JP2002531026A - 適応マルチレート通信システムにおける間欠送信及び構成変更のための有効帯域内周波信号方式 - Google Patents

適応マルチレート通信システムにおける間欠送信及び構成変更のための有効帯域内周波信号方式

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JP2002531026A
JP2002531026A JP2000584710A JP2000584710A JP2002531026A JP 2002531026 A JP2002531026 A JP 2002531026A JP 2000584710 A JP2000584710 A JP 2000584710A JP 2000584710 A JP2000584710 A JP 2000584710A JP 2002531026 A JP2002531026 A JP 2002531026A
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Abstract

(57)【要約】 音声通信システムでの間欠送信(DTX)と構成変更及びフ゜ロトコル・メッセ-シ゛の高速帯域内周波信号方式の手法は無線伝送容量、有線伝送及び実施労力の点でコスト効率性を提供する。通信システムのDTX実行方法は第1構成要素から第2構成要素への伝送のためにソ-ス・テ゛-タをインタリ-フ゛しソ-ス・テ゛-タ非活動期間の検出過程とソ-ス・テ゛-タ非活動中に第1構成要素から第2構成要素への無音記述子(SID)フレ-ム伝送過程を有しソ-ス・テ゛-タと異なるアルコ゛リス゛ムでSIDフレ-ムをインタリ-フ゛する。例えばソ-ス・テ゛-タをフ゛ロック対角状インタリ-フ゛しSIDフレ-ムをフ゛ロック・インタリ-フ゛できる。通信システムの構成変更作用方法は音声テ゛-タ・フレ-ムの代わりに拡張フレ-ム伝送過程を有し拡張フレ-ムが音声テ゛-タ・フレ-ムとの区別用全体ヒ゛ット・ハ゜タ-ンを含み構成変更指示を伝える。拡張フレ-ムは特定構成変更指示のテ゛-タ・フィ-ルト゛を含める。例えば通信システムを適応マルチレ-ト(AMR)システムとし拡張フレ-ムを活動状態コ-テ゛ック・モ-ト゛組変更又はコ-テ゛ック情報位相変更に利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【関連出願の相互参照】
本願は、1998年11月24日に出願された米国仮出願No.60/109
,694(U.S. Provisional Application No. 60/109,694, filed November 24
, 1998)による利益を主張するものであり、その米国仮出願は、その参照により
、そっくりそのままここに取り込まれる。
【0002】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システムに関し、特に、適応マルチレート通信システム(adap
tive multi-rate communications systems)における間欠送信(DTX(discont
inuous transmission))及び構成変更(configuration changes)に関する。
【0003】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
今日、少なくとも2つの異なるソース及びチャネルのコーデック・モード(so
urce and channel codec modes)を利用するマルチモード符号化方式(multi mo
de coding systems)は、変動する伝送チャネル状態の下で、ほぼ最適な通信品
質を維持することに利用できるものとなっている。劣悪なチャネルに対しては、
ソースの符号化ビット・レートが低く、かつ、チャネル・エラー保護の程度が高
いモード(a mode with low source coding bit rate and a high degree of ch
annel error protection)を選ぶことができる。他方、良好なチャネルでは、ソ
ースの符号化ビット・レートが高く、かつ、エラー保護の程度が比較的低いコー
デック・モードを選択することが可能である。
【0004】 周知の技術として知られているように、かかるマルチモード符号化方式では、
受信されるデータの適切な復号化を可能にするために、受信をしている側の復号
器に対し、実際に選ばれたコーデック・モードを(明示的にかあるいは黙示的に
(either explicitly or implicitly))伝えなければならない。コーデック・
モード適応を伴う双方向通信システム(two-way communication systems with c
odec mode adaptation)では、加えてリターン・リンク(return link)上で同
様の情報を送信(伝送)する必要がある。これは、現在の順方向チャネル(forw
ard channel)の状態を表す量子化リンク測定データ(quantized link measurem
ent data)か、あるいは、チャネルの状態を考慮した対応コーデック・モード要
求/命令(corresponding codec mode request/command taking the channel st
ate account)である。このようなリンク適応データ(link adaptation data)
は、コーデック・モード情報として知られている公知技術によるものであり、コ
ーデック・モード指示(codec mode indications)(実際に選択されたコーデッ
ク・モード)及びコーデック・モード要求/命令(送信側で使用すべきコーデッ
ク・モード)で構成される。進展しているGSM(Global System for Mobile C
ommunication)の適応マルチレート(AMR(Adaptive Multi-Rate))規格では
、上述したコーデック・モード適応を採用している。
【0005】 かかるAMR方式においては、制御情報を送信(伝送)するために帯域内周波
信号方式(in-band signaling)を用いて音声伝送リソース(speech transmissi
on resource)の部分を再割当(reallocate)する。これは、利用可能となって
いる適切な制御チャネルが他にない場合に適用される。GSMのAMR音声符号
化規格は、帯域内周波信号方式を利用するものの一例である。それは、AMRの
リンク適応データを送信するために、GSMの音声トラヒック・チャネル(the
GSM speech traffic channel)の部分を利用する。より具体的には、GSMのA
MR規格は、コーデック・モード情報の送信用に帯域内周波チャネル(in-band
channel)を与える。
【0006】 コーデック・モード情報は、コーデック・モード要求/命令とコーデック・モ
ード指示で構成されており、それらは、一フレーム置きに(40ms毎に)順次
交互に(every second frame (every 40 ms), in alternating order)送信され
る。コーデック・モード情報は、8個の(適応フルレート音声すなわちAFS(
adaptive full-rate speech)用に)利用可能なモード又は6個の(適応ハーフ
レート音声AHS(adaptive half-rate speech)用に)利用可能なモードのう
ちから4個までのコーデック・モードのサブセットにおけるコーデック・モード
を識別する。それらのコーデック・モードのサブセットを現用コーデック・セッ
ト(active codec sets)という。
【0007】 上述したGSMのAMR方式を備えたすべての通信システムにおいて、伝送容
量(transmission capacity)は、限りがありかつコストがかかるリソース(res
ource(資源))である。このことから、伝送容量を節約するために、音声を送
信する際には間欠送信(DTX(Discontinuous Transmission))が広く適用され
ている。DTXは、時に音声作動送信(VOX(Voice Operated Transmission)
)と呼ばれることもある。DTXの基本的な原理は、音声非活動(speech inact
ivity(音声が休止している状態))の間には送信を停止することである。その
代わりに、いわゆる快適雑音(CN(comfort noise))パラメータが送信され、
それらのCNパラメータは、通常は何等かの種類の背景雑音(background noise
)とされる非活動信号(inactivity signal)を復号器が再現できるようにする
。CNパラメータは、音声よりも必要とする伝送リソースが非常に少ない。また
、DTXは、電力を消費する装置(例えば無線送信機等)を非活動中には停止さ
せる(電源を切らせる)ことを可能にすることから、移動電話機にとって重要な
機能でもある。そのようにすることにより、バッテリ電力の節約と電話機の連続
通話時間(talk time)の増大に資することになる。
【0008】 DTXを採用している双方向通信システムでは、一般に、一方のリンクが活動
状態(active)となるのに対して他方のリンクは非活動状態(inactive)になっ
ている(一方の話者が話をしているのに対して他方の話者が聞いていることにな
るからである。)。活動状態のリンクは、いくらか減速させたフレーム伝送速度
により、無音記述子(SID(silence descriptor))フレーム(背景情報(back
ground information)ないし快適雑音の記述子フレームとしても知られているフ
レーム)を受信機へ伝えなければならない。SIDフレームは、CNパラメータ
を含むと共に、受信機が快適雑音の無音信号を生成できるようにし、例えば、聞
いているユーザに対して接続が依然として活動状態であることを再保証する。
【0009】 現在のGSM音声符号化規格FR、HR及びEFRにおいては、DTXが極め
て類似した方法で実現されている。例として、GSMシステムにおいて音声通信
が処理されるDTXの最先端技術をGSMのEFRコーデックとの関係から説明
する。補足的な情報については、例えば、GSM 06.11、GSM 06.1
2、GSM 06.21、GSM 06.22、GSM 06.31、GSM 06
.41、GSM 06.61、GSM 06.62及びGSM 06.81の規格
