JPS63263831A - Ａｄｐｃｍ符号化・復号化器 - 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） この発明は、音声信号及び音声帯域データ信号を逐次適
応予測し、低ビツト符号化するためのＡＤＰＣＭ符号化
・復号化器に関する。

（従来の技術） 主として音声、アナログモデム信号等の通信分野におい
て情報を圧縮して伝送するため３２ｋｂｉｔ／ｓＡＤＰ
ＣＭ符号化・復号化器が用いられている。

このＡＤＰＣＭ符号化・復号化器について、ＣＣＩＴＴ
（国際電信電話諮問委員会）において０．７２１として
、勧告化されている。この発明の理解を容易にするため
に、この発明の説明に先立ち、この勧告化された３２ｋ
ｂｉｔ／ｓＡ　Ｄ　Ｐ　ＣＭ符号化・復号化器につき第
４図（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。

第４図（Ａ）は従来のＡＤＰＣＭ符号化器ＩＯの構成を
示し、第４図（Ｂ）は従来のＡ　Ｄ　Ｐ　ＣＭ　ｉＭ号
化器３０の構成を示す。ＡＤＰＣＭ符号器１０は６４ｋ
ｂｉｔ／ｓのミューロウ（μｍＬａｗ）符号又はエイ−
ロウ（Ａ　−Ｌａｗ）符号を３２ｋｂｉｔ／ｓ符号に変
換する符号化器である。この符号化器ｌＯにおいて、１
１はＰＣＭ入力端子、１２は線形ＰＣＭ変換器、１３は
減算器から成る差分信号発生器、１４は適応量子化器、
１５は適応逆量子化器、１６はスケールファクタ適応部
！７及びスケールファクタ適応速度制御部１８を具える
スケールファクタ発生部、１９は適応予測器、２０は加
算器から成る加算信号発生器、２１はこの符号器ｌＯの
出力端子である。

一方、復号化器３０は３２ｋｂｉｔ／ｓ符号を６４ｋｂ
ｉｔ／ｓの出力信号に変換して出力するための装置で、
３１は符号入力端子、３２は適応逆量子化器、３３はス
ケールファクタ適応部３４及びスケールファクタ適応速
度制御部３５を具えるスケールファクタ発生部、３６は
適応予測器、３７は加算器から成る加算信号発生器、３
８は非線形ＰＣＭ変換器、３９は同期タンデムアルゴリ
ズム、４０はＰＣＭ出力端子である。

次に、この従来のＡＤＰＣＭ符号化・復号化器の動作に
つき説明する。

先ず、符号化器ｌＯの動作につき説明する。入力端子１
１に入力したμｍ　Ｌａｗ又はＡ−ＬａｗＰＣＭ符号Ｓ
　（ｋ）を線形ＰＣＭ信号変換器１２によって線形ＰＣ
Ｍ信号５ｌ（ｋ）に変換し、差分信号発生器１３に供給
する。差分信号発生器１３の出力として、この信号ｓ、
（ｋ）から後述する適応予測器１９の予測信号Ｓｅ　（
ｋ）を差し引いて得られた差分信号ｄ　（ｋ）を出力す
る。差分信号ｄ　（ｋ）を次段の適応量子化器１４でス
ケールファクタ発生部１６のスケールファクタ適応部１
７から送られてきたスケールファクタｙ　（ｋ）により
スケーリングした後、４ｂｉｔ符号Ｉ　（ｋ）に符号化
し、この符号１　（ｋ）を出力端子２１から復号化器３
０へ３２ｋｂｉｔ／ｓのビットレートで送出するととも
に、次段の適応逆量子化器１５に供給する。この適応逆
量子化器１５は符号！（ｋ）の逆量子化値ｄ９（ｋ）を
再生し、適応予測器１９及び加算信号発生器２０に送り
、適応Ｐ側芯１９において加算信号発生器２０から入力
Ｓ　（ｋ）の再生値Ｓ、（ｋ）を用いて予測信号Ｓｅ　
（ｋ）を発生させている。

ところで、上述したスケールファクタ発生部１６は既に
説明したようにスケールファクタ適応部１７とスケール
ファクタ適応速度制御部１８とを具えている。スケール
ファクタ適応速度制御部１８は符号１　（ｋ）の平均振
幅に応じた値を有する線形結合係数ａ＋　　（ｋ）をス
ケールファクタ適応部１７に送り、この係数ａＩ　（ｋ
）で与えられるスケールファクタｙ　（ｋ）を生ずる構
成となっている。

この場合、スケールファクタ適応速度制御部１８はこれ
に設けられている時定数の異なる積分器（図示せず）に
よって先ず符号Ｉ　（ｋ）の振幅の短時間平均値ｄ□（
ｋ）及び長時間平均値ｄ１（ｋ）を次式に従って演算す
る。

ｄ□（ｋ）−（１−２−５）　ｄ□（ｋ−１）＋２−５
Ｆ　（Ｉ　（ｋ））　　（１）ｄ、、、　、　（ｋ）　
−（＋　−２−勺ｄｆｆｉ、　（ｋ−１）÷２−７　Ｆ
　（Ｔ　（ｋ））　　　（２）ここで、Ｆ　（Ｉ　（ｋ
）　）はＩ　（ｋ）によフて予め定められている定数デ
ープル値であり、スケールファクタ速度制御部１８内に
設けたメモリ（図示せず）からＩ　（ｋ）に応じて読み
出されるように構成されている。このようにして演算さ
れたｄ　ａｓ（ｋ）及びｄ、、１（ｋ）値を比較するこ
とによって差分信号ｄ　（ｋ）が音声信号のように時間
的に変化する信号であるか或は音声帯域データ信号のよ
うに平均振幅が時間的にほとんど変化しない信号である
かの違いがわかる。差分信号ｄ　（ｋ）が時間的に変化
する信号であると、スケールファクタ適応速度制御部１
８からスケールファクタ適応部１７への線形結合係数（
パラメータ）ａｌ　　（ｋ）の値を“１”に近づけ、一
方、平均振幅が時間的にほとんど変化しない場合には“
０”に近づけるように逐次更新しながら、この値をスケ
ールファクタ適応部１７に送る。

