JP2000244614A - 移動無線端末装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の大型化やコストの大幅上昇を招くこと
なく、受信側の受信環境が劣悪な場合でも、音質劣化を
抑制して音声変換を行うことを可能とする。 【解決手段】 音声符号化器３００は、マイクロフォン
１６から入力されアナログディジタル変換部１４でディ
ジタル化された音声信号を低ビットレートに圧縮する音
声符号化を行って誤り訂正符号化器２００に渡すととも
に、誤り訂正符号化器２００から出力される符号化音声
信号を伸張してディジタルアナログ変換部１５に渡す処
理を行う。そして、また音声符号化器３００は、ユーザ
のキー入力部１９を通じた音声変更要求に応じて、上記
音声符号化したデータのピッチ周期パラメータを変更す
るとともに、この変更に合わせて、ピッチ周期パラメー
タの変更がピッチ周期差分データにも反映するように、
ピッチ周期差分データにも変更を加えるようにしたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、通話相手に対し
て、ユーザの音声を本人のものとは異なるものに聞こえ
るようにする音声変換機能を備えた移動無線端末装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、従来より有線電話には、
いわゆるいたずら電話などを防止するために、ユーザの
音声に対して周波数変換等の処理を施して送信する音声
変換機能を備えたものがある。これによれば、通話相手
側では、上記ユーザの音声とは異なる声質の音声が再生
出力されることになり、通話相手にユーザであることを
悟られないようにすることができる。

【０００３】ところで、携帯電話機などの無線電話の普
及に伴い、無線電話に対するいたずら電話への対策が求
められている。このため、上記機能を備えた移動無線端
末装置の開発が検討されている。

【０００４】しかしながら、有線電話で採用されていた
手法を無線電話に採用した場合、新たに回路を追加する
ことになる。小型・軽量が求められる移動無線端末装置
にとっては、回路追加による大型化は不都合であるばか
りか、コスト面においても大幅な上昇を招くという問題
が生じることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の移動無線端末装
置では、音声変換を行うためには、新たな回路を追加す
ることになり、装置の大型化やコストの大幅な上昇を招
くという問題があった。この発明は上記の問題を解決す
べくなされたもので、装置の大型化やコストの大幅上昇
を招くことなく、受信側の受信環境が劣悪な場合でも、
音質劣化を抑制して音声変換を行うことが可能な移動無
線端末装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、音声信号を音声コーデックで低ビッ
トレートの符号化データに圧縮して相手側に送信する移
動無線端末装置において、音声コーデックによって音声
信号を圧縮した符号化データのうち、ピッチ周期を示す
パラメータを変更するとともに、この変更に応じて上記
パラメータに関係するデータについても変更を行う入力
音声信号変更手段を具備して構成するようにした。

【０００７】上記構成の移動無線端末装置では、音声コ
ーデックによって音声信号を圧縮した符号化データのう
ち、ピッチ周期を示すパラメータを変更するとともに、
この変更に伴って、ピッチ周期を示すパラメータに関係
するデータについても変更を行うようにしている。

【０００８】したがって、上記構成の移動無線端末装置
によれば、符号化データのうちピッチ周期を示すパラメ
ータの変更によって音声変換を行うため、新たに大がか
りな回路の追加が不要で、装置の大型化やコストの大幅
上昇を招くことなく音声変換機能を備えることができ
る。

【０００９】また、この発明では、入力音声信号変更手
段が、ピッチ周期を示すパラメータの変更に伴って、フ
レーム間のピッチ周期の差を示すピッチ周期差分データ
についても変更を行うようにしている。

【００１０】このため、この発明によれば、ピッチ周期
差分データにピッチ周期の変更が反映されているため、
受信側の受信環境が劣悪で現在のフレームのピッチ周期
を示すパラメータの受信に失敗しても、ピッチ周期差分
データを参照することにより、音質劣化を抑制して音声
変換を行うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施形態について説明する。図１は、この発明の一
実施形態に係わる移動無線端末装置の構成を示すもので
ある。

