JP3490685B2

JP3490685B2 - 広帯域信号の符号化における適応帯域ピッチ探索のための方法および装置

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Publication number: JP3490685B2
Application number: JP2000578808A
Authority: JP
Inventors: ベセット，ブルーノ; サラミ，レッドワン; レフェブル，ロシュ
Original assignee: ボイスエイジコーポレイション
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2004-01-26
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: NO20012066L; AU6457099A; ATE246389T1; NO20012066D0; PT1125276E; AU763471B2; RU2219507C2; CN1165892C; EP1125286A1; NO20012068L; CN1328684A; NZ511163A; CA2347667C; ATE246836T1; KR20010090803A; ES2205891T3; MXPA01004137A; KR100417836B1; CN1328683A; US20050108005A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の背景１．発明の分野本発明は、広帯域信号、特に、しかしそれに限定される
ものではないが音声信号を、この広帯域音響信号の送信
または記憶および合成のためにディジタル符号化するた
めの効率的な方法に関する。さらに特に、本発明は、改
良されたピッチ探索装置および方法に関する。２．従来技術の簡単な説明例えば音声／映像電子会議システム、マルチメディア、
ワイヤレスアプリケーション、並びに、インターネット
およびパケットネットワークアプリケーションのような
様々な用途において、主観的品質／ビットレートの良好
なトレードオフを有する効率的なディジタル広帯域音声
／オーディオ符号化技術に対する要求がますます高まっ
ている。最近になるまで、主として２００−３４００Ｈ
ｚ帯域内のフィルタリングされた電話帯域幅が音声符号
化アプリケーションで使用されていた。しかし、音声信
号の了解性と自然さを向上させるために、広帯域音声ア
プリケーションに対する要求がますます高まっている。
５０−７０００Ｈｚ帯域の帯域幅が、対面音声品質を実
現するのに十分であることが発見された。オーディオ信
号に関しては、この帯域は許容可能なオーディオ品質を
もたらすが、この品質は２０−２００００Ｈｚ帯域を使
用するＣＤ品質よりは依然として低い。

【０００２】音声エンコーダが音声信号をディジタルビ
ットストリームに変換し、このディジタルビットストリ
ームが通信チャネルを経由して伝送される（または、記
憶媒体内に記憶される）。音声信号はディジタル化され
（すなわち、通常は１６ビットサンプリングによって量
子化され）、音声エンコーダは、より少ないビット数で
これらのディジタルサンプルを表現すると同時に良好な
主観的音声品質を維持するという役割を有する。この音
声デコーダ或いはシンセサイザは、伝送または記憶され
たビットストリームに演算を施し、このビットストリー
ムを変換して音声信号に戻す。

【０００３】優れた品質／ビットレートのトレードオフ
を実現することが可能な最良の従来技術の１つが、いわ
ゆる符号励起線形予測（ＣＥＬＰ）方式である。この方
式では、サンプリングされた音声信号を、一般にフレー
ムと呼ばれる、１個のブロックがＬ個のサンプルから成
る連続したブロックの形で処理し、ここでＬは（１０−
３０ミリ秒の音声に対応する）何らかの予め決められた
数である。ＣＥＬＰでは、各フレーム毎に線形予測（Ｌ
Ｐ）合成フィルタを計算して伝送する。その次に、Ｌ個
のサンプルから成るフレームを、Ｎ個のサンプルから成
るサブフレームと呼ばれるより小さいブロックに分割
し、ここではＬ＝ｋＮでありかつｋは１フレーム内のサ
ブフレームの個数である（Ｎは一般に４−１０ミリ秒の
音声に対応する）。励起信号を各サブフレーム内で求
め、この励起信号は、一般に、２つの成分、すなわち、
直前の励起（ピッチ寄与（ｐｉｔｃｈｃｏｎｔｒｉｂ
ｕｔｉｏｎ）または適応コードブックとも呼ばれる）か
らの一方の成分と、イノベーティブコードブック（ｉｎ
ｎｏｖａｔｉｖｅｃｏｄｅｂｏｏｋ）（固定コードブ
ックとも呼ばれる）からの他方の成分とから成る。この
励起信号が伝送され、合成音声を得るためにＬＰ合成フ
ィルタの入力としてデコーダで使用される。

【０００４】ＣＥＬＰにおけるイノベーティブコードブ
ックは、Ｎ次元のコードベクトルと呼ばれるサンプルＮ
個分の長さのシーケンスの索引付きセットである。各々
のコードブックシーケンスは、１からＭの範囲内の整数
ｋによる索引を付けられ、ここでＭはビット数ｂとして
表現されることが多いコードブックのサイズを表し、こ
こでＭ＝２^bである。

【０００５】ＣＥＬＰ方式によって音声を合成するため
には、コードブックからの適切なコードベクトルを音声
信号のスペクトル特徴をモデル化する時変フィルタに通
してフィルタリングすることによって、Ｎ個のサンプル
から成るブロックの各々を合成する。エンコーダ側で
は、コードブックからのコードベクトルの全てまたはそ
のサブセットに関して合成出力を計算する（コードブッ
ク探索）。こうして得られたコードベクトルは、聴覚的
に重み付けされた歪み測度にしたがってオリジナルの音
声信号に最も近い合成出力を生成するコードベクトルで
ある。この聴覚重み付けを、いわゆる聴覚重み付けフィ
ルタを使用して行い、この聴覚重み付けフィルタは一般
的にＬＰ合成フィルタから得られる。

【０００６】ＣＥＬＰモデルは電話帯域の音声信号の符
号化に非常に有効であり、ＣＥＬＰを基礎とする幾つか
の規格が、広範囲のアプリケーション、特にディジタル
移動電話アプリケーションにおいて存在している。電話
帯域では、音声信号は２００−３４００Ｈｚに帯域制限
され、８０００サンプル／秒でサンプリングされる。広
帯域音声／オーディオアプリケーションでは、音声信号
は５０−７０００Ｈｚに帯域制限され、１６０００サン
プル／秒でサンプリングされる。

【０００７】電話帯域に最適化されたＣＥＬＰモデルを
広帯域信号に適用する時には幾つかの問題が生じ、高品
質の広帯域信号を得るためにはこのモデルに追加の特徴
を加えることが必要である。広帯域信号は、電話帯域信
号に比較してはるかに広いダイナミックレンジを示し、
このことが、（ワイヤレスアプリケーションでは必須で
ある）このアルゴリズムの固定小数点処理系が必要とさ
れる時に、精度上の問題を生じさせる。さらに、ＣＥＬ
Ｐモデルは、通常はより高いエネルギー成分を有する低
周波数領域にその符号化ビットの大半を費やすことが多
く、この結果としてローパスの出力信号が生じる。この
問題を克服するために、聴覚重み付けフィルタを広帯域
信号に適合するように改変しなければならず、かつ、高
周波数領域を強調するプリエンファシス方式が、ダイナ
ミックレンジを低減させてより単純な固定小数点処理系
を実現するために、および、信号のより高い周波数の成
分をより適切に符号化することを確実にするために重要
になる。さらに、広帯域信号中の有声音セグメントのス
ペクトルのピッチ成分はスペクトル全体にわたらず、有
声音の量は狭帯域信号に比較して、より狭いばらつきを
見せる。したがって、広帯域信号の場合には、既存のピ
ッチ探索構造はあまり効率的ではない。したがって、有
声音レベルのばらつきによりうまく対応するように、閉
ループピッチ分析を改良することが重要である。発明の目的したがって、本発明の目的は、高音質の再生音響信号を
得るために改良されたピッチ分析を使用する、ＣＥＬＰ
タイプの符号化技術を使用して広帯域（７０００Ｈｚ）
の音響信号を効率的に符号化する方法および装置を提供
することである。発明の概要さらに明確に述べると、本発明によって、少なくとも２
つの信号経路から、最小の計算ピッチ予測誤差を有する
信号経路に関連しているピッチコードブックパラメータ
の最適なセットを選択する方法が提供される。ピッチ予
測誤差は、ピッチコードブック探索装置からのピッチコ
ードベクトルに応答して計算される。２つの信号経路の
うちの少なくとも１つの信号経路では、その１つの信号
経路のピッチ予測誤差の計算のためにピッチコードベク
トルを供給する前に、ピッチ予測誤差がフィルタリング
される。最後に、少なくとも２つの信号経路で計算され
たピッチ予測誤差が互いに比較され、最小の計算ピッチ
予測誤差を有する信号経路が選択され、この選択された
信号経路に関連しているピッチコードブックパラメータ
のセットが選択される。

【０００８】ピッチコードブックパラメータの最適なセ
ットを生成するための本発明のピッチ分析装置は、ａ）ピッチコードブックパラメータのそれぞれのセット
に関連している少なくとも２つの信号経路であって、ｉ）各信号経路は、ピッチコードブック探索装置からの
ピッチコードベクトルのピッチ予測誤差を計算するピッ
チ予測誤差計算装置を含み、ｉｉ）２つの信号経路のうちの少なくとも１つの信号経
路は、ピッチコードベクトルをその経路のピッチ予測誤
差計算装置に供給する前にピッチコードベクトルをフィ
ルタリングするフィルタを含む信号経路と、ｂ）信号経路において計算されたピッチ予測誤差を互い
に比較し、最小の計算ピッチ予測誤差を有する信号経路
を選択し、その選択された信号経路に関連しているピッ
チコードブックパラメータのセットを選択するセレクタ
とを含む。

【０００９】音声スペクトルの高調波構造の効率的なモ
デル化を行うこの新たな方法および装置は、直前の励起
に適用される幾つかの形のローパスフィルタを使用し、
より高い予測ゲインを生じさせるローパスフィルタが選
択される。サブサンプルピッチ分解能が使用される時に
は、これらのローパスフィルタは、より高いピッチ分解
能を得るために使用される補間フィルタの中に組み込ま
れることが可能である。

【００１０】本発明の好ましい実施様態では、上述のピ
ッチ分析装置のピッチ予測誤差計算装置の各々が、ａ）ピッチコードベクトルを重み付けされた合成フィル
タインパルス応答信号と畳み込み演算し、それによって
畳み込まれたピッチコードベクトルを計算する畳み込み
ユニットと、ｂ）畳み込まれたピッチコードベクトルとピッチ探索タ
ーゲットベクトルとに応答してピッチゲインを計算する
ピッチゲイン計算器と、ｃ）畳み込まれたピッチコードベクトルにピッチゲイン
を乗算して、増幅された畳み込みピッチコードベクトル
を生成する増幅器と、ｄ）増幅された畳み込みピッチコードベクトルをピッチ
探索ターゲットベクトルと組み合わせてピッチ予測誤差
を生成するコンバイナー回路とを含む。

【００１１】本発明の別の好ましい実施態様では、ピッ
チゲイン計算器は、次の関係を使用してピッチゲインｂ
^(j)を計算する手段を含み、ｂ^(j)＝ｘ^tｙ^(j)／‖ｙ^(j)‖² ここでｊ＝０，１，２，．．．，Ｋであり、Ｋは信号経
路の数に相当し、さらに、ここでｘはピッチ探索ターゲ
ットベクトルであり、ｙ^(j)は畳み込みピッチコードベ
クトルである。

