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KR950007889B1 - 디지탈식 엔코트된 언어신호내의 에라 교정방법 및 시스템 - Google Patents

디지탈식 엔코트된 언어신호내의 에라 교정방법 및 시스템 Download PDF

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KR950007889B1
KR950007889B1 KR1019890700182A KR890700182A KR950007889B1 KR 950007889 B1 KR950007889 B1 KR 950007889B1 KR 1019890700182 A KR1019890700182 A KR 1019890700182A KR 890700182 A KR890700182 A KR 890700182A KR 950007889 B1 KR950007889 B1 KR 950007889B1
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디. 라스키 필립
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모토로라 인코포레이티드
빈센트 죠셉 로너
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Abstract

내용 없음.

Description

디지탈식 엔코드된 언어신호내의 에라 교정방법 및 시스템
제1도는 본 발명의 에라-제어 코딩의 형태를 도시하는 블록 다이어그램.
제2도는 코드화된 신호의 결과적인 비트 스트림에 대한 챠트도.
제3도는 전송되어 수신된 신호를 디코딩하는 방법을 도시한 로우챠트도.
본 발명은 언어 통신 분야에 관한 것으로, 특히 소정의 비트레이트를 증가시키는 것없이 전송동안에 잡음, 페이딩등에 기인한 에러를 검출 및 보정하는 개량된 수단에 관한 것이다.
이동가능한 휴대용 투-웨이 통신과 같은 디지탈 통신 분야에서 전송질을 떨어뜨리는 다수의 가능한 채널조건이 있다. 이들은 섀도윙에 기한 페이딩, 다수 통로수단, 자동차의 움직임에 기한 도플러 및 신호 세기 변화의 원인들을 포함한다. 낮은 데이타 비트레이트를 갖는 헤비 채널 이용 상태하에서 실제로 에라-없는 디코딩과 정보 유니트당 최대의 필요한 비트수를 결합시키는 것은 매우 중요하다.
한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 디지탈 데이타가 전송될때, 에라있는 신호를 취급하는 가장 일반적인 방법은 본래의 신호를 재전송하는 것이다. 다른말로, 데이타 신호들은 실시간 상태가 아니므로 에라 또는 에라들이 수신된 신호에서 검출되면, 리턴신호가 데이타 전송을 요청하는 전송 유니트에 전송될 수 있다. 실시간으로 이루어지는 언어신호의 경우에, 그러한 방법은 이용될 수 있다. 사용자가 출력 언어신호를 감지하는 동안 수신 유닛이 에라를 검출할 수 있고 이들 에라를 교정하는 일을 할 수 있도록 하기 위해서 충분히 부가된 정보와, 언어 정보를 디코딩하는데 필요한 정보를 구비하는 것이 요구된다.
채널 손상의 빈도를 감소시키는 것은 거의 불가능하므로, 이 분야에서는 에라를 교정하는 여러 방법들이 발전되어 왔다. 서브-밴드 코딩 시스템에서, 언어신호들은 길이당 토상 20 내지 300msec를 갖는 프레임으로 엔코드되며, 이는 두 종류의 메인 정보 즉 샘플 정보와 이 샘플 정보를 적당히 디코딩하는데 필요한 사이드 정보를 포함한다. 이들 비트중 어떤 것은 전송중에 다른 비트들보다 에라에 훨씬 감응되기 쉽다는 것이 발견되었다. 그것은 연속으로 디그리(degree)를 변화시키는 여러 에라 제어 영향에 기인한 좀더 손상받기 쉬운 비트들이다. 미합중국 특허원 제 07/058,201 호에서 각각의 채널에 관한 사이드 정보는 최상위 비트(MSB)와 최하위 비트(LSB)로 나뉘어져 있고, 이 MSB는 전송의 확실성을 향상시키는 식으로 보호되고 이용된다.
