域に変換するトランスフォーマと、第２のウインドウ関数で信号に重み付けする第２ウインドウイング・ブロックとを備えたノイズ抑制段、が提供される。
【００７５】
本発明の別の態様では、２段階ウインドウイング方法であって、
時間領域内の信号に第１のウインドウ関数で重み付けして、フレームを作成するステップと、
該フレームを周波数領域に変換するステップと、
該フレームを時間領域に逆変換するステップと、
該フレームに第２のウインドウ関数で重み付けして、隣接するフレーム間で整合（match）するエラーを抑制するステップと、を有する方法が提供される。
【００７６】
好適には上記の方法は、音声エンコード・ステップの後にウインドウで重み付けするステップを含んでいる。あるいは、重み付けは音声エンコード・ステップの前に行ってもよい。
【００７７】
好適にはウインドウ関数は、前勾配（slope）と後勾配とを有する台形の形状を有している。好適には第１ウインドウ関数は、第２ウインドウ関数の前勾配の傾度よりも浅い傾度を有する前勾配を有している。好適には第１ウインドウ関数は、第２ウインドウ関数の後勾配の傾度よりも緩やかな傾度を有する後勾配を有している。第１ウインドウ関数の勾配が相対的に緩やかであることによって、良好な周波数変換が可能になる。第２ウインドウ関数の勾配が相対的に急であることによって、時間領域内での隣接するフレーム間の不整合が良好に抑制される。
【００７８】
本発明の別の態様では、信号に作用するノイズ抑制段を備えるモバイル端末であって、前記ノイズ抑制段は、第１ウインドウ関数で信号に重み付けする第１ウインドウイング・ブロックと、時間領域からの信号を周波数領域に変換するためのトランスフォーマと、周波数領域からの信号を時間領域に変換するトランスフォーマと、第２のウインドウ関数で信号に重み付けする第２ウインドウイング・ブロックとを備えたモバイル端末が提供される。
【００７９】
本発明の別の態様では、信号に作用するノイズ抑制段と、複数の通信端末とを備える通信ネットワークとを備える通信システムであって、前記ノイズ抑制段は、第１ウインドウ関数で信号に重み付けする第１ウインドウイング・ブロックと、時間領域からの信号を周波数領域に変換するためのトランスフォーマと、信号中のノイズを抑制するノイズ・サプレッサと、周波数領域からの信号を時間領域に変換するトランスフォーマと、第２のウインドウ関数で信号に重み付けする第２ウインドウイング・ブロックとを備えた通信システムが提供される。
【００８０】
音声は常に存在するのではないが、信号はノイズ音声であってよい。
ここで本発明の実施形態を添付図面を参照して一例としてのみ説明する。
【００８１】
図１はこの分野では公知である従来のノイズ抑制技術に関連して既に説明してきた。
【００８２】
図２は本発明に基づいて修正された、図１と類似のモバイル端末１０を示す。対応する部品には対応する参照番号が付されている。図２の端末１０は付加的に、受信（ダウンリンク／音声デコード）ブランチ１４内に配置されたノイズ・サプレッサ４４を備えている。ノイズ・サプレッサ４４は、ＤＴＸハンドラ３６と欠陥フレームハンドリングユニット３８とに接続されていることを付記しておく。ノイズ・サプレッサ４４は、後述するように、その動作に影響を及ぼすＤＴＸハンドラ３６と欠陥フレームハンドリングユニット３８とからの信号を受信する。音声エンコード・ブランチおよび音声デコード・ブランチ内のノイズ抑制ユニットは、図２では別個のブロック（２０および４４）として示されているが、これらを単一のユニットとして実装してもよいことを付記しておく。このような単一ユニットは音声エンコードおよび音声デコードの双方によるノイズ抑制機能を有することができる。
【００８３】
ノイズ・サプレッサ４４は、受信（音声デコード）ブランチ１４内における音声デコーダ（この例では音声デコーダ３４）の出力に配置されている。従って、これは例えば、１またはそれ以上の携帯電話システムの両端のモバイル相互間の接続における、１またはそれ以上の音声コーディングおよびデコーディング段に起因するノイズを含む音声信号を、処理しなければならない。
【００８４】
ノイズ・サプレッサ４４はモバイル端末内に示されているが、これはネットワーク内に配置してもよいことが理解されよう。後に説明するように、その動作は音声エンコーダ、音声デコーダ、またはコーディックと連係して使用されるのに特に適している。
【００８５】
図３はノイズ・サプレッサ３００の詳細を示す。ノイズ・サプレッサ３００は、モバイル端末によって受信と送信の双方がなされる信号中のノイズを抑制するために利用することができ、従って図２のモバイル端末１０内のノイズ・サプレッサ２０またはノイズ・サプレッサ４４のベースを形成可能である。ノイズ・サプレッサ３００は機能ブロックの形式で示されている。フレーム処理および高速フーリエ変換（ＦＦＴ）動作を実行するための機能ブロックも含まれている。
【００８６】
アップリンク（音声エンコード）ブランチでは、Ａ／Ｄコンバータ１８がディジタル・データのストリームを生成し、このストリームはノイズ・サプレッサ２０へと送られて、そこで入力フレームへと変換される。ここで図３を参照してこの入力フレームの生成について説明する。８０サンプル・フレームの入力シーケンス３１２が、入力シーケンス形成ブロック３１６内の入力ストリーム３１４から抽出される。入力シーケンス３１２は、入力オーバラップ・セグメント・バッファ３１８に記憶されている１８サンプル・シーケンスに追加される。この１８サンプル・シーケンスは、先行する入力シーケンスの作成中にバッファ３１８に記憶されたものである。バッファ３１８のコンテンツが、新たな入力フレーム用に一旦利用されると、これらは新たな入力シーケンスの最後の１８サンプルに置き換えられ、それは次のフレームの作成に利用される。このように、入力シーケンス形成ブロック３１６の出力は、全部で９８のサンプルを含むシーケンスである。
【００８７】
ブロック３２０で、９８サンプル台形ウインドウ関数が、入力シーケンス形成ブロック３１６から獲得された入力シーケンス３１２に適用される。ウインドウ関数は図４に示されており、記号Ｗ１が付されている。図４は更に、後述する別のウインドウ関数Ｗ３をも示している。ウインドウ関数Ｗ１は、１２サンプル長の前傾斜と後傾斜とを有している。ウインドウイングの後、結果として生じた入力シーケンスに３０のゼロが追加されて、１２８サンプルの入力フレームが作成される。ここに記載したゼロ・パディング動作によって２の累乗、この場合には２7 のサンプル数を有する入力フレームが生成されることに留意されたい。それによって、後続の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）および逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）の動作を確実かつ効率的に実行することができる。
【００８８】
ブロック３２２で、フレームの周波数スペクトルを抽出するために、入力フレームに対し１２８ポイントのＦＦＴが実行される。振幅スペクトルは、ＦＦＴ長によってもたらされる周波数分解能よりも粗い所定の周波数分割を利用して複素ＦＦＴから計算される。この分割によって決定される周波数帯域は「計算周波数帯域」と呼ばれる。振幅スペクトルの評価には、信号の周波数分布に関する情報が含まれ、この情報は、計算周波数帯域用のノイズ抑制利得係数を計算するためにノイズ・サプレッサ４４内で利用される（ブロック３２８）。ある程度、この計算の目的は、バックグラウンド・ノイズの周波数スペクトルの評価を確立し、かつ保持することにある。
【００８９】
ブロック３３０では、ブロック３２２からの出力として供給される複素ＦＦＴに、計算周波数帯域内で、ブロック３２８からの対応する利得係数が乗算される。最後に、修正された複素スペクトルが、ブロック３６６内の逆ＦＦＴを利用して、時間領域へブロック３２８から逆変換される。
【００９０】
計算のためのロードおよびメモリの必要性、およびウインドウイング動作のアルゴリズム遅延は、短いオーバーラップ・セグメントを有する簡単な台形ウインドウ関数によって縮減できることは公知である。しかし、このような簡単なウインドウ関数を用いることによって、出力信号に不都合な作用が生ずることがある。それらの作用のうちの最も重要なものは、短い、オーバーラップ・フレームの境界で（例えば信号レベルおよびスペクトル・コンテンツ内で）、不整合に起因して誘発されるバチバチという雑音である。このアーティファクトは、利得関数が計算周波数帯域の間で大きく変動する減衰利得を呈する中程度の入力ＳＮＲの条件下で、発生することがある。ノイズ・サプレッサが例えばアップリンク（音声エンコード）ブランチ内で、音声エンコーダの前の事前処理段として動作する場合、前記のバチバチという雑音は、一般には音声コーディング−デコーディング・プロセス自体によってマスクされる。
【００９１】
しかし、図２のモバイル端末１０の場合は、ノイズ・サプレッサ４４の下流側に位置するそれ以上の音声エンコード段は存在しない。このように、短いオーバーラップ・セグメントを有する台形ウインドウ関数の利用に誘発される不都合なアーティファクトは、後続のエンコード・プロセスによっては遮蔽されず、スピーカ／イヤピース４２に送られる出力信号中で耳に聴こえる。この問題点を克服するため、オーバーラップ・セグメントの長さを長くし、ウインドウ関数を平滑化することも可能ではあるが、それによって計算の複雑さが増し、特にアルゴリズム遅延が増すことになろう。
【００９２】
従って、本発明により、フレームの境界領域のアーティファクトを抑制するために改良されたオーバーラップ加算手順によって、出力時間領域フレームが形成される。これはウインドウ関数Ｗ１およびＷ２によって表される。特性が僅かに異なる少なくとも２つの台形ウインドウ関数の組合せが使用される、「２段階」ウインドウイング構成が適用される。一方のウインドウ関数はＦＦＴに入力されるウインドウイング・フレーム用であり、他方のウインドウ関数はＩＦＦＴから出力されるウインドウイング・フレーム用である。本発明の方法では、比較的長く、ゆるやかな傾斜を有する第１の台形ウインドウ関数Ｗ１が、ブロック３２２でＦＦＴが実行される前にブロック３２０で、入力信号に適用される。入力信号がブロック３６６でＩＦＦＴによって時間領域へと逆変換されると、ＩＦＦＴの出力はブロック３６８で、ＦＦＴより前に利用されたウインドウ関数よりも短く、かつ急な傾斜を有する第２の台形ウインドウ関数Ｗ２によって修正される。オーバーラップ追加セグメントの長さは、第２の先細のウインドウの傾斜の長さによって決定される。ウインドウ関数Ｗ１とＷ３は図４に示され、比較できる。
