JP4271862B2 - 帯域内シグナリングを利用するボコーダ・バイパスの制御のための方法および装置 - Google Patents
帯域内シグナリングを利用するボコーダ・バイパスの制御のための方法および装置 Download PDFInfo
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、ボコーダを含むデジタル通信システムに関し、さらに詳しくは、帯域内シグナリングを利用するボコーダ・バイパス動作の制御のための方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタル通信システム、特に、デジタル・セルラおよびパーソナル通信システム(PCS)は、ボコーディングを含む。ボコーディングとは、送信するために音声をデジタル符号化する動作のことである。例えば、デジタル・セルラ用途では、移動体、すなわちセルラ電話と、セルラ・インフラ(cellular infrastructure)、すなわち移動体にサービスを提供する地上方式の機器は、それぞれボコーダを含む。典型的なセルラ・システムでは、ボコーディングは送信すべき音声情報の大幅な圧縮を可能にし、セルラ・システムの容量を増加するために特に有用である。
【0003】
移動体から移動体への通話では、セルラ・インフラにおいてボコーダ動作をバイパスするための方式がなければ、二段音声符号化/復号(すなわち、「タンデム・ボコーディング(tandem vocoding)」が設けられる。これについては以下で説明する。移動体から移動体への通話では、アップリンク上で送信する移動体は自局のボコーダを利用して、アップリンク音声を符号化する。セルラ・インフラはアップリンク音声を自動的に復号するが、これは音声を陸線電話(すなわち、公衆電話交換網),セルラ通信システムのアナログ部分、もしくは通信システムの同様な非デジタル部分に送信する場合に必要となる。しかし、デジタル機能を有する移動体に音声を送信する場合には、移動体にデジタル送信するために、音声を再符号化しなければならない。タンデム・ボコーディングでは、単一段ボコーディング(すなわち、移動体から陸線もしくは陸線から移動体への通話)に比べて、知覚音声品質の著しい低下が生じる。この音声品質劣化は、セルラ・インフラにおいて復号/符号化ステップを避けることで克服できる。バイパス動作モードでは、セルラ・インフラは送信側移動体から圧縮音声を受信し、これを復号/符号化せずに受信側移動体に直接送信する。そして受信側移動体はこの音声を通常通りに復号する。しかし、セルラ・インフラにおいてボコーダ動作をバイパスすべきである旨の何らかの指示がなければ、タンデム・ボコーディングが行われる。タンデム・ボコーディングが音声品質に及ぼす著しい影響のため、セルラ・システム・オペレータはバイパス動作モードを設けることを要求する。
符号分割多元接続(CDMA)システムでは、現行規格IS−634(MSC BBSA+インタフェース)は、ボコーダ・バイパスの帯域外(out-of-band)制御に関する規定がある。本規格は、ボコーダ・バイパスをイネーブルもしくはディセーブルするために、移動交換局(MSC:mobile switching center)が基地局コントローラ(BSC:base station controller)に送信できるメッセージについて規定する。
【0004】
この規格において定められる機構は、ボコーダ・バイパス制御全体をMSC領域下に置く。これは、完全に単一のMSC下にある呼について、バイパスを確立するための簡単な方法を可能にする。しかし、通話当事者が異なるMSC上に位置する場合、著しいメッセージングの複雑さおよびそれに起因する設定遅延が生じる。
【0005】
MSC間通話のバイパス設定手順を簡略化するために、帯域内ボコーダ・バイパス・シグナリングが提唱されている。しかし、これまでの帯域内シグナリング方法は、メッセージング・プロトコルの複雑さのために、帯域外方法に比べてあまり利点がない。例えば、GSM(Global System for Mobile Communications)の「タンデム・フリー動作(Tandem Free Operation)」(すなわち、ボコーダ・バイパス)のためにETSIによって提唱された規格は、ボコーダ・バイパス動作に対する帯域内制御方法である。この規格は、ボコーダ・バイパスの制御のために2つのBSC間で送信される帯域内シグナリング・メッセージのセットを規定する。64kbpsのPCM圧縮音声タイムスロットでは、ボコーダ・バイパス・シグナリング用の一つの帯域内チャネルが割当てられる。具体的には、このチャネルのために、2つの最下位ビット(LSBs:least significant bits)が割当てられる、すなわち、盗まれる(steal)。下のLSB、すなわちビット0、は8000/16=500bpsにて連続的に盗まれる。
【0006】
別の提唱では、8キロビット/秒(kbps)バーストにて盗むことを規定している。バイパス回線を確立した後、音声フレームはビット1およびビット0にて送信される。シグナリング情報は、バイパス動作中には送信されない。これは、バイパス動作を要求する初期「TREQ」メッセージを「TACK」シグナリング・メッセージによって明示的に肯定応答(acknowledge)してからでないと、符号化音声を送信できない、すなわち、バイパス動作を実行できないことを規定する。その結果、メッセージ配列(message sequencing)を追跡するために多くのタイマおよびカウンタを有する複雑なマルチステージ・プロトコルとなる。さらに、あるBSCが別のBSCより先に次の状態に進むことがあるという事実に対処するために、全体的に「専用(special case)」論理が必要になる。例えば、TRECメッセージを送信することに関連するBSCでは、これはTREQメッセージを送信する回数を制限するためのタイマであり、タイムアウトして、TACKメッセージを受信することを待つタイマであり、TREQを受信する前に次の状態のメッセージであるTACKの受信に対処する論理である。提唱のプロトコルにおける状態の数および複雑さは、遷移回数を比例的に長くさせる。また、この複雑さは、サブシステム動作の監視および故障解析(troubleshooting)を困難にする。