다른 시스템들은 좀더 튼튼하게 하기 위한 노력으로 여러 코딩 설계가 이용되어 왔다. 핀란드, 에스포에서 개최된 1985년 2월 5 내지 7일에 디지탈 랜드 이동 라디오 통신에 관한 노르딕 세미나에서 Ekemark, Ralth 및 Stjernvall 등에 의한 디지탈 이동 전화에서 변조 및 채널 코딩”이란 제목의 논문에는, 이동식 전환 환경에 존재하는 Rayleigh 페이딩 및 공통 채널 방해의 상태하에서 작동하기에 아주 적합한 것으로 말해지는 고성능 변조 시스템에 대한 아주 복합한 계산들을 볼 수 있다. 정적인 환경에서는 이러한 아더클들이 변조 시스템에 의해 있다손쳐도 거의 얻어지지 않지만, 이 시스템의 주단점은 높은 오버헤드를 필요로 하는 것이다. 또한 이러한 시스템에는 전송동안 유도된 대부분의 에라가 디코드된 얻어신호의 결과적인 질에 영향을 주지 않게 하는 엔코딩에 의해 디코된 언어의 정확도를 향상시키능 방법이 필요하다. “보호”를 위한 충분한 비트가 있다면 이들을 실행하는 것은 특히 어려운 것은 아니다. 복잡한 일은 신호가 최소의 부가된 비트로 최고의 정확도 갖게 하는 것이다.
본 발명의 목적은 전송동안 채널로 유입된 에라들에 기인하는 언어질 및 명료성의 손실을 최소화하는 것이다.
특히 본 발명의 목적은 할당된 비트레이트를 초과하는 것없이 허용가능한 언어질을 유지시키는 것이다.
이들 목적 및 다른 목적은 근본적으로 교종할수 없는 것으로 입증되는 에라들을 제거하는 수단을 갖고 있으며, 시간 변화, 에라 검출 코딩 및 에라 교정 코딩의 유일한 조합을 사용하는 시스템으로 성취된다. 이러한 방식은 공지된 환형상태와 언어신호의 특성에 따라서 제공된다. 그래서 예로, 에라 교정의 프로세스는 잡음-유입된 에라의 공지된 특성과 일치한다. 비슷한 식으로, 시간 변화의 시분리는 정해진 범위의 페이드주이로부터 계산된다.
본 발명은 디지탈화된 언어신호의 전송을 위한 통신 시스템에서 에라 교정을 위한 시스템 및 방법이다. 서브-밴드 코딩은 입력신호, 샘플 정보 및 제공된 사이드 정보에 적용된다. 에라 검출 코드(EDC)는 적어도 사이드 정보의 일부에 적용되고 에라 교정 코드(ECC)는 사이드 정보 및 EDC를 거쳐 적용된다. 이들 정보신호 및 에라 검출 및 교정 코드들은 사이드 정보의 보호된 부분과, 적어도 샘플 정보에 의해 분리된 에라 교정 코드로 멀티플렉스된다. 언어신호들은 그렇게 전송되어, 요구되는 최소의 데이타 레이트로 향상된 질로 재구성된다.
본 발명의 방법에 대한 상세한 설명에 앞서, 본 발명에 교정하거나 경감시키고자 하는 채널 손상의 특성을 다시 살펴보는 것이 도움이 될 것이다. 가장 심각한 손상은 공통 채널 간섭이 있을때 페이딩에 의해 발생한다. 매우 약한 신호는 싱글 비트 지속기간일수 있는 정적 에라를 포함할 수 있다. 길이에 있어 1에서 7비트까지의 잡음의 버스트를 갖는 전화네트워크 그 자체의 채널 특성에 기인할 수 있다.
