JPH07240782A

JPH07240782A - 送受話装置

Info

Publication number: JPH07240782A
Application number: JP3001894A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Katayanagi; 恵一片柳
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】【目的】周囲の背景雑音が大きい場所では、送話側か
ら受話側への側音を抑えて、受話音声の明瞭度を高め
る。【構成】送話用マイクロフォン１からＡ／Ｄ変換器２
を介して得られる送話音声信号を、可変利得アンプ７を
介して側音として受話側の加算器１４に送り、受話音声
と加算する。送話音声信号中の背景雑音レベルを背景雑
音レベル検出器６で検出し、この検出された背景雑音レ
ベルに応じて可変利得アンプ７のゲインを制御すること
により、側音レベルを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音声を送受信するため
の送受話装置に関し、特に、送話音声入力の一部を受話
側に送るような送受話装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電話機においては、送話器側の音
声信号を所定のレベルで受話器側に戻し、通常の自由空
間で音声を発する場合と同様に、耳に音声を戻して聞か
せることで、適正な音量で発話できるようにしている。
このように発声者の発した音声の内の当人の耳に戻る分
を側音と呼んでいる。

【０００３】すなわち、一般に送話者は、耳に戻る側音
のレベルが低いと発声レベルを高めるように、逆に側音
レベルが高いと発声レベルを低めるように発声してお
り、耳で確認しながら発声レベルを調整している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、通常の電話
機におけるこの側音のレベルは、ある一定の固定レベル
となっているため、周囲雑音が大きい場合には、送話器
のマイクから混入した雑音が側音として受話器側に戻
り、受話音声の聞き取りの明瞭度が低下するという欠点
がある。

【０００５】特に、携帯用電話機の場合には、屋外で使
用することが多いため、周囲雑音の大きい環境下で使用
することも少なくない。こちらから発信する場合には雑
音の少ない場所を選べても、相手からの着信は場所を選
ばないため、騒音の大きい場所でも応答せざるを得ない
ことも多い。

【０００６】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、周囲の背景雑音が大きい場所では側音を
抑えて、受話音声の明瞭度を向上できるような送受話装
置の提供を目的とする。

【０００７】また、本発明の他の目的は、少ない演算量
ながら高精度、高信頼度で背景雑音を検出し、側音レベ
ル調整が行えるような送受話装置を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る音声信号送
受信装置は、上記課題を解決するために、送話音声を電
気信号の送話音声信号に変換し信号処理して送信し、受
信された信号を信号処理して受話音声信号とした後に受
話音声に変換する送受話装置において、上記送話音声信
号が入力される可変利得増幅手段と、この可変利得増幅
手段からの出力を上記受話音声信号に側音として加算す
る加算手段と、送話側の背景雑音レベルを検出する背景
雑音レベル検出手段とを有し、この背景雑音レベル検出
手段からの検出出力に応じて上記可変利得増幅手段の利
得を制御している。

【０００９】また、上記送話音声信号を圧縮符号化する
音声符号化手段を設け、上記背景雑音レベル検出手段
は、上記音声符号化手段の符号化処理の際に求められる
パラメータを用いて背景雑音レベル検出を行うようにす
ることが挙げられる。また、上記背景雑音レベル検出手
段は、雑音レベルを少なくとも１つの閾値を用いて複数
のレベル範囲に区分し、これらの複数のレベル範囲に応
じて上記可変利得増幅手段の利得を段階的に切換制御す
ることが挙げられる。

【００１０】この場合、上記検出された背景雑音レベル
が大きいときには上記可変利得増幅手段の利得を下げて
側音レベルを下げ、背景雑音レベルが小さいときには上
記可変利得増幅手段の利得を上げて側音レベルを上げる
ように制御する。

【００１１】さらに、上記背景雑音レベル検出手段を、
上記音声符号化手段で得られる分析パラメータを用いて
雑音区間を検出する雑音区間検出手段と、上記雑音区間
検出手段で検出された雑音区間の雑音レベルを検出する
雑音レベル検出手段とで構成し、上記雑音レベル検出手
段で検出された雑音レベルに応じて、上記可変利得増幅
手段の利得を制御することが挙げられる。

【００１２】この場合、上記雑音区間検出手段として
は、入力音声信号の１フレームにつき上記分析パラメー
タとして１次の線形予測符号化係数を用い、該１次の線
形予測符号化係数が所定のしきい値よりも小さいときに
は該１フレームを雑音区間とするものを用いることが挙
げられる。

【００１３】また、上記雑音区間検出手段としては、入
力音声信号の１フレームにつき分析パラメータとしてピ
ッチ成分の強弱を示すピッチゲインを用い、該ピッチゲ
インが所定の範囲内にあるときに該１フレームを雑音区
間とするものや、上記分析パラメータとしてピッチ周波
数を用い、入力音声信号の１フレームの該ピッチ周波数
成分が０であるときに該１フレームを雑音区間とするも
のや、上記分析パラメータとしてフレームパワーを用
い、入力音声信号の１フレームの該フレームパワーが所
定のしきい値よりも小さいときに該１フレームを雑音区
間とするものを用いるようにしてもよい。また、上記雑
音区間検出手段は、現在のフレームと過去のフレームで
のフレームパワーの変化量が所定のしきい値を越えたと
きには、現在のフレームを雑音区間としていても、該現
在のフレームを音声区間とするようなものを用いてもよ
く、また、複数連続フレームの上記分析パラメータの値
を考慮して、雑音区間の検出を行うようなものを用いて
もよい。

【００１４】さらに、上記検出された雑音レベルに応じ
て、受話側での受話音量を制御するようにして、背景雑
音レベル検出手段を側音レベル制御と受話音量制御の双
方に兼用させることが挙げられる。

【００１５】

【作用】背景雑音レベルに応じて可変利得増幅手段の利
得を制御することにより、側音レベルを制御しているた
め、周囲雑音が大きい場所での側音を抑えて受話側に混
入する雑音を抑えることができる。

