JPH0769717B2 - 音声符号器及び音声復号器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する技術分野） 本発明は、音声信号の符号化方式の一つである波形符号
化方式で、特に適応デルタ変調（Adaptive Delta Modul
ation以下ADMと略称する）符号化方式における音声符号
器及び音声復号器に関するものである。

（従来技術とその問題点） ADM符号化方式は、伝送中の符号誤りによる影響が少な
く、他の符号化方式に比べて同期が簡単であり小形で低
消費電力などといった特長を有するため、ディジタル移
動無線等に応用されている。

第４図はADM符号化方式の従来の符号器22及び復号器23
のブロック図である。図において、は符号器のアナロ
グ入力信号、は符号器22で符号化されたディジタル出
力信号、は復号器23のディジタル入力信号、は復号
器23で復号化されたアナログ出力信号である。符号器22
を構成する１は減算器（DEC）、２は量子化器（QTZ）、
３は符号化器（DGT）、４はステップ幅制御器（STP）、
５は加算器（ADD）、６は遅延素子（Ｄ）である。符号
器22で符号化されたディジタル出力信号は、例えば、
16kbpsの伝送速度で無線あるいは有線伝送路に送出され
る。受信側の復号器23を構成する10は復号化器（DE
T）、９はステップ幅制御器（STP）、11は加算器（AD
D）、12は遅延素子（Ｄ）であり、符号器22の逆操作で
アナログ波形に復号されアナログ出力信号として出力
される。尚、データは，のディジタル送受信データ
を除き、量子化ビット数に対応した２進数値が用いられ
る。

第２図は第４図の回路の動作原理を説明する波形例図で
ある。横軸は時間を縦軸は振幅を表す。第２図及び第４
図について基本動作を説明する。

減算器１の入力であるアナログ音声入力信号をＸ（n
T）とする。時分割された１ビット前の減算器１からの
出力Ｚ（nT）が量子化器２で量子化され加算器５で加算
された予測信号Ｙ（nT）は遅延素子６で１ビット分の遅
延時間Ｔだけ遅れＹ（nT−Ｔ）となって減算器１に入力
される。ここで、今回の入力Ｘ（nT）と比較減算が行わ
れる。従って、減算器１の出力Ｚ（nT）は次式で示され
る。

Ｚ（nT）＝Ｘ（nT）−Ｙ（nT−Ｔ） この出力Ｚ（nT）とステップ幅制御器４から出力される
ステップ幅Δ（nT）が量子化器２に加えられ、量子化器
２の出力Ｑ（nT）及び符号化器３の出力Ｂ（nT）は、Ｚ
（nT）の正負によりそれぞれ次のようになる。

Ｚ（nT）≧０のとき Ｑ（nT）＝＋Δ（nT）,B（nT）＝１ Ｚ（nT）＜０のとき Ｑ（nT）＝−Δ（nT）,B（nT）＝０ 符号化器３の出力Ｂ（nT）はステップ幅制御器４に加え
られてその出力ステップ幅Δ（nT）は、連続する符号化
器３の出力Ｂ（nT）により増減する。

すなわち、第２図に示すようにアナログ音声波形が時
分割されるビット毎に曲線と階段状波形Ｙ（nT）とが
比較され、遅延時間Ｔ毎に繰り返されて送信ディジタル
信号として出力される。

加算器５からの出力である予測信号Ｙ（nT）は、後述す
る復号器23の出力の復号信号と同じ波形になることが
原波形に近い出力を得る条件である。

一方、復号器23のディジタル入力信号は、復号化器1
0,ステップ幅制御器9,加算器11,遅延素子12によって符
号器22と逆の処理が行われ、アナログ出力信号すなわ
ちＹ（nT）が出力され音声信号が再生される。

符号器22,23のステップ幅制御器4,9のステップ幅Δ（n
T）の値は、例えば、３〜４ビットの区分で連続して同
じ符号のときステップ幅Δ（nT）は1.4倍となり、異符
号のとき0.98倍となる。

さて、以上述べた動作原理に基づいた従来回路における
問題点について以下に述べる。

第３図は、符号器22と復号器23の動作を説明する波形例
図である。横軸は時間ｔを、縦軸は振幅を示す。図にお
いて、は入力音声信号、の階段状波形は、回路及び
伝送路が正常な時の受信側復号器の出力波形である。入
力音声信号を符号化した送信出力ディジタル信号が
〔11011010100……〕のとき伝送路の状態が悪いために
伝送中に符号誤りを受け、第３図の受信側のディジタル
入力信号のように３番目のビットが０から１に変わっ
たとき、復号器ではそのビットにおける振幅が増大して
出力波形は波形ａのようになりアナログ音声信号にな
ったとき原波形に比べて大きく変化して音声が劣化する
ことを示している。

このように従来の回路構成では、ディジタル送受信デー
タととの伝送路間で伝送中の符号誤りが発生した場
合、誤りの発生状況により振幅変動を起こす欠点があ
り、特に、振幅が増大する方向すなわち送信信号の
「０」が伝送中に「１」に変わるような符号誤りが発生
した場合には音声聴感上の劣化が大きいという問題点が
あった。

（発明の目的） 本発明の目的は、前述ような伝送中の符号誤り発生時の
特に振幅増大による音声聴感上の劣化を抑えるようにし
たADM符号化方式における音声符号器及び音声復号器を
提供することにある。

（発明の構成および作用） 本発明は、ビット毎に復号された信号Ｙ（nT）とステッ
プ幅Δ（nT）のｋ倍（ｋは２〜４程度で任意に設定され
る）とを比較し、出力信号Ｙ（nT）がΔ（nT）×ｋより
大きいときＹ（nT）を減衰させるように構成されたこと
を大きな特徴とするものである。