【0007】
前述のように、提唱のプロトコルは、タンデム・ボコーディングからボコーダ・バイパス動作モードまで、かなりの遷移時間を有する。例えば、500bps連続シグナリング制御チャネルを利用すると、遷移時間は、最小でも、240ミリ秒(ms)にもなる。ボコーダ・タイプのニゴシエーションが必要な場合、遷移時間はさらに長くなる。8kbpsバースト・シグナリング制御チャネルを利用すると、最悪の場合の遷移時間は1.5秒台以上になる。また、ボコーダ・ニゴシエーションは、もし必要であっても、この推定遷移時間には含まれていない。
【0008】
従って、帯域内シグナリングを利用するボコーダ・バイパスの制御のための改善された方法および装置が必要とされる。
【0009】
【好適な実施例の説明】
本発明は、ワイヤレス通信システムにおいて帯域内シグナリングを利用するボコーダ・バイパスの制御のための方法および装置を提供する。ワイヤレス通信システムは、第1移動局と第2移動局との間で通信サービスを提供する。第1移動局および第2移動局のそれぞれは、移動体ボコーダを含む。ワイヤレス通信システムは、ボコーダ・アクティブ動作モードと、ボコーダ・バイパス動作モードとを含む。本発明は、ワイヤレス通信システムをボコーダ・アクティブ動作モードからボコーダ・バイパス動作モードに遷移させる方法を提供する。これは、圧縮音声信号内でボコーダ・タイプ成分を与えることによって達成される。ボコーダ・タイプ成分は、第1信号および符号化音声信号を含むことができる。ボコーダ・タイプ成分は、圧縮音声信号内で検出される。第1移動体ボコーダおよび第2移動体ボコーダの整合性は、少なくともボコーダ・タイプ情報に基づいて判定される。最後に、ボコーダ・バイパス動作モードは、この整合性に基づいて開始される。
【0010】
本発明は、図1ないし図5を参照して理解を深めることができよう。図1は、好ましくは符号分割多元接続(CDMA)システム・プロトコル(例えば、IS−95−A)に従って動作する通信システム100を示す。なお、通信システム100は、NAMPS(Narrowband Advanced Mobile Phone System),AMPS(Advanced Mobile Phone System),GSM(Global System for Mobile Communications),PDC(Personal Digital Communications)またはUSDC(United States Digital Cellular)プロトコルを含むがこれらに制限されない。他のアナログ,デジタルもしくはデュアル・モード通信システムに従って、代替的あるいは追加的に動作してもよい。
【0011】
通信システム100は、基地トランシーバ局(BTS:base transceiver station)102およびBTS104を含み、関連カバレッジ・エリアは基地局コントローラ(BSC:base station controller)106に適宜結合されている。通信システム100は、BTS110およびBTS112など追加の基地トランシーバ局をさらに含み、関連カバレッジ・エリアは基地局コントローラBSC114に適宜結合されている。各BSC106およびBSC114のそれぞれは、当技術分野で周知なように、移動交換局(MSC:mobile switching center)108に結合され、また互いに結合されている。本発明の好適な実施例では、各BTS102,104,110,112は、モトローラSC9600基地局システムであり、MSC108は、好ましくはモトローラEMX2500 MSCであり、各BSC106,114は、好ましくはモトローラSG1128BF CBSCコンポーネントである。
【0012】
BTS102のカバレッジ・エリア内で動作する移動局(移動体)116は、アップリンク信号120で圧縮音声をBTS102に、ひいてはBSC106に送信する。呼の終端は、BSC114に関連するBTS112のカバレッジ・エリア内で動作する移動体118である。移動体118は、BTS112から圧縮音声ダウンリンク信号122を受信する。各移動体116,118は、好ましくは、セルラ無線電話またはパーソナル通信システム(PCS)ハンドセットなどの移動無線電話である。BSC106は、音声コーダ/デコーダ(ボコーダ)を含み、これは、ボコーダ・バイパス動作モードがない場合には、アップリンク信号120を処理して、通信システム100内の要素、すなわち、BSC114に対してさらに送信するために音声を解凍(decompress)/復号する。次に、BSC114は解凍された音声を処理して、ダウンリンク信号122として送信するために音声を圧縮/符号化する。移動体116および移動体118のそれぞれが整合性のあるボコーダを有している場合、復号/符号化プロセスは不要になり、その結果、ネットワーク資源の利用は非効率的となり、音声品質の著しい劣化が生じる。
【0013】
