JP2000332611A - 音声信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インターポレーションフィルタの特性に依存
しないトーンデータ発生器を備えた音声信号処理装置を
提供すること。 【解決手段】 音声信号処理装置のＤ／Ａ変換器におい
て、インターポレーションフィルタとオーバーサンプリ
ング型Ｄ／Ａ変換器の間にデジタルトーンデータと音声
デジタルデータのセレクタ回路を配置する。デジタルト
ーンデータを発生させる音源手段は音声データのサンプ
リング周波数よりも高速でサンプリングされたデジタル
トーンデータを発生させられるものとし、トーン信号発
生時にはインターポレーションデジタルフィルタ後段の
セレクタ回路を介してオーバーサンプリング型Ｄ／Ａ変
換器に入力し、アナログトーン信号に変換することによ
りデジタルフィルタの特性に依存しないトーン信号を発
生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話、自動車電
話などの無線通信方式による電話装置で用いられる音声
用のＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換器、いわゆる音声信号処理装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車電話、携帯電話、コードレ
ス電話等の無線方式の電話装置においてデジタル信号処
理方式を採用したものが広く普及しているが、電話装置
の機能として、例えばダイヤルトーン音、保留音、話中
音などのトーンを発生させ、スピーカへ出力、送信出力
するために、例えばＤＴＭＦ（Ｄｕａｌ Ｔｏｎｅ Ｍ
ｕｌｔｉ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）などのトーン発生回路
部が設けられた音声信号処理装置が普及している。

【０００３】従来の音声信号処理装置の例としては、特
開平９−２９８５８３号公報に開示されている。図６、
１３、１７は従来の音声信号処理装置の例を示す図であ
る。図６、１３、１７において４１、５１、６１はマイ
クアンプ、４２、５２、６２はＡ／Ｄ変換部、４３、５
３、６３はΔΣ変調方式Ａ／Ｄ変換器、４４、５４、６
４はデシメ−ション用デジタルフィルタ、４５、５５、
６５はＤ／Ａ変換部、４６、５６、６６はインターポレ
ーション用デジタルフィルタ、４７、５７、６７はΔΣ
変調方式Ｄ／Ａ変換器、４８、５８、６８はスピーカア
ンプ、５９、６９はトーンデータ発生器、５ａ、６ａ、
５ｂ、６ｂはセレクタ回路である。

【０００４】以上のように構成された従来の音声信号処
理装置について以下、その動作を説明する。まず、携帯
電話等での送受信系動作に関して図６を用いて説明す
る。音声信号処理装置での送信動作は、ユーザが発声し
た音声信号（送信音声信号）がマイクアンプ４１を介し
てＡ／Ｄ変換部４２に供給される。Ａ／Ｄ変換部４２は
例えばΔΣ変調方式Ａ／Ｄ変換器４３とデシメーション
フィルタ４４から構成される、いわゆる１ビットＡ／Ｄ
変換器とされており、Ａ／Ｄ変換部４２により音声信号
がデジタルデータＳｔとされて送出される。１ビットＡ
／Ｄ変換器について詳しく説明する。

【０００５】ΔΣ変調とは、アナログ入力と１クロック
前のデジタル化データを再度アナログ信号に戻したもの
との差（デルタ）を積分（シグマ）していくＡ／Ｄ変換
方式である。したがってΔΣ変調方式Ａ／Ｄ変換器は、
マイクアンプ４１からのアナログ入力信号と１クロック
前のデジタル化データを再度アナログ信号に戻したもの
との差を取るための差動アンプと、その差動アンプの出
力を積分処理する積分器と積分器の出力をＡ／Ｄ変換す
る１ビットＡ／Ｄ変換器（コンパレータ）と、この１ビ
ットＡ／Ｄ変換器の出力をアナログ化し、差動アンプに
フィードバックするための１ビットＤ／Ａ変換器を有し
て構成される。そしてサンプリング周波数としては極端
に高い周波数が用いられる。たとえば通常の音声信号の
Ａ／Ｄ変換器に用いるサンプリングクロックの数１０〜
数１００倍のサンプリングクロックが用いられる。