並びに関連する文書を参照されたい。GSMのEFR方式は、以下のような特徴
を有している。
【0010】 音声活動(speech activity(音声が発せられている状態))の終了は、最初
のSIDフレームの送信(伝送)によって報知される(signaled(信号方式によ
り伝えられる))。この最初のSIDフレームは、SACCHに対して位相調整
(phase-aligned)したものにはなっていない。そうではなくむしろそれは最後
の活動状態音声フレーム(active speech frame)の直後に続くものとなる。か
かる最初のSIDフレームの後に、24フレーム毎に1回の周期(=480ms
の周期)で更新SIDフレーム(update SID frames)が送信される。更新SI
Dフレームの伝送は、時間調整フラグ(TAF(time alignment flag))に合わ
せて調整され、この時間調整フラグ(TAF)は、無線サブシステム(radio su
bsystems)において生成されると共にSACCHフレーム構造から抽出される。
非活動中にはSIDフレーム以外の他のフレームは全く送信されない。単純に活
動状態音声フレームの送信が再開すると非活動の期間が終わることになる。
【0011】 RSSは、SIDフレームを定期的な音声フレーム(regular speech frames
)として取り扱う。これは、特に、同一のチャネル符号化及び対角インタリーブ
(diagonal interleaving)を音声フレーム用に用いていることを意味する。快
適雑音パラメータについては、有効なビット数が43である正味43ビット(a
number of effectively fourty-three (43) net bits)が使用される。それら4
3ビットの快適雑音パラメータは、非活動信号のスペクトルの形状とゲインを表
す。特別なSIDビット・パターンとして、正味95ビットが使用される。ここ
にいう特別なSIDビット・パターンとは、そのフレームをSIDフレームとし
て識別すると共に、それが音声フレームとは区別されるようにするためのビット
・パターンである。CNパラメータは、最後に送信された音声信号から抽出した
パラメータとの関係から差別化されるように符号化する。
【0012】 図1及び図2は、記述のSIDフレームの送信(伝送)を例示した図であり、
図1がTCH/FS(すなわち、トラヒック・チャネル/フルレート音声)に係
る例示であり、図2がTCH/HS(すなわち、トラヒック・チャネル/ハーフ
レート音声)に係る例示である。上段は、音声フレームを記号化して表現したも
のであり、それらの音声フレームが音声符号器の入力に現れてくる様子を示して
いる。中段は、無線インタフェースを介してそれぞれの音声ないしSIDのビッ
トを伝送するTDMAフレームを記号化して表現したものである。下段は、音声
復号器後段の音声ないし快適雑音のフレームを記号化して表現したものである。
音声フレームは、正確にはすべて20msの長さになっている。各TDMAフレ
ームは、平均すると正確には5msの間隔(distance)を有している。SACC
H及びIDLEについてのTDMAフレームは図示していない。遅延の実施及び
その他の副作用(side effects)についても図示は省略してある。
【0013】 固定された時間構造に同期しかつ時間調整された、SIDフレームの定期的な
伝送以外については、ITU−T勧告G.729/付録B(ITU-T recommendati
on G.729/Annex B)において、最後のSIDフレームの伝送以降はCNパラメー
タがかなり変化していることから、CNパラメータの更新が必要な時はいつでも
SIDフレームを送信するというDTXの方法が記述されている。
【0014】 VOXの機能を有する周知のパシフィック・デジタル・セルラー(PDC(Pac
ific Digital Cellular))システムにおいては、音声から非活動への信号の移行
ないし非活動から音声へ戻る信号の移行のそれぞれに特別なポストアンブル及び
プリアンブルのフレーム(post- and pre-amble frames)を使用している(例え
ば、RCR STD−27D参照)。それらのフレームは、全体ビット・レベル
(gross bit level)でそれらを識別するための固有のビット・パターンを含ん
でいる。ポストアンブル・フレームは2つのチャネルのフレームで構成され、そ
のうちの第1のチャネルのフレームは識別ビット・パターン以外には何等他の情
報を伝えないものとなっており、かつ、そのうちの第2のチャネルのフレームは
非活動信号を表す快適雑音パラメータを伝えるものとなっている。発声が非活動
の間は、ポストアンブル・フレームが周期的に送られて受信端(receiving end
)が快適雑音の生成を更新できるようにする。ポストアンブル・フレームとプリ
アンブル・フレームの双方に対しては、同じインタリーブが音声フレーム用に用
いられる。
【0015】 GSMのFR、EFR及びHRで実現されているような上述した在来のDTX
の解決策は、マルチモード符号化方式における利用に対しては十分に適したもの
にはなっていない。これは、SIDフレームの信号方式が正味ビット・レベル(
net bit level)でなされるという事実に起因する結果である。SIDフレーム
を識別する特別なビット・パターンは、その正味ビット・ストリーム(the net
bit stream)の部分となっている。受信機におけるSIDフレームの検出ユニッ
ト(detection unit)は、デインタリーブ(de-interleaving)及びチャネル復
号化の後で実行される。このアプローチは、SIDフレームの識別がチャネル復
号化のためのコーデック・モードの正しい選択に依存することになるため、一つ
より多いソース及びチャネル・モードを用いるマルチモード符号化方式に対して
は適切でない。モード伝送エラー(mode transmission errors)が起こり得るこ
とから、受信機における正しいコーデック・モードは常に保証できるというわけ
ではない。
【0016】 さらに、対等な理由(analogue reasons)により、インタリーブ方式のバリエ
ーションは、異なるコーデック・モードに対してもSIDフレームに対しても、
複雑性の理由から実用的にもなっていない。かかるアプローチは、最悪のケース
ではSIDフレームのデインタリーブの実行が必要になると共に、さらに難儀な
ことに音声フレームのデインタリーブ及びチャネル復号化に加えてチャネル復号
化の実行が必要になる。
【0017】 加えて、PDCの具現化を採択するに当たっては、少なくとも2つの主要な問
題がある。第1に、ポストアンブル・フレームが2つのトラヒック・フレームで
構成されているので、非活動の送信(伝送)モードは、送信電力の節約という点
からすると相対的に非効率になる。それぞれの快適雑音パラメータの更新には、
2つのフレームを送信することが要求される。第2に、音声の非活動から活動へ
の移行がプリアンブル・フレームによって報知されるので、音声開始(speech o
nsets(音声の始まり))の部分が切り詰められる(clipped)ことがあったり、
あるいは、音声開始の伝送がプリアンブル・フレームによって遅延されて再開し
たりする。前者の影響は、復元される音声(reconstructed speech)の品質を直
接劣悪にするのに対し、後者は、会話の質の劣化(degradations of the conver
sational quality)を生じさせ得る音声の伝送遅延を増大させる。
【0018】 また、GSMとPDCの双方で現在行われているように、SIDと音声のフレ
ーム用に2つのフレームに渡る共通の対角インタリーブ方式を適用すると、さら
なる問題を生じることにも留意しなければならない。単一のSIDフレームの伝
送に対して対角インタリーブを適用することは、送信される各TDMAフレーム
の半分だけがSIDの情報を伝えるのに対し、当該各TDMAフレームの半分以
外の部分の他の半分が使用されないままとなり、かつ、それによって浪費される
(図1と図2では、そのような浪費される半分のバースト(bursts)に印を付け
てある。)ため、無線リソースの使用と電力消費の点で非効率になる。
【0019】 現在のGSMシステム及びPDCシステムにおける、このような効率性の損失
は、SIDフレームの送信が比較的まれであるので少ない。しかし、それは、コ
ーデック・モード適応を伴う新たなマルチモード通信システムに対しては、より
難儀なものとなる。高い適応性能は、現在のシステムにおけるSIDフレームの
伝送に比べると、非活動状態のリンクを通じたより一層頻繁な情報伝送(適応デ
ータ)を必要とする。
【0020】 さらに、非活動中には無線チャネルの活動に一定の上限がある(例えば、AM
Rシステムの要求は、TCH/AFSでは480msのマルチフレーム(multif
rame)毎に16個のTDMAフレーム、TCH/AHSでは480msのマルチ
フレーム毎に12個のTDMAフレームである。)。利用可能な無線リソースの
半分を浪費するということは、コーデック・モード情報を主として可能である頻
度(principally possible)に比べて半分の頻度でしか送信できないことを意味
することになる。この結果、より遅いコーデック・モード適応による性能の損失
が生じる可能性がある。
【0021】 SIDフレーム(コーデック・モード情報を伝えるフレーム)に対して音声フ
レームに対するのと同じ対角インタリーブを適用することのさらなる不利な点は
、この種のインタリーブによって生じる遅延である。マルチ・モード通信システ
ムのコーデック・モード適応の実現可能な最良の性能を達成することに関しては
、コーデック・モード情報の伝送遅延を最小に保つ必要がある。これは、対角イ
ンタリーブの使用を不可能にする。
【0022】 DTXを用いるシステムにおける特有の課題は、非活動の期間後の音声開始を
検出することである。その開始を見落とすと、切り詰められた音声出力が復号器
から得られるという結果を生じる。他方、送信されていないフレーム(non-tran
smitted frame)が誤って音声開始のフレームとして検出された場合には、望ま
しくないポンないしバンという音(undesirable plop or bang sounds)が生成
され、その音によって通信品質が著しく劣悪なものとなることもある。