【００１２】さらに、本発明は、上述のピッチ分析装置
を有する、広帯域入力信号を符号化するためのエンコー
ダにも関し、このエンコーダは、ａ）広帯域信号に応答して線形予測合成フィルタ係数を
生成する線形予測合成フィルタ計算器と、ｂ）広帯域信号と線形予測合成フィルタ係数とに応答し
て、聴覚的に重み付けされた信号を生成する聴覚重み付
けフィルタと、ｃ）線形予測合成フィルタ係数に応答して、重み付けさ
れた合成フィルタインパルス応答信号を生成するインパ
ルス応答発生器と、ｄ）ピッチコードブックパラメータを生成するピッチ探
索ユニットであって、ｉ）聴覚重み付けされた信号と線形予測合成フィルタ係
数とに応答して、ピッチコードベクトルとイノベーティ
ブ探索ターゲットベクトルとを生成するピッチコードブ
ック探索装置と、ｉｉ）ピッチコードベクトルに応答して、ピッチコード
ブックパラメータのセットから、最小の計算ピッチ予測
誤差を有する経路に関連しているピッチコードブックパ
ラメータのセットを選択するピッチ分析装置とを含むピ
ッチ探索ユニットと、ｄ）重み付けされた合成フィルタインパルス応答信号と
イノベーティブ探索ターゲットベクトルとに応答して、
イノベーティブコードブックパラメータを生成するイノ
ベーティブコードブック探索装置と、ｅ）最小のピッチ予測誤差を有する経路に関連している
ピッチコードブックパラメータのセットと、イノベーテ
ィブコードブックパラメータと、線形予測合成フィルタ
係数とを含む、符号化された広帯域信号を生成する信号
形成装置とを含む。

【００１３】さらに、本発明は、上述のデコーダを含
む、セルラー通信システムと、セルラー移動送信機／受
信機ユニットと、セルラーネットワーク要素と、双方向
無線通信サブシステムとに関する。本発明の単なる例示
を行う下記の本発明の好ましい実施形態の非限定的な説
明を添付図面を参照しながら理解することによって、本
発明の目的と利点と他の特徴とがより明確になるだろ
う。好ましい実施形態の詳細な説明当業者に周知であるように、４０１（図４を参照された
い）のようなセルラー通信システムが、広い地理的区域
をＣ個のより小さいセルに分割することによってその広
い地理的区域全体にわたって通信サービスを提供する。
Ｃ個の小さいセルは、その各セルに無線信号チャネルと
オーディオチャネルとデータチャネルとを提供するべつ
べつのセルラー基地局４０２₁、４０２₂、．．．、４０
２_Cによって通信サービスを提供される。

【００１４】無線信号チャネルは、セルラー基地局４０
２のサービスエリア（セル）の限界内の４０３のような
移動無線電話（移動送信機／受信機ユニット）の呼出
と、基地局のセルの内側もしくは外側に位置する他の無
線電話４０３に対して、または、公衆交換電話網（ＰＳ
ＴＮ）４０４のような別のネットワークに対して呼出を
行うために使用される。

【００１５】無線電話４０３が呼出を行うことに成功す
るかまたは呼出を受信することに成功すると、オーディ
オチャネルまたはデータチャネルが、この無線電話４０
３と、この無線電話４０３が中に位置しているセルに対
応するセルラー基地局４０２との間に確立され、基地局
４０２と無線電話４０３との間の通信がオーディオチャ
ネルまたはデータチャネルを通して行われる。さらに、
無線電話４０３は、通話が進行している最中に無線信号
チャネルを通して制御情報またはタイミング情報を受信
することもできる。

【００１６】通話が進行している最中に無線電話４０３
がセルの外に出て別の隣接セルの中に入る場合には、無
線電話４０３は、その新たなセル基地局４０２の使用可
能なオーディオまたはデータチャネルに通話をハンドオ
ーバーする。通話が進行していない時に無線電話４０３
がセルの外に出て別の隣接セルの中に入る場合には、無
線電話４０３は、新たなセルの基地局４０２にログイン
するために無線信号送信チャネルを通して制御メッセー
ジを送る。このようにして、広い地理的区域全体にわた
っての移動通信が可能である。

【００１７】さらに、セルラー通信システム４０１は、
例えば無線電話４０３とＰＳＴＮ４０４との間の通信、
または、第１のセル内に位置した無線電話４０３と第２
のセル内に位置した無線電話４０３との間の通信の最中
に、セルラー基地局４０２とＰＳＴＮ４０４との間の
通信を制御するための制御端末装置４０５を含む。もち
ろん、１つのセルの基地局４０２とそのセル内に位置し
た無線電話４０３との間にオーディオチャネルまたはデ
ータチャネルを確立するためには、双方向無線通信サブ
システムが必要である。図４に非常に単純化して示して
いるように、こうした双方向無線通信サブシステムは、
一般に、無線電話４０３内に、音声信号を符号化するエ
ンコーダ４０７と、エンコーダ４０７からの符号化音声
信号を４０９のようなアンテナを通して送信する送信回
路４０８とを含む送信機４０６と、一般には同一のアン
テナ４０９を通して、送信された符号化音声信号を受信
する受信回路４１１と、受信回路４１１からの受信した
符号化音声信号を復号するデコーダ４１２とを含む受信
機４１０とを含む。

【００１８】さらに、無線電話は、エンコーダ４０７と
デコーダ４１２とが接続されておりかつこれらからの信
号を処理するための他の従来通りの無線電話回路４１３
も含み、この回路４１３は当業者に公知であり、したが
って本明細書ではさらに詳細には説明しない。さらに、
こうした双方向無線通信サブシステムは、一般に、その
基地局４０２内に、音声信号を符号化するエンコーダ４
１５と、エンコーダ４１５からの符号化音声信号を４１
７のようなアンテナを通して送信する送信回路４１６と
を含む送信機４１４と、同一のアンテナ４０９または別
のアンテナ（図示していない）を通して、送信された符
号化音声信号を受信する受信回路４１９と、受信回路４
１９からの受信した符号化音声信号を復号するデコーダ
４２０とを含む受信機４１８とを含む。

【００１９】さらに、基地局４０２は、一般に、制御端
末装置４０５と送信機４１４と受信機４１８の間の通信
を制御するための、基地局制御装置４２１とこれに関連
したデータベース４２２とを含む。当業者には周知であ
るように、双方向無線通信サブシステムにおいて、すな
わち、無線電話４０３と基地局４０２との間で、例えば
音声といった有声音信号のような音響信号を送信するの
に必要な帯域幅を縮小するために、音声符号化が必要と
されている。

【００２０】符号励起線形予測（ＣＥＬＰ）エンコーダ
のように一般に１３キロビット／秒以下で動作する（４
１５および４０７のような）ＬＰボイスエンコーダは、
音声信号の短期スペクトル包絡線をモデル化するために
ＬＰ合成フィルタを使用することが一般的である。一般
には１０ミリ秒毎または２０ミリ秒毎にＬＰ情報がデコ
ーダ（例えば、４２０、４１２）に伝送され、デコーダ
側で抽出される。

【００２１】本明細書で開示する新規の方法は、ＬＰに
基づく別の符号化システムを使用してもよい。しかし、
ＣＥＬＰタイプの符号化システムを、本発明の方法を非
限定的に例示するための好ましい実施形態で使用する。
同様に、こうした方式を、有声音および音声以外の音響
信号と共に使用することも、他のタイプの広帯域信号と
共に使用することも可能である。

【００２２】図１は、広帯域信号により適切に適合する
ように改変されたＣＥＬＰタイプの音声符号化装置１０
０の略ブロック図を示す。サンプリングされた入力音声
信号１１４が、ブロック１個当たりＬ個のサンプルから
成る連続した「フレーム」と呼ばれるブロックに分割さ
れる。各フレームにおいて、そのフレーム内の音声信号
を表す異なったパラメータが計算され、符号化され、伝
送される。一般的に、ＬＰ合成フィルタを表現するＬＰ
パラメータが各フレーム毎に１回計算される。各フレー
ムは、Ｎ個のサンプルから成るより小さいブロック（長
さＮのブロック）にさらに分割され、このブロックでは
励起パラメータ（ピッチおよびイノベーション）が求め
られる。ＣＥＬＰの文献では、こうした長さＮのブロッ
クは「サブフレーム」と呼ばれ、このサブフレーム中の
Ｎ個のサンプル信号は「Ｎ次元ベクトル」と呼ばれてい
る。この好ましい実施形態では、長さＮは５ミリ秒に相
当し、一方、長さＬは２０ミリ秒に相当し、このこと
は、１個のフレームが４個のサブフレームを含むことを
意味する（１６ｋＨｚのサンプリングレートではＮ＝８
０であり、１２．８ｋＨｚへのダウンサンプリング後で
は、Ｎ＝６４である）。様々なＮ次元ベクトルが符号化
手順中に生じる。図１と図２に現れるベクトルのリスト
と、伝送されるパラメータのリストとを次に示す。主要なＮ次元ベクトルのリストｓ広帯域信号入力音声ベクトル（ダウンサンプリング
と前処理とプリエンファシスとの後）、ｓ_w 重み付けされた音声ベクトル、ｓ_o 重み付けされた合成フィルタのゼロ入力応答、ｓ_p ダウンサンプリングされ前処理された信号、オーバサンプリングされた合成音声信号、ｓ′ デエンファシス前の合成信号、ｓ_d デエンファシスされた合成信号、ｓ_h デエンファシスおよび後処理後の合成信号、ｘピッチ探索のためのターゲットベクトル、ｘ′ イノベーション探索のためのターゲットベクト
ル、ｈ重み付けされた合成フィルタインパルス応答、ｖ_T 遅延Ｔにおける適応（ピッチ）コードブック、ｙ_T フィルタリングされたピッチコードブックベクト
ル（ｈと畳み込み演算されたｖ_T）、ｃ_k 索引ｋにおけるイノベーティブコードベクトル
（イノベーションコードブックからのｋ番目のエント
リ）、ｃ_f 強調されたスケーリング済みイノベーションコー
ドベクトル、ｕ励起信号（スケーリングされたイノベーションコー
ドベクトルおよびピッチコードベクトル）、ｕ′ 強調された励起、ｚ帯域通過ノイズシーケンス、ｗ′ ホワイトノイズシーケンス、ｗスケーリングされたノイズシーケンス。伝送されるパラメータのリストＳＴＰ短期予測パラメータ（Ａ（ｚ）を定義する）、Ｔピッチ遅れ（すなわち、ピッチコードブック索
引）、ｂピッチゲイン（すなわち、ピッチコードブックゲイ
ン）、ｊピッチコードベクトルで使用されるローパスフィル
タの索引、ｋコードベクトル索引（イノベーションコードブック
エントリ）、ｇイノベーションコードブックゲイン。

【００２３】この好ましい実施形態では、ＳＴＰパラメ
ータはフレーム１個当たり１回伝送され、その他のパラ
メータはフレーム１個当たり４回（すなわち各サブフレ
ーム毎に１回）伝送される。エンコーダ側サンプリングされた音声信号を、１０１から１１１の番
号が付いた１１個のモジュールに分けた図１の符号化装
置１００によって各ブロック単位で符号化する。

