JP3225256B2 - 擬似背景雑音生成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は移動体通信機におい
て使用される通話中の無音区間に挿入する擬似背景雑音
の生成方法に関し、さらに詳細には、移動局の消費電力
量を低減させるために通話中の無音区間において音声情
報の送信出力をオフ状態に制御するときの擬似背景雑音
の生成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体通信機の移動局（携帯端末）にお
ける電池の寿命を長くするために、所謂ＶＯＸ(Voice O
peratede Transmitter）制御とよばれる音声信号伝送方
法が知られている。

【０００３】ＶＯＸ制御においては、移動局は通話中に
おいて無音を検出するとポストアンブル信号（以下、Ｐ
ＯＳＴ信号とも記す）を送信することによって、次のフ
レームの音声信号出力オフを予告する。また、前記無音
の状態において有音を検出するとプリアンブル信号（以
下、ＰＲＥ信号とも記す）を送信することによって、音
声信号の送信出力オンを予告する。

【０００４】一方、無音区間中、基地局側で疑似背景雑
音の発生を可能とするため、ＰＯＳＴ信号中には移動局
背景雑音の情報を含んでいる。ＰＯＳＴ信号中に含んで
いる移動局背景雑音の情報は、移動局背景雑音を通常の
音声符号化規定（財団法人電波システム開発センタの標
準規定）に従って符号化した信号としている。移動局は
無音期間中、周期的（最大周期１秒間に１回）にＰＯＳ
Ｔ信号を送信することによって、基地局側で発生させる
疑似背景雑音の更新を可能としている。

【０００５】無音期間中移動局は前記最大周期の場合、
１秒間に１回しか背景雑音の情報を送信しない。そこ
で、有音期間中において１秒間に５０回音声情報を送信
するものとすれば、基地局において無音期間中の１秒間
に背景雑音の情報は１回しか得られず、この情報量は、
有音期間中における音声情報の２％分の情報にしか当た
らない。しかるに、この２％の情報で実際の背景雑音を
再現することは不可能である。そこで基地局ではこの２
％分の情報を利用して擬似背景雑音を挿入せざるを得な
い。

【０００６】挿入される疑似背景雑音について聞きやす
いという点から、擬似背景雑音に対して、下記（ａ）〜
（ｃ）の点を満たすことが望まれる。 ａ）擬似背景雑音は受信者にとって耳障りであってはな
らないこと。 ｂ）有音期間から無音期間に入るときと、同一無音期間
中の各周期の擬似背景雑音更新の際、滑らかに更新され
ること。 ｃ）同一無音期間中の各周期に発生した擬似背景雑音の
音質にあまり差異がないこと。

【０００７】移動体通信において前記財団法人電波シス
テム開発センタの標準規定に基づいて、アナログ音声信
号をＰＣＭ化したデジタル音声信号をＶＳＥＬＰ符号
（ベクトル和励起（残差）線形予測符号（Vector-Sum E
xcited Linear Predictive Coding)）に符号化されて送
信される。このＶＳＥＬＰ符号化するために、デジタル
音声信号に基づいてフレームエネルギ、反射係数のパラ
メータが演算され、演算されたパラメータが量子化さ
れ、量子化値と対応する符号語を前記規定に基づく順序
に配列して送信符号を形成し送信される。この場合に、
反射係数についてみれば、反射係数のパラメータは−１
〜１間の値であり、この値が前記規定によって定められ
た量子化テーブルを参照して反射係数のパラメータが量
子化される。またフレームエネルギについても演算され
たフレームエネルギパラメータが量子化される。本明細
書においては、反射係数のパラメータの量子化値を符号
化前の反射係数値（または符号化前反射係数値）と記
し、反射係数の量子化値と対応する符号語を符号化され
た反射係数値（符号化反射係数値）と記し、量子化され
たフレームエネルギパラメータの値に対応する符号語を
符号化されたフレームエネルギ値（または符号化フレー
ムエネルギ値）と記す。本明細書において符号化された
フレームエネルギ値、符号化された反射係数値を含む背
景雑音情報がポストアンブル信号に含むものとして説明
する。

