JP2576690B2 - ディジタル携帯電話機 - Google Patents

ディジタル携帯電話機

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    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
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    • H03G3/20—Automatic control
    • H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/32—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices the control being dependent upon ambient noise level or sound level
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H—ELECTRICITY
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル移動通信方
式の携帯電話機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のディジタル携帯電話機は、図２に
示すように、マイク１６からのアナログ信号（上り音声
信号）をＡ／Ｄ変換器１７によりディジタル信号に変換
し、符号器１８でコード化する。時分割多重制御回路
（以下、ＴＤＭＡ制御回路と呼ぶ）１９は、符号器１８
でコード化した信号と、電話機制御回路２０の制御情報
を時分割多重化して変調器２１へ出力する。変調器２１
は、時分割多重された信号に対し、π／４シフトＱＰＳ
Ｋ方式の変調をかけ電力増幅器２２へと出力する。電力
増幅器２２は、変調された信号の電力を増幅してアンテ
ナ２３に出力し電波として基地局に伝送する。
【０００３】また、基地局からの電波をアンテナ２４で
受け、受信器２５で受信する。復調器２６は、受信器２
５から出力された信号を遅延検波方式により復調する。
ＴＤＭＡ制御回路１９は、電話機制御回路２０からの制
御信号により、復調器２６から出力された信号を時分割
し、電話機制御回路２０と復号器２７に出力する。復号
器２７は、ＴＤＭＡ制御回路１９で時分割した信号を入
力し、音声信号に復号する。復号された音声信号は、Ｄ
／Ａ変換器２８によりアナログ信号に変換され、スピー
カ２９に出力される。
【０００４】日本のディジタル移動通信方式におけるフ
ルレートの音声符号化方式は、モトローラ社が提案した
ＶＳＥＬＰ（Ｖｅｃｔｏｒ Ｓｕｍ Ｅｘｃｉｔｅｄ
ＬＰＣ）が選定されている。
【０００５】このＶＳＥＬＰ方式は、ＣＥＬＰ（Ｃｏｄ
ｅ Ｅｘｃｉｔｅｄ ＬＰＣ）方式の改良型である。こ
のＣＥＬＰ方式の送信側の基本ブロックを図３に示す。
ＣＥＬＰ方式は、線形予測及びピッチ予測により得られ
た音源信号を、波形パターンの集合からなるコードブッ
ク（符号帳）を用いてベクトル量子化する方式である。
【０００６】この方式では各種のパラメータが使用され
るが、パラメータの計算方法は次の通りである。まず、
フレーム（例えば２０ｍｓｅｃ）ごとの音声信号から、
ＬＰＣ分析器３０により短期予測器３１の予測係数を計
算する。次で、フレームをサブフレーム（例えば５ｍｓ
ｅｃ）に分割し、サブフレーム毎に長期予測器３２のパ
ラメータ（ピッチ係数，ピッチ周期）を求め、音源ゲイ
ンコードブック３３の最適なパターン（コードベクトル
のインデックス）を求める。
【０００７】適応コードブック３４の遅延Ｍ（ピッチ周
期）、ゲイン（ピッチ係数）３５はサブフレーム毎に次
の数式１を最小化するよう決定される。
【０００８】
【数１】
【０００９】ここで、Ｎ、ｖ（ｎ）、ｈ（ｎ）、ｗ
（ｎ）はそれぞれ、サブフレーム長、過去の音源信号
（適応コードブックの内容）、ＬＰＣ合成フィルタのイ
ンパルス応答、聴感重み付けフィルタのインパルス応答
を示す。記号＊は畳み込み積分を示す。
【００１０】上記数式１は、下記の数式２、数式３のよ
うに定義することで数式４のように変換される。
【００１１】
【数２】
【００１２】
【数３】