【００２４】入力音声を、フレームと呼ばれる上述のＬ
個のサンプルから成るブロックの形に処理する。図１を
参照すると、サンプリングされた入力音声信号１１４を
ダウンサンプリングモジュール１０１においてダウンサ
ンプリングする。例えば、当業者に周知の方法を使用し
て、この信号を１６ｋＨｚから１２．８ｋＨｚにダウン
サンプリングする。もちろん、別の周波数へのダウンサ
ンプリングも想定可能である。ダウンサンプリングは、
より小さい周波数帯域幅が符号化されるので、符号化効
率を向上させる。さらに、これは、１フレーム中のサン
プルの数が減少させられるので、アルゴリズムの複雑性
を低減させる。ビットレートを１６キロビット／秒未満
に低下させる時には、ダウンサンプリングの使用が重要
になるが、１６キロビット／秒を越える場合にはダウン
サンプリングは不可欠ではない。

【００２５】ダウンサンプリング後に、２０ミリ秒あた
り３２０サンプルフレームが２４５サンプルフレームに
縮小される（ダウンサンプリング率は４／５である）。
その次に、入力フレームを随意採用の前処理ブロック１
０２に送る。前処理ブロック１０２は、５０Ｈｚのカッ
トオフ周波数を有するハイパスフィルタから成ってもよ
い。ハイパスフィルタ１０２は、５０Ｈｚ未満の不要な
音響成分を除去する。

【００２６】ダウンサンプリングされ前処理された信号
を、ｓ_p（ｎ）、ｎ＝０，１，２，．．．、Ｌ−１で表
し、ここでＬはフレームの長さである（１２．８ｋＨｚ
のサンプリング周波数では２５６）。プリエンファシス
フィルタ１０３の好ましい具体例では、信号ｓ_p（ｎ）
は、次の伝達関数を有するフィルタを使用してプリエン
ファシスされる。

【００２７】Ｐ（ｚ）＝１−μｚ^-1 ここでμは、０から１の値を有するプリエンファシス係
数である（典型的な値はμ＝０．７である）。より高次
のフィルタを使用してもよい。より効率的な固定小数点
処理系を得るために、ハイパスフィルタ１０２とプリエ
ンファシスフィルタ１０３とを互いに交換することが可
能であることを指摘しておかなければならない。

【００２８】プリエンファシスフィルタ１０３の機能
は、入力信号の高周波数成分を強調することである。さ
らに、このプリエンファシスフィルタ１０３は入力音声
信号のダイナミックレンジを縮小し、このことが入力音
声信号を固定小数点処理系により一層適したものにす
る。プリエンファシスを行わない場合には、固定小数点
を使用する単精度演算の形でのＬＰ分析は実行が困難で
ある。

【００２９】プリエンファシスはさらに、量子化誤差の
適正な包括的な聴覚重み付けを実現する上で重要な役割
を果たし、音質の改善に寄与する。これについては、さ
らに詳細に後述する。プリエンファシスフィルタ１０３
の出力をｓ（ｎ）で表す。この信号は、計算器モジュー
ル１０４でＬＰ分析を行うために使用される。ＬＰ分析
は当業者に周知の方法である。この好ましい実施形態で
は、自己相関アプローチを使用する。この自己相関アプ
ローチでは、最初に、（約３０−４０ミリ秒の長さを有
することが一般的である）ハミング窓を使用して信号ｓ
（ｎ）をウィンドウ処理する。このウィンドウ処理され
た信号から自己相関を計算し、ＬＰフィルタ係数ａ_iを
計算するためにレヴィンソン−ダービンの再帰計算を使
用し、ここでｉ＝１，．．．，ｐであり、ｐはＬＰ次数
であり、広帯域符号化の場合には１６であることが一般
的である。パラメータａ_iは、ＬＰフィルタの伝達関数
の係数であり、次の関係式で示される。

【００３０】

【数１】

【００３１】ＬＰ分析を計算器モジュール１０４で行
い、この計算器モジュール１０４はさらに、ＬＰフィル
タ係数の量子化と補間も行う。最初に、ＬＰフィルタ係
数を、量子化と補間により適している別の同等のドメイ
ンに変換する。線スペクトル対（ＬＳＰ）ドメインとイ
ミタンス（ｉｍｍｉｔａｎｃｅ）スペクトル対（ＩＳ
Ｐ）ドメインとが、量子化と補間を効率的に行うことが
できる２つのドメインである。１６個のＬＰフィルタ係
数ａ_iを、分割量子化または多段量子化またはこれらの
組合せを使用して約３０ビットから５０ビットに量子化
することが可能である。補間の目的は、各フレーム毎に
１回ずつＬＰフィルタ係数を伝送しつつ各サブフレーム
毎にＬＰフィルタ係数を更新することを可能にすること
であり、このことがビットレートを増加させることなし
にエンコーダの性能を向上させる。ＬＰフィルタ係数の
量子化と補間は、他の点では当業者に周知であると考え
られ、したがって本明細書ではさらに詳細には説明しな
い。

【００３２】

【数２】

【００３３】聴覚重み付け「合成による分析」エンコーダでは、聴覚的に重み付け
されたドメインにおいて入力音声と合成音声の間の平均
２乗誤差を最小化することによって、最適のピッチおよ
びイノベーションパラメータを探索する。これは、重み
付けされた入力音声と重み付けされた合成音声との間の
誤差を最小化することと同等である。

【００３４】重み付けされた信号ｓ_w（ｎ）を、聴覚重
み付けフィルタ１０５で計算する。従来通りに、重み付
けされた信号ｓ_w（ｎ）を、次式の伝達関数Ｗ（ｚ）を
有する重み付けフィルタによって計算する。Ｗ（ｚ）＝Ａ（ｚ／γ₁）／Ａ（ｚ／γ₂）ここで０＜γ₂＜γ₁≦１当業者には周知であるように、従来技術の「合成による
分析」（ＡｂＳ）エンコーダでは、聴覚重み付けフィル
タ１０５の伝達関数の逆関数である伝達関数Ｗ^-1（ｚ）
によって量子化誤差が重み付けされるということが分析
によって示されている。この結果は、Ｂ．Ｓ．Ａｔａｌ
およびＭ．Ｒ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ，“Ｐｒｅｄｉｃｔ
ｉｖｅｃｏｄｉｎｇｏｆｓｐｅｅｃｈａｎｄ
ｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅｅｒｒｏｒｃｒｉｔｅｒｉ
ａ”，ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎＡＳＳＰ，
ｖｏｌ．２７，ｎｏ．３，ｐｐ．２４７−２５４，Ｊｕ
ｎｅ１９７９に詳細に説明されている。伝達関数Ｗ
^-1（ｚ）は入力音声信号のフォルマント構造の一部分を
示す。したがって、量子化誤差がフォルマント領域内に
より大きいエネルギーを有し、それによってこのフォル
マント領域内に存在する強い信号エネルギーによって量
子化誤差がマスキングされるように量子化誤差を整形す
ることによって、人間の耳のマスキング特性が利用され
る。重み付けの量を係数γ₁、γ₂で制御する。

【００３５】上述の従来の聴覚重み付けフィルタ１０５
は、電話帯域信号には十分に有効に機能する。しかし、
この従来の聴覚重み付けフィルタ１０５が広帯域信号の
効率的な聴覚重み付けには適していないことが明らかに
なった。さらに、従来の聴覚重み付けフィルタ１０５が
フォルマント構造とそれに必要なスペクトル傾斜とを同
時にモデル化する上で固有の制限を有することも明らか
になった。スペクトル傾斜は、広帯域信号においては、
低周波数と高周波数の間の広いダイナミックレンジのた
めにより一層顕著である。従来技術は、広帯域入力信号
の傾斜およびフォルマント重み付けを制御するために、
傾斜フィルタをＷ（ｚ）に加えることを提案している。

【００３６】この問題に対する新規の解決策は、本発明
によれば、プリエンファシスフィルタ１０３を入力に導
入することと、プリエンファシスされた音声ｓ（ｎ）に
基づいてＬＰフィルタＡ（ｚ）を計算することと、フィ
ルタＷ（ｚ）の分母を固定することによって改変された
フィルタＷ（ｚ）を使用することである。ＬＰフィルタ
Ａ（ｚ）を得るために、プリエンファシスされた信号ｓ
（ｎ）に対してモジュール１０４においてＬＰ分析を行
う。さらに、固定された分母を有する新たな聴覚重み付
けフィルタ１０５を使用する。聴覚重み付けフィルタ１
０４のための伝達関数の一例を次の関係式で示す。

【００３７】Ｗ（ｚ）＝Ａ（ｚ／γ₁）／（１−γ₂ｚ^-1）ここで０＜γ₂＜γ₁≦１より高い次数を分母で使用することが可能である。この
構造が、フォルマント重み付けを傾斜から実質的に切り
離す。Ａ（ｚ）はプリエンファシスされた音声信号ｓ
（ｎ）に基づいて計算されるので、フィルタの傾斜１／
Ａ（ｚ／γ₁）は、Ａ（ｚ）がオリジナルの音声に基づ
いて計算される場合よりは顕著ではないということに留
意されたい。次の伝達関数を有するフィルタを使用し
て、デコーダ側でデエンファシスが行われるので、Ｐ^-1
（ｚ）＝１／（１−μｚ^-1）₁量子化誤差のスペクトル
は、伝達関数Ｗ^-1（ｚ）Ｐ^-1（ｚ）を有するフィルタに
よって整形される。通常はそうであるように、γ₂がμ
に等しく設定されている時には、量子化誤差のスペクト
ルは、伝達関数が１／Ａ（ｚ／γ₁）であるフィルタに
よって整形され、Ａ（ｚ）はプリエンファシスされた音
声信号に基づいて計算される。プリエンファシスと改変
された重み付けフィルタリングとの組合せによって誤差
の整形を実現するこの構造は、固定小数点アルゴリズム
の実現が容易であるという利点に加えて、広帯域信号の
符号化に関して非常に効率的であるということが、主観
的な聴取によって明らかになった。ピッチ分析ピッチ分析を簡略化するために、重み付けされた音声信
号ｓ_w（ｎ）を使用して、開ループピッチ探索モジュー
ル１０６において開ループピッチ遅れＴ_OLを最初に推定
する。その次に、サブフレーム単位で閉ループピッチ探
索モジュール１０７において行われる閉ループピッチ分
析を、開ループピッチ遅れＴ_OLの付近に制限し、このこ
とがＬＴＰパラメータＴ、ｂ（ピッチ遅れとピッチゲイ
ン）の探索の複雑性を著しく低減させる。通常は、当業
者に周知の方法を使用して、開ループピッチ分析を１０
ミリ秒（２個のサブフレーム）毎に１回ずつモジュール
１０６で行う。

【００３８】

【数３】

【００３９】閉ループピッチ（すなわちピッチコードブ
ック）パラメータｂ、Ｔ、ｊを閉ループピッチ探索モジ
ュール１０７において計算し、この閉ループピッチ探索
モジュール１０７は、入力としてターゲットベクトルｘ
とインパルス応答ベクトルｈと開ループピッチ遅れＴ_OL
とを使用する。従来においては、ピッチ予測は、次の伝
達関数を有するピッチフィルタによって表現されてお
り、１／（１−ｂｚ^-T）ここでｂはピッチゲインであり、Ｔはピッチ遅延すなわ
ち遅れである。この場合に、励起信号ｕ（ｎ）に対する
ピッチの寄与はｂｕ（ｎ−Ｔ）によって与えられ、この
場合に全励起が、ｕ（ｎ）＝ｂｕ（ｎ−Ｔ）＋ｇｃ_k（ｎ）で与えられ、ここでｇはイノベーティブコードブックゲ
インであり、ｃ_k（ｎ）は索引ｋにおけるイノベーティ
ブコードベクトルである。

