JPS63124636A - 音声伝送システムの疑似信号挿入方式 - 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】 （技術分野） 本発明は、音声信号が存在する時間区間だけ該音声信号
を伝送路に送出するようにした音声伝送システムに係り
、特には、信号が送出されない時間区間の聴感上の通話
品質の改善を図るために有効な音声伝送システムにおけ
る疑似信号挿入方式％式％） 音声回線など会話型の通信にあっては、一方の加入者が
話しているときは他方の加入者は聞き役になるため、一
方向の回線の時間的な使用効率は一般的に著しく劣る。

そこで、従来から回線使用効率を向上させるための技術
が種々提案されている。

この回線使用効率を改善する代表的な方法として、アナ
ログ回線に用いられている時間割当多重化方式（以下、
ｒＴＡｓＩ方式」と称す）があり、また、ディジタル回
線に用いられているディジタル音声挿入方式（以下、ｒ
ＤｓＩ方式」と称す）あるいは、音声信号が存在する時
（以下、「有音状態」と称す）のみキャリアが割り当て
られる１チャネル１搬送波方式（以下、ｒ　５ＣＰＣＪ
と称す）または、音声をパケット単位で伝送するパケッ
ト音声伝送方式等がある。これらＴＡＳ　Ｉ方式あるい
はＤＳ１方式等は加入者側に接続されている入力回線数
に比べて少ない伝送路（出力回線）を効率的に使用する
ことにより、回線を多重化するものである。

ところで、ＤＳＩ　Ｊ？３ＳＣＰＣ方式においては送信
側からの音声がとぎれた無音状態の場合、すなわち有音
状態から無音状態に変化するとある一定時間のハングオ
ーバ時間（通常約１５抛Ｓ）の後伝送路と対応した入カ
ドランクとの接続が解除され、受信側には何ら信号が伝
送されなくなり、通話の不自然さが生じてしまう。この
問題を解決するため、従来では無音状態になると受信側
で白色雑音発生器からの白色雑音を対応したトランクに
挿入し、あたかも伝送路が引続き接続されているかのご
とくし、受信者に対して通話の自然性を保つよう試みて
いる。

第１図は従来のディジタル音声伝送システムにおける雑
音挿入方式例のブロック図である。端子３に送られてき
た有音／無音状態信号にもとづき、有音ならば切換スイ
ッチ５を制御し、Ｄ／Ａ変換器６を復号化器２に接続す
ると共に、送信側の符号化器から送られてきた符号化信
号（例えばＰＣＭやＡＤＰＣＭ更にはＡＰＣ（適応予測
符号化）などによって符号化されたディジタル信号）は
受信側入力端子１に入力される。この受信された符号化
信号は復号化器２により復号化された後、Ｄ／Ａ変換器
６を介し、アナログ信号に変換後、アナログフィルタ７
を通して元のアナログ音声信号に復元され出力端子８か
ら出力される。

一方、有音／無音状態信号から無音を示した場合、切換
スイッチ５を介して雑音発生器４とＤ／Ａ変換器６とを
接続し、雑音発生器４からの白色雑音がＤ／Ａ変換器６
及びアナログフィルタ７を介して端子８から受信者に送
出することにより通話の自然性を保つようにしている。

しかし、無音状態に変化する直前の有音状態であるハン
グオーバ時間内で伝送されてくる信号はルーム雑音等の
背景雑音である。このため、これら従来方式では受信側
で挿入される白色雑音は背景雑音のレベルやそのスペク
トルとは異なるため、白色雑音挿入しても受信者に違和
感を与えており、通話の不自然性はさほど改善されてい
ない。

また、ＤＳＩ方式やパケット音声伝送方式等の音声伝送
システムでは、音声動作率の著しい上昇による入カドラ
ンクの締出しや伝送時におけるパケットの欠落等により
、受信側で音声信号の一部が受信されない状態が発生す
る。このような音声信号の一部欠落に対して従来は、音
声信号が欠落している間を無音とするかまたは白色雑音
を挿入するか、あるいは欠落した１フレーム前の音声パ
ケットを単に操り返すなどの方法を用いていた。しかし
、いずれの方法も聴感上劣化が大きく、通話音声品質の
改善があまり図れていなかった。特に、１フレーム前の
音声パケットを繰り返して用いる場合には、ｌフレーム
前の音声情報を蓄積しておくためのメモリが必要であっ
た。