【００９３】
Ｗ２は、６サンプル長の、前傾斜および後傾斜関数を有する８６サンプル長である。この第２ウインドウの始端は、ＩＦＦＴ出力シーケンスの６番目のサンプル（ベクトル）と同期化され、傾斜関数は、ウインドウの両端で６サンプル長の線形傾斜を生成するような傾斜関数である。この動作による出力は８６サンプルのベクトルであり、そのうちの最初の６サンプルはブロック３７２で、先行のフレームの処理中に記憶された同じサイズの、出力オーバーラップ・セグメント・バッファ３７０からのサンプルとサンプルごとに合計される。次に、ウインドウ出力ベクトルの最後の６サンプルが、次のフレームで使用されるように、出力オーバーラップ・セグメント・バッファ３７０に記憶される。ブロック３７４で、出力フレームは最終的にウインドウ出力の最初の８０サンプルとして抽出され、それには最初の６サンプルと、先行する出力オーバーラップ・セグメント・バッファからのサンプルとの前述の合計も含まれる。
【００９４】
前述の２段階の台形ウインドウイング・プロセスは、音声デコーディングの後の事後処理段として使用されるノイズ・サプレッサと連係して利用してもよく、または、音声エンコードに先立つ事前プロセッサとして使用されるノイズ・サプレッサに適用してもよいことに留意されたい。特に、音声エンコーダの入力で２段階ウインドウによってもたらされる向上したクオリティは、音声エンコード・プロセスで達成されるクオリティを高めることができる。
【００９５】
ＦＦＴ用の入力ベクトルは、実際には実数からなっているので、Numerical Recipes(数値計算法) ＣのThe Art of scientific Computing(４１４−４１５ページ、１９８８年刊）に記載されているような三角再結合方式（trigonometric recombination method）を利用して、２つの入力フレームを１つの複素ＦＦＴにパックすることによって計算負荷を低減することができる。このアプローチでは、ウインドウイングされ、ゼロ・パディングされた第１のフレームのサンプルは、ＦＦＴ用の入力シーケンスの実数成分に割当てられる。第２フレームは入力シーケンスの虚数成分に割当てられる。次に１２８ポイントの複素ＦＦＴが計算される。２つのフレームの複素スペクトルは、三角再結合によって分離することができる。２つの複素スペクトルのノイズ低減処理の後、これらは第１スペクトルに虚数単位で乗算された第２スペクトルを加算することによって合成される。その結果生じた複素スペクトルはＩＦＦＴに送られ、出力時間領域フレームを、ＩＦＦＴ出力の実数部分と虚数部分とに見いだすことが可能である。
【００９６】
近似振幅スペクトルはブロック３２６で複素ＦＦＴから計算される。各ＦＦＴビン（bin）内で、複素値が２乗されて、そのビンについてのエネルギ値が算出される。各々の計算周波数帯域内での２乗されたＦＦＴビンの値は合計された後、平方根がとられて、各計算周波数帯域ごとの近似平均振幅が算出される。全く類似した方法でパワー・スペクトル値を用いることもできることが理解されよう。
【００９７】
バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価は、ブロック３２６の出力として獲得された近似振幅スペクトル表現に基づくものである。バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価を更新する手順については後述する。
【００９８】
本発明の好適な実施形態では、０Ｈｚから４ｋＨｚまでの周波数範囲が、幅が等しくない１２の計算周波数帯域へと分割される。この分割は、音声中のホルマント周波数の平均位置に関する統計的知識に基づくものである。計算周波数帯域にわたりスペクトル値を平均するプロセスは、処理されるべきスペクトル・ビンの数を効果的に縮減し、ひいてはアルゴリズムの計算負荷を縮減して、スタティックＲＡＭおよびダイナミックＲＡＭの双方において節減する結果をもたらす。その上、周波数領域内での加算平均には、向上した音声を平滑化する効果がある。しかし、これらの利点は周波数分解能の犠牲のもとに得られるものであるので、折衷が必要である。特に、バックグラウンド・ノイズが音声信号と同じ周波数領域にある場合は、周波数分解能は音声とノイズとを充分に分離するだけ高くなければならない。
【００９９】
ここで、ノイズ・サプレッサ４４内で行われるノイズ抑制プロセスの動作を説明する。ノイズ抑制は、付加的なバックグラウンド・ノイズによって劣化した音声信号の向上に関するものである。本発明によれば、ノイズ抑制は、ノイズを含む音声信号のスペクトル評価を計算し、バックグラウンド・ノイズのスペクトルを評価し、かつノイズを含むオリジナル音声よりもノイズ・レベルが低い、ノイズを含む音声スペクトルを向上（enhance）させる試みによって、実行される。
【０１００】
ノイズ・サプレッサ４４内では、修正されたWienerフィルタリングが用いられる。各計算周波数帯域ごとの利得係数は、入り（現在の）音声フレームとバックグラウンド・ノイズとに対する振幅スペクトル評価を利用して、ブロック３４４で計算された事前(a priori)ＳＮＲ評価に基づいて、ブロック３２８で計算される。次にブロック３５１でこれらの利得係数に基づく補間が行われ、利得係数がその中に存在する計算周波数帯域に応じて各ＦＦＴビンに利得係数が与えられる。最低計算周波数帯域のより低い周波数未満の、ＦＦＴビン用の利得係数が、その最低計算周波数帯域の利得係数をもとに決定される。同様にして、最高計算周波数帯域のより高い範囲以上のＦＦＴビンに適用される利得係数が、その最高計算周波数帯域用の利得係数を用いて決定される。ブロック３３０で複素スペクトル成分に対応する利得係数が乗算される。ノイズ・サプレッサ４４では、利得係数値は〔low gain,1〕の範囲にある。但し、オーバーフローに関する処理の制御を簡略にするために０＜low gain＜１である。
【０１０１】
任意の周波数ビンθに対するWiener振幅評価のための利得計算式は下記のように表される。
【０１０２】
【数１】
0004897173.tif 000002
但し、ξ（θ）は事前ＳＮＲである。先行技術では、事前ＳＮＲは、音響、音声、および信号処理に関するＩＥＥＥ会報ＡＳＳＰ−３２（６）、１９８４年刊に記載されているような決定志向(decision-directed) 的な評価方法に基づいて評価してもよい。数式１は、計算周波数帯域内の振幅スペクトルの段階的な周波数領域の加算平均を利用して修正され、それによって全ＦＦＴベースの周波数分解能を利用したオリジナルWienerエスティメータよりも、帯域内のビンごとの差が小さくなる。表記を明確にするために、以下では計算周波数帯域を示すために記号Ｓを用いて、ＦＦＴビンを示すために用いられる記号θと区別する。。更に、計算周波数帯域内の利得係数を計算するため、基本Wiener振幅エスティメータの修正形が使用される。これは、
【数２】
0004897173.tif 000003
と表すことができる。
【０１０３】
ここで導入したWienerフィルタリングの修正には、各計算周波数帯域に対する事前ＳＮＲが評価される方法も含まれている。オリジナルの音声信号およびノイズ信号自体は事前には分からないので、基本的に、単チャネル信号から真の事前ＳＮＲを抽出する方法はない。
【０１０４】
事前ＳＮＲの評価はブロック３４４で行われる。先行技術では、事前ＳＮＲは前述の決定志向的なアプローチを用いて評価することができ、これは数学的に下記のように表すことができる。
【０１０５】
【数３】
0004897173.tif 000004
【０１０６】
数式３では、γ(s,n) は、ブロック３４２で現在のフレームのパワー・スペクトルの成分と、計算周波数帯域ｓについてのバックグラウンド・ノイズのパワー・スペクトルとの比率として計算された、フレーム数ｎの事後(posteriori)ＳＮＲである。このパワー比はそれぞれの振幅スペクトル評価の対応する成分の比率を２乗することによって計算される。Ｇ(s,n-1) は以前のフレームについて決定された計算周波数帯域の利得係数である。Ｐ（・）は整流関数（rectifying function）であり、αはいわゆる「忘却要素」（forgetting factor）（０＜α＜１）である。決定志向的なアプローチによって、αは現フレームのＶＡＤ判定に応じて２つの値の１つをとることができる。
【０１０７】
事前ＳＮＲはＳＮＲが高い条件で、より一般的には、音声が明確に存在するか、または、全く存在しない周波数帯域で、正確に評価することができる。しかし、数式１で示されたWiener評価式はＳＮＲの低い値に向かって大きく増大する導関数を有し、また数式３によって与えられる評価は低いＳＮＲの値では完全に正確ではないので、数式１によって表されたWiener評価式を直接適用すると、ある程度の音声が存在する場合には低ＳＮＲ周波数帯域で悪影響を生ずる。音声の歪みに加えて、中程度のノイズ・レベルで音声発語中に、残留ノイズは妨害になるほど不安定になる。
【０１０８】
本発明では、前述した従来の音声／ノイズ比に代えて、ノイズを含む音声とノイズとの事前比率が評価される。以下の説明では、このノイズを含む音声とノイズとの比は略語ＮＳＮＲを用いて示す。事前ＳＮＲの単純なそのままの評価ではなく、事前ＮＳＮＲの評価を用いることによって、ノイズ抑制された音声信号の主観的（知覚される）クオリティは著しく高まる。
【０１０９】
このように、本発明に基づいて、事前ＳＮＲの評価の代わりに、ノイズを含む音声／ノイズ比、ＮＳＮＲ、の評価が用いられ、数式３に代わる下記の公式が得られる。
【０１１０】
【数４】
0004897173.tif 000005
【０１１１】