【０００８】無音区間中における背景雑音の挿入に関し
て、例えば、特開平５−１２２１６５号公報に記載され
た方法が知られている。この方法が適用される移動局の
送信側と受信側の構成は図９（ａ）および（ｂ）に示す
ごとくである。図９（ａ）に示されている送信側では、
音声が有音から無音へ変化した場合には、ポストアンブ
ル発生部４５からポストアンブル信号をデータ切替部４
７を介して送信部４７に送る。データ切替部４７から送
信部へ送出されるポストアンブル信号に続いて高能率音
声符号化器４２から出力される音声の符号化されたフレ
ーム電力（フレームエネルギ値）、予測係数等（反射係
数は予測係数を後工程に送出するために加工した符号で
ある）が送出される。

【０００９】図９（ｂ）に示されている受信側では、無
音区間において送信側の高能率音声符号化器４２から伝
送されてくる背景雑音用音声の符号化フレーム電力、予
測係数を含む背景雑音情報を記憶部６３に取り込んで記
憶する。この背景雑音情報は記憶部６３から読み出され
た後、ランダムな残差発生部６４から発生する残差信号
と共に、背景雑音合成部６５に入力されて、そこで合成
されて背景雑音を生成する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の移動体通信機において、疑似背景雑音を発生す
る方法は高能率音声符号化器からの背景雑音情報を送信
側も受信側もそのままランダムな残差と合成するため、
聞きやすい雑音を発生するか否かについては不明であ
る。

【００１１】その理由は、音声のフレームエネルギ値が
音声の音圧レベルを決め、反射係数値が音声の高さ（周
波数）を決めるため、これらに基づいて疑似背景雑音の
音圧レベルと高さとが決められる。しかるに、無音区間
中背景雑音情報は最大１秒間に一回しか送信されないの
で、もしも受信毎にフレームエネルギの間および予測係
数の間のばらつきが大きいとき、生成される疑似背景雑
音の大きさと周波数のばらつきも大きい。このばらつき
の大きい雑音が最大１秒ごとに変化したら、自然さがな
く聞きにくいと考えられる。

【００１２】さらに、ランダムな残差を背景雑音を生成
する都度発生することは基地局側の処理を増やすことに
なるため、あまり効率はよいとはいえない。

【００１３】本発明は間歇的に送信される背景雑音情報
にかかわらず、受信者にとって違和感のない疑似背景雑
音を生成することができる疑似背景雑音生成方法を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の疑似背景雑音生
成方法は、移動体通信機における通話期間中の無音区間
における疑似背景雑音生成方法において、デジタル音声
信号を予め定めた符号化方式により符号化した符号化信
号中の同一無音区間における連続する予め定めた数の各
フレームの疑似雑音の周波数情報に対応する反射係数値
を平滑化処理し、前記同一無音区間における連続する予
め定めた数の各フレームの疑似雑音のレベル情報に対応
するエネルギ値を平均化処理し、平滑化処理された反射
係数値を平滑化処理前の反射係数値と置換し、かつ平均
化処理されたエネルギ値を平均化処理前のエネルギ値と
置換する各処理を移動局において行って、置換された反
射係数値および置換された反射係数値を含む符号化信号
を送信することを特徴とする。

【００１５】本発明の疑似背景雑音生成方法によれば、
同一無音区間における連続する予め定めた数の各フレー
ムの疑似雑音の周波数情報に対応する反射係数値が平滑
化処理され、かつ前記同一無音区間における連続する予
め定めた数の各フレームの疑似雑音のレベル情報に対応
するエネルギ値が平均化処理され、平滑化処理された反
射係数値が平滑化処理前の反射係数値と置換され、かつ
平均化処理されたエネルギ値が平均化処理前のエネルギ
値と置換される各処理が移動局において行われて、置換
された反射係数値および置換された反射係数値を含む符
号化信号が送信される。この結果、送信される反射係数
値の時間的間隔にかかわらず、この符号化反射係数値に
基づいて生成された疑似背景雑音は急変がなく、このエ
ネルギ値に基づいて生成された疑似背景雑音はその大き
さが極端に変化れず、疑似背景雑音の大きさは穏やかに
変化させられるため、受信者にとって聞きやすい疑似背
景雑音が得られて、受信者に違和感を与えるようなこと
もない。

【００１６】本発明の疑似背景雑音生成方法は、平滑化
処理される符号化前の反射係数値はハングオーバ区間終
了時からハングオーバ区間内で遡って連続する予め定め
た数の各フレームの反射係数値であることを特徴とす
る。

