JP2846246B2 - コンピュータに基づいた多機能パーソナル通信システムのためのモデムでの圧縮されない音声とデータの通信 - Google Patents

コンピュータに基づいた多機能パーソナル通信システムのためのモデムでの圧縮されない音声とデータの通信

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JP2846246B2
JP2846246B2 JP6180575A JP18057594A JP2846246B2 JP 2846246 B2 JP2846246 B2 JP 2846246B2 JP 6180575 A JP6180575 A JP 6180575A JP 18057594 A JP18057594 A JP 18057594A JP 2846246 B2 JP2846246 B2 JP 2846246B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通信システムに、より
詳細には、同時のデータ通信とデジタル化音声通信の能
力を有するコンピュータ支援デジタル通信に関する。
【０００２】
【従来の技術】広範囲の通信手段が遠隔通信のユーザに
たいして現在利用可能である。たとえば、印刷物のファ
クシミリ伝送は、スタンドアローンファックス装置と一
般に呼ばれる装置を用いて利用できる。また、ファック
ス・モデム通信システムは、ファクシミリ機の機能を、
コンピュータのワードプロセッサと結合してコンピュー
タのディスクに保持される文書を伝送するものであり、
パーソナルコンピュータのユーザに対して現在利用可能
である。パーソナルコンピュータと結合した電話線での
モデム通信は、また、ファイルを１つのコンピュータか
ら他のコンピュータへ転送する技術においても知られて
いる。また、同じ電話線での音声とモデムデータの同時
の転送は、いくつかの方法で達成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この技術にお
いてパーソナル通信システムに対し要求されていること
は、高範囲の種々の通信機能をハードウエア・ソフトウ
エア製品に統合し、ユーザが、１つの通信モードを適宜
選択し、メニューを用いた選択システムから自動的にそ
の通信モードを発動できることである。パーソナル通信
システムにおいてさらに望まれていることは、パーソナ
ル通信システムが、データ通信モードを備え、かつ、音
声データ重畳機能モードにおいて、データとデジタル化
されたハイファイ音声の同時の伝送と受信を可能にする
ことである。ここで、最小のバンド幅が伝送のために要
求され、最小の音声の処理が要求される。
【０００４】本発明の目的は、データ通信モードを備
え、かつ、音声データ重畳機能モードにおいて、データ
とデジタル化されたハイファイ音声の同時の伝送と受信
を可能にするパーソナル通信方法およびシステムを提供
することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る多機能通信
システムにおける音声とデータとの重畳通信方法におい
て、搬送波信号を用いて、第１モデムを備えた第１位置
と、第２モデムを備え第１位置より遠隔の第２位置との
間の通信接続を起動し、搬送波信号上のデータ信号と音
声信号とを伝送するという要求を、上記の第１モデムに
知らせ、音声信号のサンプルをデジタル化して、デジタ
ル化された音声サンプルを作成し、直交振幅変調を用い
て、搬送波信号の選択されたサイクルで、上記のデジタ
ル化された音声サンプルの複数ビットを直接に符号化し
て、第１符号化サイクルを作成し、直交振幅変調を用い
て、搬送波信号の上述の選択されたサイクルと異なる他
の選択されたサイクルで、上記のデータ信号の複数ビッ
トを直接に符号化して、第２符号化サイクルを作成し、
上記の第１符号化サイクルと第２符号化サイクルを上記
の第２位置へ伝送し、上記の第１符号化サイクルと第２
符号化サイクルとから、上記のデジタル化された音声サ
ンプルと上記のデータ信号とを復号する。好ましくは、
直交振幅変調を用いた上記のデジタル化された音声サン
プルの直接の符号化と上記のデータの直接の符号化は、
さらに、実数／虚数平面において４ベクトルの信号点配
置図を用いての符号化を含むことを特徴とする。好まし
くは、直交振幅変調を用いた上記のデジタル化された音
声サンプルの符号化と上記のデータの符号化は、さら
に、実数／虚数平面において１６ベクトルの信号点配置
図を用いての符号化を含むことを特徴とする。好ましく
は、直交振幅変調を用いた上記のデジタル化された音声
サンプルの符号化と上記のデータの符号化は、さらに、
実数／虚数平面においてベクトル信号点配置図の格子符
号化を含むことを特徴とする。好ましくは、音声サンプ
ルのデジタル化による上記のデジタル化された音声サン
プルの作成は、音声サンプルの作成の前に音声サンプル
を圧縮することを含むことを特徴とする。好ましくは、
音声サンプルのデジタル化による上記のデジタル化され
た音声サンプルの作成は、デジタル化された音声サンプ
ルの作成の前に、周波数領域において音声バンドをシフ
トすることを含むことを特徴とする。好ましくは、上記
の通信接続の起動は、どの部分の搬送波信号がデジタル
化された音声サンプルを含み、どの部分の搬送波信号が
データを含むかについて上記の第１モデムと上記の第２
モデムとをトレーニングすることを含む。好ましくは、
上記の通信接続の起動は、どの部分の搬送波信号がデジ
タル化された音声サンプルを含み、どの部分の搬送波信
号がデータを含むかについて上記の第１モデムと上記の
第２モデムとを動的に再トレーニングして、発信される
上記のデジタル化された音声の速度と上記のデータの速
度とにおける変化に適応することを含む。本発明に係る
音声情報とデータ情報の全２重伝送のためのシステム
は、通信媒体への接続と、通信媒体での搬送波信号の伝
送のためのインタフェース手段と、ユーザから音声信号
を受信する音声入力手段と、コンピュータからデータを
受信するデータ入力手段と、上記の音声入力手段に接続
され、上記の音声信号をデジタル音声データに変換する
変換手段と、直交振幅変調を用いて搬送波信号の第１サ
イクルで複数ビットの上記のデジタル音声データを直接
に符号化し、直交振幅変調を用いて搬送波信号の第２サ
イクルで複数ビットの上記のコンピュータのデータを直
接に符号化し、搬送波信号のどのサイクルが複数ビット
のデジタル音声データを含むかを示す信号を搬送波信号
上に送る制御手段とからなる。好ましくは、さらに、上
記の制御手段における直交振幅変調を用いた上記のデジ
タル化された音声サンプルの直接の符号化と上記のデー
タの直接の符号化は、さらに、実数／虚数平面において
４ベクトルの信号点配置図を用いて符号化することを含
むことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明の主題は、複雑なコンピュータ支援通信
システムにおいて、パーソナルコンピュータともに動作
するハードウエア構成部分とソフトウエア構成部分を含
むパーソナル通信システムである。ユーザインタフェー
ス制御ソフトウエアは、パーソナルコンピュータ上で、
このましくはマイクロソフト社のウインドウズ環境の中
で動く。ソフトウエア制御システムは、このソフトウエ
アに連結されたハードウエア構成部分と、パーソナルコ
ンピュータのシリアル通信ポートを通して通信する。こ
のハードウエア構成部分は、電話通信装置、デジタル信
号プロセッサ、および、標準の電話線を通して接続され
る遠隔位置でハードウエア構成部分とのファクシミリと
データ通信を可能にするハードウエアを含む。ハードウ
エア構成部分の機能は、ハードウエア部品の中で、か
つ、パーソナルコンピュータの中で機能するソフトウエ
ア構成部分から、作動する制御ソフトウエアにより制御
される。
【０００７】パーソナルコンピュータ上で走るソフトウ
エア構成部分と、シリアル通信リンクでのローカルハー
ドウエア構成部分との間の通信は、デジタルデータ通信
のための特殊なパケットプロトコルにより行われる。こ
の双方向通信プロトコルは、制御情報とデータ通信の、
割り込みのない双方向全２重転送を可能にする。本シス
テムの主な機能は、電話機能、音声メール機能、ファク
スマネージャ機能、マルチメディアメール機能、ショー
アンドテル（show and tell）機能、端末機能および住
所録機能である。電話機能において、本システムは、個
々のユーザから、ヘッドセットまたはハンドセットを用
いた通常の電話として機能する。さらに、この電話機能
が標準の電話より洗練されていることは、本システムが
音声をデジタル信号に変換し、このデジタル信号が、エ
コー打ち消しを用いて処理でき、圧縮でき、後での呼び
出しのためにデジタルデータとして格納でき、デジタル
情報データの転送と同時にデジタル音声データとして伝
送できることである。
【０００８】このシステムの音声データ重畳（ショーア
ンドテル）部品は、操作者が、遠くの位置へ、音声とデ
ータ通信を同時に伝送することを可能にする。この音声
データ重畳機能は、音声グレードのデジタル化信号の要
求に依存して、電話線でのデータ帯域幅を動的に割り当
てる。本発明を用いると、デジタル化された音声は、圧
縮されたパケットのフォーマットでも、圧縮されないフ
ォーマットでも伝送できる。本発明は、Ｖ.３２プロト
コルでデジタル化された音声の直接の符号化と多重伝送
のためにデジタル化された音声を多重化する非圧縮モー
ドを提供する。
【０００９】本システムのハードウエア構成部分のこれ
らの特徴は、パーソナルコンピュータ上で走る本システ
ムのソフトウエア構成部分の特徴とともに、現在のオフ
ィスの広範囲の遠隔通信機能（固定されているものであ
れ動いているものであれ）をユーザに提供する。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照して本発明による複数の発
明を説明する。以下の好ましい実施例は、説明のために
示されるものであり、詳細に説明されるが、当業者は、
本発明の精神と範囲を離れずに変形できると考えられ
る。したがって、以下の説明は、本発明を限定するもの
ではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によ
り定義される。
【００１１】図１は、本システムの使用のための典型的
な配置を示す。パーソナルコンピュータ１０は、本シス
テムのソフトウエア構成部分を実行していて、ハードウ
エア構成部分２０は、データ通信設備および電話ヘッド
セットを含む。ハードウエア構成部分２０は、標準電話
線３０で種々の遠隔位置の１つと通信する。遠隔位置の
１つは、ハードウエア構成部分２０ａと、パーソナルコ
ンピュータ１０ａで実行しているソフトウエア構成部分
とを含む本システムを備えることができる。他の使用状
況では、ローカルハードウエア構成部分２０は、標準電
話線３０でファクシミリ装置６０と通信できる。別の使
用状況では、本システムは、標準電話線３０で、遠隔モ
デム７０を通って他のパーソナルコンピュータ８０と通
信できる。さらに他の使用状況では、本システムは、標
準電話線３０で標準の電話９０と通信できる。当業者が
容易に認識できるように、以下の詳細な説明を理解する
ことにより、広範囲の相互接続が可能である。
【００１２】本明細書の第１の部分は、圧縮音声伝送技
術または非圧縮音声伝送技術を用いたシステム設計を説
明する。本発明の説明は、「非圧縮音声とデータの通
信」と題する節で始まる。
【００１３】（一般的な概観）好ましい実施例では、本
システムのソフトウエア構成部分は、マイクロソフト社
のウインドウズの下で動作するが、当業者が容易に認識
できるように、本システムは、任意の１人または複数人
の、１つまたは複数のウインドウズのオペレーティング
システムで動作するように容易に適合できる。
【００１４】本システムは、ハードウエア構成部分とソ
フトウエア構成部分からなる多機能通信システムであ
る。本システムは、ユーザが、同様なシステム、モデ
ム、ファクシミリ装置、標準の電話などを備えた遠隔位
置に１つのアナログ電話線で接続することを可能にす
る。本システムのソフトウエア構成部分は、後で詳細に
説明する多数のモジュールを含む。
【００１５】図２は、パーソナルコンピュータで機能す
る本システムのウインドウズを基にした主メニューアイ
コンの例を示す。アイコン１１５〜１２７は、それぞ
れ、電話、音声メール、ファックスマネージャ、マルチ
メディアメール、ショーアンドテル、端末、住所録を表
し、好ましい実施例で機能を起動するために使用され
る。当業者が容易に認識できるように、広範囲の選択技
法が、本システムの各種機能を起動するために使用でき
る。図２のアイコンは、１９９２年１１月１２日出願の
米国意匠出願第２９／００１３９７号（コンピュータを
基にした多機能パーソナル通信システムのためのアイコ
ン）の１部であり、この参照により本明細書に組み込ま
れる。
【００１６】電話モジュールは、本システムが、通常
の、または、複雑な電話システムとして機能することを
可能にする。本システムは、コンピュータ情報などの他
のデータとともに伝送または格納可能なように、音声を
デジタル信号に変換する。この電話機能は、発呼中待機
(call waiting)、発呼待機(call forwarding)、発呼者
ＩＤ、３者通信呼び出しなどのＰＢＸとＣｅｎｔｒｅｘ
（構内電話交換機の名称）の特徴を実現する。また、こ
の電話モジュールは、ユーザが、会話を小さくしたり、
通話を切らないでいたり、また会話を記録することを可
能にする。電話モジュールは、ハードウエア構成部分の
ハンドセット、ヘッドセットまたは手放しでのスピーカ
の機能を可能にする。この電話モジュールは、スクリー
ン上のプッシュボタンダイヤル、記憶された番号の短縮
ダイヤル、２方向会話のデジタル記録を含む。
【００１７】本システムの音声メール部分は、デジタル
化された音声ファイルとしての音声メッセージを時刻／
日付の音声スタンプとともに記憶することにより、電話
応答装置として機能できる。デジタル化された音声ファ
イルは、保存でき、直ちにまたは待ち行列スケジュール
制御器を用いて後で、１以上の宛て先に送信される。ま
た。ユーザは、本システムの強力なデジタル音声編集構
成部分を用いて受信された音声メッセージを聞き、伝
え、編集できる。また、このモジュールは、あらかじめ
選択された時間で送られる出力メッセージのためのキュ
ーを発生し、ユーザが音声エディタで出力メッセージを
作成することを可能にする。
【００１８】本システムのファックスマネージャ部分
は、入力し出力するファクシミリ頁のためのキューであ
る。本システムの好ましい実施例では、この機能は、本
システムがインストールされると、ウインドウズの「プ
リント」コマンドに結びつけられる。この特徴は、「プ
リント」コマンドを使用する任意のウインドウズを基に
した文書からユーザがファックスを作成することを可能
にする。本システムのファックスマネージャ機能は、ユ
ーザが、発信または受信された待ち行列中のファックス
を眺めることを可能にする。このモジュールは、あらか
じめ選択された時間でファックスを出力するためのキュ
ーを発生し、時刻／日付スタンプとともに入力するファ
ックスを記録する。
【００１９】本システムのマルチメディアメール機能
は、本システムのメッセージ合成機能を用いてユーザ
が、テキスト、グラフィックスおよび音声メッセージを
含む文書を構成することを可能にするユーティリティで
あり、後でさらに詳細に説明される。本システムのマル
チメディアメールユーティリティは、ユーザが、伝送の
ためのメッセージを予定することを可能にし、受信され
たメッセージを、後で見るためにキューする。
【００２０】本システムのショウアンドテル機能は、ユ
ーザが、データ音声重畳（ＤＯＶ）通信のセッションを
確立することを可能にする。ユーザが、同様に装備され
た遠隔位置にデータを伝送しているときに、ユーザは、
データを同時に転送しつつ、電話線で相手に話をするこ
とができる。この音声データ重複機能は、本システムの
ハードウエア構成部分において達成される。この機能
は、音声をデジタル化し、同じ伝送において多重化され
た音声データとデジタルデータとを動的に割り当てを変
化しつつ伝送する。ある瞬間での割り当ては、伝送され
るのに要求される音声デジタル情報の量に依存して選択
される。無音の音声間隔では、デジタルデータ伝送に、
より大きな時空間を割り当てる。
【００２１】本システムの端末機能は、ユーザが、モデ
ムを備えるが本システムを備えない他のコンピュータと
のデータ通信セッションを確立することを可能にする。
本システムのこの特徴は、ウインドウズを基にしたデー
タ通信プログラムであり、駆動されるメニューと別の
「ポップアップ」ウインドウを備えることにより、「Ａ
Ｔ」コマンドを発生する必要を減少する。
【００２２】本システムの住所録機能は、本システムの
すべての他の機能からアクセス可能なデータベースであ
る。このデータベースは、データ通信、音声メール、フ
ァクシミリ伝送、モデム通信などのための宛名と電話番
号を入力することにより、ユーザにより作成される。本
システムの住所録機能は、広範囲の受取人に通信を送る
ために利用できる。多重に結合された複数のデータベー
スは、異なったグループのための別々の住所録を有し、
異なった宛名は、複数のユーザにより発生できる。住所
録機能は、特定の宛名の高速で効率的な位置探しを可能
にするテキスト探索機能を含む。
【００２３】（ハードウエア構成部分）図３は、図１の
参照番号２０に対応する本システムのハードウエア構成
部分のブロック図である。これらの構成部分は、ユー
