JP2823407B2 - 音声復号装置 - Google Patents

音声復号装置

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JP2823407B2
JP2823407B2 JP4024344A JP2434492A JP2823407B2 JP 2823407 B2 JP2823407 B2 JP 2823407B2 JP 4024344 A JP4024344 A JP 4024344A JP 2434492 A JP2434492 A JP 2434492A JP 2823407 B2 JP2823407 B2 JP 2823407B2
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一郎 松本
裕樹 後藤
正泰 三宅
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国際電気 株式会社
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  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、音声復号装置に関する
ものであり、特に、音声符号化方式として適応差分PC
M(ADPCM:adaptive differential pulse code m
odulation )方式を適用した信号を無線回線を介して受
信復号する音声復号装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、個人主体の通信であるパーソナル
コミュニケーションがその範囲を拡大してきている。そ
こでは携帯に便利な端末を利用した音声通信が主体であ
る。このような携帯端末に要求される事項として、コー
ドレス化、音声のディジタル化が挙げられる。音声のデ
ィジタル化に関して有線系では64kbps PCM方
式が用いられ、現在は32kbps ADPCM方式も
用いられている。無線回線が伝送路の一部となる場合、
無線系は周波数が有限であり有効利用するため伝送ビッ
ト数は少ない方がよく、端末の有線系との共通化という
ことから有線系で使用している32kbps ADPC
M方式が用いられる傾向にある。この32kbps A
DPCM方式は有線系のように誤り率が十分低ければ音
声品質は良いが、コードレス電話のような無線伝送シス
テムでは伝送誤りの発生は避けられない。伝送誤り発生
の原因の一つに数Hz程度の低速フェージングがある。
低速フェージングの影響を受けると伝送データのフレー
ム全体が誤り、音声品質の劣化になる場合がある。この
ような伝送データのフレーム全体が誤るいわゆるバース
ト誤りが数10msec以上に及ぶと音声信号に衝撃音
が混入したような不快感を与える。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなバースト誤
りに対する対策はいくつか知られているが、コードレス
電話のような無線回線を含むシステムに対する対策はま
だ実施されていない。図4はこのようなバースト的な伝
送誤りの影響の一例として、32kbpsADPCMで
の再生音声信号の波形を示す波形図である。この例の場
合ADPCM符号化されたデータは5msecを1フレ
ームとしている。図4(A)はバースト誤りがない場合
の波形、図4(B)はバースト誤りが30msec(6
フレーム)発生した場合の波形である。図4(B)には
図4(A)にみられない非常に大きい振幅の信号が重畳
しているのが観測され、バースト誤りの30msec
(6フレーム)の後も約50msec(10フレーム)
の区間に影響を及ぼしているのが観測できる。本発明の
目的は、従来技術の問題点であるコードレス電話のよう
な無線伝送が介在したシステムのバースト誤りの再生音
への影響を低減し、無線回線による再生音声の品質の劣
化を軽減することのできる音声復号装置を提供するもの
である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の音声復号装置
は、受信復調器(18)と、多重分離器(19)と、制御器(20)
と、ADPCM復号器(21)と、電力算出器(22)と、電力
補正器(23)とを有する音声復号装置であって、 受信復調
器(18)は、適応差分PCM符号化データと制御データと
がフレーム毎に多重化された信号で変調された信号を無
線区間を介して受信復調し、復調信号(g) を出力し、
重分離器(19)は、復調信号(g) を入力して、フレーム毎
に符号化データ(h)と制御データ(i) とに分離して出力
し、 制御器(20)は、復調信号(g) と制御データ(i) とを
入力して、フレームパルス(m) を出力し、復調信号(g)
からフレーム単位の復調信号レベルの急変を検出し、か
つ制御データ(i) から伝送誤りを受けたフレームを検出
したとき、誤りフレームフラグ(k) を出力し、 ADPC
M復号器(21)は、符号化データ(h) を入力して、適応差
分PCM復号して復号音声信号(j) を出力し、 電力算出