以上のように、従来は無音状態や音声パケットの欠落時
に挿入する疑似信号が聴感上の劣化を招き、通話の自然
さを保つことができないという問題点があった。

（発明の目的及び特徴） 本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、音声信号の欠落時あるいは無音状態時
に通話の自然さを保つことができ、かつ疑似信号を簡単
に作成することができる音声伝送システムの疑似信号挿
入方式を提供することを目的とする。

本発明の特徴は音声信号の欠落時あるいは無音状態時の
直前の有音状態における音声信号とハングオーバ時間内
の信号のうち両方もしくは少なくともハングオーバ時間
の一部に含まれる電力及び送信側の入力信号のスペクト
ラム情報を用い、受信側の雑音発生器から出力された雑
音のレベル及びスペクトルを調整して疑似信号を受信側
で作成して挿入するようにしたことにある。

（発明の構成） 以下に図面を用いて本発明の詳細な説明する。

なお、以下の説明では従来例（第１図）と同一構成につ
いては同一番号を付して説明の重複を省く。

（実施例１） 第２図は本発明の一実施例であり、音声伝送システムの
音声状態における疑似雑音信号挿入方式の概略図である
。本実施例では復号化されたディジタル音声をもとに受
信側の情報を処理する例を示す。９は有音状態から無音
状態に変化した際、有音部でのハングオーバ時間の全体
あるいは一部の背景雑音電力を計算する電力計算回路、
１０はその区間内の背景雑音のスペクトルを分析するＬ
ＰＧ（Ｌｉｎｅａｒ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ　Ｃｏｄｉ
ｎｇ）分析器、１１は該ＬＰＣ分析器１０によって求め
られた短時間予測係数に基づいて雑音のスペクトルのエ
ンベロープを調整する短時間合成フィルタで短時間予測
器１２と加算器１３から成る。合成フィルタ１１の出力
は電力調整器１４に入力され、電力計算回路９からの背
景雑音電力情報に基づいて雑音電力を背景雑音の電力に
等しく調整した後、Ｄ／Ａ変換器６とアナログフィルタ
７を介してアナログ信号に変換する。

次に動作について説明する。入力端子１に入力されたデ
ィジタル信号は復号化器２で復号化されディジタル音声
信号となる。端子３からの有音／無音状態信号が有音で
あることを示すと復号化器２は切換スイッチ５を介して
Ｄ／Ａ変換器６に接続され、アナログフィルタを介して
端子８からアナログ音声が復元される。一方、端子３の
信号から無音状態であることが検知されると、切換スイ
ッチ５はＤ／Ａ変換器６を電力調整器１４に接続する。

ＬＰＣ分析器１０では復号化された音声信号が無音にな
る前の有音時すなわちハングオーバ時間の背景雑音のス
ペクトラムのエンベロープを分析し、短時間合成フィル
タ１１内の短時間予測器１２のための予測係数を求め、
短時間予測１２に設定する。この時これら計算により得
られた係数に重みをかけた係数を設定してもよい。第３
図は４次の短時間合成フィルタ１１の一構成例を示した
ものである。第３図の短時間予測器１２内のＤ　Ｉ””
　Ｄ　＜は１サンプル遅延メモリを意味し、α１〜α４
は予測係数である。１５は加算器でα１〜α４の係数で
荷重された各メモリＤ、−Ｄ、の出力の合成値で予測値
を与える。短時間合成フィルタ１１に雑音発生器４から
の雑音を入力し、背景雑音のスペクトルに似たスペクト
ルを持つ雑音を出力させ、電力調整器１４に入力する。

電力調整器１４では短時間合成フィルタ１１から入力さ
れた信号の電力が背景雑音の電力と同一となるように背
景雑音の電力を計算する電力計算回路９からの情報を基
に電力を調整する。

この結果この電力調整器１４から背景雑音に似たスペク
トルと電力を持つ疑似雑音が出力され、切換スイッチ５
を介してＤ／Ａ変換器６に送出されアナログフィルタ７
を介してアナログ信号に変換され、端子８から無通話時
の挿入雑音として受話者に伝送される。

上述の方法に示すように送信されてきた背景雑音と同様
なスペクトル及び電力を持つ疑似雑音を受信側にて発生
させ、挿入することにより、無音状態時の違和感を著し
く改善することができる。

尚、上述の実施例１では、復号化された音声信号をもと
に背景雑音の信号電力とスペクトル情報を抽出したが、
次に適応予測符号化（以下、ｒＡＰＣ符号化」と称す）
方式を用いた場合について説明する。ＡＰＣ符号化方式
における受信側での雑音挿入方式としては前述した実施
例１のごとく電力計算回路９やＬＰＣ分析器１０は必要
とせずＡＰＣ復号器内の構成を併用することにより詩に
簡単な構成で実現できることを示す。