ザ、本システムのソフトウエア構成部品を実行するパー
ソナルコンピュータ、および、電話線インタフェースの
間のリンクを形成する。後で詳細に説明するように、本
システムのハードウエア構成部分へのインタフェース
は、パーソナルコンピュータに結合されたシリアル通信
ポートを介している。インタフェースのプロトコルは、
パーソナルコンピュータで実行される他のソフトウエア
システムまたはプログラムが、後で定義される制御と通
信プロトコルを用いることにより、図３に示されるハー
ドウエア構成部分を制御できるように設計でき実行でき
るように、十分順序づけられ定義される。
【００２４】本システムの好ましい実施例では、３つの
電話インタフェース、すなわち、電話ハンドセット３０
１、電話ヘッドセット３０２、手放しのマイクロフォン
３０３およびスピーカ３０４利用可能である。この３つ
の電話インタフェースは、デジタル電話コーダデコーダ
（ＣＯＤＥＣ）回路３０５と結合する。
【００２５】デジタル電話ＣＯＤＥＣ回路３０５は、音
声制御ＤＳＰとＣＯＤＥＣを含む音声制御デジタル信号
プロセッサ（ＤＳＰ）回路３０６とインタフェースす
る。この回路は、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換、
符号化／復号および利得制御を行い、音声制御ＤＳＰ回
路３０６と電話インタフェースの間のインタフェースで
ある。音声制御回路３０６のＣＯＤＥＣは、デジタル化
された音声情報を、圧縮されたフォーマットで、アナロ
グ電話線インタフェース３０９へのマルチプレクサ回路
３１０へ転送する。
【００２６】音声制御回路３０６のＣＯＤＥＣは、実際
は、後で詳細に説明されるように、音声制御デジタル信
号プロセッサの集積回路の一体部品である。回路３０６
の音声制御ＤＳＰは、デジタル電話ＣＯＤＥＣ回路３０
５を制御し、音声圧縮とエコー打ち消しを行う。マルチ
プレクサ（ＭＵＸ）回路３１０は、電話線インタフェー
ス回路３０９を通って電話線で情報を伝送するために、
音声制御ＤＳＰ回路３０６とデータポンプＤＳＰ回路３
１１の中で選択する。
【００２７】また、データポンプ回路３１１は、マルチ
プレクサ（ＭＵＸ）回路３１０を通っての電話線インタ
ーフェース３０９での通信のためのデジタル信号プロセ
ッサ（ＤＳＰ）とＣＯＤＥＣを含む。回路３１１のデー
タポンプＤＳＰとＣＯＤＥＣは、ファックスとモデムの
プロトコルを含む複数の電信電話標準を用いて、電話線
インタフェース３０９で通信するために、変調、復調、
エコー打ち消しなどの機能を行う。
【００２８】主制御器回路３１３は、シリアル入力／出
力およびクロックタイマ制御（ＳＩＯ／ＣＴＣ）回路３
１２とデュアルポートＲＡＭ回路３０８をそれぞれ介し
て、ＤＳＰデータポンプ回路３１１と音声制御ＤＳＰ回
路３０６を制御する。主制御器回路３１３は、デュアル
ポートＲＡＭ回路３０８を介して音声制御ＤＳＰ回路３
０６と通信する。このように、デジタル音声データは、
ユーザと（インタフェース３０１、３０２または３０３
／３０４と通して）パーソナルコンピュータ（シリアル
インタフェース回路３１５）との間での高速通信のため
に、回路３０８のメモリ部分とのリードとライトができ
る。また、遠隔電話接続は、電話線インタフェース回路
３０９につながれる電話線を通して接続される。
【００２９】後でさらに詳細に説明するように、好まし
い実施例では、主制御器３０３は、図３に示される全ハ
ードウエア構成部分の機能と動作を制御するマイクロプ
ロセッサを含む。主制御器３０３は、ＲＡＭ回路３１
６、および、プログラム可能で電気的に訂正可能なリー
ド専用メモリ（ＰＥＲＯＭ）回路３１７に結合される。
このＰＥＲＯＭ回路３１７は、音声制御ＤＳＰ回路３０
６と主制御器３１３のための実行可能な制御プログラム
を記憶する不揮発性メモリを含む。
【００３０】ＲＳ３２３シリアルインタフェース回路３
１５は、本システムのソフトウエア構成部分を実行する
パーソナルコンピュータのシリアルポートと通信する。
ＲＳ３２３シリアルインタフェース回路３１５は、シリ
アル入力／出力回路３１４を介して主制御器回路３１３
に結合される。ＳＩＯ回路３１４は、好ましい実施例に
おいて、ＳＩＯ／ＣＴＣ回路３１２の１部である。
【００３１】（ハードウエア構成部分の機能の動作）図
３をふたたび参照すると、図２とともに説明された複数
の選択可能な機能は、すべて、図３のハードウエア構成
部分において実行される。これらの機能は、順番に説明
される。電話機能１１５は、住所録１２７からダイヤル
される電話番号を選択することにより、または、電話番
号を手動で選択することにより、パーソナルコンピュー
タでの電話メニューを通して、ユーザにより実行され
る。ダイヤルされる電話番号は、パーソナルコンピュー
タから、シリアルインタフェースを経てダウンロードさ
れ、主制御器３１３により受信される。主制御器３１３
は、データポンプＤＳＰ回路３１１に、電話線をとらえ
させ、数をダイヤルするＤＴＭＦトーンを伝送させる。
主制御器３１３は、デジタル電話ＣＯＤＥＣ回路３０５
を、ハンドセット３１０の作動、マイクロフォン３０３
とスピーカ３０４の作動、または、ヘッドセット３０２
の作動を可能にするデジタル電話ＣＯＤＥＣ回路３０５
を構成する。電話接続は、電話線インタフェース回路３
０９を介して確立され、通信が可能になる。ユーザのア
ナログの音声は、アナログの形でデジタル電話ＣＯＤＥ
Ｃ３０５に送られ、そこでデジタル化される。デジタル
化された音声パターンは、音声制御回路３０６に通さ
れ、そこで、エコー打ち消しが確立され、デジタル音声
信号がアナログ信号に再構成され、マルチプレクサ回路
３１０を通って、電話線でのアナログ伝送のための電話
線インタフェース回路３１０に送られる。電話接続回路
３０９を介しての電話接続からの入力アナログ音声は、
音声制御回路３０６のＣＯＤＥＣに通されて、そこで、
デジタル化される。次に、デジタル化された入力音声
は、デジタル電話ＣＯＤＥＣ回路３０５に通され、そこ
で、選択される電話インタフェース（ハンドセット３０
１、マイクロフォン／スピーカ３０３／３０４またはヘ
ッドセット３０２）への伝送のために、アナログ信号に
再変換される。音声制御ＤＳＰ回路３０６は、伝送信号
と受信信号と間のフィードバックとエコーを避けるため
のエコー打ち消しを行うようにプログラムされ、これは
後で詳細に説明される。
【００３２】本システムの音声メール機能において、音
声メッセージが後での伝送のために記憶でき、すなわ
ち、本システムは、入力メッセージを受信する応答機と
して作動できる。デジタル化された信号を記憶するため
に、電話インタフェースは、デジタル電話ＣＯＤＥＣ回
路３０５にアナログ言語パターンを送信するために使用
される。デジタル電話ＣＯＤＥＣ回路３０５は、音声パ
ターンをデジタル化して音声制御回路３０６に通し、そ
こで、デジタル化されたパターンはデジタル信号として
圧縮される。このデジタル化され圧縮された音声パター
ンは、デュアルポートＲＡＭ回路３０８を経て、主制御
器３１３に通され、そこで、後で定義されるパケットプ
ロトコルを用いて、シリアルインタフェースを介してパ
ーソナルコンピュータに転送される。次に、音声パター
ンは、マルチメディアメールのため、および、あらかじ
め記録された応答機メッセージとしての、後での音声メ
ールのための使用のため、または、後での他の位置への
所定の伝送のために、パーソナルコンピュータのディス
クに記憶される。
【００３３】本システムを応答機として動作するため
に、図３のハードウエア構成部分は、応答モードに置か
れる。入力する電話のリング音（呼び出し音）は、電話
線インタフェース回路３０９を介して検出され、主制御
器回路３１３は、この警報を受け、ＲＳ２３２インタフ
ェース３１５を経てパーソナルコンピュータにこの情報
を送る。電話線インタフェース回路３０９は、電話接続
のためにこの電話線をつかまえる。前もって記録された
メッセージは、パーソナルコンピュータにより、圧縮さ
れデジタル化された言語として、ＲＳ２３２インタフェ
ースを通して主制御器回路３１３に送信できる。パーソ
ナルコンピュータからの圧縮されデジタル化された言語
は、主制御器回路３１３から、デュアルポートＲＡＭ回
路３０８を経て音声制御ＤＳＰ回路３０６に通され、そ
こで、復調信号にされアナログ音声パターンに変換され
る。このアナログ音声パターンは、マルチプレクサ回路
３１０を経て、電話をかけた人への伝送のための電話線
インタフェース３０９に通される。そのようなメッセー
ジは、ベルなどの音調の音で、その人がメッセージを残
すこと勧める。入力する音声メッセージは、電話線イン
タフェース３０９を介して受信され、音声制御回路３０
６に通される。アナログ音声パターンは、音声制御回路
３０６のＣＯＤＥＣによりデジタル化され、デジタル化
された音声パターンは、音声制御回路３０６の音声制御
ＤＳＰにより圧縮される。デジタル化され圧縮された言
語パターンは、デュアルポートＲＡＭ回路３０８を経
て、主制御器３１３に通され、そこで、後で説明するパ
ケットプロトコルを用いて、ＲＳ２３２シリアルインタ
フェース３１５を通して、記憶と後での使用のためにパ
ーソナルコンピュータに転送される。このように、図３
のハードウエア構成部分は、本システムの音声メール機
能１１７を実行するための、伝送受信音声メールシステ
ムとして作動する。
【００３４】また、図３のハードウエア構成部分は、図
２のファックスマネージャ機能１１９を容易にするよう
に作動する。ファックスマネージャモードにおいて、入
力する電話呼び出しは、電話線インタフェース３０９の
リング検出回路により検出され、このインタフェース３
０９は、主制御器回路３１３に、この呼び出しを警告す
る。主制御器回路３１３は、この呼び出しを受信するた
めに、電話線インタフェース回路３０９に電話線をつか
まえさせる。また、主制御器回路３１３は、後で説明す
るパケットプロトコルを用いて、ＲＳ２３２インタフェ
ースを介してパーソナルコンピュータのオペレーティン
グプログラムに警告する。電話線インタフェースが電話
線をつかまえると、ファックス搬送波の音が伝送され、
返答音とハンドシェーク信号が電話線から受信され、デ
ータポンプ回路３１１により検出される。ファックスの
音の交互の伝送と受信は、ファクシミリ伝送の受信がま
じかであることを示し、主制御器回路３１３は、その情
報の受信のために、図３のハードウエア構成部分を構成
する。遠隔のファクシミリ機械との必要なハンドシェー
クは、主制御器回路３１３の制御の下でデータポンプ３
１１を通して達成される。デジタルファクシミリデータ
の入力するデータパケットは、電話線インタフェースを
経て受信され、データポンプ回路を通って主制御器回路
３１３に通される。主制御器回路３１３は、（後で詳し
く説明されるパケットプロトコルを用いて）パケットベ
ースで、シリアルインタフェース回路３１５を通って、
ディスクでの記憶のためパーソナルコンピュータに情報
を送る。当業者が容易に認識できるように、ＦＡＸデー
タは、電話線からパーソナルコンピュータへ、上記のパ
ケット伝送と同じ経路を通って（ただし通常ＡＴストリ
ームモードを用いて）転送できる。こうして、入力する
ファクシミリは、図３のハードウエア構成部分を経て、
自動的に受信され、パーソナルコンピュータに記憶され
る。
【００３５】また、ファクシミリ伝送は、図３のハード
ウエア構成部分により容易になる。ファクシミリの伝送
は、直ちに行うことも、予定のまたはあらかじめ選択さ
れた時での後での伝送のためにキューできる。ファクシ
ミリを伝送するためのハードウエア構成部分を構成する
ための制御パケット情報は、パーソナルコンピュータと
図３のハードウエア構成部分との間のＲＳ２３２シリア
ルインタフェースを介して送られ、主制御器回路３１３
により受信される。次に、データポンプ回路３１１は、
電話線インタフェース回路３０９でダイヤルするＤＴＭ
Ｆ音またはパルスを用いて、受信人の電話番号をダイヤ
ルする。適当な接続が、遠隔のファクシミリ機と確立さ
れると、標準ファクシミリハンドシェークがデータポン
プ回路３１１により達成される。ファクシミリ接続が確
立されると、デジタルファクシミリ画像情報が、シリア
ルインタフェース回路３１５でのデータパケットプロト
コル転送を経て受信され、主制御器回路３１３とデータ
ポンプ回路３１１、さらに、電話線インタフェース回路
３０９を通って電話線へ、遠隔のファクシミリ機械によ
る受信のために通される。
【００３６】図２のマルチメディア機能１２１の作動
も、図３のハードウエア構成部分により容易にされる。
マルチメディア伝送は、画像情報、デジタルデータおよ
びデジタル化音声情報の組み合わせからなる。たとえ
ば、図３のハードウエア構成部分を用いて遠隔位置へ転
送されるマルチメディア情報の１つの型は、パーソナル
コンピュータへのインテリジェントシリアルインタフェ
ース（ＩＳＩ）カードを用いるマイクロソフト社のマル
チメディアウエーブフォーマットのマルチメディアフォ
ーマットである。また、マルチメディアは、後で詳細に
説明される本発明のソフトウエア構成部分により集めら
れるマルチメディア情報の１つの型であってもよい。
【００３７】テキスト、グラフィックスおよび音声メッ
セージ（まとめてマルチメディア文書と言う）を含む情
報のマルチメディアパッケージは、図３に示されるハー
ドウエア構成部分を介して伝送または受信できる。たと
えば、図３に示されたハードウエア構成部分を通しての
マルチメディア文書の伝送は、パーソナルコンピュータ
とシリアルラインインタフェース回路３１５との間のＲ
Ｓ２３２シリアルインタフェースで、後で説明されるパ
ケットプロトコルを用いて、マルチメディアデジタル情
報を送ることにより達成される。次に、このパケット
は、主制御器３１３とデータポンプ回路３１１を通り、
遠隔位置での受信のために、電話線に送られる。同様
に、遠隔位置から電話線で受信されたマルチメディア文
書は、電話線インタフェース回路３０９で受信され、デ
ータポンプ回路３１１を通り、主制御器回路３１３によ
りシリアルラインインタフェース回路３１５で受信され
送られる。
【００３８】本システムのショーアンドテル機能１２３
は、ユーザがデータ音声重畳通信セッションを確立する
ことを可能にする。この作動モードにおいて、全２重デ
ータ伝送は、２つの位置の間の音声通信と同時に達成で
きる。この作動モードは、同様に構成された遠隔位置を
仮定する。また、本システムのハードウエア構成部分
は、セルラー電話回線での音声／データを送る手段を含
む。多重の音声とデータを伝送するためのプロトコル
は、セルラー電話回線を通してリンクを確立させる監視
制御（supervisory）パケットを含む。この監視パケッ
トは、回線がなお接続しているというアクノレッジメン
トである。また、監視パケットは、必要な時に種々のリ
ンクパラメータを調整するために使用される回線接続情
報を含んでいてもよい。この監視パケットは、データが
送られない時に、１秒ごとに送られ、もしパケットが所
定数の試みの後でも受け付けられないならば、このプロ
トコルは、セルラー電話回線がダウンしていてモデムが
行動をとることが許されることを意味する。この行動
は、たとえば、速度変更、再トレーニングまたはハング
アップである。監視パケットの使用は、多重の音声とデ
ータを伝送するとき、本来間欠的なセルラー電話回線を
維持する新規な方法である。
【００３９】ショーアンドテル機能の音声データ重畳伝
送の音声部分は、電話インタフェース３０１、３０２ま
たは３０３を介してユーザの声を受信することにより達
成され、音声情報は、デジタル電話回路３０５によって
デジタル化される。デジタル化された音声情報は、音声
制御回路３０６に通され、そこで、デジタル化された音
声情報は後で説明される音声圧縮アルゴリズムを用いて
圧縮される。デジタル化され圧縮される音声情報は、デ
ュアルポートＲＡＭ３０８を通して主制御器回路３１３
に通される。無音声期間に、静寂フラグが音声制御回路
３０６から主制御器回路３１３に、デュアルポートＲＡ
Ｍ回路３０８により、後で説明されるパケット転送プロ
トコルを用いて通される。
【００４０】音声情報のデジタル化の圧縮とパケット化
と同時に、主制御器回路３１３により、パケット化され
るデジタル情報が、インタフェースライン回路３１５を
経てパーソナルコンピュータから受信される。本システ
ムのショーアンドテル機能における主制御器回路３１３
は、デジタル化された音声情報を、電話線インタフェー
ス回路３０９を介して電話線での伝送のためのデジタル
情報と結合する。上で説明され後でもさらに説明するよ
うに、主制御器回路３１３は、音声伝送の間の静かな期
間に依存して、与えられた期間に伝送される音声情報と
デジタル情報の量を動的に変化する。たとえば、言語情
報が伝送されていない無音の間に、主制御器回路３１３
は、より多くのデジタルデータ情報が電話線インタフェ
ースを経てデジタル化された音声情報の代わりに伝送さ
れることを保証する。
【００４１】また、後でさらに説明されるように、後で
説明される伝送パケットプロトコルを用いて電話線イン
タフェースを介して伝送されるデジタルデータのパケッ
トは、デジタルデータの伝送における１００％の正確さ
を要求するが、デジタル化された音声情報の伝送と受信
については正確さの標準はより低い。デジタル情報は１
００％の正確さで伝送されねばならないので、遠隔位置
で受信されたデジタル情報の不正確になったパケット
は、再伝送されねばならない。再伝送信号は、ローカル
位置に逆に通信され、伝送の間に不正確になったデジタ
ル情報のパケットは、再伝送される。しかし、もし伝送
されるパケットが音声データを含んでいるならば、遠隔
位置は、パケットヘッダが完全であるかぎり、不正確か