【0023】 原理的には、DTX処理を伴うAMRシステムは、非活動状態リンクを通じて
現在の活動状態リンクについてのコーデック・モード要求を送信する必要がある
だけである。非活動状態リンクについてのコーデック・モード指示は何等送信す
る必要がない。しかし、非活動状態リンクが再び活動状態になったときは、適切
なコーデック・モードを選択しなければならない。非活動の後に音声開始に対し
てコーデック・モードをどのように選択するかについての解決策では、送信側と
受信側が同一のモードを適用することを確実にするのはどれかを見出さなければ
ならない。さらに、そのコーデック・モードは、現在の無線チャネル状態との関
係において適切なものでなければならない。
【0024】 AMR規格におけるコーデック・モード報知の方法(codec mode signaling m
ethod)以外では、現在のところ、さらに高速な制御チャネルで利用可能なもの
はない。しかし、高速な構成変更(例えば、活動状態コーデックの組(active c
odec set)を変更し、コーデック・モード情報の位相を変更して伝送遅延を最小
化し、FR、EFR若しくはHR等のような既存のGSMコーデックへのハンド
オーバー(handover)を行い、及び/又は、広帯域コーデック(wideband codec
)、音声とデータ若しくはマルチメディア(multi-media)等のような将来のア
プリケーションへの切り替えを行う、高速な構成変更)の実施を可能にするため
は、かかるチャネルが要求されるところである。
【0025】 したがって、適応マルチレート・システムにおいては、DTX及び構成変更を
実行するための改良した方法と装置が要求される。
【0026】
【課題を解決するための手段】
本発明は、適応マルチレート・システムの背景において、DTX並びに構成変
更及びプロトコル・メッセージの高速な帯域内周波信号方式のための、新規な解
決策を提供すると共に、双方の処理の相互作用(the interaction of both oper
ations)のための新規な解決策も提供することにより、上述した要求と他の要求
を満たす。開示する方法と装置は、無線の伝送容量、有線の伝送(fixed line t
ransmission)及び実施労力(implementation effort)の点において、有利に、
コスト的に効率の良いもの(cost efficient)となっている。
【0027】 通信システムにおいて間欠送信(DTX)を実行するための代表的な方法は、
前記システムにおける第1の構成要素から前記システムにおける第2の構成要素
への伝送のためにソース・データをインタリーブし、ソース・データの非活動の
期間を検出する過程と、ソース・データの非活動の前記期間中に、前記第1の構
成要素から前記第2の構成要素へ無音記述子(SID)フレームを伝送する過程
とを有し、ソース・データについて用いるインタリーブのアルゴリズムと比べて
異なるインタリーブのアルゴリズムを用いて、伝送される前記SIDフレームの
うちのいくつかをインタリーブする。例えば、前記ソース・データは、ブロック
対角状に(block diagonally)インタリーブすることができ、また、前記SID
フレームのいくつかは、ブロック・インタリーブすることができる。
【0028】 代表的な方法は、第1のタイプのSIDフレームを伝送してソース・データの
活動からソース・データの非活動への移行を指示する過程と、ソース・データの
非活動の間、第2のタイプのSIDフレームを周期的に伝送する過程と、第3の
タイプのSIDフレームを伝送してソース・データの非活動からソース・データ
の活動への移行を指示する過程とを、さらに含むものとすることができる。ここ
で有利な点として、前記通信システムを適応マルチレート(AMR)システムと
し、SIDフレームが無音記述情報(silence description information)に加
えてコーデック・モード情報を含むものとすることができる。
【0029】 音声通信システムにおいて第1の構成要素から第2の構成要素へプロトコル・
メッセージを伝送するための代表的な方法は、音声データ・フレームの代わりに
拡張フレームを伝送する過程を有し、前記拡張フレームが、音声データ・フレー
ムから前記拡張フレームを区別するための全体ビット・パターンを含み、かつ、
プロトコル・メッセージを伝える。前記拡張フレームは、前記第2の構成要素に
対して特定のプロトコル・メッセージを指示するためのデータ・フィールドをさ
らに含むものとすることができる。
【0030】 通信システムにおいて構成変更を作用させるための代表的な方法は、音声デー
タ・フレームの代わりに拡張フレームを伝送する過程を有し、前記拡張フレーム
が、音声データ・フレームから前記拡張フレームを区別するための全体ビット・
パターンを含み、かつ、構成変更の指示を伝える。前記拡張フレームは、前記第
2の構成要素に対して、行うべき特定の構成変更を指示するためのデータ・フィ
ールドをさらに含むものとすることができる。
【0031】 ここで、例えば、前記通信システムを適応マルチレート(AMR)システムと
し、拡張フレームを、活動状態のコーデック・モードの組を変更することに利用
することができる。あるいは、拡張フレームを、コーデック情報の位相を変更す
ることに利用することができる。
【0032】 本発明の上述した特徴及びその他の特徴並びに有利な効果について、添付図面
に示した例示的な例を参照しつつ、以下に詳細に説明する。以下に説明する実施
形態が例示と理解のために与えられるものであり、かつ、数多くの均等な実施形
態がここに予想されるのは、当業者にとっては容易に理解されるところである。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、GSMシステムにおける音声送信(伝送)に関して本発明の実施形態を
説明するが、当業者によれば、以下に開示する手法が他の場面においても同様に
適用可能であることは、直ちに理解されるであろう。例えば、本発明は、TDM
Aシステム(D−AMPS等)、PDC、IS95及びインターネットを含む、
あらゆる無線ないし有線の通信システムにおいて、容易に適用することができる
【0034】 図3は、本発明の手法を実施することができる代表的なAMRシステムを表し
ている。この代表的なAMRシステムは、移動局(MS(Mobile Station))に加
え、ネットワーク側に変換符号化及びレート適応ユニット(TRAU(Transcodi
ng and Rate Adaption Unit))と基地局(BTS(Base Station))も有している
。ネットワーク側では、チャネル復号器(CHD(channel decoder))及び音声
復号器(SPD(speech decoder))に加え、音声符号器(SPE(speech encode
r))及びチャネル符号器(CHE(channel encoder))もが周知のシリアルA−
bisインタフェース(serial A-bis interface)を介して接続されている。そ
れぞれのリンクについては、最新(現在)のチャネル状態を推定評価(estimati
ng)することによって品質情報が導出される。そのチャネル状態に基づき、かつ
、ネットワーク制御により課され得る制約(possible constraints)も考慮しつ
つ、ネットワーク側に設置されているコーデック・モード制御(the codec mode
control)は、適用すべきコーデック・モードを選択する。
【0035】 使用するチャネルモード(TCH/AFSないしTCH/AHS)は、ネット
ワークにより制御される。上り線と下り線(uplink and downlink)では、常に
同じチャネル・モードを適用する。コーデック・モード適応のために、受信側は
、入リンク(incoming link)のリンク品質測定(link quality measurements)
を実行する。その測定は、品質指示子(Quality Indicator)を生成しつつ処理
される。上り線の適応のためには、その品質指示子がULモード制御ユニット内
へ直接供給される。このユニットは、品質指示子を一定の閾値と比較すると共に
、ネットワーク制御により課され得る制約も考慮しつつ、上り線上で使用すべき
コーデック・モードを指示するコーデック・モード命令(Codec Mode Command)
を生成する。このコーデック・モード命令は、その後、帯域内周波で移動体側(
the mobile side)へ送信され、その移動体側においては、到来する音声信号(t
he incoming speech signal)が対応するコーデック・モードで符号化される。
【0036】 下り線の適応のためには、移動体内のDLモード要求生成器(DL Mode Reques
t Generator)がDL品質指示子を一定の閾値と比較すると共に、下り線にとっ
てより好ましいコーデック・モードを指示するコーデック・モード要求(Codec
Mode Request)を生成する。そのコーデック・モード要求は、帯域内周波でネッ
トワーク側へ送信され、ネットワーク側においてDLモード制御ユニット内へ供
給される。このユニットは、通常はその要求されたモードを許容してこれに応じ
る。しかし、それは、ネットワーク制御により課され得る制約を考慮し、その要
求を許容しない(override)ものとすることもできる。結果として得られたコー
デック・モードは、その後、下り線方向において到来する音声信号の符号化に対
して適用される。
【0037】 上り線と下り線の双方について、現在適用されているコーデック・モードは、
符号化された音声データと共にコーデック・モード指示として帯域内周波で送信
される。復号器では、そのコーデック・モード指示を復号化すると共に、受信し
た音声データの復号化に適用する。
【0038】 コーデック・モードの選択は、コーデック・モードの組(ACS、活動状態コ
ーデック・セット(Active Codec Set))からなされる。そのコーデック・モー
ドの組は、1つから4つのAMRコーデック・モードを含むものとしてもよい。
この組に係るものは、コーデック・モード要求及びコーデック・モード命令を生
成するためにDLモード要求生成器及びULモード制御ユニットにより利用され
る、1つから3つの切替の閾値及びヒステリシスのリスト(a list of 1 to 3 s
witching thresholds and hysteresises)である。これらの構成パラメータ(A
