JP2008026700A - デジタル通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】コストを上昇させることなく簡単な構成で、受信信号の受信状態についての情報を含む出力信号を形成することができるデジタル通信システムを提供する。
【解決手段】無線伝送路から音声信号を含む受信信号を受信する受信器３と、受信信号を復調し、受信信号から音声信号を復号するとともに、無線伝送路のビット誤り率（ＢＥＲ）を演算する復調復号器４と、音声信号およびビット誤り率が入力され、ビット誤り率に応じて音声信号の強度を減衰させる第１減衰器５と、音声信号に付加するための付加ノイズ信号を発生するノイズ発生器６と、付加ノイズ信号およびビット誤り率が入力され、ビット誤り率に応じて付加ノイズ信号の強度を減衰させる第２減衰器７と、第１減衰器５および第２減衰器７の出力を加算して出力信号を出力する加算器８とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、無線伝送路を用いて音声信号を送受信するデジタル通信システムに関する。

デジタル通信システムにおいて音声信号を送信する場合には、まず、情報源符号化によって音声信号が所定のフレーム毎にデジタル化される。続いて、伝送路符号化によってデジタル化されたフレームにデータの誤りを訂正するための誤り訂正符号、および例えばＣＲＣ（巡回冗長検査）符号等の誤り検出符号が付加され、送信信号として無線伝送路に送信される。
また、上記の送信信号を受信信号として受信する際には、まず、伝送路復号化によって受信信号からデジタル化されたフレームが復号される。続いて、情報源復号化によってデジタル化されたフレームから元の音声信号が復号される。

一般的に、無線伝送路には多かれ少なかれ雑音が混入し、音声信号を送受信する際には、この雑音の影響を受ける。また、ときにはこの雑音によって、誤り訂正符号に基づいてデータの誤りを訂正した場合であっても、フレームを復号できないほどの深刻な影響を受けることがある。
そのため、デジタル化されたフレームに付加された誤り検出符号に基づいて、復号可能なフレームと復号不可能なフレームとが分類され、復号不可能なフレームは、他のデータに置き換えられる。

従来のデジタル通信システムにおいて不良スピーチフレームを置き換える方法は、スピーチコードパラメータを含む各受信フレームに対して適正／欠陥分類を実行し、フレームが欠陥と分類された場合に、欠陥フレームをスピーチデコーダに送る前に置き換えプロセスを実行し、このプロセスにおいて欠陥フレームのパラメータを他のパラメータと置き換え、この置き換えプロセス中に合成されるスピーチを減衰する方法において、置き換えプロセス中に合成されるスピーチを減衰する際に、その合成されるスピーチが完全に終了した後にスピーチ合成の停止を示すノイズを受信器の出力信号に含ませている（例えば、特許文献１参照）。

上記の方法では、受信フレームに対して適正／欠陥分類を実行し、フレームが欠陥と分類された場合に、記憶手段に記憶された最後の正しいスピーチフレームがスピーチデコーダに出力される。また、欠陥フレームの連続した数（連続不良フレーム数）の増加に応じて、スピーチデコーダから出力されるスピーチ信号の強度が減少される。
このとき、ノイズソースから出力されるノイズ信号は、連続不良フレーム数の増加に応じてその強度が増加されて、スピーチ信号と合成される。

その結果、受信器の出力信号は、ノイズソースから出力されるノイズ信号と、スピーチデコーダから出力されるスピーチ信号との重み付けされた和として形成される。
上記のように、連続不良フレーム数に応じてノイズ信号とスピーチ信号とが合成された出力信号が形成され、この出力信号には、受信信号の受信状態についての情報が、ノイズ信号とスピーチ信号との重み付けの割合として含まれている。

特表平１０−５０９８５４号公報

従来のデジタル通信システムにおいて不良スピーチフレームを置き換える方法では、受信信号の受信状態についての情報を含む出力信号を形成するために、受信フレームの適性／欠陥分類を実行するとともに、連続不良フレーム数をカウントする必要がある。
そのため、受信器の構成が複雑になるとともに、受信器の製造コストが上昇するという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、コストを上昇させることなく簡単な構成で、受信信号の受信状態についての情報を含む出力信号を形成することができるデジタル通信システムを提供することにある。