本発明の好適な実施例に従って、ボコーダ・バイパスのための装置および方法は、ボコーダ・バイパス動作モード、すなわち、ボコーダ・バイパス回線を確立するための帯域内シグナリングを提供する。図2を参照して、本発明の好適な実施例によるボコーダ200を示す。ボコーダ200の特定の要素は共通で、当技術分野において周知であり、音声デコーダ202,PCM圧縮器(compressor)204,PCM拡張器(expander)206,エコー・キャンセラ(echo canceller)208および音声エンコーダ210を含む。ボコーダ・バイパスなしの動作モードでは、これらの要素は通常の意図する方式で動作して、音声の符号化および復号を実行する。さらに具体的には、図2を続けて参照して、アップリンクすなわち逆方向では、符号化音声(ECV)は移動体/BTSから受信され、音声デコーダ202によって復号される。その結果生じる線形パルス符号変調(PCM)音声のストリームは、PCM圧縮器204によって64キロビット/秒(kpbs)のPCM音声に圧縮される。次に、64kbpsのPCM音声は、MSCもしくはネットワーク内の別のBSCなどの他のシステム要素に通信される。ダウンリンク、すなわち逆方向では、64kbpsのPCM音声はMSCまたは他のシステム要素から受信され、PCM拡張器206によって線形PCMに拡張される。次に、線形PCMはエコー・キャンセラ208によって処理され、音声エンコーダ210によって符号化される。次に、符号化音声はダウンリンクBTSおよび移動体に通信される。
【0014】
前述のように、移動体から移動体への通話では、少なくとも音声品質を保持するために、復号/符号化動作をバイパスすることが望ましい。本発明の好適な実施例に従って、帯域内ボコーダ・バイパス(IVB)シグナリングおよび制御のために、2つの双方向通信チャネルが定義される。第1は、本明細書ではIVB_SIGチャネルといい、制御シグナリングを通信して、バイパス回線タイプ識別,ボコーダ・タイプ識別および音声フレーム・タイミング基準を与えるために用いられる。第2は、本明細書ではIVB_SPEECHチャネルといい、ボコーダ・タイプ識別だけでなく、ボコーダ・バイパス動作モードにて符号化音声フレームを伝達するために用いられる。
【0015】
E1スパンなど、クリア・チャネル・スパンを利用するシステムでは、IVB_SIGチャネルは、64kbpsのPCM音声タイムスロットからビット0すなわちb0をビット・スティーリングすることによって、圧縮音声内で実装される。以下の表Iを参照して、このタイムスロットのビットb7〜b0は、それぞれPCM音声サンプル・ビットp7〜p0を含む。IVB_SIGチャネルは、11番目のサンプル毎(すなわち、現期間について11番目のフレーム毎)にビット0すなわちb0を盗み、これをIVB_SIGビットs0と置換する。
【0016】
【表1】
【0017】
ボコーダ・バイパス動作モードにおいて、IVB_SPEECHチャネルは、以下の表IIに示すように、PCM音声ビットp1およびp0を上書きすることによって、64kbpsのPCM音声タイムスロットのビット1およびビット0、すなわちb1およびb0において伝達される。表IIからわかるように、ボコーダ・バイパス動作モード中に、ビット1およびビット0はIVB_SPEECHチャネルを含み、ビット7〜ビット2は圧縮64kbpsPCM音声サンプルの最上位ビット(MSBs)p7〜p2を含む。
【0018】
【表2】
【0019】
56K T1スパンなど、非クリア・チャネル・スパンを利用するシステムでは、帯域内シグナリング・プロトコルおよび符号化音声フレームは、好ましくはクリア・チャネル・スパンと同じように伝達されるが、ただし唯一の相違点は、帯域内シグナリングを伝達するために第2ビット位置(b1)が好ましくは用いられ、また符号化音声フレームを伝達するために第3ビット位置および第2ビット位置、すなわちb2およびb1がそれぞれ用いられることである(表IIIおよび表IVを参照)。ビット位置のずれは、6番目のフレーム毎に最下位ビット(b0)を盗むT1シグナリングとの競合を避けるために必要である。
【0020】
【表3】
【0021】
【表4】
【0022】
説明するように、これらのシグナリング・チャネルを設けることで、システム複雑さの低下および遷移時間の短縮という予想外の結果が得られる。さらに、各シグナリング・チャネル・プロトコルは、ボコーダ・バイパス動作モードの設定中に音声品質への影響を低減し、ボコーダ・バイパス動作モードの高速な確立を行い、さらにタンデム・ボコーダ動作からの高速な復元およびタンデム・ボコーダ動作への遷移を行うように構成される。
【0023】
ボコーダ・バイパス動作モードは、帯域外システム制御メッセージによってイネーブルされる。ディフォルトでは、帯域内シグナリング機構はディセーブルされる。その結果、MSCが帯域外メッセージを介して帯域内シグナリング機構をイネーブルしない限り、ボコーダ・バイパス・モードは確立できない。帯域外メッセージングは、帯域内シグナリングをイネーブル/ディセーブルするために用いられる。これは、条件が確実なボコーダ・バイパス動作にとって都合がよくない場合に、ボコーダ・バイパス・モードに入ることに対する防御となる。例えば、三者会議中や、エコー・キャンセルをサポートすることがわかっているトランク上で呼が中継される場合には、ボコーダ・バイパス動作は望ましくない。一般に、帯域外制御は、呼設定中にのみ必要とされる。さらに、ボコーダ・バイパス・モードの制御は帯域内シグナリング手順に依存する。
【0024】
帯域外メッセージングを介してボコーダ・バイパス・モードをイネーブルすることはIVB_SIGチャネルを初期化し、次にこのチャネルは移動体から移動体への回線の帯域内検出のための「ビーコン(beacon)」として送信され、音声フレーム・タイミング規準を与える。IVB_SIGは、相手当事者とのサービス・オプション情報の交換を可能にする十分長いあらかじめ設定された期間で送信される。また、IVB_SIGチャネルは、呼の期間中にサービス・オプションが変更した場合や、あるいは相手当事者との符号化音声同期が失われる度に送信される。
【0025】
IVB_SPEECHチャネルは、好ましくはボコーダ・バイパス動作モード中にのみ送信される。IVB_SIGチャネルはIVB_SPEECHとDS0ビットを共有するので、IVB_SIGシグナリングは、好ましくはボコーダ・バイパス・モードのときはいつでもオフされる。ボコーダ・バイパス・モード中は、通常はIVB_SIGを介して伝達されるボコーダ・タイプ情報は、このときIVB_SPEECHチャネルを介して伝達される。