CS、閾値、ヒステリシス)は、呼設定(call setup)において定められ、ハン
ドオーバーにおいて変更することができ、あるいは、呼の間にも変更することが
できる。
【0039】 本発明によれば、図3に示したようなシステムにおけるDTXは、3つの異な
るフレーム・タイプ、すなわち、SID_FIRST、定期的SID及び音声開
始のフレームを用いる、帯域内周波信号方式に基づくものとなっている。これら
のフレーム・タイプは、これらが特に全体ビット・パターン(gross bit patter
ns)を使用するという点で共通したものとなっており、それらの全体ビット・パ
ターンがこれらのフレーム・タイプを識別するものとなっている。さらに、これ
らのフレーム・タイプは、ペイロード・データ(payload data)を伝える(搬送
する)こともでき、そのペイロード・データは、CNパラメータとコーデック・
モード情報で構成されている。本発明に基づく実現手段(implementations)に
ついては、例えば、GSM 05.03の Digital cellular telecommunication
s system (Phase 2+) 及び Channel coding (draft ETSI EN 300 909 V7.2.0 (1
999-11))、並びにGSM 06.93の Digital cellular telecommunication s
ystem (Phase 2+) 及び Discontinuous Transmission (DTX) for Adaptive Mult
i-Rate (AMR) speech traffic channels (draft ETSI EN 301 707 V.7.2.0 (199
9-11)) を参照されたい。これらは、それぞれこの参照によってここにすべてそ
のまま取り込まれるものとする。
【0040】 SIDフレームは、全体ビット・レベルで識別される。SIDフレームは、k
個のTDMAフレームを使用して送信(伝送)するものと定義する。換言すれば
、各SIDフレームは、k*114ビットで構成されるものと定義される。kに
ついての適切な選択値は4である。この場合、SIDフレームは、456ビット
で構成される。すなわち、SIDフレームは、TCH/AFS用の456ビット
である1個のチャネル・フレームで構成され、また、それぞれTCH/AHS用
の228ビットである2個のチャネル・フレームで構成される。それぞれのSI
Dフレームは、固有のビット・パターンを含むSIDフレーム識別フィールドと
2つのメッセージ・フィールドとを有する。そのうちの一方のメッセージ・フィ
ールドは、チャネル符号化された快適雑音(CN)パラメータ(channel encode
d comfort noise (CN) parameters)用に確保されたフィールドであり、他方の
メッセージ・フィールドは、チャネル符号化されたコーデック・モード情報(ch
annel encoded codec mode information)用に確保されたフィールドである。コ
ーデック・モード情報のフィールドは、コーデック・モード要求のみを伝える(
搬送する(carry))ことができ、あるいは、それは、さらに2つの部分に細分
化して、一方の部分がコーデック・モード要求/命令を搬送し、かつ、他方の部
分がコーデック・モード指示を搬送するものとすることができる。
【0041】 定期的SIDフレーム・フォーマットの定義例を図4に示す。この例において
、SIDフレームは、212ビットのSIDフレーム識別子と、快適雑音パラメ
ータ用の212ビットのフィールドと、コーデック・モード情報用の32ビット
のフィールドとから構成されている。この例においては、CNパラメータが畳み
込み的に復号化され(convolutionally encoded)、かつ、コーデック・モード
情報が要求/命令及び指示を符号化したブロック(block encoded requests/com
mands and indications)で構成されている場合を想定している。他の解決策と
して、例えば、同じ畳み込み符号ないしブロック・コード(the same convoluti
onal or block code)を用いてCNパラメータ及びコーデック・モード情報の双
方を符号化する場合には、2つのメッセージ・フィールドを一体化することもで
きる。
【0042】 本発明によれば、定期的SIDフレームは、対角的(diagonally)ではなく、
ブロック・インタリーブされたもの(block interleaved)となっている。これ
は可能なインタリーブのゲイン(possible interleaving gain)をなくしてしま
う(すなわち、伝送が伝送エラーに対して潜在的により耐性(robust)の低いも
のとなる)が、SIDフレームは通常の音声フレーム(regular speech frames
)よりも少ない情報を伝えるのが一般的であり、したがって、それらは音声の伝
送に対して使用するのよりも強力なチャネル・コード(powerful channel codes
)を使用して保護することができる。これは、インタリーバ・ゲイン(interlea
ver gain)の損失を補償し、あるいは、それどころか現在の解決策(GSMのF
R、EFRないしHR)用に実現可能であるものよりもSIDフレームの伝送を
耐性の高いものにさえする。コーデック・モード情報のような重要な情報は、例
えば、(通常の音声フレームにおけるコーデック・モード情報の帯域内周波伝送
と比べて)より強いチャネル・コード(stronger channel codes)によって保護
することができる。さらに、CNパラメータは、音声パラメータ(speech param
eters)よりも非常に少ないビットで表されるのが通例である。このため、その
少ないCNビット(CN bits)は、より低いレートのチャネル・コード(lower r
ate channel codes)で保護することができる。一例として、ビット数35のC
Nビットのうち、まず、14ビットのCRCコード(非常に強力な誤り検出を可
能にするコード)により保護し、それからレート1/4の畳み込み符号(rate 1
/4 convolutional code)(制約長(constraint length)k=5)を用いること
により保護して、すべてを保護することができる。さらに、CNパラメータとコ
ーデック・モード情報の双方は、一般に比較的ゆっくり変動する情報である。ま
た、既存の解決策におけるよりも非常に高い、(8番目のフレーム毎の)提案さ
れた(proposed)SIDフレームのレートを考慮すれば、チャネル・エラーによ
るSIDフレームの不定期の損失(occasional losses)さえも許容することが
できる。
【0043】 図5と図6にそれぞれ示すように、TCH/AFSとTCH/AHSの双方に
ついて、4*114ビットで構成されるSIDフレームは、本発明に基づき、4
個のTDMAフレーム上へのブロック・インタリーブにより、マッピングされる
(mapped)。インタリーバの目的は、SIDフレームのビットを、伝送エラーに
対する耐性(robustness)が最大化される利用可能なTDMAフレーム上となる
ように、分散させることである。音声フレーム用の対角インタリーバは使用しな
い。デインタリーブは複雑性の観点ではあまり過度な要求がないので、SIDフ
レーム用に特定のブロック・インタリーバを用いるこの解決策は実現可能である
。最悪のケースでは、復号器がSIDフレームのブロック・デインタリーブ(bl
ock de-interleaving)と在来の音声フレームの対角デインタリーブの双方を実
行するが、復号器は一つを超えない(not more than one channel decoder)。
これにより、現在のGSMシステム及びPDCシステムにおいてSIDフレーム
に属するTDMAフレームでビットが浪費される問題は解決する。
【0044】 TCH/AFSについては、SIDフレームに対する実際のブロック・インタ
リーブ方式の重要性が比較的低い。最大限のインタリーバ・ゲインを得るために
は、CN及びコーデック・モード情報のビットに加えて、識別マーカ・ビット(
identification marker bits)を、伝送に用いるTDMAフレーム上に可能な限
り均一(equally)に分散させる。
【0045】 TCH/AHSについては、SIDフレームが2個のチャネル・フレームを用
いて伝送されるという事実により、特殊なケースが起こり得る。後にSID禁止
フレーム(SID inhibit frames)と関連させて詳細に述べるように、その事態は
、SIDフレームを伝えるTDMAフレームの第1番目の半分(最初の半分(fi
rst half))が送信され、かつ、第2番目の半分(後の半分(second half))
が音声開始によって送信できないときに、起こり得る。このケースに対しては、
既に送られたSIDパターンの禁止(inhibit)を可能にすることが重要である
。これは、そのパターン・ビットの第2番目の半分をTDMAフレームの第2番
目の半分の奇数位置(odd positions)上で伝送することによって確保される。
コーデック・モード情報に関しては、音声開始を復号化するのに使用すべきコー
デック・モードが利用可能であることが重要である。これは、コーデック・モー
ド指示ビットの第2番目の半分もTDMAフレームの第2番目の半分の奇数位置
上で伝送することによって確保することができる。
【0046】 採用可能な解決策として、対角インタリーブを用いることにより、TDMAフ
レーム上にパターン・ビット及びコーデック・モード指示ビットをマッピングす
ることが挙げられる。その結果、CNビット及びコーデック・モード要求/命令
ビットは、TDMAフレームの第1番目の半分の奇数位置とTDMAフレームの
第2番目の半分の偶数位置(even positions)とにおいて伝送される。TCH/
AHSに関するSIDフレームに対してのここで述べたインタリーブ方式は、図
6に例示してある。
【0047】 本発明によれば、活動から非活動へ移る時の最後の音声フレームの直後に特定
のSID_FIRSTフレームが送信(伝送)される。その解決策は、CNパタ
ーンをも送信することではなく、単に音声の終了を識別することである。TCH
/AFSに対する解決策の例では、図7に示すように、212のマーカ・ビット