否かにかかわらず、そのパケットを使用する。もしヘッ
ダが不正確になっていれば、そのパケットは捨てられ
る。こうして、音声情報はリアルタイムベースで伝送さ
れねばならないことが理解されるので、音声情報は、再
伝送を要求しない。不正確かもしれないが、音声信号の
デジタル情報の不正確さは決定的ではない。これと対照
的に、デジタルデータの伝送は、決定的であり、不正確
になったデータの再伝送は遠隔位置により要求される。
【００４２】デジタルデータの伝送は、当業において周
知でありＣＣＩＴＴのブルーブック第８巻（Ｄａｔａ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ｔｅ
ｌｅｐｈｏｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ，１９８９）に説明さ
れているように、ＣＣＩＴＴＶ.４２標準に従う。この
ＣＣＩＴＴ Ｖ.４２標準は、この参照によりここで本明
細書に組み込まれる。また、音声データパケット情報
も、ＣＣＩＴＴ Ｖ.４２標準に従うが、受信する位置が
データパケットと音声パケットの間の差を認識するよう
に異なったヘッダを用いる。音声パケットは、Ｖ.４２
標準のヘッダ（８０hex）における同定されないビット
を使用することにより、データパケットと区別される。
本システムのショーアンドテル機能における音声データ
重畳伝送のためのパケットプロトコルは、後でさらに説
明される。
【００４３】遠隔位置との音声データ重畳通信は全２重
なので、入ってくるデータパケットと入ってくる音声パ
ケットは、図３のハードウエア構成部分により受信され
る。入ってくるデータパケットと音声パケットは、電話
線インタフェース回路３０９を通して受信され、データ
ポンプＤＳＰ回路３１１を介して主制御器回路３１３に
通される。入ってくるデータパケットは、主制御器回路
３１３により、パーソナルコンピュータへ通すシリアル
インタフェース回路３１５に通される。入ってくる音声
パケットは、主制御器回路３１３により、音声制御ＤＳ
Ｐ回路３０６による受信のため、デュアルポートＲＡＭ
回路３０８に通される。音声パケットは、符号から元の
データに戻され、その中の圧縮されたデジタル情報は、
回路３０６の音声制御ＤＳＰにより復号される。元に戻
されたデジタル音声情報は、デジタル電話ＣＯＤＥＣ回
路３０５に送られ、そこで、アナログ信号に再変換さ
れ、電話線インタフェース回路を通って再伝送される。
このように、全２重の音声とデータの伝送と受信は、本
システムのショーアンドテル機能の作動により図３のハ
ードウエア構成部分を通して達成される。
【００４４】本システムの端末機能１２５も、図３のハ
ードウエア構成部分により支持される。端末機能は、ロ
ーカルコンピュータがファイル転送機能を含む処理能力
のないローカルのコンピュータ端末として動作すること
を意味する。したがって、このような処理能力のない端
末の機能のために要求されるハンドシェークプロトコル
の他には、ローカルな処理は起こらない。端末モードに
おいて、遠隔位置は、パーソナルコンピュータに接続さ
れるモデムであると仮定される。しかし、遠隔位置は、
必ずしも、本システムにより構成される位置ではない。
端末モードにおいて、パーソナルコンピュータからのコ
マンドとデータ情報は、ＲＳ２３２シリアルインタフェ
ース回路３１５で転送され、主制御器回路３１３により
データポンプ回路３１１に送られ、そこで、データは、
電話線インタフェース回路３０９を介して電話線に置か
れる。
【００４５】交互の形で、データは、電話線から電話線
インタフェース回路３０９を介して受信され、データポ
ンプ回路３１１により主制御器３１３に送られ、シリア
ルラインインタフェース回路３１５を経てパーソナルコ
ンピュータに送られる。上に説明し、下でさらに説明す
るように、本システムの住所録機能は、まず、本システ
ムの他の種々の機能のための電話番号と住所を提供する
支持機能である。
【００４６】（詳細な電気回路図）詳細な電気回路図
は、図５〜図７、図８〜図１０、図１１〜図１３、図１
４〜図１５、図１６〜図１８および図１９〜図２１から
なる。図４は、図面の間の電気線での信号の通過をみる
ために図面がそのように配置されたかを見やすくしたも
のである。電気回路図の間の電気的接続は、各線の隣に
記された記号によりたどれる。たとえば、図５の右側
で、アドレスラインＡ０〜Ａ１９は、アドレスバスに付
される。このアドレスバスの個々のラインは、他の図面
でＡ０〜Ａ１９として現れ、または、集められたバスに
接続される円の中の記号Ａとしてまとめて他の図に接続
される。同様に、図５の左下側にＲＮＧＬなどの記号で
示される他のラインは、同じ記号ＲＮＧＬを用いて他の
図に接続される。
【００４７】図１３の回路図から説明を始めると、好ま
しい実施例の電話線接続は、標準の６ピンモジュラーＲ
Ｊ−１１ジャック(MODJACK)であるコネクタＪ２を通
る。図１３において、ＲＪ−１１モジュラーコネクタの
第１電話回路のチップ・リング接続だけが用いられる。
フェライトビードＦＢ３、ＦＢ４は、入力電話線での高
周波(RF)ノイズを除去するため、電話線接続のチップ・
リング接続に置かれる。また、入力電話線は、ＳＩＤＡ
ＣＴＯＲ（Ｒ４）をとおして過電圧から保護される。入
力電話線は、ダイオードＣＲ２７、ＣＲ２８、ＣＲ２９
およびＣＲ３０からなる全波ブリッジにより整流され
る。スイッチＳＷ４は、線が電力を供給されない専用線
か標準電話線かによって、直接接続と全波整流接続とを
切り換える。専用線は、電圧のない送受信のできない状
態の線であるので、全波整流は必要でない。
【００４８】また、リング検知回路は、入力電話線を横
切って接続される。光分離器Ｕ３２（部品型番号ＣＮＹ
１７）は、ツエナーダイオードＣＲ１、ＣＲ２での降伏
電圧を越えるとき、リング電圧しきい値を検知する。図
１３の右上角に示されるフィルタ回路は、ＡＣリング電
圧の絶間ない存在を検知するために長いＲＣ遅延を生
じ、ＯＰアンプＵ２５（部品番号ＴＬＯ８２）からの２
進信号であるその信号をバッファする。こうして、ＲＮ
ＧＬ、ＪＩＲＩＮＧ信号は、電話線でのリング電圧の存
在を示すため他の図面で使用される２進信号である。
【００４９】本システムは、また、リングの間に伝送さ
れる発呼人ＩＤ情報を検知できる。リングの間に、図１
３の光分離リレーＵ３０、Ｕ３１と図１２の光分離リレ
ーＵ３３は、すべてリングの間の期間に作動して、ＦＳ
Ｋ変調発呼人ＩＤ情報は、後でさらに説明されるよう
に、図１４と図１５のＣＯＤＥＣとデータポンプＤＳＰ
に接続される。
【００５０】図１２には、多くの電話線フィルタ回路が
示される。インダクタＬ１と抵抗Ｒ１などの電話線バッ
ファ回路は、随意に用いられ、ローカルの要求に答える
言葉で使用される種々の電話線標準のために接続され
る。たとえば、スイスは、直列の２２ミリヘンリのイン
ダクタと１Ｋの抵抗を要求する。すべての他の国では、
１Ｋ抵抗が０Ω抵抗で置き換えられる。
【００５１】図１２に示されるリレーＵ２９は、チップ
・リング線を開放し短絡することによりパルスダイヤル
を行うために使用される。光リレーＸ２は、チップ・リ
ングが直接に短絡されるように、パルスダイヤルの間に
係合する。トランジスタＱ２、Ｑ３は、関連する個別部
品とともに、電話線をつかむため電話線での電流経路ま
たは電流ループを与える保持回路を構成する。
【００５２】図１１は、本システムのハードウエア構成
部分とハンドセット、ヘッドセットおよびマイクロフォ
ンとの間の電話インタフェース接続を示す。図１２から
の電話線のための接続Ｔ１、Ｔ２は、図１５の回路図に
示されるトランスＴＲ１に接続される。信号のＡＣ成分
のみが、トランスＴＲ１を通る。電話線での情報の伝送
と受信の両方のためのＴＲ１の２次側に結合された信号
の接続が示される。
【００５３】入力信号は、ＯＰアンプＵ２７Ａ、Ｕ２７
Ｂによりバッファされる。ＯＰアンプＵ２７Ｂを用いた
バッファの第１段は、電話線上の伝送情報が本システム
の受信部分にフィードバックされないようにするエコー
抑制のために用いられる。ＯＰアンプＵ２７Ａを用いた
入力バッファの第２段は、信号をＣＯＤＥＣ（Ｕ３５）
にドライブする前に、中くらいの利得のために構成され
る。
【００５４】図１５のＣＯＤＥＣチップＵ３５、図１４
のインタフェースチップＵ３４および図１４のデジタル
信号プロセッサ（ＤＳＰ）チップＵ３７は、ＡＴ＆Ｔマ
イクロエレクトロニクス社により製造、販売されるデー
タポンプチップセットからなる。これらの３チップの相
互の直接接続と協力での作動の詳細な説明は、ＡＴ＆Ｔ
マイクロエレクトロニクス社により出版された"ＡＴ＆
Ｔ Ｖ．３２ｂｉｓ／Ｖ．３２／ＦＡＸ ｂｙ Ｈｉｇｈ-
Ｓｐｅｅｄ Ｄａｔａ Ｐｕｍｐ Ｃｈｉｐ Ｓｅｔ Ｄａ
ｔａ Ｂｏｏｋ"と題する１９９１年１２月の出版物にお
いて説明され、この引用により本明細書に組み込まれ
る。このＡＴ＆Ｔデータポンプチップセットは、標準電
話線またはリースされた線で作動できる統合された２−
ワイヤ全２重モデムの核である。 データポンプチップ
セットは、 ＣＣＩＴＴ推薦のＶ.３２ｂｉｓ、Ｖ.３
２、Ｖ.２２ｂｉｓ、Ｖ.２２、Ｖ.２３、Ｖ.２１におけ
る遠距離通信の仕様に従い、Ｂｅｌｌ社の２１２Ａと１
０３のモデムに適合する。１４，４００、９６００、４
８００、２４００、１２００、６００および３００ビッ
ト／秒の速度が支持される。このデータポンプセット
は、ＲＯＭで符号化されるＤＳＰ１６Ａデジタル信号プ
ロセッサＵ３７、インタフェースチップＵ３４、ＡＴ＆
ＴのＴ７５２５リニアＣＯＤＥＣ（Ｕ３５）からなる。
ＡＴ＆ＴのＶ.３２データポンプチップセットは、ＡＴ
＆Ｔマイクロエレクトロニクス社から市販されている。
【００５５】図１４と図１５のチップセットＵ３４、Ｕ
３５およびＵ３７は、電話線へのまたは電話線からの全
信号のＡ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換、変調、復調およびエコ
ー打ち消しをすべて行う。ＣＯＤＥＣ（Ｕ３５）は、Ｄ
ＴＭＦ音生成および検知、呼出し連続音の信号解析など
を行う。ＣＯＤＥＣ（Ｕ３５）からの電話線での情報の
伝送は、バッファＵ２８Ａ、ＣＭＯＳスイッチＵ３６お
よびラインバッファＵ２５を通る。ＣＭＯＳスイッチＵ
３６は、回路３１０（図３）のデータポンプチップセッ
トＣＯＤＥＣと、回路３０６（図３）の音声制御ＣＯＤ
ＥＣとの間でのスイッチのために用いられる。信号線Ａ
ＯＵＴＮ、ＡＯＵＴＰは、回路３０６の音声制御ＣＯＤ
ＥＣから受信される信号に対応する。ＣＯＤＥＣ（Ｕ３
５）は、図３の回路３１１の１部である。
【００５６】図５〜図７は、制御回路３１３と支持回路
３１２、３１４、３１６、３１７および３０８のための
主制御器を示す。本システムの好ましい実施例では、主
制御器は、Ｚ８０１８０の８ビットマイクロプロセッサ
（カリフォルニア州、キャンベルのザイログ社の部品番
号Ｚ８４ＣＯ１（日立半導体社からも部品番号ＨＤ６４
１８０Ｚとして市販される））である。ザイログ社のＺ
８０１８０の８ビットマイクロプロセッサは、外部結晶
ＸＴＡＬ（本実施例では、２４．４７６ＭＨｚ）により
１２ＭＨｚの内部クロック速度で動作する。結晶回路
は、２０ｐｆの容量のコンデンサＣ４、Ｃ５と、３３Ω
の抵抗Ｒ２８を含む。この結晶・支持回路は、ザイログ
社により出版されたＺｉｌｏｇ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎ
ｔ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ
Ｄａｔａ Ｂｏｏｋにおいて見出される仕様に従って接
続される。Ｚ８４ＣＯ１のＺ８０１８０のＣＰＵの製品
仕様（上記のザイログ社のＤａｔａ Ｂｏｏｋの４３〜
７３ページ）の製品説明は、ここでの引用により本明細
書に組み込まれる。
【００５７】マイクロ制御器チップＵ１７におけるＺ８
０１８０マイクロプロセッサは、シリアル／パラレルＩ
／ＯカウンタタイマチップＵ１５（本実施例では、ザイ
ログ社から市販されているザイログ社の８４Ｃ９０ Ｃ
ＭＯＳ Ｚ８０ ＫＩＯ シリアル／パラレル／カウン
タ／タイマ集積回路）に密接に接続される。この多機能
Ｉ／ＯチップＵ１５は、パラレル入力／出力ポート、シ
リアル入力／出力ポート、バス制御回路およびクロック
タイマを１チップに結合する。ザイログ社のＺ８４Ｃ９
０の製品仕様は、ザイログ社から市販されるＺｉｌｏｇ
Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃ
ｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ １９９１ Ｈａｎｄｂｏｏｋに
おけるこの回路の詳細な内部動作を説明する。ザイログ
社により出版されたＺｉｌｏｇ １９９１ Ｉｎｔｅｌ
ｌｉｇｅｎｔ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ
ｌｅｒｓ Ｄａｔａ Ｂｏｏｋの２０５〜２２４頁のＺ
８４Ｃ９０ ＣＭＯＳ Ｚ８０ ＫＩＯ Ｐｒｏｄｕｃ
ｔ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓは、ここでの引用に
より本明細書に組み込まれる。
【００５８】図５に示されるデータバスＡとアドレスバ
スＢは、マイクロ制御器Ｕ１７の中のＺ８０１８０マイ
クロプロセッサを、Ｚ８０ ＫＩＯ回路Ｕ１５およびゲ
ートアレイＵ１９と結合し、さらに他の回路図における
部分に接続する。ゲートアレイＵ１５は、本システムの
ための種々の（通常は、個別のＳＳＩまたはＭＳＩ集積
回路である）ラッチ回路とバッファ回路を含む。広範囲
の種々の支持回路を１つのゲートアレイに結合すること
により、設計の複雑さと製造コストとの大きな減少が得
られる。ゲートアレイの内部動作は、図１９〜図２１の
回路図に関連して後でさらに詳細に説明される。
【００５９】図７は、マイクロ制御チップＵ１７におい
てＺ８０マイクロプロセッサとともに作動するメモリチ
ップを示す。接続Ａ、Ｂは、それぞれ、図５に示される
アドレスバスとデータバスに対応する。メモリチップＵ
１６とＵ１３は、その場で電気的に変更可能なリード専
用メモリ（ＲＯＭ）チップである。これらのプログラマ
ブルなＲＯＭ（典型的には、フラッシュＰＲＯＭまたは
プログラマブルイレーサブルリード専用メモリ（ＰＥＲ
ＯＭ））は、不揮発性メモリにおける本システムのため
のプログラムコードと動作パラメータとを保持する。電
源が入れられると、このプログラムと動作パラメータ
は、図１７に示されるように、音声制御ＤＳＰＲＡＭ
（Ｕ１２）に転送される。
【００６０】好ましい実施例では、ＲＡＭチップＵ１４
は、本質的に組み込みリフレッシュを備えたダイナミッ
クＲＡＭである準スタティックＲＡＭである。当業者が
容易に認識できるように、広範囲のメモリチップが、準
スタティックＲＡＭ（Ｕ１４）とフラッシュＰＲＯＭ
（Ｕ１６とＵ１３）に対して使用でき置換できる。
【００６１】図３をまた参照すると、主制御器回路３１
３は、デュアルポートＲＡＭ３０８を通して回路３０６
の音声制御ＤＳＰと通信する。デジタル電話ＣＯＤＥＣ
回路３０５、音声制御ＤＳＰ・ＣＯＤＥＣ回路３０６、
ＤＳＰＲＡＭ３０７およびデュアルポートＲＡＭ３０８
は、すべて、図１６から図１８の回路図に示される。
【００６２】図１６において、ＤＳＰＲＡＭチップＵ
６、Ｕ７は、関連する支持チップとともに示される。支
持チップＵ１、Ｕ２は、好ましい実施例では、ＴＴＬレ
ベルのラッチである部品７４ＨＣＴ２４４であり、ＤＳ
ＰＲＡＭ回路Ｕ６、Ｕ７のためにデータバスからデータ
を捕らえ保持するために使用される。回路Ｕ３、Ｕ４
は、また、ＤＳＰＲＡＭチップＵ６、Ｕ７を制御するア
ドレス情報をラッチするためのラッチ回路である。ふた
たび、図１６に示されるアドレスバスＡとデータバスＢ
は、多数のワイヤの接続であるが、図面の明瞭さのため
に、個々のワイヤのグループを表す太いバスワイヤとし
て表される。
【００６３】また、図１６において、ＤＳＰＲＡＭチッ
プＵ６、Ｕ７は、図１６と図１７に分かれた示した音声
制御ＤＳＰ・ＣＯＤＥＣチップＵ８とに接続される。Ｄ
ＳＰ／ＣＯＤＥＣチップＵ８は、好ましい実施例では、
ＡＴ＆Ｔマイクロエレクトロニクス社により製造・市販
される部品番号ＷＥ ＤＳＰ１６Ｃのデジタル信号プロ
セッサおよびＣＯＤＥＣチップである。これは、１チッ
プに音声帯域シグマ・デルタＣＯＤＥＣを備えた１６ビ
ットのプログラマブルＤＳＰである。このチップのＣＯ
ＤＥＣ部分は、アナログからデジタルへ、および、デジ
タルからアナログへのデータ収集および変換システムを
行うことができるけれども、電話インタフェースでの実
際のＤ／ＡおよびＡ／Ｄの機能は、デジタル電話ＣＯＤ
ＥＣチップＵ１２（図３のデジタル電話ＣＯＤＥＣ３０
５に相当する）で起こる。ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣチップＵ
８は、サンプリング、データ変換、アンチ・アライアス
フィルタおよびアンチ・イメージフィルタのための回路
を含む。ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣチップＵ８のプログラマブ
ル制御により、電話インタフェースから（デジタル電話
ＣＯＤＥＣチップＵ１２を通って）デジタル化された音
声を受信でき、デュアルポートＲＡＭチップＵ１１にデ
ジタルデータとして記憶される。次に、デジタル化され
た音声は、主制御器回路３１３に通され、そこで、デジ
タル化された音声は、ＲＳ２３２回路３１５を経てパー