ＮＳＮＲは事前音声／ノイズ比、ＳＮＲ、よりもより正確に評価できるということを主張する。数式４に基づいて、以前のフレームについて得られ、以前のフレームのそれぞれの利得係数が乗算された事後ＳＮＲ値は、現在のフレームに対する事前のノイズを含む音声／ノイズ比の計算に用いられる。各フレームに対する事後ＳＮＲ値は、そのフレームに対する利得係数の計算後にＳＮＲメモリ・ブロック３４５に記憶される。このように、以前のフレームについての事後ＳＮＲ値をＳＮＲメモリ・ブロック３４５から検索し、現行フレームの事前ＮＳＮＲの計算に用いることができる。
【０１１２】
本発明に基づいて、数式４によって与えられるＮＳＮＲ評価も、数式５に示されるように、下記により制約される。これは獲得できる最大ノイズ減衰に対し効果的に上限を設定する。
【０１１３】
【数５】
0004897173.tif 000006
【０１１４】
約１０ｄＢの最大減衰を生じる閾値ξ min を選択し、かつWiener利得方程式に、ハット付きの上記ξ(s)を代入することによって、(ノイズ抑制後に残るノイズ成分である) 残留バックグラウンド・ノイズは平滑になり、音声の歪みは著しく低減する。
【０１１５】
数式４中の忘却要素αはまた、先行技術のノイズ抑制方式とは異なって処理される。ＶＡＤ判定に基づいて忘却要素αを選択する代わりに、これは現行のＳＮＲ条件に基づいて判定される。この特徴は、ＳＮＲが低い条件では、事前ＮＳＮＲ評価の時間領域の平滑化によって、ノイズが抑制された音声のクオリティに対する評価エラーの悪影響を軽減することができる、という事実に誘発されるものである。忘却要素と現行のＳＮＲ条件との関係を確立するために、下記の数式６で示される反転された（inversed）事後ＳＮＲ表示、snr ap In 、に基づいてαが計算される。
【０１１６】
【数６】
0004897173.tif 000007
ＳＮＲの修正はまた、事前ＮＳＮＲ評価にも導入される。この修正によって、ノイズ抑制された（向上した）音声の消音や歪みを誘発する作用である、低いＳＮＲ条件での数式４の事前ＮＳＮＲの過小評価傾向が、軽減される。ＳＮＲ修正を行うために、ノイズ・サプレッサの入力にて長期のＳＮＲ条件が監視される。この目的のため、全入力フレーム・パワーおよび時間領域におけるバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの全パワー評価をフィルタリングすることによって、長期的なノイズを含む音声レベル、およびノイズレベルの評価が、ブロック３４８で確立されかつ保存される。
【０１１７】
音声レベル評価を得るため、現在の音声フレームのパワー・スペクトルは計算周波数帯域にわたって加算平均される。フレーム・パワーは、可変忘却要素と可変フレーム遅延でフィルタリングされ、ノイズを含む音声レベルの評価がなされる。ノイズ・レベル評価は、計算周波数帯域にわたってバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価を加算平均し、かつ時間経過とともに固定忘却要素でフィルタリングすることによって得られる。
【０１１８】
ノイズ・サプレッサ４４はまた、後述するようにバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価の更新プロセスを制御するために使用される音声アクティビティ検出器（ＶＡＤ）３３６をも備えている。音声アクティビティ検出は主としてバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を制御するためにノイズ・サプレッサ４４内で使用される。しかし各フレームごとのＶＡＤ３３６の判定は、（前述の）事前ＮＳＮＲ評価に関連したノイズを含む音声とノイズのレベルの評価、および（後述する）利得計算における最小限の検索手順のような他の幾つかの機能を制御するためにも利用される。その上、ＶＡＤアルゴリズムを利用して、外部目的のための音声検出表示を行うこともできる。ＶＡＤ表示の動作は、ＶＡＤの感度を増減するためのパラメータ値の変更のような僅かな修正を行うことによって、ハンズフリーのエコー制御または間欠送信（ＤＴＸ）機能のような外部機能用に、最適化することができる。
【０１１９】
音声を含むフレーム内だけでの、ノイズを含む音声レベル評価を更新するために、現行のフレームおよび近傍のフレーム中に、ＶＡＤ３３６によって、音声アクティビティが検出されるか否かに応じて、更新が許容されたり禁止されたりする。更新パワーが得られるフレームの前と後の双方で、ＶＡＤ３３６の判定を監視できるように、遅延が導入される。このような対策を講じることによって、ノイズを含む音声と純粋なノイズとの間の遷移を表すフレーム内において小パワーの音声レベル評価に与える影響を、軽減することができ、また、これらのフレーム内でのＶＡＤ３３６本来の信頼性の欠如を補償することができる。実際には、遅延はフレーム・パワーが極めて大きいフレームを除いては２フレームに設定され、前記のような場合は、ＶＡＤ３３６が音声を検出する最新の３フレームのうちの最小の２フレームが選択される。
【０１２０】
ノイズを含む音声パワーの平均範囲を表すフレーム・パワーによる更新を有利にするために、現行のフレーム・パワーと先行する音声レベル評価との差が、定数項（absolute term）で、小さい場合は、忘却要素は、最速の更新を可能にするような値をとる。
【０１２１】
ノイズ・レベル評価は、フレームごとにバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価における全パワーをフィルタリングすることによって得られる。この場合は、ＶＡＤに準拠した付加的な条件は設定されず、ノイズ・スペクトル評価の更新手順は既に充分に信頼できるので、忘却要素は一定に保たれる。
【０１２２】
最後に、ＳＮＲ補正係数（correction coefficient）として用いられる相対ノイズ・レベル・インジケータが定義される。これは、下記の数式７に示すように、ノイズ・レベル評価とノイズを含む音声レベル評価との、スケーリングされかつ制限された比率として定義される。
【０１２３】
【数７】
0004897173.tif 000008
但し、ハット付きの上記Ｎはノイズ・レベル評価であり、ハット付きの上記Ｓはノイズを含む音声レベル評価である。κは倍率であり、ｍａｘ ηは結果の上限である。これらハット付きのＮおよびハット付きのＳはブロック３４８で計算される。制限は単に固定小数点数演算における飽和として実施され、κ＝２に設定することによって、スケーリングの代わりに左シフトを用いることができる。従って、本発明の好適な実施例では、ノイズを含む音声およびノイズ・レベル評価は振幅領域内に記憶され、数式７中の比率は先ず振幅について計算され、その後で２乗されて、パワー領域の比率が算出される。
【０１２４】
前述のノイズ・レベル評価（ハット付きのＮ）は起動時にゼロに設定される。前述のノイズを含む音声レベル評価（ハット付きのＳ）は、中程度に低い音声パワーに対応した値に初期設定される。後続の処理ではノイズを含む音声レベル評価のための最小値として別のやや小さい値が用いられる。
【０１２５】
ＳＮＲ補正は数式８に従って事前ＮＳＮＲ評価に適用される。
【数８】
0004897173.tif 000009
【０１２６】
これにより、数式２に代入される修正された事前ＮＳＮＲ評価が得られる。
【０１２７】
所定の音声フレーム中の音声アクティビティの検出は、ノイズ・サプレッサのブロック３４２で計算された事後ＳＮＲ評価に基づいて行われる。基本的に、ＶＡＤ判定は、スペクトル距離尺度ＤSNR を適応閾値vthと比較することによって行われる。スペクトル距離ＤSNR は、事後ＳＮＲベクトルの成分の平均として計算される。
【０１２８】
【数９】
0004897173.tif 000010
但し、ｓ ｌおよびｓ ｈは、ＶＡＤ判定に含まれる最低および最高の計算周波数帯域に対応する成分の指標であり、υs は帯域ｓ内のＳＮＲベクトル成分に適用される重み係数である。ここに記載する本発明の実施形態では、全ての成分には同一の重み付けがなされているものと見なされる。すなわちｓ ｌ＝０、ｓ ｈ＝１１、およびυs ＝1/12である。
【０１２９】
ＤSNR が閾値vth を超えると、そのフレームは音声を含んでいるものと解釈され、ＶＡＤ関数は「１」を示す。そうではない場合は、フレームはノイズとして分類され、ＶＡＤは「０」を示す。これらの２進数よるＶＡＤ判定は、過去のＶＡＤ判定を参照できるように、１６フレーム（１つの１６ビット静的変数）にわたるシフトレジスタに記憶される。
【０１３０】
ＶＡＤ閾値vth は通常は一定である。しかしＳＮＲの条件が極めて良好な場合は、信号パワー中の僅かな変動が音声であるものと見なされることを防止するために、閾値は増分される。（前述の）相対ノイズ・レベルηの値が小さいと、ＳＮＲの条件が良好であることを示す。なぜなら、その要素は、評価されたノイズを含む音声パワーに対する評価されたノイズ・パワーのスケーリングされた比率だからである。このように、ηが小さい場合は、ＶＡＤ閾値vht はηの負数に対して直線的に増加する。ηに関する閾値は、ηが閾値よりも大きい場合は、vht が一定に保たれるようにも定義される。
【０１３１】
入力信号パワーが極めて低い場合は、前述ように、ＶＡＤ閾値に適応後でも信号中の固定的ではない小さい事象が、誤って音声であると見なされる場合がある。このような音声の誤検出を抑止するため、入力信号フレームの全パワーが閾値と比較される。フレーム・パワーが閾値未満に留まっている場合は、ＶＡＤ判定は、音声がないことを示すために強制的に「０」にされる。しかし、この修正は、以前の評価の重みと、数式４における新たなフレームの事後ＳＮＲとを判定するために、ＶＡＤ判定が事前ＮＳＮＲに適用された場合だけ実施される。バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価と、ノイズを含む音声およびノイズのレベル評価とを更新する目的のため、また、（後述する）最小限の利得検索において、１６ビットシフトレジスタ内の不変のＶＡＤ判定が用いられる。
【０１３２】
音声中の遷移に対する良好な応答を確実にするためには、数式２を用いてブロック３２８で計算されたノイズ減衰利得係数は、音声アクティビティに迅速に反応するものである必要がある。残念ながら、音声の遷移に対する減衰利得係数の感度が高まると、非固定的ノイズに対する感度も高まってしまう。その上、バックグラウンド・ノイズ振幅スペクトルの評価は反復的なフィルタリングによって行われるので、評価は急激に変化するノイズ成分に迅速に適応できず、ひいてはそれらを減衰させることができない。