【００１３】
【数４】
【００１４】数式４の右辺第１項はサブフレーム内で一
定であるので、右辺第２項を最大化する遅延Ｍを選択す
る事により数式４は最小化される。この様にして遅延Ｍ
が決定されたら、ゲインβは次の数式５により求める。
【００１５】
【数５】
【００１６】次に、音源コードブック３３の探索は、基
本的にはコードブック中の全てのコードベクトルを用い
ていったん再生信号を計算し、次の数式６により入力信
号との重み付け誤差電力Ｅ′を求め、誤差電力を最小と
するコードベクトルｃj （ｎ）を選択し、最適なゲイン
γj を計算する。
【００１７】
【数６】
【００１８】ただし、ｐ（ｎ）は入力信号から適応コー
ドブック３４による再生信号を減算した後の信号であ
る。ｃj （ｎ）は音源コードブック３３のｊ番目のコー
ドベクトルである。音源コードブック３３の最適インデ
ックスｊは数式６を最小化することにより計算される。
つまり、次の数式７のように定義することで、数式８が
得られ、
【００１９】
【数７】
【００２０】
【数８】
【００２１】数式８の右辺第２項を最大化するようなイ
ンデックスが選択される。この時の最適ゲインγj は次
の数式９のようになる。
【００２２】
【数９】
【００２３】なお、音源コードブック３３の構成法とし
ては、音声データベースなどのトレーニング信号を用い
てオフラインで学習して構成する方法や、乱数信号や代
表的な符号を用いる方法が主である。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、いつでも、
どこでも通話ができる携帯電話機は、車内や電車の中、
駅のプラットホーム等、周囲雑音の大きい場所で使用さ
れるケースが多い。しかし、ディジタル携帯電話機で使
用している音声符号化方式は、音声信号に特化した符号
化方式であるため、周囲雑音が有線電話と異なり違和感
が生じるという問題がある。
【００２５】それゆえ、本発明の課題は、周囲雑音レベ
ルを低く抑えることができるようにして、復号器で生成
する周囲雑音と原音の周囲雑音との差で生じる違和感を
低減することのできるディジタル携帯電話機を提供する
ことにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明のディジタル携帯
電話機は、マイクからのアナログ音声信号をディジタル
音声信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、あらかじめ定めら
れた制御信号を出力する電話機制御回路と、前記Ａ／Ｄ
変換器の出力信号を受け、前記電話機制御回路からの制
御信号に基づいて入出力特性が可変の周囲雑音抑圧用の
ノイズ抑圧回路と、該ノイズ抑圧回路の出力信号を入力
して音声を符号化する符号器と、アンテナからの信号を
検波する受信器と、該受信器から出力された信号を復調
する復調器と、前記符号器の出力信号と前記電話機制御
回路の制御信号を時分割多重して変調器に出力すると共
に、前記復調器から出力された信号を時分割して前記電
話機制御回路と復号器に出力するＴＤＭＡ制御回路と、
前記変調器の出力信号を増幅して送信するための電力増
幅器と、前記復号器の出力信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ
変換器とを含み、前記ノイズ抑圧回路の信号入出力特性
は、入力が第１のスレッシュホールドレベル以上の時に
１対１で、前記入力が前記第１のスレッシュホードレベ
ル未満の時に１対Ｎｇ（但し、Ｎｇは信号入出力特性の
傾きを示す）であり、前記スレッシュホールドレベルを
前記電話機制御回路からの制御信号により制御すること
を特徴とする。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】本発明によればまた、前記ノイズ抑圧回路
の信号入出力特性を決定するスレッシュホールドレベル
が、信号を増加する時と減少する時にヒステリシス特性
を持つようにしたことを特徴とするディジタル携帯電話
機が得られる。
【００３１】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は、本発明のディジタル携帯電話機の一実施例
のブロック図である。
【００３２】マイク１からのアナログ信号（上り音声信
