JPH01147933A

JPH01147933A - 信号伝送システム

Info

Publication number: JPH01147933A
Application number: JP62306946A
Authority: JP
Inventors: Masami Akamine; 政巳赤嶺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-12-04
Filing date: 1987-12-04
Publication date: 1989-06-09
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JP2961154B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、音声信号および例えばファクシミリ信号の
ような非音声信号を符号化するための符号化装置に関す
るものである。

（従来の技術）入力信号に応じて符号化方式を切換えることζこより、
音声信号と９６００ｂｐｓモデム信号の両者を符号化で
きるものとして、３２Ｋｂｐｓ　　ＡＤ　　ＰＯＭ符号
化装置のあることが一般に知られている。

第６図は公知文献Ｉ［竹林他”９６００モデム信号の伝
送特性を改善した３２Ｋｂｐｓ　　ＡＤＰＯＭ符号化方
式”通信学会技報、Ｖｏｌ、　０８８５−６０（１９８
５−ｓ）］に記載された３　２Ｋｂｐｓ　ＡＤ　ＰＯＭ
符号化装置の概略的構成を示すものである。

第６図において、適応／モデム用量子化器６１と適応／
モデム用逆量子化器６２はそれぞれ音声信号用とモデム
信号用の量子化器および逆量子化器であり、両者ともに
４ビツト１６レベルの量子化器からなっている。また６
５．６６はそれぞれ音声信号と９６００ｂｐｓモデム信
号を検出し符合化方式を切換える切換器であり符号化部
６０と復号化部７０で独立に動作するものである。図中
、６３．６４は適応／固定予測器であり、６７は入力信
号端子。

６８は出力信号端子を示している。

このような従来のＡＤ　ＰＯＭ符号化装置では、回線断
や回線誤り等により符号化部と復号化部の音声／モデム
検出のタイミングがずれたり、ノイズによって音声／モ
デム検出器が誤動作した場合、符号化部と復号化部の符
号化方式が異なる状態に陥り音声信号およびモデム信号
を伝送できなくなることになる。しかも、−度このよう
な状態に陥ると、音声／モデム検出が正常に１テなわれ
得なくなるので、永久に正常復帰できなくなるという問
題がある。

（発明が解決しようとする問題点）上記のように従来の符号化装置は、符号化部と復号化部
で符号化方式が異なる状態に口、りする可能性があり、
この場合信号の伝送ができなくなる問題がある。また、
従来の符号化装置は符号化部と復号化部の両方に音声／
非音声検出器を備えているのでハードウェアの規模が大
きくなるという問題点もあった。

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、符号化部と復号化部で符号化方式が異なる状態に
陥りζこくく万−陥っても自動的に正常復帰するので異
常状態にロックすることがなくしかも構成を簡略化でき
るのでハードウェア規模の小さな符号化装置を提供する
ことを目的としている。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するため、この発明の符号化装置は符
号化部側に音声／非音声検出器と、１個の符号をそれぞ
れ禁止コードに割り当てた音声用と非音声用の量子化器
と、符号化方式切換え器とを備えるとともに復号化部側
に符号化部が送出する禁止コードを検出する手段と、１
個の符号をそれぞれ禁止コードに割当てた逆量子化器と
、符号化方式切換え器とを備え、符号化部のみで音声／
非音声の検出を行ない符号化部の符号化方式を切換える
とともに禁止コードを切換え信号として復号化部へ送出
すること−こより復号化部の符号化方式を符号化部の符
号化方式に従属させて切換えることを特徴としている。

なお、量子化器の符号は、出現確率の高い量子化出力の
順に禁止コードとのハミング距離が大きくなるように割
り当てることが適当である。

（作　用）音声用の量子化器および逆量子化器の禁止コードをＡと
し、非音声用の量子化器および逆量子化器の禁止コード
をＢとする。このことは、音声用コードは符号人を非音
声用コードは符号Ｂをそれぞれ発生しないことを意味し
ている。

符号化部において、音声／非音声検出器が音声信号を検
出した場合には、符号化方式切換え器はコーグを音声用
に切換えるとともに禁止コードＢを復号化部に送出する
。一方、非音声信号を検出した場合にはコーグを非音声
用に切換えるとともに禁止コードＡを復号化部に送出す
る。復号化部では禁止コード検出器が禁止コードＢを検
出した場合にはデコーダを音声用に切換え、禁止コード
Ａを検出した場合には非音声用に切換える。

このように、この発明では、従来の装置のように符号化
部と復号化部で独立に符号化方式を切換えるのでなく、
符号化部の状態に従属して復号化部を切換えるため、回
線誤りにより符号が禁止コードに誤らない限り、符号化
部と復号化部で符号化部で符号化方式が異る状態に陥る
ことがない。