【００１６】ここで、送受話装置が音声符号化手段を備
えている場合に、この音声符号化の際に計算されるパラ
メータを用いて背景雑音レベル検出を行うことにより、
計算を省略でき、少ない演算量でも高精度、高信頼度の
雑音レベル検出が行える。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係る送受話装置の好ましい実
施例について、図面を参照しながら説明する。図１は、
本発明に係る送受話装置の基本的な実施例の概略構成を
示すブロック回路図である。

【００１８】この図１において、送話用マイクロフォン
１で電気信号とされた入力音声信号は、アナログ／ディ
ジタル（Ａ／Ｄ）変換器２によりディジタル信号とされ
て、音声データ圧縮用のエンコーダ、すなわち音声符号
化器３に供給される。この音声符号化器３で情報圧縮、
符号化が施された音声データは、送信処理回路４に送ら
れて送信のための信号処理が施された後、出力端子５よ
り取り出されて、電話回線あるいはアンテナ等を介して
送出される。

【００１９】背景雑音レベル検出器６においては、例え
ば音声符号化器３における符号化処理の際に計算された
各パラメータを用いて、背景雑音レベルを検出し、この
検出レベルに応じて可変利得アンプ７を制御し、側音と
して受話側に加える送話音声の利得を可変制御する。こ
の可変利得アンプ７は、Ａ／Ｄ変換器２からの出力をデ
ィジタル的に可変利得制御して、受話側の加算器１４に
送っている。なお、背景雑音レベル検出器６は、Ａ／Ｄ
変換器２からのあるいはＡ／Ｄ変換前の音声信号に基づ
いて、背景雑音レベルを検出するものを用いてもよい。
また、可変利得アンプ７は、ゲインが１以下の可変減衰
器であってもよい。

【００２０】受話側の構成としては、伝送路あるいはア
ンテナを介して受信された信号が入力端子１１を介して
受信処理回路１２に供給され、受信処理が施されて、音
声復号化器１３に送られる。この音声復号化器１３にて
送話側の音声符号化器３における符号化処理の逆の処理
が施された後、加算器１４に送られて、可変利得アンプ
１４からの上記側音とディジタル的に加算される。加算
器１４からの出力は、ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）
変換器１５に送られてアナログ信号に変換され、アンプ
１６を介してスピーカ１７に送られている。

【００２１】なお、送話側のＡ／Ｄ変換前のアナログ音
声信号をアナログの可変利得アンプを介して送話側に送
る場合には、送話側のＤ／Ａ変換後のアナログ音声信号
に対してアナログ的に加算を行うようにすればよい。

【００２２】このような構成において、背景雑音レベル
検出器６は、マイクロフォン１により収音された信号の
内の雑音区間での信号レベルを検出し、この検出された
背景雑音レベルが大きいときには可変利得アンプ７のゲ
インを下げて側音のレベルを下げる。逆に、背景雑音レ
ベルが小さいときには、可変利得アンプ７のゲインを上
げて側音のレベルを上げる。すなわち、背景雑音の大き
いうるさい場所では、側音経路を通して受話側に混入す
る雑音を抑えて、明瞭度を上げる。また、一般に送話者
は、耳に戻る側音のレベルが低いと発声レベルを高める
ように、逆に側音レベルが高いと発声レベルを低めるよ
うに発声することから、うるさい場所で側音レベルを下
げることにより送話者の発声レベルが上がり、逆に静か
な場所で側音レベルを上げることにより送話者の発声レ
ベルが相対的に下がる。これにより、音声と周囲雑音と
のＳＮ比が良好にとれるようになる。

【００２３】このような側音レベルの制御は、アナログ
的にあるいは無段階的に行わせてもよいが、いくつかの
ゲインを予め設定しておき、上記検出した背景雑音レベ
ルをいくつかの閾値で弁別して段階的に側音レベルを切
り換えるようにしてもよい。例えば、２種類の背景雑音
レベルの閾値th1 、th2 を定めておき、背景雑音レベル
検出器６で検出した背景雑音レベルＡが各閾値th1 、th
2 より大きいか小さいかによって、側音レベルすなわち
アンプ７のゲインを３種類の大きさＧ₁、Ｇ₂、Ｇ₃に
切換制御する。具体的には、上記各閾値の大小関係をth
1 ＞th2 とし、各ゲインの大小関係をＧ₁＜Ｇ₂＜Ｇ₃
とするとき、Ａ＞th1 のとき、ゲインＧ₁（側音レベル小） th1 ≧Ａ≧th2 のとき、ゲインＧ₂（側音レベル中） th2 ＞Ａのとき、ゲインＧ₃（側音レベル大）のように切換制御すればよい。

【００２４】ところで、上記背景雑音レベル検出器６に
おける信号レベル検出は、マイクロフォンで収音された
信号の内の音声を発している区間以外の雑音区間にて行
うことが必要とされ、この雑音区間と音声区間とを正確
に区別することが必要とされる。この雑音区間と音声区
間とを区別する方法としては、例えば、信号に含まれて
いる基本周期やピッチ等を検出したり、信号波形のゼロ
クロスの頻度を見たり、周波数成分の分布を見たりする
こと等やこれらを併用することが知られている。これら
の手法は、簡便である反面、精度が低い。また、精度を
向上するためのアルゴリズムも提案されており、例え
ば、長時間の平均的な線形予測符号化（ＬＰＣ）係数を
用いて、入力信号に逆フィルタリングを施し、その残差
レベルをモニタする方法等が知られているが、演算量が
多くなる。

【００２５】ここで、図１に示すように、背景雑音レベ
ル検出器６での雑音区間検出やレベル検出の際に、音声
符号化器３における符号化処理の際に計算された各パラ
メータを流用するようにすれば、背景雑音レベル検出の
ためだけの計算を大幅に省略でき、少ない演算量ながら
高精度、高信頼度を実現できる。音声符号化器３は、デ
ィジタル信号処理により音声信号を高能率で圧縮するも
のであり、具体的には例えば、ベクトル和励起リニア予
測（ＶＳＥＬＰ：Vector Sum Excited LinearPredictio
n）等のコード励起リニア予測（ＣＥＬＰ：Code Exited
Linear Prediction ）エンコーダを用いることがで
き、このエンコード処理の際と分析パラメータを、上記
背景雑音レベル検出処理、特に雑音区間検出処理に用い
ることができる。