【0026】
IVB_SIGチャネルで送信されるデータは、複数のロング・コードワードのうちの一つである。ロング・コードワードは、IVB_SIGチャネルを受信機に確実に同期させ、かつ適度な偽保護(falsing protection)を与えるために、IVB_SIGチャネル上で送信される。表IVは、名称および関連する意味毎の好適なコードワードの例を示す。もちろん、有効なコードワード・ビットの数について、適切な16進数値を採用することは当業者の技術の範囲内である。
【0027】
【表5】
【0028】
動作時に、受信側BSCは、図2および図3を参照して以下でさらに詳しく説明するIVB_SIGチャネル受信機を利用して、IVB_SIGロング・コードワードを検出・復号する。送信側BSCは、IVB_SIGコードワードおよびIVB_SIGチャネルを生成・フォーマットしなければならない。図4を参照して以下で説明するIVB状態マシンは、ボコーダ・バイパス動作に対する遷移を制御する。
【0029】
図2を参照して、ボコーダ200は、前述の要素の他に、IVB_SIGチャネル発生器212,マルチプレクサ216,制御218,IVB_SIGチャネル受信機220,IVB_SPEECH受信機222,デマルチプレクサ224およびスプライサ(splicer)226を含む。また、スイッチ217およびスイッチ227も設けられ、これらは帯域外IVBイネーブル・メッセージに応答して、バイパス・ボコーダ動作をイネーブルする。さらに具体的には、スイッチ217はIVB_SIG発生器212をアップリンク回線に結合し、その出力はマルチプレクサ216によって圧縮音声と多重化される。 CLR_CHANNEL信号がTRUE場合、すなわち、E1スパンである場合、この時点でのマルチプレクサ216の出力は、圧縮音声のビット0すなわちb0におけるIVB_SIGチャネル信号であり、ビット7〜1は圧縮音声を含んでいる。CLR_CHANNEL信号がFALSEの場合、すなわち、56K T1スパンである場合、この時点でのマルチプレクサ216の出力は、圧縮音声のビット1すなわちb1におけるIVB_SIGチャネルであり、残りのビットは圧縮音声を含んでいる。
【0030】
IVB_SIG発生器212は、制御218からのコードワード選択信号に応答して、適正コードワード(correct codeword)を生成する。バイパス動作モードでは、スイッチ215は、コードワードの一致、すなわち、ボコーダが同じタイプであることを示す制御218からの信号に応答して、符号化音声(IVB_SPEECH)をマルチプレクサ216に結合する。
【0031】
PCMサンプルの最大2ビットは、IVB_SIGチャネルまたはIVB_SPEECHチャネルを含むために上書きできる。CLR_CHANNELがTRUEで、IVBがイネーブルされている場合、IVB_SIGチャネルは条件的に存在し、PCM音声のビット0、すなわちb0は、8000/Nsのレート、すなわちNs=11として727ビット/秒(bps)ビット・スティーリングにて、IVB_SIGビットs0で上書きされる。値Ns=11は好ましく、適切な誤り訂正を確保するために選択されるが、Nsの他の適切な値も本発明の公正な範囲から逸脱せずに選択できることが理解されよう。バイパス動作モードが実際に開始されるまで、64kbpsのPCM音声タイムスロットのビット1およびビット0は依然としてPCM音声を含んでいる。ボコーダ・バイパス動作時に、ビット1およびビット0は、16kbps(サンプル毎)のレートにて符号化圧縮音声ビットで上書きされ、IVB_SIGを置換する(すなわち、オフされる)。
【0032】
CLR_CHANNELがFALSEで、IVBがイネーブルされている場合、IVB_SIGチャネルは条件的に存在し、PCM音声のビット1、すなわちb1は、8000/Nsのレート、すなわちNs=11として727ビット/秒(bps)ビット・スティーリングにて、IVB_SIGビットs1で上書きされる。値Ns=11は好ましく、適切な誤り訂正を確保するために選択されるが、Nsの他の適切な値も本発明の公正な範囲から逸脱せずに選択できることが理解されよう。バイパス動作モードが実際に開始されるまで、64kbpsのPCM音声タイムスロットのビット2およびビット1は依然としてPCM音声を含んでいる。ボコーダ・バイパス動作時に、ビット2およびビット1は、16kbps(サンプル毎)のレートにて符号化圧縮音声ビットで上書きされ、IVB_SIGを置換する(すなわち、オフされる)。
【0033】
以下の説明については、CLR_CHANNELがTRUEであると想定する。なお、CLR_CHANNELがFALSEの場合でも同じ処理を利用できるが、上記のずれと同様なビット位置のずれが生じる。留意したように、IVB_SIGチャネルは帯域外制御メッセージ(または他のイベント)によって初期化され、IVB_SPEECHは「CODEC MATCH STAT」信号に基づいて初期化される。CODEC MATCH STAT信号は、IVB_SIGチャネル・ロング・コードワードまたは受信IVB_SPEECHの検出に成功し、かつ各移動体のボコーダが一致することを判定することに応答して、ダウンリンク側で生成される。
【0034】
ダウンリンクでは、IVBをイネーブルすると、デマルチプレクサ224,IVB_SPEECH_RCVR222およびスプライサ226は、ダウンリンク回線に結合される。続いて図2を参照して、64kbpsのPCM圧縮音声はデマルチプレクサ224に入力され、このデマルチプレクサ224は以降の処理のために8kbpsストリーム(ビット0,b0)と、16kbpsストリーム(ビット1およびビット0、すなわちb1およびb0)を出力する。IVB_SIG受信機220は、8kbpsストリーム内でサブレート727bpsコードワードの開始を探索して、これに同期し、制御218への入力のためにコードワードを復号する。制御218は受信したコードワード、ひいてはコードワードによって識別されるボコーダ・タイプを比較して、CODEC MATCH STAT信号を生成する。
