JPH01177225A - 音声信号符号化復号化方式及びその装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は音声信号を低いビットレートで効率的に符号化
、復号化するための音声信号符号化復号化方式及びその
装置に関する。特に、移動通信などに共する場合に伝送
路の誤り率が高くても、殆ど音質の劣化なく良好な音声
を再生するための音声信号符号化復号化方式及びその装
置に関する。

（従来の技術） 音声信号を１６−８ｋｂｐｓ程度で良好に符号化する方
、法として、声道の特性をデジタルフィルタで表し、音
源を複撤個のパルス列の組合せで良好に表すマルチパル
ス符号化法が知られている。この方法ではフィルタの係
数と音源パルスへ情報（パルスの、振幅、位置〉を２０
ｍ５程度のフレーム毎にもとめて伝送する。この方式の
詳細については、例えば、アラセキ（Ａｒａｓｅｋｉ　
）、オザワ（Ｏｚａｖａ）−氏らによる「マルチパルス
　イクサイティド　スピーチコーダー　ペイスト　オン
　マキシマム　クロスコリレーション　サーチ　アルゴ
リズム（Ｍｕｌｔｉ−ｐｕｌｓｅ　Ｅｘｃｉｔｅｄ　５
ｐｅｅｃｈ　Ｃｏｄｅｒ　Ｂａ５ｅｄ　ｏｎ　Ｍａｘｉ
ｍｕｍＣｒｏｓｓｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　５ｅａｒｃ
ｈ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）　Ｊ　（ＧＬＯＢＥＣＯＭ　
８３、講演番号２３．３．１９８３）　　（文献１）に
詳細に説明されているので、ここでは説明を省略する。

この方式は有線伝送路などのような伝送路誤りが非常に
少ないところでは良好な音声を再生できる。

（発明が解決しようとする問題点） しかじかながら前記従来法を最近需要が急増している自
動車電話などのような移動通信に適用した場合には、無
線伝送路の誤り率が１０−２程度と非常に高く、さらに
はマルチパスフェージングなどの原因により、ランダム
エラーのみならずバーストエラーも頻繁に発生するため
に、前記従来法の再生音質は極端に劣化していた。特に
、フィルタの係数の次数の低い部分の重要な情報や、音
源の振幅正規化情報などの重要な情報に伝送路誤りが発
生した場合に、音質の劣化が大きく、極端な場合には通
話が困難になるという大きな問題点があった。

本発明の目的は、伝送路誤りが１０−２程度でも音質の
劣化が殆どなく、良好な音声を再生可能な音声符号化復
号化方式及びその装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明による音声信号符号復号化方式は、離散的な音声
信号を入力し前記音声信号をスペクトルパラメータと複
数個のパルス列の組合せで表して伝送して前記音声信号
を良好に再生するマルチパルス音声符号化法において、
前記伝送情報を表す符号の一部分に対して一種類または
複数種類の誤り制御を行う手段を有することを特徴とす
る。

本発明による音声信号符号化装置は、離散的な音声信号
を入力し、前記音声信号のスペクトル特性を表すスペク
トルパラメータを求めて符号化するスペクトルパラメー
タ計算回路と、前記音声信号あ音源を表す複数個のパル
ス列の組合せを求めて符号化するマルチパルス音源計算
回路と、前記スペクトルパラメータ計算回路と前記マル
チパルス音源計算回路の出力符号の一部分に対して一種
類または複数種類の誤り制御符号化を行う誤り制御符号
化回路を有することを特徴とする。

本発明による音声信号復号化装置は、音声信号の誤り制
御されたスペクトルパラメータを表す符号とマルチパル
ス音源を表す符号とを入力して分離するデマルチプレク
サ回路と、前記符号の一部分に対して一種類または複数
種類の誤り制御復号化を行う誤り制御復号化回路と、前
記復号化されたスペクトルパラメータと前記復号化され
たマルチパルス音源を用いて音声信号を再生する合成フ
ィルタ回路とを有することを特徴とする。

（作用） 本発明は、前述のマルチパルス音声符号化法において、
伝送情報のビットの重要度あるいは伝送路誤りに対する
敏感度に応じて、前記伝送情報の一部分の符号に一種類
あるいは複数種類の誤り制御を施すことを特徴としてい
る。

次に本発明の作用を第２図を用いて説明する。

離散的な音声信号系列が入力端子１００を通じて入力さ
れる。前記音声信号は一定時間長のフレーム（例えば２
０ｍ５）毎に分割される。次にＬＰＣ分析部２００は、
前記フレームの音声信号を衆知の方法によりＬＰＣ分析
してＬＰＣ係数をあらかじめ定められた次数だけ求める
。ＬＰＧ量子化器２２０はＬＰＣ係数を量子化する。こ
の方法は例えば特顆昭５９−２７２４３５号（文献２）
を参照することができる。ＬＰＣ量子化器２２０はＬＰ
Ｇ係数を量子化した符号を誤り制御符号化回路４００へ
出力する。ＬＰＣ係数逆量子化器２４０は、符号化され
たＬＰＣ係数を復号化してマルチパルス音源計算回路３
００へ出力する。この方法は前述の文献２を参照するこ
とができる。