상기 참조된 미합중국 특허원 제 07/058,201호로부터 알수 있는 바와 같이, 에라에 가장 민감한 사이드 정보의 비트 수는 비교적 짧은 블록(상기 특허출원에서의 예시의 시스템에서는 35비트)으로 감소될 수 있다. 그러한 블록은 10 내지 16kbps의 전송레이트로 페이드 길이 주기 정도임을 알 수 있다. 페이드가 그러한 블록의 모두 또는 대부분에 영향을 주기 쉽고 또한 그 블록의 정보는 완전히 에라없이 회복가능하지 않는한 쓸모없기 때문에 이러한 정보를 싱글 단일체로서 취급하는 것을 알 수 있다. 시간 변화는 보호된 정보비트로부터 리던던시 비트의 블록 전송을 샘플 정보의 비트 블록 길이만큼 시가능로 분리시키기 위해 본 발명에서 사용된다. 순환 중복 검사(CRC)는 샘플 정보와 리던던트 블록에 수반된다. 정보 블록의 간단한 반복을 리던던시로서 사용하는 대신에, 에라-교정 코드(ECC)에 의해 제공된 리던던시가 사용된다.
제1도를 참조해 보면, 에라 제어 코딩의 발생을 알 수 있다. 언급한 바와 같이, 서브-밴드 코딩의 예시적인 환경은 본 발명에 필요한 것은 아닐지라도 명료성을 위해 도시되어 있다. 그러므로, 라인(102)을 멀티플렉서(104)에 결합되는 입력 언어신호의 샘플링, 양자화 및 필터링을 나타내고, 그것의 출력은 그후 멀티플렉서(104)에 결합되고, 그것의 출력은 어떤 전송방향이 이용되는지를 나타내는 “채널”로 간다. 종래의 서브-밴드 코딩에 공지되어 있는 바와같이, 여파된 밴드의 에너지는 부분적으로 “사이드 정보”로 코드화되고, 이들 비트는 또한 샘플 정보의 디코딩을 위해 필요하다. 이러한 특정 시스템의 환경에서, 사이드 정보의 비트들은 적당한 디코딩을 위해 가장 중요한 MSB 및 그 비트들의 나머지인 LSB로 나뉘어진다. 또한 보호없이 전송되는 사이드 정보는 보다 낮은 상기 비트를 나타내는 라인(106)을 통해 멀티플렉서에 결합된다.
제3라인(108)은 “사이드 정보”의 최상위 비트(MSB)를 나타내고, 상기 정보로부터 서브-밴드의 비트 할당이 (전송 및 수신 유닛에서)이루어진다. 작은 수의 에라 검출 코드 비트(EDC)가 사이드 정보의 실제 비트에 부가된다. 이들 비트는 순환 증복 검사(CRC)이고, 그 조합은 라인(110)을 통해 멀티플렉서에 결합된다. MSB와 EDC에는 112에서와 같이 에라 교정 코드가 제공되고, 대응하는 순환 중복 검사(EDC)가 114에서와 같이 부가된다. 상술된 신호들은 그후 제2도에 도시된 바와 같이 프레임으로 멀티플렉스된다.
제2도의 예시된 프레임이 344비트를 포함할지라도 도면에 도시된 특정 비트수가 본 발명을 그것에 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. LSB 또는 존송되지 않는 사이드 정보의 비티는 전송되는 최소 임계 정보이기 때문에 먼저 에라에 가장 노출되기 쉬운 위치에 배치되나. 그 다음에는 사이드 정보의 MSB가 배치되고 그 다음에는 에라 검출 코드 또는 CRC의 7개의 대응 비트가 배치된다. 샘플 정보의 255비트 다음에는 사이드 정보의 신호 비트인 MSB에 대한 에라 교정 또는 즉 ECC가 있고, 그 다음에는 리던던시 코드에 대한 에라 검출 코드 즉 CRC가 있다.