器(22)は、復号音声信号(j) を入力して、復号音声信号
(j) からフレーム毎の電力を算出してフレーム毎の電力
情報(p) を出力し、 電力補正器(23)は、メモリ(31)とバ
ッファメモリ(32)とカウンタ(33)とスイッチ(34)と乗算
器(35)とを有し、電力情報(p) と復号音声信号(j) とフ
レームパルス(m) と誤りフレームフラグ(k) とを入力
し、メモリ(31)がフレーム毎に電力情報(p) を更新記憶
し、誤りフレームフラグ(k) により更新を中止し、書き
込み中止クリア信号(o) により更新を再開し、バッファ
メモリ(32)が復号音声信号(j)を一時記憶した後に出力
し、カウンタ(33)がフレームパルス(m) によって動作
し、誤りフレームフラグ(k) が入力されないときには、
スイッチ(34)に対してメモリ(31)の入力信号を出力させ
る切替信号を出力し、誤りフレームフラグ(k) が入力さ
れたときには、誤りフレームとその後に連続する所定数
のフレーム数をカウントし、カウント中には、スイッチ
(34)に対してメモリ(31)の出力信号を出力させる切替信
号を出力し、所定数のフレームのカウントを終了したと
きには、メモ リ(31)に対して書き込み中止クリア信号
(o) を出力し、かつスイッチ(34)に対してメモリ(31)の
入力信号を出力させる切替信号を出力し、スイッチ(34)
がメモリ(31)の入力信号と出力信号とを乗算器(35)に対
して切替え出力し、乗算器(35)がバッファメモリ(32)か
らの出力とスイッチ(34)からの出力とを乗算して再生音
声信号(n) を出力し、 復調信号(g) レベルの急変がな
く、誤りフレームが検出されないときには、ADPCM
復号器(21)からの復号音声信号(j) をそれぞれ各フレー
ムの電力情報(p) を乗算してなる再生音声信号(n) を出
力し、 復調信号(g) レベルの急変があり、かつ誤りフレ
ームが検出されたときには、ADPCM復号器(21)から
出力される誤りフレームと後続の所定の数のフレームの
復号音声信号(j) を、メモリ(31)から読みだした直前の
誤りのないフレームの電力情報(p) を乗算して、誤りの
ないフレームの電力に等しくなるように電力補正してな
る再生音声信号(n) を出力するように構成されている。
【0005】
【実施例】図1は、本発明の音声復号装置を含むシステ
ム全体の一実施例の構成図である。図3は図1の各部の
波形を示すタイミングチャートである。図1,3を用い
て全体の構成と動作を説明する。図1の送信側符号部に
おいて、11はマイクロホンである。12は音声信号を
ADPCM符号化するADPCM符号化器である。13
はADPCM符号化されたデータと制御データ発生器1
5から出力される制御データをフレーム化し速度変換し
た後、多重化する多重化器である。15は制御データを
多重化器13に対して出力する制御データ発生器であ
る。14は多重化されたデータdを変調信号として無線
搬送波を変調し変調波(modulated wave)をアンテナ1
6により受信部に対して送信する変調送信機である。
【0006】マイクロホン11から入力された音声信号
aはADPCM符号化器12でADPCM符号化され
る。例として標本化周波数8kHzとして1標本あたり
4ビットのデータで1フレームは5msecとしてい
る。ADPCM符号化されたデータbは制御データ発生
器15から出力される制御データcと多重化器13で多
重化され速度変換される。速度変換された多重化データ
dは変調送信機14で変調され送信される。
【0007】次に、図1の本発明の実施例を示す受信側
復号部において、18はアンテナ17によって受信した
変調波を復調する受信復調器である。19は復調された
多重化データを制御データとADPCM符号化データと
に速度変換して分離する機能を持つ多重分離器である。
20は、フレーム毎にフレームパルスを発生させる機能
と、多重分離器19で分離された制御データの誤りをチ
ェックし、バースト誤りの入ったデータフレームを検出
したとき、かつ、受信復調器18からの復調信号のデー
タフレーム毎のレベルを監視し一つ前データフレームの
レベルよりも現在のデータフレームのレベルが極端に変
化したときに、誤りフレームフラグを電力補正器23に
対して出力する機能を併せ持つ制御器である。21はA
DPCM符号化されたデータをADPCM復号するAD
PCM復号器である。22はADPCM復号器21から
の復号音声信号のフレーム毎の電力を算出しその電力情
報を電力補正器23に対して出力する電力算出器であ
る。23は電力算出器22からの電力情報を記憶してお
く機能を持ち、制御器20からの誤りフレームフラグと
フレームパルスとにより、バースト誤りの入ったフレー
ムとその後に連続する所定の数のフレームの復号音声信
号の電力を、バースト誤りの入ったフレームの前のフレ
ームの復号音声信号の電力とそれぞれ同じになるように
補正し、再生音声信号としてスピーカ24へ出力する電
力補正器である。
【0008】無線区間を通ってきた変調波fは受信復調
器18で受信復調され復調信号(多重化データgとな