【００２６】このＶＳＥＬＰについては、例えば、モト
ローラ・インコーポレーテッドによる特表平２−５０２
１３５号公報に「改良されたベクトル励起源を有するデ
ィジタル音声コーダ」の技術として開示されており、ま
た、「ベクトル和励起リニア予測」（VECTOR SUM EXCIT
ED LINEAR PREDICITION (VSELP)：SPEECH CODING AT8 K
BPS :Ira A. Gerson and Jasiuk： Paper presented at
the Int. Conf. onAcoustics, Speech and Signal Pro
cessing -April 1990 ）の文献にも記載されている。

【００２７】上記ＶＳＥＬＰを用いて音声を高能率で圧
縮するディジタル信号処理による音声符号化装置として
のＶＳＥＬＰエンコーダは、入力された音声信号から音
声のフレームパワー、反射係数及び線形予測係数、ピッ
チ周波数、コードブック、ピッチ及びコードブックのゲ
イン等のパラメータを分析し、この分析パラメータを用
いて、音声を符号化している。このような音声を高能率
で圧縮するディジタル信号処理による音声符号化装置で
ある上記ＶＳＥＬＰエンコーダは、携帯用電話装置に多
く適用されている。

【００２８】このようなＶＳＥＬＰエンコーダの分析パ
ラメータを用いた背景雑音レベル検出器６での雑音区間
検出においては、入力音声信号の１フレームにつき上記
分析パラメータとして１次の線形予測符号化係数を用
い、該１次の線形予測符号化係数が所定のしきい値より
も小さいときに該１フレームを雑音区間とするような処
理を行えばよい。

【００２９】また、入力音声信号の１フレームにつき上
記分析パラメータとしてピッチ成分の強弱を示すピッチ
ゲインを用い、該ピッチゲインが所定の範囲内にあると
きに該１フレームを雑音区間としてもよい。また、上記
分析パラメータとしてピッチ周波数を用い、入力音声信
号の１フレームの該ピッチ周波数成分が０であるときに
該１フレームを雑音区間としてもよい。また、上記分析
パラメータとしてフレームパワーを用い、入力音声信号
の１フレームの該フレームパワーが所定の閾値よりも小
さいときに該１フレームを雑音区間としてもよい。さら
に、現在のフレームと過去のフレームでのフレームパワ
ーの変化量が所定のしきい値を越えたときには、現在の
フレームを雑音区間としていても、該現在のフレームを
音声区間とするようにしてもよい。

【００３０】次に、本件出願人が先に特願平５−１８２
１３８号の明細書及び図面において開示したような音声
信号送受信装置に本発明を適用することもでき、この場
合の一例を図２に示している。

【００３１】すなわち、この図２に示す実施例において
は、上述したようなＶＳＥＬＰエンコーダ２３と、この
ＶＳＥＬＰエンコーダ２３で得られる分析パラメータを
用いて背景雑音区間を検出する雑音区間検出回路２４
と、この雑音区間検出回路２４で検出された雑音区間の
信号レベルを検出する雑音レベル検出回路２５と、この
雑音レベル検出回路２５で検出された雑音レベルに応じ
て上記側音レベル及び受話音量を制御するマイクロコン
ピュータ２６とを有して構成されている。この図２の雑
音区間検出回路２４と雑音レベル検出回路２５とが、上
記図１の背景雑音レベル検出器６に相当する。

【００３２】上記ＶＳＥＬＰエンコーダ２３を用いた音
声符号化方法としては、アナリシスバイシンセス（Anal
ysis by synthesis ）によるコードブックサーチによ
り、低ビットレートによる高品質音声伝送を実現してい
る。また、ＶＳＥＬＰを用いた音声符号化方法を適用し
た音声符号化装置（音声コーダ）においては、入力音声
信号の特性を形成するピッチ等をコードブックに記憶さ
れたコードベクトルを選択することで励起させて音声を
符号化している。この符号化の際に用いるピッチ周波数
等のパラメータには、フレームパワー、反射係数及び線
形予測係数、コードブック、ピッチ及びコードブックの
ゲイン等がある。

【００３３】本実施例においては、これらの分析パラメ
ータの内、フレームパワーＲ₀、ピッチ成分の強弱を示
すピッチゲインＰ₀、１次の線形予測符号化係数α₁及
びピッチ周波数に関するラグLAG を、背景雑音レベル検
出のための雑音区間検出に利用している。例えばフレー
ムパワーＲ₀を利用するのは、音声レベルと雑音レベル
が同じになることはほとんどないためであり、ピッチゲ
インＰ₀を利用するのは、周囲雑音がほぼランダムであ
るとすれば、この周囲雑音はピッチをほとんど持たない
と考えられるためである。

【００３４】また、１次の線形予測符号化係数α₁を用
いるのは、このα₁が大か小かで、周波数の高域成分が
強いかあるいは低域成分が強いかを判定できるからであ
る。通常、背景雑音は、周波数の高域成分に集中してお
り、上記１次の線形予測符号化係数α₁から背景雑音を
検出できる。この１次の線形予測符号化係数α₁は、直
接型の高次のＦＩＲフィルタを２次のＦＩＲフィルタの
カスケードに分解したときの逆関数Ｚ^-1の係数の和であ
る。したがって、零点が０＜θ＜π／２の範囲にある
時、１次の線形予測符号化係数α₁は大きくなる。よっ
て、このα₁が所定のしきい値より大きいときは、低域
にエネルギーの集中した信号ということになり、所定の
しきい値より小さいときは、高域にエネルギーの集中し
た信号ということになる。