【００４０】ピッチ遅れＴがサブフレーム長さＮよりも
短い場合に、この表現は制限を有する。別の表現では、
ピッチ寄与を、直前の励起信号を含むピッチコードブッ
クと見なすことが可能である。一般的に、ピッチコード
ブック中の各ベクトルは先行のベクトルの（１つのサン
プルを捨てて新たなサンプルを加えた）「１つ分ずれ
た」変型である。ピッチ遅れＴ＞Ｎである場合には、ピ
ッチコードブックはフィルタ構造（１／（１−ｂｚ^-1）
と同等であり、ピッチ遅れＴにおけるピッチコードブッ
クベクトルｖ_T（ｎ）は次式で与えられる。

【００４１】Ｖ_T（ｎ）＝ｕ（ｎ−Ｔ），ｎ＝０,...，Ｎ−１．Ｎより短いピッチ遅れＴの場合には、ベクトルｖ
_T（ｎ）は、そのベクトルが完成するまで、直前の励起
からの使用可能なサンプルを反復することによって構築
される（これはフィルタ構造と同等ではない）。最近の
エンコーダでは、より高いピッチ分解能が使用され、こ
のことは有声音音響セグメントの品質を著しく向上させ
る。これは、多相補間フィルタを使用して直前の励起信
号をオーバサンプリングすることによって行われる。こ
の場合には、ベクトルｖ_T（ｎ）は、一般的に、直前の
励起の補間変型に相当し、ピッチ遅れＴは非整数の遅延
（例えば、５０．２５）である。

【００４２】ピッチ探索は、ターゲットベクトルｘとス
ケーリングされたフィルタリング済みの直前の励起との
間の平均２乗重み付け誤差Ｅを最小化する最適のピッチ
遅れＴとゲインｂとを発見することから成る。誤差Ｅは
次のように表現され、Ｅ＝‖ｘ−ｂｙ_T‖² ここでｙ_Tはピッチ遅れＴにおけるフィルタリングされ
たピッチコードブックベクトルであり、

【００４３】

【数４】

【００４４】である。探索基準

【００４５】

【数５】

【００４６】ここでｔはベクトル転置を表す。を最大化
することにより誤差Ｅを最小化することができる。本発
明のこの好ましい実施形態では、１／３のサブサンプル
ピッチ分解能が使用され、ピッチ（ピッチコードブッ
ク）探索が３つの段階によって構成されている。

【００４７】第１の段階では、開ループピッチ遅れＴ_OL
が、重み付けされた音声信号ｓ_w（ｎ）に応答して開ル
ープピッチ探索モジュール１０６で推定される。上述の
説明で示したように、この開ループピッチ分析は、当業
者に周知の方法を使用して１０ミリ秒（２つのサブフレ
ーム）毎に１回ずつ行われるのが一般的である。第２の
段階では、探索基準Ｃが、推定された開ループピッチ遅
れＴ_OL（一般に±５）に近い整数ピッチ遅れに関して、
閉ループピッチ探索モジュール１０７で探索され、この
ことが探索手順を著しく単純化する。各ピッチ遅れ毎に
畳み込みを計算する必要なしに、フィルタリングされた
コードベクトルｙ_Tを更新するために、単純な手順を使
用する。

【００４８】最適の整数ピッチ遅れを第２の段階で発見
すると、探索の第３の段階（モジュール１０７）におい
てその最適の整数ピッチ遅れの付近の端数がテストされ
る。ピッチ予測器が、ピッチ遅れＴ＞Ｎの場合の妥当な
想定である形式１／（１−ｂｚ^-1）のフィルタによって
表現される時には、ピッチフィルタのスペクトルが、周
波数範囲全体にわたって高調波構造を示し、この高調波
周波数は１／Ｔに関係している。広帯域信号の場合に
は、広帯域信号における高調波構造がその拡張されたス
ペクトルの全体を含むわけではないので、この高調波構
造はあまり効率的ではない。この高調波構造は、音声セ
グメントに応じて特定の周波数までにだけ存在するにす
ぎない。したがって、広帯域音声の有声音セグメントに
おけるピッチ寄与の効率的な表現を得るためには、ピッ
チ予測フィルタは、広帯域スペクトル全体にわたって周
期性の量を変化させるという柔軟性を有する必要があ
る。

【００４９】広帯域信号の音声スペクトルの高調波構造
の効率的なモデリングを行う新たな方法を本明細書で開
示し、この方法では、幾つかの形態のローパスフィルタ
が直前の励起に適用され、より高い予測ゲインを有する
ローパスフィルタが選択される。サブサンプルピッチ分
解能を使用する時には、ローパスフィルタを、より高い
ピッチ分解能を得るために使用される補間フィルタの中
に組み込むことが可能である。この場合には、選択され
た整数ピッチ遅れの付近の端数をテストするピッチ探索
の第３の段階を、互いに異なったローパス特性を有する
幾つかの補間フィルタに対して繰り返し、探索基準Ｃを
最小にする端数とフィルタ索引とを選択する。

【００５０】より単純なアプローチは、上述の３つの段
階での探索を行って、特定の周波数応答を有する１つだ
けの補間フィルタを使用して最適の端数ピッチ遅れを求
め、異なった予め決められたローパスフィルタを選択さ
れたピッチコードブックベクトルｖ_Tに適用することに
よって最適のローパスフィルタ形状を最終的に選択し、
ピッチ予測誤差を最小にするローパスフィルタを選択す
ることである。このアプローチを詳細に後述する。

【００５１】図３は、この提案のアプローチの好ましい
具体例の略ブロック図を示す。記憶装置モジュール３０
３では、直前の励起信号ｕ（ｎ）、ｎ＜０を記憶する。
ピッチコードブック探索モジュール３０１が、ターゲッ
トベクトルｘと、開ループピッチ遅れＴ_OLと、記憶装置
モジュール３０３からの直前の励起信号ｕ（ｎ）、ｎ＜
０とに対して応答し、上述の探索基準Ｃを最小にするピ
ッチコードブック（ピッチコードブック）検索を行う。
モジュール３０１で行った探索の結果から、モジュール
３０２が最適のピッチコードブックベクトルｖ_Tを生成
する。サブサンプルピッチ分解能（端数ピッチ）を使用
するので、直前の励起信号ｕ（ｎ）、ｎ＜０が補間さ
れ、ピッチコードブックベクトルｖ_Tは、補間された直
前の励起信号に対応するということに留意されたい。こ
の好ましい実施形態では、補間フィルタ（モジュール３
０１内、図示していない）が、７０００Ｈｚを越える周
波数成分を除去するローパスフィルタ特性を有する。

【００５２】好ましい一実施形態では、Ｋ個のフィルタ
特性を使用する。これらのフィルタ特性はローパスフィ
ルタ特性であることも帯域通過フィルタ特性であること
も可能である。最適のコードベクトルｖ_Tがピッチコー
ドベクトル発生器３０２によって決定されて供給される
と、ｖ_TのＫ個のフィルタリングされた変型が、３０５
^(j)のようなＫ個の異なった周波数整形フィルタを使用
してそれぞれに計算され、ここでｊ＝１，２，．．．，
Ｋである。これらのフィルタリングされた変型をｖ_f ^(j)
と表現し、ここでｊ＝１，２，．．．，Ｋである。これ
らの異なったベクトルｖ_f ^(j)を、それぞれのモジュール
３０４^(j)（ここでｊ＝１，２，．．．，Ｋである）に
おいてインパルス応答ｈと畳み込み演算し、ベクトルｙ
^(j)（ここでｊ＝１，２，．．．，Ｋである）を得る。
各ベクトルｙ^(j)に関して平均２乗ピッチ予測誤差を計
算するために、対応する増幅器３０７^(j)によって値ｙ
^(j)にゲインｂを乗算し、さらに、対応する減算器３０
８^(j)によって値ｂｙ^(j)をターゲットベクトルｘから減
算する。セレクタ３０９が、平均２乗ピッチ予測誤差ｅ^(j)＝‖ｘ−ｂ^(j)ｙ^(j)‖²，ｊ＝１，２,...,Ｋを最小にする周波数整形フィルタ３０５^(j)を選択す
る。ｙ^(j)の各値に関して平均２乗ピッチ予測誤差ｅ^(j)
を計算するために、対応する増幅器３０７^(j)によって
値ｙ^(j)にゲインｂを乗算し、さらに、減算器３０８^(j)
によって値ｂ^(j)ｙ^(j)をターゲットベクトルｘから減算
する。次の関係式を使用して、索引ｊにおける周波数整
形フィルタに関連した対応するゲイン計算器３０６^(j)
によって、各々のゲインｂ^(j)を計算する。

【００５３】ｂ^(j)＝ｘ^tｙ^(j)／‖ｙ^(j)‖² セレクタ３０９では、パラメータｂ、Ｔ、ｊは、平均２
乗ピッチ予測誤差ｅを最小にするｖ_Tまたはｖ_f ^(j)に基
づいて選択される。再び図１を参照すると、ピッチコー
ドブック索引Ｔは符号化されてマルチプレクサ１１２に
送られる。ピッチゲインｂは量子化されてマルチプレク
サ１１２に送られる。この新たなアプローチを使用する
場合には、選択された周波数整形フィルタの索引ｊをマ
ルチプレクサ１１２で符号化するために、追加の情報が
必要である。例えば、３つのフィルタを使用する場合
（ｊ＝１，２，３）には、この情報を表現するために２
ビットが必要である。フィルタ索引情報ｊをピッチゲイ
ンｂと共に符号化することも可能である。イノベーティブコードブック探索ピッチ、または、ＬＴＰ（長期予測）パラメータｂ、
Ｔ、ｊを求めた後に、次のステップは、図１の探索モジ
ュール１１０によって最適のイノベーティブ励起を探索
することである。最初に、ターゲットベクトルｘを、Ｌ
ＴＰ寄与ｘ’＝ｘ−ｂｙ_T を減算することによって更新し、ここでｂはピッチゲイ
ンであり、ｙ_Tはフィルタリングされたピッチコードブ
ックベクトル（選択されたローパスフィルタでフィルタ
リングされ、図３を参照して説明したようにインパルス
応答ｈと畳み込み演算された、遅延Ｔにおける直前の励
起）である。

【００５４】ＣＥＬＰにおける探索手順は、ターゲット
ベクトルとスケーリングされたフィルタリング済みコー
ドベクトルとの間の平均２乗誤差Ｅ＝‖ｘ’−ｇＨｃ_k‖² を最小にする最適の励起コードベクトルｃ_kとゲインｇ
とを発見することによって行なわれる。ここでＨは、イ
ンパルス応答ベクトルｈから得られた下三角畳み込み行
列である。

【００５５】本発明のこの好ましい実施形態では、イノ
ベーティブコードブック探索を、１９９５年８月２２日
付で発行された米国特許第５，４４４，８１６号（Ａｄ
ｏｕｌ他）と、１９９７年１２月１７日付でＡｄｕｏｌ
他に発行された米国特許第５，６９９，４８２号と、１
９９８年５月１９日付でＡｄｕｏｌ他に発行された米国
特許第５，７５４，９７６号と、１９９７年１２月２３
日付の米国特許第５，７０１，３９２号（Ａｄｏｕｌ
他）とに説明されている通りの代数的コードブックによ
ってモジュール１１０で行う。