とコーデック・モード情報用の16ビットとで構成された228ビットのフィー
ルドを用いる。コーデック・モード情報は、(音声フレームが伝送された場合)
何番目であるかに応じて、要求/命令かあるいは指示かのいずれかとなる。した
がって、SID_FIRSTフレームと共に送信されるコーデック・モード情報
のタイプは、フレーム番号とコーデック・モード情報の伝送位相(transmission
phase)とに応じて定まる。特別のインタリーバ(special interleaver)によ
り、使用されていない半分のバーストにおいて利用可能な228ビット上にSI
D_FIRSTフレームをマッピングする。図5は、ここで述べたTCH/AF
Sに対するSID_FIRSTフレームの伝送方式を例示したものである。浪費
される半分のバーストはもはやなくなっている点に留意されたい。
【0048】 TCH/AHSに対する同等の解決策(analogue solution)では、利用可能
な2つの通常では使用されない半分のバースト上でSID_FIRST識別パタ
ーンとコーデック・モード情報を送信することになる。ただし、より信頼性の高
いSID_FIRSTの検出を行う例では、次の2個のTDMAフレームも利用
する。これは、2個のチャネル・フレームSID_FIRST_1及びSID_
FIRST_2を送信することを意味する。TCH/AFSの解決策の例で用い
られるような可能な限り一致した228ビットのフレーム(212のマーカ・ビ
ットとコーデック・モード情報用の16ビットで構成される。図7参照。)は、
(半分のバーストを使用していない)最後の音声フレームを搬送するTDMAフ
レームの偶数位置上にマッピングされると共に、続く2個のTDMAフレームの
奇数位置上にマッピングされる。この種の対角マッピングによれば、既存の対角
(デ)インタリーバ((de-)interleaver)の適用が可能である。コーデック・モ
ード情報は、フレーム番号とコーデック・モード情報の伝送位相とに応じて、要
求/命令かあるいは指示かのいずれかとなる。送信されるのは、音声が送信され
た場合にそれぞれのチャネル・フレームで送られた種類のコーデック・モード情
報である。マッピングは、パターン・ビット及びコーデック・モード情報ビット
の両者の同じ部分(equal portions)が、利用されるTDMAフレームの最初の
2つ及び次の2つ(the first two and the second two used TDMA frames)に
配置されるようになされる。
【0049】 図6は、SID_FIRSTフレーム検出の信頼性をより一層向上させる手法
を例示したものである。本発明によれば、付加的な2個のTDMAフレームの偶
数位置に付加的識別パターン(additional identification pattern)を埋め込
む。また、それらの半分のバーストの部分をコーデック・モード情報の伝送に使
用することも可能である。識別パターンは、すべての利用可能なビットを使用し
て頻繁に繰り返される(repeated that often that all available bits are us
ed)、コーデック・モード情報のコード・ワード(code word)とすることもで
きる。例えば、114ビットが利用可能であり、かつ、コーデック・モード情報
用のコード・ワードが16ビットの幅(wide)である場合には、それを114/
16回繰り返すことができる。
【0050】 音声フレームについて利用する対角インタリーブは、非活動期間後の最初の音
声フレームを伝えるTDMAフレームの第1番目の半分の奇数位置が他の用途に
自由に使えるという事態を伴う。本発明によれば、開始検出を改良した解決策と
して、それらのビットに特別な開始識別パターンを埋め込むことが挙げられる。
さらに、それらのビットの部分は、最初の音声フレームを符号化したコーデック
・モードに基づいてコーデック・モードを報知するコーデック・モード指示の伝
送に利用することもできる。開始ビット・パターンとコーデック・モード指示の
双方を伝える解決策では、図8に例示したように、コーデック・モード指示のコ
ード・ワードを、すべての利用可能なビットを使用して頻繁に繰り返す。TCH
/AFSについての例では、その指示の16ビットのコード・ワードを228/
16回繰り返す。TCH/AHSについては、16ビットのコード・ワードを1
14/16回繰り返す。そのような開始のフレームは、特定のインタリーバによ
り、他には使用されていない半分のバースト上にマッピングされる。TCH/A
FSとTCH/AHSの双方についてのフレーム伝送方式は、それぞれ図5と図
6に表してある。
【0051】 TCH/AHSについては、定期的SIDフレームとSID_FIRSTフレ
ームが2個のチャネル・フレームを用いて伝送される。このため、第1番目のS
IDフレームが伝送された後であって第2番目のSIDフレームが伝送される前
に、優先順位の高い(higher prioritized)音声開始が伝送されるという事態が
起こり得る。そのようなケースでは、エラー事象(error event)により、受信
機が開始を見落としてその代わりにSIDないしSID_FIRSTのフレーム
をそれぞれ検出する(実際にはその最初の半分しか受信していないにも拘わらず
、そのように検出する)ことが起こり得る。
【0052】 この問題の回避に資するため、SID_FIRSTを伝えるTDMAフレーム
の第1番目の半分を送ったが音声の開始により第2番目の半分を送ることができ
ないときは、通常の開始フレームの代わりに特別なSID_FIRST禁止フレ
ームを使用する。この場合、伝送されたことになっているSID_FIRSTフ
レームの第2番目の半分に属するパターン・ビットを反転する。これは、受信機
においてSID_FIRSTのパターン全体の検出を禁止する。コーデック・モ
ード情報ビットは、もとのSID_FIRSTフレームからのものと同一のまま
にする。前述の事態において、受信機は、使用できない(使い物にならない(un
usable))フレームを理解することになる。適切な誤り隠蔽(EC(error conce
alment))手法を適用することにより、このフレームを隠す(hide)のが有効で
ある。ここで述べたケースは図9に例示してある。
【0053】 SIDを伝えるTDMAフレームの第1番目の半分を送ったが音声の開始によ
り第2番目の半分を送ることができない場合において、別の特別なフレーム、す
なわち、SID禁止フレームを定期的SIDフレームの代わりに用いる。この場
合、伝送されたことになっているSIDフレームの第2番目の半分に属するパタ
ーン・ビットを反転する。これは、受信機においてSIDのパターン全体の検出
を禁止する。コーデック・モード指示を表すコーデック・モード情報ビットは、
もとのSIDフレームからのものと同一のままにする。前述の事態において、受
信機は、使用できないフレームを理解することになり、そのフレームに対しては
以前のCNパラメータを利用してCNを生成し続けることになる。受信機は、こ
の特別なケースで伝送されたパターンをチェックして、改善された信頼性により
音声開始を検出するものとすることもできる。ここで述べたケースは図10に例
示してある。
【0054】 本発明によれば、SIDフレームは、それぞれ、非活動の間に、nFR個のフ
レーム毎(TCH/AFS)に送信され、また、nHR個のフレーム毎(TCH
/AHS)に送信される。適切な選択としては、nFR=nHR=8とすること
が挙げられる。SIDフレームの位相調整された伝送及び復号化(現在のGSM
システムにおけるような、SACCHから推定される調整)は、今日のGSMシ
ステムにおける既存の解決策の一つであり、良好なSIDフレーム検出性能を達
成することに資するものである。しかし、提案する全体ビット・パターンに基づ
くSIDフレーム識別は、固定された位相を要しないより柔軟性のある解決策が
実現可能である、高いSIDフレーム検出性能を提供するものとなっている。
【0055】 一つの例では、SID_FIRSTパターンの伝送後の第3番目のフレームで
SIDフレームの伝送を開始し、それから8番目のフレーム毎にSIDフレーム
を伝送する。他の解決策としては、非同期SID伝送(asynchronous SID trans
mission)(すなわち、如何なる固定的な時間構造にも調整されていないもの)
がある。一例として、480msのマルチフレーム毎に伝送されるTDMAフレ
ームの一定の最大数を依然として超えないという制約を可能な限り(possibly)
伴いつつ、いつモードの要求が変わってもSIDフレームを伝送することにする
。他の高度化した解決策としては、CNパラメータが著しく変化し、かつ、48
0msのマルチフレーム毎に伝送されるTDMAフレームの一定の最大数を依然
として超えていない場合に、SIDフレームを伝送することができる。このよう
な非同期のSIDフレーム伝送による解決策は、時間間隔毎の一定の最小の伝送
要求が満たされていない場合であれば、時間調整された伝送に戻す(fall back
)ことができる。
【0056】 異なるフレームのタイプを識別するために送信する異なるビット・パターンは
、ある程度伝送エラーにより誤りを生じさせる可能性があることに留意しなけれ
ばならない。チャネル・エラーがある場合にも信頼できるパターンの検出を確保
するためには、相関による手法を利用することができる。採用可能な一解決策と
しては、受信したビットをパターンと比較する時に、一致するビット(matching
bits)の数をカウントする。一例として、70%のビットが一致(coincide)
した場合に、受信機は、パターンが確認されたものとみなすことができる。ソフ
ト・ビット情報(soft bit information)を用いる他の解決策として、受信した
ソフト・ビットを、パターンの対応するビットが1であるときは正符号(positi
ve sign)と共に蓄積(accumulate)し、また、対応するビットが0であるとき
は負符号(negative sign)と共に蓄積する。この蓄積された測度(measure)は
、パターンの長さと最大限の取り得るソフト・ビット値(maximal possible sof
t bit value)との積によって正規化することができる。その正規化された測度
が一定の閾値(例えば0.4)を超える場合に、受信機は、パターンが確認され
たものとみなすことができる。
【0057】 SIDフレームについて利用できるさらなる規準(criterion)の一つとして