에라 교정 코드의 타입은 보호 비트와 리던던시 비트가 전송동안 에라에 의해 “오염”되었을 때 리던던시와 에라를 교정하는 두 목적을 실행할 수 있는 것으로 선택된다. 이는 정보가 리던던시 비트로부터 완전히 회복될 수 있도록 하기 위하여 코드가 반전될수 있는 것을 요한다. 우선 코드 마이크로 컴퓨터내에서 디코드된 임계일 수 있는 (2,1)콘볼루션 코드이다. 이 코드는 M=5인 메모리, 11의 유효 압축 길이 및 12의 실제 압축길이를 갖고 있다. 이러한 코드에 대한 리던던시는 다음의 다항식에 의해 비트 직렬 증배로 발생될 수 있다.
[수학식 1]
G(D)=1+D3+D4+D5
이 코드는 11비트의 슬라이딩 창내의 에라를 교정할 수 있다.
이들 기술의 논리적인 외연(extension)은 (3,1) 콘볼루션 코드를 이용할 것이다. 이러한 수정에서, 1프레임의 보호 사이드정보 비트에 대한 3개의 독립적인 표현은 3프레임 인터벌을 교차하여 분리될 것이고, 그래서 페이딩에 대한 좀더 강한 리던던시가 주어진다.
또한, 정보 블록과 리던던시 블록은 연속 에라들이 어떤 싱글인 실제 압축 길이내에서 디코드되지 않도록 하기 위하여 풀리스트(fullest) 용량에 각각 인터리브된다. 통상적으로, 콘볼루션 코드의 인터리빙은 정보 및 리던던시 비트가 제위치에서 엇갈리는 블록에서의 인터리빙을 포함한다. 이러한 기술은 정보 비트와 리던던시 비트가 신호 페이딩에 기인한 에라에 대하여 보호되도록 분리되었기 때문에 상기 시스템에서 사용될 수 없다. 동일한 버스트-교정은 사이드 정보 비트와 리던던시 비트를 독립적으로 인터링빙하므로써 성취될 수 있다. 최적의 인터리빙은 사이드 정보의 보호비트의 6×7 인터리빙과 리던던시 비트(ECC)의 6×8인터리빙에 의해 제공된다. 시이드 정보의 순서가 바뀌는 것은 바람직하지 않기 때문에, 양호한 기술에서는 사이드 정보의 보호 비트가 이미 인터리브된 순서로 되어 있다고 가정한다. 이들 비트는 콘볼류션 코드가 상기 비트에 대하여 발생되기 전에 6×7 디-인터리브된다. 그러한 인터리빙은 교정될 14비트까지의 에라 버스트 및 7비트중 임의 두 에라 버스트를 교정할 수 있게 해준다. 리던던시의 반전은 G(D)에 의한 비트 직렬 분할에 의해 성취된다.
제3도는 에라-제어 데이타에 대하여 수신기에 사용된 디코딩 연산을 나타내는 흐름도이다. 먼저, 디코더는 CRC에 걸쳐 신드롬을 계산하므로써 정보를 블록에 대한 에라(310)의 검출을 시도한다. 에라가 검출되지 않으면(312), 정보 블록은 에라가 없는 것으로, 가장되고 언어 코더는 그 프레이메 대한 언어를 합성화 시키려 진행한다(314). 에라가 정보 블록(316)에서 검출되었으면, 리던던트 블록은 대응하는 CRC를 이용해 에라에 대해서 검사된다(318). 에라가 리던던시 블록에서 검출되지 않으면(320). 리던던시는 디-인터리브되고(이 스텝은 도사되어 있지 않음), 전송된 정보 블록을 만들기 위해 반전이 이루어진다(322).