また次の実施例ではパケット欠落として１フレームの符
号化信号が全て失われた場合における疑似音声補間方式
についての構成機能も併せ持たせることができるもので
ある。

（実施例２） 第４図は本発明による第２の実施例であり、ＡＰＣ符号
化方式を用いた場合における疑似雑音信号挿入方式の概
略図である。

ＡＰＣ符号化方式においては送信側の符号器によリ、入
力信号の長時間相関、例えば音声信号の有声音などのピ
ッチ周期毎に似た波形が繰返されることによるピッチ周
期に対応した相関を長時間予測器を用いて取り除き、更
に短時間スペクトルエンベロープを表す短時間相関を短
時間予測器を用いて取り除き、その結果の残差信号と呼
ぶ信号を量子化・符号化し伝送している。

符号化された信号は端子１に受信され、符号化パラメー
タを符号化された残差信号は多重分離回路１６により各
々分離される。受信側のＡＰＣ復号化器では残差信号電
力復号器１７からの残差信号電力の情報を基に逆量子化
器１８のステップサイズを決め、受信された残差信号の
逆量子化を逆量子化器１８で行う。端子３からの有音／
無音状態信号から現フレームは有音であることが判った
場合、切換スイッチ５を介し加算器２２と逆量子化器１
８を接続し、更にスイッチ２３が閉じられる。この結果
、逆量子化された残差信号は長時間予測器２１と加算器
２２とからなる長時間合成フィルタ２６に入力され、そ
の後、更に短時間予測器２４と加算器２５とからなる短
時間合成フィルタ２７に入力される。これらの構成はＡ
ＰＣ復号化器として動作するもので短時間合成フィルタ
２７の出力として復元されたディジタル音声が得られる
。Ｄ／Ａ変換器６とアナログフィルタ７を介して端子８
からアナログ音声が送出される。長時間予測係数復号器
１９は伝送されてきた長時間予測係数を復号するもので
、復号された係数を長時間予測器２１に設定する。

また、短時間予測係数復号器２０は同様に伝送されてき
た短時間予測係数を復号し、各係数を短時間予測器２４
にそれぞれ設定する。ここで残差信号電力、長時間予測
係数及び短時間予測係数の各パラメータはフレームある
いはサブフレーム毎に伝送されている。

次に端子３において現フレームが無音状態であることが
判明した場合、端子１には通常符号化信号は送られてこ
ない。従って、切換スイッチ５を介して雑音発生器４と
加算器２２を接続するよう制′４１１すると共に、スイ
ッチ２３を開放にする。短時間予測器２４には前フレー
ムの有音状態での予測係数をそのまま設定しておき、動
作させる。更に、残差信号電力復号器１７からの前フレ
ームの有音状態での背景雑音の残差信号の電力に関、す
る情報をそのまま用いて同一の電力を持った雑音を雑音
発生器４から送出する。この雑音は残差信号とみなされ
、長時間合成フィルタ２６に加えられる。しかし、この
例では、背景雑音は音声のようにピッチ構造はもってい
ないとみなし、長時間予測器２１の出力は加えず、その
まま短時間合成フィルタ２７に入力し背景雑音として合
成する。この出力は送信側の背景雑音に近い電力とスペ
クトルを持った疑偵雑音信号となる。有音状態から無音
状態に変化した際の有音状態のフレームでは背景雑音が
符号化されて伝送されてきており、残差信号電力復号器
１７からはその残差信号の電力、短時間予測係数復号器
２０からはその短時間スペクトルエンベロープが得られ
る。更に、残差信号は一般に相関が取り除かれており雑
音に近い性質を持っていること、及び背景雑音の短時間
スペクトル、残差信号電力ともフレーム毎に太き（変化
しないことなどから、上記の構成により背景雑音を受信
側で合成できる。

尚、長時間予測器２１はこの例では動作しないようスイ
ッチ２３を設けているが、これは背景雑音にはピンチの
ような長時間相関はないものと考えたためである。一般
にはスイッチ２３を閉じ、前フレームの長時間予測係数
を設定した長時間予測器２１を動作させても、背景雑音
の長時間予測係数が０に近いため、大きな劣化はない。

ここではこれら残差信号電力、予測係数は無音状態が連
続するフレームでは一定としている。しかし、無音状態
が長く連続する場合には、雑音電力を次第に小さくして
もよい。また、背景雑音を合成する際、合成フィルタの
予測係数は復号された値に荷重したものを使用してもよ
い。