、CNビットのCRCが挙げられる。CRCエラーがある場合には、フレームが
有効なSIDフレームとしてみなされないことにする。
【0058】 コスト的な理由のため、識別パターンは、それらを記憶するために多くのメモ
リを必要としないこととするのが望ましい。一例として、TCH/AFS用のS
ID_FIRST及び定期的SIDについての識別パターンは、短い9ビットの
シーケンスを最高で((228−16)/9)=24回(ceil((228-16)/9)=24
times)繰り返し、かつ、最後の4ビットを破棄(discarding)することにより
、構成することができる。かかる9ビットのシーケンスは、例えば、{0,1,
0,0,1,1,1,1,0}である。
【0059】 THS/AHSについては、SID_FIRSTフレームが定期的SIDフレ
ームとして復号化され得ることを回避するのが重要であり、その逆の場合を回避
することも重要である。したがって、SIDとSID_FIRSTについての識
別パターンは、可能な限り明確に区別できるものを作成する。
【0060】 一例として、SID_FIRSTフレームについてのパターンは、TCH/A
FSに対して使用するパターンと同一にすることができる。その場合、定期的S
IDフレームについて使用するパターンは、SID_FIRSTのパターンを反
転することによって構成することができる。
【0061】 CNパラメータをも伝送するのではなく、SID_FIRSTフレームにおい
て特別なビット・パターンとコーデック・モード情報だけを伝送する解決策は、
DTXの効率を最大限に保つ(すなわち、大気インタフェース(air interface
)上の活動を最小限に保つ)ことに資する。同時に、利用可能なすべてのビット
を(コーデック・モード情報の伝送に用いるもの以外は)ビット・パターンに使
用することから、識別パターンの検出の信頼性を最大にすることができる。しか
し、これによる問題として、音声の終了から最初の定期的SIDフレームの受信
までの期間中は受信機がCN生成のためのCNパラメータの組を得られないとい
うことがある。その解決策としては、音声の終了前の最後のn個のフレームの音
声パラメータを利用することにより、受信機において局所的に(locally)CN
パラメータを導出する。通常、符号器はハング−オーバー(hang-over)で処理
をしている、すなわち、VADが発声非活動(voice inactivity)を検出したと
しても、一定個数のm個のフレームはなお音声として符号化される。したがって
、復号器は、例えば、ハングオーバー・フレーム(hangover frames)、すなわ
ち、n=mの、ゲイン及びスペクトル・パラメータを平均することにより、局所
的にCNパラメータを導出することができる。他の解決策としては、以前の非活
動期間のCNパラメータの最後に受信した組を適用する。
【0062】 本発明によれば、AMR受信機は、活動及び非活動の状態を備える2状態モデ
ル(2-state model)を具体化したものとなる。この状態モデルの目的は、音声
/SID/未送信のフレーム区別(speech/SID/non-transmitted frame distinc
tion)をサポートすることである。活動から非活動へ移るには、音声フレームに
続くSID_FIRSTフレームの検出を必要とする。
【0063】 非活動から活動の状態へ移るには、CRCエラーがなく復号化が可能な、音声
開始識別パターン及び有効な最初の音声フレームを検出することが必要とされ、
かつ、選択的に(optionally)それらは、例えば、受信機/チャネル復号器(th
e receiver/channel decoder)から導出されかつ一定の閾値を超えた、品質測定
を表すものであることが必要とされる。一例としては、ある閾値を下回るもので
なければならないSFQ測度(全体ビット・エラー推定)(the SFQ measure (g
ross bit error estimate))が挙げられる。この状態移行(state transition)
の信頼性は、1個より多くのフレームがCRCエラーなく復号可能でなければな
らないという制約によって増大させることができ、また、選択的に一定のSFQ
測度を超えないという制約によっても増大させることができる。非活動から活動
への移行を適切に検出することに資する他の規準としては、図11に例示したよ
うに、音声フレーム用の対角インタリーブより遅延が少なくて済むブロック・イ
ンタリーブがSIDフレーム用に利用されるのであれば、SIDフレームに続い
てすぐに受信したフレームが音声フレームであることはあり得ないということが
ある。図12には、この規準をTCH/AHSの例について例示してある。
【0064】 最初の音声フレームの検出を改良すると共にそれらを未送信フレームと区別す
ることに資する他の方法としては、受信機の他の構成要素(例えば、RF受信機
ないし等化器(equalizer))から測度にアクセスする(access measures)こと
が挙げられる。かかる測度の例としては、キャリア及び干渉の強度の推定値(ca
rrier and interferer strength estimates)並びにC/I比(C/I ratio)等の
ように導出される測度がある。
【0065】 SID_FIRST及び最初の音声の双方のフレーム識別性能を改良するさら
なる方法としては、それらを伝えるTDMAフレームを増大させた送信電力(tr
ansmission power)によって伝送することが挙げられる。
【0066】 本発明によれば、非活動の期間後の音声開始に対するコーデック・モードを定
義することに関しては、以下のような解決策が好適である。
【0067】 (a)最も耐性のあるコーデック・モードを選択し、あるいは、他の形態として
、n番目に耐性のあるコーデック・モード(n-th robust codec mode)を伴う選
択をする。最も安全な解決策は、n=1に選ぶことである。伝送する必要がある
コーデック・モード指示は全くない。n=1とすることについての難点は、良好
なチャネルに対し、本質的に低い音声品質での高過ぎる耐性が選択されることで
ある。
【0068】 (b)現在の(その時点での)活動状態リンクに対するのと同じコーデック・モ
ードを選択する。これは、上り線及び下り線のチャネル品質が同様であるという
事実によって動機付けられる。音声伝送を再開するリンクの送信側は、その時点
で到来する活動状態リンクについて要求しているコーデック・モードを適用する
。再び活動状態になるリンクの受信側は、その適用されるコーデック・モードを
、その時点で送出(outgoing)をする活動リンク上での適用のために受信してい
るコーデック・モード要求と同一であるものとして認識している。その方式は、
その時点での活動状態リンクのモードよりもn(例えばn=1)モードの高い耐
性の、音声開始に対してのモードが選択された場合には(かかるより耐性の高い
モードが存在するのであれば)、耐性をより高くすることができる。
【0069】 (c)非活動期間に先行する最後の音声期間の終了時に選択されたコーデック・
モードと同じコーデック・モードを選択する。これは、無線チャネル状態が一般
にはあまり速く変化するものではないという事実によって動機付けられる。その
方式は、その最後の音声期間の終了時に用いられていたモードよりもn(例えば
n=1)モードの高い耐性の、音声開始に対してのモードが選択された場合には
(かかるより耐性の高いモードが存在するのであれば)、耐性をより高くするこ
とができる。
【0070】 (d)非活動状態リンクの測定に基づいて選択を行う。非活動状態リンク上で
の伝送は完全には止まらないので、リンク品質の測定が可能である。対応する測
定報告(measurement reports)ないしコーデック・モード要求/命令は、活動
状態リンクを通じて伝送する。非活動状態リンクが音声伝送を再開したときは、
最後に受信されたコーデック・モード要求に対応するコーデック・モードを選択
する。
【0071】 上記(a)、(b)及び(c)の解決策では、非活動状態リンクについてはコ
ーデック・モード要求を伝送する必要が全くないという事実を有効に利用するこ
とができる。これにより、活動状態リンクは、コーデック・モード要求について
の伝送容量を節約することができると共に、それを何等かの他の用途に利用する
ことができる。一例としては、その伝送容量をより確実に保護されたコーデック
・モード指示の伝送に利用することが挙げられる。
【0072】 AMRシステムにおいてDTXを実行するための上述した手法に加えて、本発
明は、AMRシステムにおける構成変更を高速で行うための手法をさらに提供す
る。それらの手法の目的は、現存の遅い制御チャネルを用いたのでは行うことが
できない高速な構成変更を可能にすることである。さらに、現存の制御チャネル
では、構成変更を音声データの伝送と同期させることを確実にすることはできな
い。上述したDTXのメカニズム同様、その構成変更のメカニズムは、帯域内周
波信号方式に基づくものである。例えば、タンデム・フリー操作機構(TFO(t
andem free operation))による接続等においては、(伝送遅延を最小化するた
めの)活動状態コーデックの組の変更及びコーデック・モード情報の位相の変更
がその適用に当たる。さらに一般化した適用としては、既存のGSMコーデック
(FR、EFR、HR)のうちの一つへのハンドオーバーや、例えば広帯域コー
デック、音声及びデータ、又はマルチメディア等のような将来のアプリケーショ
ンへの切替が挙げられる。DTXのメカニズムと同様に、構成変更のメカニズム
について、GSMシステムにおけるTCH/AFSとTCH/AHSに関して説
明するが、他の局面においても同様に適用が可能である。
【0073】 構成変更のメカニズムは、よく知られたFACCHのフレーム・スティーリン
グ(frame stealing)に類似したフレーム・スティーリングに基づいており(す
なわち、音声フレームを構成変更フレームで置き換えることに基づいており)、
したがって、以下においては、拡張信号方式(escape signaling)と言うことに
する。この拡張信号方式のメカニズムは接続中に臨時的に(occasionally)のみ
利用され、かつ、わずかな音声フレームがスティールされる(奪われる)ことに
なるだけなので、受信機における誤り隠蔽ユニットは、フレーム・スティーリン