【0035】
図3を参照して、IVB_SIGチャネル受信機220は、サブ・サブレート・デマルチプレクサ228と、同期サーチャ(synchronization searcher)230とを含む。8kbpsサブレート・ストリーム(圧縮音声のビット0)は、サブ・サブレート・デマルチプレクサ228に入力され、このデマルチプレクサ228はNs(Ns=11),8000/Ns=727bpsストリームに分解し、その任意の一つはIVB_SIGチャネルを含んでもよい。各チャネルは、Ncw=3コードワードの一つの存在について探索される。出力は、コードワードが見つかり(IVB_SIG_SYNC_STAT)、ボコーダ・タイプがコードワードによって識別されたかどうかを示す制御信号であり、これは制御218に通信される。
【0036】
再度図2を参照して、スイッチ209はIVB_SIG SYNC STAT制御信号の検出に応答して、エコー・キャンセラ208をダウンリンク回線から切断し、ダウンリンク拡張PCM音声を音声エンコーダに直接結合する。IVB_SPEECH_REVR222は、CODEC MATCH STAT信号を受信すると、スプライサ226への16kbps符号化音声と、符号化音声(ECV)SYNC SAT信号とを送信する。スプライサ226は、符号化音声SYNC STATに応答して、IVB_SPEECH_RCVR222または音声エンコーダ210のいずれかから同期符号化音声を、ダウンリンクにてBTSに与える。
【0037】
スプライサ226は、ある回線から別の回線、例えば、PCMからバイパスへのスイッチングのタイミングを調整することによって、符号化PCMフレームからバイパス符号化フレームへ、またはパイパス符号化フレームから符号化PCMへのシームレスな遷移を行う。スプライサの効果は、音声ホール(audio holes),クリック音(clicks)およびその他の歪などの可聴スイッチング・アーチファクト(audible switching artifacts)を除去することである。OUTPUT_REQUIRED_BYタイミング信号は、制御プロセッサ228からスプライサ226および音声エンコーダ210のそれぞれに与えられ、開始信号となる。実際に、スプライサ226は分散型関数(distributed function)として機能し、その一部は音声エンコーダ210より前に実行し、そのため音声エンコーダ210からの出力を遮断でき、またIVB_SPCH_RCVR222出力においてスイッチングできる。タイミングは、音声エンコーダ210が前回の符号化音声フレームの送信をちょうど完了して、現符号化音声フレームの出力を開始していないタイミングである。従って、バイパス符号化音声フレームはシームレスにスイッチングされる。なお、バイパス符号化音声フレームは、部分的には、スプライサ226が機能するためにIVB_SPCH_RCVR222およびスプライサ226において必要とされるバッファを促進するために、最小限の遅延で送信される。
【0038】
理解されるように、本発明では、IVBチャネルによって占有されていないビットにて、圧縮64kbpsPCM音声を連続的に送信する。さらに、本発明は、音声データの通常の音声処理を行う。これは、ボコーダ通常動作に戻る際に、各フィルタの応答時間を短縮する。また、常に圧縮64kbpsPCM音声を送信することは、たとえバイパス回線出力が誤って受信側の音声エンコーダを通過しても、すなわち、p7〜p2が圧縮音声データを含んでいても、音声品質に及ぼす影響を最小限に抑える。
【0039】
また、スプライサ226は、符号化音声出力からバイパス符号化音声出力に、またバイパス符号化音声出力から符号化音声出力に遷移する際に、フル・レートから1/8レート・フレームへの遷移に対して保護する。これは、直前のフレーム、すなわちフレームn−1上で非フル・レート・フレームが送信されるのを待ってから、現フレームnを送信するために新規モードにスイッチング、すなわちボコーダ・バイパス動作モードから通常動作モード、もしくは通常動作モードからボコーダ・バイパス動作モードにスイッチングすることにより、達成される。モードx(バイパスまたは通常)にて送信されたフレームn−1がフル・レートである場合、フレームnは、以下の場合を除いて、モードy(バイパスまたは通常とは別)にて送信されない。モードyから遷移しようとする際に、モードxにて送信された連続フル・レート・フレームの数に関するカウンタは初期化され、各フル・レート・フレーム毎にインクリメントされる。このカウントが閾値、例えば、閾値10を超えると、新規モードへのスイッチングが行われ、新規モードにて利用可能な現フレームは送信され、新規モードに入る。
【0040】
図4を参照して、図示の状態図400の観点からボコーダ200の動作について説明する。図4は、機構がトランスコーダ制御要求(Transcoder Control Request)などにより帯域外シグナリングを介してイネーブルされるときに実行される帯域内シグナリング・プロトコルを示す。
【0041】
[ANNOUNCE]状態302では、現ローカル・ボコーダ・タイプに相当するANN_IVBコードワード(以下では、「適正ANN_IVBコードワード」という)は、IVB_SIG送信チャネル上で送信され、かつIVB_SIG受信チャネルにて探索される。さらに、現ローカル・ボコーダ・タイプに等しいボコーダ・タイプ(以下では、「適正ボコーダ・タイプ」という)の符号化音声は、IVB_SPEECH受信チャネルにて探索される。システムは、適正ANN_IVBコードワードが受信されるか、あるいは適正ボコーダ・タイプの符号化音声が受信されるか、あるいは通常2.5秒の時間期間が経過するか、あるいは帯域内シグナリング状態マシンが外部から受信した制御メッセージを介してディセーブルされるまで、この状態のままである、すなわち、ANN_IVBコードワードの送信および探索、ならびに適正ボコーダ・タイプの符号化音声の探索のプロセスを継続する。