【００３５】ここで、θと周波数との関係について説明
する。サンプリング周波数をｆとすると、０〜ｆ／２の
周波数がディジタルフィルタ等のディジタルシステムに
おいて、０〜πに相当する。例えば、サンプリング周波
数ｆを８ＫHzとすると、（０〜４ＫHz）は（０〜π）に
相当し、よって、π／２＝２ＫHzとなる。したがって、
θが小さいほど周波数成分が低域になる。また、θが小
さくなれば、α₁は大きくなるので、α₁と所定のしき
い値との関係を調べることで低域成分が強いのか高域成
分が強いのかが分かる。

【００３６】次に、上記雑音区間検出回路２４は、上記
ＶＳＥＬＰエンコーダ２３から上記分析パラメータすな
わちフレームパワーＲ₀、ピッチ成分の強弱を示すピッ
チゲインＰ₀、１次の線形予測符号化係数α₁及びピッ
チ周波数に関するラグLAG を受け取り、雑音区間を検出
する。これは、携帯電話装置が小型化されていく現在、
ディジタル信号処理（ＤＳＰ）装置やメモリの大きさが
制限されており、演算量を増やすのを避けるためにも有
効である。

【００３７】上記雑音レベル検出回路２５は、上記雑音
区間検出回路２４で検出された雑音区間の音声レベルす
なわち送話用音声レベルを検出する。ここで、検出され
る送話用音声レベルは、上記雑音区間検出回路２４の上
記分析パラメータを用いた判定により最終的に雑音区間
とされたフレームのフレームパワーＲ₀の値としてもよ
い。ただし、検出ミスの可能性があるので、このフレー
ムパワーＲ₀を後述するように例えば５タップの最小値
フィルタ等に入力する。

【００３８】上記マイクロコンピュータ２６は、上記雑
音区間検出回路２４での雑音区間検出と上記雑音レベル
検出回路２５での雑音レベル検出のタイミングを制御す
ると共に、該雑音レベルに応じて側音レベル及び再生音
声の音量を制御する。

【００３９】このような本実施例は、以下に説明するよ
うに全体的に構成されている。すなわち、送話用マイク
ロフォン２１で電気信号とされた入力音声信号は、アナ
ログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２２によりディジタ
ル信号とされて、ＶＳＥＬＰエンコーダ２３に供給され
る。このＶＳＥＬＰエンコーダ２３は、ディジタル信号
とされた入力信号を分析し、圧縮し、符号化を行う。こ
の際、入力音声信号のフレームパワー、反射係数及び線
形予測係数、ピッチ周波数、コードブック、ピッチ及び
コードブックのゲイン等の分析パラメータを用いてい
る。

【００４０】上記ＶＳＥＬＰエンコーダ２３で情報圧
縮、符号化が施されたデータは、ベースバンド信号処理
回路２７に供給され、同期信号の付加、フレーミング、
誤り訂正符号等を付加される。そして、ベースバンド信
号処理回路２７からの出力データは、ＲＦ送受信回路２
８に供給され、必要な周波数に変調されてアンテナ２９
から送信される。

【００４１】ここで、上記ＶＳＥＬＰエンコーダ２３が
用いた分析パラメータの内、上述したように、フレーム
パワーＲ₀、ピッチ成分の強弱を示すピッチゲイン
Ｐ₀、１次の線形予測符号化係数α₁及びピッチ周波数
に関するラグLAG は、上記雑音区間検出回路２４に供給
される。この雑音区間検出回路２４は、上記フレームパ
ワーＲ₀、ピッチ成分の強弱を示すピッチゲインＰ₀、
１次の線形予測符号化係数α₁及びピッチ周波数に関す
るラグLAG を用いて、雑音区間の検出を行う。この雑音
区間検出回路２４で最終的に雑音区間であるとされたフ
レームに関する情報（フラグ情報）は、上記雑音レベル
検出回路２５に供給される。

【００４２】上記雑音レベル検出回路２５には、上記Ａ
／Ｄ変換器２２からのディジタル入力信号も供給されて
おり、上記フラグ情報に応じて雑音区間の信号レベルを
検出する。この場合の信号レベルは、上述したようにフ
レームパワーＲ₀としてもよい。

【００４３】上記雑音レベル検出回路２５で検出された
雑音レベルデータは、制御部であるマイクロコンピュー
タ２６に供給される。この雑音レベルデータに基づい
て、マイクロコンピュータ２６は、後述するように、受
話音量制御用の可変利得アンプ３３の利得、及び側音レ
ベル制御用の可変利得アンプ３８の利得をそれぞれ可変
制御している。

【００４４】上記受話音量とは、本実施例の携帯電話装
置に送信されてきた通話相手からの信号をスピーカ３４
で再生するときの音量である。また、上記側音レベルと
は、上記送話側のＡ／Ｄ変換器２２から受話側の加算器
３１に送られる信号のレベルである。

【００４５】受話側の構成について説明すると、アンテ
ナ２９により受信され、ＲＦ送受信回路２８によりベー
スバンドに復調された相手側からの入力音声信号は、ベ
ースバンド信号処理回路２７に供給され、所定の信号処
理が施される。このベースバンド信号処理回路２７から
の信号は、ＶＳＥＬＰデコーダ３０に供給される。この
ＶＳＥＬＰデコーダ３０は、上記送信側のＶＳＥＬＰエ
ンコーダ２３における音声圧縮符号化処理に対して逆の
処理となる復号化処理を行って、ディジタル音声信号を
出力する。ＶＳＥＬＰデコーダ３０からの受話音声信号
は、加算器３１を介してディジタル／アナログ（Ｄ／
Ａ）変換器３２に供給され、アナログ音声信号に変換さ
れる。

【００４６】上記加算器３１には、送話側のＡ／Ｄ変換
器２２からの送話音声信号が可変利得アンプ３８を介し
ていわゆる側音として供給されており、この可変利得ア
ンプ３８は、マイクロコンピュータ２６により、上記背
景雑音検出レベルに応じて利得制御されるようになって
いる。

【００４７】なお、上記ＶＳＥＬＰデコーダ３０からの
デコードされた音声信号を受信側レベル検出回路（図示
せず）に供給して、受信側音声のレベル検出を行い、現
在受話音声（相手側からの入力音声信号）があるか否か
を判定し、この検出情報を上記マイクロコンピュータ２
６に供給するようにしてもよい。この受話側音声レベル
検出情報は、後述するように、背景雑音区間検出のため
の一情報として用いることができる。