ソナルコンピュータに伝送できる。同様に、主制御器回
路３１３によりデュアルポートＲＡＭ回路Ｕ１１に記憶
されたデジタル化された音声は、音声制御ＤＳＰチップ
Ｕ８を通して転送され、電話ＣＯＤＥＣ（Ｕ１２）によ
りアナログ信号に変換され、ユーザに送られる。デジタ
ル電話ＣＯＤＥＣチップＵ１２は、チップでの直接電話
ハンドセットを含む。
【００６４】ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣチップＵ８への接続
は、図１６と図１７に分けて示される。図１６のアドレ
ス／データ復号チップＵ９とＵ１０は、図１７のデュア
ルポートＲＡＭチップＵ８のためのアドレス／データ結
合バスからアドレスとデータの情報を復号するために使
用される。図１６と図１７に示されるＤＳＰ／ＣＯＤＥ
ＣチップＵ８の相互接続は、ＡＴ＆Ｔマイクロエレクト
ロニクス社により出版された"ＷＥ ＤＳＰ１６Ｃ Ｄｉ
ｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｏｒ／ＣＯＤＥ
Ｃ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ”と題する１９９１年５月の出
版物において説明され、この引用により本明細書に組み
込まれる。
【００６５】図１７は、また、デジタル電話ＣＯＤＥＣ
チップＵ１２を示す。このチップＵ１２は、好ましい実
施例では、ＡＴ＆Ｔマイクロエレクトロニクス社により
製造・販売される部品番号Ｔ７５４０のデジタル電話Ｃ
ＯＤＥＣである。この電話ＣＯＤＥＣチップＵ１２は、
ＡＴ＆Ｔマイクロエレクトロニクス社により出版され
た”Ｔ７５４０ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ
ＣＯＤＥＣ Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ ａｎｄ Ａｄｄｅｎｄ
ｕｍ”と題する１９９１年７月の出版物において説明さ
れ、この引用により本明細書に組み込まれる。
【００６６】図１８に示される支持回路は、ＣＯＤＥＣ
チップＵ１２、ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣチップＵ８およびデ
ュアルポートＲＡＭ（Ｕ１１）の間の通信を容易にする
ために使用される。たとえば、８ｋＨｚクロックは、Ｃ
ＯＤＥＣ（Ｕ１２）とＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ（Ｕ８）の動
作の同期をとるために使用される。
【００６７】デュアルポートＲＡＭ（Ｕ１１）の動作
は、ＤＳＰ（Ｕ８）と主制御器チップＵ１７の両方によ
り制御される。デュアルポートの動作は、同じチップに
おいて、一方で１つのアドレスにライトを行い、他のア
ドレスにリードを行うことを可能にする。両プロセッサ
は、一方がリードをしている間に他方がライトをできな
いようなコンテンション（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ）プロ
トコルを使用して正確に同じメモリ位置にアクセスでき
る。好ましい実施例では、デュアルポートＲＡＭチップ
Ｕ１１は、キプロス半導体社から入手できる部品番号Ｃ
ＹＺＣ１３１である。このチップは、もし２つのプロセ
ッサが同じメモリ位置を同時にアクセスするときに、第
１のプロセッサがアドレス位置の制御の要求をさせる一
方、他方のプロセッサが待機せねばならないような組込
みコンテンション制御を含む。好ましい実施例では、循
環状バッファが、２４バイトからなるデュアルポートＲ
ＡＭチップＵ１１の中に配置される。バッファエリアの
中の複数のポインタを用いる循環状バッファ構成を用い
ることにより、両プロセッサは、コンテンションプログ
ラムを備えない。
【００６８】ＤＳＰＲＡＭチップＵ６、Ｕ７は、ＤＳＰ
チップＵ８に接続され、また、ザイログ社のマイクロ制
御器Ｕ１７にデータバスとアドレスバスを介して接続さ
れる。この構成において、主制御器は、ＤＳＰ（Ｕ８）
のための制御プログラムをＤＳＰＲＡＭ（Ｕ６、Ｕ７）
にダウンロードできる。このように、ＤＳＰ制御は、後
でさらに説明されるように、主制御器またはパーソナル
コンピュータ上のオペレーティングプログラムにより変
化できる。ＤＳＰチップ（Ｕ６、Ｕ７）に格納される制
御プログラムは、フラッシュＰＥＲＯＭチップＵ１６と
Ｕ１７から生じる。制御器チップＵ１７で動作する起動
制御ルーチンは、ＤＳＰ制御ルーチンをＤＳＰＲＡＭチ
ップＵ６とＵ７にダウンロードする。
【００６９】主制御器３１３とパーソナルコンピュータ
との間のインタフェースは、ＳＩＯ回路３１４とＲＳ２
３２シリアルインタフェース３１５を通っている。これ
らのインタフェースは、図８から図１０の回路図を用い
てさらに詳細に説明される。図８は、ＲＳ２３２接続Ｊ
１を、パーソナルコンピュータとのシリアル通信インタ
フェースのための適当なＲＳ２３２標準信号を発生し受
信するために使用される関連する制御回路とインタフェ
ース回路とともに示す。図９は、ハードウエア構成部分
２０の回路図のハードウエア構成部分に電力を供給する
ための種々の電圧の発生を示す回路図である。このハー
ドウエア構成部分のための電力は、コネクタＪ５で受信
され、パワースイッチＳ３４により制御される。図９の
この回路から、＋１２Ｖ、−１２Ｖ、＋５Ｖおよび−５
Ｖが、本システムの種々のＲＡＭチップ、制御器チップ
および支持回路のために得られる。図１０は、ハードウ
エア構成部分２０の前面表示において配置されるステー
タスＬＥＤの内部結合を示す。
【００７０】最後に、ハードウエア構成部分２０におけ
る種々の機能を支持するために使用されるＧ「グルー
（ｇｌｕｅ）論理」が、図１９から図２１の回路図とと
もに説明される。図１９、図２１と前の図面との間の接
続は、各ラインのためのラベルによりなされる。たとえ
ば、ＬＥＤステータス光は、ラッチＧＡ１、ＧＡ２の直
接アドレス設定とデータ制御とにより、制御され発光状
態に保持される。図１９から図２１のグルー論理の接続
のさらに詳細な説明のため、ゲートアレイＵ１９が図５
と図６にまたがって示される。
【００７１】（パーソナルコンピュータとハードウエア
構成部分の間のパケットプロトコル）特殊なパケットプ
ロトコルが、ハードウエア構成部分２０とパーソナルコ
ンピュータ（ＰＣ）１０の間の通信のために使用され
る。このプロトコルは、ＤＡＴＡ（データ）、ＶＯＩＣ
Ｅ（音声）およびＱＵＡＬＩＦＩＥＤ（修飾）の情報の
転送などのために２つの装置の間で異なった種類の情報
を転送するために使用される。また、このプロトコル
は、プロトコル同期を維持するための手段として、ＣＣ
ＩＴＴＸ．２８で定義されたようなＢＲＥＡＫを使用す
る。このＢＲＥＡＫシーケンスの説明は、チモシーＤ．
ガンにより１９９３年１月８日に出願された"ＥＳＣＡ
ＰＥ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＭＯＤＥＭ ＣＯＭＭＵＮ
ＩＣＡＴＩＯＮＳ"と題する法的発明登録（Statutory I
nvention Registration）にも記載されていて、ここで
の引用により本明細書に組み込まれる。
【００７２】このプロトコルは、２つの作動モードを備
える。１つのモードは、パケットモードであり、他方の
モードは、ストリームモードである。このプロトコル
は、異なった種類の情報のデータストリームへの混合
を、作動モードを物理的に切り換える必要なしに可能に
する。ハードウエア構成部分２０は、コンピュータから
受信されたパケットを同定し、プロトコルの仕様にした
がって適当な行動を行う。もしパケットがデータパケッ
トならば、ハードウエア構成部分２０の制御器３１３
は、データパケットをデータポンプ回路３１３に送る。
もしパケットが音声パケットならば、制御器３１３は、
情報を音声ＤＳＰ３０６に分散する。また、このパケッ
ト転送機構は、逆にも働き、このとき、ハードウエア構
成部分２０の制御器３１３は異なったモードに切り換え
る必要なしに、コンピュータ１０に異なった情報を与え
る。また、パケットプロトコルは、主制御器３１３に直
接に、または、コマンド状態に入る必要なしに異なった
オプションを制御するために音声ＤＳＰ３０６に、コマ
ンドを送ることを可能にする。
【００７３】パケットモードは、８ビットの非同期デー
タからなり、最初の同期性質（０１ｈｅｘ）と、続くＩ
Ｄ／ＬＩ性質（表３、表５、表６参照）、および、これ
に続く送信される情報により同定される。後で定義され
るＩＤ／ＬＩ性質コードに加えて、当業者が直ちに認識
できるように、ビデオデータなどの追加の型のパケッ
ト、または、コードブック・エキサイテッド・リニア・
プレディクティング・コーディング（ＣＥＬＰ）アルゴ
リズム、ＧＳＭ、ＲＰＥ、ＶＳＥＬＰなどの別の音声圧
縮アルゴリズムパケットを可能にするために、他のＩＤ
／ＬＩ性質コードが定義できる。
【００７４】ストリームモードは、１つの型のパケット
（ＶＯＩＣＥ、ＤＡＴＡまたはＱＵＡＬＩＦＩＥＤ）が
大量に送信されるときに使用される。伝送器は、受信器
に、あるコマンドによりストリームモードに入ることを
話す。その後で、伝送器は、受信器に、ＢＲＥＡＫコマ
ンドと、これに続く「ＡＴ」コマンドを使用して、スト
リームモードを終了することを話す。ストリームコマン
ドを終了するために使用されるコマンドは、他の型のス
トリームモードに入るためのコマンドであってもよく、
パケットモードに戻るためのコマンドであってもよい。
【００７５】現在のところ、３つの型のパケット（ＤＡ
ＴＡ、ＶＯＩＣＥ、ＱＵＡＬＩＦＩＥＤ）がある。表１
は、３つの型のパケットすべてに使用される共通のパケ
ットパラメータを示す。表２は、パケットの３つの基本
的な型を、下位の型とともに示す。
【００７６】
【表１】 表１ パケットパラメータ １． 非同期転送 ２． ８ビット、（パリティなし） ３． １２８バイトの最大パケット長 −アイデンティファイア・バイト ＝ １ −情報 ＝ １２７ ４． 速度 −９６００〜５７６００で可変である −デフォールトで１９２００
【００７７】
【表２】 表２ パケットタイプ １． Ｄａｔａ（データ） ２． Ｖｏｉｃｅ（音声） ３． Ｑｕａｌｉｆｉｅｄ ａ． コマンド ｂ． 応答 ｃ． ステータス ｄ． フロー制御 ｅ． ＢＲＥＡＫ（ブレーク） ｆ． ＡＣＫ ｇ． ＮＡＫ ｈ． ＳＴＲＥＡＭ（ストリーム）
【００７８】Ｄａｔａパケットは、表１に示され、モデ
ムを通して送られるテキスト、ファイル転送、２進デー
タその他の任意の型の情報のためにハードウエア構成部
分２０の制御器３１３とコンピュータ１０の間の通常の
データ転送のために使用される。全パケット転送は、同
期性質０１ｈｅｘ（同期バイト）で始まる。データ（Ｄ
ａｔａ）パケットは、パケットの種類とパケットの長さ
を特定するＩＤバイトで始まる。表３は、データパケッ
トのバイト構造を説明し、表４は、データパケットのＩ
Ｄバイトのビット構造を示す。表５は、バイト長が６の
データパケットの１例を示す。ＬＩ（長さ表示）フィー
ルドの値は、次のデータフィールドの、ＩＤバイトを数
えないときの、実際の長さである。
【００７９】
【表３】
【００８０】
【表４】
【００８１】
【表５】
【００８２】音声（Ｖｏｉｃｅ）パケットは、ハードウ
エア構成部分２０の制御器３１３とコンピュータ１０と
の間で、圧縮されたＶＯＩＣＥメッセージを転送するた
めに使用される。音声パケットは、その長さ（好ましい
実施例では、２３バイトのデータに固定される）を除い
て、データパケットに似ている。ふたたび、全パケット
は、好ましい実施例では０１ｈｅｘに選択されている同
期性質で始まる。音声パケットのＩＤバイトは、完全に
０バイトであり、すべてのビットは、０に設定される。
表６は、音声パケットのＩＤバイトを示し、表７は、音
声パケットのバイト構造を示す。
【００８３】
【表６】
【００８４】
【表７】
【００８５】Ｑｕａｌｉｆｉｅｄパケットは、ハードウ
エア構成部分２０の制御器３１３とコンピュータ１０の
間でコマンドおよび他の非データ／音声関連情報を転送
するために使用される。Ｑｕａｌｉｆｉｅｄパケットの
種々の種類または型は、後に説明され、表２に挙げられ
る。ふたたび、全パケットは、好ましい実施例では０１
ｈｅｘ（０１Ｈ）に選択される同期性質で始まる。Ｑｕ
ａｌｉｆｉｅｄパケットは、（第１バイトがＩＤバイト
であり、第２バイトがＱｕａｌｉｆｉｅｒ型の同定部か
らなる）２バイトで始まる。表８は、Ｑｕａｌｉｆｉｅ
ｄパケットのバイト構造を示し、表９は、Ｑｕａｌｉｆ
ｉｅｄパケットのバイト構造を示し、表１０〜１２は、
Ｑｕａｌｉｆｉｅｄパケットの３つの型のＱｕａｌｉｆ
ｉｅｄ型のバイトビットマップを挙げる。
【００８６】
【表８】
【００８７】ＩＤバイトの長さ表示は、Ｑｕａｌｉｆｉ
ｅｄバイト（ＱＵＡＬバイト＋ＤＡＴＡ）を含む続くデ
ータ量に等しい。もしＬＩ＝１ならば、Ｑｕａｌｉｆｉ
ｅｒパケットは、Ｑバイトのみを含む。
【００８８】
【表９】
【００８９】表１０〜表１２において、Ｑｕａｌｉｆｉ
ｅｄパケットのＱｕａｌｉｆｉｅｄバイト（ＱＵＡＬバ
イト）のビットマップが示される。このビットマップ
は、パターンに続く。ここに、もしＱＵＡＬバイト＝０
ならば、コマンドはｂｒｅａｋである。また、ＱＵＡＬ
バイトのビット１がＡＣＫ／ＮＣＫを表し、ビット２
は、フロー制御を表し、ビット６は、ストリームモード
コマンドを表す。表１０は、Ｑｕａｌｉｆｉｅｄパケッ
ト、グループ１（直接のコマンド）のＱｕａｌｉｆｉｅ
ｒバイトを表す。表１１は、Ｑｕａｌｉｆｉｅｄパケッ
ト、グループ２（ストリームモードコマンド）のＱｕａ
ｌｉｆｉｅｒバイトを表す。このコマンドは、ＢＲＥＡ
Ｋ＋ＩＮＩＴコマンドストリングが送られるまで、指定
されたモードに留まる。表１２は、Ｑｕａｌｉｆｉｅｄ
パケット、グループ３（情報またはステータスのコマン
ド）のＱｕａｌｉｆｉｅｒバイトを表す。
【００９０】
【表１０】
【００９１】
【表１１】
【００９２】ストリームモードとＢＲＥＡＫ注意とを含
むＱｕａｌｉｆｉｅｒパケットは、大量の情報（音声、
データなど）が送られるとき最高のスループットを可能
にするために、使用される。このコマンドは、主に、Ｄ
ＡＴＡモードで使用するために意図されるが、どの可能
なモードでも使用できる。１つのモードから他のモード
に変わるために、ｂｒｅａｋ−ｉｎｉｔシーケンスが与
えられる。ｂｒｅａｋ"ＡＴ...＜ｃｒ＞"型のコマンド
は、状態に変化を起こし、"ＡＴ"コマンドからのシリア
ル速度を設定する。
【００９３】
【表１２】
【００９４】（セルラー監視制御パケット） セルラー電話回線のステータスを決定するために、表１
３に示される監視（supervisory）パケットが使用され
る。セルラーの両側は、３秒毎にセルラー監視制御パケ
ットを送る。セルラー監視制御パケットを受信すると
き、受信側は、セルラー監視制御パケットのＡＣＫフィ
ールドを用いて、それを肯定応答（acknowledgement）
する。もし送信者が１秒以内に肯定応答を受信しないな
らば、１２回までセルラー監視制御パケットの送信を繰
り返す。セルラー監視制御パケットの１２回の送信の後
での肯定応答がなければ、送信者は、電話線の接続を切
る。肯定応答を受信すると、送信者は、３秒タイマを再
び開始する。当業者が容易に認識できるように、ここで
選択されたタイマの値と待ち時間は、本発明の精神また
は範囲から離れることなく変更できる。
【００９５】
【表１３】
【００９６】（音声圧縮） 本システムの音声メール機能、マルチメディアメール機
能およびショーアンドテル機能において上に説明された
音声圧縮アルゴリズムは、すべて、音声制御回路３０６
を介してなされる。ふたたび図３を参照して、ユーザ
は、ハンドセット、ヘッドセットまたはマイクロフォン
／スピーカのインタフェースのいずれかを用いて話す。
アナログ音声信号は、電話ＣＯＤＥＣ回路３０５により
受信されデジタル化される。デジタル化された音声情報
は、デジタル電話ＣＯＤＥＣ回路３０５から音声制御回
路３０６に通される。音声制御回路３０６のデジタル信
号プロセッサ（ＤＳＰ）は、音声圧縮アルゴリズムを実
行するようにプログラムされる。音声制御回路３０６の
ＤＳＰは、言語を圧縮し、言語の圧縮されたデジタル表
現を、後で説明する特殊なパケットにする。音声圧縮ア
ルゴリズムの結果、圧縮された音声情報は、デュアルポ
ートＲＡＭ回路３０８に通される。
【００９７】（音声圧縮アルゴリズム） ハイファイの言語をデジタルデータと多重化し、双方を
電話線で伝送するために、高い利用可能な帯域幅が通常
は要求される。本発明では、アナログ音声情報は、８ｋ
Ｈｚのサンプリング速度で８ビットのＰＣＭデータにデ
ジタル化され、６４，０００シリアルデータ速度のシリ
アルビットストリームを作成する。この速度は、電話線
では伝送できない。次に説明する音声圧縮アルゴリズム
を用いて、６４ｋｂｓデジタル音声データは、圧縮され
た言語が９６００ボーの速度のモデム伝送を用いて電話
線で伝送できるように、固定点（浮動点ではなく）ＤＳ
Ｐを用いて９２００ｂｐｓの符号化ビットストリームに
圧縮される。これは、ほぼ７対１の圧縮比である。これ
は効率的に達成されるので、リアルタイム音声圧縮にお
いて十分なマシンサイクルが残り、リアルタイムの音声
とラインエコーの打ち消しが同じ固定点ＤＳＰにおいて
可能である。
【００９８】音声データ圧縮のための９２００ｂｐｓシ
リアルデータ速度でさえ、このビット速度は、同時の通
常のデータ伝送のための空間をほとんど残さない。沈黙
検知機能は、言語信号の中の静かな間隔を検知するため
に用いられ、音声データパケットのかわりに通常のデー