【００１７】本発明の疑似背景雑音生成方法によれば、
ハングオーバ区間において、ハングオーバ区間終了時か
らハングオーバ区間内で遡って連続する予め定めた数の
各フレームの符号化前の反射係数値が平滑化処理される
ため、疑似背景雑音の生成初期においても、受信者にと
って違和感のない疑似背景雑音を得ることができる。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて説明する。図１および図２はそれぞれ本発明の疑似
背景雑音信号生成方法が適用される移動体通信機の移動
局側の概略構成図および基地局側の概略構成図である。
両概略構成図には、本発明方法と関係ある部分が主に示
してある。

【００２５】図１に示す移動局側について説明する。デ
ジタルデータに変換されたデジタル音声信号が符号化部
１に供給され、デジタル音声信号が符号化部２によって
符号化される。また、デジタル音声信号は有音・無音検
出部３に供給されて、有音・無音検出部３において音声
信号が有音状態が維持されていると検出されていると
き、すなわち有音・無音検出部３の出力が〃有音→有音
〃であれば符号化部２からの出力音声符号は伝送路符号
器６を経由して送信される。

【００２６】有音・無音検出部３において音声信号が有
音状態から無音状態に変わったと検出されたとき、すな
わち有音・無音検出部３の出力が〃有音→無音〃であれ
ば、ハングオーバ区間を開始させ、音声符号は伝送路符
号器６を経由して送信される。有音・無音検出部３にお
いて音声信号が無音状態が維持されていると検出されて
いるとき、すなわち有音・無音検出部３の出力が〃無音
→無音〃であれば、ハングオーバ間と周期的にＰＯＳＴ
信号を送信する時以外、音声符号の送信を停止する。

【００２７】この時、同期を取るのに必要とする最低限
情報のショートバースト信号を送信する。ハングオーバ
区間（長さＳフレーム）開始後の（Ｓ−Ｎ）フレーム
（Ｓ≧Ｎ）は音声符号をそのまま伝送路符号器６に送る
が、残りのＮフレームは音声信号の符号化前の反射係数
値をパラメータ平滑部４およびパラメータ記憶部５との
協働により平滑化処理し、平滑化処理された反射係数値
を平滑化前の反射係数値に置換する。この置換された反
射係数値を符号化してから他の符号と一緒に伝送路符号
器６に送る。

【００２８】一方、ハングオーバ区間終了後に周期的に
ＰＯＳＴ信号を送信するとき、音声信号のフレームエネ
ルギ値と反射係数値とをパラメータ平滑部４およびパラ
メータ記憶部５との協働により平滑化および平均化処理
してから、他の符号と一緒にＰＯＳＴ信号に加えて伝送
路符号器６に送る。

【００２９】さらに、次回送信するときのフレームエネ
ルギ値および反射係数値の上記した平滑化および平均化
処理のために、パラメータ平滑部４から出力されたフレ
ームエネルギーと反射係数値をパラメータ記憶部５に送
る。有音・無音検出部３の出力が〃無音→有音〃であれ
ばＰＲＥ信号を伝送路符号器６に送り、音声信号送信を
開始することを予告する。

【００３０】ここで、マルチプレクサ６１の動作と共に
説明すれば、音声信号に基づいて〃有音→有音〃と検出
されているときは、〃有音→有音〃の検出信号によって
マルチプレクサ６１は符号化部２にて符号化された音声
符号を伝送路符号器６において伝送路符号化して送出す
る。音声信号に基づいて〃有音→無音〃と検出されたと
きは、〃有音→無音〃の検出信号によってマルチプレク
サ６１は切替えられて、平滑化された符号化反射係数値
および平均化された符号化フレームエネルギ値とが他の
符号と共に伝送路符号器６において伝送路符号化して送
出する。音声信号に基づいて〃無音→有音〃と検出され
たときは、〃無音→有音〃の検出信号によってマルチプ
レクサ６１は切替られて、符号化部２にて符号化された
音声符号を伝送路符号器６において伝送路符号化して送
出する。

【００３１】さらに詳細には、図３および図４に示した
無音区間中における移動局送信側の動作フローに基づい
て後に説明する。

【００３２】次に、図２に示す基地局側について説明す
る。受信信号は分離回路９に供給され、分離回路９によ
って音声符号と有音・無音情報を取り出す。分離回路９
から音声信号のみの出力があれば、切替部１４が音声符
号を出力する。分離回路９からＰＯＳＴ信号の出力があ
れば、音声符号を記憶部１０に記憶し、次のＰＯＳＴ信
号、或いはＰＲＥ信号が来るまでの無音区間において擬
似背景雑音の生成を行う。