【００４８】上記Ｄ／Ａ変換器３２からのアナログ音声
信号は、可変利得アンプ３３に供給される。この可変利
得アンプ３３の利得は、上述したように上記マイクロコ
ンピュータ２６により可変されているので、スピーカ３
４から発せられる再生音量である受話音量は、背景雑音
に応じて、マイクロコンピュータ２６により制御される
ことになる。

【００４９】なお、このマイクロコンピュータ２６に
は、表示装置３５、電源回路３６及びキーボード３７が
接続されている。表示装置３５は、この本実施例である
携帯電話装置が使用可能であるか、キーボード３７で使
用者が押圧したキースイッチが何であるか等を表示す
る。

【００５０】次に、このような図２の構成における雑音
区間検出回路２４での雑音区間検出動作及び雑音レベル
検出回路２５での雑音レベルの検出動作について、以下
説明する。

【００５１】先ず、雑音レベルの検出は、上記雑音区間
検出回路２４で検出された雑音区間内で行うことが条件
となる。この雑音区間を検出するタイミングは、上述し
たように上記マイクロコンピュータ２６で制御される。
この雑音区間の検出は、上記雑音レベル検出回路２５で
の雑音レベルの検出を補助するためのものである。すな
わち該当するフレームが有声音である音声かあるいは雑
音であるかを判定し、雑音であるという判定であれば雑
音レベルの検出が可能となる。当然のことながら、より
精度の高い雑音レベルの検出は、雑音のみが存在する時
に行うのが良いのは明らかである。したがって、本実施
例では、送話音声入力が無いときに送話用マイクロフォ
ン２１に入力される音声レベルを送話用音声レベル検出
手段でもある雑音レベル検出回路２５に検出させてい
る。

【００５２】先ず、雑音レベルの初期値として例えば使
用者が設定した音量レベルに対して−２０dBを設定す
る。この初期設定値に対して後述するように検出された
雑音レベルが大きいと判断された時には、受信部での再
生音量レベルを上昇させる。

【００５３】雑音レベルは、フレーム毎の入力音声が背
景雑音区間であれば、上述したように検出しやすい。こ
のため、本実施例では、送信部の送信通話用電源がオン
とされた直後、送信部の着信信号の待機状態及び通話中
であって受信部の音声レベルが所定値以上のときに入力
される音声を背景雑音とし、この間のフレームの雑音レ
ベルを検出している。

【００５４】ここで、送信部の送信通話電源がオンとさ
れることは、使用者が本実施例の携帯電話装置の使用を
開始する意思表示である。このとき、本実施例は、通
常、内部の各回路の自己診断を行い、次に、使用者がア
ンテナ２９を張ると、基地局との接続を確認した上でス
タンバイ状態に入る。これらの一連の動作を経て初めて
使用者からの入力あるいは入力音声を受けるので、使用
者がこの間に音声を発することはない。したがって、こ
の一連の動作の最中に上記送話用マイクロフォン２１を
使用して音声レベルを検出すれば、検出された音声レベ
ルは周囲のノイズレベルすなわち背景雑音レベルであ
る。なお、同様に、通話開始直前で使用者が発振操作を
した最中又は直後も背景雑音レベルの検出が可能であ
る。

【００５５】また、送信部の着信信号の待機状態とは、
受話部の電源をオンにして、相手側からの通話信号の着
信を待ち受けている状態である。この状態のときには、
当然のことながら通話中ではないので、使用者の送話音
声が無いと考えられる。そこで、この待ち受け状態に、
送話用マイクロフォン２１を用いて周囲の音量レベルを
測定すれば、背景雑音レベルを検出できる。なお、この
測定は、適当な間隔で行い平均化してもよい。

【００５６】以上により、送信部の送信通話電源がオン
とされた直後及び送信部の着信信号の待機状態で背景雑
音レベルが推定でき、それに応じた音声処理によって通
話がスタートできるが、その後の背景雑音レベルの変化
に対しては、通話中もダイナミックに追従することが好
ましい。そこで、本実施例では、通話中での受信部の音
声レベルに応じても背景雑音レベルの検出を行ってい
る。

【００５７】この通話中での受信部の音声レベルに応じ
た雑音レベルの検出は、上述したように受話側のＶＳＥ
ＬＰエンコーダ２３で用いられる分析パラメータにより
雑音区間を検出してから行うのが好ましい。

【００５８】例えば、フレームパワーＲ₀をモニタしそ
のレベルがある基準のレベル以上であるときや、相手が
話しているときを利用して雑音レベルを検出すること等
により、より確実に雑音の検出ができるので、相手が話
しているときの再生音量をリアルタイムで制御でき、よ
り快適な通話品質が実現できる。

【００５９】このように本実施例では、送信部の送信通
話用電源がオンとされた直後、送信部の着信信号の待機
状態及び通話中であって送信部の音声がないときに、上
記マイクロコンピュータ２６が上記雑音区間検出回路２
４及び上記雑音レベル検出回路２５の検出タイミングを
制御している。

【００６０】次に、上記雑音区間検出回路２４での雑音
区間検出動作について、図３及び図４に示すフローチャ
ートを参照しながら説明する。

【００６１】先ず、図３のフローチャートの動作が開始
されると、最初のステップＳ１では、上記ＶＳＥＬＰエ
ンコーダ３からフレームパワーＲ₀、ピッチ成分の強弱
を示すピッチゲインＰ₀、１次の線形予測符号化係数α
₁及びピッチ周波数に関するラグLAG を受け取る。

【００６２】本実施例においては、上記ステップＳ１で
供給された各分析パラメータを用いた以下の各ステップ
での判別を基本的に３フレームで行うことにしている。
これは、１フレームだけで背景雑音の判別を行うと誤り
が多くなるためである。そして、３フレームに渡り各パ
ラメータの範囲を見ながら、雑音区間を判別したら、ノ
イズフラグを“１”とし、そうでなければ“０”にセッ
トする。３フレームの内訳は、現在のフレームと１、２
フレーム前までのフレームである。