スケールファクタ適応部１７の出力であるスケールファ
クタは次式で与えられている。

ｙ、（ｋ）＝（１−２−５）　ｙ　（ｋ）　＋　２−５
Ｗ　（Ｉ　（ｋ））　　　（３）ｙ＋（ｋ）−（１−２
−６）　Ｖ＋（ｋ−１）　＋　２−６ｙ、（ｋ）　　　
　（４）ｙ（ｋ）−ａｔ（ｋ）ｙｕ（ｋ−１）＋（ｌ−
ａｔ（ｋ））　　ｙ＋（ｋ−ｉ）　　　（５）ここで、
ｙｕ　（ｋ）は音声信号用スケールファクタ、３／＋　
　（ｋ）は音声帯域データ信号用スケールファクタ、Ｗ
（１（ｋ））はＭ−テーブル値と称せられ符号Ｉ　（ｋ
）により予め定められた定数値、ａｔ　　（ｋ）は前述
したスケーリングファクタ適応速度制御部１８から送ら
れてくる線形結合パラメータである。

これらの式の関係から、例えば音声信号か或は音声帯域
データ信号かによって、ｄ、、（ｋ）とｄ、１（ｋ）の
差分が時刻によって異なる。この差分の大きさに対応し
てパラメータａ＋（ｋ）が“１”又は“０”の方向に逐
次更新され、その結果、スケールファクタｙ　（ｋ）が
３／ｕ　　（ｋ）又はｙｌ（ｋ）の線形結合の形によっ
て定められて、そのスケールファクタｙ　（ｋ）が適応
量子化器１４及び適応逆量子化器１５に送られ、各種信
号に対して量子化特性を低下させないようにする。

適応逆量子化器１５から再生された信号は量子化誤差が
含まれた再生差分信号ｄ９　（ｋ）である。

この信号ｄＱ　（ｋ）を加算信号発生器２０に送り、こ
こで、適応予測器１９から送られてきた予測信号と加算
されて線形ＰＣＭ信号Ｓｌ　　（ｋ）の再生信号Ｓ、（
ｋ）を発生させてこれを適応予測器１９に送る。この適
応予測器１９はトランスバーサルフィルタで構成され、
ｄ　（ｋ）のパワーすなわちｄ２（ｋ）が小さくなるよ
う（圧縮度を小さくするよう）にそのフィルタのタップ
係数を修正し、過去に標本時刻において再生されたＳ　
（ｋ）信号と、タップ係数のたたみ込みによって、次の
標本時刻における入力信号の予測信号Ｓ、（ｋ）を発生
させる。

次に復号化器３０の動作につき説明する。復号化ｒＪ１
３０においては、符号入力端子３１で受信した量子化符
号１　（ｋ）を適応逆量子化器３２でスケールファクタ
発生部３３からのスケールファクタｙ（ｋ）を用いて再
生し再生差分信号ｄｑ　（ｋ）を発生する。この再生差
分信号ｄ９　（ｋ）は適応予測器３６及び加算信号発生
器３７に送られ、この加算信号発生器３フにおいて適応
予測器３６から送られてきた予測信号Ｓｅ　（ｋ）と加
算されて前述した入力信号ｓ、（ｋ）の再生値である再
生信号５１（ｋ）を形成する。一方、適応予測器３６は
再生差分信号ｄｑ　（ｋ）と再生信号Ｓ、（ｋ）とから
前述のｐ測信号Ｓｅ　（ｋ）を形成している。なお、符
号出力端子２１と符号入力端子３１どの間でビット誤り
が生じない限り、復号化器３０のスケールファクタ発生
部：］：１（３４，３５）、適応を側番３６は符号化：
咎１０の対応要素１６（１７、＋８）　、　１９と全く
同じ動作をし、かつ、内部状態も一致している。入力信
号Ｓ、（ｋ）の再生信号Ｓ、（ｋ）は非線形ＰＣＭ変換
器３８によりμｍ　Ｌａｗ又はＡ−ＬａｗＰＣＭ符号５
Ｐ（Ｋ）に変換される。この時、符号５ｐ（ｋ）は例え
ばＰＣＭ−ＡＤＰＣＭ−ＰＣＭ−ＡＤＰＣＭというよう
に、ＰＣＭとＡＤＰＣＭが同期タンデム接続されたとき
にも最大１段目のＰＣＭ−ＡＤＰＣＭ−ＰＣＭ接続で生
じた劣化分しか発生しないように、同期タンデムアルゴ
リズム３９において、符号１（’ｋ）、予測信号Ｓｅ　
（ｋ）及びスケールファクタｙ　（ｋ）を用いて調整さ
れて元のＳ　（ｋ）と同じ６４ｋｂｉｔ７ｓのμｍ　Ｌ
ａｗ又はＡ　−ＬａｗＰＣＭ符号ｓ、ｉ　　（ｋ）に変
換されてＰＣＭ出力端子４０から出力される。

（発明が解決しようとする問題点） Ｃ（、ＩＴＴにおいて０．７２１として勧告化された前
記：］２ｋｂｉｔ／ｓ　　Ａ　Ｄ　Ｐ　ＣＭ符号化・復
号化器では、音声信号、低速の音声帯域データ信号（４
８００ｂｉｔ／ｓ以下のモデム信号）に対しては良好な
特性を有することが既にＣＣＩＴＴのスタディグループ
−Ｘ■、リポートＲ−２８で報告されている。