【０００６】携帯電話等では通常、音声のサンプリング
周波数としては８ｋＨｚが標準であり、オーバーサンプ
リング周波数としてはたとえば１２８倍の１．０２４Ｍ
Ｈｚ等が用いられる。既に公知の通り、このようなΔΣ
変調方式Ａ／Ｄ変換器４３ではいわゆるノイズシェーピ
ング動作とオーバーサンプリング動作が実行され、ΔΣ
変調器方式Ａ／Ｄ変換器４３の出力（ノイズシェーピン
グ出力）はＰＤＭ（パルス密度変調）を受けた１ビット
の信号となる。このような１ビットのＰＤＭビットスト
リーム出力はデシメーションフィルタで音声データのサ
ンプリング周波数である８ｋＨｚまでダウンサンプリン
グ処理が行われるとともに、所定ビット数の、デジタル
データに変換されることになる。

【０００７】次に受信系動作を説明する。外部より供給
された受信音声デジタルデータＳｒはＤ／Ａ変換部４５
に入力される。Ｄ／Ａ変換部４５はインターポレーショ
ンフィルタ４６とΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変換器４７で構成
される、いわゆる１ビットＤ／Ａ変換器とされており、
インターポレーションフィルタ４６でオーバーサンプリ
ング処理がされ、帯域制限された後、ΔΣ変調方式Ｄ／
Ａ変換器４７に入力される。Ｄ／Ａ変換部４５でアナロ
グ信号に変換された受信音声信号はスピーカアンプ４８
に供給されて増幅され、相手側からの通話音声として出
力される。

【０００８】１ビットＤ／Ａ変換器について詳しく説明
する。サンプリング周波数８ｋＨｚで入力された音声デ
ジタルデータはインターポレーションフィルタ４６でた
とえば４倍のオーバーサンプリング処理と帯域制限処理
が行われる。

【０００９】このインターポレーションフィルタの処理
内容を図で説明する。アナログ信号をあるサンプリング
周波数でサンプリングした場合、もとのアナログ信号の
周波数スペクトル（図７）に対し、サンプリング後のデ
ジタルデータは図８のような折り返し成分を持つ。１ｋ
Ｈｚのアナログ信号を８ｋＨｚでサンプリングした場合
であれば、折り返し成分は７ｋＨｚ、９ｋＨｚ、１５ｋ
Ｈｚ、１７ｋＨｚという具合に信号周波数をｆｓｉｇ、
サンプリング周波数をｆｓとするとｆｓ±ｆｓｉｇの折
り返し周波数成分を持つ。インターポレーションフィル
タではオーバーサンプリング処理と同時にこれらの折り
返し周波数成分を減衰させる。すなわち図９のような理
想的なインターポレーションフィルタで処理された場合
の周波数スペクトルは図１０のようになる。

【００１０】図１１は移動体通信用の音声信号処理装置
で用いられるインターポレーションフィルタに要求され
る周波数特性である。この周波数特性はＣＣＩＴＴ勧告
のＧ７１２、７１４で示される周波数特性であり、帯域
内のリップルが±０．２５ｄＢ、帯域外減衰量は−２５
ｄＢ以上を満たすこと、となっている。すなわちこのよ
うなインターポレーションフィルタを通過したデジタル
データのスペクトルは図１２のようになる。このオーバ
ーサンプリングデータはノイズシェーパーとアナログ積
分回路で構成されるΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変換器４７で、
ノイズシェーパーによりたとえば３２倍のオーバーサン
プリング／ノイズシェーピング処理を施して１ビットの
ストリームデータ（ＰＤＭによる粗密波）となるデジタ
ルデータを得、これをさらにアナログ積分器で、積分処
理することによりアナログ信号化される。以上が、音声
信号処理装置の基本動作である。

【００１１】音声信号処理装置では電話装置のオンフッ
ク／オフフック動作、着信、送信状態、キータッチ音等
各種のトーン音を発生させられるようになっており、そ
のための音源を持ち、受信系動作を利用してこのトーン
音を発生させている。

【００１２】このトーン発生の方法を図１３、１７を用
いて説明する。まず、図１３の従来例を用いて動作を説
明する。図１３において、マイクアンプ５１、Ａ／Ｄ変
換部５２、ΔΣ変調方式Ａ／Ｄ変換器５３、デシメ−シ
ョン用デジタルフィルタ５４、Ｄ／Ａ変換部５５、イン
ターポレーション用デジタルフィルタ５６、ΔΣ変調方
式Ｄ／Ａ変換器５７に関しては図６の従来例の基本動作
と同じである。