この発明に係るデジタル通信システムは、無線伝送路から音声信号を含む受信信号を受信する受信器と、受信信号を復調し、受信信号から音声信号を復号するとともに、無線伝送路のビット誤り率を演算する復調復号器と、音声信号およびビット誤り率が入力され、ビット誤り率に応じて音声信号の強度を減衰させる第１減衰器と、音声信号に付加するための付加ノイズ信号を発生するノイズ発生器と、付加ノイズ信号およびビット誤り率が入力され、ビット誤り率に応じて付加ノイズ信号の強度を減衰させる第２減衰器と、第１減衰器および第２減衰器の出力を加算して出力信号を出力する加算器とを備えたものである。

この発明のデジタル通信システムによれば、第１減衰器および第２減衰器は、復調復号器で演算されるビット誤り率に応じて、音声信号および付加ノイズ信号の強度をそれぞれ減衰させる。また、加算器は、第１減衰器および第２減衰器の出力を加算して出力信号として出力する。
すなわち、出力信号は、復調復号器で受信信号から容易に演算されるビット誤り率を用いて、音声信号と付加ノイズ信号との重み付けされた和として形成される。また、ビット誤り率は、受信信号の受信状態に応じて決定される値なので、この出力信号には、受信信号の受信状態についての情報が含まれている。
そのため、コストを上昇させることなく簡単な構成で、受信信号の受信状態についての情報を含む出力信号を形成することができる。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るデジタル通信システムの通信端末１を示すブロック図である。
図１において、通信端末１は、アンテナ２と、受信器３と、復調復号器４と、第１減衰器５と、ノイズ発生器６と、第２減衰器７と、加算器８と、音声符号化器９と、スピーカ１０とを備えている。

受信器３は、アンテナ２を介して無線伝送路（図示せず）から音声信号を含む受信信号を受信する。
復調復号器４は、受信器３で受信した受信信号を復調し、受信信号から音声信号を復号するとともに、無線伝送路のビット誤り率（以下、「ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）」と称する）を演算する。ここで、ＢＥＲは、ある一定時間に受信したビット列の中にどのくらいの誤りビットが含まれているかという比率であり、復調された受信信号に基づいて容易に演算される。
第１減衰器５は、復調復号器４から出力されるＢＥＲに応じて、復調復号器４から出力される音声信号の強度を減衰させる。

ノイズ発生器６は、音声信号に付加するための付加ノイズ信号を発生する。また、付加ノイズ信号は、ピンクノイズあるいはホワイトノイズである。
第２減衰器７は、復調復号器４から出力されるＢＥＲに応じて、ノイズ発生器６から出力される付加ノイズ信号の強度を減衰させる。
加算器８は、第１減衰器５および第２減衰器７の出力を加算して出力信号を出力する。
音声符号化器９は、加算器８から出力される出力信号を符号化して、スピーカ１０を介して音声出力する。

ここで、復調復号器４で演算される無線伝送路のＢＥＲについて、図２を参照して説明する。
図２は、この発明の実施の形態１に係る時間と無線伝送路のＢＥＲとの関係の一例を示す説明図である。

図２において、ＢＥＲには、第１閾値、第２閾値および第３閾値がそれぞれ設定されている。
第１閾値は、音声信号を良好に復号することができる限界のＢＥＲとして、任意に設定される値である。また、第２閾値は、音声信号を復号することができる限界のＢＥＲとして、第１閾値よりも大きい範囲で任意に設定される値である。第３閾値は、第２閾値よりも大きい範囲で任意に設定される値である。

続いて、第１減衰器５による音声信号の強度の減衰について、図３を参照して詳細に説明する。
図３は、この発明の実施の形態１に係る無線伝送路のＢＥＲと音声信号の強度との関係の一例を示す説明図である。なお、復調復号器４から出力される音声信号の強度を１とする。

図３において、第１減衰器５は、ＢＥＲが第１閾値よりも小さい場合には、音声信号の強度を減少させずに出力する。また、第１減衰器５は、ＢＥＲが第１閾値と第２閾値との間にある場合には、ＢＥＲの増加に比例して音声信号の強度を減少させて出力する。また、第１減衰器５は、ＢＥＲが第２閾値よりも大きい場合には、音声信号の強度を零にして出力する。