【００５６】最適の励起コードベクトルｃ_kとそのゲイ
ンｇとがモジュール１１０によって選択され終わると、
コードブック索引ｋとゲインｇとが符号化されてマルチ
プレクサ１１２に送られる。図１を参照すると、パラメ
ータｂ、Ｔ、ｊ、、ｋ、ｇがマルチプレクサ１１２
を通して多重化され、その後で通信チャネルを通して送
られる。記憶装置の更新記憶装置モジュール１１１（図１）では、重み付けされ
た合成フィルタ

【００５７】

【数１３】

【００５８】の状態が、この重み付けされた合成フィル
タを通して励起信号ｕ＝ｇｃ_k＋ｂｖ_Tをフィルタリング
することによって更新される。このフィルタリングの後
に、このフィルタの状態が記憶され、計算器モジュール
１０８でゼロ入力応答を計算するための初期状態とし
て、その次のサブフレームで使用される。ターゲットベ
クトルｘの場合と同様に、当業者に周知の数学的には同
等である別のアプローチを、このフィルタの状態を更新
するために使用することが可能である。デコーダ側図２の音声復号装置２００が、ディジタル入力２２２
（デマルチプレクサ２１７に対する入力ストリーム）と
サンプリングされた出力音声２２３（加算器２２１の出
力）との間で行われる様々なステップを示す。

【００５９】デマルチプレクサ２１７は、ディジタル入
力チャネルから受け取ったバイナリ情報から合成モデル
パラメータを抽出する。受け取ったバイナリフレームの
各々から抽出されるパラメータは、短期予測パラメータ（ＳＴＰ）（フレーム毎に１
回）、長期予測（ＬＴＰ）パラメータＴ、ｂ、ｊ（各サブフレ
ーム毎）、および、イノベーションコードブック索引ｋとゲインｇ（各サブ
フレーム毎）である。

【００６０】後述するように、現在の音声信号が、これ
らのパラメータに基づいて合成される。イノベーティブ
コードブック２１８が索引ｋに応答してイノベーション
コードベクトルｃ_kを生じさせ、このイノベーションコ
ードベクトルは、復号されたゲイン係数ｇによって増幅
器２２４を通してスケーリングされる。この好ましい実
施形態では、上記の米国特許第５，４４４，８１６号、
同第５，６９９，４８２号、同第５，７５４，９７６
号、同第５，７０１，３９２号に説明されている通りの
イノベーティブコードブック２１８を、イノベーティブ
コードベクトルｃ_kを表現するために使用する。

【００６１】増幅器２２４の出力における、生成された
スケーリングされたコードベクトルｇｃ_kを、イノベー
ションフィルタ２０５を通して処理する。周期性の強調増幅器２２４の出力における、生成されたスケーリング
されたコードベクトルを、周波数依存性のピッチエンハ
ンサ２０５を通して処理する。

【００６２】励起信号ｕの周期性を強調することが、有
声音セグメントの場合に品質を改善する。これは、過去
においては、導入される周期性の量を制御する式１／
（１−εｂｚ^-1）（ただし、εは０．５未満の係数であ
る）のフィルタを通して、イノベーティブコードブック
（固定コードブック）２１８からのイノベーションベク
トルをフィルタリングすることによって行われた。この
アプローチは、スペクトル全体にわたって周期性を導入
するので、広帯域信号の場合には効果的でない。本発明
の一部分である新たな代案のアプローチを説明すると、
このアプローチでは、より低い周波数よりもより高い周
波数を強調する周波数応答のイノベーションフィルタ２
０５（Ｆ（ｚ））を通して、イノベーティブ（固定）コ
ードブックからのイノベーティブコードベクトルｃ_kを
フィルタリングすることによって、周期性の強調を行
う。Ｆ（ｚ）の係数は励起信号ｕの周期性の量に関係す
る。

【００６３】当業者に周知の様々な方法が、有効な周期
性係数を得るために使用可能である。例えば、ゲインｂ
の値が周期性の表示を与える。すなわち、ゲインｂが１
に近い場合には、励起信号ｕの周期性は高く、ゲインｂ
が０．５未満である場合には、周期性は低い。好ましい
実施形態で使用するフィルタＦ（ｚ）の係数を得るため
の別の効果的な方法は、励起信号ｕ全体におけるピッチ
寄与の量をこの係数に関係付けることである。この結果
として、周波数応答がサブフレームの周期性に依存する
ことになり、この場合に、より高い周波数が、ピッチゲ
インが高ければ高いほど強く強調される（より強い全体
的勾配が得られる）。イノベーションフィルタ２０５
は、励起信号ｕの周期性がより大きい時に、低周波数に
おけるイノベーティブコードベクトルｃ_kのエネルギー
を低下させる効果を有し、このことが、より高い周波数
よりもより低い周波数における励起信号ｕの周期性を強
調する。イノベーションフィルタ２０５に関して提案す
る式は、（１）Ｆ（ｚ）＝１−σｚ^-1，または（２）Ｆ（ｚ）＝−αｚ＋１−αｚ^-1 であり、ここでσまたはαは、励起信号ｕの周期性のレ
ベルから導き出される周期性係数である。

【００６４】Ｆ（ｚ）の第２の３項形式を、好ましい実
施形態で使用する。周期性係数αは有声音化係数発生器
２０４で計算する。励起信号ｕの周期性に基づいて周期
性係数αを導き出すために、幾つかの方法を使用するこ
とが可能である。次にその方法を２つ示す。方法１：最初に、全励起信号ｕに対するピッチ寄与の割合を、次
式によって有声音化係数発生器２０４で計算し、

【００６５】

【数６】

【００６６】ここでｖ_Tはピッチコードブックベクトル
であり、ｂはピッチゲインであり、ｕは次式によって加
算器２１９の出力で与えられる励起信号ｕである。ｕ＝ｇｃ_k＋ｂｖ_T 項ｂｖ_Tが、ピッチ遅れＴと、記憶装置２０３内に記憶
されているｕの直前の値とに応答して、ピッチコードブ
ック（ピッチコードブック）２０１から得られるという
ことに留意されたい。その次に、ピッチコードブック２
０１からのピッチコードベクトルｖ_Tを、デマルチプレ
クサ２１７からの索引ｊによってカットオフ周波数が調
整されるローパスフィルタ２０２を通して処理する。そ
の次に、得られたコードベクトルｖ_Tにデマルチプレク
サ２１７からのゲインｂを増幅器２２６を通して乗算
し、信号ｂｖ_Tを得る。

【００６７】係数αを、次式によって有声音化係数発生
器２０４で計算し、 α＝ｑＲ_p ただし α＜ｑここでｑは強調の量を制御する係数である（この好まし
い実施形態ではｑは０．２５に設定される。）方法２：周期性係数αを計算するために本発明の好ましい実施形
態で使用する別の方法を次に説明する。

【００６８】最初に、有声音化係数ｒ_vを、次式によっ
て有声音化係数発生器２０４で計算し、ｒ_v＝（Ｅ_v−Ｅ_c）／（Ｅ_v＋Ｅ_c）ここでＥ_vはスケーリングされたピッチコードベクトル
ｂｖ_Tのエネルギーであり、Ｅ_cはスケーリングされたイ
ノベーティブコードベクトルｇｃ_kのエネルギーであ
る。すなわち、

【００６９】

【数７】

【００７０】ｒ_vの値は−１から１までの値であること
に留意されたい（１は純粋に有声音の信号に相当し、−
１は純粋に無声音の信号に相当する）。その次に、この
好ましい実施形態では、係数αを次式によって有声音化
係数発生器２０４で計算し、 α＝０．１２５（１＋ｒ_v）この係数αは、純粋に無声音の信号の場合には０の値に
相当し、純粋に有声音の信号の場合には０．２５に相当
する。

【００７１】上記の第１のＦ（ｚ）の２項形式では、周
期性係数αを、上述の方法１と方法２においてσ＝２α
を使用することによって近似的に求めることが可能であ
る。この場合には、周期性係数σを上述の方法１で次の
ように計算する。 σ＝２ｑＲ_p ｂｏｕｎｄｅｄｂｙ σ＜２ｑ．方法２では、周期性係数σを次のように計算する。

【００７２】σ＝０．２５（１＋ｒ_v）．したがって、強調された信号ｃ_fは、スケーリングされ
たイノベーティブコードベクトルｇｃ_kをイノベーショ
ンフィルタ２０５（Ｆ（ｚ））を通してフィルタリング
することによって計算される。強調された励起信号ｕ′
を次のように加算器２２０で計算する。

【００７３】ｕ′＝ｃ_f＋ｂｖ_T このプロセスがエンコーダ１００では行われないことに
留意されたい。したがって、エンコーダ１００とデコー
ダ２００の間の同期を維持するために、強調なしに励起
信号ｕを使用してピッチコードブック２０１の内容を更
新することが不可欠である。したがって、励起信号ｕを
ピッチコードブック２０１の記憶装置２０３を更新する
ために使用し、強調された励起信号ｕ′をＬＰ合成フィ
ルタ２０６の入力で使用する。合成とデエンファシス

【００７４】

【数８】

【００７５】Ｄ（ｚ）＝１／（１−μｚ^-1）ここでμは０から１の値を有するプリエンファシス係数
である（典型的な値はμ＝０．７である）。より高次の
フィルタも使用可能である。このベクトルｓ′は、デエ
ンファシスフィルタＤ（ｚ）（モジュール２０７）を通
過させられてベクトルｓ_dが得られ、ベクトルｓ_dはハイ
パスフィルタ２０８を通過させられて５０Ｈｚ未満の不
要な周波数が除去されてｓ_hが得られる。オーバサンプ
リングと高周波数再生

【００７６】

【数９】

【００７７】本発明による高周波数生成手順を次で説明
する。ランダムノイズ発生器２１３が、当業者に周知の
方法を使用して、周波数帯域全体にわたって一様なスペ
クトルを有するホワイトノイズシーケンスｗ′を生成す
る。生成されたシーケンスは、オリジナルのドメインに
おけるサブフレーム長さである長さＮ′である。Ｎがダ
ウンサンプリングされたドメインにおけるサブフレーム
長さであることに留意されたい。この好ましい実施形態
では、Ｎ＝６４でＮ′＝８０であり、これらは５ミリ秒
に相当する。

【００７８】ホワイトノイズシーケンスをゲイン調整モ
ジュール２１４で適正にスケーリングする。ゲイン調整
は次のステップを含む。最初に、生成されたノイズシー
ケンスｗ′のエネルギーを、エネルギー計算モジュール
２１０によって計算された強調された励起信号ｕ′のエ
ネルギーに等しいように設定し、この結果として得られ
たスケーリングされたノイズシーケンスが次式で与えら
れる。

【００７９】

【数１０】

【００８０】ゲインスケーリングの第２のステップは、
（無声音セグメントに比較して高周波数のエネルギが小
さい）有声音セグメントの場合には、生成されるノイズ
のエネルギーを減少させるように、有声音化係数発生器
２０４の出力において合成信号の高周波数成分を計算に
入れることである。この好ましい実施形態では、高周波
数成分の測定を、スペクトル傾斜計算器２１２によって
合成信号の傾斜を測定することと、それにしたがってエ
ネルギを減少させることとによって実現する。零交叉測
定のような他の測定を同様に使用することが可能であ
る。傾斜が非常に強い場合は、これは有声音セグメント
に対応し、ノイズのエネルギーをさらに減少させる。傾
斜係数ｔｉｌｔをモジュール２０２で合成信号ｓ_hの第
１の相関係数として計算し、これは次式で与えられ、