【0042】
IVB_SIGチャネルにて適正ANN_IVBコードワードを受信する場合、次の状態は[TRANSMIT]304である。IVB_SPEECHチャネルにて適正ボコーダ・タイプの符号化音声を受信する場合、次の状態は[CONNECT]305である。時間期間が経過する場合、次の状態は[MONITOR]303である。「ディセーブル」制御メッセージを受信する場合、次の状態は[DISABLED]301である。すべての場合において、IVB_SIG送信チャネル上でANN_IVBコードワードの送信は、[ANNOUNCE]302状態を抜ける時点で中止する。すなわち、IVB_SIG送信チャネルはいずれの他の状態においてアクティブでない。
【0043】
[TRANSMIT]状態304では、移動体から受信した符号化音声はIVB_SPEECH送信チャネル上で送信され、適正ボコーダ・タイプの符号化音声はIVB_SPEECH受信チャネルにて探索される。システムは、適正ボコーダ・タイプの符号化音声がIVB_SPEECH受信チャネルにて受信されるか、あるいは通常80msの時間期間が経過するまで、この状態のままである、すなわち、上記のように符号化音声を送信および探索するプロセスを継続する。前者の場合、次の状態は[CONNECT]305であり、後者の場合、次の状態は[ANNOUNCE]302である。
【0044】
[MONITOR]状態303では、適正ANN_IVBコードワードを探索することによって、IVB_SIG受信チャネルは監視される。システムは、現ローカル・ボコーダ・タイプが変更するか、帯域内シグナリング状態マシンが外部から受信した制御メッセージを介して再開もしくはディセーブルされるか、あるいは適正ANN_IVBコードワードがIVB_SIG受信チャネル上で受信されるまで、この状態のままである。ローカル・ボコーダ・タイプが変更するか、あるいは状態マシンが外部からの制御メッセージを介して再開する場合、次の状態は[ANNOUNCE]302である。IVB_SIGチャネルにて適正ANN_IVBコードワードを受信する場合、次の状態は[TRANSMIT]304である。状態マシンが外部からの制御メッセージを介してディセーブルされる場合、次の状態は[DISABLED]301である。
【0045】
「CONNECT]状態305では、移動体から受信した符号化音声はIVB_SPEECH送信チャネル上で送信され、IVB_SPEECH受信チャネルにて受信した適正ボコーダ・タイプの符号化音声は、移動体に送信するために再構築される。システムは、不適正ボコーダ・タイプの符号化音声がIVB_SPEECH受信チャネル上で受信されるか、IVB_SPEECH受信チャネル上で符号化音声への同期が失われるか、現ローカル・ボコーダ・タイプが変更するか、あるいは状態マシンをディセーブルする制御メッセージが外部から受信されるまで、この状態のままである、すなわち、IVB_SPEECH送信チャネル上で符号化音声を送信し、IVB_SPEECH受信チャネルにて符号化音声を受信し、受信した符号化音声を移動体に転送するプロセスを継続する。IVB_SPEECH受信チャネル上で不適正ボコーダ・タイプの符号化音声を受信するか、あるいはIVB_SPEECH受信チャネル上で符号化音声への同期を失う場合、次の状態は[ANNOUNCE]302である。ローカル・ボコーダ・タイプが変更する場合、次の状態は[TRANSITION]306である。状態マシンをディセーブルする制御メッセージを受信する場合、次の状態は[DISCONNECT]307である。
【0046】
[TRANSITION]状態306では、IVB_SPEECH受信チャネルにて受信した適正ボコーダ・タイプの符号化音声は移動体に送信するために再構築される。システムは、IVB_SPEECH受信チャネル上での符号化音声に対する同期の損失が生じるまで、この状態のままであり、この同期の損失が生じると、次の状態は[ANNOUNCE]302である。
【0047】
[DISCONNECT]状態307では、IVB_SPEECH受信チャネルにて受信した適正ボコーダ・タイプの符号化音声は移動体に送信するために再構築される。システムは、IVB_SPEECH受信チャネル上での符号化音声に対する同期の損失が生じるまで、この状態のままであり、この同期の損失が生じると、次の状態は[DISABLED]301である。
【0048】
ここで図5を参照して、本発明の別の好適な実施例に従って、ボコーダ・バイパス動作モードを識別・制御するために、3つのシグナリング・チャネルが設けられる。この別の実施例の2つの特徴は、同期シグナリングの初期探索での複雑さの低減およびそれに関連する処理オーバヘッドの低減と、例えばエコー・キャンセラなど他の呼処理機能との整合性の向上である。
【0049】
シグナリング・チャネルの一方であるIVB_SYNCは、移動体から移動体への通信を識別し、これらの移動体がボコーダ・バイパスに対処できることを識別するために用いられる。IVBをイネーブルすると、IVB_SYNCチャネルは、727bps(例えば、1:11ビット・スティーリング)にて、64kbpsのPCM音声タイムスロットのビット0、すなわちb0における一つの反復ビット・パターンを連続的に送信する。このビット・パターンは、ビット・エラーおよび腐敗の影響を受けにくいように十分長いが、高速な検出を行うように十分短く選択される。29または30ビット・パターンが現在好ましいが、他のビット・パターン長も本発明の公正な範囲から逸脱せずに利用できることが理解されよう。IVB_SIGとは異なり、IVB_SYNCはボコーダ・タイプ情報を含まない。従って、初期検出オーバヘッドははるかに低い。さらに説明するように、IVB_SYNCチャネルは、第2のシグナリング・チャネル、すなわちIVB_MSGチャネルを分離(demultiplexing)する際にも用いられる。