グを実質的に聞き取れないものとすることができる。
【0074】 本発明によれば、拡張フレーム(escape frames)は、上述したSIDフレー
ムと同様のフォーマットになっている。それらは、特定の識別パターンにより、
全体ビット・レベルで識別される。SIDフレーム同様、それらは、そのパター
ンを有し、かつ、1つ又は2つのメッセージ・フィールドを有している。一方の
フィールドは、実際のチャネル符号化された拡張メッセージ(actual channel e
ncoded escape message)を搬送し、他方のフィールドは、コーデック・モード
情報を搬送する。一例として、拡張フレームは、456ビットを有し、かつ、S
IDフレームとまさに同一のフレーム・フォーマット(例えば図4参照)による
ものとすることができる。ただしこの場合には、CNフィールドが拡張メッセー
ジで置き換えられることになる。
【0075】 拡張のメカニズムにより伝送すべきペイロードが拡張メッセージと呼ばれる。
拡張メッセージは、論理単位(logical units)にグループ化できるいくつかの
正味ビットで構成される。本発明に基づく実現手段については、例えば、GSM
05.09の Digital cellular telecommunication system (Phase 2+) 及び
Link Adaptation (draft ETSI EN 301 709 V7.1.0 (1999-11)) を参照されたい
。この規格は、この参照によってここにすべてそのまま取り込まれるものとする
【0076】 拡張メッセージは、例えばブロック符号化ないし畳み込み符号化等のような任
意の適切なチャネル符号化方式によってチャネル符号化することができる。コス
ト的に効率の良い解決策の一つとしては、上述したようなSIDフレームにおい
てCNパラメータ用に用いたのとまさに同一のチャネル符号化を用いる。これは
、上述した35のCNビットを用いる解決策の例に倣い、正味35ビットの拡張
メッセージが、14ビットのCRCにより保護され、かつ、1/4のコード・レ
ート及び制約長k=5により畳み込み的に符号化されることを意味する。
【0077】 SIDフレームを用いる場合のように、コーデック・モード情報フィールドは
、ブロックないし畳み込み的に符号化されたコーデック・モード指示及びコーデ
ック・モード命令/要求の双方を搬送する(伝える)ことができる。
【0078】 拡張フレームは、音声フレーム同様に、ブロック対角状にインタリーブされる
(block diagonally interleaved)。これは、全体ビットが456の拡張フレー
ムを用いる解決策の例を想定しており、一拡張フレームが、TCH/AFSでの
1個の音声フレームと置き換わり(取って代わり)、また、TCH/AHSでの
2個の音声フレームと置き換わるということを含意している。
【0079】 TCH/AHSについては、必ずしも2個の連続するフレームがあるとは限ら
ないが、説明する解決策の例ではそれを想定する。2個の連続するフレームをス
ティールしないことは、スティーリングを隠すためには誤り隠蔽に対して有利で
ある。他方、2個の連続する音声フレームをスティールことは、拡張メッセージ
の伝送遅延の観点からすれば有益なことである。インタリーブは、第1番目(最
初)の音声フレームを拡張フレームの第1番目(最初)の半分(228ビット。
図4参照)に置き換えるように行う。ここで重要なのは、その第1番目の半分が
拡張識別パターン(escape identification pattern)を含んでいることである
。これは、そのパターンを受信機がチェックすることを可能にする。受信機は、
そのパターンを確認した後に、拡張フレームの第2番目の(後の)半分を搬送す
る、第2番目のスティールされた音声フレームの位置を、捜し当てる(locate)
ことができる。
【0080】 コーデック・モード情報の通常の伝送を妨げないようにするため、インタリー
バは、第1番目にスティールされた音声フレームのビット位置上にコーデック・
モード情報のコード・ワードの一つをさらにマッピングすることができる。この
結果、他のコーデック・モード情報のコード・ワードは、第2番目のスティール
された音声フレームのビット位置上にマッピングされることになる。さらに、コ
ーデック・モード情報の配置、すなわち、コーデック・モード・フィールド内へ
のコーデック・モード指示及び要求/命令の配置は、通常の音声フレームの伝送
中にコーデック・モード情報の位相との関係でなされる。例えば、コーデック・
モード指示を伝えることになっていた音声フレームが拡張フレームの第1番目の
半分に置き換わった場合には、この拡張フレームの第1番目の半分がそれまで通
りコーデック・モード指示を伝送しなければならない。
【0081】 上述した拡張のメカニズムは、上述したDTXのメカニズムと組み合わせて利
用することもできる点に留意されたい。すなわち、本発明によれば、拡張フレー
ムは、音声フレームのみならず、他のすべてのタイプのフレーム、すなわち、S
ID_FIRST、定期的SID、NoTX及び音声開始のフレームとも、置き
換える(それらのフレームに取って代わる)ことができる。非活動期間中に拡張
フレームを送るべきであるケースを考えると、伝送リソースの利用という観点か
らすれば、SIDフレームに対してなされるようなブロック・インタリーブを適
用することが効率的である。しかし、拡張のメカニズムが臨時的にのみ利用する
ことを目的としているので、伝送リソースの利用は最重要規準というわけではな
い。むしろ、コスト的に効率良く実現することと複雑性を低減することが重要で
ある。したがって、有益な解決策としては、音声の間に拡張フレームに対しても
用いることができる、フレーム・フォーマット、チャネル符号化及びブロック対
角インタリーブを維持することが挙げられる。
【0082】 DTXの間に拡張フレームについてブロック対角インタリーブを用いることは
、インタリーブによって定義されない半分のバーストがあるという点に留意しな
ければならない。TCH/AFSについては、拡張フレームを搬送する、最初の
4つのバーストの奇数位置と最後の4つのバーストの偶数位置は、定義されない
。定義されないビット(undefined bits)は、それ自体は何の問題もないが、定
義されない位置を適切に設定することにより、次のような問題を解決することが
できる。音声開始のケースについて考える。上述したように、音声開始フレーム
は、開始として良好にフレームを識別することと開始の音声フレーム用に使用す
るコーデック・モードを良好に識別するとの双方を可能にする、開始パターンに
よって印が付けられている(marked)。拡張フレームを同時に送らなければなら
ない場合には、それが開始フレームに取って代わることになる。したがって、続
く音声フレームについては、開始パターンがスティールされているために、それ
らを音声フレームとして識別することがより困難になる。
【0083】 本発明によれば、開始があるかないかに拘わらず、定義されていないビットの
第1番目の(最初の)半分(各奇数位置)に開始パターンを埋め込むことにより
、この問題を回避する。実際には開始がなかったというケースについては、非活
動が続くことを報知する必要がある。これは、拡張フレームに続いて直ちにSI
D_FIRSTを送ることによってなされる。これは、それ以外の使用されてい
ないビットの第2番目の半分(各偶数位置)を定義する。この解決策は、実現の
コストに関してはより有益である。それは、チャネル符号化とは別に、まさにそ
れが音声であるかのように、拡張フレームを取り扱うことを可能にする。図13
と図14は、それぞれTCH/AFSとTCH/AHSに関して述べた解決策を
例示したものである。
【0084】 拡張のためにスティールされた音声フレームは、音声の伝送遅延を増大させる
ことから、拡張後に再度伝送を予定する(伝送予定を変更する(reschedule))
ことができないという点に留意しなければならない。しかし、拡張フレームの伝
送により影響を受けるSIDフレームについては、拡張フレームの伝送直後に伝
送予定を変更することができる。これは、高い独自性の快適雑音信号品質(high
subjective comfort noise signal quality)を維持することに有利に資する。
解決策の例としては、上に引用したGSM06.93において与えられるものが
ある。
【0085】 拡張メッセージの正しい受信を確保し、かつ、エラー事象に対する適切なルー
チン(routines)を定義するために、拡張プロトコル(escape protocol)が提
案される。解決策の例としては、上に引用したGSM05.09において与えら
れるものがある。
【0086】 本発明は例示の目的のためにここで説明した特定の代表的な実施形態に限定さ
れるものではなく、かつ、数多くの他の実施形態も考えられるということは、当
業者にとって容易に理解されることである。それ故本発明の範囲は、上述の説明
ではなく、これに添付した特許請求の範囲によって規定されるものであり、かつ
、特許請求の範囲の意義に一致するすべての均等物は、その中に包含されるもの
と解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 適合する代表的なフルレート無音記述子(SID)フレームの伝
送方式を表した図である。
【図2】 代表的なハーフレート無音記述子(SID)フレームの伝送方式
を表した図である。
【図3】 本発明を実施することができる代表的な適応マルチレート通信シ
ステムを表した図である。
【図4】 本発明に基づく代表的なSIDフレーム・フォーマットを表した
図である。
【図5】 本発明に基づく代表的なフルレートSIDフレームのインタリー
ブ方式を表した図である。
【図6】 本発明に基づく代表的なハーフレートSIDフレームのインタリ
ーブ方式を表した図である。
【図7】 本発明に基づく代表的な第一SIDフレーム・フォーマット(fi
rst-SID frame format)を表した図である。
【図8】 本発明に基づく代表的な音声開始フレーム・フォーマット(spee
ch-onset frame format)を表した図である。
【図9】 本発明に基づく第一SIDフレームの禁止(inhibiting)のため
の代表的な方式を表した図である。
【図10】 本発明に基づく定期的SIDフレームの禁止のための代表的な
方式を表した図である。