【００１２】この図に示す移動無線端末装置は、アンテ
ナ１１、無線部（ＲＦ／ＩＦ）１２、ベースバンド信号
処理部１３、アナログディジタル変換部（Ａ／Ｄ）１
４、ディジタルアナログ変換部（Ｄ／Ａ）１５、マイク
ロフォン１６、スピーカ１７、制御部１８、キー入力部
１９、表示部２０を具備して構成される。

【００１３】ここで、無線部１２は、アンテナ１１で受
信した無線周波信号をベースバンド信号に変換してベー
スバンド信号処理部１３に渡すとともに、ベースバンド
信号処理部１３から出力されるベースバンド信号を無線
周波信号に変換してアンテナ１１に出力する無線周波信
号処理を行う。

【００１４】また、ベースバンド信号処理部１３は、変
復調器（ＭＯＤＥＭ）１００、誤り訂正符号化器（ＣＨ
−ＣＯＤＥＣ）２００、音声符号化器（ＳＰ−ＣＯＤＥ
Ｃ）３００を具備して構成され、ベースバンド信号の処
理を行う。

【００１５】すなわち、変復調器１００は、誤り訂正符
号化器２００から出力されるディジタル音声信号を変調
して無線部１２に渡すとともに、無線部１２から出力さ
れるベースバンド信号を復調してディジタル音声信号と
して誤り訂正符号化器２００に渡す処理を行う。

【００１６】また、誤り訂正符号化器２００は、音声符
号化器３００から出力された符号化音声信号を誤り訂正
符号化して変復調器１００に渡すとともに、変復調器１
００から出力されるディジタル音声信号を誤り訂正符号
化して音声符号化器３００に渡す処理を行う。

【００１７】また、音声符号化器３００は、マイクロフ
ォン１６から入力されアナログディジタル変換部１４で
ディジタル化された音声信号を低ビットレートに圧縮す
る音声符号化を行って誤り訂正符号化器２００に渡すと
ともに、誤り訂正符号化器２００から出力される符号化
音声信号を伸張してディジタルアナログ変換部１５に渡
す処理を行う。

【００１８】制御部１８は、この移動無線端末装置の各
部の制御を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）１８２、Ｃ
ＰＵ１８２の制御プログラム等を記憶するリードオンリ
ィメモリ（ＲＯＭ）１８３、各種データを記憶するラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１８４を無線部１２およ
びベースバンド信号処理部１３が接続されるバス１８１
に接続して構成される。

【００１９】また、制御部１８のＣＰＵ１８２は、ダイ
ヤル番号や各種コマンド等を入力するキー入力部１９、
各種データの表示を行う表示部２０が接続されている。

【００２０】上記構成において、図示しない基地局から
到来した無線周波信号は、アンテナ１１で受信され、無
線部１２で所望のベースバンド信号に変換されてベース
バンド信号処理部１３に渡される。

【００２１】ベースバンド信号処理部１３では、このベ
ースバンド信号を変復調器１００で復調した後、誤り訂
正符号化器２００に渡し、ここで所定の誤り訂正符号化
して音声符号化器３００に渡す。

【００２２】音声符号化器３００では、この誤り訂正符
号化器２００から渡された符号化音声信号を伸張してデ
ィジタルアナログ変換部１５に出力し、これによりスピ
ーカ１７から受信音声が出力される。

【００２３】一方、マイクロフォン１６から入力された
音声は、アナログディジタル変換部１４でディジタル化
されてベースバンド信号処理部１３の音声符号化器３０
０に渡される。ここで、音声符号化器３００では、この
ディジタル化された音声信号を低ビットレートに圧縮
し、この低ビットレートに圧縮した符号化音声信号を、
誤り訂正符号化器２００に渡し、この符号化音声信号を
誤り訂正符号化して変復調器１００に渡し、変復調器１
００で誤り訂正符号化器２００から出力されるディジタ
ル音声信号を変調して無線部１２に渡す。