【００６３】このような連続した３フレームを通しての
分析パラメータによる判別を以下の各ステップで行う。

【００６４】先ず、ステップＳ２では、入力音声のフレ
ームパワーＲ₀が３フレーム連続して所定のしきい値Ｒ
_0thより小さいか否かを判別する。ここで、ＹＥＳと判
別するとステップＳ３に進み、ＮＯ、すなわちＲ₀が３
フレーム連続してＲ_0th以上であると判別するとステッ
プＳ９に進む。この所定のしきい値Ｒ_0thは、それ以上
のレベルをノイズではなく、音声と見なす値である。す
なわち、このステップＳ２は、信号レベルのチェックで
ある。

【００６５】ステップＳ３では、入力音声の１次の線形
予測符号化（ＬＰＣ）係数α₁が３フレーム連続して所
定のしきい値α_thより小さいか否かを判別する。ここで
ＹＥＳ（α₁が３フレーム連続してα_thより小さい）と
判別するとステップＳ４に進み、ＮＯ（α₁が３フレー
ム連続してα_th以上である）と判別するとステップＳ９
に進む。この所定のしきい値α_thは、雑音を分析したと
きにはほとんど表れることのない値になっている。すな
わち、このステップＳ３は、音声スペクトルの傾きのチ
ェックである。

【００６６】ステップＳ４では、現在の入力音声のフレ
ームのフレームパワーＲ₀の値が“５”より小さいか否
かを判別する。ここで、ＹＥＳ（Ｒ₀が５より小さい）
と判別すると、ステップＳ５に進み、ＮＯ（Ｒ₀が５以
上である）と判別すると、ステップＳ６に進む。ここ
で、“５”をしきい値としたのは、フレームパワーＲ₀
が“５”より大である場合のフレームは有声音である確
率が高いためである。

【００６７】ステップＳ５では、入力音声信号のピッチ
ゲインＰ₀の値が３フレーム連続して０．９より小さ
く、かつ現在のピッチゲインＰ₀が０．７より大きいか
否かを判別する。ここで、ＹＥＳ（ピッチゲインＰ₀の
値が３フレーム連続して０．９より小さく、かつ現在の
ピッチゲインＰ₀が０．７より大きい）と判別すると、
ステップ８に進み、ＮＯ（ピッチゲインＰ₀の値が３フ
レーム連続して０．９以上、また現在のピッチゲインＰ
₀が０．７以下である）と判別すると、ステップＳ９に
進む。上記ステップＳ３から上記ステップＳ５までは、
ピッチ成分の強弱のチェックである。

【００６８】ステップＳ６では、上記ステップＳ４での
判別結果（ＮＯ：Ｒ₀が５以上である）を受けて、その
フレームパワーＲ₀が５以上２０未満であるか否かを判
別する。ここでＹＥＳ（Ｒ₀が５以上２０未満である）
と判別するとステップＳ７に進み、ＮＯ（Ｒ₀が５以上
２０未満でない）と判別するとステップＳ９に進む。

【００６９】ステップＳ７では、入力音声信号のピッチ
ゲインＰ₀の値が３フレーム連続して０．８５より小さ
く、かつ現在のピッチゲインＰ₀が０．６５より大きい
か否かを判別する。ここで、ＹＥＳ（ピッチゲインＰ₀
の値が３フレーム連続して０．８５より小さく、かつ現
在のピッチゲインＰ₀が０．６５より大きい）と判別す
ると、ステップ８に進み、ＮＯ（ピッチゲインＰ₀の値
が３フレーム連続して０．８５以上、また現在のピッチ
ゲインＰ₀が０．６５以下である）と判別すると、ステ
ップＳ９に進む。

【００７０】ステップＳ８では、上記ステップＳ５又は
上記ステップＳ７でのＹＥＳの判別結果を受けて、ノイ
ズフラグを“１”とする。ノイズフラグを“１”とする
ことは、そのフレームを雑音とすることである。

【００７１】ステップＳ９では、上記ステップＳ２、上
記ステップＳ３、上記ステップＳ５、上記ステップＳ６
及び上記ステップＳ７での判別がＮＯとされた場合に、
ノイズフラグを“０”とし、該当フレームを音声である
とする。

【００７２】次に、図４のフローチャートに移る。ステ
ップＳ１０では、入力音声信号のピッチラグLAG が０で
あるか否かの判別を行う。ここでＹＥＳと判別した場
合、すなわちピッチ周波数を表すLAG が０の場合は、音
声である確率はほとんどないので、そのフレームを雑音
とする。すなわち、ステップＳ１１に進みノイズフラグ
を“１”とする。ここでＮＯ（LAG が０でない）と判別
するとステップＳ１２に進む。

【００７３】ステップＳ１２では、フレームパワーＲ₀
が２以下であるか否かを判別する。ここで、ＹＥＳ（Ｒ
₀が２以下である）と判別するとステップＳ１３に進
み、ＮＯ（Ｒ₀が２より大きい）と判別するとステップ
Ｓ１４に進む。このステップＳ１２は、フレームパワー
Ｒ₀がかなり小さいか否かを判別しており、ＹＥＳと判
定すると次のステップＳ１３でノイズフラグを“１”と
し、そのフレームを雑音としている。

【００７４】ステップＳ１３では、上記ステップＳ１１
と同様にそのフレームを雑音とすべく、ノイズフラグを
“１”とする。

【００７５】ステップＳ１４では、現在のフレームのフ
レームパワーＲ₀から１つ前のフレームパワーＲ₀を減
算し、その絶対値が３を越えるか否かを判別する。現在
のフレームと１つ前のフレームでのフレームパワーＲ₀
の変化が急に大きくなるときには、そのフレームを音声
フレームとするためである。すなわち、このステップＳ
１４でＹＥＳ（現在のフレームと１つ前のフレームのフ
レームパワーＲ₀の変化が急激に大きくなった）と判定
するとステップＳ１６に進み、ノイズフラグを“０”と
し、そのフレームを音声フレームとする。また、ここ
で、ＮＯ（現在のフレームと１つ前のフレームのフレー
ムパワーＲ₀の変化が急激に大きくならない）と判別す
ると、ステップＳ１５に進む。