しかしながら、ＧＩ［Ｉファクシミリ等で広く用いられ
ている７２０００　ｂｉｔ／ｓ以上の高速モデム信号の
場合には、従来のＡＤＰＣＭ符号化・復号化器では、適
応予測器の予測能力が悪く、しかもモデム信号のように
入力信号のパワーが一定のときであってもスケールファ
クタが一定とならないでふらついてしまうため、モデム
信号に対して量子化特性が劣化するという特性上の問題
点がある。また、従来のＡＤＰＣＭ符号化・復号化器は
衛星を利用した国際通信の分野でＰＣＭによるディジタ
ル音声挿入方式（以下Ｄｉｇｉｔ、ａ１．５ｐｅｅｃｈ
　ＬｎＬｅｒ　−ｐｏｒａＬｉｏｎ　：Ｄ　Ｓ　Ｉと略
１−）への適用を考慮した機能を４ＴＩ、ていない。特
に、伝送符号を３ビツトとして伝送することができない
ため、ＤＳＩに応用されている伝送路チャネルが過負荷
状態になフたとき、伝送路チャネルの割り当てビットを
１ビット削減し、通話の締出しを解消する手法に対応で
きないという問題がある。

この発明は以上のような従来技術の問題点を解決するた
めになされたちのであって、音声信号及び低速の音声デ
ータ信号に対してはＣＣＩＴＴ。

Ｇ、７２１のＡＤＰＣＭ符号化・復号化器と同等具−［
の性能を有するとともに、高速の音声帯域データ信号（
７２００ｂｉｔ／ｓ　　以上のモデム信号）の伝送を可
能とし、またＤＳＩに通用した場合に伝送路チャネルが
過負荷状態になったとき割り当てビットを１ビット削減
し通話の締出しを解消する手法に対応可能とし、さらに
９６００　ｂｉｔ／ｓ以上のモデム信号に対して３リン
ク以上非同期接続しても伝送可能なＡＤＰＣＭ符号化・
復号化器を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明は適応予測フィルタ及び適応量子化器からなる
符号化器と、適応予測フィルタ及び適応逆量子化器から
なる復号化器より構成されるＡＤＰＣＭ符号化・復号化
器を対象とし、前記従来技術の問題点を解決するため、
前記符号化器及び前記復号化器の適応予測フィルタをそ
れぞれ、信号の周波数成分が時間とともに変動するよう
な入力信号に対する任意次数の可変零フィルタと任意次
数の可変極フィルタと、信号の周波数成分が時間的にほ
ぼ一定な入力信号に対する少なくとも任意次数の固定極
フィルタと、オフセット成分に対するオフセット除去フ
ィルタとを縦続接続した構成にしたものである。

（作　用） この発明において、適応予測フィルタのうちの可変零フ
ィルタと可変極フィルタは周波数成分が時間とともに変
動する入力信号に対する予測値を出力する。また固定極
フィルタは周波数成分が時間的にほぼ一定な入力信号に
対する予測値を出力する。さらに、オフセット除去フィ
ルタは入力信号のオフセット成分を除去するように働く
。したがって、適応予測フィルタの予測値は非常に予測
能力の優れたものとなり、かつ、モデム信号に対する量
子化特性も劣化しない。また、ビットレートを可変する
ことにより、ＤＳＩへの適用にも充分対処できるように
なり、前記従来技術の問題点が解決される。

（実施例） 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

第１図（Ａ）は本実施例に係る可変ビットレートＡＤＰ
ＣＭ符号化器５０の構成を示すブロック図、第１図（Ｂ
）は本実施例に係る可変ビットレートＡＤＰｃＭ復号化
器１００の構成を示すブロック図である。

第１図（Ａ）の符号化器５０において、５１はＰＣＭ入
力端子、５２は線形ＰＣＭ変換器、５３は差分信号発生
器、５４は適応予測フィルタ、５５は適応晴子化器、５
６はスケ−・レフアクタ適応部、５７゜６０．６２．６
３は外部入力端子、５８は符号出力端子、５９は適応逆
量子化器、６１はモード制御適応部である。適応を測フ
ィルタ５４は適応部フィルタタップ係数適応部６４、適
応部フィルタ６５、加算器６６゜７６、７７、７Ｂ、　
７９．８２、適応極フイルタタップ係数適応部６７、オ
フセット予測フィルタ６８、外部信号入力端子６９．８
０．８＋、予測利得適応部（１）７０、適応部フィルタ
７１、予測利得適応部（ＩＩ）７２、固定極フィルタ７
３、係数回路７４．７５から構成される。

また、第１図（Ｂ）の復号化器において、１０１は符号
入力端子、１０２は適応逆量子化器、１０３はモード制
御適応部、１０４はスケールファクタ適応部、１０５は
回線状況診断部、１０６はリセット回路、１０７は適応
予測フィルタ、１０８は非線形ＰＣＭ変換器、１０９は
同期タンデムアルゴリズム、１１０はＰＣＭ出力端子、
１１１〜１１５は外部入力端子である。適応予測フィル
タ１０７は、適応部フィルタタップ係数適応部１２０、
適応部フィルタ１２１、加算器１２２．１３２．１３１
．１３４．１：（５，１３８，１３９、適応部フィルタ
タップ係数適応部１２３、オフセット１−測フィルタ１
２４、外部入力端ｊ’　１２５．１３６．１３７、予、
・１！す＋ｌ　ｆ？適応部（［）　１２６、適応部フィ
ルタ１２７、を測利１：？適応部（ＩＩ）１２８、固定
棒フィルタ１２９、係数回路１：（０，１３１から構成
される。