万一、符号化方式が異なつた状態に陥っても、禁止コー
ドの検出によって符号化部の符号化方式を復号化部で知
ることができるので、直ちに正常状態へ自動復帰させる
ことができる。例えば、コーグが音声用でデコーダが非
音声用の符号化方式が異なる異常状態に万−陥った場合
、禁止コードＢは音声用コードのみが発生するものなの
で、禁止コードＢの検出によって異常状態を検知し容易
に正常状態へ復帰できる。コーグが非音声用でデφ コード非音声用の符号化方式が異なる異常状態に陥った
場合にも禁止コードＡの検出によって同様に正常復帰で
きる。

従来の符号化装置では、符号化部と復号化部で独立に音
声／非音声の検出を行ない符号化方式を独立に切換えて
いるので、回線誤りや音声／非音声検出器の内部状態の
不一致等により異常状態に陥り易い。

これに対し、この発明の装置では、符号化部のみで音声
／非音声の検出を行ない、符号化部に従属させて復号化
部の符号化方式を切換えているので、回線誤りによって
符号が禁止コードに誤らない限り異常状態に陥いること
がない。

さらに、符号の割り当て方法を、ハミング距離が最大と
なる符号を禁止コードＡと禁止コードＢに割り当て、出
現確率の最も高い量子化出力から出現確率の高い順に禁
止コードとノ＼ミング距離が大きい符号を割り当てるよ
うにすることにより、回線誤りによる異常状態への遷移
確率を最小にしている。

回線誤りの確率をＰｅ、回線は定常で無記憶、２値対称
チヤネルで誤りはランダム誤りとすると、符号化方式の
切換えの際、回線誤りによって禁止コードＡが禁止コー
ドＢにあるいは禁止コードＢが禁止コードＡに誤り、異
常状態へ遷移する確率Ｐｍ　ｉ　ｓ　ｓはＦｍ１ｓｓ＝Ｐｅ’ＡＢ　−（１−Ｐｅ　）　ｎ’ＡＢ
・・・・・・・・・（１）で表わされる。ただし、ｄＡＢは禁止コードＡ、Ｂのハ
ミング距離、ｎは符号長（ｂｉｔ）である。

この発明ではｄＡＢが最大となるようにＡとＢが割り当
てられているのでＰｍ　ｉ　ｓ　ｓは最小である〇マタ
、を子化出力ヲｙ　ｈ　、　ｋ＝１　、２．＝−・・、
　２ｎ’、その出現確率をＰ（３）：ｋ）、　Ｙｋに割
り当てられた符号をｃｋとすると、回線誤りによって符
号Ｃｋが禁止コードに誤り異常状態に遷移する確率Ｐｍ
　ｉ　ｓ　ｓは次式％式％ただし、ｄ　は符号Ｃｋと禁止コードとのノ・ミにング距離である。

この発明によればＰ（ｙｋ）＞　Ｐ　（ｙｊ）ならばｄｋ＞ｄｊ・・・・
・・・・・（３）となっているので、Ｐｍ１ｓｓは最小である。

以上の議論は、禁止コードを１個検出する場合であり、
禁止コード検出の数を連続してｍ個とした場合には、異
常状態への遷移確率はＰｍ１ｓｓとなって、さらに異常
状態へ陥りにくくなる。

この発明においては、禁止コードとして量子化出力の中
で最も出現確率が高い符号が割り当てられ、これにより
異常状態から正常状態への平均の復帰時間を最小にして
いる。

また、この発明では復号化部の音声／非音声検出器が不
要である上に、禁止コード検出器が簡単な回路で構成で
きることからノ・−ド規模を従来の装置に比して小さく
することができる。

（実施例）以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図は、この発明を９６００　ｂｐｓのモデム信号を
伝送できる３　２Ｋｂｐｓ　ＡＤ　ＰＯＭ音声符号化袈
置装して構成した実施例を示している。

第１図において符号化部１１は音声用コーグ１、モデム
用コーダ２、スイ雫チ３、音声／モデム検出器４、禁止
コード送出器５を備え、復号化部１２は音声用デコーダ
６、モデム用デユーダ７、禁止コード検出器８、スイッ
チ９およびスイ雫チ１０を備えている。

音声用コーグ１と音声用デコーダ６はＯＯＩ　ＴＴでＧ
７２１として１９８６年の勧告により修正された３２Ｋ
ｂｐｓ　ＡＤ　ＰＯＭで実現できる。

モデム用プーダ２は第２図に示す構成を備え、モデム用
デコーダ７は第３図に示す構成を備えている。また音声
／モデム検出器４は第４図に示す構成を備え、禁止コー
ド検出器８は＠５図の回路構成のものである。