次に、第２減衰器７による付加ノイズ信号の強度の減衰について、図４を参照して詳細に説明する。
図４は、この発明の実施の形態１に係る無線伝送路のＢＥＲと付加ノイズ信号の強度との関係の一例を示す説明図である。なお、ノイズ発生器６から出力される付加ノイズ信号の強度を１とする。

図４において、第２減衰器７は、ＢＥＲが第１閾値よりも小さい場合および第３閾値よりも大きい場合には、付加ノイズ信号の強度を零にして出力する。また、第２減衰器７は、ＢＥＲが第１閾値と第２閾値との間にある場合には、ＢＥＲの増加に比例して付加ノイズ信号の強度を増加させて出力する。また、第２減衰器７は、ＢＥＲが第２閾値と第３閾値との間にある場合には、付加ノイズ信号の強度を減少させずに出力する。

したがって、上記のように第１減衰器５および第２減衰器７が音声信号および付加ノイズ信号の強度をそれぞれ減衰させることにより、ＢＥＲが第１閾値よりも小さい場合には、加算器８から音声信号のみからなる出力信号が出力されて、スピーカ１０から音声出力される。
また、ＢＥＲが第１閾値と第２閾値との間にある場合には、加算器８から音声信号と付加ノイズ信号とが加算された出力信号が出力されて、スピーカ１０から音声出力される。また、ＢＥＲが第２閾値と第３閾値との間にある場合には、加算器８から付加ノイズ信号のみからなる出力信号が出力されて、スピーカ１０から音声出力される。また、ＢＥＲが第３閾値よりも大きい場合には、音声信号および付加ノイズ信号の強度が零であるので、出力信号の強度も零となり、スピーカ１０から音声は出力されない。

ここで、第１減衰器５および第２減衰器７は、図３および図４に示すように、各ＢＥＲにおいて、音声信号と付加ノイズ信号との重み付けされた和として形成される出力信号の強度が、一定の強度になるように音声信号および付加ノイズ信号の強度をそれぞれ減衰させる。
これにより、ＢＥＲの変化に応じてスピーカ１０から音声出力される音声の音量が変化しないので、通信端末１の利用者に不快感を与える恐れがない。

以下、図１〜図４を参照しながら、上記構成のデジタル通信システムの動作について説明する。
まず、音声信号を含む受信信号は、受信器３で受信される。受信された受信信号は、復調復号器４で復調され、音声信号が復号される。また、復調された受信信号に基づいて、復調復号器４で無線伝送路のＢＥＲが演算される。

復調復号器４で復号された音声信号および演算されたＢＥＲは、第１減衰器５に入力され、音声信号の強度がＢＥＲに応じて減衰される。また、復調復号器４で演算されたＢＥＲおよびノイズ発生器６で発生された付加ノイズ信号は、第２減衰器７に入力され、付加ノイズ信号の強度がＢＥＲに応じて減衰される。
第１減衰器５および第２減衰器７でそれぞれ強度が減衰された音声信号および付加ノイズ信号は、加算器８で加算され、出力信号として音声符号化器９に出力される。
出力信号は、音声符号化器９で符号化されて、スピーカ１０を介して音声出力される。

この発明の実施の形態１に係るデジタル通信システムによれば、第１減衰器５は、復調復号器４で演算される無線伝送路のＢＥＲに応じて、受信信号から復号された音声信号の強度を減衰させる。また、第２減衰器７は、ＢＥＲに応じて、ノイズ発生器６から発生された付加ノイズ信号の強度を減衰させる。加算器８は、第１減衰器５および第２減衰器７の出力を加算して出力信号として出力する。
すなわち、出力信号は、受信信号に基づいて容易に演算されるＢＥＲを用いて、音声信号と付加ノイズ信号との重み付けされた和として形成される。また、ＢＥＲは、受信信号の受信状態に応じて決定される値なので、この出力信号には、受信信号の受信状態についての情報が含まれている。
そのため、コストを上昇させることなく簡単な構成で、受信信号の受信状態についての情報を含む出力信号を形成することができる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係るデジタル通信システムの通信端末１Ａを示すブロック図である。
ここでは、実施の形態１と同種のものについては、同一符号の後に「Ａ」を付して、詳述は省略する。
図５において、音声符号化器９は、第１減衰器５と加算器８との間に設けられている。
その他の構成については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。