【００１３】受信データの系に図６の構成に加えて、ト
ーンデータ発生器５９、セレクタ回路５ａ、送信データ
の系にセレクタ回路５ｂを有している。トーンデータ発
生器５９は、任意の周波数のトーン音を発生するために
設けられている。このトーンデータ発生器５９は例えば
簡易的な任意周波数発生回路として例えば図１４のよう
なサイン波１波の或るサンプリングポイントのデータ
（例えばＤ１〜Ｄ４）を持ったメモリテーブルとすれば
よい。そして、そのメモリテーブルから各データＤ１か
らＤ４を順次、クロックＣｋｔに基づくタイミングで読
み出すようにする。従って例えば制御回路によりクロッ
クＣｋｔをある周波数に設定してトーンデータ発生器５
９に供給すれば図１５のようにある周波数の正弦波信号
がトーン音信号Ｓａｔとして出力され、また制御回路に
よりクロックＣｋｔの周波数を低くした場合には、図１
６のように低い周波数の正弦波信号がトーン音信号Ｓａ
ｔとして出力される。

【００１４】つまり任意の周波数のトーンデータを出力
できることになる。トーンデータ発生器５９から出力さ
れたトーン音信号Ｓａｔ、すなわちこの時点ではデータ
Ｄ１からＤ４であるが、これはセレクタ回路５ａによ
り、トーン発生時と音声信号発生時で切り替えを行い、
ΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変換器５７でアナログのトーン信号
に変換される。トーン信号はスピーカアンプ５８によっ
てユーザにトーン音声として発せられる。

【００１５】続いて図１７の従来例の動作を説明する。
図１７において、マイクアンプ６１、Ａ／Ｄ変換部６
２、ΔΣ変調方式Ａ／Ｄ変換器６３、デシメ−ション用
デジタルフィルタ６４、Ｄ／Ａ変換部６５、インターポ
レーション用デジタルフィルタ６６、ΔΣ変調方式Ｄ／
Ａ変換器６７に関しては図６の従来例の基本動作と同じ
である。受信データの系に図６の構成に加えて、トーン
データ発生器６９、セレクタ回路６ａ、送信データの系
にセレクタ回路６ｂを有している。トーンデータ発生器
６９は、任意の周波数のトーン音を発生するために設け
られている。

【００１６】このトーンデータ発生器６９は例えば簡易
的な任意周波数発生回路として例えば図１８のような各
種周波数のサイン波１波を音声信号周波数と同じく８ｋ
Ｈｚでサンプリングしたデータ（例えばＤ１〜Ｄ４、Ｄ
５〜Ｄ１２）を持ったメモリテーブルとすればよい。そ
して、そのメモリテーブルから各データＤ１〜Ｄ４、Ｄ
５〜Ｄ１２を順次、音声サンプリング周波数である８ｋ
Ｈｚのタイミングで図１９のように読み出す。従って例
えば制御回路により発生させたい周波数データのトーン
データを読み出し、セレクタ回路６ａにより、トーン発
生時と音声信号発生時で切り替えを行うことにより通常
の音声データと全く同じ扱いでΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変換
器６７でアナログのトーン信号とすることができる。

【００１７】トーン信号はスピーカアンプ６８によって
ユーザにトーン音声として発せられる。なお、この構成
の場合、セレクタ回路６ａを加算回路とすれば、音声デ
ータとトーンデータを同時に発生させることも可能であ
る。

【００１８】また、たとえばＤＴＭＦを用いた制御のよ
うに、受手側の制御を送信側からのトーンデータによっ
て行う場合、この送信データを音声信号処理装置から発
生させることがある。この場合は図１３の従来例であれ
ばトーンデータ発生器５９から発生させたデータをΔΣ
変調方式Ｄ／Ａ変換器５７のノイズシェーパーで１ビッ
トのストリームデータに変換したデータをセレクタ回路
５ｂを介してデシメーションフィルタ５４に入力し、通
常の音声データと同様の処理により８ｋＨｚサンプリン
グのデジタルデータとして送出すればよい。