第２図に示すモデム用コーダ２は、入力８（ｋ）△ と固定予測器２４からの予測値Ｓ　（ｋ）との残差ｄ　
（ｋ）を、固定量子化器２１で量子化して出力するもの
である。固定量子化器２１にはスケールファクタ推定器
２３において分布を正規化するファクタＹが入力される
。また、量子化されたものは、逆量子化器２２でｄ（ｋ
）＋ε（ｋ）を得、上記予測値介（ｋ）と加算され、復号信号５ｒ（ｋ）＝ｄ（ｋ）＋ｇ（ｋ）Ｊ（ｋ）＝Ｓ
（ｋ）＋’（、’ｋ）を得る。この復号信号５ｒ（ｋ）
はスケールファクタ推定器２３および固定予測器２４に
送られる。

なお、固定予測器２４はよく知られた自己相法で得るこ
とができる。また、固定量子化器２１は量子化誤差の２
乗平均値が妙小となるように計算機による逐次解法で得
ることができる。

図中２５は入力端子、２６は出力端子を示している。

次に第３図に示すモデム用デコーダ７は入力端３４に加
えられた入力信号を逆量子化器３１により逆号子化し、
固定予測器３２よりの予測値と加算して復号信号５ｒ（
ｋ）を得て、出力端子３５より出力するものである。な
お、この復号信号５ｒ（ｋ）は固定予測器３２およびス
ケールファクタ推定器３３にも供給され、逆量子化器３
１（こけスケール７アクタ推定器３３よりの、分布を正
規化するファクタＹが入力される。

さらに、第４図に示す音声／モデム検出器４は、信号パ
ワーレベルの時間変動率Ｓａ、Ｓｅが音声信号とモデム
信号とで大きく異なることに基づいて検出を行なうもの
で、例えば発明者らによる公知文献Ｉ［［９６００ｂｐ
ｓモデム対応３２　Ｋｂｐｓ　ＡＤＰＯＭの検討」（第
９図情報理論とその応用シンポジウム）ｐｐ２９９〜３
０３　（１９８６−１０）］に詳細に記されている。な
お、第４図において、４１はバンドパスフィルタ、４２
は絶対値回路、４３は短時間平均回路、４４は長時間平
均回路、４５は比較ヤ１」定回路である。

第５図に示す禁止コード検出器８は、シフトレジスタ５
１、アンド回路５２、ノット回路５３よりなる比較的簡
単な回路構成のものである。

次に第１図に戻りこの実施例の作用を説明する。

符号化部１１の入力端子１３に信号が供給されると、音
声／モデム検出器４が働き供給された信号が音声信号で
あるかモデム（非音声）信号であるかの検出が行なわれ
る。音声／モデム検出器４が音声信号を検出した場合に
は、符号化方式切換え器であるスイ〜チ３を音声用コー
グ１の側に切換るとともに禁止コード送出器５によって
禁止コードＢを復号化部１２に送出する。

一方、音声／モデム検出器４が非音声信号を検出した場
合には、スイッチ３をモデム用コーダ２側に切換えると
ともに禁止コード送出器５によって禁止コードＡを復号
化部に送出する。なお、音声用の量子化器および逆量子
化器の禁止コードをＡとし、非音声用の量子化器および
逆量子化器の禁止コードをＢとする。禁止コードＡと禁
止コードＢはハミング距離が最大となる符号を割り当て
、禁止コードＡとしては例えば“ｏｏｏｏ”が用いられ
禁止コードＢとしては例えば″１１１１”が用いられる
。

え器であるスイッチ９，１０を音声用デコーダ６の側に
切換えて音声用デコーダ６を作動させ、禁止コードＡを
検出した場合にはスイッチ９．１０ヲモデム用デコーダ
７側ｔζ切換え、モデム用コーダ７を作動させる。

このように、符号化部の状態ｌと縦べして復号化部のデ
コーダを切換えるため、回線誤りにより符号が禁止コー
ドに誤らない限り、符号化部と復号化部で符号化方式が
異なる状態に陥ることはない。

万一、符号化方式が異なる状態に陥っても、禁止コード
の検出によって符号化部の符号化方式を復号化部で知る
ことができるので直ちに正常状態に自動復帰できる。例
えば符号化部１１が音声用で復号化部１２が非音声用の
符号化方式が異なる異常状態に陥った場合、符号Ｂは音
声用コーグ１のみが発生するものなので、復号化部１２
は禁止コードＢの検出によって異常状態を検知し正常状
態に復帰できる。符号化部が非音声用で復号化部が音声
用の場合も禁止コードＡの検出ζこより同様に正常復帰
できる。