【０１３３】
利得係数ベクトルのスペクトル分解能が高まると、同時にパワー・スペクトル成分の加算平均も低減し、すなわち計算周波数帯域当たりのＦＦＴビンの数がより少なくなるので、残留ノイズの不都合なバリエーションも生じてしまう可能性が高まる。しかし、計算周波数帯域を広くすると、ノイズが集中する周波数をアルゴリズムが突き止める能力が低くなる。それによって特に、一般にノイズが集中する低周波数では、ノイズ・サプレッサの出力に不都合な変動が生ずることがある。更に音声中の低周波コンテンツの比率が高いと、音声を含むフレーム内の同じ低周波範囲でノイズ減衰が低減し、その結果、音声のリズムと同期する残留ノイズの不都合な変調が生ずる傾向がある。
【０１３４】
本発明によれば、上記に概述した問題点は「最小利得検索」を用いて対処される。これはブロック３５０で実行される。現在のフレーム、および（利得メモリ・ブロック３５２に記憶されている）１またはそれ以上の以前のフレームについて判定された減衰利得係数Ｇ（s））が吟味され、各計算周波数帯域ｓごとの減衰利得係数の最小値が特定される。どれほど多くの以前の減衰利得係数ベクトルを吟味するかを限定する際に、現在のフレームに関するＶＡＤ判定が考慮されて、現在のフレーム内に音声が検出されない場合には、２組の以前の減衰利得係数が検討され、また現在のフレーム内に音声が検出された場合には１組の以前の減衰利得係数だけが検討されるようにされる。最小利得検索のプロパティは下記の数式１０に要約される。
【０１３５】
【数１０】
0004897173.tif 000011
但し、ＧA (s,n) は最小利得検索後のフレームｎ内の計算周波数帯域 sでの減衰利得係数を示し、またＶind は音声アクティビティ検出器の出力を示す。
【０１３６】
最小利得検索には、ノイズ抑制アルゴリズムの機能をスムーズにし、かつ安定させる傾向がある。その結果、残留バックグラウンド・ノイズはよりスムーズに響き、急激に変化する非固定的（non-stationary）ではないバックグラウンド・ノイズ成分は、効率的に減衰される。
【０１３７】
既に説明したように、周波数領域内でノイズ抑制を適用する場合、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を得る必要がある。ここでこの評価プロセスをより詳細に説明する。本発明によって、バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価は、音声アクティビティが存在しない期間中に入力信号フレームの周波数スペクトルを加算平均することによって得られる。これは、暫定的なバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価を計算するブロック３３２と、最終的なバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価を計算するブロック３３４で行われる。このアプローチによって、ＶＡＤ３３６の出力を参照して、バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価の更新が行われる。音声が存在しないことをＶＡＤ３３６が示した場合は、現在のフレームの振幅スペクトルに所定の重み付けがなされて、忘却要素を乗算した以前のバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価に加算される。これらの作用は以下の数式１１によって示される。
【０１３８】
【数１１】
0004897173.tif 000012
但し、Ｎn-1 (s) は、以前のフレーム（フレームn-1）からの、計算周波数帯域ｓ内のバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価の成分であり、Ｓ(s) は現在のフレームのパワー・スペクトルのｓ番目の計算周波数帯域であり、Ｎn (s) は現在のフレーム内のバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価の、対応する成分であり、またλは忘却要素である。
【０１３９】
忘却要素は、振幅スペクトルを利用して、数式１１によって与えられるノイズ統計の更新により、効率的に対処できるように構成されている。上向き（upward）更新用には、振幅領域でより小さい忘却要素で比較的早い時定数が用いられ、下向き（downward）の更新用には、より遅い時定数が用いられる。時定数も、大きい変化と小さい変化に適応するように変更される。スペクトル成分が以前の評価よりも大幅に大きい値で更新されなければならない場合には、上向き方向で急激な更新が行われ、また、新たなスペクトル成分が以前の評価よりも大幅に小さい場合には、下向き方向で緩やかな更新が行われる。一方、以前の評価に近いスペクトル成分値を更新するには、やや遅い時定数が用いられる。
【０１４０】
ＶＡＤ３３６は２値出力を供給するだけなので、発語（utterance）の開始の識別にはトレードオフが含まれる。音声発語の開始時に、ＶＡＤ３３６はノイズのフラグを立て続けることがある。このように、音声の最初のフレームがノイズとして誤って分類され、その結果、バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価が、音声を含むスペクトルで更新されることがある。同様の状態が発語の終了時にも生ずることがある。
【０１４１】
後に詳述するように、この問題点は、ブロック３３４でバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価を更新するために用いられるフレームに先行するフレームの前と後に、ＶＡＤ３３６からの判定ウインドウを遮蔽することによって対処される。次に、バックグラウンド・スペクトルを、記憶された以前のフレームの振幅スペクトルによって、遅延を伴って更新（遅延された更新）することができる。
【０１４２】
本発明によって、バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価の更新は２段階で行われる。最初に、現行フレームの振幅スペクトルでバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価を更新することによって、ブロック３３２で暫定パワー・スペクトル評価が行われる。この更新プロセスを行うには、以下の３つの条件のうち１つが満たされる必要がある。
【０１４３】
１．現在の、および以前の３つのフレームのＶＡＤ３３６の判定が「０」である（ノイズだけを示す）。
２．信号が必要なフレーム数について固定的（stationary）であると判定される。
３．現在のフレームのパワー・スペクトルが、何れかの周波数帯域でのバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価よりも低い。
【０１４４】
第２に、後続のフレームでのＶＡＤ判定が「１」であり、かつその前の（すなわち直前の）３つのフレームがＶＡＤ判定「０」を生じない限りは、（ブロック３３２から）生じた暫定パワー・スペクトル評価が後続フレームの実際のバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価として用いられる。そのような場合は、対応して、例えば発語の開始時に、以前のバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価がブロック３３４からブロック３３２での暫定パワー・スペクトル評価へとコピーされて、評価がリセットされる。
【０１４５】
バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価プロセスはＶＡＤ３３６の判定によって制御されるが、ＶＡＤ３３６の判定自体がブロック３３４におけるバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価に依存していることによる困難が生ずることもある。バックグラウンド・ノイズ・レベルが急激に高くなると、入力フレームが音声と見なされ、バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価の更新が行われない。それによって、バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価が実際のノイズを見失ってしまう。
【０１４６】
この問題に対処するには、修復方式（recovery method）が用いられる。ＶＡＤ３３６が音声として分類している期間中に、ブロック３３８で入力信号の固定度（stationarity）が評価される。「音声誤検出カウンタ」と呼ばれるカウンタが、ＶＡＤ３３６からの連続的な「１」の判定の記録を保存するために、ブロック３３９に保持される。最初に、カウンタは０．５秒（５０フレーム）に対応して５０に設定される。入力信号が充分に固定的（stationary）であると見なされ、かつ現行フレームが音声であると見なされると、音声誤検出カウンタがカウントダウンされる。固定度が示され、ＶＡＤが現行フレームについて「０」を出力し、しかし、以前の幾つかのフレームに「１」が示されるフレームが有る場合は、カウンタは修正されない。入力信号が固定的ではないものと判定されると、カウンタは初期値にリセットされる。カウンタがゼロに達するごとに、ブロック３３４におけるバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価は更新される。最後に、１２回連続で「０」のＶＡＤ判定が得られた場合も、音声誤検出カウンタはリセットされる。この動作は、「０」のＶＡＤ判定のこのような連続が、ブロック３３４におけるバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価が再び現行のノイズ・レベルに達したことを暗示する、という想定に基づいている。
【０１４７】