【００１９】また、図１７の従来例であればトーンデー
タ発生器６９から発生させたデータは８ｋＨｚのサンプ
リングデータそのものであるから、セレクタ回路６ｂを
介してそのまま送出すればよい。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところがこのような音
声信号処理装置では次のような問題がある。まず図１３
の従来例では発生させるトーン信号の周波数にあわせて
任意周波数のクロックを発生させなければならない。ま
た、発生させるトーン信号のサンプリング周波数が変わ
ることでアナログ信号に変換するΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変
換器においてもオーバーサンプリング周波数もそのつど
変更せねばならないという問題がある。

【００２１】また、ΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変換器において
もオーバーサンプリング周波数が変わるため、通常音声
信号のサンプリング周波数は８ｋＨｚで固定であるか
ら、トーン信号と同時にアナログ信号に変換することが
できない。

【００２２】また、トーンデータを送信系から送る場合
にも、ΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変換器とデシメーションフィ
ルタを通さねばならず、消費電力が大きくなる。図１７
の従来例では上記のような問題はないが、以下のような
別の問題点がある。

【００２３】前記のインターポレーションフィルタでは
帯域内減衰量が少ないため、折り返し成分が主信号に対
して、−２５ｄＢのレベルにあり、しかもこれが可聴帯
域である２０ｋＨｚ以下に現れるため、音として聞こえ
てしまう。例えば１ｋＨｚのトーンであれば実際には１
ｋＨｚと７ｋＨｚの合成音として出力され、聴感上、違
和感がある。また、リップルも大きいため、周波数によ
り振幅に差が出てしまう。通常の音声の場合も同様であ
るが、音声信号の場合はもともとさまざまな周波数信号
の合成波であるため、違和感は少ない。ところが単音で
特にメロディー機能を実現した場合などには無視できな
くなる。また、ＤＴＭＦのように２つの周波数成分の信
号であれば高群、低群の偏差が大きくなってしまう。

【００２４】フィルタのリップルを少なくしたり、減衰
量を大きく取るにはＦＩＲタイプのフィルタを用いてタ
ップ数、係数語長を大きく取れば可能ではあるが、大幅
なハードの増加を招き、また消費電流も増大することか
ら携帯電話等のバッテリー（乾電池／充電池）を電源と
して用いるシステムでは非常に好ましくない。

【００２５】本発明は上記問題点を解決するもので、イ
ンターポレーションフィルタの特性に依存しないトーン
発生器付きの音声信号処理装置を提供することを目的と
する。

【００２６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の音声信号処理装置は所定のトーン波形となる
デジタルトーンデータを音声データのサンプリング周波
数より高速サンプリングしたデータを発生させる音源手
段を持ち、その出力が音声用のオーバーサンプリング型
Ｄ／Ａ変換手段に接続した構成を有している。

【００２７】

【発明の実施の形態】前記構成によって、音声信号のサ
ンプリング周波数よりも高い周波数でサンプリングした
トーンデータを用いているため、折り返し成分、信号周
波数により振幅が変動しないトーン信号を発生すること
が容易に実現できる。

【００２８】以下、本発明の一実施形態について、図面
を参照しながら説明する。図１は本発明の第一の実施形
態における音声信号処理装置の構成図を示すものであ
る。図１において１１はマイクアンプ、１２はＡ／Ｄ変
換部、１３はΔΣ変調方式Ａ／Ｄ変換器、１４はデシメ
−ション用デジタルフィルタ、１５はＤ／Ａ変換部、１
６はインターポレーション用デジタルフィルタ、１７は
ΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変換器、１８はスピーカアンプ、１
９はトーンデータ発生器、１ａはセレクタ回路である。
このうち、マイクアンプ１１、Ａ／Ｄ変換部１２、ΔΣ
変調方式Ａ／Ｄ変換器１３、デシメ−ション用デジタル
フィルタ１４、Ｄ／Ａ変換部１５、インターポレーショ
ン用デジタルフィルタ１６、ΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変換器
１７、スピーカアンプ１８は図６、１３、１７と同じ構
成である。インターポレーションフィルタ用デジタルフ
ィルタ１６の出力はセレクタ回路１ａを介してΔΣ変調
方式Ｄ／Ａ変換器１７の入力に接続されておりトーンデ
ータ発生器１９はΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変換器１７の入力
にセレクタ回路１ａを介して接続されている。