그러나 리던던시에서 에라가 검출되면(324), 리던던시는 디-인터리브되어 임계 디코딩(326)에 대한 정보와 결합된다. 이들 교정 프로세스(322) 또는 (326)후에, “교정된” 데이타에 걸친 CRC를 디코딩이 잘못되지 않았다는 확신을 주기 위한 검사로서 재계산된다(328). 이 마지막 계산은 정보 블록의 CRC에 걸친 순방향-에라-교정(FEC)코딩의 제공에 의해 가능하게 된다. 최종 FEC 검사를 부가시키므로써 시스템은 그릇된 디코딩에 대해서 아주 큰 저항력이 생긴다. 교정이 성공적이면(330), 언어 합성이 진행한다(314). 만약 교정이 성공되지 않았으면(332), 에라 함유 프레임은 삭제되고, 앞서의 교정 프레임이 대체된다. 바로 앞서의 프레임이 교정될 수 없었기 때문에, 연속 삭제된 프레임의 카운트가 갱신된다(324). 카운트가 1일때, 바로 앞서의 교정 프레임은 교정되지 않은 프레임 대신에 삽입된다. 연속 삭제된 프레임은 잠재적으로 잡음 언어 프레임을 합성시키기에 아주 양호한 묵음 오디오의 결과가 된다.
그래서 디지탈식으로 엔코드된 언어에 대한 통신 시스템에서의 에라 교정방법이 설명되었다. 상기 개량된 방법은 에라 검출 스텝 즉 순방향 에라 교정, 시간 변화 및 비교정된 에라가 있는 경우에 앞서의 에라없는 신조로 대체하는 최종 에라 검출 스텝의 유일한 조합으로 이루어져 있다. 이들 스텝은 디코드되어 합성된 언어질이 전송동안 잡음으로부터의 방해를 최소한 받게 한다. 본 발명은 다른 형태의 언어 코딩, 특히 예로적하한 예언 코딩, 잔유 여기 LPC 및 멀티펄스 LPC와 같은 순방향 적합한 것들과 함께 사용될수 있다. 이러한 개량된 방법에 대한 다른 수정 및 변형도 가능하며 이러한 변형 및 수정도 본 발명의 범위에 속함은 당연하다.

Claims (13)

  1. 전송되어 디지탈식으로 디코드된 언어신호를 디코딩하고 전송동안 발생한 에라를 교정하는 방법이 ; (a) 상기 전술된 신호를 수신하여, 그로부터 적어도 제1블록의 정보 비트와 상기 제1블록의 정보 비트에 대한 부가적 코드화된 버션을 갖고 있는 1프레임의 데이타 비트를 제공하는단계 ; (b) 상기 제1블록의 정보 비트에 대한 제1에라 신드롬을 계산하는 단계 ; (c) 상기 제1신드롬이 상기 제1블록의 비트에 에라가 없다고 지시하면, 언어 합성을 위해 상기 비트를 이용하는 단계 ; (d)상기 제1신드롬이 상기 제1블록의 비트에 에라가 있다고 지시하면, 상기 제1블록 비트의 상기 부가적으로 코드화된 비트에 걸쳐서 제2에라신드롬을 계산하는 단계 ; (e) 상기 제2신드롬이 상기 부가적으로 코드화된 비트에 에라가 없다고 가리키면, 언어 합성을 위해 상기 부가적으로 코드화된 비트를 이용하는 단계 ; (f) 상기 제1신드롬이 상기 부가적으로 코드화된 비트에 에라가 있다고 가리키면, 에라 교정을 위해 상기 부가적으로 크드화된 비트와 상기 제2블록의 정보 비트를 결합하는 단계 ; (g) 단계(e) 또는 (f)로부터의 결과인 옳바른 비트에 대한 제3신드롬을 계산하는 단계 ; (h) 상기 제3신드롬이 상기 결과적인 비트에 에라가 없음을 가리키면, 언어 합성에 의해 상기 결과 비트를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈식 엔코드된 언어신호내의 에라 교정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3신드롬이 상기 결과 비트에 에라가 있음을 가리키면, 상기 결과 비트를 포함하는 프레임을 삭제하고, 언어 합성을 위해 에라를 포함하지 않는 가장 회로의 프레임을 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈식 엔코드된 언어신호내의 에라 교정방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제3신드롬이 상기 결과 비트에 에라가 있음을 가리키면, 상기 결과 비트를 포함하는 에라있는 교정할 수 없는 프레임을 뮤팅시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈식 엔코드된 언어신호내의 에라 교정방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1블록의 비트에 대한 상기 부가적으로 코드화된 버션의 코딩은 상기 