【００３３】擬似背景雑音の生成には反射係数値算出部
１１によって平滑化処理された反射係数値を算出し、同
時に白色雑音残差符号を予めファイルとして格納したメ
モリを有する残差符号ファイル読出部１２によって残差
符号を読み出して他の符号と一緒に擬似背景雑音合成部
１３に送る。無音区間中切替部１４が擬似背景雑音合成
部１３からの背景雑音符号を出力する。分離回路９から
ＰＲＥ信号の出力があれば、無音区間を終了し、切替部
１４が音声符号を出力する。

【００３４】さらに詳細には、図５に示した無音区間中
における基地局側の動作フローに基づいて後に説明す
る。

【００３５】次に移動局側における作用を図３および４
に示すフローチャーチに基づいて説明する。

【００３６】移動局側においては、有音か無音かがチェ
ックされ（ステップＳ１）、無音であると判別されるま
で音声信号が符号化されて送信される（ステップＳ
２）。ステップＳ１において無音であると判別されたと
きは、ハングオーバ区間が開始され（ステップＳ３）、
符号化フレームエネルギ値と符号化前の反射係数値とが
記憶される（ステップＳ４）。通常、有音状態から無音
状態を検出してもすぐに音声符号の送信を遮断するので
はなく、有音状態時における語尾が切れないように、数
フレーム無音信号がそのまま音声信号として符号化され
て、送信される。この区間はハングオーバ区間と呼ばれ
ている。ハングオーバ区間の長さをＳフレームとする。
また、無音区間中に５０フレーム毎にＰＯＳＴ信号を送
信するものとする。

【００３７】ステップＳ４に続いて、（Ｓ−Ｎ）フレー
ム経過したか否かがチェックされ（ステップＳ５）、経
過していないと判別されたときは無音信号が音声信号と
してそのまま符号化されて送信される（ステップＳ
６）。Ｎは自然数であり、かつＮ≦Ｓである。ステップ
Ｓ５において（Ｓ−Ｎ）フレーム経過したと判別された
ときは、ステップＳ４において記憶された符号化前の反
射係数値は読み出されて平滑化され（ステップＳ７）、
平滑化された符号化前の反射係数値は平滑化前でかつ符
号化前の反射係数値と置換され、この置換された反射係
数値を符号化してから他の符号と一緒に送信される（ス
テップＳ８）。ステップＳ８に続いて、Ｓフレーム経過
するまでステップＳ４から再び実行される（ステップＳ
９）。

【００３８】ステップＳ９において、Ｓフレーム経過し
たと判別されたときは、続いてハングオーバ区間経過後
も無音が継続しているか否かがチェックされ（ステップ
Ｓ１０）、無音が継続していないと判別されたときはス
テップＳ１０についづいて音声信号が符号化されて送信
される（ステップＳ１１）。ステップＳ１０において無
音が継続していると判別されたときは、符号化フレーム
エネルギ値の平滑化処理および符号化前の反射係数値の
平滑化処理が行われ（ステップＳ１２）、平滑化された
符号化フレームエネルギ値が平滑化前の符号化フレーム
エネルギ値に置換され、さらに平滑化された符号化前の
反射係数値が平滑化前の反射係数値に置換され、平滑化
されかつ置換された符号化前の反射係数値は符号化され
る（ステップＳ１３）。

【００３９】ステップＳ１３において符号化された音声
信号は第１回ポストアンブル信号と共に送信され（ステ
ップＳ１４）、次フレームも無音か否かがチェックされ
（ステップＳ１５）、無音でないと判別されたときはプ
リアンブル信号が送信されて（ステップＳ１６）、ステ
ップＳ１から実行される。

【００４０】ステップＳ１５において無音であると判別
されたときは、直前のポストアンブル信号が送信されて
から（５０−Ｍ）フレーム経過したか否かがチェックさ
れる（ステップＳ１７）。Ｍは自然数でかつＭ≦Ｓ（Ｓ
はハングオーバ区間のフレーム数）である。ステップＳ
１７において（５０−Ｍ）フレーム経過していないと判
別されたときは、ステップＳ１７に続いてショートバー
スト信号が送信されて同期がとられ、ステップＳ１５か
ら再び実行される（ステップＳ１８）。