【００２４】無線部１２は、ベースバンド信号処理部１
３の変復調器１００から渡された信号(ベースバンド信
号)を無線周波信号に変換し、これをアンテナ１１から
出力する。

【００２５】なお、発呼に際して入力される相手先電話
番号等はキー入力部１９から制御部１８に入力され、制
御部１８のＣＰＵ１８２によりこの移動無線端末装置の
各部が制御されることにより発呼、着呼等の制御がなさ
れ、また必要な情報がＣＰＵ１８２の制御により表示部
２０に表示される。

【００２６】ＣＰＵ１８２の制御による表示部２０の表
示例としては、例えば入力音声を女性音声から男性音声
へ変換する場合に、その旨を示す、「female→male」と
いったメッセージの表示を行う。

【００２７】さて、この発明においては、上記ベースバ
ンド信号処理部１３の音声符号化器３００の後に詳述す
るピッチ周期サーチ手段で選択されるピッチ周期パラメ
ータが相手側に伝送される音声の音質、音色、音高等に
大きく影響することに着目し、この音声符号化器３００
のピッチ周期サーチ手段で選択されるピッチ周期パラメ
ータをＣＰＵ１８２の制御により操作することで相手に
正確な音声を伝えることができるとともに相手に話者本
人の肉声であることを悟られないようにすることができ
るようにしている。

【００２８】すなわち、この発明においては、音声符号
化器３００のピッチ周期サーチ手段で選択されるピッチ
周期パラメータをキー入力部１９からのキー入力に対応
してＣＰＵ１８２の制御により操作し、正確な音声を伝
えることができるとともに相手に話者本人の肉声である
ことを悟られないようにするように構成されている。

【００２９】図２は、図１に示した移動無線端末装置の
音声符号化器３００の詳細構成を示すブロック図であ
る。

【００３０】なお、図２においては、音声符号化器３０
０として、低レート音声符号化処理の代表例であるコー
ド駆動線形予測方式（ＣＥＬＰ:Code Excited Linear P
rediction）を適用した回路構成を例に挙げて説明す
る。

【００３１】ＣＥＬＰ方式は、分析/合成符号化方式に
おけるＬＰＣ合成フィルタの駆動信号をあらかじめ用意
されたコードブック内の白色雑音でベクトル量子化する
際に、入力音声と合成音声との間の誤差信号が最小とな
るコードブック内の最適コード番号を探索して合成する
点に特徴がある。この方法は４．８ｋ〜９．６ｋｂｉｔ
／ｓの領域で良好な品質を得られることが知られてい
る。

【００３２】図２に示すように、音声符号化器（ＳＰ−
ＣＯＤＥＣ）３００は、送信系の構成として、線形予測
分析部３０１、フレームエネルギー算出部３０２、ゲイ
ンサーチ部３０３、コードブック３０４、長周期予測合
成フィルタ部３０５、短周期予測合成フィルタ部３０
６、加算部３０７、重み付きＬＰＣ合成フィルタ部３０
８、誤差の２乗和算出部３０９、最小歪サーチ部３１０
を備える。

【００３３】ここで、線形予測分析部３０１は、入力音
声信号のスペクトラル包絡情報を線形予測し、長周期予
測合成フィルタ部３０５および短周期予測合成フィルタ
部３０６を制御する。

【００３４】また、フレームエネルギー算出部３０２
は、入力音声信号のフレームエネルギーを算出し、その
算出結果に対応してゲインサーチ部３０３を制御する。

【００３５】コードブック３０４からは音声の基底ベク
トルの線形和が出力され、この基底ベクトルの線形和
は、長周期予測合成フィルタ部３０５および短周期予測
合成フィルタ部３０６を介してゲインサーチ部３０３の
出力と加算部３０７で加算されて重み付きＬＰＣ合成フ
ィルタ部３０８に入力され、重み付きＬＰＣ合成フィル
タ部３０８から符号化音声が出力される。