以下図面により本発明を詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例の回路構成を示すブロック
図である。図において、符号器20と復号器21にそれぞれ
配置された７と13は本発明の特徴を発揮するための比較
減衰器（LM）である。その他の符号器20の中の１〜６、
及び復号器21の中を９〜12はそれぞれ第４図に示した従
来の回路と同じである。

第５図は比較減衰器７及び13の実施例を示す回路ブロッ
ク図である。14は入力信号の振幅をｋ倍する増幅器、15
は２つの入力電圧を比較しその大なる方のみを出力する
比較器、16は減衰器、17は切替器である。すなわち、比
較減衰器7,13は、ステップ幅制御器４または９の出力ス
テップ幅Δ（nT）を一方の入力端子から入力して増幅器
14によって電圧をｋ倍し、他方の端子から入力される予
測信号（符号器の場合）及び復号信号（復号器の場合）
Ｙ（nT）の振幅の絶対値と比較器15によって比較して切
替器17を切替えて次のような減衰制御を行い出力するも
のである。

|Y（nT）｜≧Δ（nT）×ｋのとき切替器17をｃに切替え
てＹ（nT）をＹ（nT）×Ｐにして出力する。

|Y（nT）｜＜Δ（nT）×ｋのときは切替器17をｄに切替
えてＹ（nT）をそのまま出力する。

但し、ｋは２〜４の範囲で任意に設定される係数であ
る。また、ＰはＹ（nT）を減衰させる係数であり、１よ
り小さく0.8＜Ｐ＜0.99の範囲で設定される。

この設定条件は、符号器20における比較減衰器７に入力
する予測信号Ｙ（nT）と、復号器21における比較減衰器
13に入力する復号信号Ｙ（nT）とを同じ波形にするため
に両比較減衰器7,13にそれぞれ設定される。

第３図は、Ｙ（nT）の波形が主に正の部分について表し
ており、符号「０」が「１」に変わって振幅が増大し、
Ｙ（nT）がΔ（nT）×ｋを超えたとき比較減衰器13が動
作してＹ（nT）をＰ倍に減衰させる。しかし、符号
「１」がくるべきところ「０」がきたときは比較減衰器
13は動作しない。Ｙ（nT）は絶対値について制御される
ため波形が負の部分でも同様な効果があることは明らか
である。

従って、ディジタルデータととの伝送路間で伝送中
に符号誤りが発生した場合、復号された信号が符号誤り
のために正又は負で増大した振幅を減衰させる効果をも
つ。

第３図において、伝送中に符号誤りが発生し、受信入力
データの３番目のビットが「０」であるべきところ
「１」になった場合、従来の回路では復号波形ａとな
り、本発明による回路では復号波形ｂとなる。ここで
は、ｋ＝3.0,P＝0.9の場合を示した。

このように、符号誤りが、受信波形の正又は負のいずれ
の範囲でも振幅が増大する方向に発生した場合、従来の
回路では波形ａのようにかなりの振幅増大が発生する
が、本発明による回路では波形ｂのように振幅増大が抑
えられ原波形に近い復号化波形が得られることがわか
る。

また、符号誤りが発生しない場合には、この比較減衰器
13による影響はない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明を実施することによ
り、雑音等の多い伝送路の符号誤りによる復号波形の乱
れを軽減することができ、陸上移動通信等伝送中の符号
誤りの大きい回線に用いる場合、従来の回路に僅かな回
路部を追加するだけで、経済的で、音質劣化の少ない音
声復号器を実現することができ、大きい効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路構成のブロック
図、第２図は動作原理を示す波形例図、第３図は動作説
明のための波形例図、第４図は従来の回路構成を示すブ
ロック図、第５図は本発明の主要部分である比較減衰器
の実施例を示すブロック図である。 １……減算器、２……量子化器、３……符号化器、4,9
……ステップ幅制御器、5,11……加算器、6,12……遅延
素子、7,13……比較減衰器、14……増幅器、15……比較
器、16……減衰器、17……切替器、20,22……符号器、2
1,23……復号器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】適応デルタ変調符号化方式によってアナロ
   グ入力信号を符号化する音声符号器において、 前記アナログ入力信号が量子化され加算された予測信号
   を１ビット分遅延させた信号とステップ幅制御器のステ
   ップ幅出力とを入力し前記１ビット分遅延させた信号の
   振幅の絶対値と前記ステップ幅出力をｋ倍（ｋ＝２〜
   ４）した信号の振幅とを１ビット毎に比較して前記１ビ
   ット分遅延させた信号の振幅の絶対値が前記ステップ幅
   出力をｋ倍した信号の振幅を超えたとき前記予測信号の
   振幅をＰ倍（0.8＜Ｐ＜0.99）するような比較減衰器を
   備えたことを特徴とする音声符号器。
2. 【請求項２】適応デルタ変調符号化方式によりディジタ
   ル化された信号を受信してアナログ信号に復号化する音
   声復号器において、 復号化された出力信号を１ビット分遅延させた信号とス
   テップ幅制御器のステップ幅出力とを入力し前記１ビッ
   ト分遅延させた信号の振幅の絶対値と前記ステップ幅出
   力をｋ倍（ｋ＝２〜４）した信号の振幅とを前記受信デ
   ィジタル信号のビット毎に比較して前記１ビット分遅延
   させた信号の振幅の絶対値が前記ステップ幅出力をｋ倍
   した信号の振幅を超えたとき前記復号化された出力信号
   の振幅をＰ倍（0.8＜Ｐ＜0.99）するような比較減衰器
   を備えたことを特徴とする音声復号器。