【００４１】ステップＳ１７において（５０−Ｍ）フレ
ーム経過したと判別されたときは、符号化フレームエネ
ルギ値と符号化前の反射係数値とが記憶される（ステッ
プＳ１９）。ステップＳ１９に続いて直前のポストアン
ブル信号が送信後５０フレーム経過したか否かがチェッ
クされ（ステップＳ２０）、ステップＳ２０において５
０フレーム経過していないと判別されたときは、ステッ
プＳ２０に続いてショートバースト信号が送信されて同
期がとられ、ステップＳ１５から再び実行される（ステ
ップＳ２１）。

【００４２】ステップＳ２０において５０フレーム経過
したと判別されたときは、符号化フレームエネルギ値の
平滑化処理および符号化前の反射係数値の平滑化処理が
行われ（ステップＳ２２）、平滑化された符号化フレー
ムエネルギ値が平滑化前の符号化フレームエネルギ値に
置換され、さらに平滑化された符号化前の反射係数値が
平滑化前の反射係数値に置換され、平滑化されかつ置換
された符号化前の反射係数値は符号化され（ステップＳ
２３）、ステップＳ２３において符号化された信号は他
の符号と一緒に次のポストアンブル信号と共に送信さ
れ、続いてステップＳ１５から再び実行される（ステッ
プＳ２４）。

【００４３】次に平滑化および平均化処理について詳細
に説明をする。先ず、平滑化および平均化処理の説明に
先立って、音声符号化、復号化のために、移動体通信に
おいて使用されているＶＳＥＬＰコードについて説明す
る。

【００４４】１ ＶＳＥＬＰコードが１音声フレームの
音声情報を持つ。１音声フレームの長さが１６０サンプ
ル（２０msec）であり、１秒間に５０フレームがある。
さらに１音声フレームは４つのサブフレーム（５msec）
に分けられる。下記の表１はＶＳＥＬＰコードのパラメ
ータ符号リストであり、Ｒはフレームエネルギを、soft
inはソフト補間ビットを、ｒｉは反射係数を、Ｌｊは第
ｊサブフレームのラグを、Ｉｊは第ｊサブフレームの残
差を、ｇｊは第ｊサブフレームの〔ＧＳ，ＰＯ〕を示し
ている。

【００４５】

【表１】

【００４６】以下、ｋは同−無音区間中の背景雑音更新
周期番号とし、ｔは各周期中背景雑音のフレーム数とす
る。（１）式は同−無音区間中に移動局で第ｋ周期目を
送信する平滑化処理された背景雑音の符号であり、
（３）式で示される。（２）式は同−無音区間中に基地
局で第ｋ周期目を受信後生成する第ｔフレームの背景雑
音の符号であり、（４）式で示される。

【００４７】

【数１】

【００４８】

【数２】

【００４９】

【数３】

【００５０】

【数４】

【００５１】ここで、ｉ＝１〜１０、ｊ＝０〜３であ
る。ｋとｔは無音区間の長さ及び移動局の送信周期の長
さによって異なる。無音区間が５秒で、移動局の送信周
期が１秒の場合、ｋ＝１〜５、ｔ＝１〜５０である。図
６に移動局の送信側の一例の動作シーケンスを示してあ
る。なお、以下、前記第ｋ周期目の送信を第ｋ回ポスト
信号送信とも記載する

【００５２】図６に示す例は有音区間が終了し、Ｓフレ
ームのハングオーバ区間を経過する前Ｎフレームの平滑
区間を有し、ハングオーバ区間の後も無音区間が継続
し、ハングオーバ区間に続く１フレーム目に第１回ＰＯ
ＳＴ信号を送出し、第１回ＰＯＳＴ信号を送出後５０フ
レーム目のときに第２回ＰＯＳＴ信号を送出し、以下同
等にｋ回ＰＯＳＴ信号送出後有音区間に入った場合を例
示している。

【００５３】次に、移動局側のハングオーバ区間におけ
る符号化前の反射係数値の平滑化および符号化された反
射係数値の補正について説明する。移動局側のハングオ
ーバ区間における符号化前の反射係数値の平滑化および
符号化された反射係数値の補正は図７の区間ａの部分に
おける平滑化および補正である。ハングオーバ区間にお
ける音声の周波数分布と無音区間における疑似背景雑音
の周波数分布を円滑に継続させるために、ハングオーバ
区間において符号化前の反射係数値の平滑化処理を行
う。