以下、図５を参照しながら、上記構成のデジタル通信システムの動作について説明する。
なお、実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。
第１減衰器５で強度が減衰された音声信号は、音声符号化器９に出力され、音声符号化器９で符号化されて加算器８に出力される。音声符号化器９からの出力と、第２減衰器７で強度が減衰された付加ノイズ信号とは、加算器８で加算され、スピーカ１０を介して音声出力される。

この発明の実施の形態１に係るデジタル通信システムによれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

なお、上記実施の形態１および２によるデジタル通信システムは、復調復号器４で演算されるＢＥＲに応じて、第２減衰器７で付加ノイズ信号の強度を減衰させている。
しかしながら、これに限定されず、ＢＥＲがノイズ発生器に入力され、ノイズ発生器は、入力されたＢＥＲに応じた強度の付加ノイズ信号を出力してもよい。
この場合には、第２減衰器７を省略することができるので、通信端末の構成をさらに簡略化することができる。

この発明の実施の形態１に係るデジタル通信システムの通信端末を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る時間と無線伝送路のＢＥＲとの関係の一例を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る無線伝送路のＢＥＲと音声信号の強度との関係の一例を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る無線伝送路のＢＥＲと付加ノイズ信号の強度との関係の一例を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係るデジタル通信システムの通信端末を示すブロック図である。

符号の説明

３ 受信器、４ 復調復号器、５ 第１減衰器、６ ノイズ発生器、７ 第２減衰器、８ 加算器。

Claims (10)

1. 無線伝送路から音声信号を含む受信信号を受信する受信器と、
   前記受信信号を復調し、前記受信信号から前記音声信号を復号するとともに、前記無線伝送路のビット誤り率を演算する復調復号器と、
   前記音声信号および前記ビット誤り率が入力され、前記ビット誤り率に応じて前記音声信号の強度を減衰させる第１減衰器と、
   前記音声信号に付加するための付加ノイズ信号を発生するノイズ発生器と、
   前記付加ノイズ信号および前記ビット誤り率が入力され、前記ビット誤り率に応じて前記付加ノイズ信号の強度を減衰させる第２減衰器と、
   前記第１減衰器および前記第２減衰器の出力を加算して出力信号を出力する加算器と
   を備えたことを特徴とするデジタル通信システム。
2. 前記ノイズ発生器は、ピンクノイズおよびホワイトノイズの何れか一方を前記付加ノイズ信号として発生することを特徴とする請求項１に記載のデジタル通信システム。
3. 前記第１減衰器は、前記ビット誤り率が、所定の第１閾値よりも小さい場合には、前記音声信号の強度を減少させないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデジタル通信システム。
4. 前記第１減衰器は、前記ビット誤り率が、前記第１閾値と前記第１閾値よりも大きい第２閾値との間にある場合には、前記ビット誤り率の増加に比例して前記音声信号の強度を減少させることを特徴とする請求項３に記載のデジタル通信システム。
5. 前記第１減衰器は、前記ビット誤り率が、前記第２閾値よりも大きい場合には、前記音声信号の強度を零にすることを特徴とする請求項４に記載のデジタル通信システム。
6. 前記第２減衰器は、前記ビット誤り率が、所定の第１閾値よりも小さい場合には、前記付加ノイズ信号の強度を零にすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデジタル通信システム。
7. 前記第２減衰器は、前記ビット誤り率が、前記第１閾値と前記第１閾値よりも大きい第２閾値との間にある場合には、前記ビット誤り率の増加に比例して前記付加ノイズ信号の強度を増加させることを特徴とする請求項６に記載のデジタル通信システム。
8. 前記第２減衰器は、前記ビット誤り率が、前記第２閾値と前記第２閾値よりも大きい第３閾値との間にある場合には、前記付加ノイズ信号の強度を減少させないことを特徴とする請求項７に記載のデジタル通信システム。
9. 前記第２減衰器は、前記ビット誤り率が、前記第３閾値よりも大きい場合には、前記付加ノイズ信号の強度を零にすることを特徴とする請求項８に記載のデジタル通信システム。
10. 前記第１減衰器および前記第２減衰器は、前記出力信号の強度が一定になるように前記音声信号および前記付加ノイズ信号の強度をそれぞれ減衰させることを特徴とする請求項１から請求項９までの何れか１項に記載のデジタル通信システム。

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