【００８１】

【数１１】

【００８２】ここで有声音化係数ｒ_vは次式で与えら
れ、ｒ_v＝（Ｅ_v−Ｅ_c）／（Ｅ_v＋Ｅ_c）ここでＥ_vはスケーリングされたピッチコードベクトル
ｂｖ_Tのエネルギーであり、Ｅ_cは上述の通りのスケーリ
ングされたイノベーティブコードベクトルｇｃ_kのエネ
ルギーである。有声音化係数ｒ_vはｔｉｌｔよりも小さ
い場合が殆どであるが、この条件は、ｔｉｌｔ値が負で
ありかつｒ_vの値がＨＩＧＨである場合に高周波数トー
ンに対する予防策として導入されている。したがって、
この条件は、こうしたトーン信号の場合のノイズエネル
ギーを減少させる。

【００８３】一様なスペクトルの場合にはｔｉｌｔ値は
０であり、強く有声音化された信号の場合にはｔｉｌｔ
値は１であり、高周波数により多くのエネルギーが存在
する無声音信号の場合にはｔｉｌｔ値は負である。高周
波数成分の量からスケーリング係数ｇ_lを得るために様
々な方法を使用することが可能である。本発明では、上
述の信号の傾斜に基づいて２つの方法を提示する。方法１：スケーリング係数ｇ_lを次式によってｔｉｌｔから得
る。

【００８４】ｇ₁＝１−ｔｉｌｔｂｏｕｎｄｅｄｂｙ０．２≦ｇ₁≦１．０ｔｉｌｔが１に近い場合の強く有声音化された信号で
は、ｇ_lは０．２であり、強く無声音化された信号の場
合にはｇ_lは１．０になる。方法２：ｔｉｌｔ係数ｇ_lを最初にゼロ以上に制限し、その次に
このスケーリング係数を次式によってｔｉｌｔから得
る。

【００８５】ｇ₁＝１０^-0.8tilt 従って、ゲイン調整モジュール２１４で生成されたスケ
ーリングされたノイズシーケンスｗ_gは次式で与えられ
る。Ｗ_g＝ｇ₁Ｗ．ｔｉｌｔがゼロに近い時には、スケーリング係数ｇ_lは
１に近く、このことはエネルギーの減少を生じさせな
い。ｔｉｌｔ値が１である時は、スケーリング係数ｇ_l
は、生成されるノイズのエネルギーの１２ｄＢの減少を
もたらす。

【００８６】

【数１２】

【００８７】本発明をその好ましい実施形態によって上
記で説明してきたが、この実施形態を、本発明の着想と
本質から逸脱することなしに、添付の特許請求項の範囲
内で自由に改変することが可能である。好ましい実施形
態では広帯域音声信号の使用を説明したが、広帯域信号
一般を使用する他の具体例にも本発明が適用されること
と、本発明が必ずしも音声用途だけには限定されないと
いうこととが、当業者には明らかだろう。［図面の簡単な説明］