【図11】 本発明に基づく、音声非活動から音声活動への移行を検出する
ための、代表的なフルレート方式を表した図である。
【図12】 本発明に基づく、音声非活動から音声活動への移行を検出する
ための、代表的なハーフレート方式を表した図である。
【図13】 本発明に基づく、音声開始表示フレーム(speech-onset indic
ation frame)がシステム構成変更フレーム(system configuration change fra
me)に置き換えられたときに音声開始を検出するための、代表的なフルレート方
式を表した図である。
【図14】 本発明に基づく、音声開始表示フレームがシステム構成変更フ
レームに置き換えられたときに音声開始を検出するための、代表的なハーフレー
ト方式を表した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ホカンソン, ステファン スウェーデン国 エス−974 32 ルレオ, ストルスティゲン 14 (72)発明者 ブレハー, ピーター ドイツ国 ディー−90480 ニュルンベル グ, シュピーゲラウアー ストラッセ 16 Fターム(参考) 5D045 DA20 5K028 CC02 EE08 HH00 KK01 KK03 KK12 MM05 MM08 RR02

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 通信システムにおいて間欠送信(DTX)を実行するための
    方法であって、前記システムにおける第1の構成要素から前記システムにおける
    第2の構成要素への伝送のためにソース・データをインタリーブし、 ソース・データの非活動の期間を検出する過程と、 ソース・データの非活動の前記期間中に、前記第1の構成要素から前記第2の
    構成要素へ無音記述子(SID)フレームを伝送する過程とを有し、 ソース・データについて用いるインタリーブのアルゴリズムと比べて異なるイ
    ンタリーブのアルゴリズムを用いて、伝送される前記SIDフレームのうちのい
    くつかをインタリーブする、方法。
  2. 【請求項2】 ソース・データをブロック対角状にインタリーブすると共に
    、前記SIDフレームのいくつかをブロック・インタリーブする、請求項1記載
    の方法。
  3. 【請求項3】 前記SIDフレームが快適雑音(CN)パラメータを含む、
    請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の方法において、 第1のタイプのSIDフレームを伝送してソース・データの活動からソース・
    データの非活動への移行を指示する過程と、 ソース・データの非活動の間、第2のタイプのSIDフレームを周期的に伝送
    する過程と、 第3のタイプのSIDフレームを伝送してソース・データの非活動からソース
    ・データの活動への移行を指示する過程と を含む方法。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の方法において、 前記通信システムは、適応マルチレート(AMR)システムであり、 SIDフレームが無音記述情報に加えてコーデック・モード情報を含む、方法
  6. 【請求項6】 各SIDフレームが、当該各SIDフレームをソース・デー
    タ・フレームと区別するためのビット・パターンを含む、請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記ビット・パターンが全体ビット・パターンである、請求
    項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の方法において、 前記ソース・データは、音声であり、 前記通信システムは、時分割多元接続(TDMA)無線システム、周波数分割
    多元接続(FDMA)無線システム、及び符号分割多元接続(CDMA)無線シ
    ステムのうちの一つである、方法。
  9. 【請求項9】 請求項1記載の方法において、 拡張フレームを伝送して構成変更を作用させ、 ソース・データ・フレーム、SIDフレーム又は不送信(NoTX(no-transm
    ission))フレームを拡張フレームに置き換えることができる、方法。
  10. 【請求項10】 SIDフレームをブロック・インタリーブし、拡張フレー
    ムをブロック対角状にインタリーブする、請求項9記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記通信システムが適応マルチレート(AMR)システム
    であり、拡張フレームを、コーデック・モードの組を変更することに利用する、
    請求項9記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記通信システムが適応マルチレート(AMR)システム
    であり、拡張フレームを、コーデック情報の位相を変更することに利用する、請
    求項9記載の方法。
  13. 【請求項13】 請求項1記載の方法において、 活動状態音声のソース・データをブロック対角状にインタリーブし、 最後の音声信号についてのインタリーブ方式で使用しないビットを、音声の終
    了に印を付ける特定のビット・パターンに使用し、 第1番目のフレームについての、前記インタリーブ方式で使用しないビットを
    、音声の開始に印を付ける特定のビット・パターンに使用する、方法。
  14. 【請求項14】 第1の構成要素から第2の構成要素へ音声データを伝送す
    る音声通信システムにおいて、前記第2の構成要素へプロトコル・メッセージを
    伝送するための方法であって、 音声データ・フレームの代わりに拡張フレームを伝送する過程を有し、 前記拡張フレームは、音声データ・フレームから前記拡張フレームを区別する
    ための全体ビット・パターンを含み、かつ、プロトコル・メッセージを伝える、
    方法。
  15. 【請求項15】 前記拡張フレームが、前記第2の構成要素に対して特定の
    プロトコル・メッセージを指示するためのデータ・フィールドをさらに含む、請
    求項14記載の方法。
  16. 【請求項16】 第1の構成要素から第2の構成要素へ音声データを伝送す
    る通信システムにおいて、構成変更を作用させるための方法であって、 音声データ・フレームの代わりに拡張フレームを伝送する過程を有し、 前記拡張フレームは、音声データ・フレームから前記拡張フレームを区別する
    ための全体ビット・パターンを含み、かつ、構成変更の指示を伝える、方法。
  17. 【請求項17】 前記拡張フレームが、前記第2の構成要素に対して、行う
    べき特定の構成変更を指示するためのデータ・フィールドをさらに含む、請求項
    16記載の方法。
  18. 【請求項18】 前記通信システムが適応マルチレート(AMR)システム
    であり、拡張フレームを、コーデック・モードの組を変更することに利用する、
    請求項16記載の方法。
  19. 【請求項19】 前記通信システムが適応マルチレート(AMR)システム
    であり、拡張フレームを、コーデック情報の位相を変更することに利用する、請
    求項16記載の方法。
  20. 【請求項20】 請求項16記載の方法において、 ソース・データの非活動の期間中に、前記第1の構成要素から前記第2の構成
    要素へ無音記述子(SID)フレームを伝送する過程をさらに有し、 ソース・データ・フレーム、SIDフレーム又は不送信(NoTX(no transm
    ission))フレームを拡張フレームに置き換えることができる、方法。
  21. 【請求項21】 前記SIDフレームが快適雑音(CN)パラメータを含む
    、請求項20記載の方法。
  22. 【請求項22】 ソース・データ・フレーム及び拡張フレームをブロック対
    角状にインタリーブし、伝送されるSIDフレームのいくつかをブロック・イン
    タリーブする、請求項20記載の方法。
  23. 【請求項23】 請求項20記載の方法において、 第1のタイプのSIDフレームを伝送してソース・データの活動からソース・
    データの非活動への移行を指示する過程と、 ソース・データの非活動の間、第2のタイプのSIDフレームを周期的に伝送
    する過程と、 第3のタイプのSIDフレームを伝送してソース・データの非活動からソース
    ・データの活動への移行を指示する過程と を含む方法。
  24. 【請求項24】 請求項20記載の方法において、 前記通信システムは、適応マルチレート(AMR)システムであり、 SIDフレームが無音記述情報に加えてコーデック・モード情報を含む、方法
  25. 【請求項25】 音声通信システムであって、 インタリーブされた音声データ・フレームを送信する第1の構成要素と、 前記インタリーブされた音声データ・フレームを受信する第2の構成要素とを
    有し、 前記第1の構成要素は、音声の非活動の期間を検出すると共に、音声の非活動
    の前記期間中、音声データ・フレームに代えて無音記述子(SID)フレームを
    送信し、 音声フレームについて用いるインタリーブのアルゴリズムと比べて異なるイン
    タリーブのアルゴリズムを用いて、少なくとも前記SIDフレームのうちのいく
    つかをインタリーブする、音声通信システム。
  26. 【請求項26】 音声フレームをブロック対角状にインタリーブすると共に
    、いくつかのSIDフレームをブロック・インタリーブする、請求項25記載の
    方法。
  27. 【請求項27】 通信システムであって、 ソース・データを送信する第1の構成要素と、 前記ソース・データを受信する第2の構成要素とを有し、 前記第1の構成要素は、ソース・データ・フレームの代わりに拡張フレームを
    送信して、前記第2の構成要素に対して構成変更を指示し、 前記拡張フレームは、ソース・データ・フレームから前記拡張フレームを区別
    するための全体ビット・パターンを含む、通信システム。
  28. 【請求項28】 前記拡張フレームが、前記第2の構成要素に対して、行う
    べき特定の構成変更を指示するためのデータ・フィールドをさらに含む、請求項
    27記載の方法。
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