現行のフレームが固定的な信号を呈するか否かを判定するために、反復的な加算平均によって入力信号の振幅スペクトルの短期の加算平均がブロック３４０に保存される。現行フレームの振幅スペクトル成分は時間平均スペクトルの対応する成分で除算され、何れかの商が１未満になった場合は、その代わりに逆数（reciprocal）に置き換えられる。結果としての合計が所定の閾値を超えた場合は、信号は固定的なものではないものと判定される。そうではない場合は、固定度が判定される。（反復加算平均によってブロック３４０に保存されている）振幅スペクトルの短期平均の成分は、入力フレームの振幅スペクトルよりもやや遅く変化するので、ゼロに初期設定される。
【０１４８】
前述のＶＡＤをベースにした基本的な更新アプローチ、および修復方法に加えて、現行フレームの振幅スペクトルの対応成分が現行のバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価よりも小さい場合には、全てのフレームにおけるバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価の成分が更新される。それによって（１）（後述の）バックグラウンド・ノイズ・スペクトル成分の大きい初期値、および（２）実際の音声フレーム中に生ずることがある誤った強制更新からの迅速な修復が可能になる。「ダウン更新」（down-up-dating）と呼ばれるこの付加的な更新形式は、ノイズ独自では、ノイズ、プラス音声よりも高い振幅を有することは決してない、という事実に基づいている。ダウン更新は、ブロック３３２における暫定バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価を更新することによって行われる。
【０１４９】
始動時に、ブロック３３４内のバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価成分は、より高い振幅を表す値に初期設定される。このようにして、バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価がノイズを見逃すという問題に遭遇することなく、予測される広範囲の初期入力信号に適応できる。同じ初期設定が、遅延された更新に用いられるブロック３３２での暫定バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価にも、適用される。
【０１５０】
ノイズ・サプレッサ４４の動作は、ノイズをダウンリンク方向に効率的に抑制できるように制御される。特に、その動作は、信号パワーおよび振幅レベルの評価、特にブロック３３４におけるバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価が誤って修正されないように制御される。このような誤修正は、送信チャネル・エラーの結果発生することがある。チャネル・エラーは、例えば数１０フレーム、またはそれ以上の多数のフレームの破損、または損失の原因になることがある。前述したように、チャネル・エラーが検出されると、これらは標準的には直前の良好な音声フレームを反復（またはそこから外挿）すると同時に、一方では急激に増加する減衰を加えることによって隠蔽される。
【０１５１】
フレームが受信されていない期間中には音声もノイズも受信されず、従ってブロック３３２における暫定バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価およびブロック３３４におけるバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価は減少する傾向がある。その結果、ノイズ・サプレッサ４４は真のノイズ・スペクトルを見逃すことがある。この作用を補償する手段が講じられないと、チャネルがクリアされ、フレームが再び適正に受信される際に、低減したバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価に基づいてノイズ抑制が行われてしまうことがある。従って、ノイズ・サプレッサによるノイズ抑制は効果的ではなくなり、モバイル端末のユーザが聴くノイズ・レベルは突然上昇するであろう。その上、このような中断の後、ブロック３３２および３３４は、精度を回復するために、真のノイズ・スペクトルに基づいてバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価を再構築しなければならない。再び適正な評価が得られるまで、ノイズ評価は不適正なものになり、ユーザにはノイズの種類の突然の変化として聴こえてしまう。ノイズの種類、およびノイズ・レベルのこのような変化はユーザには煩わしいものである。
【０１５２】
加えて、エラーの検出に失敗したエラー音声フレームによって、音声デコーダ３４が、不規則に分布する高レベルのエネルギを有する誤音声フレームを出力する原因になる。ノイズ・サプレッサ４４はこのようなフレーム内の信号を減衰することはできない。
【０１５３】
関連する問題は、間欠送信（ＤＴＸ）または音声作動切換え（ＶＯＸ：Voice Operated switching）のような、何れかの同様の機能を使用することによって誘発される。前述したように、ＤＴＸの間、コンフォート・ノイズ・スペクトルが生成され、真のノイズの代わりにコンフォート・ノイズが再生される。コンフォート・ノイズのスペクトルが真のノイズ・スペクトルと異なっている場合、例えばコンフォート・ノイズの再生中に真のノイズ・スペクトルが変化した場合は、ブロック３３４におけるバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価は真のノイズ・スペクトルを見逃してしまう。その結果、ＤＴＸが中断され、音声を含むフレームが再度受信されると、ノイズ・サプレッサ４４は以前には妥当であったバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価を用いて、受信信号中のノイズの抑制を開始する。そのため、減衰は最適なものではなくなる。
【０１５４】
欠陥のある音声フレームおよびＤＸＴの作用に起因するこのような問題点に対処するため、これらの作用は、ノイズを含む音声のレベルの長期的な評価の更新、またはＶＡＤ３３６および最小利得検索機能においても考慮される。
【０１５５】
本発明の実施形態によって、アップリンク・チャネルとダウンリンク・チャネルの双方に配置されたノイズ・サプレッサを有する携帯電話が提供される。２台のこのような携帯電話が通信する通信システムでは、信号はカスケード配列された多数のノイズ・サプレッサを通過する。更に、例えばスイッチ、トランスコーダ、またはその他のネットワーク装置のようなセルラー・ネットワークでもノイズ・サプレッサが使用される場合は、カスケード内には更に多くのノイズ・サプレッサが存在する。このようなノイズ・サプレッサは一般に、音声に障害になる歪みを誘発せずにノイズを最大限に減衰するように個別に最適化される。しかし、このようなカスケード内で２つ、またはそれ以上のノイズ抑制動作を用いた場合は、音声の歪みを誘発する。
【０１５６】
本発明の１実施形態では、ノイズ・サプレッサ４４には、入力を分析して、音声経路内で以前にノイズ・サプレッサを使用したことを考慮に入れるための検出器が備えられる。検出器はダウンリンク（音声デコード）経路内のノイズ・サプレッサ４４の入力におけるＳＮＲ状態を監視し、評価されたＳＮＲに基づいて減衰利得の計算を制御する。ＳＮＲ状態が良好である場合は、これらの状態は以前のノイズ低減段階の結果であると思われるので、ノイズ抑制は低減され、または全く行われない。いずれにせよ、ＳＮＲ状態が良好な場合は、一般にノイズ抑制の必要性は少なくなる。
【０１５７】
信号依存型の利得制御のための制御変数は、ノイズを含む音声パワーとバックグラウンド・ノイズ・パワーとの長期的評価の比率としての、ノイズ・サプレッサ入力信号の有効全帯域の事後ＳＮＲを評価することによって、設定される。全帯域の事前ＳＮＲはブロック３４８で計算される。「有効全帯域」（effective-full-band）という用語は、利得計算時に、計算周波数帯域によってカバーされる周波数範囲を意味する。実際的な理由から、実際のＳＮＲの代わりに事後ＳＮＲの逆数が評価される。このアプローチが用いられる主な理由は、ノイズ・パワーはノイズを含む音声パワーよりも小さいか、これに等しいことを常に想定できるからである。それによって固定小数点数演算の計算が簡略化される。
【０１５８】
事後ＳＮＲ、すなわちｓｎｒ ａｐ ｉは前述したように、ノイズと、ノイズを含む音声のレベル評価、ハット付きのＮとハット付きのＳ、の比率として計算される。この場合は、ノイズ・レベルと、ノイズを含む音声のレベルとの比率は、ＳＮＲ補正係数の計算（数式７）の場合のようにはスケーリングされず、音声フレーム全体にわたって低域通過フィルタリングされる。フィルタリングの目的は、減衰制御をスムーズにするために、音声またはバックグラウンド・ノイズのレベルの急激な変化の作用を軽減することにある。制御変数ｓｎｒ ａｐ ｉの評価は下記のように表される。
【０１５９】
【数１２】
0004897173.tif 000013
但し、ｎは現行フレーム、ｂ∈（０，１）、の順序数であり、ハット付きの上記Ｎはノイズ・レベル評価であり、ハット付きの上記Ｓはノイズを含む音声レベル評価であり、ｍａｘ   ｓｎｒ ａｐ ｉは固定小数点数演算におけるｓｎｒ ａｐの飽和値である。
【０１６０】
良好なＳＮＲ状態でのノイズ減衰を制限するための制御メカニズムは、デシベル（ｄＢ）単位の減衰が、デシベル単位のＳＮＲの上昇に対し直線的に低下するように、考案されたものである。この計算方法は、聞き手には知覚できないようなスムーズな遷移を目的とするものである。その上、制御は限定された入力ＳＮＲの範囲に制限される。
【０１６１】
減衰の低減は、Wiener利得式のバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの項の過小評価によって実現される。数式２の代わりに、修正された利得計算式が用いられる。
【０１６２】
【数１３】
0004897173.tif 000014
【０１６３】
制御変数ｓｎｒ ａｐ ｉに対する単位項(unity term)ｕ（ｓｎｒ ａｐ ｉ）の依存性は、最大の減衰時に、比例関係をｄＢスケールで表すことによって見いだすことができる。次に下記の関係式を導出することができる。