このように復号化部１２のみで音声／非音声の検出を行
ない符号化部１１に縦属させて復号化部１２の符号化方
式を切換えているので、回線誤りによって符号が禁止コ
ードに誤らない限り異常状態に陥らない。さらに、符号
の割り当て方法をハミング距離が最大となる符号を禁止
コードＮと禁止コードＢに割り当て、出現確率の最も高
い量子化出力から出現確率の高い順に禁止コードとハミ
ング距離が大きい符号を割り当てることにより、回線誤
りによる異常状態への遷移確率を最小ｌこしている。

また、禁止コードとして、量子化出方の中で最も出現確
率の高い符号を割り当てることにより、異常状態から正
常状態への平均の復帰時間を最小にしている。ちなみに
、禁止コードＡとして“００００”、禁止コードＢとし
て１１１１”を用いた場合の平均の正常状態への復帰時
間は、計算機シミニレ−ジョンによれば約１　ｍｓであ
り、人間に知覚できない程度の短時間である。

また、復号化部１２においては、音声／非音声検出部が
不要である上、禁止コード検出器８が簡単な回路で構成
できることから、従来の装置に罠しハード規模を小さく
できる特長がある。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
要旨を変更しない範囲において異なる構成をとることが
できる。

［発明の効果］この発明によれば、符号化部と復号化部で符号化方式が
異なる状態に陥りにくく万−陥っても自動的に正常復帰
するので異常状態にロックすることがなくしかも構成を
簡略化できるのでハードウェア規模の小さな符号化装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＡＤ　ＰＯＭ符号化装置として構成したこの発
明の一実施例の構成図、第２図は同実施例に用いるモデ
ム用コーダの構成図、第３図は同じデ゛くモデムれ−ダの構成図、第４図は音声／モデム検出器
の構成図、第５図は禁止コード検出器の回路構成図、第
６図は従来の符号化装置の一例の構成図である。１・・・音声用コーグ　　　２・・・モデム用コーダ３
・・スイッチ　　　　　４・・・音声／モデム検出器５・・・禁止コード送出器６・・・音声用デコーダ　　７・・・モデム用デコーダ
８・・・禁止コード検出器　　９，１０・・・スイッチ
１１・・・符号化部　　　　　１２・・・復号化部１３
、１５・・・入力端子　　　　１４．１６・・・出力端
子ｆｆ　符号ヂ乙誉Ｐ第１図第２図３．３第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）符号化部および復号化部よりなり符号化部は入力
信号が音声信号か非音信号かを検出する第１の手段と、
１レベルの符号を第１の禁止コードとするｎビット（２
＾ｎ−１）レベルの量子化器を有する音声用の第１の符
号化器と、１レベルの符号を第２の禁止コードとするｍ
ビット（２＾ｎ−１）レベルの量子化器を有する非音声
用の第２の符号化器を有し、前記第１の手段の結果に応
じて符号化器を前記第１または第２の符号化器に切換え
るとともに、第１の符号化器に切換えたときは前記第２
の禁止コードを一定時間送出し第２の符号化器に切換え
たときは前記第１の禁止コードを一定時間送出する第２
の手段とを備え、前記復号化部は前記第１の禁止コード
および前記第２の禁止コードを検出する第３の手段と、
１レベルの符号を前記第１の禁止コードとする１ビット
（２＾ｎ−１）レベルの逆量子化器を有する音声用の第
１の復号器と、１レベルの符号を前記第２の禁止コード
とするｎビット（２＾ｎ−１）レベルの逆量子化器を有
する非音声用の第２の復号器と、前記第３の手段が第１
の禁止コードを検出した時には復号器を前記第２の復号
器に切換え、第２の禁止コードを検出した時には前記第
１の復号器に切換える第４の手段とを備えたことを特徴
とする符号化装置。
（２）上記第１の禁止コードおよび第２の禁止コードは
、ハミング距離が最大となるように符号が割り当てられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の符
号化装置。
（３）上記音声用量子化器は、出現確率の高い量子化出
力に非音声用の第２の禁止コードと同一の符号が割り当
てられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の符号化装置。
（４）上記非音声用量子化器は、出現確率の最も高い量
子化出力に音声用の第１の禁止コードと同一の符号が割
り当てられていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の符号化装置。
（５）上記ｎビット（２＾ｎ−１）レベルをもつ量子化
器は、出現確率が最も高い量子化出力から出現確率の高
い順に禁止コードとハミング距離の大きい符号が割り当
てられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の符号化装置。
（６）上記禁止コード検出器は、禁止コードが１個また
は連続して複数個あるいは所定時間内に複数個入力した
ことを検出するものであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の符号化装置。