タパケットを置換して、音声とデータの伝送を効果的に
時間的に多重化する。通常のデータ伝送のための時間の
割り当ては、音声チャンネルにおいてどれだけ沈黙があ
るかに依存して常に変わっている。
【００９９】本システムの音声圧縮アルゴリズムは、人
の言語が音声パターンに固有の冗長性を含むことを示す
人の言語のモデルを信頼する。増加する新事項（変化）
のみが伝送される必要がある。アルゴリズムは、１６０
のデジタル化された言語サンプル（２０ミリ秒）で動作
し、言語サンプルをそれぞれ５ミリ秒の時間セグメント
に分割し、各セグメントについての予測符号化を実行す
る。このアルゴリズムを用いて、現在のセグメントは、
前の再生されたセグメントを基にできるだけよく予測さ
れ、差信号が決定される。差の値は、ルックアップテー
ブルまたはコードブックにおける記憶された差の複数の
値と比較され、もっとも近い値のアドレスが、各区分の
予測された利得とピッチ値とともに、遠隔位置へ送られ
る。このように、４つの５ミリ秒の言語セグメントは、
２３バイトすなわち１８４ビット（サンプル当たり４６
ビット）のパケットに減少される。２０ミリ秒ごとに１
８４ビットを伝送することにより、９２００ｂｐｓの有
効シリアルデータ伝送速度が達成される。
【０１００】この圧縮をするために、本システムは、最
小の計算パワーと帯域幅を用いて最大の忠実度を与える
ように設計された独特のベクトル量子化（ＶＱ）音声圧
縮アルゴリズムを含む。このＶＱアルゴリズムは、２つ
の主な成分を有する。第１部分は、短時間の冗長性と長
時間の冗長性を除くことにより入力言語信号のダイナミ
ックレンジを減少する。この減少は、増加する「新し
い」内容を決定するための基準として使用される合成さ
れる部分を用いて、波形領域で行われる。第２部分は、
言語信号の一般的なスペクトル形状を保存するために最
適化されるコードブックに、残った信号をマップする。
【０１０１】図２２は、本システムにおいて音声データ
重複モードにおいて電話線での伝送のためまたはパーソ
ナルコンピュータでの記憶と使用のためにデジタル化さ
れたデータを圧縮するための音声圧縮アルゴリズムの高
レベル信号フローブロックプログラムである。伝送器構
成部分１１００と受信器構成部分１２００は、図３に示
されるプログラマブル音声制御ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ回路
３０６を用いて実行される。
【０１０２】ＤＣ除去ステージ１１０１は、デジタル化
された言語信号を受信し、長期間の平均を計算しそれを
各サンプルから減算することによりＤ.Ｃ.バイアスを除
去する。このことは、言語のデジタル化されたサンプル
が０の平均値の周りに集まることを確実にする。プリエ
ンファシスステージ１１０３は、低帯域での余分のエネ
ルギを高帯域でのエネルギ減少とをバランスすることに
より、言語信号のスペクトル内容を白くする。
【０１０３】このシステムは、合成ステージ１１０７か
ら合成された、再構成された前のサンプルから予測値を
減算器１１０９で減算することにより、現在の言語セグ
メントにおける新規分を見いだす。この過程は、過去の
サンプルの合成をローカルに要求する（合成による解
析）。伝送器１１００における合成ブロック１１０７
は、受信器１２００における合成ブロック１１１３と同
じ作用をする。言語の再構成された前のセグメントが現
在のセグメントから減算されたとき（予測の前）、差の
項は、誤差信号の形で発生される。この残留誤差は、コ
ードブック１１０５における最良のマッチを見いだすた
めに使用される。コードブック１１０５は、話す人と環
境の代表的な集合から生み出されるコードブックを用い
て誤差信号を量子化する。最小二乗平均誤差のマッチ
は、５ミリ秒のセグメントにおいて決定される。さら
に、コードブックは、スペクトルのロールオフ（低周波
数でのより大きな量子化誤算と高周波数でのより小さな
量子化誤差）を有する量子化誤差を与えるように設計さ
れる。こうして、再構成された信号における量子化雑音
スペクトルは、常に、下にある言語信号よりも小さくな
る傾向がある。
【０１０４】チャンネル１１１１は、後で説明するパケ
ットフォーマットを用いて、圧縮された言語ビットがデ
ータビットと多重化されている電話線に相当する。音声
ビットは、各々５フレームの１００ｍｓパケットで送ら
れ、１フレームは、１６０サンプルの２０ｍｓの言語に
対応する。２０ｍｓの各フレームは、さらに、４つの下
位ブロックすなわちおのおの５ｍｓのセグメントに分割
される。データの各ブロックにおいて、各５ｍｓの全部
で４６ビットは、長期間予測のための７ビット、長期間
予測利得のための３ビット、下位ブロック利得のための
４ビットおよび各コードブックエントリのための３２ビ
ットからなる。コードブックエントリのための３２ビッ
トは、１.２５ｍｓの長さの２５６の長いコードブック
における４個の８ビットのテーブルエントリからなる。
コードブックブロック１１０５において各々の１.２５
ｍｓの言語は、最良マッチのために２５６ワードのコー
ドブックにおいて検索される。実際のサンプルよりはむ
しろ、８ビットのテーブルエントリが伝送される。コー
ドブックエントリは、代表的な言語セグメントから前も
って計算される。
【０１０５】受信器部分１２００において、受信器の合
成ブロック１１１３は、送信器部分１１００の合成ブロ
ック１１０７と同じ機能を実行する。合成ブロック１１
１３は、利得とピッチ値、および、コードブックにおい
て最も近くマッチする誤算信号に対応するコードブック
アドレスを用いることにより、音声データパケットから
元の信号を再構成する。受信器でのコードブックは、伝
送器でのコードブック１１０５に似ている。こうして、
合成ブロックは、元のプリエンファシスされた信号をふ
たたび生成する。デエンファシスステージ１１１５は、
元の言語信号のバランスを回復することにより、プリエ
ンファシス動作を逆にする。
【０１０６】完全な音声圧縮アルゴリズムは、次のよう
に要約される。 （ａ）言語信号におけるＤ.Ｃ.バイアスを除去する。 （ｂ）信号をプリエンファシスする。 （ｃ）再構成された前のサンプルから予測値を減算する
ことにより、現在の言語セグメントにおける新規部を見
いだす。このステップは、残留誤差がシステムにフィー
ドバックされるように、前の言語サンプルの合成をロー
カルに要求する（合成による解析）。 （ｄ）スピーカと環境との代表的なセットから発生され
るコードブックを用いて、誤算信号を量子化する。最小
二乗平均誤差は、５ｍｓのセグメントで決定される。さ
らに、コードブックは、スペクトルロールオフ（低周波
数でのより大きな量子化誤差と高周波数でのより小さな
量子化誤差）を有する量子化誤差をあたえるように設計
される。こうして、再構成された信号における量子化雑
音スペクトルは、常に、下にある言語信号よりも小さく
なる傾向がある。 （ｅ） 伝送機と受信機とで、上記のステップｃでの機
能の逆に供給される量子化された誤差信号から言語を再
構成する。合成による解析のため、および、後の再構成
ステージへの出力のため、この信号を使用する。 （ｆ） 出力を再構成するためにデエンファシスフィル
タを使用する。
【０１０７】他の低ビット速度アルゴリズムに対するこ
のアプローチの主な長所は、反射係数の複雑な計算が不
必要であることである（マトリクスの逆数の計算や格子
フィルタ計算が不要）。また、出力言語における量子化
雑音は、言語信号の下に隠され、ピッチトラッキングの
アーティファクトは存在しない。すなわち、言語は、
「自然」に響き、より小さなビット速度で背景のシュー
音が小さく増加するだけである。計算負荷は、ＶＳＥＬ
Ｐアルゴリズムに比べて著しく減少し、同アルゴリズム
の変化は、８、９．２および１６ｋｂｉｔ／ｓのビット
速度を与える。解析部分での全体の遅延は、好ましい実
施例で２０ｍｓより短い。本アルゴリズムは、波形領域
で完全に実行され、計算されるスペクトル情報はなく、
フィルタ計算も必要でない。
【０１０８】 （音声圧縮アルゴリズムの詳細な説明） 音声圧縮アルゴリズムは、図２２〜図２４と、図３に示
される本システムのハードウエア構成部分のブロック図
とを参照してさらに詳細に説明される。また、図１６〜
図１８の回路図も参照される。音声圧縮アルゴリズム
は、音声制御ＤＳＰ回路３０６のプログラムされた制御
の中で動作する。動作において、言語またはアナログ音
声の信号は、電話インタフェース３０１、３０２または
３０３により受信され、デジタル電話ＣＯＤＥＣ回路３
０５によりデジタル化される。回路３０５のためのＣＯ
ＤＥＣは、圧縮μ−則ＣＯＤＥＣである。電話インタフ
ェースからのアナログ音声信号は、約３，５００Ｈｚに
帯域制限されデジタル電話ＣＯＤＥＣ３０５によりサン
プルされる。各サンプルは、８ビットＰＣＭデータに符
号化され、シリアル６４ｋｂ／ｓ信号を発生する。デジ
タル化されたサンプルは、回路３０６の音声制御ＤＳＰ
／ＣＯＤＥＣに通される。そこで、８ビットのμ−則Ｐ
ＣＭデータは、１３ビットのリニアＰＣＭデータに変換
される。１３ビットの表現は、対数の８ビットのμ−則
ＰＣＭデータのリニアな形を表す。リニアなＰＣＭデー
タを用いて、より単純な計算がＰＣＭデータについて行
われる。
【０１０９】回路３０６の音声制御ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ
は、ＡＴ＆Ｔマイクロエレクトロニクス社からの図１６
と図１７においてＤＳＰ１６Ｃのデジタル信号プロセッ
サ／ＣＯＤＥＣとして示される１つの集積回路に対応
し、これは、上に説明したように、１つのチップにおけ
るデジタル信号プロセッサとリニアのＣＯＤＥＣの組合
せである。回路３０５のデジタルＣＯＤＥＣは、Ｔ７５
４０の圧縮μ−則ＣＯＤＥＣとして図１７に示される集
積回路Ｕ１２に対応する。
【０１１０】図１７において示される電話μ−則ＣＯＤ
ＥＣ（Ｕ１２）からのサンプルされデジタル化されたＰ
ＣＭ音声信号は、８ｋＨｚのクロック周波数でクロック
され同期される直接データラインを介して音声制御ＤＳ
Ｐ／ＣＯＤＥＣ（Ｕ８）に通される。デジタルサンプル
は、音声制御ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ（Ｕ８）の中にシリア
ル入力を介して１時に１回ロードされ、ＲＡＭに保持さ
れる内部キューに記憶され、リニアＰＣＭデータに変換
される。サンプルが音声制御ＤＳＰ（Ｕ８）のＲＡＭに
おいてキューの端にロードされるとき、キューの頭での
サンプルは、音声圧縮アルゴリズムにより作動される。
次に、音声圧縮アルゴリズムは、デジタルパケットの形
で大きく圧縮された表現を形成する。次に、圧縮された
言語信号パケットは、主制御器回路３１３による使用の
ため、図３に示されるデュアルポートＲＡＭ回路３０８
に通される。そして、音声データ重畳モードで転送さ
れ、電話応答機メッセージなどの機能のため圧縮された
音声としての記憶のため、また、マルチメディア文書な
どにおける使用のためパーソナルコンピュータへ転送さ
れる。
【０１１１】音声データ重畳モードで、図３の音声制御
ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ回路３０６は、デジタル電話ＣＯＤ
ＥＣ回路３０５からデジタル音声ＰＣＭデータを受信
し、それを圧縮して、電話線での多重化と圧縮のために
デュアルポートＲＡＭ回路３０８に転送する。これは、
図２２の伝送器ブロック１１００に対応し図２３の圧縮
アルゴリズムに対応する音声制御ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ回
路３０６の伝送モードの機能である。
【０１１２】この伝送動作と一致して、音声制御ＤＳＰ
／ＣＯＤＥＣ回路３０６は、デュアルポートＲＡＭ回路
３０８から圧縮された音声データパケットを受信し、音
声データを復調し、復調し再構成したデジタルＰＣＭ音
声データを、デジタル／アナログ変換と電話インタフェ
ース３０１、３０２または３０４とを通してのユーザへ
の転送のために、デジタル電話ＣＯＤＥＣ３０５に転送
する。これは、図２２の受信器ブロック１２００に対応
し図２４の復調のアルゴリズムに対応する音声制御ＤＳ
Ｐ／ＣＯＤＥＣ回路３０６の受信モードの機能である。
こうして、音声制御ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ回路３０６は、
全２重の形で双方向に音声データを処理する。
【０１１３】音声制御ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ回路３０６
は、ほぼ２４．５７６ＭＨｚのクロック周波数で動作
し、双方向で約８ｋＨｚのサンプル速度でデータを処理
する。音声データの音声圧縮／復調のアルゴリズムとパ
ケット化は、全処理が音声情報を失うことなくリアルタ
イムでなされることを確実に、早く効率的に行う。これ
は、同じ固定点ＤＳＰにおいてリアルタイムの音声とラ
インエコーの打ち消しを可能にするリアルタイムの音声
圧縮の間に充分なマシンサイクルが音声制御ＤＳＰ回路
３０６において存在するように、効率的になされる。
【０１１４】プログラムされた動作において、μ−則デ
ジタル電話ＣＯＤＥＣ回路３０５からのＰＣＭ音声デー
タの８ビットサンプルの入手可能性は、サンプルが処理
のための内部レジスタにロードされる音声制御ＤＳＰ／
ＣＯＤＥＣ回路３０６において割り込みを起こさせる。
内部レジスタにロードされると、サンプルのキューを保
持するＲＡＭアドレスに転送される。キューされるＰＣ
Ｍデジタル音声サンプルは、変換のためルックアップテ
ーブルを用いて、８ビットのμ−則データから１３ビッ
トリニアデータフォーマットに変換される。当業者が容
易に認識できるように、デジタル電話ＣＯＤＥＣ回路３
０５は、また、リニアＣＯＤＥＣであってもよい。
【０１１５】図２２を参照して、デジタルサンプルは、
伝送器ブロック１１００に入る言語として示される。も
ちろん、伝送器ブロック１１００において、音声制御Ｄ
ＳＰ／ＣＯＤＥＣ回路３０６の動作モードでは、回路３
０６は、ローカルのデジタル化された音声情報を受信
し、それを圧縮し、電話線での伝送のために主制御器回
路３１３への転送のためにそれをパケット化する。図３
の電話線インタフェース３０９に接続される電話線は、
図２２のチャンネル１１１１に対応する。
【０１１６】音声圧縮アルゴリズムのフレーム速度は、
各圧縮に対する言語の２０ミリ秒である。これは、フレ
ームあたりの処理に対して１６０サンプルに関連する。
１６０サンプルが内部ＤＳＰＲＡＭのキューにおいて蓄
積されるとき、そのサンプルフレームの圧縮が始まる。
音声制御ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ回路３０６は、入って来る
言語のＤＣ成分をまず除去するようにプログラムされ
る。ＤＣ除去は、ＰＣＭデータの値をデジタル的に調整
することにより、音声信号上に中心ベースラインを確立
する調整的機能である。ＤＣバイアスまたはドリフトの
除去のための公式は次のとおりである。
【０１１７】
【数１】 Ｓ（ｎ）＝ｘ（ｎ）−ｘ（ｎ−１）＋α＊Ｓ（ｎ−１） （１） ここに、α＝３２７３５／３２７６８。また、Ｘ（ｎ）
は、時間増分ｎにおけるＰＣ解除前のデータであり、Ｓ
（ｎ）は時間増分ｎにおいてサンプルされる音声信号で
ある。ＤＣの除去は、１６０サンプルに対応する音声の
２０ミリ秒のフレームに対してである。αの選択は、最
良の結果を与える経験的観察に基づく。
【０１１８】図２３に示される制御フローチャートにお
ける音声圧縮アルゴリズムは、図２２に示されるブロッ
ク図の理解を助ける。解析と圧縮は、ステップ１２０１
で始まり、ここで、１３ビットのリニアＰＣＭ言語サン
プルは、音声の２０ミリ秒に対応する１６０サンプルま
で蓄積され、すなわち、１フレームの音声が、プログラ
ムされた音声制御ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ回路３０６の中で
動作するコードのＤＣ除去部分に通される。上述のコー
ドのＤＣ除去ステップ１２０３は、適合的なＤＣ除去誤
報を用いて音声のフレームのベースラインを近似する。
【０１１９】沈黙検知アルゴリズム１２０５は、また、
ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ回路３０６のプログラムされたコー
ドに含まれる。沈黙検知機能は、フレームでの音声信号
の各サンプルの２乗の和である。もし音声フレームのパ
ワーが、あらかじめ選択されたしきい値より下に落ちれ
ば、これは、沈黙のフレームを指す。言語の沈黙フレー
ムの検知は、後で説明するＶ−データとＣ−データの多
重化のために重要である。言語の沈黙部分の間に、主制
御器回路３１３は、通常のデジタルデータ（Ｃ−デー
タ）を音声データ（Ｖ−データ）の代わりに電話線で伝
送する。パワーＰＷＲを計算する公式は次のとおりであ
る。
【数２】
【０１２０】もしパワーＰＥＲが、あらかじめ選択され
たしきい値より小さいならば、この音声フレームは、沈
黙を含むものとしてフラグが立てられる（表１５参
照）。１６０サンプルの沈黙のフレームは、なお、音声
処理アルゴリズムにより処理される。しかし、沈黙のフ
レームのパケットは、主制御器回路３１３により捨てら
れ、デジタルデータが音声データの代わりに転送でき
る。
【０１２１】音声圧縮の残りは、セグメントについて行
われる。１フレームあたり４セグメントがあり、１セグ
メントあたり４０サンプルまでのデータがある。全２０
ミリ秒のフレームにおいて上記のＤＣ解除と沈黙解除の