【０１６４】
【数１４】
0004897173.tif 000015
但し、ξ minはブロック３４４から得られた事前ＳＮＲの帯域的な下限であり、定数ＡおよびＢは、（ＳＮＲ補正の効果を排除した）意図する最大の公称ノイズ減衰の上限と下限、および利用される制御変数ｓｎｒ ａｐ ｉの範囲の下限と上限によって、決定される。
【０１６５】
競合する２つの利得制御メカニズムに適応し、かつある条件で発生する最適ではない減衰を避けるため、利得制御の制御パラメータ、および特に制御変数および最大減衰範囲は、最大の利点が予期される範囲で最高のノイズ抑制が得られるように綿密に選択される。これは、ＳＮＲ状態を充分に良好に評価することによるものである。
【０１６６】
一方はアップリンクにおける、他方はダウンリンクにおける利得関数を合成する際に問題が予測されるものの、第１の（アップリンク）ノイズ・サプレッサは、一般に第２の（ダウンリンク）ノイズ・サプレッサの入力におけるＳＮＲ状態を向上させる。従って、スムーズでかつ基本的に単調に合成された利得関数が得られるように、上記のことはタンデム接続に際して考慮されなければならない。
【０１６７】
ノイズ・サプレッサ４４は、欠陥フレームの発生と、ノイズ・サプレッサが音声デコード後の事後処理段として動作する際に音声デコーダによりとられる関連動作と、関する情報を、利用する。
【０１６８】
チャネル・デコーダ３２から派生する欠陥フレーム表示フラグは、各フラグが１ビット位置を確保するノイズ・サプレッサ内の制御フラグ・レジスタの適宜のエントリに割当てられる。チャネル・デコーダが欠陥フレームの存在を表示すると、欠陥フレーム・フラグが立てられ、たとえば１に設定される。そうではない場合は、フラグはゼロに設定される。
【０１６９】
損失された音声フレームのバーストが検出された直後、通常ＶＡＤ３３６によって制御されるある機能は、ＶＡＤ３３６の判定に左右されなくなる。加えて、ＶＡＤ３３６、および以前のＶＡＤ判定を含むシフトレジスタの状態は、欠陥フレーム表示フラグが欠陥フレームの存在を表示している間は、フリーズされる。それによって、ＶＡＤ３３６に依存する機能が、通常は短期間の欠陥フレームのバースト後に、直前の「良好な」ＶＡＤ判定を、利用できるようになる。ほとんどの場合は、それによって欠陥フレームに起因するノイズ・サプレッサの性能障害が最小限になる。
【０１７０】
バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価の、適正なスペクトル・レベルおよび形状を維持するために、欠陥フレーム表示フラグが設定されている間は、前記の評価は更新されない。特に、暫定バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価は更新されない。しかし、前述したように、現行のＶＡＤ３３６の判定が「１」であり、ＶＡＤの３つの「０」判定が先行している場合は、欠陥フレームがフラグ表示されている間でも、バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価を暫定バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価と置き換えることによって、バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価の更新が遅延される。暫定バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価は更新されないので、それによって実際のノイズ・スペクトルに関連する直前の妥当な情報だけが確実にバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価に含まれるようにされる。
【０１７１】
ブロック３３８における固定度検出への適切な参照のために、欠陥フレームがフラグ表示されている場合は、入力信号パワー・スペクトルの短期平均は更新されない。欠陥フレーム表示フラグが設定されている間は、その状態を、一般には短い欠陥フレームの継続期間にわたって保持するために更新しない。
【０１７２】
反復され、減衰されたフレームで適正なバックグラウンド・ノイズ低減をなすために、欠陥フレーム・ハンドラによってデコードされた信号に対して行われる減衰を、考慮に入れる必要がある。その目的のため、（現行フレームのパワー・スペクトルを、成分ごとに分割することによって、事後ＳＮＲを生成するために使用される）バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価には、反復的なフレーム減衰利得が乗算される。反復的なフレーム減衰利得はブロック３４６で計算される。
【０１７３】
ブロック３４８で計算された、ノイズを含む音声レベル評価（ハット付きのＳ）は、欠陥フレームの間は無効にされる。ノイズを含む音声レベルの評価に使用される直前の２つのフレームについてのフレーム・パワーの遅延された値も、欠陥フレーム表示フラグの設定中は、フリーズされる。従って、更新手順には、直前に更新されたＶＡＤ判定に対応するフレームのパワーが提供される。
【０１７４】
これとは対照的に、ノイズ・レベル評価Ｎは、欠陥フレームの間にブロック３４８で継続的に更新される。この手順の動機付けは、ノイズ・レベル評価Ｎが、反復され減衰されたフレームの作用から上記の手法によって保護されるバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価に、基づいている。このように、欠陥フレーム中に経過する時間は、ノイズ・スペクトル評価の平均パワーにより近い、低域通過フィルタリングされたノイズ・レベル評価を得るために、実際に利用できる。
【０１７５】
最小利得検索は欠陥フレームの間は無効にされる。そうしないと、低減した利得値による利得メモリの更新によって、例えば、欠陥フレームから良好な音声フレームへの遷移にバイアスがかかり、これにより、欠陥フレームのシーケンスに続く始めの幾つかの（例えば１つまたは２つの）良好な音声フレームが、過度に減衰されてしまう。
【０１７６】
欠陥があるチャネル・エラーの状態では、チャネル・デコーダ３２はフレームを適正に修復することはできないので、欠陥があるエラー・フレームは音声デコーダに先送りされる。標準的にはチャネル・エラーはバースト中に発生するので、欠陥フレームは通常は集合的に発生する。音声デコーダ３４の欠陥フレーム・ハンドリング・ユニット３８が欠陥フレームを検出し得ず、その結果、そのフレームが通常どおりにデコードされると、一般にはエネルギが高く不規則なシーケンスが生ずる結果になり、これは極めて不快に響く。しかし、このようなエラー・フレームによって必らずしも、ノイズ・サプレッサ４４に問題が生ずるわけではない。標準的には高いエネルギを含むこのようなフレームについては、ＶＡＤ３３６が音声にフラグをたてるのでバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価には含まれない。更に、高いフレーム・エネルギはノイズを含む音声レベル評価Ｓにそれほどの影響を及ぼさない。なぜならば、現行の評価と新たなフレーム・パワーとの大きな差によって大きい忘却要素が選択されるという、ノイズを含む音声レベル評価の規則に基づいて、忘却要素が（長い時定数に対応して）増大されるからである。その上、これらのエラー・フレームがそれほど多くない場合には、ノイズを含む音声レベル評価Ｓを更新するために、エラーのある高いパワーのフレームに代えて、直前の３つのフレーム・パワーのうちの最小値が用いられる。
【０１７７】
検出されない高パワーの欠陥フレームのバースト期間が長い（例えばその継続期間が０．５秒、またはそれ以上）場合は、バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価の強制更新が起動される危険がある。それには入力の固定度が必要であるが、デコードされたエラー・フレームがホワイト・ノイズと類似している場合には、この条件は満たされよう。しかし、このような長期のエラー・バーストは既に呼（call）のドロッピングを受けているので、このような強制更新の開始という最悪の事態は、むしろあり得ないであろう。その上、バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価が、エラー・フレームによって高レベルに更新された場合でも、ＶＡＤ３３６は入力信号をある期間はノイズと見なすであろう。それによって、前述のダウン更新手順とともに、ノイズ・スペクトル評価が損失したノイズ・スペクトルの形状とレベルを迅速に、標準的には数秒以内に回復可能であろう。
【０１７８】
本発明に基づいて、２つの無線経路のいずれかで欠陥チャネル状態が生じがちなモバイル同士の接続の際に発生し得る問題に対処する手段が、ノイズ・サプレッサに講じられる。このような欠陥があるモバイル同士の接続を介してフレームを受信するノイズ・サプレッサ４４、すなわちダウンリンク（音声デコーディング）接続でのノイズ・サプレッサは、アップリンク接続（すなわち送信モバイルからネットワークへの接続）のチャネル状態に関する何らかの情報を得ることができない。従って、明確な欠陥フレーム表示を行うことができない。しかし、アップリンク接続での音声デコーダ３４における欠陥フレーム・ハンドリング・ユニット３８は、ダウンリンク音声デコーダ３４の欠陥フレーム・ハンドラの場合と同様に、直前の良好なフレームを反復し、減衰する標準的な手順に従う。その結果、ダウンリンク接続におけるノイズ・サプレッサ４４は、欠陥フレーム情報を伴うことなく高度に減衰されたフレームのバーストを受信する。
【０１７９】
この問題に対処するため、ダウンリンク・ノイズ・サプレッサ４４は、入力信号に不自然なギャップが検出された場合は、暫定バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価、音声パワー・スペクトルの短期の平均、およびノイズを含む音声レベル評価をゆっくりとダウン更新する。暫定バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価、および音声パワー・スペクトルの短期平均に適用されるダウン更新プロセスには、３つの比較段階を含むギャップ検出手順が用いられる。３段階はとは、