【0050】
IVB_MSGチャネルは、ボコーダ・タイプ情報を伝達するために用いられる。また、IVB_MSGチャネルは、好適なレート727bpsにてビット・スティーリング(1:11ビット・スティーリング)を利用して送信される。IVB_SYNCチャネルとは異なり、IVB_MSGは連続的に送信されない。以下で説明するように、ボコーダ・タイプ識別を与え、ボコーダ・タイプの変更のニゴシエーションにて用いるために、適切な時間にて、IVB_MSGチャネルは生成され、送信される。従って、IVB_MSGチャネルの好適な実施例では、ビット1すなわちb1を第3チャネルであるIVB_SPEECHと共有する。
【0051】
例えば、高音声アクティビティ中および沈黙期間(quiet period)中に、全体的な音声品質に対する影響をさらに低減するため、IVB_MSGチャネルは、システムに応じて、高音声アクティビティまたは低音声アクティビティの期間に調和させることができる。例えば、PCM音声に対する可聴影響を低減するために、低音声アクティビティの期間中に送信されるようにIVB_MSGチャネルを調和することが望ましいことがある。しかし、ビット・スティーリングによって生じた雑音が過剰であり、および/または過度に望ましくない場合には、「マスキング効果(masking effect)」により音声品質に対する影響が不快にならない高音声アクティビティの期間に、IVB_MSGチャネルを調和させることが可能である。
【0052】
IVB_SPEECHチャネルは上記のように実装され、64kbpsのPCM音声タイムスロットのビット1およびビット0、すなわちb1およびb0において16kbpsレートにてビットを盗む。IVB_MSGチャネルとIVB_SPEECHチャネルとの間でビット1、すなわちb1を共有することにより、PCM音声に対する、および/または低音声アクティビティの沈黙期間に対する影響はほぼ解消される。
【0053】
図5を参照して、最初に、IVBは、OFF状態501によって表されるように、イネーブルされない。OFF状態501は、帯域外IVBディセーブル信号および/または通信システム100の初期化に基づいて入る。OFF状態501では、アップリンク64kbpsPCM音声にて送信されたり、あるいはダウンリンク64kbpsPCM音声にて探索/追跡されるIVB情報はない。OFF状態では、通常ボコーダ動作が行われる。
【0054】
イネーブルされると、SYNC_M2M(同期移動体対移動体回線)状態502に入る。SYNC_M2M状態502では、IVB_SYNC送信機(図2に示すIVB_SIG発生器202と同様)は、厳密に40ms毎に開始して(すなわち、320番目のPCMサンプル毎に開始して)、そのためPCMサンプルの一つおきの符号化音声フレームの開始に厳密に同期して、IVB_SYNCコードワードを送信する。これは、IVB同期受信機(IVB_RCVR220と同様)におけるIVB_MSGチャネルの検出および分離を促進するために行われる。IVB_MSGチャネルは、IVB_SYNCチャネルに同期して送信される。IVB_SYNCコードワードは、対応する時間期間中にIVB_MSGチャネル・ビットが存在することを受信機に通知するために反転される。IVB_SYNCコードワード・ビットは、ハーフ・コードワード単位で反転できる。例えば、Ncb=29の場合、最初の15コードワード・ビットは反転でき、残りの14コードワード・ビットはそのまま残すことができる。あるいは、最初の15コードワード・ビットはそのまま残し、残りの14コードワード・ビットを反転できる。これにより、IVB_MSGチャネルは20ms単位でアクティブにすることができる。受信機はさまざまなコードワード反転を探索し、これらの反転は、1)反転ビットなし、つまりIVB_MSGチャネルは存在しない,2)最初の15ビットが反転、つまりIVB_MSGチャネルは最初の20ms期間に存在する,3)次の14ビットが反転、つまりIVB_MSGチャネルは次の20ms期間に存在する、および4)29ビットすべてが反転、すなわち2つの連続したIVB_MSGチャネルが存在する、を表すことができる。さらに、IVB_SYNCチャネル受信機は、40ms毎にタイミングを調整して、コードワード期間(320)に対するビット・スティール期間(11)の非整数分母関係を考慮する。
【0055】
非反転IVB_SYNCパターンが検出されると、SYNC_M2M状態を抜け、IDENTIFY/NEGOTIATE状態503に入る。IDENTIFY/NEGOTIATE状態503では、ボコーダ情報はIVB_MSGチャネルにて通信される。IDENTIFY/NEGOTIATE状態503は、IVB_MSGチャネル上で一致ボコーダ・タイプ情報が受信されるまで維持される。任意で、最初に不一致ボコーダ・タイプの場合には、IVB_MSGチャネルを利用して、ボコーダ・タイプをニゴシエーションすることができる。ニゴシエーションは上記のような手順でもよく、あるいは「暗示的なルール・データベース(implied rule database)」解決を行うために、IVB_MSGチャネル上でボコーダ・タイプ情報を与えてもよい。一致ボコーダ・タイプ情報が受信されると、SYNC_SPCH状態504に入る。
【0056】
SYNC_SPCH状態504では、符号化音声がIVB_SPEECHチャネルにて送信される。また、符号化音声はダウンリンクPCM音声において探索される。IVB_SYNCおよびIVB_MSGチャネルは、ボコーダ・タイプ変更が要求されたり、および/またはバイパス動作モードをディセーブルしなければならない場合に備えて、依然として監視される。SYNC_SPCH状態504では、ボコーダは実行し続け、復号された音声出力をアップリンクPCM音声に供給し、符号化されたPCM音声をダウンリンクに供給する。
【0057】