みが行われる。図２３の音声圧縮アルゴリズムのプリエ
ンファシス（１２０７）は、次のステップである。プリ
エンファシスのための公式は次のとおりである。
【数３】 Ｓ（ｎ）＝Ｓ（ｎ）−τ＊Ｓ（ｎ−１） （３） ここに、τ＝０．５５。
【０１２２】こうして、各セグメントは、５ミリ秒の音
声に相当し、４０サンプルに等しい。プリエンファシス
は各セグメントについてなされる。τの選択は、最良の
結果を与える経験的観察に基づく。プリエンファシス
は、信号のダイナミックレンジを小さくすることにより
信号を本質的に平らにする。信号のダイナミックレンジ
を平らにするプリエンファシスを用いることにより、信
号範囲の減少が、圧縮アルゴリズムをさらに効率的に作
動するために要求される。
【０１２３】音声圧縮アルゴリズムにおける次のステッ
プは、長期間予測（ＬＴＰ）である。長期間予測は、音
声信号における新規部分を検知する方法である。音声信
号は多くの冗長な音声セグメントを含むので、これらの
冗長を検出でき、１セグメントから次のセグメントへの
信号の変化についての情報を送るだけである。これは、
サンプル上の現在のセグメントのリニアＰＣＭデータ
を、新規部分と予測における誤差の表示を得るため前の
セグメントからの再構成されたリニアＰＣＭデータとサ
ンプルベースで比較することにより、達成される。
【０１２４】長期間予測の第１ステップは、音声セグメ
ントのピッチを予測すること（１２０９）であり、第２
ステップは、ピッチの利得を予測すること（１２１１）
である。４０サンプルの各セグメントに対して、長期間
相関遅れ（ＰＩＴＣＨ）と関連するＬＴＰ利得ファクタ
βj（フレームの４セグメントの各に対応してｊ＝０、
１、２、３）は夫々、ステップ１２０９、１２１１で決
定される。計算は、次のようになされる。
【０１２５】指数４０〜１２０（見た前の言語の範囲に
対するピッチ値）に対する最小ピッチ（ＰＩＴＣＨ）
（４０）から最大ピッチ（１２０）までに対して、音声
制御ＤＳＰ回路３０６は、現在の言語セグメントのサン
プルを、前の言語セグメントの再構成された言語サンプ
ルに対して、次の方程式を用いて比較することにより、
現在の言語セグメントと前の言語セグメントとの間のク
ロス相関を計算する。
【数４】 ここに、ｊ＝４０，…，１２０ Ｓ＝現在のセグメントの現在のサンプル Ｓ’＝再構成された前のセグメントの過去のサンプル ｎk＝０，４０，８０，１２０（下位フレーム指数） そして、最良の適合は次の通りである。
【数５】Ｓｘｙ＝ＭＡＸ｛Ｓｘｙ（ｊ）｝ ここに、ｊ＝４０，…，１２０
【０１２６】ピークが起こるｊの値がＰＩＴＣＨであ
る。これは、１２０９と計算される現在のセグメントに
対して７ビットの値である。ｊの値は、クロス相関が前
の再構成されたセグメントと現在のセグメントの間で最
も良くマッチする遅延または遅れの指数である。これ
は、現在のフレームで音声のピッチを示す。ｊの値は現
在のセグメントが前の再構成されたセグメントにどれだ
け近いかを示す基準であるので、ｊの最大計算値は、こ
のアルゴリズムにおける前の再構成されたセグメントに
対する新しいセグメントの冗長さを減少するために用い
られる。
【０１２７】次に、音声制御ＤＳＰ回路３０６は、次の
公式を用いて、ＬＴＰ利得因子βを計算する（１２１
１）。ここに、Ｓｘｙは、現在のセグメントであり、Ｓ
ｘｘは、前の再構成されたセグメントである。
【数６】 ここに
【数７】
【０１２８】ＬＴＰ利得因子βの値は、このセグメント
に対し０と１の間に規格化された値であり、ここにβ
は、セグメントの間の相関を示す表示値である。たとえ
ば、完全なサイン関数は、現在のセグメントと前の再構
成されたセグメントの間の相関がＬＴＰ利得因子が１で
あるようなほとんど完全なマッチであるので、βはほと
んど１に近い。
【０１２９】ＬＴＰ利得因子は、ＬＴＰ利得テーブルか
ら量子化される。この表は、表１４に示される。
【表１４】 次に、βの利得値は、どの区域または範囲のβsegment
が表１４に描かれるように見いだされるかによって、表
１４から選択される。例えば、もしβsegmentが０．４
５に等しいならば、βは２であると選択される。この技
法は、βを３ビットの量に量子化する。
【０１３０】次に、ＬＴＰ（長期間予測）フィルタ関数
（１２１３）が計算される。上に生産されたピッチ値
は、誤差信号ｅ（ｎ）を得るために長期間解析フィルタ
処理を実行する。規格化された誤差信号は、サンプルご
とのペースで元の信号の表示として他の位置に伝送され
る。現在のセグメントのためのフィルタ関数は、次のと
おりである。
【数８】 ｅ（ｎ）＝Ｓ（ｎ）−β＊Ｓ’（ｎ−ｐｉｔｃｈ） ここにｎ ＝ ０,１,...,３９
【０１３１】次に、コードブック検索およびベクトル量
子化機能（１２１５）が行われる。第１位に、音声制御
ＤＳＰ回路３０６は、次の公式を用いて、セグメントの
中の最大サンプル値を計算する。
【数９】ＧＡＩＮ＝ＭＡＸ｛│ｅ（ｎ）│｝ ここにｎ＝０，１,...,３９
【０１３２】この利得（ＧＡＩＮ）は、ＬＴＰ利得とは
異なる。この利得は、セグメントにおける最大の大きさ
である。この利得は、説明しないＧＡＩＮテーブルを用
いて量子化される。次に、現在のセグメントについての
最大の誤差信号│ｅ（ｎ）│（ｅ（ｎ）の絶対値）を用
い、そのセグメントにおける全サンプルにこれを分割
し、全体のセグメントにおいてこれらのサンプルを規格
化することにより、音声制御ＤＳＰ回路３０６は量子化
されたＧＡＩＮ値を用いてＬＴＰフィルタで処理された
言語を規格化する。こうして、ｅ（ｎ）値は、次の式を
用いて、０と１の間の値を持つように規格化される。
【数１０】 ｅ（ｎ）＝ｅ（ｎ）／ＧＡＩＮ （１０） ここにｎ＝０,...,３９
【０１３３】４０のサンプルの各セグメントは、それぞ
れの１０のサンプルの４つの下位セグメントからなる。
音声制御ＤＳＰ回路３０６は、コードブックの中に索引
を用いてｅ（ｎ）の１０サンプルを量子化する。コード
ブックは、１０のサンプル値からなる各コードブックエ
ントリを備えた２５６エントリ（２５６アドレス）から
なる。コードブックの中の１０のサンプルのすべてのエ
ントリは、各下位セグメントの１０サンプルと比較され
る。こうして、各下位セグメントに対して、コードブッ
クアドレスまたは索引は、１０サンプル下位セグメント
と、最も近い１０サンプルコードブックエントリとの間
の最良のマッチに基づいて選択される。選択された索引
は、次の極小公式により最小の差を有する。
【数１１】 ここに、ｘiは、１０サンプルの入力ベクトルでありｙi
は、１０サンプルのコードブックベクトルである。
【０１３４】下位セグメントとコードブックエントリと
の間の最良マッチを見いだすためのこの比較は、計算量
が多い。もしリアルタイム処理が達成されねばならない
ならば、各サブセグメントを各コードブックエントリー
と比較して、マッチがコンピュータの利用可能なマシン
サイクルを越える否かを見いだす。したがって、最良の
適合を見いだすのに要求される計算を減少するために、
短縮した処理アプローチが採られる。上の公式は、この
方程式のいくつかの値を前もって計算し記憶することに
より、短く計算できる。たとえば、上の公式を拡張する
ことにより、幾つかの不要な項が除去でき、いくつかの
固定項が前もって計算できる。
【数１２】 （ｘi−ｙi）2＝（ｘi−ｙi）＊（ｘi−ｙi） ＝（ｘi 2−ｘiｙi−ｘiｙi＋ｙi 2） ＝（ｘi 2−２ｘiｙi＋ｙi 2）
【０１３５】ここにｘi 2は定数であるので、公式から落
とすことができる。１／２Σｙi 2の値は、前もって計算
できコードブックの１１番目の値として記憶できるので
リアルタイムの計算に含まれるのは、次の式だけであ
る。
【数１３】
【０１３６】したがって４０サンプルのセグメントに対
して、各１０サンプルの４つの下位セグメントに対応す
る４つのコードブックの索引を伝送する。コードブック
の中の適当な索引が選択された後で、ＬＴＰフィルタで
処理された言語サンプルは、コードブックサンプルで置
き換えられる。これらのサンプルは、次にブロック１２
０７において量子化されたＧＡＩＮにより乗算される。
【０１３７】
【数１４】 ｅ（ｎ）＝ｅ（ｎ）＋β＊Ｓ’（ｎ−ｐｉｔｃｈ） ここに、ｎ＝０,...,３９ Ｓ’（ｉ）＝Ｓ’（ｎ） ここに、ｎ＝４０,...,１２０；ｉ＝０,...,（１２０−
４０） Ｓ’（ｉ）＝ｅ（ｉ） ここに、ｉ＝０,...,４０
【０１３８】音声は、図２４における圧縮アルゴリズム
の逆により音声データ重畳リンクの受信端で再構成され
る。また、前のセグメントは現在のセグメントの利得と
ピッチを予測するために合成されねばならないので、図
２４の合成は、図２３の圧縮アルゴリズムにおいても行
われる。
【０１３９】（エコー打ち消しアルゴリズム）スピーカ
３０４とマイクロフォン３０３の使用は、フィードバッ
クが音声信号を破壊することを防止するために音響エコ
ー打ち消しアルゴリズムを使用することを必要とする。
さらに、ラインエコー打ち消しアルゴリズムは、どの電
話インターフェース３０１、３０２または３０３／３０
４が使用されても必要である。使用されるエコー打ち消
しアルゴリズムは、電話インターフェースが作動してい
るときにいつでも本システムの作動モードにおいて動作
する適応性エコーキャンセラである。特にエコーキャン
セラは、電話接続でも動作し、音声データ重畳モードで
も動作する。
【０１４０】電話インターフェース３０１、３０２、３
０３／３０４と、他端でのアナログ電話と通信する電話
線インターフェース３０９の間の電話線接続の場合に、
デジタル電話ＣＯＤＥＣ３０５からのデジタル化された
ＰＣＭ音声データは、音声制御ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ回路
３０６を介して伝送され、回路３０６において、音声制
御ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ回路３０６の内部リニアＣＯＤＥ
Ｃによりデジタル領域で処理されデジタルの形からアナ
ログの形へ変換される。デジタル電話ＣＯＤＥＣ回路３
０５は、μ−則ＣＯＤＥＣであり、音声制御ＤＳＰ／Ｃ
ＯＤＥＣ回路３０６は、リニアＣＯＤＥＣであるので、
μ−則からリニアへの変換は、音声制御ＤＳＰ／ＣＯＤ
ＥＣ回路３０６によりなされねばならない。
【０１４１】さらに、デジタル電話ＣＯＤＥＣ３０５の
サンプル速度は、音声制御ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ回路３０
６のリニアＣＯＤＥＣのサンプル速度よりわずかに小さ
いので、わずかなサンプル変換がまたなされねばならな
い。デジタル電話μ−則ＣＯＤＥＣ３０５のサンプル速
度は、毎秒８０００サンプルであり、音声制御ＤＳＰ／
ＣＯＤＥＣ回路３０６のリニアＣＯＤＥＣのサンプル速
度は、毎秒８１９２サンプルである。
【０１４２】図３とともに図２５を参照して、言語すな
わちアナログ音声信号は、電話インターフェース３０
１、３０２または３０３を介して受信され、デジタル電
話ＣＯＤＥＣ回路３０５によりアナログ・デジタル変換
１４０１においてデジタル化される。回路３０５のため
のＣＯＤＥＣは、圧縮μ−則ＣＯＤＥＣである。アナロ
グ電話インターフェースからの音声信号は、３，５００
Ｈｚの帯域制限され、シリアル６４ｋｂ／ｓ信号を作る
８ビットＰＣＭデータに符号化された各サンプルについ
て８ｋＨｚでサンプルされる。デジタル化されたサンプ
ルは、回路３０６の音声制御ＤＳＰに通され、ただちに
１３ビットリニアＰＣＭサンプルに変換される。
【０１４３】図２５を参照して、電話ＣＯＤＥＣ回路３
０５からのＰＣＭデジタル音声データｙ（ｎ）は、音声
制御ＤＳＰ／ＣＯＤＥＣ回路３０６に通され、そこで、
デジタルデータの形のエコー推定信号＾ｙ（ｎ）がそれ
から減算される。減算は、サンプルごとのベースで各サ
ンプルについてなされる。ブロック１４０５と１４２１
は、それぞれ、利得制御ブロックｇmとｇsである。これ
らのデジタル利得制御は、表から得られ、この表では、
信号の利得が、音声信号の希望のレベルに依存して異な
ったレベルで設定できる。これらの利得レベルは、図２
５に示されるようなソフトウェアにおけるレベル制御を
通してユーザにより設定できる。デジタル化された信号
の利得は、リニアＰＣＭサンプルの各々に定数を乗算す
ることにより設定される。
【０１４４】別の実施例では、利得制御ブロックｇmお
よびｇsは、スピーカの音声のレベルを検知しそれにし
たがって利得を調整することにより制御できる。この自
動的な利得制御は、音声デジタル重畳モードにおいて多
重化されたデータと音声の間の時間割り当てを助けるた
めに、上述の沈黙検出の動作を容易にする。音声データ
重畳モードにおいて、利得制御ブロックｇmの出力は、
サンプル速度変換器１４０７の代わりに音声圧縮／変調
アルゴリズム１４２５のためバッファに置かれる。この
モードでのサンプルは、先に説明したように、集めら
れ、主制御器３１３により多重化と伝送のために圧縮さ
れる。また、音声データ重畳モードにおいて、利得制御
ブロック１４２１は出力のためサンプル速度変換器１４
２３の代わりに音声圧縮／変調アルゴリズム１４２５か
ら圧縮を戻されたサンプルを受信する。
【０１４５】図２５のエコーキャンセラは、適応性エコ
ー打ち消しのために最小二乗平均（ＬＭＳ）法を用い
る。１４０３で入ってくる信号から減算されるエコー推
定信号は、関数１４１１により決定される。関数１４１
１は、音響経路での遅延長さにほぼ等しいインパルス応
答を本実施例で有するＦＩＲ（有限インパルス応答）フ
ィルタである。ＦＩＲフィルタの係数は、スピーカ３０
４とマイクロフォン３０３が容器の中に収納され互いに
近くに配置されるときに箱の特殊な物理的寄与を考慮す
ることにより、エコーの音響経路をモデル化し合わせ
る。こうして、音響経路での遅延にマッチする適当な遅
延の後でマイクロフォン３０３により受信される信号か
ら減算される。関数ボックス１４１１のエコーの複製の
ための公式は次のとおりである。
【数１５】 マイクロフォン信号ｙ（ｎ）からのエコー打つ消し信号
＾ｙ（ｎ）の減算の結果は次のとおりである。
【数１６】
【０１４６】ＬＭＳ係数関数１４１３は、１４１１のＦ
ＩＲフィルタのための適応性エコー打ち消し係数を与え
る。この信号は、次の公式を元に調整される。
【数１７】 ここに、ｉ＝０,...,Ｎ−１ ＮはＴＡＰＳの番号である。 ｎは、時間の指数である。 β＝２-7 ｋ＝１０００
【０１４７】関数１４１５と１４１７のエコー打ち消し
は、それぞれ、関数１４１３と１４１１と同一である。
図２５の関数１４０７と１４２３は、デジタル電話ＣＯ
ＤＥＣ回路３０５と回路３０６の音声制御ＣＯＤＥＣと
の異なったサンプル速度のための上述サンプル速度変換
である。
【０１４８】（音声データ重畳プロトコル）上に説明し
たように、本システムは、時間多重技術を用いて、音声
データと通常のデータを同時に伝送する。デジタル化さ
れた音声データ（Ｖ−データという）は、言語情報を搬
送する。通常のデータは、Ｃ−データという。Ｖ−デー
タとＣ−データの多重伝送は、２つのモードで２つのレ
ベルで実行される（伝送モードと受信モードおよび伝送
出力レベルと多重制御レベル）。この動作は、図２６に
図式的に示される。
【０１４９】伝送モードにおいて、図３の主制御器回路
３１３は、データ出力レベル１５０５で動作し、パーソ
ナルコンピュータ１０（ＲＳ２３２ポートインタフェー
ス３１５を介して）と音声制御ＤＳＰ３０６の双方から
データを収集しバッファする。多重制御レベル１５１５
において、主制御器回路３１３は、データを多重化し、
そのデータを電話線１５２３で伝送する。受信モードに
おいて、主制御器回路３１３は多重化制御レベル１５１
５で動作し、Ｖ−データパケットとＣ−データパケット
とを多重化でなくし、次に、データ出力レベル１５０５
で動作し、適当なデータパケットを正確な目的地（Ｃ−
データパケットについてはパーソナルコンピュータまた
はＶ−データパケットについては音声制御ＤＳＰ回路Ｄ
ＳＰ回路３０６に配達する。）
【０１５０】（伝送モード）伝送モードにおいて、２つ
のデータバッファ（Ｖ−データバッファ１５１１とＣ−
データバッファ１５１３）が、主制御器ＲＡＭ３１６の
中に設けられ主制御器回路３１３により維持される。音
声制御ＤＳＰ回路３０６が音声処理を行なうとき、２０
ｍｓごとに１ブロックのＶ−データを、デュアルポート
ＲＡＭ回路３０８を通して主制御器回路３１３に送る。
下の表１５に示めされるように、各Ｖ−データブロック
は、ヘッダとしての１符号バイトと２３バイトのＶ−デ
ータを有する。
【０１５１】
【表１５】
【０１５２】符号バイトヘッダは、フレームごとに、音
声制御ＤＳＰから制御器３１３に伝送される。符号バイ
トヘッダは、音声パケットの内容を同定する符号バイト
を含む。符号バイトは、次のように定義される。 ００hex＝沈黙音声を含む続くＶ−データ。 ０１hex＝言語情報を含む続くＶ−データ。
【０１５３】もし主制御器３１３がＶ−データ／Ｃ−デ
ータ多重化のための伝送モードにあるならば、主制御器
回路３１３は、データ出力レベルで、以下のテストを行
なうように動作する。音声制御ＤＳＰ回路３０６は、デ
ュアルポートＲＡＭを通して主制御器回路３１３に２３
バイトのＶ−データパケットを送信することを開始する
とき、主制御器は、Ｖ−データバッファを調べて、バッ
ファが２３バイトのための空間を有するかを見る。もし
Ｖ−データバッファに充分な空間があれば、主制御器
は、Ｖ−データパケットの前にあるヘッダにおける符号
バイトを調べる。もし符号バイトが１に等しければ（パ
ケットに音声情報があることを示すならば）、主制御器