１．各計算周波数帯域内の入力パワーを、小さい閾値と比較するステップ、
２．更新入力パワーを、各計算周波数帯域内の現行の評価レベルと比較するステップ、および、
３．固定度の尺度を、ブロック３３８で計算された固定度閾値と比較するステップである。
【０１８０】
前述の最初の２段階は各計算周波数帯域ごとに実行される。第３の比較ステップの目的は、低ノイズ状態での修復動作を不能にすることである。ノイズが、呼（call）の始めから低レベルにある場合は、入力された振幅スペクトルの短期平均は決して高レベルであることはなく、その結果、固定度の尺度は低レベルに留まる。これに対して、ノイズ・レベルが高レベルであった後に低下すると、ゆっくりした更新中に入力振幅スペクトルの短期平均がより低いレベルになるので、この手順は、しばらくした後に通常の更新速度を回復する。
【０１８１】
ノイズを含む音声レベル評価の場合は、上記のうち最初の２つの比較だけが実行され、それらは有効全帯域パワーで行われる。
【０１８２】
損失したフレームがノイズ・サプレッサ４４によって確実に検出された場合でも、ノイズ・スペクトル評価は、ＶＡＤ３３６がフレームのミューティング後にノイズを誤って音声であると見なすのに充分なほど、容易に更新されてしまう傾向がある。これに対処するため、ノイズ・サプレッサ４４が音声を適正に検出するチャンスを高めるため、ミューティングされたフレームが検出されている期間中に、固定を検出する閾値が操作される。偽の音声を検出するカウンタがバックグラウンド・スペクトルの強制更新を開始する次の機会が生ずると直ちに、元の域値が復元される。この動作は、固定度の尺度が容易に高い値をとるミューティングされたフレームへと遷移しまたはそこから遷移する際に、偽の音声検出カウンタがリセットされることを有効に防止するので、決定的な役割を果たすものとみられる。
【０１８３】
非検出のミューティングされたフレームを検出のためのまたその非検出のミューティングされたフレームに対する保護のためのこのアプローチにより、信号がほとんどまたは全て損失したフレームを特定することができる。更に、これらの手法によって、信号ギャップがない状態に悪影響を与えることはない。
【０１８４】
前述したように、ＤＴＸハンドラは音声デコーダと連係して動作する。受信機で生成されるコンフォート・ノイズが送信（遠端）端末における元のノイズ成分と同一であることは、実際には、決してないので、受信端末におけるノイズ・サプレッサ４４は、ＤＴＸの動作期間中のバックグラウンド・ノイズの性質の変化による影響を受けない。
【０１８５】
本ＧＳＭシステムでは、ＤＴＸの動作モードがオンであるか否かを示す明確なフラグが、音声デコーダにたてられる。ＧＳＭ音声コーディックでは、音声の中止中の送信をスイッチ・オフする決定は、音声コーディックの送信（ＴＸ）間欠送信（ＤＴＸ）ハンドラで行われる。音声バーストの終端時に、新たなＳＩＤフレームを生成するための連続数フレームを取り込み、これは次に、デコーダに対して、評価されたバックグラウンド・ノイズの特性を記述するコンフォート・ノイズ・パラメータを伝送するために利用される。ＳＩＤフレームの送信後、無線送信が遮断され、そして音声フラグ（ＳＰフラグ）がゼロに設定される。そうではない場合は、ＳＰフラグは１に設定され、無線送信を示す。
【０１８６】
この音声フラグは、音声デコーダによって受信され、またノイズ・サプレッサ４４がノイズ・サプレッサ制御フラグ・レジスタ内のＤＴＸフラグをそれぞれ０、または１に設定するために、利用される。ＤＴＸ期間中の動作モードを呼び出す決定は、このフラグの値に基づいて行われる。ＤＴＸモードでは、ノイズ・サプレッサ４４のＶＡＤ３３６はバイパスされ、音声コーディンクのＤＴＸハンドラに従ってＶＡＤ判定が行われる。このように、ＤＴＸ機能がオンである場合は、ＶＡＤ判定はゼロに設定され、下記の結果をもたらす。
【０１８７】
ＧＳＭ音声コーディックＤＴＸの能力は、プロセスの変化に応じて、バックグラウンド・ノイズのスペクトルのレベルと形状を評価する機能を果たす。加えて、コンフォート・ノイズのスペクトル形状は、通常は実際のバックグラウンド・ノイズのスペクトルよりも平坦である。従って、ノイズ・サプレッサ４４は、ＤＴＸが生じていないフレーム期間中だけ、ブロック３３４でバックグラウンド・ノイズ・スペクトルを評価するように構成されている。その結果、ブロック３３２における暫定バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価は、ＤＴＸがオフの時だけ行われる。しかし、前述の遅延した更新プロセスで用いられる最終的なバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価に、直前の有用な情報を含めることを保証するため、実際のバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価のコピーを、全フレームで、可能にする。
【０１８８】
ブロック３３４におけるバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価の更新は、コンフォート・ノイズの送信中は行われず、従って、固定度の検出はこのようなフレーム中は行われない。しかし、多数のコンフォート・ノイズ・フレームが送信された後は多分、新たな音声フレームは最早、コンフォート・ノイズ・フレームには関連付けられない。その結果、偽の音声検出カウンタはリセットされる。このリセットは、ＶＡＤ３３６の１６回の音声ポーズ判定の後に実行される（前述したように、ＶＡＤ３３６は、コンフォート・ノイズの送信中に音声ポーズを検出するためにセットされる）。
【０１８９】
コンフォート・ノイズ・フレームでは、ノイズ減衰利得には、全ての計算周波数帯域内の許容される最小値が割当てられる。この最小利得値は、数式８で、ハット付きのξ(S)をξに置き換えその結果を数式２に代入することによって、決定される。この特別の利得数式が用いられるので、ブロック３４４内の事前ＳＮＲは、コンフォート・ノイズの生成中は無効化されることができる。事前ＳＮＲの計算に用いられる、最近の音声フレーム用に計算された先行フレームの「向上した事後ＳＮＲ」ベクトルは、これを利用できる次の音声フレームまで保持される。
【０１９０】
本発明の１実施形態では、ノイズ・サプレッサ４４は、音声エンコーダでのバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価の不完全さにより生じたＤＴＸフレームの間に生成されるコンフォート・ノイズ信号のスペクトル特性の変動、を補償するために使用される。ノイズ・サプレッサは、遠端（例えば送信モバイル端末）におけるバックグラウンド・ノイズ・スペクトルの比較的信頼できる評価を得るために使用できる。従って、この評価は、ノイズ・サプレッサ４４内で、生成されたコンフォート・ノイズのスペクトルのレベルと形状を修正するために使用できる。このプロセスには、入力スペクトルが現行のバックグラウンド・ノイズ評価に対応している場合は、ノイズ・サプレッサ４４から生ずる残留ノイズ・スペクトルを予測し、その後、入力されたコンフォート・ノイズ信号の振幅スペクトルを残留ノイズ評価に類似するように、修正するステップが含まれる。前述のように、全ての計算周波数帯域での一定の減衰同士の折衷（compromise）と、評価された残留ノイズへの修正と、を利用することが、好適である。このアプローチは、音声エンコーダとノイズ・サプレッサ４の双方が遠端でノイズに関して得た知識を、利用するものである。
【０１９１】
音声デコーダ内で生成されたコンフォート・ノイズの平滑な性質により、コンフォート・ノイズ・フレームの間にノイズ低減利得の性質を安定させるためのブロック３５０による最小利得検索機能を、使用する必要がない。その上、このようにして、ブロック３５２内の以前の利得ベクトル値を有する当該メモリは、更新されない。従って、メモリに記憶されている利得ベクトルはＤＴＸがオフである状態を表し、従って、通常の動作モード（ＤＴＸオフ）の状態により適用し易い。
【０１９２】
現行の全てのＧＳＭ音声コーディックでは、音声デコーダにはＤＴＸ動作モードがオンであるか否かを示す明示的なフラグが提供される。例えばこのような明示フラグがないＰＤＣシステムのような他のシステムの場合には、入力フレームを以前のフレームと比較し、かつ連続するフレームが極めて類似している場合は、ＶＯＸフラグをセットアップすることによって、ノイズ・サプレッサ内で対応するフレーム反復モードが検出される。
【０１９３】
前述したように、損失した音声フレーム、または損失したＳＩＤフレームによって、損失した１または複数のフレーム全体にわたってバックグラウンド・ノイズの連続的な調和のとれた流れが中断し、送信された信号の滑らかさが悪化したような印象をもたらすことがあり、このような印象はバックグラウンド・ノイズが大音量である場合には、より顕著になる。この問題は先ず、損失した音声フレームにおけるノイズ抑制を調整し、第２に、アルゴリズム内で疑似残留バックグラウンド・ノイズ（ＰＲＮ：Pseudo Residual background Noise）を生成し、その後これが、減衰された音声フレームまたはＳＩＤフレームとミキシングされることによって、対処される。
【０１９４】
ＰＲＮの発生源として用いられる合成ノイズは、周波数領域のノイズ・サプレッサ４４によって発生される。複素コンフォート・ノイズ・スペクトルの多数のＦＦＴビンの実数成分、および虚数成分は、乱数発生器３５４を用いて生成される。結果として生じたスペクトルは引き続いて、ブロック３３４からのバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価をスケーリングし、かつブロック３４８からのノイズを含む音声およびノイズ・レベル評価を用いて得られた残留バックグラウンド・ノイズ・スペクトルの評価に従って、スケーリングまたは重み付けされる。このように生成された疑似ランダム・ノイズ・スペクトルＰＲＮは次に、双方が適正にスケーリングされた後、反復され減衰されたフレームとミキシングされる。最後に、擬似的（artifical）なノイズ・スペクトルはＩＦＦＴ３６０を介して時間領域に変換され、かつウインドウ関数３６２により乗算された後、時間領域でブロック３６４で減衰され、反復された元のフレームと合計されることで、デコーダの減衰に起因する残留バックグラウンド・ノイズ・レベルの低下を、適正に埋めるようにされる。