비트의 콘볼루션 코딩을 포함하며, 그로부터, 정보비트는 에라가 상기 비트에 존재하지 않으면 완전히 회복될 수 있는 것을 특징으로 하는 디지탈식 엔코드된 언어신호내의 에라 교정방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 디지탈식으로 엔코드된 언어신호는 샘플 정보 및 사이드 정보를 갖고 있는 서브-밴드 코드화된 신호이며, 이는 적어도 다음의 단계들 즉 상기 언어신호로부터 사이드 정보의 제1부분으로 부터의 상기 제1블록의 비트를 제공하는 단계 ; 상기 언어 신호로부터 샘플 정보로부터의 제2블록의 비트를 제공하는 단계 ; 상기 언어신호로부터 사이드 정보의 제2부분으로 부터의 상기 제3블록의 비트를 제공하는 단계 ; 상기 제1블록의 비트를 위해 에라 검출 코드로부터 제4블록의 비트를 제공하는 단계 ; 상기 사이드 정보의 제1부분을 위한 에라 교정 코드와 상기 에라 검출 코드로부터 제5블록의 비트를 제공하는 단계 ; 상기 에라 교정 코드를 위해 제2에라 검출 코드로부터 제6블록의 비트를 제공하는 단계 ; 및 전송 채널상의 전송을 위해 상기 블록의 비트들을 멀티플렉싱하는 단계에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 디지탈식 엔코드된 언어신호내의 에라 교정방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 에라 교정 코드는 1/2보다 크지 않은 레이트를 갖는 콘볼루션 코드인 것을 특징으로 하는 디지탈식 엔코드된 언어신호내의 에라 교정방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 에라 교정 코드는 1/3보다 크지 않은 레이트를 갖는 콘볼루션 코드인 것을 특징으로 하는 디지탈식 엔코드된 언어신호내의 에라 교정방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제1블록의 다른 부가적 코드화된 버션인 제7블록을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈식 엔코드된 언어신호내의 에라 교정방법.
  9. 제5항에 있어서, 멀티플렉싱 단계는 제5 및 제6블록으로부터 상기 제1 및 제4블록을 적어도 제2블록의 길이만큼 분리시키는 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈식 엔코드된 언어신호내의 에라 교정방법.
  10. 제5항에 있어서, 멀티플렉싱 단계는 상기 제1 및 제5블록의 비트를 독립적으로 인터리빙하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈식 엔코드된 언어신호내의 에라 교정방법.
  11. 샘플 정보와 사이드 정보를 갖고 있는 디지탈식으로 엔코드된 언어신호에 대한 에라 교정을 제공하는 시스템이 : 상기 사이드 정보의 적어도 일부에 대한 제1에라 검출 코드를 제공하는 제1코딩수단 ; 사이드 정보의 상기 부분에 대한 에라 교정 코드와 상기 제1에라 검출 코드를 제공하는 제2코딩수단 ; 상기 에라 교정 코드에 대한 제2에라 검출 코드를 제공하는 제3코딩수단 ; 및 상기 샘플 정보, 상기 사이드 정보 및 상기 에라 검출 및 교정 코드를 결합하여 상기 결합신호를 전송을 위한 채널로 출력시키는 멀티플렉싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈식 엔코드된 언어신호에 대한 에라 교정 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 샘플 정보와 상기 사이드 정보는 서브-밴드 코딩에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 디지탈식 엔코드된 언어신호에 대한 에라 교정 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 멀티플렉싱 수단은 상기 에라 교정 코드로부터 사이드 정보의 상기 부분을 상기 샘플 정보 길이의 적어도 1/2만큼 분리시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈식 엔코드된 언어신호에 대한 에라 교정 시스템.
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