【００３６】ここで、誤差の２乗和算出部３０９は、加
算部３０７の出力に基づき合成音声と入力音声の原音声
スペクトルとの誤差の２乗和を算出し、最小歪サーチ部
３１０は、この誤差の２乗和算出部３０９の算出出力に
基づき合成音声と原音声スペクトルとの誤差が最小とな
るコードブック３０４内の最適コード番号をサーチす
る。

【００３７】また、ゲインサーチ部３０３は、ベクトル
量子化テーブルとフレームエネルギー算出部３０２で算
出したフレームエネルギーに基づき合成音声と入力音声
との２乗誤差が最小となるゲインをサーチする。

【００３８】このような構成において、短周期予測合成
フィルタ部３０６は、合成音声と入力音声との２乗誤差
が最小となるような声帯信号の基本周期であるピッチ周
期を探索するピッチ周期サーチ手段を構成している。

【００３９】そして、このピッチ周期サーチ手段を構成
する短周期予測合成フィルタ部３０６は、ユーザの入力
音声に応じて、この音声符号化器３００の符号化パラメ
ータのうちの男性音声/女性音声を区別する特徴的なピ
ッチ周期パラメータを算出している。因みに、このピッ
チ周期パラメータにより決定されるピッチ周期は、男性
音声の場合は長く、女性音声の場合は短い。

【００４０】また、短周期予測合成フィルタ部３０６
は、図１に示した制御部１８のＣＰＵ１８２からの制御
入力がある場合には、自己が算出したピッチ周期パラメ
ータに代って、この制御入力に応じたピッチ周期パラメ
ータを加算部３０７に出力する。

【００４１】次に、上記構成の移動無線端末装置のピッ
チ周期制御動作について説明する。図３は、この制御動
作を説明するためのフローチャートで、この図に示す処
理は、ＣＰＵ１８２により通話相手との間に通信リンク
が開設された後、１フレーム毎に繰り返し実行される。

【００４２】なお、ここでは、１フレームを２０ｍｓｅ
ｃとし、送信フレームのデータレートとして、フルレー
ト（９．６ｋｂｐｓ）、１／２レート（４．８ｋｂｐ
ｓ）、１／８レート（１．２ｋｂｐｓ）の３つのレート
を備え、これらのレートを選択的に用いて通信が可能な
場合について説明する。

【００４３】また、各レート時のデータフォーマット
は、それぞれ、フルレートでは１７１ビット、１／２レ
ートでは８０ビット、１／８レートでは１６ビットから
なり、例えば、フルレート時のデータフォーマットは、
重み付きＬＰＣ合成フィルタ部３０８のパラメータのテ
ーブル値、ピッチ周期を示すデータ、ピッチ周期差分デ
ータ、フレームゲインのテーブル値、音源のコードブッ
ク値などを示すサブフレームからなり、上記ピッチ周期
差分データを伝送するためのサブフレームを有する点が
他のレート時のデータフォーマットと異なっている。

【００４４】このピッチ周期差分データとは、前回のフ
レームのピッチ周期と現在のフレームのピッチ周期との
差を示すデータで、現在のピッチ周期パラメータを示す
サブフレームが正常に受信できなかった場合に、現在の
ピッチ周期を求めるのに用いられる。

【００４５】まず、ステップ３ａでは、ＣＰＵ１８２
が、音声符号化器３００より１フレーム分の送信データ
を取り込み、このデータをＲＡＭ１８４に記録し、ステ
ップ３ｂに移行する。

【００４６】ステップ３ｂでは、キー入力部１９を通じ
て、ユーザより音声変換要求があったか否かを判定す
る。ここで、音声変換要求がない場合には、当該処理を
終了し、一方、上記要求があった場合には、ステップ３
ｃに移行する。

【００４７】ステップ３ｃでは、現在設定されている送
信フレームのデータレートの判定を行う。ここで、設定
されているデータレートが１／８レートの場合には、音
声変換のピッチ周期データがないので、何もせず当該処
理を終了する。