符号化音声への同期が得られると、CONNECT状態505に入る。CONNECT状態505では、IVB回線は完了し、バイパス符号化音声は移動体間で通信される。ボコーダは、ボコーダ・バイパスと並列して実行し続け、バイパス・ディセーブル(通常ボコーディング)モードへのシームレスな復帰をサポートする。CONNECT状態505は、バイパス符号化音声への同期が失われるか、帯域外ディセーブル・コマンドが受信されるか、IVB_SYNCチャネルが失われるか、IVB_MSGチャネル上で不一致ボコーダ・タイプ情報が受信されるか、あるいは現ボコーダと整合性のない符号化音声フレームが受信されるまで、維持される。
【0058】
CONNECT状態505から、そしてディセーブル・コマンドを受信すると、DISCONNECT状態506に入る。DISCONNECT状態506では、すべてのアップリンクIVB送信処理は中断され、通常のボコーディングが回復される。受信された符号化音声のダウンリンク・バイパスは、依然としてサポートされる。この単方向の「半二重(half-duplex)」動作モードは、ダウンリンク符号化音声への同期が失われたり、あるいは他のIVB受信損失状態が生じるまで、維持される。
【0059】
理解されるように、この別の好適な実施例は、ボコーダ・バイパス動作モードへの高速な遷移という利点を提供しつつ、検出オーバヘッドを低減する。さらに、上記の別の好適な実施例に従って実行するようにボコーダ200を修正することは容易に達成されることが理解されよう。
【0060】
本発明について特定の例の観点から説明してきたが、これは上記の説明に制限されるものではなく、むしろ特許請求の範囲に規定される範囲にのみ制限されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の好適な実施例により動作可能なワイヤレス通信システムのブロック図である。
【図2】 本発明の好適な実施例によるボコーダ・バイパスのための装置のブロック図である。
【図3】 本発明の好適な実施例によるシグナリング受信機をさらに示すブロック図である。
【図4】 本発明の好適な実施例によるボコーダ・バイパスの方法を示す状態遷移図である。
【図5】 本発明の好適な実施例によるボコーダ・バイパスの方法の態様を示す状態遷移図である。
Claims (7)
- 第1移動体と第2移動体との間で通信サービスを提供するワイヤレス通信システムにおいて、前記第1移動体は第1移動体ボコーダを有し、前記第2移動体は第2移動体ボコーダを有し、前記ワイヤレス通信システムはボコーダ・アクティブ動作モードとボコーダ・バイパス動作モードとを有し、ワイヤレス通信インフラストラクチャを前記ボコーダ・アクティブ動作モードから前記ボコーダ・バイパス動作モードに遷移させる方法であって:
音声チャネル内にボコーダ・バイパス成分を与える段階であって、前記ボコーダ・バイパス成分は少なくとも第1信号および符号化音声信号を含むことができ、少なくとも前記第1信号はボコーダ・タイプ情報を含む、段階;
前記音声チャネル内の前記ボコーダ・タイプ情報を検出する段階;
前記ボコーダ・タイプ情報に基づいて、前記第1移動体ボコーダおよび前記第2移動体ボコーダの整合性を判定する段階;および
前記整合性に基づいて、前記ワイヤレス通信インフラストラクチャにおいて前記ボコーダ・バイパス動作モードを開始する段階;によって構成され、
前記音声チャネル内の少なくとも前記第1信号および符号化音声信号の位置はE1スパンなどクリア・チャネル・スパンか、T1スパンなど非クリア・チャネル・スパンかに依存する、
ことを特徴とする方法。 - 前記音声チャネル内で前記第1信号を与えることを中止する段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記音声チャネル内で前記第1信号を与えることを中止する前記段階は、タイマの終了時に、前記音声チャネル内で前記第1信号を与えることを中止する段階によって構成されることを特徴とする請求項2記載の方法。
- 前記音声チャネル内で前記第1信号を与えることを中止する前記段階は、前記ボコーダ・バイパス動作モードが開始されたことを判定したときに、前記音声チャネル内で前記第1信号を与えることを中止する段階によって構成されることを特徴とする請求項2記載の方法。
- 前記第1信号は、同期情報を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記符号化音声信号は、同期情報を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- ボコーダ・アクティブ動作モードにおいて:
第1移動体から符号化第1音声信号を受信し、前記符号化第1音声信号を復号して、復号第1音声信号を生成し、前記復号第1音声信号を第1方向にて音声チャネルに結合する段階;
第2方向にて前記音声チャネルにおいて復号第2音声信号を受信し、前記復号第2音声信号を符号化して、前記符号化第2音声信号を前記第1移動体に送信する段階;
第1ボコーダ・タイプ情報を生成し、前記第1ボコーダ・タイプ情報を前記第1方向にて前記音声チャネル内に挿入し、また第2ボコーダ・タイプ情報を生成し、前記第2ボコーダ・タイプ情報を前記第2方向にて前記音声チャネル内に挿入する段階;
前記音声チャネルにおいて前記第1ボコーダ・タイプ情報および前記第2ボコーダ・タイプ情報の双方を検出して、ボコーダ整合性を判定する段階;および
前記ボコーダ整合性を判定すると、ボコーダ・バイパス動作モードに入る段階;
ボコーダ・バイパス動作モードにおいて:
前記第1移動体から前記符号化第1音声信号を受信し、前記符号化第1音声信号を前記第1方向にて前記音声チャネルに結合する段階;および
前記第2方向にて前記音声チャネルにおいて符号化第2音声信号を受信し、前記符号化第2音声信号を前記第1移動体に送信する段階;
によって構成されることを特徴とする請求項1記載の方法。
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