【００７６】ステップＳ１５では、現在のフレームのフ
レームパワーＲ₀から２つ前のフレームパワーＲ₀を減
算し、その絶対値が３を越えるか否かを判別する。現在
のフレームと２つ前のフレームでのフレームパワーＲ₀
の変化が急に大きくなるときには、そのフレームを音声
フレームとするためである。すなわち、このステップＳ
１５でＹＥＳ（現在のフレームと２つ前のフレームのフ
レームパワーＲ₀の変化が急激に大きくなった）と判定
するとステップＳ１６に進み、ノイズフラグを“０”と
し、そのフレームを音声フレームとする。また、ここ
で、ＮＯ（現在のフレームと２つ前のフレームのフレー
ムパワーＲ₀の変化が急激に大きくならない）と判別す
ると、ステップＳ１７に進む。

【００７７】ステップＳ１７では、最終的にノイズフラ
グを“０”又は“１”と決定し、そのフラグ情報を上記
雑音レベル検出回路２５に供給する。

【００７８】以上、図３及び図４に示したフローチャー
トによる雑音区間検出回路２４での動作により得られた
フラグ情報に応じて、上記雑音レベル検出回路２５は、
雑音区間の音声レベルを検出する。

【００７９】ところで、上記雑音区間検出回路２４での
雑音区間検出では、完全に音声区間と雑音区間とを区別
することはできず、また、音声を誤って雑音として検出
してしまうことが起こりえる。この検出誤りは、ほとん
どが音声の子音部で起きる。背景雑音が子音部と略々同
じくらいのレベルで混入している場合は、誤検出しても
報告される雑音レベルが変わらないので問題ないが、そ
うでない場合、特に雑音がほとんど混入していないよう
な場合では、レベルが場合によっては、２０〜３０dBも
違うため、かなり問題になってくる。そこで、本実施例
では、誤検出した場合でもそのまま検出した雑音区間の
雑音レベルを用いるのではなく、平滑化などにより誤検
出の影響が少なくなるようにした。

【００８０】このような平滑化等の手段により誤検出の
影響を少なくした雑音レベルの検出について、図５を参
照しながら説明する。

【００８１】図５において、入力端子４０には、上記Ａ
／Ｄ変換器２２からのディジタル入力信号が供給され
る。また、入力端子４１には、上記雑音区間検出回路２
４からのフラグ情報がディジタルシグナルプロセッサ
（ＤＳＰ）で構成される雑音レベル検出回路２５の雑音
レベル決定部２５ａに入力されるように供給される。こ
の雑音レベル決定部２５ａには、入力端子４２からのフ
レームパワーＲ₀も供給されている。すなわち、この雑
音レベル決定部２５ａは、雑音区間検出回路２４からの
フラグ情報又はフレームパワーＲ₀を基に入力音声信号
の雑音レベルを決定している。具体的には、図４に示し
たフローチャートのステップＳ１７において、最終的に
ノイズフラグが“１”とされたときのフレームパワーＲ
₀の値を背景雑音レベルと見なしている。

【００８２】このとき、検出ミスの可能性があるので、
このＲ₀の値を例えば５タップの最小値フィルタ２５ｂ
に入力する。このＲ₀は、背景雑音と認められた時のみ
入力する。この最小値フィルタ２５ｂの出力は、マイク
ロコンピュータ２６等の制御用ＣＰＵに適当な周期（例
えば１００ｍsec 毎）で入力する。ここで、最小値フィ
ルタ２５ｂの出力が更新されていないときは、前の値を
繰り返し使用する。この最小値フィルタ２５ｂは、後述
するメディアンフィルタのようにタップ中の真ん中の値
を出力するものではなく、最小値を出力する。同じタッ
プ数の場合、連続した４フレームまでの検出誤りに対応
できる。また、それ以上の誤りについても、最小値を報
告レベルとするため、影響をなるべく少なくできる。

【００８３】上記マイクロコンピュータ２６では、入力
された信号レベルＲ₀の信頼度をより向上するために、
該信号レベルＲ₀を更に２５タップのメディアンフィル
タ２６ａに入力させている。このメディアンフィルタ２
６ａは、検出誤りが続いてもレベルの報告を誤りにくい
ようにする。このフィルタリングは、フィルタのタップ
中の値を小さい順に並べ変え、その中の中間値を出力す
るものである。５タップのメディアンフィルタは、連続
した２フレームまでは検出誤りがおきても、報告レベル
を間違えることはない。

【００８４】上記メディアンフィルタ２６ａの出力信号
は、ボリューム位置調整部２６ｂに供給される。このボ
リューム位置調整部２６ｂは、上記メディアンフィルタ
２６ａの出力信号を基に、上記可変利得アンプ３３や３
８の利得を可変制御する。このようにして、上記マイコ
ン２６は、再生音量である受話音量を制御する。具体的
には、使用者の設定したボリューム位置を中心（基点）
として、音量の増減をコントロールするものである。ま
た、使用者がボリュームを調節した直前の雑音レベルを
記憶しておき、そのレベルと現在の背景雑音レベルの変
化分に基づき出力音量を増減してもよい。

【００８５】なお、ここで、用いられるフィルタとして
は、検出した背景雑音レベルの平滑化を行う１次のロー
パスフィルタ等の平滑化フィルタでもよい。ローパスフ
ィルタの度合いによっては、検出を誤ってレベルが急に
変化しても追従が遅くなるためレベル差を小さくでき
る。

【００８６】このようにすれば、雑音レベルを誤検出し
た場合でも、誤検出の影響を少なくできる。

【００８７】マイクロコンピュータ２６による側音レベ
ル制御は、上述した図１に示す実施例と同様である。す
なわち、検出された背景雑音レベルが大きいときには、
可変利得アンプ３８のゲインを下げて側音のレベルを下
げ、逆に、背景雑音レベルが小さいときには、可変利得
アンプ３８のゲインを上げて側音のレベルを上げる。こ
のゲイン制御は、アナログ的に行わせても、段階的に行
わせてもよい。