【００４８】一方、現在設定されているデータレートが
１／２レートの場合には、ステップ３ｄに移行して、ユ
ーザの要求を示す制御入力を、音声符号化器３００の短
周期予測合成フィルタ部３０６に対して行って、ＲＡＭ
１８４に記録した送信データのピッチ周期パラメータ
を、新たに短周期予測合成フィルタ部３０６より得たピ
ッチ周期パラメータに書き換え、当該処理を終了する。

【００４９】なお、上記ユーザの要求は、キー入力部１
９を通じて行われ、例えば、ユーザが女性の場合には、
女性の入力音声を男性の音声に変換する要求を行う。ま
た、女性の入力音声を本人以外の女性の音声に変換する
要求なども考えられる。

【００５０】ここで、上記制御入力が「女性音声から男
性音声」への変換を指示するものであったとすると、ピ
ッチ周期の書き換え指示に対して音声符号化器３００内
では、制御部１８のＣＰＵ１８２から出力された「女性
音声から男性音声」への変換を指示する制御入力が、音
声符号化器３００の短周期予測合成フィルタ部３０６に
加えられ、これにより短周期予測合成フィルタ部３０６
で算出されるピッチ周期パラメータが女性音声に対応す
るピッチ周期パラメータから男性音声に対応するピッチ
周期パラメータに変更操作され、ＣＰＵ１８２に出力さ
れる。

【００５１】そして、制御部１８のＣＰＵ１８２は、Ｒ
ＡＭ１８４に記録した送信データのピッチ周期パラメー
タを、短周期予測合成フィルタ部３０６より入力される
ピッチ周期パラメータに書き換える。

【００５２】これにより図２の重み付きＬＰＣ合成フィ
ルタ部３０８から出力される符合化音声は女性音声の特
徴を持つ音声から男性音声の特徴を持つ音声に変換さ
れ、その結果、相手側に伝送される音声は、女性音声か
ら男性音声へ変更されることになる。

【００５３】この場合、ゲインは入力音声のゲインに最
も近いゲインに調整されるため、相手側に伝達されるゲ
イン自体は入力音声のゲインとほぼ同じになり、また、
音声自体は損なわれないので、相手側に伝えられる音声
が歪んだ音声若しくは断続的な音声となることなく正確
な音声を相手側に伝えることができる。

【００５４】また、現在設定されている送信フレームの
データレートがフルレートの場合には、ステップ３ｅに
移行して、ユーザの要求を示す制御入力を、音声符号化
器３００の短周期予測合成フィルタ部３０６に対して行
って、上述の１／２レートの場合と同様に、ピッチ周期
パラメータの書き換えを行うとともに、このピッチ周期
パラメータの書き換えに合わせて、ピッチ周期差分デー
タの書き換えを行い、当該処理を終了する。

【００５５】以上のように、上記構成の移動無線端末装
置では、音声符号化器３００のピッチ周期サーチ手段
（短周期予測合成フィルタ部３０６）で選択されるピッ
チ周期パラメータをキー入力部１９からのキー入力に対
応してＣＰＵ１８２の制御により操作するように構成し
たので、相手に正確な音声を伝えることができるととも
に、相手側に不自然さを与えずかつ話者本人とは声帯特
性が異なる安定した音声を相手側に伝えることができ、
また、外部に付加回路を設ける必要もない。

【００５６】さらに、上記構成の移動無線端末装置で
は、フルレート通信時には、ピッチ周期パラメータの変
更に合わせて、ピッチ周期差分データについても変更を
行うようにしている。すなわち、ピッチ周期パラメータ
の変更がピッチ周期差分データに反映されているため、
受信環境が悪くピッチ周期パラメータを示すサブフレー
ムが正常に受信できなかった場合でも、ピッチ周期差分
データにより所望のピッチ周期を通話相手の伝達できる
ので、音質劣化を抑制して音声変換を行うことができ
る。

【００５７】これによって、相手側に話者本人の肉声を
悟られないように通話することができ、かつ、例えば、
女性の入力音声を男性の音声に変換することにより、い
たずら電話の再発を防止することに役立つ。