【００２９】以上のように構成された音声信号処理装置
について以下、その動作を説明する。音声信号の送受信
系動作はトーンデータ発生を除き従来例と同様である。
音声信号処理装置での送信動作は、ユーザが発声した音
声信号（送信音声信号）がマイクアンプ１１を介してＡ
／Ｄ変換部１２に供給される。Ａ／Ｄ変換部１２は例え
ばΔΣ変調方式Ａ／Ｄ変換器１３とデシメーションフィ
ルタ１４から構成される、いわゆる１ビットＡ／Ｄ変換
器とされており、Ａ／Ｄ変換部１２により音声信号がデ
ジタルデータＳｔとされて送出される。

【００３０】次に受信系動作を説明する。外部より供給
された受信音声デジタルデータＳｒはＤ／Ａ変換部１５
に入力される。Ｄ／Ａ変換部１５はインターポレーショ
ンフィルタ１６とΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変換器１７で構成
される、いわゆる１ビットＤ／Ａ変換器とされており、
インターポレーションフィルタ１６でオーバーサンプリ
ング処理がされ、帯域制限された後、ΔΣ変調方式Ｄ／
Ａ変換器１７に入力される。Ｄ／Ａ変換部１５でアナロ
グ信号に変換された受信音声信号はスピーカアンプ１８
に供給されて増幅され、相手側からの通話音声として出
力される。以上が、音声信号処理装置の基本動作であ
る。

【００３１】本実施の形態の音声信号処理装置では従来
例の図１３、１７と同様に電話装置のオンフック／オフ
フック動作、着信、送信状態、キータッチ音等各種のト
ーン音を発生させられるようになっており、そのための
音源を持ち、受信系動作を利用してこのトーン音を発生
させている。

【００３２】このトーン発生の方法を図１を用いて説明
する。図１において、受信データの系に図６の構成に加
えて、トーンデータ発生器１９、セレクタ回路１ａを有
している。トーンデータ発生器１９は、任意の周波数の
トーン音を発生するために設けられている。このトーン
データ発生器１９は例えば簡易的な任意周波数発生回路
として例えば図２のような各種周波数サイン波１波を音
声信号のサンプリング周波数よりも速いサンプリング周
波数、例えば、インターポレーションフィルタ１６のオ
ーバーサンプリング率と同じ周波数でサンプリングした
データ（例えばＤ１〜Ｄ１６）を持ったメモリテーブル
とすればよい。

【００３３】例えば、図３のようにインターポレーショ
ンフィルタのオーバーサンプリング率が４倍であれば３
２ｋＨｚでサンプリングしたデータとすればよい。そし
て、そのメモリテーブルから各データＤ１からＤ１６を
順次、インターポレーションフィルタ１６のオーバーサ
ンプリング周波数、例えば、３２ｋＨｚのタイミングで
読み出すようにする。従って例えば制御回路により発生
させたい周波数データのトーンデータを読み出し、セレ
クタ回路１ａにより、トーン発生時と音声信号発生時で
切り替えを行うことにより通常の音声データとまったく
同じ扱いでΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変換器１７でアナログの
トーン信号に変換することができる。トーン信号はスピ
ーカアンプ１８によってユーザにトーン音声として発せ
られる。

【００３４】このとき、トーンデータは予め、インター
ポレーションフィルタのサンプリング周波数と同じ３２
ｋＨｚで理想的にオーバーサンプリングされており、イ
ンターポレーションフィルタは通過しないので、フィル
タ特性の影響を全く受けず、フィルタの減衰量が少ない
ために起きる折り返し成分の漏れ込みやフィルタリップ
ルによる周波数による振幅変動は発生しない。

【００３５】例えば１ｋＨｚのサイン波データを３２ｋ
Ｈｚでオーバーサンプリングすることを考えるとその折
り返し成分は３１ｋＨｚ、３３ｋＨｚ、６３ｋＨｚ、６
５ｋＨｚという具合に現れる。これらは可聴帯域である
２０ｋＨｚ以上であるので人間には聞こえない。また、
予め理想的なサンプリングを行っているので、再生され
たトーン音信号には周波数による振幅変動は発生しな
い。

【００３６】また、このトーンデータ発生器１９で発生
させたデータはインターポレーションフィルタ１６の出
力データとサンプリングレート、帯域等は全く同じ性質
のデータであるため、通常の音声信号の変換時と違う特
別な回路等は一切必要ない。