回路３１３は、Ｖ−データの続く２３バイトをＶ−デー
タバッファに置き、沈黙カウンタを０にクリアする。次
に主制御器回路３１３は、フラグをセットして、Ｖ−デ
ータが多重制御レベルで主制御器により送られることを
要求する。
【０１５４】もし符号バイトが０に等しければ（Ｖ−デ
ータパケットにおける沈黙を示すならば）、主制御器回
路３１３は、沈黙カウンタを１だけ増加し、沈黙カウン
タが５に達したかを調べる。沈黙カウンタが５に達する
と、主制御器回路３１３は、Ｖ−データの続く２３バイ
トをＶ−データバッファに入れずに、沈黙カウンタを増
加することを中止する。この方法により、出力レベルで
動作する主制御器回路３１３は、非沈黙Ｖ−データを多
重化制御レベルに与え、一方で、沈黙Ｖ−データパケッ
トを捨て、Ｖ−データバッファが上書きされるのを防
ぐ。
【０１５５】多重制御レベルでの主制御器回路３１３の
動作は、Ｖ−データパケットとＣ−データパケットとを
多重化し、それらを同じチャンネルを通って送ることで
ある。この制御レベルで、両タイプのデータパケット
は、ＨＤＬＣプロトコル（データが同期モードで伝送さ
れ、ＣＲＣ誤り訂正により調べられる）により伝送され
る。もしＶ−データパケットが悪いＣＲＣで遠隔端で受
信されるならば、音声チャンネルの１００％の精度が保
証されないので、そのパケットは捨てられる。もしＶ−
データパケットがデータ変形の場合に再送信されるなら
ば、音声伝送のリアルタイム性が失われる。さらに、Ｃ
−データがＣＣＩＴＴ Ｖ．４２などのモデムデータ通
信プロトコルにしたがって伝送される。
【０１５６】Ｖ−データブロックを同定して、主制御器
回路３１３が伝送のためのパケットをそのレベルで多重
化するのを助けるためまた遠隔位置がデータをパケット
認識し多重化から戻すのを助けるため、５つのＶ−デー
タパケットの最大値を含むＶ−ブロックデータが定義さ
れる。Ｖ−ブロックサイズとブロックの最大数は、次の
ように定義される。 Ｖ−データブロックヘッダ＝８０ｈ Ｖ−データブロックサイズ＝２３ 最大Ｖ−データブロックサイズ＝５
【０１５７】Ｖ−データブロックは、リアルタイム音声
伝送の一体性を保証するために、Ｃ−データよりも大き
な伝送の優先度を有する。したがって、主制御器回路３
１３は、まずＶ−データバッファを調べて、Ｖ−データ
ブロックまたはＣ−データブロックを伝送するかを決定
する。もしＶ−データバッファが６９バイトより多いＶ
−データを有するならば、伝送ブロックカウンタは５に
設定され、主制御器回路３１３は、Ｖ−データバッファ
からデータポンプ回路３１１を通り電話線でＶ−データ
を伝送することを開始する。伝送ブロックカウンタは５
ブロックのＶ−データが連続的ストリームで伝送される
ことを示すので、伝送は、１１５バイトのＶ−データの
終了で、または、Ｖ−データバッファが空であるとき、
止まる。もしＶ−データバッファが２３バイトより多い
数のＶ−データを有するならば、伝送ブロックカウンタ
は、１を設定し、Ｖ−データの伝送を開始する。この意
味は、主制御器回路が１ブロックのＶ−データのみを伝
送することである。もしＶ−データバッファが２３バイ
トより少ないＶ−データを有するならば、主制御器回路
３１１は、Ｃ−データの伝送を行う。
【０１５８】Ｃ−データブロックの伝送の間に、Ｖ−デ
ータバッファの条件は、Ｃ−データの最初のバイトを伝
送する前に調べられる。もしＶ−データバッファがＶ−
データパケットを１より多く含むならば、Ｃ−データブ
ロックの現在の伝送は、Ｖ−データを取り扱うために、
終わらせられる。
【０１５９】（受信モード）電話線の受信端で、主制御
器回路３１３は、多重の受信データをＶ−データとＣ−
データに戻す（多重でなくする）ため、多重制御レベル
で動作する。ブロックの型は、入ってくるデータブロッ
クの第１バイトを調べることにより同定される。１ブロ
ックのＶ−データを受信する前に、主制御器回路３１３
は受信Ｖ−データバイトカウンタ、バックアップポイン
タおよび１時的Ｖ−データバッファポインタを初期化す
る。受信器のＶ−データバイトカウンタの値が２３であ
り、受信ブロックカウンタの値が０であり、バックアッ
プカウンタの値が、Ｖ−データ受信バッファポインタと
同じ値に設定する。もし受信されたバイトが８０hex
（８０ｈはＶ−パケットデータを示す）に等しくなけれ
ば、データブロックがＣ−データを含んでいるはずなの
で、受信動作は、現在のモデムプロトコルに従う。もし
受信されたバイトが８０ｈに等しければ、受信モードで
動作する主制御器回路３１３は、Ｖ−データを処理す
る。受信されたＶ−データブロックに対して、１バイト
のＶ−データが受信されるとき、その１バイトは、Ｖ−
データバッファに置かれ、１時的バッファポインタは１
だけ増加され、受信Ｖ−データカウンタは、１だけ減少
される。もしＶ−データカウンタが０に下がると、１時
的Ｖ−データバッファポインタの値はバックアップポイ
ンタバッファにコピーされる。全体のＶ−データカウン
タの値は２３に加えられ、受信Ｖ−データカウンタは２
３にリセットされる。受信ブロックカウンタの値は１だ
け増加される。Ｖ−データの出力を要求するフラグは、
次に、セットされる。もし受信ブロックカウンタが５に
達したならば、主制御器回路３１３は、入力Ｖ−データ
をＶ−データ受信バッファに入れず、捨て去る。もし全
体のＶ−データカウンタがその最大値に達したならば受
信器は入力Ｖ−データをＶ−データバッファに入れず、
捨て去る。
【０１６０】ＣＲＣチェックバイトの受信により示され
るブロックの終わりにおいて、多重制御器レベルで動作
している主制御器回路３１３は、ＣＲＣの結果を調べ
ず、その代わりに、受信Ｖ−データカウンタの値を調べ
る。もし値が０であるならば、チェックは終了する。そ
うでないならば、バックアップカウンタの値は、現在の
Ｖ−データバッファポインタにコピーし戻される。この
方法により、受信器は、１時に２３バイトの受信チャン
ネルからＶ−データを多重化から戻すことを保証され
る。受信モードで出力レベルで動作する主制御器回路３
１３は、Ｖ−データの出力要求のフラグをモニタする。
もしフラグがセットされると、主制御器回路３１３は、
Ｖ−データバッファからＶ−データを得て、それを音声
制御ＤＳＰ回路３０６に伝送する。１ブロックのＶ−デ
ータを送った後で、Ｖ−データは、全体のＶ−データカ
ウンタにおける値から２３に減少する。
【０１６１】（ユーザインターフェースの説明）本シス
テムのハードウエア構成部分は、パーソナルコンピュー
タなどの外部計算装置により制御されるように設計され
る。上に説明したように、本システムのハードウエア構
成部分は、ハードウエア構成部分とパーソナルコンピュ
ータとの間にリアルラインインタフェースで転送される
特殊パケットの使用により制御できる。当業者が容易に
認識できるように、本システムのハードウエア構成部分
は、本システムのソフトウエア構成部分と独立に構成で
き、後で説明される好ましいソフトウエアの説明は、限
定的な意味でとらえられるべきでない。
【０１６２】本明細書で説明されるソフトウエア構成部
分とハードウエア構成部分との組合せは、ここでは便宜
的にパーソナル通信システム（ＰＣＳ）という。このシ
ステムは、以下の機能を備える。 （１）電話と、組み込んだスピーカとマイクロフォンと
の制御とハンドオフ操作。 （２）音声エディタを用いて出力する音声メールメッセ
ージをユーザが作成することを可能にする。 （３）ユーザが未知のアプリケーションからプリントコ
マンドを出力するアビリティを与えることを含み、ファ
ックスのためのキューを作成する。また、ユーザファッ
クスを受信し、時刻と日付のスタンプとともに入力ファ
ックスをログする。 （４）メッセージ作成者とともにマルチメディアメッセ
ージを作成することを可能にする。このメッセージは、
テキスト、グラフィクス及び音声セグメントを含むこと
ができる。キューは、出力するマルチメディアメッセー
ジのために作成され、入力するマルチメディアメッセー
ジは、時刻と日付のスタンプとともにログされる。 （５）ユーザが１つの通信線で同時のデータと音声の接
続をする方法を提供する。 （６）外部端末エミュレーションプログラムを起動する
ことにより端末エミュレーションを提供する。 （７）電話、音声メール、ファックスマネージャ、マル
チメディアメールおよびショーアンドテルの機能のため
のすべての出力呼び出しとキューのための住所録を備え
る。また、ユーザは、順序によらないマッチに合わせた
動的枝刈りアルゴリズムを用いてデータベースを通して
探索できる。
【０１６３】図２７は、ＰＣＳで使用できるコンピュー
タシステムの構成部分を示す。このコンピュータは、ユ
ーザがシステムにデータを入力するためのキーボード１
０１、電気部品と周辺物を保持するコンピュータシャー
シー１０３、ユーザに情報を表示するスクリーン表示１
０５、および、ポインティング装置（典型的にはマウ
ス）１０７を含み、さらに、コンピュータ内部で内部シ
ステムバスを介して相互に論理的に結合されるシステム
部品を備える。ＰＣＳソフトウエアは、コンピュータの
中の中央処理ユニット１０９で動作する。
【０１６４】図２８は、ＰＣＳソフトウエアの高レベル
構造を表わす。主メニュー機能１１１は、次の下位機能
を選択するために用いられる。セットアップ１１３、電
話１１５、音声メール１１７、ファックスマネージャ１
１９、マルチメディアメール１２１、ショーアンドテル
１２３、端末１２５および住所録１２７。本システムの
好ましい実施例は、ＩＢＭパーソナルコンピュータまた
はこれにコンパチのコンピュータで走るマイクロソフト
社のウインドウズソフトウエアの下で走る。しかし、本
発明の他の実施は、一般性を失わずに、他のコンピュー
タシステムとウインドウソフトウエアでも可能である。
【０１６５】（圧縮されない音声とデータの通信）モデ
ムによるデジタルデータ伝送は、一般に、スイスの国際
電信電話連合からのＣＣＩＴＴ（国際電信電話諮問委員
会）標準により一般に決定される。種々のＣＣＩＴＴ標
準が採用され、複数位置の間の電話線での標準データ遠
距離通信を可能にするために、種々の製造者により、他
の複数の会社により製造された装置の間でさえも、実行
される。
【０１６６】本発明の好ましい実施例では、種々のＣＣ
ＩＴＴ標準が、非圧縮フォーマットでのデジタル化され
た音声データの伝送を実行するために使用される。本発
明の好ましい実施例では、Ｖ.３２、Ｖ.３２ｂｉｓ、
Ｖ.４２、Ｖ.４２ｂｉｓ、Ｖ.４２ｔｕｒｂｏの他の標
準が記載されるが、当業者が直ちに認識するように、本
発明は、ＣＣＩＴＴ標準に必ずしも適合しない種々の方
法で実行できる。しかし、本発明の好ましい実施例の読
者の理解を助けるために、読者は、”ＤａｔａＣｏｍｍ
ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ｔｅｌｅｐｈｏ
ｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ”と題するＣＣＩＴＴの青い本の
第VIII巻（１９８９）を参照でき、この本は、この参照
によりここに本明細書に組み込まれる。
【０１６７】上に説明したように、ＰＣＭモデムにおけ
る音声データ重畳の実行は、音声のデジタル化、デジタ
ル化された音声のデジタルデータへの圧縮と符号化、お
よび、電話線での伝送のためのデータパケットとともに
デジタルパケットの多重での伝送により行える。本発明
の好ましい実施例では、別の方法と装置において、デジ
タル化された音声は、コードブックを用いた圧縮と符号
化をもはや必要としない。むしろ、デジタル化された音
声は、２次強度変調（ＱＡＭ）を用いてＶ.３２標準ま
たはＶ.４２標準で直接に符号化される。デジタル化さ
れた音声のデータの上での送信のこの方法は、音声バン
ドの伝送のより広い帯域幅と、デジタルデータのより効
率的な処理と、モデム内でのＤＳＰ処理リソースのより
効率的な使用を可能にする。
【０１６８】背景として、Ｖ.３２標準は、本発明の好
ましい実施例を説明するために用いられる。本発明の好
ましい実施例の理解を助けるために、いくつかの定義が
必要である。秒当たりのビット数（ｂｐｓ）とは、電話
線でデータが伝送されるデータ速度をいう。ｂｐｓとは
対照的に、ボー速度とは、音声伝送用電話線が許容でき
る変調速度をいう。Ｖ.３２標準では、２４００ボー
は、１秒あたり２４００回の信号変化が起こるボー速度
である。この周波数すなわち信号変化の数は、３００〜
３０００ヘルツの音声バンドを有する標準音声伝送用電
話線により支持される。こうして、２４００ボー速度
は、図３において電話線３０９として示されるＤＡＡ
（データアクセス装置）により伝送されるボー速度であ
る。
【０１６９】図３を参照して、上記の音声制御ＤＳＰ３
０６は、デジタル電話ＣＯＤＥＣ３０５からのデジタル
音声信号を圧縮し、コードブックを用いてデジタル化さ
れた音声を符号化し、パケット化し、デュアルポートＲ
ＡＭ３０８での伝送のために格納する。本発明の好まし
い実施例では、音声制御ＤＳＰ回路３０６は、音声デー
タをもはや圧縮せずパケット化しない。むしろ、音声制
御ＤＳＰ回路３０６は、単に、デジタル化されたデータ
をデュアルポートＲＡＭ３０８を介して主制御器３１３
に通し、主制御器３１３は、ＤＳＰデータポンプ回路３
１１によるＶ.３２またはＶ.４２標準伝送での符号化の
ためにデータポンプ３１１へ通す。
【０１７０】（直接符号化アルゴリズム）上に説明した
ように、デジタル化された音声データは、デジタル電話
ＣＯＤＥＣ３０５により、８ｋＨｚで帯域制限された音
声信号をサンプルし、各サンプルを８ビットＰＣＭデー
タストリームに符号化することにより、デジタル化さ
れ、このデータは、毎秒６４キロボーの信号として音声
制御ＤＳＰ３０６に通される。次に、このデータストリ
ームは、音声制御ＤＳＰ３０６とデュアルポートＲＡＭ
３０８を経て主制御器３１３に送られる。デジタル化さ
れた音声データは、次に、主制御器３１３によりＲＳ２
３２シリアルインタフェース回路３１５を通して受信さ
れたパーソナルコンピュータからのデータとともに、Ｄ
ＳＰデータポンプ回路３１１に通される。次に、音声デ
ータのデジタルサンプルは、データポンプ回路３１１の
ＤＳＰデータポンプとＣＯＤＥＣにより、ＣＣＩＴＴの
Ｖ.３２標準による２次強度変調（ＱＡＭ）搬送信号に
直接に符号化される。搬送波は、２４００ボーの変調速
度で変調され、ここに、各ボーは、ボー当たり２、４ま
たはそれ以上の数のビットを表わす能力を有する。
【０１７１】図２９は、毎秒４８００ボーでの差分象限
符号化のＶ.３２標準における２４００ボー搬送波の毎
秒９６００ボーでの４点非圧縮符号化および毎秒９６０
０での非冗長符号化のための１６点非冗長符号化の表現
（信号点配置図（星座））である。ＱＡＭ変調を用い
て、各ボーは、より可能性のある相変化したがってボー
当たりのより多いビット数の符号化を可能にする違った
位相変化を表わす。もし４相変化のみが用いられるなら
ば、ボーあたり２ビットが各ボーにより表される。もし
ボー当たり１６の位相変化が許されるならば、搬送波
は、ボー当たり４ビットを表現できる。たとえば、１２
の位相変化を用いることにより、そのうちの４は、２つ
の可能な大きさを有し、各ボーで１６の変化が４ビット
を符号化する。図２９に示されるように、Ｒｅ／Ｉｍ
（実数／虚数）平面におけるベクトルの大きさと方向
は、どの４ビットグループが表されているかを暗に意味
する。
【０１７２】図２９に示されるように、ｘ／ｙ座標図の
位相と大きさの図において、ｙ軸は、虚数軸であり、ｘ
軸は、実数軸である。音声伝送用信号を効率的に伝送す
るために、まず、デジタル化された８ビットデータのサ
ンプルが、デジタル電話ＣＯＤＥＣ３０５により５００
Ｈｚと２９００Ｈｚの間でサンプルするために、帯域制
限される。サンプル速度は、音声帯域の２４００Ｈｚの
部分をサンプルするために、４８００Ｈｚに設定され
る。選択された音声帯域は、５００〜２９００Ｈｚであ
り、音声信号のためには充分な幅である。５００〜２９
００Ｈｚのサンプルは、２４００Ｈｚ帯域が４８００Ｈ
ｚクロック（サンプル）速度で伝送されるように、回路
３０６の音声制御ＤＳＰによりデジタル的にシフトされ
る。したがって、毎秒４８００ビットは、好ましい伝送
速度の１つである。毎秒４８００ビットは、ボー当たり
２ビットの情報に対応する。この信号は、図２９のＲｅ
／Ｉｍ複素平面に、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤとして大きな円
に示される表現を用いて図に描かれる。Ｖ.３２ＣＣＩ
ＴＴ符号化標準により定義される２次強度変調手法を用
いるとき、同じ搬送波上でのデータの同時伝送または時
分割多重伝送のための帯域幅が残っている。したがっ
て、ボー当たり２データ（４８００で２）を送る代わり
に、データが１／５のボーでだけ送られるならば、縮小
されたデータストリームが伝送できる。こうして、デー
タ速度は、秒当たり４８００／５＝９６０ビットに低下
する。
【０１７３】秒当たりに伝送されるビット数のこの低下
は、実数／虚数複素平面での可能なベクトルの数を４か
ら１２８に増加することにより回復できる。こうして、
１／５ボー当たり２ビットのデータを送る代わりに、１
／５ボー当たり７ビットのデータを送ることができる。
このとき、データ速度は、秒当たり７×２４００／５＝
１６,８００／５＝３３６０ビットである。
【０１７４】もし格子（trellis）符号化がこの方式で
使用されるならば、１ビットの冗長符号化があり、した
がって、有効データ速度は、６×２４００／５＝１４,
４００／５＝２８８０ビット／秒である。使用されない
４ボー間隔の間に、本発明は、Ｒｅ／Ｌｍ複素ベクトル