次に、上記構成の本実施例の動作について説明する。

先ず、符号化器５０の動作につき説明する。

ＰＣＭ入力端子５１に人力したμｍＬａｗ又はＡ−１，
ａｗＰＣＭ符号ｘ　（ｋ）を線形ＰＣＭ変換器５２によ
って線形ＰＣＭ信号Ｓ　（ｋ）に変換し、差分信号発生
器５３に供給する。この差分信号発生器５３は、（６）
式に示すように線形ＰＣＭ信号Ｓ　（ｋ）から適応予測
器５４の予測信号ｅ　（ｋ）を差し引いて得られた差分
信号ｄ　（ｋ）を出力する。

ｄ　（ｋ）　−５（ｋ）　−ｅ　（ｋ）　　　　　　　
　　　（６）差分信号ｄ°（ｋ）は適応量子化器５５で
スケールファクタ適応部５６から送られてきたスケール
ファクタｕ　（ｋ）で（７）式に示すように９（ｋ）に
スケーリングした後、出力符号Ｉ　（ｋ）に符号化する
。

ｑ（ｋ）＝　ｄ（ｋ）／ｕ（ｋ）　　　　　　　　　　
　（７）この時、ｑ　（ｋ）は外部入力端子５７より人
力されたビットレート切換信号ＱＳにより、ＱＳ＝“１
”ならば表−１に、ＱＳ−“２”ならば表−２に、ＱＳ
＝“３”ならば表−３に従ってそれぞわ４ビツト、３ビ
ツト、５ビツトに符号化される。なお、表−１ないし表
−３において“［”はその値を含み、“（”はその値を
含まない。またＱＳの“１ｎ、２”、“３”はそれぞれ
３２．２４．４０ｋｂｉｔ／ｓのビットレートに対応す
る。

（以下余白） 表−１ 符号１　（ｋ）は符号出力端子５８から復号化器！００
（第１図（Ｂ））へ送出されると共に、次段の適応逆；
１１ｆ−化器５９、スケールファクタ適応部５６、モー
ド制御適応部６１に供給される。

適応逆量子化器５９は符号Ｉによって決定される信号Ｑ
（ｋ）と、スケールファクタ適応部５６から送られてき
たスケールファクタｕ　（ｋ）により、（８）式に従っ
て、差分信号ｄ　（ｋ）の逆量子化値Ｄ　（ｋ）を再生
する。

Ｄ（ｋ）　＝　Ｑ（ｋ）ｕ（ｋ）　　　　　　　　　（
ａ）ここで、Ｑ（ｋ）は、外部入力端子６０より人力さ
れたビットレート切換信号ＱＳにより、ＱＳ＝“１”な
らば表−４に、ＱＳ＝“２”ならば表−５に、ＱＳ＝“
３”ならば表−６に従い、モード制御適応部６１に送出
される。

（以下余白） 表−４ 表−５ 表−６ スケールファクタ適応部５６はスケールファクタＵ（ｋ
）に対応した２を底とするＩｏｇｆｐ域で定義したスケ
ールファクタｖ　（ｋ）を以下の式で逐次更新する。

ｖｌ　（ｋ）　＝　（１−２−’）ｖ　（ｋ）　＋［Ｆ
ｌ　（Ｉ　（ｋ）　）ｄ（ｋ）　Ｆ２　（１（ｋ）　）
］　（９）ｖ２　（ｋ）　＝　（１−２−３）ｖ２　（
ｋ−１）　＋２−３ｖｌ　（ｋ）　　　　　　（１０）
ｖ　（ｋ）−（ＩＪ（ｋ−１））ｖｌ（ｋ−１）＋、ｇ
（ｋ−１）Ｖ２（ｋ−１）　　（Ｉｆ）ここで、ＱＳ＝
″１″または“３”ならばｖ（ｋ）は−１１，２８７６
≦ｖ　（ｋ）≦−１，３２１８に、ＱＳ＝“２”ｒｔ　
ラば−１１，７９５９＜Ｖ（ｋ）＜　−１，４１２１８
１，：制限される。

上式においてｖｌ　（ｋ）は人力の短時間変動に応答す
るスケールファクタでｖ２　（ｋ）は入力の長時間変動
に応答するスケールファクタである。

ｖ　（ｋ）はｖｌ　（ｋ）とｖ２　（ｋ）のモード制御
適応部６１より送られてきたモード制御係数１の線形結
合によって得られる。

また、Ｆｌ　（１（ｋ）　）、　Ｆ２　（１（ｋ）　）
は符号１　（ｋ）によって予め定めておいた定数で、外
部入力端子６２より人力されたビットレート切換信号Ｑ
Ｓにより、ＱＳ＝“どならば表−７に、ＱＳ＝“２”な
らば表−８にＱＳ＝“３”ならば表−９に従う。

表−７ またスケールファクタ適応部５６は底を２とするｌｏｇ
領域のスケールファクタｖ　（ｋ）から線形領域のスケ
ールファクタｕ　（ｋ）、　ｌ　／ｕ（ｋ）への変換を
以下の式により計算する。