【００３７】また、この構成の場合、セレクタ回路１ａ
を加算回路とすれば、音声データとトーンデータを同時
に発生させることも可能である。また、ここではトーン
データのオーバーサンプリング周波数をインターポレー
ションフィルタのオーバーサンプリング周波数と同じに
したが、ΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変換器１７のオーバーサン
プリング率と同じにしても全く同様な効果が得られる。

【００３８】以上のように本実施の形態によれば、予め
オーバーサンプリングしたトーンデータを使用し、イン
ターポレーションフィルタを通過させることなくΔΣ変
調方式Ｄ／Ａ変換器によりトーン音信号に変換するた
め、フィルタ特性の影響による折り返し成分の漏れ込み
や周波数による振幅変動が発生しないトーン信号を発生
させることができる。

【００３９】また、例えばＤＴＭＦを用いた制御のよう
に、受手側の制御を送信側からのトーンデータによって
行う場合に、送信データを音声信号処理装置から発生さ
せる場合の一実施の形態を以下に説明する。

【００４０】図４は本発明の第二の実施形態における音
声信号処理装置の構成図を示すものである。図４におい
て２１はマイクアンプ、２２はＡ／Ｄ変換部、２３はΔ
Σ変調方式Ａ／Ｄ変換器、２４はデシメ−ション用デジ
タルフィルタ、２５はＤ／Ａ変換部、２６はインターポ
レーション用デジタルフィルタ、２７はΔΣ変調方式Ｄ
／Ａ変換器、２８はスピーカアンプ、２９はトーンデー
タ発生器、２ａ、２ｂはセレクタ回路、２ｃは間引き回
路である。

【００４１】このうち、マイクアンプ２１、Ａ／Ｄ変換
部２２、ΔΣ変調方式Ａ／Ｄ変換器２３、デシメ−ショ
ン用デジタルフィルタ２４、Ｄ／Ａ変換部２５、インタ
ーポレーション用デジタルフィルタ２６、ΔΣ変調方式
Ｄ／Ａ変換器２７、スピーカアンプ２８、トーンデータ
発生器２９、セレクタ回路２ａは図１と同じ構成であ
る。トーンデータ発生回路の出力が間引き回路２ｃを介
してセレクタ回路２ｂに接続され、デシメーションフィ
ルタ２４の出力が同じくセレクタ回路２ｂに接続されて
いる。

【００４２】以上のように構成された音声信号処理装置
について以下、その動作を説明する。音声信号の送受信
系動作と、トーン音の発生に関しては第一の実施の形態
と同じであるが、間引き回路２ｃとセレクタ回路２ｂに
より、トーンデータの送信が可能になっている。トーン
データ発生回路には第一の実施の形態と全く同じよう
に、例えば４倍のオーバーサンプリング率である３２ｋ
Ｈｚで理想的にサンプリングされたデータを格納してい
るものとする。

【００４３】トーンデータの送信の場合にはトーンデー
タのサンプリング周波数が音声信号データと同じく８ｋ
Ｈｚである必要があるので、オーバーサンプリングされ
たトーンデータを間引き回路によってダウンサンプリン
グする必要がある。この間引き処理は、予め理想的にオ
ーバーサンプリングされたデータを格納しているため、
例えば４倍のオーバーサンプリングデータが格納されて
いるのであれば、データを３つおきに読み出すだけでよ
く、８ｋＨｚのクロックタイミングで図２であればＤ
１、Ｄ５、Ｄ９、Ｄ１３を順次読み出すだけで良い。例
えばメモリーテーブルにデータを格納するのであれば、
Ｄ１、Ｄ５、Ｄ９、Ｄ１３のデータアドレスを読み出す
だけでよい。

【００４４】すなわち、間引き用のデシメ−ション用デ
ジタルフィルタ等を使用することなく極めて簡易な構成
で実現することができる。また、デシメ−ション用デジ
タルフィルタを使用する必要がないのでトーン送信時に
は無駄な消費電力を発生させないことが可能である。

【００４５】以上のように本実施の形態によれば、予め
理想的なオーバーサンプリングしたトーンデータを格納
しているので、デシメーションフィルタを通過させるこ
となく極めて簡易な間引き回路を用いるだけで送信用の
トーンデータを発生させることができる。

【００４６】また、ΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変換器におい
て、入力信号に微小信号のサイン波、方形波、ＤＣ成分
などの雑音成分を足し合わせることで、見掛け上の信号
振幅をあげることで小信号、または無音時のＳ／Ｎを改
善する方法としてディザ回路が知られている。本発明の
トーンデータ発生器を用いてディザ回路を実現する場合
の一実施の形態を以下に説明する。