号）をＡ／Ｄ変換器２によりディジタル信号に変換し、
そのディジタル信号を後述するノイズ抑圧回路３に入力
する。ノイズ抑圧回路３の出力信号を符号器４でコード
化する。ＴＤＭＡ制御回路６は、符号器４でコード化し
た信号と、電話機制御回路５の制御情報を時分割多重化
して変調器７へ出力する。変調器７は、時分割多重され
た信号に対し、π／４シフトＱＰＳＫ方式の変調をかけ
電力増幅器８へと出力する。電力増幅器８は、変調され
た信号の電力を増幅しアンテナ９に出力して電波として
基地局に伝送する。
【００３３】また、基地局からの電波をアンテナ１０で
受け、受信器１１で受信する。復調器１２は、受信器１
１から出力された信号を遅延検波方式により復調する。
ＴＤＭＡ制御回路６は、電話機制御回路５からの制御信
号により、復調器１２から出力された信号を時分割し、
電話機制御回路５と復号器１３に出力する。復号器１３
は、ＴＤＭＡ制御回路６で時分割した信号を入力し、音
声信号に復号する。復号された音声信号は、Ｄ／Ａ変換
器１４によりアナログ信号に変換し、スピーカ１５へと
出力する。
【００３４】図４は、ノイズ抑圧回路３の一実施例を示
すブロック図である。このノイズ抑圧回路３は、入出力
特性の傾きＮｇ＝２を想定した場合のエキスパンダーを
基本構成としている。まず、信号入力端子４０に入力さ
れた信号は、入力信号の絶対値をとる絶対値回路４１に
入力される。絶対値回路４１の出力信号は、減算器４２
と減算器４３に入力される。
【００３５】減算器４３は、絶対値回路４１の出力信号
と遅延素子４４の出力信号を入力し、絶対値回路４１の
出力信号から遅延素子４４の出力信号を減算して出力す
る。乗算器４５は、減算器４３の出力信号と定数αとを
乗算して乗算信号を出力する。加算器４６は、乗算器４
５の乗算信号と遅延素子４４の出力信号とを加算し、コ
ンパレータ４７と遅延素子４４に信号を出力する。コン
パレータ４７は、加算器４６の出力信号とスレッシュホ
ールドレベルγを比較し、加算器４６の出力信号レベル
がスレッシュホールドレベルγよりも低い場合にハイレ
ベル“Ｈ”を出力し、スレッシュホールドレベルγ以上
の場合にローレベル“Ｌ”を出力する。スイッチ４８
は、外部端子４９からの制御信号によりコンパレータ４
７の出力信号を出力するか、あるいは“Ｌ”レベルを出
力するかというように制御される。
【００３６】一方、減算器４２は絶対値回路４１の出力
信号と遅延素子５２の出力信号ｄｓを入力し、絶対値回
路４１の出力信号から信号ｄｓを減算した信号を出力す
る。この減算器４２の出力信号を乗算器５０に入力し、
定数発生器５６からの定数Ｃ１を乗算する。定数Ｃ１
は、減算器４２の出力信号の符号により切り替える。定
数Ｃ１により入出力の過渡特性が決定される。加算器５
１は、乗算器５０の出力信号と信号ｄｓを入力し、遅延
素子５２に信号を出力する。この信号は、遅延素子５２
により１サンプル分遅延される。この信号が、次サンプ
ルの信号ｄｓとなる。乗算器５３は、信号ｄｓに定数Ｃ
２を乗算する。この定数Ｃ２は、エキスパンダー動作が
オンからオフに変化するレベルと、エキスパンダー動作
をさせない場合における１対１の入出力特性と同一ポイ
ントとなるように調整する値である。
【００３７】乗算器５４は、乗算器５３の出力信号と信
号入力端子４０の信号を入力し、乗算信号を出力する。
スイッチ５５はスイッチ４８からの切り替え制御信号が
“Ｈ”レベルの時、１対Ｎｇのエキスパンダー出力信号
を出力し、“Ｌ”レベルの時、１対１の入出力特性とな
るように信号入力端子の信号をそのまま出力する。ま
た、コンパレータ４７には信号の増加及び減少に際して
ヒステリシスをもたせる事により、スレッシュホールド
レベル近辺の不安定動作を無くす事ができる。
【００３８】このエキスパンダーの過渡特性は、定数Ｃ
１によって設定される。例えば、減算器４２の出力信号
が負の符号になった場合には、定数Ｃ１を０．０００８
２４にし、正の場合には、定数Ｃ１を０．６２６５３に
することによりエキスパンダーのアタックタイムが５ｍ
ｓｅｃとなり、ディレイタイムが２００ｍｓｅｃとな
る。
【００３９】図５は、エキスパンダーのオフレベルが−
４０ｄＢｍをスレッシュホールドレベルγとした場合
の、入出力特性を示している。話者が通話をしていない