ｕ（ｋ）は、 ｊ　Ｉ　（ｋ）　＝　ＩＮＴ　（ｖ　（ｋ）　）　、　
　　　　　　　（１２）ｆｌ（ｋ）＝ｖ（ｋ）−ｊｌ（
ｋ）　、　　　　　　　　（１３）ｆｌ　（ｋ）　＝　
１÷２ｆｌ（ｋ）／３４ｆ１２（ｋ）／６．　　　（１
４）ｕ　（ｋ）　＝ｆ２　（ｋ）　２”　”’　　　　
　　　　（１５）１／ｕ（ｋ）は、 １２（ｋ）ＪＮＴ（−ｖ（ｋ））＋Ｉ、　　　　　　　
（１６）ｆ３（ｋ）＝［−ｖ（ｋ）−１ＮＴ（−ｖ（ｋ
））］−１，（１７）ｆ４　（ｋ）−１÷２ｆ３（ｋ）
／：ｌ＋ｆ３２（ｋ）／６．　　　（１８）１／ｕ　（
ｋ）　＝ｆ４　（ｋ）　２ｊ２”’　、　　　　　　　
（１９）但し、“ＩＮＴ（）”はかっこ内の変数の整数
部を、０味する。１／ｕ　（ｋ）は適応量子化器５５及
びオフセット予測フィルタ６８に送出される。

モード制御適応部６１は差分信号ｄ　（ｋ）のパワー及
び周波数成分に応じたモード制御係数Ｉ（ｋ）をスケー
ルファクタ適応部５６に送る。このモード制御係数ｌ１
（ｋ）は入力信号の性質に応じて短時間モード、あるい
は長時間モードに設定する係数で、以下のように決定さ
れる。

まず、差分信号ｄ　（ｋ）のパワーに対応した値ｍ（ｋ
）を（２０）式で計算する。

ｍ（ｋ）＝（１−２’）ｍ（ｋ−１）＋２−’Ｆ３（１
（ｋ））　　　（２０）ここで、Ｆ３　（１（ｋ）　）
は符号１　（ｋ）によって予め定めた定数テーブル値で
、外部入力端子６３より人力されたビットレート切換信
号により、ＱＳ＝“１”ならば表−ＩＯに、ＱＳ＝“２
”ならば表−１１に、ＱＳ＝“３”ならば表−１２に従
う。

（以下余白） 表−１２ 次に、差分信号ｄ　（ｋ）の周波数成分を求めるために
、ｄ　（ｋ）に比例したＱ　（ｋ）を（２Ｉ）式に示す
特性を有する２次再帰型帯域フィルタに入力し、その出
力ｅ８　（ｋ）を計算する。

ｅ８（ｋ）−−０，１２：１（ｃ８（ｋ−１）／２”Ｑ
（ｋ−Ｉ））−０，７８７（ｅ８（ｋ−２）／２十〇（
ｋ−２））　　　（２１）次に、（２０）式で計算した
ｍ　（ｋ）と、（２１）式で計算したｅ８　（ｋ）とＱ
　（ｋ）により、モード制御係数を以丁の式により逐次
更新する。

ここで、 である。

また、ｔ　（ｋ）は、０　＜ｔ、（ｋ）＜　１　　に制
限される。

適応逆量子化器５９から再生された信号は量子化誤差が
含まれた再生差分信号Ｄ　（ｋ）である。この信号Ｄ　
（ｋ）を適応部フィルタタップ係数適応部６４、適応部
フィルタ６５、加寒器６６、適応極フイルタタップ係数
適応部６７、オフセット予測フィルタ６８に送出する。

適応部フィルタタップ係数適応部６４は再生差分信号０
（ｋ）とＤ（ｋ−１）　（ｉ・１〜１０）より、（２６
）、（２７）式に示すようにタップ係数す、　（ｉ−１
〜１０）を修正し、適応部フィルタ６４に送出する。　
　　。

ｂ、　（ｋ）−（１−２−’）ｂ、　（ｋ−１）＋２−
’　Ｌｓｇｎ　（Ｄ　（ｋ）　）　ｔｓｇｎ　（Ｄ　（
ｋ−ｉ）　）　　　　　（２６）ここで、外部入力端子
６９より人力されたビットレート切換信号ＱＳに応じて
、出力されるタップ係数は（２７）式のようになる。

ここで、ｆ（・）はあらかじめ指定した小数点以下を切
り捨てる処理を施すことを意味する。

適応部フィルタ６５は適応部フィルタタップ係数適応部
６４から送られてきたタップ係数す、と再生差分信号Ｄ
　（ｋ−１）　（ｉ＝１−１０）より適応部フィルタ予
測値ｃｌ（ｋ）を（２Ｂ）式より計算する。

ｃｌ（ｋ）、＝　Ｘ、ｂｉ（ｋ−１）Ｄ（ｋ−ｉ）　　
　（２８）適応部フィルタ予測値ｅｌ（ｋ）は加算器６
６．８２に送出される。加算器６６は適応部フィルタ６
５より送られてきた適応部フィルタ予測値ｅｌ（ｋ）と
再生差分信号Ｄ　（ｋ）を加算し、第１の部分再生値Ｄ
Ｉ（ｋ）を発生し、予測利得適応部（１）　７０と加算
器７６に送出する。

一方、適応極フイルタタップ係数適応部６７は、適応逆
量子化器５９より送られてきた再生差分信号Ｄ　（ｋ）
及びＤ（ｋ−ｉ）　（ｉ＝１〜４）より適応極フイルタ
タップ係数ａｉ　（ｉ＝１〜４）を以下の式により修正
する。なお、（２９）式のｗ、　（ｋ）はＺ平面上の単
位円上に分離して配置されたもので、分離則を満足する
よう修正されるものである。

ここで ｗｏ（ｋ）−０，ｗｓ（ｋ）−ｎ、　　１１−０．３５
０１．　Ｗ２−０．５５２０゜Ｗｉ＝１．５０１０．１
４−２．２１６０．　Ｗｓ−０，１５７０，Ｗｅ−Ｗｙ
−ＷａＪ。