る。例として、復調信号(多重化データ)gは図4
(B)のバースト誤り範囲の区間にバースト誤りをうけ
たとする。復調信号gは多重分離器19により速度変換
された後、制御データiとADPCM符号化データhと
に分離される。制御器20は、受信復調器18から出力
される復調信号gの受信レベルを監視し、前のフレーム
のレベルより大幅にレベルの変わったとき、かつ、分離
された制御データiの誤りをチェックしバースト誤りと
判断したときに誤りフレームフラグkをたてる。またフ
レームの区切りを示すフレームパルスmを出力する。図
4(B)の受信レベルは例としてバースト誤りが入った
区間(複数フレーム)のレベルが落ちていることを示
す。
【0009】ADPCM符号化データhはADPCM復
号器21でADPCM復号される。図4(B)のADP
CM復号音声信号jはバースト誤りの入った区間とそれ
に続くフレームまでバースト誤りの影響により振幅が大
きく変動していることが分かる。復号音声信号jは電力
算出器22によりフレームごとの電力が算出され電力情
報pとして電力補正器23に送られる。音声符号化技術
におけるフレームの電力は、フレームの各サンプル値を
二乗し、全サンプルについて総和することで求められ、
図3の復号信号の波形jの電力情報は波形pのようにな
る。電力補正器23は電力算出器22からの電力情報p
を記憶しておき、制御器20からの誤りフレームフラグ
kとフレームパルスmにより、バースト誤りの入ったフ
レームとそれに続く所定の数のフレームの復号音声信号
の電力を、誤りをうけたフレームの直前のフレームの復
号音声信号の電力とそれぞれ同じになるように補正し、
再生音声信号として出力する。図3の復号信号jを電力
補正した後の波形は、下から2段目のようになる。図4
(C)は補正された再生音声信号の波形であり、バース
ト誤りによる影響が低減されていることが分かる。
【0010】図2は図1の部分詳細ブロック図であり、
本発明の要部をなす電力補正器23の構成例図である。
図2において、31は電力算出器22からのフレーム毎
の電力情報pを更新記憶するメモリである。このメモリ
31は誤りフレームフラグkが入力されると書き込みが
中止され、カウンタ33から出力される書き込み中止ク
リア信号oにより再度書き込みを始める機能を持つ。3
2はADPCM復号器21からの復号音声信号jとメモ
リ31からスイッチ34を介して出力される電力情報
のタイミングを合わせるためのバッファメモリである。
33はカウンタであり、誤りフレームフラグkを受ける
と、フレームパルスmにより誤りの入ったフレームとそ
れに続く所定の数(区間)フレームの間カウントを続
け、カウント中には、スイッチ34をメモリ31の出力
に切替え接続し、所定のフレームのカウントを終了
したときには、メモリ31に対して書き込み中止クリア
信号oを出力するとともに、スイッチ31をもとの入力
側に戻す機能を持つ。
【0011】ADPCM復号器21からの復号音声信号
jは電力算出器22でフレーム毎の電力が算出されメモ
リ31に記憶される。フレーム毎にメモリの内容は更新
されていく。スイッチ34は誤りのないときは入力側
に接続されており、制御器20から誤りフレームフラグ
kが出力されるとメモリ31の更新はストップされると
同時にカウンタ33からの制御信号によりスイッチ34
出力側に切替え接続されてメモリ31の内容が乗算
器35に与えられる。そして、カウンタ33はフレーム
パルスmにより例として誤りの入ったフレームも含めて
3フレーム分カウントした後、書き込み中止クリア信号
(記憶開始信号)oを出力してメモリ31の更新を開始
させるとともにスイッチ34を入力側に戻す。
【0012】上記の動作により、乗算器35によって、
バースト誤りの入ったフレームの電力とその後に続く2
フレーム分の復号音声信号の電力は、誤りの入ったフレ
ームの直前のフレームの電力と同じになるように補正さ
れる。図(C)は上記の本発明の処理をしたときの再
生音声信号の波形を示す波形図であり、図4(B)にみ
られる非常に大きい振幅が抑えられて、バースト誤りに
よる悪影響が抑えられていることが分かる。これは、聴
感的にも明らかに分かる程度である。
【0013】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、バースト誤
り対策として本発明を実施することにより、バースト誤
りの入ったフレームとその影響が持続する数フレームに
わたって電力補正をすることによりバースト誤りの再生
音への影響が低減され、復号器の再生音声の品質の劣化
を軽減することができ、ADPCM符号化方式を使用す
るコードレス電話のような無線区間を含むシステムの音
声復号器として極めて効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を含むシステム全体の構成図
【図2】本発明の要部をなす電力補正器の構成例図
【図3】図1の各部の波形を示すタイミングチャート
【図4】再生音声信号の波形を示す波形図
【符号の説明】