【００５４】ハングオーバ区間開始後（Ｓ−Ｎ）フレー
ムの無音信号を音声信号として送信した後、残ったＮ
（Ｎ≦Ｓ）フレームに対して、符号化前の反射係数値を
下記の（５）式に示すように平滑化処理を行い、平滑化
処理された符号化前の反射係数値を平滑化処理される前
の反射係数値と置換する。

【００５５】

【数５】

【００５６】（５）式においてｎ＝（Ｎ−１）〜０、ｉ
＝１〜１０である。ｒｉ（Ｓ−ｎ）は第（Ｓ−ｎ）フレ
ームの符号化前の第ｉ反射係数値で、ｒｉ（Ｓ−ｎ−
１）は（Ｓ−ｎ）より１フレーム前のフレームの符号化
前の第ｉ反射係数値である。

【００５７】上記した（５）式による平滑化は連続する
２フレームの反射係数値を平滑化して、平滑化された反
射係数値が平滑化前の反射係数値に置換される。これら
の処理は符号化前の反射係数値の処理であり、この平滑
化されかつ置換された反射係数値が符号化されて（Ｎ−
１）フレーム分が送信される。この場合に連続する２フ
レーム以上の符号化前の反射係数値について平滑化を行
ってもよい。

【００５８】次に、ハングオーバ区間の最後のフレーム
ｒｉ（Ｓ）についても同様に符号化前の反射係数値の平
滑化を行い、この平滑化された符号化前の反射係数値が
平滑化前の反射係数に置換され、この平滑化されかつ置
換された反射係数値が符号化される。この符号化された
反射係数値中の第１反射係数値ｒ１（Ｓ）のみについ
て、下記に示す（６）式のような処理を行う。

【００５９】

【数６】

【００６０】すなわち符号化された反射係数値中の第１
反射係数値ｒ１（Ｓ）のみに、ｒｌ（Ｓ）＝ｒｌ（Ｓ）
±１または±２の補正が行われて、符号化された第１反
射係数値以外の符号化された反射係数値については補正
を行わず、補正された第１反射係数値と補正されない第
２〜第１０反射係数値が送信される。

【００６１】（５）式のｒｉ（Ｓ−ｎ）は符号化前の反
射係数値であって小数値（−１＜ｒｉ（Ｓ−ｎ）＜１）
であるが、（６）式のｒｌ（Ｓ）は符号化された第１反
射係数値であって（０≦ｒｌ（Ｓ）≦３１）である。こ
こで、第１反射係数値は５ビットに符号化されるため
に、０≦ｒｌ（Ｓ）≦３１と制限したのである。さら
に、（６）式の処理の理由について簡単に説明する。反
射係数値は音声の周波数情報を持っている。特に第１反
射係数値は最も情報量が多い。この符号語の値が小さい
ほど音声の周波数が低く、符号語の値が大きいほど音声
の周波数が高い。周波数が低すぎても、高すぎても聞き
にくいので、後に述べる無音区間中の各回のＰＯＳＴ信
号を送信するときの信号とここで述べたハングオーバ区
間の最後のフレームの符号化された第１反射係数値を
（６）式のように補正するのである。

【００６２】次に、無音区間中における移動局の符号化
フレームエネルギ値の平滑化について説明する。

【００６３】無音区間中における移動局の符号化フレー
ムエネルギ値の平滑化は、例えば、図８における区間ｄ
およびｅに例示する区間における符号化フレームエネル
ギ値の平均化である。無音区間中、移動局で第ｋ回ＰＯ
ＳＴ信号を送信するときの音声フレーム番号をｍｋとす
る。第ｋ回ＰＯＳＴ信号と共に送信する符号化フレーム
エネルギ値を（７）式で表示する。（７）式で表示され
る符号化フレームエネルギ値を算出するために、先ずｍ
ｋフレームからＭフレームを遡った（ｍｋ−Ｍ−１）フ
レームまでの符号化フレームエネルギ値の平均値｛Ｒ
（ｋ）AVR ｝を（８）式によって求める。

【００６４】

【数７】

【００６５】

【数８】

【００６６】第ｋ回ＰＯＳＴ信号を送信する時、符号化
フレームエネルギ値の平均値｛Ｒ（ｋ）AVR ｝を更に
（８）式で算出された符号化フレームエネルギ値の｛平
均値Ｒ（１) AVR ｝と平均を取り、この平均値を｛Ｒ´
（ｋ）AVR ｝とする。この場合の値は（９）式によって
求められる。第１回ＰＯＳＴ信号を送信するときの符号
化フレームエネルギ値の平均値は、｛Ｒ´（１）AVR ＝
（２・Ｒ（１) AVR ／２）＝Ｒ（１) AVR｝となる。