として符号化する言語サンプルを送る。
【０１７５】図３０は、許される音声帯域の最高周波数
の２倍でサンプルされる言語サンプルの時間領域サンプ
ルの図を示す。図３０においてＳ1、Ｓ2、Ｓ3、...とし
て示されるＳnサンプルは、アナログ言語信号のサンプ
ル点を表す。もしサンプル（Ｓ1、Ｓ2）が１２８の可能
なベクトル位置を有する実数／虚数平面における複素ベ
クトルとして伝送されるならば、２つのサンプルは、同
時に１ボーで送ることができる。言語サンプルの再生精
度は決定的ではないので、１２８の可能なＱＡＭベクト
ルが受信端で区別されねばならないという事実は、信号
に入る誤差が説明される必要がないので、問題ではな
い。受信端で誤って解釈される複素ベクトルは、誤って
伝えられた会話の１ビットに生じるかもしれないが、た
とえ受信端で検知可能であるとしても、無視できる。こ
うして、誤り訂正は必要でなく、高い密度の複素平面
が、音声伝送用非圧縮のデジタル化オーディオ信号を伝
送するために用いられる。
【０１７６】図３１は、２つのサンプルＳ1、Ｓ2が１ボ
ーで同時に伝送される場合の複素平面を表す。ボー１
（伝送される搬送信号における第１の４サイクル）にお
いて、ベクトル（Ｓ1,Ｓ2）は、実数軸上でのＳ1サンプ
ルと虚数軸上でのＳ2サンプルを描くことによるＳ1サン
プルとＳ2サンプルを示す。同様に、ベクトル（Ｓ3,
Ｓ4）、（Ｓ5,Ｓ6）などのサンプルされたデジタル化値
の他の対が同様に示される。
【０１７７】本発明の好ましい実施例において、第１の
４ボー（伝送された搬送信号における第１の４サイク
ル）は、サンプル対（Ｓ1,Ｓ1）、（Ｓ3,Ｓ4）、（Ｓ5,
Ｓ6）および（Ｓ7,Ｓ8）を表す。第５ボーは、デジタル
化音声サンプルと混じり合い可能なデータ伝送のために
留保される。ボー５に続き、ボー６、ボー７、ボー８、
ボー９があり、そこでは、追加の音声サンプル（Ｓ9,Ｓ
10）、（Ｓ11,Ｓ12）、（Ｓ13,Ｓ14）および（Ｓ15,Ｓ
16）がそれぞれ伝送される。
【０１７８】こうして、本発明の好ましい実施例の伝送
アルゴリズムを用いて、５ボーごとに、８個の言語サン
プルが伝送でき、２４００ボーの搬送波を用いてＱＡＭ
変調の１２８要素の複素平面を用いて、１秒で２４００
／５×８＝３８４０言語サンプルを伝送できる。
【０１７９】本発明の好ましい実施例のデータ速度は、
言語サンプルのための帯域幅の残りを保留して、１０ボ
ーごとにデータを送ることにより、減少できる。もしデ
ータ速度が（格子符号化とＶ.３２（２）または２７＝
１２８点の信号点配置図（星座）を用いて）１４４０に
半減されるならば、言語サンプル速度は、秒当たり２４
００／１０×１８＝４３２０サンプルに上昇できる。こ
うして、本発明の好ましい実施例は、６００〜２７６０
Ｈｚのアナログ音声を、ほとんど劣化や圧縮なしに、容
易に送ることができる。また、このボー速度は、Ｖ.３
４ＣＣＩＴＴ標準またはＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合
−遠距離通信規格化）標準を用いるなどにより、３００
０または３２５０にさえ増加でき、データおよび音声の
ための帯域幅は、対応して増加できる。
【０１８０】言語信号の質と明瞭さをさらに増加するた
めに、言語サンプルは、図３２〜図３６に示すように、
伝送の前に周波数領域で圧縮（compand）できる。図３
２は、０〜４８００Ｈｚの言語サンプルの１例である。
図３３は、圧縮システム応答を示し、図３４は、圧縮の
対応する応答を表す。周波数シフトを用いることによ
り、言語の各区分に対し、図３５に示されるように、逆
の演算を実行すると、図３６に示されるように、より高
品質の言語信号が伝送でき、再構成できる。ボー速度の
選択に依存して、この周波数圧縮は不必要である。
【０１８１】搬送波上での音声およびデータモードとデ
ータ専用モードの間を非常に容易に切り換えることがで
きる。まず、同じ搬送波で送られるデータサンプルとデ
ジタル化言語サンプルの選択または比が、モデム間のＣ
ＣＩＴＴのＶ.３２のハンドシェーク期間の間に決定さ
れ、伝送される。どのサンプルがどの時間周期にどのボ
ーで送られるかの決定は、また、あらかじめ配置された
データパケットを用いて、伝送の間に動的に変化する。
このデータパケットは、圧縮音声データプロトコルとと
もに説明され、表１５とともに説明されたヘッダにおけ
る留保パケット表示を用い、ＨＤＬプロトコルにより伝
送される。また、モデム間の始めのトレーニングすなわ
ちハンドシェークにおいて、エコー打ち消しは、音声パ
ケットを伝送するボーに対して負かされ、動的にスイッ
チされ、データ伝送間隔においてのみ再トレーニングさ
れる。
【０１８２】本発明の他の実施例では、主制御器からデ
ジタル電話ＣＯＤＥＣ３１１からのデジタル化データを
受信し回路３１１のデータポンプチップセットに通すデ
ータ処理量は、音声制御器ＤＳＰ３０６の必要性を除去
できる。主制御器は、音声データを送るのに十分な処理
速度を有し、したがって、全体の回路の複雑さは、音声
制御ＤＳＰ３０６を除去することにより減少できる。
【０１８３】また、それぞれの機能を通信するためモデ
ム間で使用されるハンドシェーク間隔すなわちトレーニ
ング間隔は、音声ボーとデータボーの間のボーの割り当
てを伝送するために用いられる。また、モデムは、搬送
信号のどのボーがデジタル化音声サンプルを含むか、お
よび、適当な低レベル制御パケットまたは監督パケット
を交換することによりデジタル化音声速度とデータ速度
とのデータの変化を適合するデータをどのボーが含む
か、について動的に再トレーニングできる。
【０１８４】（結論）当業者は、特許請求の範囲の制限
内で他の実施例を考案できるであろうと思われるが、本
発明は、添付された特許請求の範囲によってのみ制限さ
れる。
【０１８５】
【発明の効果】本発明の音声データ重畳機能は、操作者
が、遠くの位置へ、音声とデータ通信を同時に伝送する
ことを可能にする。この音声データ重畳機能は、音声伝
送用のデジタル化信号の要求に依存して、電話線でのデ
ータバンド幅を動的に割り当てる。本発明を用いると、
デジタル化された音声は、圧縮されたパケットのフォー
マットでも、圧縮されないフォーマットでも伝送でき
る。本発明により、Ｖ.３２プロトコルでデジタル化さ
れた音声の直接の符号化と多重伝送のためにデジタル化
された音声を多重化する非圧縮モードを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が複数の通信モードで機能できる遠距
離通信環境の図である。
【図２】 パーソナルコンピュータ上で作動するソフト
ウエア構成部分のメインメニューアイコンの図である。
【図３】 本システムのハードウエア構成部分のブロッ
ク図である。
【図４】 図面の間の相互関係の理解を助けるための図
５〜図２１の電気回路図を見るためのキーを示す図であ
る。
【図５】 本システムのハードウエア構成部分の回路の
詳細な回路図である。
【図６】 本システムのハードウエア構成部分の回路の
詳細な回路図である。
【図７】 本システムのハードウエア構成部分の回路の
詳細な回路図である。
【図８】 本システムのハードウエア構成部分の回路の
詳細な回路図である。
【図９】 本システムのハードウエア構成部分の回路の
詳細な回路図である。
【図１０】 本システムのハードウエア構成部分の回路
の詳細な回路図である。
【図１１】 本システムのハードウエア構成部分の回路
の詳細な回路図である。
【図１２】 本システムのハードウエア構成部分の回路
の詳細な回路図である。
【図１３】 本システムのハードウエア構成部分の回路
の詳細な回路図である。
【図１４】 本システムのハードウエア構成部分の回路
の詳細な回路図である。
【図１５】 本システムのハードウエア構成部分の回路
の詳細な回路図である。
【図１６】 本システムのハードウエア構成部分の回路
の詳細な回路図である。
【図１７】 本システムのハードウエア構成部分の回路
の詳細な回路図である。
【図１８】 本システムのハードウエア構成部分の回路
の詳細な回路図である。
【図１９】 本システムのハードウエア構成部分の回路
の詳細な回路図である。
【図２０】 本システムのハードウエア構成部分の回路
の詳細な回路図である。
【図２１】 本システムのハードウエア構成部分の回路
の詳細な回路図である。
【図２２】 音声圧縮アルゴリズムの信号処理のフロー
チャートである。
【図２３】 上記の音声圧縮アルゴリズムの詳細なフロ
ーチャートである。
【図２４】 上記の音声圧縮アルゴリズムの詳細なフロ
ーチャートである。
【図２５】 エコー打ち消しアルゴリズムの詳細なフロ
ーチャートである。
【図２６】 音声／データ多重化機能の詳細なフローチ
ャートである。
【図２７】 本発明に適合可能なデジタルコンピュータ
の構成部分の斜視図である。
【図２８】 本発明に適合可能なソフトウエア構造のブ
ロック図である。
【図２９】 毎秒４８００ボーでの差分象限符号化の
Ｖ.３２標準における２４００ボー搬送波の毎秒９６０
０ボーでの４点非圧縮符号化および毎秒９６００での非
冗長符号化のための１６点非冗長符号化の実数／虚数平
面図である。
【図３０】 許容される音声バンドの最高周波数の２倍
でサンプルされた音声信号の時間によるサンプリングを
示す図である。
【図３１】 ２つのサンプル（Ｓn,Ｓn+1）が１つのバ
ンドで同時に伝送されている複素面を示す図である。
【図３２】 伝送の前の周波数域での音声信号のデータ
処理を示す図である。
【図３３】 伝送の前の周波数域での音声信号のデータ
処理を示す図である。
【図３４】 伝送の前の周波数域での音声信号のデータ
処理を示す図である。
【図３５】 伝送の前の周波数域での音声信号のデータ
処理を示す図である。
【図３６】 伝送の前の周波数域での音声信号のデータ
処理を示す図である。
【符号の説明】
３０１、３０２、３０３…電話インタフェース、 ３０５…デジタル電話ＣＯＤＥＣ回路、 ３０６…音声制御回路、 ３０８…デュアルポートＲＡＭ、 ３０９…電話接続回路、 ３１０…電話線インタフェース回路、 ３１３…主制御器、 ３１５…ＲＳ２３２シリアルインタフェース回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラグ・シャルマ アメリカ合衆国55127ミネソタ州ノー ス・オークス、エバーグリーン・ロード 16番 (56)参考文献 特開 昭63−54052（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−88961（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−286359（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−302550（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−169360（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−99540（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−193658（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−95256（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−99512（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−99513（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−99524（ＪＰ，Ａ) 米国特許4891806（ＵＳ，Ａ) 米国特許5081647（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04M 11/00 - 11/10 H04J 3/00 - 3/26 H04L 27/34 - 27/38 ＰＣＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多機能通信システムにおける音声とデー
    タとの重畳通信方法において、 搬送波信号を用いて、第１モデムを備えた第１位置と、
    第２モデムを備え第１位置より遠隔の第２位置との間の
    通信接続を起動し、 搬送波信号上のデータ信号と音声信号とを伝送するとい
    う要求を、上記の第１モデムに知らせ、 音声信号のサンプルをデジタル化して、デジタル化され
    た音声サンプルを作成し、 直交振幅変調を用いて、搬送波信号の選択されたサイク
    ルで、上記のデジタル化された音声サンプルの複数ビッ
    トを直接に符号化して、第１符号化サイクルを作成し、 直交振幅変調を用いて、搬送波信号の上述の選択された
    サイクルと異なる他の選択されたサイクルで、上記のデ
    ータ信号の複数ビットを直接に符号化して、第２符号化
    サイクルを作成し、 上記の第１符号化サイクルと第２符号化サイクルを上記
    の第２位置へ伝送し、 上記の第１符号化サイクルと第２符号化サイクルとか
    ら、上記のデジタル化された音声サンプルと上記のデー
    タ信号とを復号する音声データ重畳通信方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載された方法において、直
    交振幅変調を用いた上記のデジタル化された音声サンプ
    ルの直接の符号化と上記のデータの直接の符号化は、さ
    らに、実数／虚数平面において４ベクトルの信号点配置
    図を用いての符号化を含むことを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載された方法において、直
    交振幅変調を用いた上記のデジタル化された音声サンプ
    ルの符号化と上記のデータの符号化は、さらに、実数／
    虚数平面において１６ベクトルの信号点配置図を用いて
    の符号化を含むことを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載された方法において、直
    交振幅変調を用いた上記のデジタル化された音声サンプ
    ルの符号化と上記のデータの符号化は、さらに、実数／
    虚数平面においてベクトル信号点配置図の格子符号化を
    含むことを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載された方法において、音
    声サンプルのデジタル化による上記のデジタル化された
    音声サンプルの作成は、音声サンプルの作成の前に音声
    サンプルを圧縮することを含むことを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載された方法において、音
    声サンプルのデジタル化による上記のデジタル化された
    音声サンプルの作成は、デジタル化された音声サンプル
    の作成の前に、周波数領域において音声バンドをシフト
    することを含むことを特徴とする方法。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載された方法において、上
    記の通信接続の起動は、どの部分の搬送波信号がデジタ
    ル化された音声サンプルを含み、どの部分の搬送波信号
    がデータを含むかについて上記の第１モデムと上記の第
    ２モデムとをトレーニングすることを含む方法。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載された方法において、上
    記の通信接続の起動は、どの部分の搬送波信号がデジタ
    ル化された音声サンプルを含み、どの部分の搬送波信号
    がデータを含むかについて上記の第１モデムと上記の第
    ２モデムとを動的に再トレーニングして、発信される上
    記のデジタル化された音声の速度と上記のデータの速度
    とにおける変化に適応することを含む方法。
  9. 【請求項９】 通信媒体への接続と、通信媒体での搬送
    波信号の伝送のためのインタフェース手段と、 ユーザから音声信号を受信する音声入力手段と、 コンピュータからデータを受信するデータ入力手段と、 上記の音声入力手段に接続され、上記の音声信号をデジ
    タル音声データに変換する変換手段と、 直交振幅変調を用いて搬送波信号の第１サイクルで複数
    ビットの上記のデジタル音声データを直接に符号化し、
    直交振幅変調を用いて搬送波信号の第２サイクルで複数
    ビットの上記のコンピュータのデータを直接に符号化
    し、搬送波信号のどのサイクルが複数ビットのデジタル
    音声データを含むかを示す信号を搬送波信号上に送る制
    御手段とからなる音声情報とデータ情報の全２重伝送の
    ためのシステム。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載されたシステムにおい
    て、さらに、上記の制御手段における直交振幅変調を用
    いた上記のデジタル化された音声サンプルの直接の符号
    化と上記のデータの直接の符号化は、さらに、実数／虚
    数平面において４ベクトルの信号点配置図を用いて符号
    化することを含むことを特徴とするシステム。
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