【図１】広帯域符号化装置の好ましい実施形態の略ブロ
ック図である。

【図２】広帯域復号装置の好ましい実施形態の略ブロッ
ク図である。

【図３】ピッチ分析装置の好ましい実施形態の略ブロッ
ク図である。

【図４】図１の広帯域符号化装置と図２の広帯域復号装
置とが使用可能なセルラー通信システムの単純化した略
ブロック図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者サラミ，レッドワンカナダ国，ケベックジェイ１ジェイ４エル３，シャーブロック，レオラリベルト，963 (72)発明者レフェブル，ロシュカナダ国，ケベックジェイ１ケー５アール９，カントンドゥマゴ，アブニュドゥラブールガード，259 (56)参考文献特開平７−50586（ＪＰ，Ａ) 特開平７−239699（ＪＰ，Ａ) 特開平10−143198（ＪＰ，Ａ) 特開平７−64600（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10L 11/04 G10L 19/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ピッチコードブックパラメータの最適な
セットを生成するための本発明のピッチ分析装置であっ
て、ａ）ピッチコードブックパラメータのそれぞれのセット
に関連している少なくとも２つの信号経路であって、ｉ）前記信号経路の各々は、ピッチコードブック探索装
置からのピッチコードベクトルのピッチ予測誤差を計算
するピッチ予測誤差計算装置を含み、ｉｉ）前記２つの信号経路のうちの少なくとも１つの信
号経路は、前記ピッチコードベクトルを前記１つの信号
経路の前記ピッチ予測誤差計算装置に供給する前に前記
ピッチコードベクトルをフィルタリングするフィルタを
含む信号経路と、ｂ）前記少なくとも２つの信号経路において計算された
前記ピッチ予測誤差を互いに比較し、最小の計算ピッチ
予測誤差を有する前記信号経路を選択し、前記選択され
た信号経路に関連しているピッチコードブックパラメー
タのセットを選択するセレクタとを含むピッチ分析装
置。
【請求項２】前記２つの信号経路のうちの１つの信号
経路は、前記ピッチコードベクトルを前記ピッチ予測誤
差計算装置に供給する前に前記ピッチコードベクトルを
フィルタリングするフィルタを含まない請求項１に記載
のピッチ分析装置。
【請求項３】前記信号経路は、前記ピッチコードベク
トルを前記信号経路の前記ピッチ予測誤差計算装置に供
給する前に前記ピッチコードベクトルをフィルタリング
するフィルタをそれぞれに備えている複数の信号経路を
含む請求項１に記載のピッチ分析装置。
【請求項４】前記複数の信号経路の前記フィルタは、
ローパスフィルタと帯域通過フィルタから成るグループ
から選択され、前記フィルタは互いに異なった周波数応
答を有する請求項３に記載のピッチ分析装置。
【請求項５】前記ピッチ予測誤差計算装置の各々は、ａ）前記ピッチコードベクトルを重み付けされた合成フ
ィルタインパルス応答信号と畳み込み演算し、それによ
って畳み込まれたピッチコードベクトルを計算する畳み
込みユニットと、ｂ）前記畳み込まれたピッチコードベクトルとピッチ探
索ターゲットベクトルとに応答してピッチゲインを計算
するピッチゲイン計算器と、ｃ）前記畳み込まれたピッチコードベクトルに前記ピッ
チゲインを乗算して、増幅された畳み込みピッチコード
ベクトルを生成する増幅器と、ｄ）前記増幅された畳み込みピッチコードベクトルを前
記ピッチ探索ターゲットベクトルと組み合わせて前記ピ
ッチ予測誤差を生成するコンバイナー回路とを含む請求
項１に記載のピッチ分析装置。
【請求項６】前記ピッチゲイン計算器は、次の関係を
使用して前記ピッチゲインｂ^(j)を計算する手段を含
み、ｂ^(j)＝ｘ^tｙ^(j)／‖ｙ^(j)‖² ここでｊ＝０，１，２，．．．，Ｋであり、Ｋは信号経
路の数に相当し、さらに、ここでｘは前記ピッチ探索ターゲットベクトル
であり、ｙ^(j)は前記畳み込みピッチコードベクトルで
ある請求項５に記載のピッチ分析装置。
【請求項７】前記信号経路各々の前記ピッチ予測誤差
計算装置は、対応する前記ピッチ予測誤差のエネルギー
を計算する手段を含み、前記セレクタは、前記様々な信
号経路の前記ピッチ予測誤差のエネルギーを互いに比較
するための、および、前記ピッチ予測誤差の最小の計算
エネルギーを有する前記信号経路を、最小の計算ピッチ
予測誤差を有する前記信号経路として選択する手段を含
む請求項１にピッチ分析装置。
【請求項８】ａ）前記複数の信号経路の前記フィルタ
の各々はフィルタ索引で識別され、ｂ）前記ピッチコードベクトルはピッチコードブック索
引で識別され、ｃ）前記ピッチコードブックパラメータは前記フィルタ
索引と前記ピッチコードブック索引と前記ピッチゲイン
とを含む請求項５に記載のピッチ分析装置。
【請求項９】前記フィルタは前記ピッチコードブック
探索装置の補間フィルタに一体化されており、前記補間
フィルタは、前記ピッチコードベクトルのサブサンプル
変型を生成するために使用される請求項１に記載のピッ
チ分析装置。
【請求項１０】ピッチコードブックパラメタの最適の
セットを生成するピッチ分析方法であって、ａ）ピッチコードブックパラメタのそれぞれのセットに
関連している少なくとも２つの信号経路において、ピッ
チコードブック探索装置からのピッチコードベクトルの
ピッチ予測誤差を各信号経路毎に計算することと、ｂ）前記２つの信号経路のうちの少なくとも１つの信号
経路において、前記１つの信号経路の前記ピッチ予測誤
差の計算のために前記ピッチコードベクトルを供給する
前に、前記ピッチコードベクトルをフィルタリングする
ことと、ｃ）前記少なくとも２つの信号経路において計算された
前記ピッチ予測誤差を互いに比較し、最小の計算ピッチ
予測誤差を有する信号経路を選択し、その選択された信
号経路に関連しているピッチコードブックパラメータの
セットを選択することとを含むピッチ分析方法。
【請求項１１】前記少なくとも２つの信号経路のうち
の１つの信号経路において、前記ピッチ予測誤差計算装
置に前記ピッチコードベクトルを供給する前に、前記ピ
ッチコードベクトルをフィルタリングしない請求項１０
に記載のピッチ分析方法。
【請求項１２】前記信号経路は複数の信号経路を含
み、前記複数の信号経路の各々の前記ピッチ予測誤差計
算装置に前記ピッチコードベクトルを供給する前に前記
複数の信号経路の各々において前記ピッチコードベクト
ルをフィルタリングする請求項１０に記載のピッチ分析
方法。
【請求項１３】前記複数の信号経路の前記フィルタ
を、ローパスフィルタと帯域通過フィルタから成るグル
ープから選択することをさらに含み、前記フィルタは互
いに異なった周波数応答を有する請求項１２に記載のピ
ッチ分析方法。
【請求項１４】各信号経路毎にピッチ予測誤差を計算
することは、ａ）前記ピッチコードベクトルを重み付けされた合成フ
ィルタインパルス応答信号と畳み込み演算し、それによ
って畳み込まれたピッチコードベクトルを計算すること
と、ｂ）前記畳み込まれたピッチコードベクトルとピッチ探
索ターゲットベクトルとに応答してピッチゲインを計算
することと、ｃ）前記畳み込まれたピッチコードベクトルに前記ピッ
チゲインを乗算して、増幅された畳み込みピッチコード
ベクトルを生成することと、ｄ）前記増幅された畳み込みピッチコードベクトルを前
記ピッチ探索ターゲットベクトルと組み合わせて前記ピ
ッチ予測誤差を生成することとを含む請求項１０に記載
のピッチ分析方法。
【請求項１５】前記ピッチゲイン計算は、次の関係を
使用して前記ピッチゲインｂ^(j)を計算することを含
み、ｂ^(j)＝ｘ^tｙ^(j)／‖ｙ^(j)‖² ここでｊ＝０，１，２，．．．，Ｋであり、Ｋは信号経
路の数に相当し、さらに、ここでｘは前記ピッチ探索ターゲットベクトル
であり、ｙ^(j)は前記畳み込みピッチコードベクトルで
ある請求項１４に記載のピッチ分析方法。
【請求項１６】前記信号経路各々において前記ピッチ
予測誤差を計算することは、対応するピッチ予測誤差の
エネルギーを計算することを含み、前記ピッチ予測誤差
を互いに比較することは、前記各信号経路の前記ピッチ
予測誤差のエネルギーを互いに比較することと、前記ピ
ッチ予想誤差の最小の計算エネルギーを有する前記信号
経路を、最小の計算ピッチ予測誤差を有する前記信号経
路として選択することとを含む請求項１０に記載のピッ
チ分析方法。
【請求項１７】ａ）前記複数の信号経路の前記フィル
タの各々をフィルタ索引で識別することと、ｂ）前記ピッチコードベクトルをピッチコードブック索
引で識別することとｃ）前記ピッチコードブックパラメータは前記フィルタ
索引と前記ピッチコードブック索引と前記ピッチゲイン
とを含む請求項１４に記載のピッチ分析方法。
【請求項１８】前記ピッチコードベクトルをフィルタ
リングすることは、前記ピッチコードブック探索装置の
補間フィルタに一体化されており、前記補間フィルタ
を、前記ピッチコードベクトルのサブサンプル変型を生
成するために使用する請求項１０に記載のピッチ分析方
法。
【請求項１９】広帯域入力信号を符号化するための請
求項１に記載のピッチ分析装置を有するエンコーダであ
って、ａ）前記広帯域信号に応答して、線形予測合成フィルタ
係数を生成する線形予測合成フィルタ計算器と、ｂ）前記広帯域信号と前記線形予測合成フィルタ係数と
に応答して、聴覚的に重み付けされた信号を生成する聴
覚重み付けフィルタと、ｃ）前記線形予測合成フィルタ係数に応答して、重み付
けされた合成フィルタインパルス応答信号を生成するイ
ンパルス応答発生器と、ｄ）ピッチコードブックパラメータを生成するピッチ探
索ユニットであって、ｉ）前記聴覚的に重み付けされた信号と前記線形予測合
成フィルタ係数とに応答して、前記ピッチコードベクト
ルとイノベーティブ探索ターゲットベクトルとを生成す
る前記ピッチコードブック探索装置と、ｉｉ）前記ピッチコードベクトルに応答して、前記ピッ
チコードブックパラメータのセットから、最小の計算ピ
ッチ予測誤差を有する信号経路に関連しているピッチコ
ードブックパラメータのセットを選択する前記ピッチ分
析装置とを含むピッチ探索ユニットと、ｄ）前記重み付けされた合成フィルタインパルス応答信
号と前記イノベーティブ探索ターゲットベクトルとに応
答して、イノベーティブコードブックパラメータを生成
するイノベーティブコードブック探索装置と、ｅ）最小のピッチ予測誤差を有する信号経路に関連して
いる前記ピッチコードブックパラメータのセットと、前
記イノベーティブコードブックパラメータと、前記線形
予測合成フィルタ係数とを含む、符号化された広帯域信
号を生成する信号形成装置とを含むエンコーダ。
【請求項２０】前記少なくとも２つの信号経路のうち
の１つの信号経路は、前記ピッチコードベクトルを前記
ピッチ予測誤差計算装置に供給する前に前記ピッチコー
ドベクトルをフィルタリングするフィルタを含まない請
求項１９に記載のエンコーダ。
【請求項２１】前記信号経路は、各信号経路の前記ピ
ッチ予測誤差計算装置に前記ピッチコードベクトルを供
給する前に前記ピッチコードベクトルをフィルタリング
するフィルタを各々に備えている複数の信号経路を含む
請求項１９に記載のエンコーダ。
【請求項２２】前記複数の信号経路の前記フィルタ
は、ローパスフィルタと帯域通過フィルタから成るグル
ープから選択され、前記フィルタは互いに異なった周波
数応答を有する請求項２１に記載のエンコーダ。
【請求項２３】前記ピッチ予測誤差計算装置の各々
は、ａ）前記ピッチコードベクトルを重み付けされた合成フ
ィルタインパルス応答信号と畳み込み演算し、それによ
って畳み込まれたピッチコードベクトルを計算する畳み
込みユニットと、ｂ）前記畳み込まれたピッチコードベクトルと前記ピッ
チ探索ターゲットベクトルとに応答してピッチゲインを
計算するピッチゲイン計算器と、ｃ）前記畳み込まれたピッチコードベクトルに前記ピッ
チゲインを乗算して、増幅された畳み込みピッチコード
ベクトルを生成する増幅器と、ｄ）前記増幅された畳み込みピッチコードベクトルを前
記ピッチ探索ターゲットベクトルと組み合わせて前記ピ
ッチ予測誤差を生成するコンバイナー回路とを含む請求
項１９に記載のエンコーダ。
【請求項２４】前記ピッチゲイン計算器は、次の関係
を使用して前記ピッチゲインｂ^(j)を計算する手段を含
み、ｂ^(j)＝ｘ^tｙ^(j)／‖ｙ^(j)‖² ここでｊ＝０，１，２，．．．，Ｋであり、Ｋは信号経
路の数に相当し、さらに、ここでｘは前記ピッチ探索ターゲットベクトル
であり、ｙ^(j)は前記畳み込みピッチコードベクトルで
ある請求項２３に記載のエンコーダ。
【請求項２５】各信号経路の前記ピッチ予測誤差計算
装置は、対応するピッチ予測誤差のエネルギーを計算す
る手段を含み、前記セレクタは、前記各信号経路の前記
ピッチ予測誤差のエネルギーを互いに比較するための、
および、前記ピッチ予想誤差の最小の計算エネルギーを
有する前記信号経路を、最小の計算ピッチ予測誤差を有
する前記信号経路として選択するための手段を含む請求
項１９に記載のエンコーダ。
【請求項２６】ａ）前記複数の信号経路の前記フィル
タの各々はフィルタ索引で識別され、ｂ）前記ピッチコードベクトルはピッチコードブック索
引で識別され、ｃ）前記ピッチコードブックパラメータは前記フィルタ
索引と前記ピッチコードブック索引と前記ピッチゲイン
とを含む請求項２３に記載のエンコーダ。
【請求項２７】前記フィルタは前記ピッチコードブッ
ク探索装置の補間フィルタに一体化されており、前記補
間フィルタは、前記ピッチコードベクトルのサブサンプ
ル変型を生成するために使用される請求項１９に記載の
エンコーダ。
【請求項２８】複数のセルに分割されている広い地理
的区域に通信サービスを提供するセルラー通信システム
であって、ａ）移動送信機／受信機ユニットと、ｂ）それぞれに前記セル内に配置されているセルラー基
地局と、ｃ）前記セルラー基地局間の通信を制御する制御端末装
置と、ｄ）１つのセル内に位置した各移動ユニットと前記１つ
のセルの前記セルラー基地局との間の双方向無線通信サ
ブシステムであって、前記移動ユニットと前記セルラー
基地局との両方において、ｉ）請求項１９に記載の広帯域信号を符号化するエンコ
ーダと、前記符号化された広帯域信号を送信する送信回