【００５８】また、使用者は、音声変換時に、表示部２
０の「female→male」というメッセージを見ることによ
り、相手側に入力音声が女性音声から男性音声へ変換さ
れて伝送されたことを知ることができる。

【００５９】尚、この発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、例えば、男性、女性の区別に加え、年
齢等を考慮したさらに極め細かな制御が可能であること
はいうまでもない。その他、この発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であるこ
とはいうまでもない。

【００６０】

【発明の効果】以上述べたように、この発明では、音声
コーデックによって音声信号を圧縮した符号化データの
うち、ピッチ周期を示すパラメータを変更するととも
に、この変更に伴って、ピッチ周期を示すパラメータに
関係するデータについても変更を行うようにしている。

【００６１】したがって、この発明によれば、符号化デ
ータのうちピッチ周期を示すパラメータの変更によって
音声変換を行うため、新たに大がかりな回路の追加が不
要で、装置の大型化やコストの大幅上昇を招くことなく
音声変換機能を備えることが可能な移動無線端末装置を
提供できる。

【００６２】また、この発明では、ピッチ周期を示すパ
ラメータを変更に伴って、フレーム間のピッチ周期の差
を示すピッチ周期差分データについても変更を行うよう
にしている。

【００６３】したがって、この発明によれば、ピッチ周
期差分データにピッチ周期の変更が反映されているた
め、受信側の受信環境が劣悪で現在のフレームのピッチ
周期を示すパラメータの受信に失敗しても、ピッチ周期
差分データを参照することにより、音質劣化を抑制して
音声変換を行うことが可能な移動無線端末装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる移動無線端末装置の一実施の
形態の構成を示す回路ブロック図。

【図２】図１に示した移動無線端末装置の音声符号化器
の構成を示す回路ブロック図。

【図３】図１に示した移動無線端末装置のピッチ周期制
御動作を説明するためのフローチャート。

【符号の説明】

１１…アンテナ １２…無線部 １３…ベースバンド信号処理部 １４…アナログディジタル変換部 １５…ディジタルアナログ変換部 １６…マイクロフォン １７…スピーカ １８…制御部 １９…キー入力部 ２０…表示部 １００…変復調器 １８１…バス ２００…訂正符号化器 ３００…音声符号化器 ３０１…線形予測分析部 ３０２…フレームエネルギー算出部 ３０３…ゲインサーチ部 ３０４…コードブック ３０５…長周期予測合成フィルタ部 ３０６…短周期予測合成フィルタ部 ３０７…加算部 ３０８…重み付きＬＰＣ合成フィルタ部 ３０９…誤差の２乗和算出部 ３１０…最小歪サーチ部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音声信号を音声コーデックで低ビットレ
   ートの符号化データに圧縮して相手側に送信する移動無
   線端末装置において、 前記音声コーデックによって音声信号を圧縮した符号化
   データのうち、ピッチ周期を示すパラメータを変更する
   とともに、この変更に応じて前記パラメータに関係する
   データについても変更を行う入力音声信号変更手段を具
   備することを特徴とする移動無線端末装置。
2. 【請求項２】 前記入力音声信号変更手段は、前記ピッ
   チ周期を示すパラメータの変更に伴って、フレーム間の
   ピッチ周期の差を示すピッチ周期差分データについても
   変更を行うことを特徴とする請求項１に記載の移動無線
   端末装置。
3. 【請求項３】 前記音声コーデックは、 コード駆動線形予測方式を採用した低レート音声符号化
   処理コーデックであることを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の移動無線端末装置。
4. 【請求項４】 前記入力音声信号変更手段は、 ユーザから、前記相手側に送信する音声信号の変更の要
   求を受け付ける指示入力手段と、 前記指示入力手段で受け付けた変更要求に応じて、前記
   音声コーデックによって音声信号を圧縮した符号化デー
   タのうち、ピッチ周期を示すパラメータを変更するピッ
   チ周期パラメータ操作手段とを備えることを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の移動無線端末装置。