０３１３、　Ｗｓ”０．３９２８゜ Ｐ＋　（ｋ）　−Ｄ　（ｋ）　＋（１−ｒ３　（ｋ）　
）　（Ｄ　（ｋ−１）　＋Ｄ　（ｋ−２）　）＋Ｄ　（
ｋ−３）　。

１）２　（ｋ）　”Ｄ　（ｋ）　−（１＋ｒ４（ｋ）　
）　（Ｄ　（ｋ−１）　−Ｄ　（ｋ−２）　）−Ｄ　（
ｋ−３）　。

ｐ３　（ｋ）　”ｏ　（ｋ）＋（１−ｒｌ　（ｋ））　
（ｏ　（ｋ−１）　＋［ｌ　（ｋ−２））＋Ｄ　（ｋ−
３）　。

Ｐ４　（ｋ）　・Ｄ　（ｋ）−（１＋ｊ２　（ｋ）　）
　（Ｄ　（ｋ−１）　−Ｄ　（ｋ−２）　）−Ｄ　（ｋ
−３）である。

分離則を満足したＷ＋　（ｋ）より得られるタップ係数
は ａｒ　（ｋ）−−ｒｔ　（ｋ）−ｒ２（ｋ）　−ｒ３（
ｋ）−ｒ４（ｋ）。

ａ２（ｋ）−４−ｒｌ（ｋ）＋ｒ２（ｋ）−ｒ３（ｋ）
÷ｒ４（ｋ）＋ｒ＋（ｋ）ｒ３（ｋ）＋ｊ２（ｋ）ｒａ
（ｋ）　。

ａ３（Ｋ）ｍ−ｊ、（ｋ）　−ｒ２（ｋ）−ｒ３（ｋ）
−ｒ４（ｋ）”ｒｌ　（ｋ）ｒ３（ｋ）−ｒ２（ｋ）ｒ
４（ｋ）。

ａ４（ｋ）−２＝、、（ｋ）＋ｒ２（ｋ）−ｒ３（ｋ）
”ｒ４（ｋ）。

となる。但し、ｒｌ（ｋ）は（２７）式で示す係数であ
る。

ｒｌ　（ｋ）　＝２ｃｏｓ　（ａｔ　（ｋ）　）　　　
　　　　　　　（３２）（３１）式によって得られた適
応極フイルタタップ係数ａｔ（ｉ−１〜４）は予測利得
適応部（１）　７０、適応極フィルタ７１に送出される
。

予測利得適応部（Ｉ　）　７０は加算器６６で発生した
第１の部分再生値ＤＩ（ｋ）と適応極フイルタタップ係
数適応部６７で計算したａｌ（ｉ−１〜４）を人力し、
予測利得係数ｇ２　（ｋ）を以下の式により計算する。

ｇｌ　（ｋ）〜（１−２−”）ｇｌ　（ｋ−１）＋　ａ
　・ｔｓＨｎ（ＤＩ　（ｋ））ｔｓｇｎ（ｅ５（ｋ））
、　（３３）ここで、ｅ５　（ｋ）は ｅ５　（ｋ）　＝−Σａｉ　（ｋ−１）　（ＤＩ（ｋ−
ｉ）＋ｅ５　（ｋ−ｉ）／２）ｉ！！ で、αは外部入力端子８０より入力されたビットレート
切換信号ＱＳがＱＳ＝“１”かまたはＱＳ＝“３”のと
きα＝２−８、ＱＳ＝“２”のときα＝２−７に設定さ
れる。（３３）式において修正されたｇｌ　（ｋ）を−
０，１２５≦ｇｌ　（ｋ）≦１．２５に制限し、最終的
に（３５）式によりｇ２　（ｋ）を決定し、係数回路７
４に送出される。

加算器７６は、適応極フィルタ７１の予測値ｅ２　（ｋ
）と加算ｒｊｉ６６で発生した第１の部分再生値ＤＩ（
ｋ）を加算し、第２の部分再生値Ｄ２　（ｋ）を発生し
、適応部フィルタ７１と、予測利得適応部（ＩＩ）７２
及び加算器７７に送出する。適応部フィルタ７Ｉの予測
出力ｅ２　（ｋ）は（３６）式により計算される。

ｃ２　（ｋ）　−ｇ２　（ｋ）　・（−３４Σａ、（ｋ
−１）Ｄ２（ｋ−ｉ））　　　（３６）予測利得適応部
（ＩＩ）７２は、加算器７６で発生した第２の部分再生
値Ｄ２　（ｋ）とスケールファクタ適応部５６より送ら
れてきたｌ／ｕ　（ｋ）を以下の式により計算する。

ここで、ｅ６　（ｋ）は、 ｅ６　（ｋ）　＝０．５０１７・Ｄ２　（ｋ−１）−０
，３６７５５・Ｄ２　（ｋ−２）−０，５３４３・Ｄ２
　（ｋ−３）　　　　　　　　＜３８）（３７）式は、
外部入力端子８１から人力されるビットレート切換信号
ＱＳがＱＳ＝“２”のとき（３９）式に変更される。

ｇ４（ｋ）−（１２″″”）（ｇ４（ｋ−１）−１）＋
１−２−’　（３９）（３７）または（３９）式で修正
されたｇ４　（ｋ）を−０，１２５≦ｇ４　（ｋ）≦１
．２５に制限し、最終的に（４０）式によりｇ３　（ｋ
）を決定し、係数回路７５に送出する。

加算器７７は固定極フィルタ７３の予測値ｅ３　（ｋ）
と、加算器７６で発生した第２の部分再生値Ｄ２　（ｋ
）とを加算し、第３の部分再生値Ｄ３　（ｋ）を発生し
、固定極フィルタ７３に送出する。