【０１９５】
残留バックグラウンド・ノイズ評価のスケーリングは下記のように行われる。前述したように、フレーム状態に欠陥がある反復されたフレームのための、音声エンコーダで用いられる減衰レベルは、現行フレームの平均振幅と、直前の良好な音声フレームの平均振幅とを比較して減衰係数を生成することにより、決定される。減衰係数は反復されるフレームの平均パワーと記憶された値との比率から決定される。次に、現行フレームの平均パワーが減衰利得係数メモリ３５８に記憶される。
【０１９６】
引き続き、現行音声フレームの平均パワーと、直前の良好なフレームの記憶された平均パワーとの比率の補数（complement）を用いて、生成されたＰＲＮスペクトルがスケーリングされるので、残留バックグラウンド・ノイズ・レベルが減衰されると、疑似ランダムのコントリビューションも対応して高まる。
【０１９７】
残留バックグラウンド・ノイズ評価と、スケーリングされた疑似ランダム・ノイズとの合計によって、下記の数式に基づく、向上した出力音声信号ｙ（ｎ）が生成される。
【０１９８】
【数１５】
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但し、ハット付きの上記Ｓ (n) は、音声デコーダの欠陥フレーム・ハンドラ３８によって減衰され、ノイズ・サプレッサ４４内で処理された音声信号、またはコンフォート・ノイズ信号であり、ｖ(n) はＰＲＮ信号であり、ＧＲＦＡ (n) は音声フレームｎの反復フレーム減衰利得係数である。Ａは約１．４９の値のスケーリング定数である。スケーリング定数Ａは２つのコントリビューションから生ずるものである。第１に、残留バックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価の計算は元々ウインドウイングされた信号を用いて行われるのに対して、ランダム複素スペクトルはウインドウイングされない時間領域シーケンス、という想定で生成される。第２に、ＩＦＦＴを介して、ＰＲＮのエネルギは、１２８サンプル（ＦＦＴ長）全体にわたって配分されるが、オリジナルの信号ウインドウイングに適合するように疑似信号がウインドウイングされると、減少する。一方、残留バックグラウンド・ノイズ・スペクトルは、オリジナル信号９８入力サンプルと３０のゼロ（ゼロ・パディング）から計算されるだけである。従って、ＰＲＮのエネルギが過小評価されないようにスケーリング定数Ａが用いられる。
【０１９９】
ＧＳＭフルレート（ＦＲ）音声コーディックでは、ミューティングされた状態からの段階的な復帰は、音声フレームの４つのサブフレームの各々の疑似対数エンコード・ブロック振幅Ｘｍａｘｃｒに関して、制御される。Ｘｍａｘｃｒが段階的な復帰期間中にいずれかのフレームの所定の振幅修復シーケンスの対応サンプルを超えると、それは前記サンプルの値に基づいて制限される。この状態の発生は、前述のようにＰＲＮスペクトルのスケーリング要素を計算するために、ノイズ・サプレッサ４４に対してフラグで表示される。そうではない場合は、修復期間中にＰＲＮが出力に加算されることはない。
【０２００】
生成されたＰＲＮを加算することで、ノイズ・レベルの急激な変化に起因する不快さは軽減するが、それによって、ユーザに対してチャネル状態を知らせるための、反復フレーム減衰の能力もまた低下してしまう。しかし、ユーザに対して問題点を通知するギャップが音声内に生成される。劣化したチャネル状態がユーザに告げられる状態を確実に維持するため、いずれの場合もフェーディング機構が用いられる。この機構は短時間の後にＰＲＮの加算を遮断し、それによってミューティングされた信号が完全にフェードアウェイできるようになる。このことは、ＰＲＮ加算が中断なくアクティブであるフレーム数を決定するためのフレーム・カウンタを使用することによって、達成される。カウンタが閾値を超えると、所定数のフレームにわたって、充分に小さいステップにおいてその値を１から０に漸減させることによって、ＰＲＮ利得は、フェードアウェイする。本発明の１実施形態では、フェーディングは１秒間連続するＰＲＮ加算の後に開始され、フェーディング期間は２００ｍｓである。
【０２０１】
本発明の少なくとも幾つかの相互関係を示すフローチャートが図５に示されている。
【０２０２】
図６はセルラー・ネットワーク６０２とモバイル端末６０４とを含む移動通信システム６００を示す。セルラー・ネットワーク６０２はトランスコーダ・ユニット（ＴＲＡＵ）６１０を介してモバイル・スイッチング・センタ（ＭＳＣ）６０８に接続された送受信基地局（ＢＴＳ）６０６を備えている。ＭＳＣは発呼すべき別のネットワーク６１２に接続されている。これはセルラー・ネットワーク６０２の一部でよく、公衆交換電話回線網（ＰＳＴＮ）でもよい。
【０２０３】
モバイル端末６０４は各々、モバイル端末６０４によって送信および受信される双方の信号のノイズを抑制するノイズ・サプレッサ６１４を備えている。
【０２０４】
モバイル端末６０４が発呼するために使用されると、これは、ノイズ・サプレッサ６１４でノイズ抑制され、音声エンコーダで音声エンコードされ、かつチャネル・エンコーダでチャネル・エンコードされた、ディジタル信号を生成する。エンコードされた信号は次にアップリンク方向にセルラー・ネットワーク６０２へと送信され、そこで送受信基地局６０６によって受信された後、トランスコーダ・ユニット６１０で再びディジタル信号にデコードされ、これは例えばＰＳＴＮまたは他のモバイル端末６０４へと送信されることができる。後者の場合は、信号はダウンリンク方向にトランスコーダ・ユニット６１０に送信され、そこで再びエンコードされた後、送受信基地局６０６によって他のモバイル端末６０４に送信され、そこでデコードされてから、ノイズ・サプレッサ６１４内でノイズ抑制される。
【０２０５】
ノイズ・サプレッサはネットワーク内の他のポイントに備えてもよい。例えば、デコードされた後の信号、またはデコードされる前の信号に作用するように、トランスコーダ・ユニット６１０と連係して備えることができる。このようにしてノイズ・サプレッサをネットワーク６０２内に設置することに加えて、本発明の別の特徴をネットワークに備えてもよい。例えば、トランスコーダ・ユニット６１０にＤＴＸおよびＢＦＩ表示を備えてもよい。前述のようにこれらは、ノイズ抑制を制御するためにネットワーク・ノイズ・サプレッサによって利用されることができる。更に、トランスコーダ・ユニット６１０は本発明の以下の特徴を組入れている。すなわち、
先行の欠陥フレーム・ハンドリング・ユニットにおいて、反復され減衰されたフレームに置き換えられた損失フレームに起因するギャップを検出し、これを埋める検出器と、
タンデム接続の配慮に対応するためにノイズ抑制を制御する制御機能と、である。
【０２０６】
しかし、検出器および／または制御機能であるこのような本発明の特徴を、特にダウンリンク信号に対応するために、トランスコーダ・ユニットにではなく、またはそれに加えてモバイル端末６０４に備えてもよい。
【０２０７】
本発明の様々な態様は独立したものであり、かつ独立して動作可能であることに留意されたい。従って、このようないずれか１つまたは複数の態様を、必要に応じてモバイル端末、またはネットワークに組入れてもよい。
【０２０８】
ＣＤＭＡ音声コーディング基準で採用されているような可変レートの音声コーディックが備えられているダウンリンク接続においてノイズ・サプレッサ４４が使用される場合は、付加的な要件に対処する必要がある。遠端（すなわち送信側）での入力信号の特性に従って動作する様々な音声コーディング・ビットレートは、著しく異なる出力音声およびノイズ信号を生成する。その上、出力信号レベルのある程度の減衰は、標準的には最低のビットレートにて適用され、それによって基本的に一種のコンフォート・ノイズと見なすことができる信号を生成する。このように、可変レート音声コーディックと連係したダウンリンク・ノイズ・サプレッサの応用が成功するには下記が必要である。すなわち、
１．利用できる音声コーディングの各ビット・レートに対応する幾つかのバックグラウンド・ノイズ・スペクトル評価を利用すること。
２．利用できる各ビット・レートに連係した、パワー評価の更新と減衰利得計算のための、専用のパラメータのセットを利用すること。
３．利用できるビット・レートと連係した異なる利得計算を利用すること。
４．低いビット・レートでコーディングされた信号に適用される任意のレベルの減衰に関する情報を利用すること。
【０２０９】
可変レート音声コーディックを使用するシステムでは、ノイズ・サプレッサが効率的に動作するために、音声デコーダによって提供される、使用された音声コーディングのビット・レートに関する情報、を利用することが好適である。
【０２１０】
本発明の意図は、音声デコーダ用の事後処理段として、必要な時にノイズ抑制を実現可能にすることにある。この目的のため、ノイズ・サプレッサはその状態（ＤＴＸ）およびチャネル状態に関する音声コーディックからの情報を利用する。
【０２１１】
これまで本発明の好適な実施形態を図示し、説明してきたが、このような実施形態は例示目的でのみ記載したことが理解されよう。当業者には本発明の範囲から逸脱することなく多くの変化形、変更、および代替で可能である。従って、特許請求の範囲の本発明の趣旨と範囲内のこのような変化形、またはそれと同等の形態を全て包括することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  先行技術によるモバイル端末を示す図面である。
【図２】  本発明によるモバイル端末を示す図面である。
【図３】  図２のモバイル端末内のノイズ・サプレッサの詳細を示す図面である。
【図４】  本発明によるウインドウ関数表現を示す図面である。
【図５】  本発明をフローチャートの形式で示す図面である。
【図６】  本発明を組入れた通信システムを示す図面である。
【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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