【００６７】

【数９】

【００６８】符号化フレームエネルギ値の平均値｛Ｒ´
(ｋ）AVR ｝から表２で示されるｐ（ｋ）を差し引いた
後の値を（１０）式で表示すれば、該値は（１１）式の
演算によって求められる。もし（１１）式によって求め
た値が０未満のときは、（１１）式の値を０とする。

【００６９】

【表２】

【００７０】

【数１０】

【００７１】

【数１１】

【００７２】続いて（１２）式で示される前回送信した
符号化フレームエネルギ値を用いて、（１３）式に示す
次に送信する符号化フレームエネルギ値の補正を行う。

【００７３】

【数１２】

【００７４】

【数１３】

【００７５】送信する符号化フレームエネルギ値の補正
のためにまず、（１２）式の値と（１３）式の値との差
を、（１４）式によって求める。

【００７６】

【数１４】

【００７７】（１４）式の演算によって求めた差ΔＲ
（ｋ）の絶対値が１より大きいときは、前記（７）式に
て示す送信するエネルギ値は、（１５）式で求める。

【００７８】

【数１５】

【００７９】（１４）式の演算によって求めた差ΔＲ
（ｋ）の絶対値が１を超えないときは、前記（７）式に
示す送信するエネルギ値は（１６）式で求める。

【００８０】

【数１６】

【００８１】（１４）式の演算によって第１回ＰＯＳＴ
信号と共に送信する符号化フレームエネルギ値を求める
とき、すなわち（ｋ＝１）のときにΔＲ（１）を計算す
る場合に、（１７）式で示す符号化フレームエネルギ値
の初期値としてその時の符号化フレームエネルギ値｛＝
平均値Ｒ（ｋ）AVR ｝を用いる。つまり（１８）式の値
とする。

【００８２】

【数１７】

【００８３】

【数１８】

【００８４】上記によって演算された符号化フレームエ
ネルギ値の平均値が、符号化音声信号データ中ので符号
化フレームエネルギ値に置換され、この置換がなされた
符号化音声信号データが送信される。

【００８５】上記のフレームエネルギ値の平滑化処理は
すべて符号化フレームエネルギ値の処理である。上記の
（９）式、（１１）式、（１４）式、（１５）式および
（１６）式から明らかなように、本例では、符号化され
た符号化フレームエネルギ値の平均値が演算され、演算
された符号化された平均値の符号化フレームエネルギ値
は直前回の送信時おける符号化フレームエネルギ値によ
って補正され、同−無音区間中において各回送信するエ
ネルギ値はばらつきが小さくなるほか、段々減衰してい
くことになって、疑似背景雑音が聞きやすくなる。通常
の状態では、無音区間の最初に演算されて送信された符
号化フレームエネルギ値の平均値を超えることはなく、
かつ直前に送信された符号化フレームエネルギ値の平均
値を超えることがない。以上の処理によって同−無音区
間中において各回送信するエネルギ値はばらつきが小さ
くなるほか、段々減衰していくことになって、疑似背景
雑音が聞きやすくなる。

【００８６】次に、ハングオーバ区間終了後の無音区間
中における移動局の反射係数値の平滑化について説明す
る。

【００８７】この場合は、図７における例えば区間ｂお
よびｃにおける反射係数値の平滑化処理であり、無音区
間中における移動局の符号化フレームエネルギ値の処理
の場合と同様に、無音区間中、移動局で第ｋ回ＰＯＳＴ
信号を送信する時の音声フレーム番号をｍｋとする。

【００８８】第ｋ回ＰＯＳＴ信号を送信するときの下記
（１９）式にて表示する符号化前の反射係数値を求める
ために、まずｍｋフレームからＭフレームを遡った（ｍ
ｋ−Ｍ−１）フレームまでの（２０）式で示す符号化前
の反射係数値ｒｉ（ｉ＝１〜１０）の平均値を（２１）
式によって求める。ここでＭは、Ｍ≦Ｓの自然数であ
る。

【００８９】

【数１９】

【００９０】

【数２０】

【００９１】

【数２１】

【００９２】符号化前の反射係数値の平均値｛ｒｉ
（ｋ）AVR ｝と前回送信した（２２）式にて示す符号化
前の反射係数値を用いて、（２３）式によって第ｋ回Ｐ
ＯＳＴ信号と共に送信するときの前記（１９）式にて示
す送信値を求める。