場合のような、例えば−４０ｄＢｍ以下の入力信号に対
しては、エキスパンダーがオンする事により、上り音声
信号として符号化される周囲雑音レベルをより低く伝送
する事が出来る。
【００４０】なお、実施例ではＮｇ＝２の場合について
説明したが、本発明はこれに限定されるものでないこと
は言うまでも無い。すなわち、図４におけるノイズ抑圧
回路の構成要素の一部を変更することで入出力特性の傾
きＮｇを可変とし得ることは明らかであり、例えば、絶
対値回路４１から減算器４２に入力する信号を処理する
ことでＮｇを変えることができる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、マイクか
らのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器と符号器の間に、ノイズ抑圧回路を設ける事によ
り、上り音声として伝送される周囲雑音レベルを低く抑
えることが出来、復号器で生成する周囲雑音と原音の周
囲雑音との差で生じる違和感を低減することができる。
加えて、ノイズ抑圧回路の入出力特性を携帯電話機制御
回路からの制御信号で設定できるので、ユーザが周囲雑
音の大きい時や少ない時等の使用環境に応じて設定して
良好な通話品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディジタル携帯電話機の一実施例を示
すブロック図である。
【図２】従来のディジタル携帯電話機の一実施例を示す
ブロック図である。
【図３】適応コードブックを用いるＣＥＬＰ方式のブロ
ック図である。
【図４】本発明によるノイズ抑圧回路の一実施例を示す
ブロック図である。
【図５】図４に示されたノイズ抑圧回路の入出力特性を
示すグラフである。
【符号の説明】
１，１６ マイク ９，１０，２３，２４ アンテナ １５，２９ スピーカ ３１ 短期予測器 ３２ 長期予測器 ３３ 音源コードブック ３４ 適応コードブック ３５，３６ 増幅器 ３７，４６，５１ 加算器 ４１ 絶対値回路 ４２，４３ 減算器 ４４ 遅延素子 ４５，５０，５３，５４ 乗算器 ４７ コンパレータ ４８，５５ スイッチ ４９ 外部端子

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マイクからのアナログ音声信号をディジ
    タル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、あらかじめ定
    められた制御信号を出力する電話機制御回路と、前記Ａ
    ／Ｄ変換器の出力信号を受け、前記電話機制御回路から
    の制御信号に基づいて入出力特性が可変の周囲雑音抑圧
    用のノイズ抑圧回路と、該ノイズ抑圧回路の出力信号を
    入力して音声を符号化する符号器と、アンテナからの信
    号を検波する受信器と、該受信器から出力された信号を
    復調する復調器と、前記符号器の出力信号と前記電話機
    制御回路の制御信号を時分割多重して変調器に出力する
    と共に、前記復調器から出力された信号を時分割して前
    記電話機制御回路と復号器に出力するＴＤＭＡ制御回路
    と、前記変調器の出力信号を増幅して送信するための電
    力増幅器と、前記復号器の出力信号をＤ／Ａ変換するＤ
    ／Ａ変換器とを含み、前記ノイズ抑圧回路の信号入出力
    特性は、入力が第１のスレッシュホールドレベル以上の
    時に１対１で、前記入力が前記第１のスレッシュホード
    レベル未満の時に１対Ｎｇ（但し、Ｎｇは信号入出力特
    性の傾きを示す）であり、前記スレッシュホールドレベ
    ルを前記電話機制御回路からの制御信号により制御する
    ことを特徴とするディジタル携帯電話機。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のディジタル携帯電話機に
    おいて、前記ノイズ抑圧回路の信号入出力特性を決定す
    るスレッシュホールドレベルが、信号を増加する時と減
    少する時にヒステリシス特性を持つようにしたことを特
    徴とするディジタル携帯電話機。
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