【００４７】図５は本発明の第三の実施形態における音
声信号処理装置の構成図を示すものである。図５におい
て３１はマイクアンプ、３２はＡ／Ｄ変換部、３３はΔ
Σ変調方式Ａ／Ｄ変換器、３４はデシメ−ション用デジ
タルフィルタ、３５はＤ／Ａ変換部、３６はインターポ
レーション用デジタルフィルタ、３７はΔΣ変調方式Ｄ
／Ａ変換器、３８はスピーカアンプ、３９はトーンデー
タ発生器、３ａは加算回路である。

【００４８】このうち、マイクアンプ３１、Ａ／Ｄ変換
部３２、ΔΣ変調方式Ａ／Ｄ変換器３３、デシメ−ショ
ン用デジタルフィルタ３４、Ｄ／Ａ変換部３５、インタ
ーポレーション用デジタルフィルタ３６、ΔΣ変調方式
Ｄ／Ａ変換器３７、スピーカアンプ３８、トーンデータ
発生器３９は図１と同じ構成であるが、図１のセレクタ
回路１ａが加算回路３ａに置き換えられ、トーンデータ
と音声信号データを足し合わせた後、ΔΣ変調方式Ｄ／
Ａ変換器３７に入力している。トーンデータ発生器には
理想オーバーサンプリングを行ったトーンデータに加
え、データ領域を拡張し、トーンデータと同じサンプリ
ング周波数でオーバーサンプリングを行ったディザ用の
データが格納されている。

【００４９】以上のように構成された音声信号処理装置
について以下、その動作を説明する。音声信号の送受信
系動作と、トーン音の発生に関しては第一の実施の形態
と同じであるが、トーンデータ発生器にディザ用のデー
タが格納されていることでディザ信号の発生が可能にな
っている。トーンデータ発生回路には第一の実施の形態
と全く同じように、例えば４倍のオーバーサンプリング
率である３２ｋＨｚで理想的にサンプリングされたディ
ザデータを格納しているものとする。

【００５０】トーンデータの発生の場合には前記のよう
に例えばメモリテーブルに格納したデータを読み出して
トーンデータの発生が行える。ディザ信号を発生させる
時には例えばメモリテーブル上のディザデータを読み出
すようにする。これによりトーンデータ発生器のデータ
領域を拡張するだけでディザ信号の発生が可能になる。

【００５１】また、ディザデータをオーバーサンプリン
グで行うことにより、通常の音声帯域４ｋＨｚ以上の信
号の発生が可能になる。例えば、オーバーサンプリング
周波数を４倍にした場合には１６ｋＨｚまでのディザデ
ータの発生が可能になり、またΣΔ変調方式Ｄ／Ａ変換
器のオーバーサンプリングを用いれば、可聴帯域外の信
号もディザ信号として使用可能になり、可聴帯域内への
ディザ成分の漏れ込みを取り除くフィルタ等も不要にな
る。

【００５２】また、トーン発生ＯＦＦ時には常にディザ
データを読み出し、トーンＯＮの時のみ、トーンデータ
を読み出すことでディザデータのＯＮ／ＯＦＦ制御回路
も不要になる。この場合、音声信号には常にディザデー
タが加算され、小信号、無音時のＳ／Ｎは改善される。
トーンＯＮ時にはディザデータは加算されないが、トー
ンＯＮ時はすなわち小信号、無音状態ではないため、デ
ィザ機能は不要であり、回路及び制御仕様の合理化が図
れる。

【００５３】以上のように本実施の形態によれば、トー
ンデータ発生回路とディザデータ発生回路を共用化する
ことができ回路規模を大幅に増やすことなくディザ信号
の発生が可能になる。

【００５４】

【発明の効果】本発明の音声信号処理装置は、デジタル
データを音声信号に変換するオーバーサンプリング型Ｄ
／Ａ変換手段と、所定のトーン波形となる音声データの
サンプリング周波数より高速にサンプリングしたデジタ
ルトーンデータを出力する音源手段を備え、オーバーサ
ンプリング型Ｄ／Ａ変換器でデジタルトーンデータをト
ーン信号に変換できることにより、折り返し成分の漏れ
込みやトーン周波数により振幅が変化することのないト
ーン信号を発生させることができる。