マルチパルス音源計算回路３００は、前記音声信号とＬ
ＰＧ係数を用いてあらかじめ定められた個数のマルチパ
ルス列の振幅と位置を求める。ここでこの音源パルス列
の求め方は、前記文献１あるいは文献２を参考すること
が出来る。

パルス量子化器３５０は、パルスの最大値を正規化情報
としてあらかじめ定められたビット数で量子化し、これ
を用いて各パルスの振幅を正規化した後、あらかじめ定
められたビット数で量子化し、位置を符号化する。これ
らの具体的な方法は前記文献２を参照することができる
。正規化情報、パルスの振幅、位置を表す符号は誤り制
御符号化回路４００へ出−力される。

誤り制御符号化回路４００は、ＬＰＣ係数、音源パルス
の正規化情報、音源パルスの振幅、位置の符号を入力し
、各伝送情報の符号の重要度、伝送路誤りに対する敏感
度に応じて一種類あるいは複数種類の誤り制御符号化を
行い、誤り制御符号化の種類に応じて保護すべき情報に
冗長ビットを付加する。以下では、誤り制御として誤り
訂正符号を用い、複数種類の誤り訂正符号を用いる場合
について説明する。ここで誤り訂正符号としては、衆知
のリードソロモン（Ｒ３）符号、ＢＣＨ符号やＭＬＤ符
号などを使用することができる。ここでＩ？Ｓ符号、Ｂ
ＣＨ符号の構成に関しては、今井氏らによる゛岩披講座
、情報科学４、情報と符号の理論”（第６章、岩波書店
、文献３）などに詳細に説明されており、ＭＬＤ符号に
関しては、後述の文献４などに説明されているので、こ
こでは説明を省略する。誤り保護すべき伝送情報として
は、マルチパルス符号化法の場合、ＬＰＣ係数が音声信
号の音韻情報を担っており、低次の係数はど低いフォル
マントの情報を表しているため、低次の係数のＭＳＢに
近いビットはど重要である。次に、音源の振幅を決定す
るパルスの振幅の正規化情報のＭＳＨに近いビットはど
重要である。これら以外にはパルスの振幅のＭＳＢより
のビット、及びパルスの位置のＭＳＢよりのビットが重
要である。従って、これらの伝送情報の重要度の高いビ
ットはど、強い誤り訂正能力を有する誤り訂正符号を用
いる。−方、それ程重要でないビットに関しては、冗長
ビット数の少ないそれ程強くない誤り訂正符号を用いる
か、あるいは全く保護しない構成とすることもできる。

マルチプレクサ回路５００は、誤り訂正符号化された符
号系列を入力し、バースト誤りに対しても強くするよう
に誤り保護した情報をインターリーブして並べて伝送路
へ出力する。

（実施例） 本発明の一実施例を示す第１図において、入力端子６０
０から離散的な音声信号を入力する。前記音声信号を一
定時間フレーム（例えば２０ｍ５）毎に分割し、ＬＰＧ
分析回路６５０において衆知の方法を用いてＬＰＣ分析
を行い、ＬＰＣ係数をＬＰＣ量子化器６７０へ出力する
。ＬＰＣ量子化器６７０は、あらかじめ定められたビッ
ト数によってＬＰＣ係数を量子化する。具体的な方法と
しては、例えば前記文献２を参照することができる。Ｌ
ＰＣ復号器６８０は量子化したＬＰＧ係数を復号化して
出力する。インパルス応答計算回路７００は復号化され
たＬＰＣ係数を用いて重みすけ合成フィルタのインパル
ス応答を求める。具体的な方法は前記文献２を参照する
ことができる。

自己相関関数計算回路７２０はインパルス応答の自己相
関関数を計算する。具体的な方法としては、前記文献２
を参照することができる９重み付は回路６９０は音声信
号に聴怒重み付けを施す。

具体的な方法は前記文献２を参照できる。相互相関関数
計算回路７１０は重みずけ信号とインパルス応答の相互
相関関数を計算する。具体的な方法としては前記文献２
を参照することができる。マルチパルス音源計算回路７
３０は、相互相関関数と自己相関関数を用いてマルチパ
ルスの振幅と位置を予めさだめられな個数だけ求める。

具体的な方法としては、前記文献２を参照することがで
きる。パルス量子化器７４０は前記作用の項で説明した
パルス量子化器３５０と同一の動作をし、振幅の正規化
情報と各パルスの位置、振幅を表す符号を誤り制御符号
化回路７５０へ出力する。

誤り制御符号化回路７５０は、前記作用の項で説明した
誤り制御符号化回路４００と同一の動作をし、ＬＰＣ係
数の低次のＭＳＨに近いビットはど、またパルスの振幅
の正規化情報のＭＳＢに近いビットはど強い誤り訂正符
号化を行い、それ以外のビットに関しては、異なる誤り
訂正符号化を施すか、あるいは全く誤り訂正を施さない
ようにもすることができる。これらの符号は、マルチプ
レクサ７６０へ出力される。