上述した固定極フィルタ７３の予測出力ｃ３　（ｋ）は
（４１）式により計算される。

ｅ３　（ｋ）　−ｇ３　（ｋ）Σ　ＣＩＤ３　（ｋ−ｉ
）　　　　　　（４１）ここで、Ｃ＋（ｉ−１−１６）
は表−１３に値を示す。

オフセット予測フィルタ６８は、入力信号のオフセット
成分を除去するもので適応逆量子化器５９の出力再生差
分信号Ｄ　（ｋ）と、スケールファクタ適応部５６の出
力１／ｕ　（ｋ）を入力し、予測値ｅ４　（ｋ）を（４
２）式により計算する。

適応予測フィルタ５４の予測値ｅ　（ｋ）は、まず加算
器７９で、オフセット予測フィルタ６８の予測値ｅ４　
（ｋ）と、固定極フィルタ７３の予測値ｅ３　（ｋ）を
加算し、次に、加算器７９の出力と、適応極フィルタ７
１の予測値ｅ２　（ｋ）を加算器７８で加算し、最後に
、加算器７８の出力と、適応部フィルタ６５の予測値ｅ
ｌを加算器８２で加算して得られる。

次に復号化器１００の動作につき説明する。符号入力端
子１０１で受信したＡＤＰＣＭ符号Ｉ　（ｋ）は適応逆
量子化器１０２に供給され、ここでスケールフアクタ適
応部１０４からのスケールファクタｕ　（ｋ）を用いて
再生差分信号Ｄ　（ｋ）を発生する。この再生差分信号
Ｄ　（ｋ）は加算器１２２に送られ、加算器１２２で適
応部フィルタ１２１の予測値ｅｌ（ｋ）と加算されて、
第１の部分再生値ＤＩ（ｋ）を得る。次に第１の部分再
生値ＤＩ（ｋ）は加算器１３２に送られ、加算器１３２
で適応極フィルタ１２７の予測値ｅ２　（ｋ）と加算さ
れ、第２の部分再生値Ｄ２　（ｋ）を得る。さらに、第
２の部分再生値Ｄ２　（ｋ）は加算器１３３に送られ、
加算器＋３３で固定極フィルタ１２９の予測値ｅ３　（
ｋ）と加算され、第３の部分再生値Ｄ３　（ｋ）を得る
。そして、第３の部分再生値Ｄ３　（ｋ）と、オフセッ
ト予測フィルタ１２４の予測値ｅ４　（ｋ）を加算器１
３９で加算し、前述した入力信号ｓ　（ｋ）の再生信号
５ｌ（ｋ）を形成する。

回線状況診断部１０５は、符号入力端子１０１より入力
されるＡＤＰＣＭ符号Ｉ　（ｋ）が、外部入力端子１１
４より・入力されるビットレート切換信号に従って ＱＳ＝“１″の時　“１１１１″ ＱＳ＝″２”の時　“１１１” ＱＳ＝″３”の時　“１１１１” であるかを検出し、それらが連続的にあらかじめ設定さ
れた時間以上続いた場合にＴＲＧ（トリガ）信号を“１
”にし、リセット回路１０６に送出する。

リセット回路１０６は、ＴＲＧ信号が“１”であれば、
モード制御適応部１０３、スケールファクタ適応部１０
４、適応部フィルタタップ係数適応部１２０、適応部フ
ィルタ１２１、予測利得適応部（Ｉ　）　１２６、適応
極フイルタタップ係数適応部１２３、適応極フィルタ１
２７、予測利得適応部（ｎ）１２８、固定極フィルタ１
２９、オフセット予測フィルタ１２４の内部メモリの状
態を指定した状態に強制的に設定し、かつ同期タンデム
アルゴリズム１０９の出力Ｙ　（ｋ）を、μ−１ａｗで
あれば８ビツトをすべて“１”に、Ａ−１ａｗであれば
８ビツトをすべて“０”にする。

なお、符号出力端子１１０と符号入力端子１０１との間
で、ビット誤りが生じないか、あるいは復号化器１００
側のみ有しているリセット回路１０８が動作しない限り
、復号化器１００のモード制御適応部１０３、　スケー
ルファクタ適応部１０４と、適応予測フィルタ１０７の
要素（１２０，１２１，１２６，１２３，１２７，１２
８，１２９，１２４）　＆：ｊ、符号化ｒ３５０＋７）
対応要素６１゜５６．５４　（６４，６５，７０，６７
，７１，７２，７３，６８）と全く同じ動作をし、かつ
内部状態も一致している。

前述した入力信号ｓ　（ｋ）の再生信号５ｌ（ｋ）は非
線形ＰＣＭ変換器１０Ｂに人力し、ｐ　−Ｌａｗ又は、
Ａ−ＬａｗＰＣＭ符号Ｘ　（ｋ）に変換され同期タンデ
ムアルゴリズム１１０に送出される。そして、同期タン
デムアルゴリズム１０９において、Ｐ（：Ｍ−八〇ＰＧ
Ｍ　変換によって生じる量子化誤差を調節し、８ビット
ＰＣＭ符号Ｙ　（ｋ）を出力端子１１０に出力する。

上記実施例では、先ず、適応予測器として、入力信号の
時間的変化に対して一致度のよい予測信号を得るために
、入力信号を周波数変動成分と周波数成分がほぼ一定な
固定成分とに分けて考え、変動成分に対して任意次数の
可変極・零フィルタを対応させ、固定成分に対しては任
意次数の固定極フィルタを対応させ、さらにオフセット
成分を除去するオフセット除去フィルタを設け、これら
を厩続接続し、さらに可変極フィルタと固定極フィルタ
の予測出力を制御する回路を設けるようにした。次に適
応量子化器及び適応逆量子化器については入力信号のパ
ワーが時間的変動大と変動小との場合に分けて考え、変
動大に対しては短時間モードに、変動小に対しては長時
間モードに設定できる回路を設けた。また、外部入力端
子を設け、その入力信号を通じてビットレートを３２．
２４．４０、ｋｂｉｔ／ｓのいずれかを選択できるよう
にした。