このようにＡＰＣ符号化方式を用いた場合、背景雑音を
合成するにあたり、ＡＰＣ復号器内の合成フィルタ及び
残差信号の電力情報を用いることにより、実施例１に説
明したように各機能を用意することなく背景雑音を合成
でき、これを無通話時に受話者に伝送すれば、通話の不
自然性を解消することができる。

このように本発明では無音状態となる直前のハングオー
バ時間内における電力情報及びスペクトル情報を用いて
疑似雑音信号（背景雑音）を簡単に作成し、この作成し
た疑似雑音信号を無音状態時に挿入することにより通話
の自然さを保つことができる。

次に、パケット音声伝送システムの如き音声がパケット
単位で伝送されているとき、送信側あるいは伝送途中で
パケットが欠落した場合の音声補間方式にってい説明す
る。

（実施例３） 第５図は本発明による他の実施例であり、パケット音声
伝送システムを用いた場合の疑似音声信号の補間方式を
示す概略図である。なお、前述した本発明の実施例２（
第４図）との相違点は、有音／無音状態信号のかわりに
音声パケット欠落情報信号をパケット音声伝送システム
からもらって用いることと、音声のピンチ情報が設定さ
れている長時間予測器２１を常に用いることである。従
って、以下の説明では実施例２と異なる動作について述
べる。

端子２８から音声パケット欠落情報信号がこない場合、
実施例２の有音状態と同様に切替スイッチ５は逆量子化
器１８側に接続されて、入力端子１から受信したパケッ
ト音声が復号される。

一方、端子２８から音声パケット欠落情報信号を受信す
ると、切替スイッチ５は雑音発生器４側に切替えられて
、雑音発生器４と加算器２２とが接続される。同時に、
長時間予測器２１の出力が加算器２２に接続されていな
い場合は、スイッチ２３により接続される。この状態で
、雑音発生器４にはパケット欠落の直前のフレームある
いはサブフレームにおける残差信号電力復号器１７から
の残差信号電力が設定され、同様にパケット欠落直前フ
レームの短時間予測係数及び長時間予測係数が短時間予
測器２４及び長時間予測器２１にそれぞれ設定される。

従って、雑音発生器４から出力される雑音電力はパケッ
ト欠落の直前フレームの電力に等しく調整されたのち、
長時間合成フィルタ２６のピッチ情報及び短時間合成フ
ィルタ２７のスペクトルエンベロープが調整された疑似
音声信号が作成されて受話者へ送出される。よって、本
発明ではパケットが欠落しても雑音を駆動音源として疑
似音声信号を作成して補間するため、通話品質を大幅に
改善することができる。また、本発明は従来の如き残差
信号を蓄積するためのメモリを必要とせず、雑音を駆動
音源として疑似音声信号を作成するため装置の簡単化も
実現できる。

（発明の効果） 以上のように、本発明は音声信号の欠落時には欠落前フ
レームの符号化パラメータと雑音で駆動された合成フィ
ルタを用いて疑似音声を合成し、欠落部分を補間するこ
とにより、受話者の音声品質を著しく改善し通話の自然
性を保つことができる。更に、無通話時の無音状態では
有音状態の最後のフレームにおける符号化パラメータと
雑音で駆動された合成フィルタを用いて背景雑音を合成
し、これを無音時に挿入することによって通話の自然性
を保つことができ、通話品質を改善するうえでその効果
は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の無音状態時における疑似雑音挿入方式の
概略構造を示すブロック図、第２図は本発明により音声
伝送システムの疑似雑音挿入方式を実現する場合の実施
例を示すブロック図、第３図は本発明に用いる短時間合
成フィルタの構成例を示す接続図、第４図は本発明によ
りＡＰＣ符号化の疑似雑音挿入方式を実現する場合の実
施例を示すブロック図、第５図は本発明によりパケット
音声伝送システムの疑似音声信号方式を実現する場合の
実施例を示すブロック図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）送信側から音声回線に伝送すべき音声信号が存在
   する時間長と予め定められたハングオーバ時間長との和
   の時間内の信号を伝送情報として受信側で離散的に受信
   し、該伝送情報を受信しない時間区間にあっては該受信
   側で作成した疑似信号を挿入して前記音声回線に出力す
   る音声伝送システムにおける疑似信号挿入方式において
   、 前記受信側で発生される雑音信号の電力とスペクトラム
   を、直前に受信した前記伝送情報の全てもしくは少なく
   とも前記ハングオーバ時間の一部に含まれる信号電力情
   報とスペクトラム情報を用いて調整することにより、前
   記疑似信号を作成するように構成されたことを特徴とす
   る音声伝送システムにおける疑似信号挿入方式。