マルチプレクサ７６０ではこれらの符号系列に対し、誤
り訂正の施された符号に対して、バーストエラーに対し
て強くなるようなインターリーブを施したのち出力する
。

受信側では、デマルチプレクサ７６５は受信した符号系
列に対してインターリーブを解除した後に、ＬＰＧ係数
、音源パルスの振幅正規化情報、振幅、位置情報を分離
して誤り制御復号化回路７７０へ出力する。

誤り制御復号化回路７７０は、送信側で誤り訂正された
情報に対しては誤り訂正復号化を行い出力する。

パルス復号化回路７８０は、パルスの正規化情報、振幅
、位置を用いて音源パルス列を復号化しパルス発生回路
８００へ出力する。パルス発生回路８００は音源パルス
列を発生させて出力する。

ＬＰＣ復号化回路７９０はＬＰＣ係数を復号化して合成
フィルタ回路８１０へ出力する。合成フィルタ回路８１
０は復号化されたＬＰＣ係数と音源信号を用いて１フレ
一ム分の合成音声信号を求めて端子８２０を通して出力
する。

上述した実施例はあくまで本発明の一実施例に過ぎずそ
の変形例も種々考えられる。

誤り制御符号化に関しては、前述の作用や実施例で述べ
た誤り訂正符号の他に衆知の良好な誤り訂正符号を用い
ることができる。これらについては、前述の文献３の他
に、桑原氏らによる“自動車電話”　（電子通信学会偏
、第３章、５０−５３頁、文献４〉や宮用氏らによる“
符号理論″（昭晃堂、文献５）などを参照することがで
きる。またバースト誤りを検出あるいは訂正する符号を
用いることもできる。詳細は前記文献３を参照できる。

また、音源パルスの計算法としては上述の実施例の他に
衆知の良好な方法を用いることもできる。これについて
は、に、Ｏｚａｗａ　　”Ａ　５ｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｐｕ
１ｓｅ　５ｅａｒｃｈ　ＡＩｇｏｒｉｔｈｍｓ　ｆｏｒ
　Ｍｕｌｔｉ−Ｐｕｌｓｅ　５ｐｅｅｃｈＣｏｄｅｃ　
　Ｒｅａｌｅｚａｔｉｏｎ　　″　（Ｊ、５ｅｌｅｃｔ
ｅｄ　　Ａｒｅａ　　ｏｆ　　Ｃｏｗｓｕｎｉｃａｔｉ
ｏｎｓ、ｐｐ、、１９８７）　（文献６）を参照するこ
とができる。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、伝送路の誤りが殆ど
ないときに良好な再生音声の得られるマルチパルス音声
符号化法に於て、伝送情報の重要な符号に対してその重
要度に応じた誤り制御符号化を行っているので、移動通
信などのように伝送路の誤りの高い用途に適用しても、
音質の劣化の殆どない良好な再生音声を得ることができ
るという大きな効果がある。

図面の簡単説明 第１図は本発明による音声符号化復号化方式とその装置
の一実施例の構成を示すブロック図、第２図は本発明の
作用を示すブロック図である。

２００．６５０ＬＰＣ計算回路、２２０．６７０ＬＰＣ
量子化回路、２４０．６８０　　ＬＰＣ復号化回路、３
５０．７４０　　パルス量子化回路、４００．７５０　
誤り制御符号化回路　３００．７１０　マルチパルス音
源計算回路、６９０　重みずけ回路、７００　インパル
ス応答計算回路、７１０　相互相関関数計算回路、７２
０　自己相関関数計算回路、７５０　マルチプレクサ、
７６５デマルチプレクサ、７７０　誤り制御復号化回路
、８００　　パルス発生回路、８１０　合成フィルタ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）離散的な音声信号を入力し前記音声信号をスペク
   トルパラメータと複数個のパルス列の組合せで表して伝
   送して前記音声信号を良好に再生するマルチパルス音声
   符号化法において、前記伝送情報を表す符号の一部分に
   対して一種類または複数種類の誤り制御を行う手段を有
   することを特徴とする音声信号符号化復号化方式。
2. （２）離散的な音声信号を入力し、前記音声信号のスペ
   クトル特性を表すスペクトルパラメータを求めて符号化
   するスペクトルパラメータ計算回路と、前記音声信号の
   音源を表す複数個のパルス列の組合せを求めて符号化す
   るマルチパルス音源計算回路と、前記スペクトルパラメ
   ータ計算回路と前記マルチパルス音源計算回路の出力符
   号の一部分に対して一種類または複数種類の誤り制御符
   号化を行う誤り制御符号化回路を有することを特徴とす
   る音声信号符号化装置。
3. （３）音声信号の誤り制御されたスペクトルパラメータ
   を表す符号とマルチパルス音源を表す符号とを入力して
   分離するデマルチプレクサ回路と、前記符号の一部分に
   対して一種類または複数種類の誤り制御復号化を行う誤
   り制御復号化回路と、前記復号化されたスペクトルパラ
   メータと前記復号化されたマルチパルス音源を用いて音
   声信号を再生する合成フィルタ回路とを有することを特
   徴とする音声信号復号化装置。