【００８８】また、マイクロコンピュータ２６による受
話音量制御については、検出された背景雑音レベルが大
きいときに可変利得アンプ３３のゲインを上げて受話音
量を増大させ、背景雑音レベルが小さいときに可変利得
アンプ３３のゲインを下げて受話音量を減少させてい
る。このゲイン制御も、アナログ的に行わせても、段階
的に行わせてもよい。また、受話音量をコントロールす
る際、通常は、初期設定された音量を背景雑音に応じて
変化させるが、もし、使用者が音量ボリュームを手動で
変えた場合は、その音量を基に背景雑音のレベルに応じ
て受話音量をコントロールするようにすればよい。

【００８９】このような背景雑音レベルに応じた受話音
量制御を行うことにより、背景雑音の影響に左右されな
い明瞭度の高い受話音を供給できる。また、受話音量を
上げると人間は話す音量を上げる傾向にあるので、送信
音の明瞭度を上げることもできる。

【００９０】以上より、本実施例の携帯電話装置は、Ｖ
ＳＥＬＰエンコーダで用いられている分析パラメータを
使用して雑音区間検出を行うので、少ない演算量ながら
高精度、高信頼度で背景雑音を検出でき、該背景雑音に
応じて、上記側音レベル及び再生音量の双方をコントロ
ールしているため、個別に雑音検出する必要がなく、回
路構成を簡略化でき、明瞭度の高い受話音声を得ること
ができる。

【００９１】なお、本発明は、上記実施例にのみ限定さ
れるものではなく、例えば、背景雑音レベル検出は、送
話用マイクロフォンからのアナログ音声信号を用いて行
ってもよく、またアナログの側音を送話側のアナログ音
声信号に加算するようにしてもよい。背景雑音レベル検
出処理を音声符号化器での処理とは独立に行うようにし
てもよい。音声符号化処理の際のパラメータを用いて雑
音区間検出を行う場合に、分析パラメータを１つだけ用
いることも可能である。また、複数の連続したフレーム
を考慮するのではなく、１フレームのみで検出してもよ
い。雑音区間の検出動作の流れも上記フローチャートに
示したものに限定されるものでないことはいうまでもな
い。

【００９２】

【発明の効果】本発明に係る送受話装置によれば、送話
音声信号を側音として受話側に送る経路中に挿入された
可変利得増幅手段を、送話側の背景雑音レベル検出出力
に応じて利得制御して、側音レベルを制御しているた
め、周囲雑音が大きい場所での側音を抑えて受話側に混
入する雑音を抑えることができる。

【００９３】すなわち、周囲の背景雑音の大きい場所で
は、側音経路を通して受話側に混入する雑音を抑えて、
明瞭度を上げることができる。また、一般に送話者は、
耳に戻る側音のレベルが低いと発声レベルを高めるよう
に、逆に側音レベルが高いと発声レベルを低めるように
発声することから、うるさい場所で側音レベルを下げる
ことにより送話者の発声レベルが上がり、逆に静かな場
所で側音レベルを上げることにより送話者の発声レベル
が相対的に下がる。これにより、音声と周囲雑音とのＳ
Ｎ比が良好にとれるようになる。

【００９４】また、上記送話音声信号を圧縮符号化する
音声符号化手段を設け、音声符号化処理の際に求められ
るパラメータを用いて背景雑音レベル検出を行うように
することにより、背景雑音レベル検出のための計算を一
部省略でき、少ない演算量でも高精度、高信頼度の雑音
レベル検出が行える。

【００９５】さらに、背景雑音レベルを検出して受話音
量を制御するような送受話装置に本発明を適用する場合
には、１つの背景雑音レベル検出手段を、受話音量制御
用と側音レベル制御用とで兼用することができ、回路構
成や演算量を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る送受話装置の基本的な実施例の要
部回路構成を示すブロック回路図である。

【図２】本発明に係る送受話装置のより具体的な実施例
の回路構成を示すブロック回路図である。

【図３】図２に示した実施例における背景雑音レベル検
出のための雑音区間検出動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図４】図１に示した実施例における背景雑音レベル検
出のための雑音区間検出動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図５】背景雑音レベルを誤差の影響から防ぐための手
段を説明するための図である。

【符号の説明】

１、２１送話用マイクロフォン２、２２アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器３音声符号化器４送信処理回路６背景雑音レベル検出器７、３３、３８可変利得アンプ１２受信処理回路１３音声復号化器１４、３１加算器１５、３２ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１７、３４スピーカ２３ＶＳＥＬＰエンコーダ２４雑音区間検出回路２５雑音レベル検出回路２６マイクロコンピュータ２７ベースバンド信号処理回路２８ＲＦ送受信回路２９アンテナ３０ＶＳＥＬＰデコーダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送話音声を電気信号の送話音声信号に変
換し信号処理して送信し、受信された信号を信号処理し
て受話音声信号とした後に受話音声に変換する送受話装
置において、上記送話音声信号が入力される可変利得増幅手段と、この可変利得増幅手段からの出力を上記受話音声信号に
加算する加算手段と、送話側の背景雑音レベルを検出する背景雑音レベル検出
手段とを有し、この背景雑音レベル検出手段からの検出出力に応じて上
記可変利得増幅手段の利得を制御することを特徴とする
送受話装置。
【請求項２】上記送話音声信号を圧縮符号化する音声
符号化手段を設け、上記背景雑音レベル検出手段は、上記音声符号化手段の
符号化処理の際に求められるパラメータを用いて背景雑
音レベル検出を行うことを特徴とする請求項１記載の送
受話装置。
【請求項３】上記背景雑音レベル検出手段は、雑音レ
ベルを少なくとも１つの閾値を用いて複数のレベル範囲
に区分し、これらの複数のレベル範囲に応じて上記可変
利得増幅手段の利得を段階的に切換制御することを特徴
とする請求項１又は２記載の送受話装置。