【００５５】また、高速サンプリングしたトーンデータ
を音声データのサンプリング周波数まで間引く回路を備
えることにより、トーンデータの送信を極めて簡易な構
成で実現することができる。

【００５６】また、音源手段において、トーンデータに
加えＤ／Ａ変換器用のディザデータを発生させることが
できるようにすることで、極めて合理的なディザ信号発
生器を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態に係わるトーン発生
器付き音声信号処理装置を示す構成図

【図２】本発明の第一の実施の形態に係わるトーン発生
器に関するサイン波を示す図

【図３】本発明の第一の実施の形態に係わるトーン発生
器に関するトーン音信号を示す図

【図４】本発明の第二の実施の形態に係わるトーン発生
器付き音声信号処理装置を示す構成図

【図５】本発明の第三の実施の形態に係わるトーン発生
器付き音声信号処理装置を示す構成図

【図６】第一の従来例としての音声信号処理装置を示す
構成図

【図７】第一の従来例としてのサンプリング前のアナロ
グ信号周波数スペクトルを示す図

【図８】第一の従来例としてのサンプリング後のデジタ
ルデータの周波数スペクトルを示す図

【図９】第一の従来例としての理想インターポレーショ
ンフィルタの周波数スペクトルを示す図

【図１０】第一の従来例としての理想インターポレーシ
ョンフィルタ通過後の周波数スペクトルを示す図

【図１１】第一の従来例としての実際のインターポレー
ションフィルタに要求される周波数スペクトルを示す図

【図１２】第一の従来例としての実際のインターポレー
ションフィルタ通過後の周波数スペクトルを示す図

【図１３】第二の従来例としての音声信号処理装置を示
す構成図を示す図

【図１４】本発明の第二の実施の形態に係わるトーン発
生器に関するサイン波を示す図

【図１５】本発明の第二の実施の形態に係わるトーン発
生器に関する高いトーン音信号を示す図

【図１６】本発明の第二の実施の形態に係わるトーン発
生器に関する低いトーン音信号を示す図

【図１７】第三の従来例としての音声信号処理装置を示
す構成図を示す図

【図１８】本発明の第二の実施の形態に係わるトーン発
生器に関する高いトーン音信号を示す図

【図１９】本発明の第二の実施の形態に係わるトーン発
生器に関する低いトーン音信号を示す図

【符号の説明】

１ａ、２ａ、４ａ、５ａ、１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ、５
ｂ セレクタ回路 ２ｃ 間引き回路 ３ａ 加算回路 １１、２１、３１、４１、５１ マイクアンプ １２、２２、３２、４２、５２ Ａ／Ｄ変換部 １３、２３、３３、４３、５３ ΔΣ変調方式Ａ／Ｄ変
換器 １４、２４、３４、４４、５４ デシメーション用デジ
タルフィルタ １５、２５、３５、４５、５５ Ｄ／Ａ変換部 １６、２６、３６、４６、５６ インターポレーション
用デジタルフィルタ １７、２７、３７、４７、５７ ΔΣ変調方式Ｄ／Ａ変
換器 １８、２８、３８、４８、５８ スピーカアンプ １９、２９、３９、５９ トーンデータ発生器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オーバーサンプリング型のＤ／Ａ変換部
   と、所定のトーン波形に対応するトーンデータを音声デ
   ータのサンプリング周波数よりも高い周波数で出力する
   トーンデータ発生器を備え、前記トーンデータ発生器か
   ら出力されるトーン信号を前記Ｄ／Ａ変換部で変換する
   ことを特徴とする音声信号処理装置。
2. 【請求項２】 前記音声データのサンプリング周波数よ
   りも高い周波数は、前記Ｄ／Ａ変換部のオーバーサンプ
   リング周波数と同じ周波数であることを特徴とする請求
   項１記載の音声信号処理装置。
3. 【請求項３】 前記トーン信号を間引きするための間引
   き回路を備え、前記トーン信号を前記音声データのサン
   プリング周波数まで間引くことを特徴とする請求項１記
   載の音声信号処理装置。
4. 【請求項４】 前記トーンデータ発生器は、前記トーン
   信号と前記Ｄ／Ａ変換部用のディザ信号とを切り替えて
   出力することを特徴とする請求項１記載の音声信号処理
   装置。