路とを含む送信機と、ｉｉ）前記送信された符号化広帯域信号を受信する受信
回路と、前記受信された符号化広帯域信号を復号するデ
コーダとを含む受信機とを含む双方向無線通信サブシス
テムとを含むセルラー通信システム。
【請求項２９】前記少なくとも２つの信号経路のうち
の１つの信号経路は、前記ピッチコードベクトルを前記
ピッチ予測誤差計算装置に供給する前に前記ピッチコー
ドベクトルをフィルタリングするフィルタを含まない請
求項２８に記載のセルラー通信システム。
【請求項３０】前記信号経路は、各信号経路の前記ピ
ッチ予測誤差計算装置に前記ピッチコードベクトルを供
給する前に前記ピッチコードベクトルをフィルタリング
するフィルタを各々に備えている複数の信号経路を含む
請求項２８に記載のセルラー通信システム。
【請求項３１】前記複数の信号経路の前記フィルタ
は、ローパスフィルタと帯域通過フィルタから成るグル
ープから選択され、前記フィルタは互いに異なった周波
数応答を有する請求項３０に記載のセルラー通信システ
ム。
【請求項３２】前記ピッチ予測誤差計算装置の各々
は、ａ）前記ピッチコードベクトルを前記重み付けされた合
成フィルタインパルス応答信号と畳み込み演算し、それ
によって畳み込まれたピッチコードベクトルを計算する
畳み込みユニットと、ｂ）前記畳み込まれたピッチコードベクトルと前記ピッ
チ探索ターゲットベクトルとに応答してピッチゲインを
計算するピッチゲイン計算器と、ｃ）前記畳み込まれたピッチコードベクトルに前記ピッ
チゲインを乗算して、増幅された畳み込みピッチコード
ベクトルを生成する増幅器と、ｄ）前記増幅された畳み込みピッチコードベクトルを前
記ピッチ探索ターゲットベクトルと組み合わせて前記ピ
ッチ予測誤差を生成するコンバイナー回路とを含む請求
項２８に記載のセルラー通信システム。
【請求項３３】前記ピッチゲイン計算器は、次の関係
を使用して前記ピッチゲインｂ^(j)を計算する手段を含
み、ｂ^(j)＝ｘ^tｙ^(j)／‖ｙ^(j)‖² ここでｊ＝０，１，２，．．．，Ｋであり、Ｋは信号経
路の数に相当し、さらに、ここでｘは前記ピッチ探索ターゲットベクトル
であり、ｙ^(j)は前記畳み込みピッチコードベクトルで
ある請求項３２に記載のセルラー通信システム。
【請求項３４】各信号経路の前記ピッチ予測誤差計算
装置は、対応するピッチ予測誤差のエネルギーを計算す
る手段を含み、前記セレクタは、前記各信号経路の前記
ピッチ予測誤差のエネルギーを互いに比較するための、
および、前記ピッチ予想誤差の最小の計算エネルギーを
有する前記信号経路を、最小の計算ピッチ予測誤差を有
する前記信号経路として選択するための手段を含む請求
項２８に記載のセルラー通信システム。
【請求項３５】ａ）前記複数の信号経路の前記フィル
タの各々はフィルタ索引で識別され、ｂ）前記ピッチコードベクトルはピッチコードブック索
引で識別され、ｃ）前記ピッチコードブックパラメータは前記フィルタ
索引と前記ピッチコードブック索引と前記ピッチゲイン
とを含む請求項３２に記載のセルラー通信システム。
【請求項３６】前記フィルタは前記ピッチコードブッ
ク探索装置の補間フィルタに一体化されており、前記補
間フィルタは、前記ピッチコードベクトルのサブサンプ
ル変型を生成するために使用される請求項２８に記載の
セルラー通信システム。
【請求項３７】セルラー移動送信機／受信機ユニット
であって、ａ）請求項１９に記載の広帯域信号を符号化するエンコ
ーダと、前記符号化された広帯域信号を送信する送信回
路とを含む送信機と、ｂ）前記送信された符号化広帯域信号を受信する受信回
路と、前記受信された符号化広帯域信号を復号するデコ
ーダとを含む受信機とを含むセルラー移動送信機／受信
機ユニット。
【請求項３８】前記少なくとも２つの信号経路のうち
の１つの信号経路は、前記ピッチコードベクトルを前記
ピッチ予測誤差計算装置に供給する前に前記ピッチコー
ドベクトルをフィルタリングするフィルタを含まない請
求項３７に記載のセルラー移動送信機／受信機ユニッ
ト。
【請求項３９】前記信号経路は、各信号経路の前記ピ
ッチ予測誤差計算装置に前記ピッチコードベクトルを供
給する前に前記ピッチコードベクトルをフィルタリング
するフィルタを各々に備えている複数の信号経路を含む
請求項３７に記載のセルラー移動送信機／受信機ユニッ
ト。
【請求項４０】前記複数の信号経路の前記フィルタ
は、ローパスフィルタと帯域通過フィルタから成るグル
ープから選択され、前記フィルタは互いに異なった周波
数応答を有する請求項３９に記載のセルラー移動送信機
／受信機ユニット。
【請求項４１】前記ピッチ予測誤差計算装置の各々
は、ａ）前記ピッチコードベクトルを前記重み付けされた合
成フィルタのインパルス応答信号と畳み込み演算し、そ
れによって畳み込まれたピッチコードベクトルを計算す
る畳み込みユニットと、ｂ）前記畳み込まれたピッチコードベクトルと前記ピッ
チ探索ターゲットベクトルとに応答してピッチゲインを
計算するピッチゲイン計算器と、ｃ）前記畳み込まれたピッチコードベクトルに前記ピッ
チゲインを乗算して、増幅された畳み込みピッチコード
ベクトルを生成する増幅器と、ｄ）前記増幅された畳み込みピッチコードベクトルを前
記ピッチ探索ターゲットベクトルと組み合わせて前記ピ
ッチ予測誤差を生成するコンバイナー回路とを含む請求
項３７に記載のセルラー移動送信機／受信機ユニット。
【請求項４２】前記ピッチゲイン計算器は、次の関係
を使用して前記ピッチゲインｂ^(j)を計算する手段を含
み、ｂ^(j)＝ｘ^tｙ^(j)／‖ｙ^(j)‖² ここでｊ＝０，１，２，．．．，Ｋであり、Ｋは信号経
路の数に相当し、さらに、ここでｘは前記ピッチ探索ターゲットベクトル
であり、ｙ^(j)は前記畳み込みピッチコードベクトルで
ある請求項４１に記載のセルラー移動送信機／受信機ユ
ニット。
【請求項４３】各信号経路の前記ピッチ予測誤差計算
装置は、対応するピッチ予測誤差のエネルギーを計算す
る手段を含み、前記セレクタは、前記各信号経路の前記
ピッチ予測誤差のエネルギーを互いに比較するための、
および、前記ピッチ予想誤差の最小の計算エネルギーを
有する前記信号経路を最小の計算ピッチ予測誤差を有す
る前記信号経路として選択するための手段を含む請求項
３７に記載のセルラー移動送信機／受信機ユニット。
【請求項４４】ａ）前記複数の信号経路の前記フィル
タの各々はフィルタ索引で識別され、ｂ）前記ピッチコードベクトルはピッチコードブック索
引で識別され、ｃ）前記ピッチコードブックパラメータは前記フィルタ
索引と前記ピッチコードブック索引と前記ピッチゲイン
とを含む請求項４１に記載のセルラー移動送信機／受信
機ユニット。
【請求項４５】前記フィルタは前記ピッチコードブッ
ク探索装置の補間フィルタに一体化されており、前記補
間フィルタは、前記ピッチコードベクトルのサブサンプ
ル変型を生成するために使用される請求項３７に記載の
セルラー移動送信機／受信機ユニット。
【請求項４６】セルラーネットワーク要素であって、ａ）請求項１９に記載の広帯域信号を符号化するエンコ
ーダと、前記符号化された広帯域信号を送信する送信回
路とを含む送信機と、ｂ）前記送信された符号化広帯域信号を受信する受信回
路と、前記受信された符号化広帯域信号を復号するデコ
ーダとを含む受信機とを含むセルラーネットワーク要
素。
【請求項４７】前記少なくとも２つの信号経路のうち
の１つの信号経路は、前記ピッチコードベクトルを前記
ピッチ予測誤差計算装置に供給する前に前記ピッチコー
ドベクトルをフィルタリングするフィルタを含まない請
求項４６に記載のセルラーネットワーク要素。
【請求項４８】前記信号経路は、各信号経路の前記ピ
ッチ予測誤差計算装置に前記ピッチコードベクトルを供
給する前に前記ピッチコードベクトルをフィルタリング
するフィルタを各々に備えている複数の信号経路を含む
請求項４６に記載のセルラーネットワーク要素。
【請求項４９】前記複数の信号経路の前記フィルタ
は、ローパスフィルタと帯域通過フィルタから成るグル
ープから選択され、前記フィルタは互いに異なった周波
数応答を有する請求項４８に記載のセルラーネットワー
ク要素。
【請求項５０】前記ピッチ予測誤差計算装置の各々
は、ａ）前記ピッチコードベクトルを前記重み付けされた合
成フィルタインパルス応答信号と畳み込み演算し、それ
によって畳み込まれたピッチコードベクトルを計算する
畳み込みユニットと、ｂ）前記畳み込まれたピッチコードベクトルと前記ピッ
チ探索ターゲットベクトルとに応答してピッチゲインを
計算するピッチゲイン計算器と、ｃ）前記畳み込まれたピッチコードベクトルに前記ピッ
チゲインを乗算して、増幅された畳み込みピッチコード
ベクトルを生成する増幅器と、ｄ）前記増幅された畳み込みピッチコードベクトルを前
記ピッチ探索ターゲットベクトルと組み合わせて前記ピ
ッチ予測誤差を生成するコンバイナー回路とを含む請求
項４６に記載のセルラーネットワーク要素。
【請求項５１】前記ピッチゲイン計算器は、次の関係
を使用して前記ピッチゲインｂ^(j)を計算する手段を含
み、ｂ^(j)＝ｘ^tｙ^(j)／‖ｙ^(j)‖² ここでｊ＝０，１，２，．．．，Ｋであり、Ｋは信号経
路の数に相当し、さらに、ここでｘは前記ピッチ探索ターゲットベクトル
であり、ｙ^(j)は前記畳み込みピッチコードベクトルで
ある請求項５０に記載のセルラーネットワーク要素。
【請求項５２】各信号経路の前記ピッチ予測誤差計算
装置は、対応するピッチ予測誤差のエネルギーを計算す
る手段を含み、前記セレクタは、前記各信号経路の前記
ピッチ予測誤差のエネルギーを比較するための、およ
び、前記ピッチ予想誤差の最小の計算エネルギーを有す
る前記信号経路を最小の計算ピッチ予測誤差を有する前
記信号経路として選択するための手段を含む請求項４６
に記載のセルラーネットワーク要素。
【請求項５３】ａ）前記複数の信号経路の前記フィル
タの各々はフィルタ索引で識別され、ｂ）前記ピッチコードベクトルはピッチコードブック索
引で識別され、ｃ）前記ピッチコードブックパラメータは前記フィルタ
索引と前記ピッチコードブック索引と前記ピッチゲイン
とを含む請求項５０に記載のセルラーネットワーク要
素。
【請求項５４】前記フィルタは前記ピッチコードブッ
ク探索装置の補間フィルタに一体化されており、前記補
間フィルタは、前記ピッチコードベクトルのサブサンプ
ル変型を生成するために使用される請求項４６に記載の
セルラーネットワーク要素。
【請求項５５】移動送信機／受信機ユニットと、それ
ぞれにセル内に位置したセルラー基地局と、前記セルラ
ー基地局間の通信を制御する制御端末装置とを含む、複
数のセルに分割されている広い地理的区域に通信サービ
スを提供するセルラー通信システムにおける、１つのセル内に位置した各移動ユニットと前記１つのセ
ルの前記セルラー基地局との間の双方向無線通信サブシ
ステムであって、前記移動ユニットと前記セルラー基地
局の両方において、ａ）請求項１９に記載の広帯域信号を符号化するエンコ
ーダと、前記符号化された広帯域信号を送信する送信回
路とを含む送信機と、ｂ）前記送信された符号化広帯域信号を受信する受信回
路と、前記受信された符号化広帯域信号を復号するデコ
ーダとを含む受信機とを含む双方向無線通信サブシステ
ム。
【請求項５６】前記少なくとも２つの信号経路のうち
の１つの信号経路は、前記ピッチコードベクトルを前記
ピッチ予測誤差計算装置に供給する前に前記ピッチコー
ドベクトルをフィルタリングするフィルタを含まない請
求項５５に記載の双方向無線通信サブシステム。
【請求項５７】前記信号経路は、各信号経路の前記ピ
ッチ予測誤差計算装置に前記ピッチコードベクトルを供
給する前に前記ピッチコードベクトルをフィルタリング
するフィルタを各々に備えている複数の信号経路を含む
請求項５５に記載の双方向無線通信サブシステム。
【請求項５８】前記複数の信号経路の前記フィルタ
は、ローパスフィルタと帯域通過フィルタから成るグル
ープから選択され、前記フィルタは互いに異なった周波
数応答を有する請求項５７に記載の双方向無線通信サブ
システム。
【請求項５９】前記ピッチ予測誤差計算装置の各々
は、ａ）前記ピッチコードベクトルを前記重み付けされた合
成フィルタインパルス応答信号と畳み込み演算し、それ
によって畳み込まれたピッチコードベクトルを計算する
畳み込みユニットと、ｂ）前記畳み込まれたピッチコードベクトルと前記ピッ
チ探索ターゲットベクトルとに応答してピッチゲインを
計算するピッチゲイン計算器と、ｃ）前記畳み込まれたピッチコードベクトルに前記ピッ
チゲインを乗算して、増幅された畳み込みピッチコード
ベクトルを生成する増幅器と、ｄ）前記増幅された畳み込みピッチコードベクトルを前
記ピッチ探索ターゲットベクトルと組み合わせて前記ピ
ッチ予測誤差を生成するコンバイナー回路とを含む請求
項５５に記載の双方向無線通信サブシステム。
【請求項６０】前記ピッチゲイン計算器は、次の関係
を使用して前記ピッチゲインｂ^(j)を計算する手段を含
み、ｂ^(j)＝ｘ^tｙ^(j)／‖ｙ^(j)‖² ここでｊ＝０，１，２，．．．，Ｋであり、Ｋは信号経
路の数に相当し、さらに、ここでｘは前記ピッチ探索ターゲットベクトル
であり、ｙ^(j)は前記畳み込みピッチコードベクトルで
ある請求項５９に記載の双方向無線通信サブシステム。
【請求項６１】各信号経路の前記ピッチ予測誤差計算
装置は、対応するピッチ予測誤差のエネルギーを計算す
る手段を含み、前記セレクタは、前記各信号経路の前記
ピッチ予測誤差のエネルギーを比較するための、およ
び、前記ピッチ予想誤差の最小の計算エネルギーを有す
る前記信号経路を、最小の計算ピッチ予測誤差を有する
前記信号経路として選択するための手段を含む請求項５
５に記載の双方向無線通信サブシステム。
【請求項６２】ａ）前記複数の信号経路の前記フィル
タの各々はフィルタ索引で識別され、ｂ）前記ピッチコードベクトルはピッチコードブック索
引で識別され、ｃ）前記ピッチコードブックパラメータは前記フィルタ
索引と前記ピッチコードブック索引と前記ピッチゲイン
とを含む請求項５９に記載の双方向無線通信サブシステ
ム。
【請求項６３】前記フィルタは前記ピッチコードブッ
ク探索装置の補間フィルタに一体化されており、前記補
間フィルタは、前記ピッチコードベクトルのサブサンプ
ル変型を生成するために使用される請求項５５に記載の
双方向無線通信サブシステム。