以上のような構成による上記実施例の第１の効果を第２
図により述べる。第２図はＣＣＩＴＴ標準Ｖ、標準子デ
ムに対する上記実施例の：１２ｋｂｉｔ／ｓＡＤＰＣＭ
の性能、すなわち回線Ｓ／Ｎ−ブロックエラーレート特
性を示す図である。図中２１が上記実施例、２２がＣＣ
ＩＴＴ勧告Ｇ、７２１の特性である。また、第２図の特
性はＣＣＩ　ＴＴＳＧ−１８レポートＲ−２８の測定条
件に従って得たものである。

図中の１．２．３の添字は非同期接続数を示す。

第２図から明らかなように本発明の実施例によってＣＣ
ＩＴＴ勧告Ｇ、　７２１より３倍程度優れたモデム信号
伝送特性を与えることができる。

また、本発明の実施例の第２の効果としては、２４ｋｂ
ｉｔ／ｓを選択できるため、ＤＳＩシステムにおいて通
常用いられている通話の締出し解消法に対応できる。

さらに、第３の効果を第３図により述べる。第３図はＣ
ＣＩＴＴ標準ｖ、標準子デムに対する上記実施例の４０
ｋｂｉｔ／ｓ　　Ａ　Ｄ　Ｐ　ＣＭの性能、すなわち回
線Ｓ／Ｎ−ブロックエラーレート特性を示す図である。

図中の２．４の添字は非同期接続数を示す。なあ、測定
条件は第２図の場合と同じである。第３図より明らかな
ようにＶ、　２９９６００ｂｉｔ／ｓのモデムが３リン
ク以上非同期接続しても伝送可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、高速のモ
デム信号の伝送を可能とし、ＤＳＩＳスレムにおいて通
常用いられている通話の締出し解消法に対応できるよう
になり、さらに９６００ｂｉｔ／ｓ以上のモデム信号に
対して３リンク以上非同期接続しても伝送可能となる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）はこの発明に係る符号化器の構成を示すブ
ロック図、第１図（Ｂ）はこの発明に係る復号化器の構
成を示すブロック図、第２図及び第３図はこの発明によ
る回線Ｓ／Ｎ−ブロックエラーレート特性を示す図、第
４図（Ａ）は従来のＡＤＰＣＭ符号化器の構成を示すブ
ロック図、第４図（Ｂ）は従来のＡＤＰＣＭ復号化器の
構成を示すブロック図である。 ５〇−符号化器　　　　５２−・線形ＰＣＭ変換器５３
−・・差分信号発生器　５４−適応予測フィルタ５５−
適応量子化器 ５６−スケールファクタ適応部 ５９−適応逆量子化器　６１−モード制御適応部６４−
適応部フィルタタップ係数適応部６５・−適応部フイル
タ ロアー適応極フイルタタップ係数適応部６８−・・オフ
セット予測フィルタ ７０−・・予測利得適応部（１）　７１−・適応極フィ
ルタ７２−・・予測利得適応部（Ｉｌ） ７３・−固定極フィルタ　１００・−復号化器１０２−
適応逆量子化器 １０３−・モード制御適応部 １０４−・スケールファクタ適応部 １０５−・回線状況診断部 １０６・−リセ゛ット回路 １０７−適応予測フィルタ １０８−・非線形ＰＣＭ変換器 １０９−・同期タンデムアルゴリズム １２０−・適応部フィルタタップ係数適応部１２１−適
応部フィルタ １２４−・オフセット予測フィルタ １２Ｂ−・予測利得適応部（１） １２７−・・適応極フィルタ １２８・−予測利得適応部（■） １２９−・・固定極フィルタ ２の９’１１７１　＋＝、イ翫〜壬キ予５イし；シの１
−帆回享１ＦｉＪ（ｌＩ：ｌ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）適応予測フィルタ及び適応量子化器からなる符号
   化器と、適応予測フィルタ及び適応逆量子化器からなる
   復号化器より構成されるＡＤＰＣＭ符号化・復号化器に
   おいて、 前記符号化器及び前記復号化器の適応予測フィルタがそ
   れぞれ、 信号の周波数成分が時間とともに変動するような入力信
   号に対する任意次数の可変零フィルタと任意次数の可変
   極フィルタと、 信号の周波数成分が時間的にほぼ一定な入力信号に対す
   る少なくとも任意次数の固定極フィルタと、 オフセット成分に対するオフセット除去フィルタとを縦
   続接続した構成からなることを特徴とするＡＤＰＣＭ符
   号化・復号化器。
2. （２）前記任意次数の可変極フィルタと、固定極フィル
   タの出力を逐次可変する制御回路を設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のＡＤＰＣＭ符号化・
   復号化器。
3. （３）前記任意次数の可変極フィルタの特性が常にＺ平
   面上の単位円上に分離して配置された根を有する一対の
   多項式により表わされることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載のＡＤＰＣＭ符号化・復号化
   器。
4. （４）前記適応量子化器及び前記適応逆量子化器がそれ
   ぞれ、 帯域通過フィルタにより入力信号の周波数成分の変動を
   検出する第１の回路と、 入力信号のパワーの時間的変動を検出する第２の回路と
   、 前記第１の回路及び／又は前記第２の回路の検出結果に
   基づいて入力信号に対して短時間モードあるいは長時間
   モードに設定する第３の回路を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項から第３項のうちのいずれか一項
   に記載のＡＤＰＣＭ符号化・復号化器。
5. （５）ビットレート選択用端子を設け、その端子からの
   入力信号によりビットレートを可変することができる特
   許請求の範囲第１項から第４項のうちのいずれか一項に
   記載のＡＤＰＣＭ符号化・復号化器。