This paper proposes a fast algebraic codebook search for digital simultaneous voice and data (DSVD) applications. In this method, the codebook search is simplified by reducing the number of possible position combinations using a mean-based track threshold multiplied by heuristically determined optimum threshold factor. And, an adaptive threshold method is considered for further improvement. Also, to guarantee a complexity requirement of DSVD applications, the maximum number of searching position combinations is limited to 320.
The proposed method reduced computational complexity considerably, compared with G.729 with a slight degradation of speech quality. Particularly, it shows better speech quality with lower complexity than G.729A. For the verification of performance improvement, this method is implemented actually in AMR (Adaptive Multi-Rate) vocoder which is mandatory speech codec in W-CDMA multimedia terminal (3G-324M terminal).
다양한 음성 부호화 방식 중에서 저 전송률 부호화를 위해 가장 광범위하게 사용되고 있는 것은 CELP (Code Excited Linear Predictive) 부호화 방식이다. CELP 부호화기의 실시간 구현에 있어 가장 큰 장애가 되어 온 것이 코드북 검색이다. 이러한 이유로 코드북 탐색에 필요한 계산량을 줄이고자 하는 것이 CELP 부호화기에 관한 연구의 근간이 되어 왔다. 코드북 탐색의 계산 량을 줄이고자 하는 데는 주로 특수한 코드북 구조를 개발한 것과, 최적 코드워드 추출을 위한 계산과정의 고속화에 관한 것의 두 가지 큰 줄기가 있다. 코드북을 구성할 때 코드북 내의 코드워드들 간에 특정한 상관관계를 부여함으로써 코드북 검색 시 일부 코드워드의 검색이 단순화 되도록 하는 알고리즘들이 전자에 해당되며, 행렬로 표시가능한 평균 자승 오차 계산식을 변형함으로써 계산 량을 줄이고자 하는 방법들이 후자에 해당된다. 그러나 CELP 부호화기의 실시간 구현을 위해서는 두 가지 구조가 적절히 혼합된 보다 효율적인 코드북 검색 구조가 필요하게 되었으며 이에 관한 많은 연구 결과들이 발표되었다. 본 논문에서 제시하고 있는 대수 코드북 (Algebraic Codebook) 도 이 같은 맥락에서 비롯된 결과이다.
본 논문에서는 최근 광대역 종합 통신망 및 이동 통신의 발달 등, 디지털 통신에 관한 수요가 급격히 증가함에 따라 새롭게 등장한 데이터와 음성정보가 동시에 전송될 때 음성 부호화기에 요구되는 계산 복잡도를 만족하기 위해 빠른 대수 코드북 탐색을 제안하였다. 제안된 방식에서 코드북 탐색은 각 트랙의 펄스 위치에 대한 기여도를 조사하여 기여도가 높은 펄스를 위주로 코드벡터가 구성되어짐으로 검색될 펄스조합 수가 감소되어 간략화 된다. 이를 위해 각 트랙에서 펄스 기여도의 평균에 기초한 문턱값이 제안되었으며 요구되는 복잡도를 만족하기 위해 총 검색되는 조합의 수를 제한하였다. 이 방식은 G.729와 비교하여 계산 복잡도를 상당히 줄였으며 특히 현재 DSVD 어플리케이션의 표준 음성 부호화 방식인 G.729A보다 더 낮은 복잡도를 가지면서 더 좋은 음질을 제공할 수 있다. 성능 향상의 검증은 W-CDMA에서 규정하고 있는 멀티미디어 소스코덱 (3G-324M Codec)의 표준 음성코덱인 AMR 보코더에 실제 적용함으로써 이루어졌다.
이는 이동통신 환경에서 휴대 단말기의 저 전력화와 향후 IMT-2000 서비스에서 화상통화 및 멀티미디어 메일(음성과 데이터), 통화간 파일전송 등의 어플리케이션에서 낮은 복잡도의 고품질 음성 전송에 적합한 방식이 될 것이다.