11 マイクロホン 12 ADPCM符号化器 13 多重化器 14 変調送信機 15 制御データ発生器 16,17 アンテナ 18 受信復調器 19 多重分離器 20 制御器 21 ADPCM復号器 22 電力算出器 23 電力補正器 24 スピーカ 31 メモリ 32 バッファメモリ 33 カウンタ 34 スイッチ 35 補正用乗算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 正泰 東京都港区虎ノ門二丁目3番13号 国際 電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−250469(JP,A) 特開 昭62−36931(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信復調器(18)と、多重分離器(19)と、
    制御器(20)と、ADPCM復号器(21)と、電力算出器(2
    2)と、電力補正器(23)とを有する音声復号装置であっ
    て、 受信復調器(18)は、適応差分PCM符号化データと制御
    データとがフレーム毎に多重化された信号で変調された
    信号を無線区間を介して受信復調し、復調信号(g) を出
    力し、 多重分離器(19)は、復調信号(g) を入力して、フレーム
    毎に符号化データ(h)と制御データ(i) とに分離して出
    力し、 制御器(20)は、復調信号(g) と制御データ(i) とを入力
    して、フレームパルス(m) を出力し、復調信号(g) から
    フレーム単位の復調信号レベルの急変を検出し、かつ制
    御データ(i) から伝送誤りを受けたフレームを検出した
    とき、誤りフレームフラグ(k) を出力し、 ADPCM復号器(21)は、符号化データ(h) を入力し
    て、適応差分PCM復号して復号音声信号(j) を出力
    し、 電力算出器(22)は、復号音声信号(j) を入力して、復号
    音声信号(j) からフレーム毎の電力を算出してフレーム
    毎の電力情報(p) を出力し、 電力補正器(23)は、メモリ(31)とバッファメモリ(32)と
    カウンタ(33)とスイッチ(34)と乗算器(35)とを有し、電
    力情報(p) と復号音声信号(j) とフレームパルス(m) と
    誤りフレームフラグ(k) とを入力し、メモリ(31)がフレ
    ーム毎に電力情報(p) を更新記憶し、誤りフレームフラ
    グ(k) により更新を中止し、書き込み中止クリア信号
    (o) により更新を再開し、バッファメモリ(32)が復号音
    声信号(j)を一時記憶した後に出力し、カウンタ(33)が
    フレームパルス(m) によって動作し、誤りフレームフラ
    グ(k) が入力されないときには、スイッチ(34)に対して
    メモリ(31)の入力信号を出力させる切替信号を出力し、
    誤りフレームフラグ(k) が入力されたときには、誤りフ
    レームとその後に連続する所定数のフレーム数をカウン
    トし、カウント中には、スイッチ(34)に対してメモリ(3
    1)の出力信号を出力させる切替信号を出力し、所定数の
    フレームのカウントを終了したときには、メモリ(31)に
    対して書き込み中止クリア信号(o) を出力し、かつスイ
    ッチ(34)に対し てメモリ(31)の入力信号を出力させる切
    替信号を出力し、スイッチ(34)がメモリ(31)の入力信号
    と出力信号とを乗算器(35)に対して切替え出力し、乗算
    器(35)がバッファメモリ(32)からの出力とスイッチ(34)
    からの出力とを乗算して再生音声信号(n) を出力し、 復調信号(g) レベルの急変がなく、誤りフレームが検出
    されないときには、ADPCM復号器(21)からの復号音
    声信号(j) をそれぞれ各フレームの電力情報(p) を乗算
    してなる再生音声信号(n) を出力し、 復調信号(g) レベルの急変があり、かつ誤りフレームが
    検出されたときには、ADPCM復号器(21)から出力さ
    れる誤りフレームと後続の所定の数のフレームの復号音
    声信号(j) を、メモリ(31)から読みだした直前の誤りの
    ないフレームの電力情報(p) を乗算して、誤りのないフ
    レームの電力に等しくなるように電力補正してなる再生
    音声信号(n) を出力する音声復号装置。
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JPS6236931A (ja) * 1985-08-09 1987-02-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 復号装置
JPH03250469A (ja) * 1990-02-28 1991-11-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 音声帯域分割復号化装置

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