【００９３】

【数２２】

【００９４】

【数２３】

【００９５】（２３）式によって第１回ＰＯＳＴ信号と
共に送信する（２４）式にて示す符号化前の反射係数値
を計算する時に用いる（２２）式の初期値は、ハングオ
ーバ区間の最後の符号化前の反射係数値ｒｉ（ｍ１−
１）を用いる。つまり、（２５）式の如くである。

【００９６】

【数２４】

【００９７】

【数２５】

【００９８】（２３）式における係数ａおよびｂ（ａお
よびｂは予め定めた正の整数）の決め方について説明す
る。係数ｂは係数ａよりある程度大きく設定すれば、以
前の送信値を重視することになるので、（２３）式の
値、すなわち符号化前の反射係数値のばらつきが小さく
なる。上記の処理により平滑化された符号化前の反射係
数値は符号化前の反射係数値と置換する。

【００９９】次に、（２６）式にて表示されている符号
化反射係数値中の（２７）式で示される符号化された第
１反射係数値の値のみを次の（２８）式に示すように補
正する。

【０１００】

【数２６】

【０１０１】

【数２７】

【０１０２】

【数２８】

【０１０３】（２１）式中の反射係数値（ｒｉ（ｍｋ−
ｈ））と（２３）式中の反射係数値（下記の（２９）式
で示す反射係数値）は符号化前の反射係数値であって小
数値であるが、（２８）式中の（３０）式は符号化した
反射係数値であって（３１）式に示す範囲の値である。
この範囲は第１反射係数値は５ビットに符号化されるた
めである

【０１０４】

【数２９】

【０１０５】

【数３０】

【０１０６】

【数３１】

【０１０７】ここで、ハングオーバー期間を経過した後
の無音区間中における反射係数値の処理について要約す
る。第ｋ回ＰＯＳＴ信号とともに送出される反射係数値
は、先ず、第ｋ回ＰＯＳＴ信号からＭフレーム前の各フ
レームの符号化前の反射係数値が平均化される。平均化
された符号化前の反射係数値と同様にして求めた第（ｋ
−１）回ＰＯＳＴ信号からＭフレーム前の各フレームの
符号化前の反射係数値が平均化される。この平均化され
た両符号化前の反射係数値が加重平均される。この加重
平均された符号化前の反射係数値（例えば第ｋ回のＰＯ
ＳＴ信号とともに送信される反射係数値に対するもの）
が符号化される前の反射係数値（例えば第ｋ回のＰＯＳ
Ｔ信号とともに送信される反射係数値に対するもの）に
置換され、置換された反射係数値が符号化される。

【０１０８】符号化された反射係数値中の符号化された
第１反射係数値は（２８）式による補正がされて補正さ
れる前の符号化された反射係数値に置換される。符号化
された第２〜第１０反射係数値に対しては補正処理がな
されない。これは、第１反射係数値が他の反射係数値中
最も大きなウエイトを占めているためである。

【０１０９】第１回ＰＯＳＴ信号はハングオーバ期間終
了に続いて最初のフレーム、すなわち（Ｓ＋１）フレー
ムのときに送出される。この場合は、オーバーハング区
間中のフレームの符号化される前の反射係数値を含めて
Ｍフレーム分が平均される。また、平滑化に際して（２
５）式に示したようにハングオーバ区間の最後の反射係
数値が初期値として用いられる。

【０１１０】次に、基地局の擬似背景雑音の生成につい
て図５のフローチャートに基づいて説明する。

【０１１１】基地局では信号を受信したとき、音声信号
を受信したのか否かがチェックされ（ステップＳ３
０）、音声信号であると判別したときはステップＳ３０
に続いて音声信号が出力された後、ステップＳ３０から
再び実行される（ステップＳ３１）。ステップＳ３０に
おいて音声信号でないと判別したときは信号の種類が判
別される（ステップＳ３２）。ステップＳ３２において
ＰＲＥ信号であると判別されたときは音声信号が出力さ
れ、続いてステップＳ３０から再び実行される（ステッ
プＳ３３）。

【０１１２】ステップＳ３２においてＰＯＳＴ信号であ
ると判別されたときは、音声信号が記憶され（ステップ
Ｓ３４）、反射係数値が求められる（ステップＳ３
５）。ステップＳ３２においてショートバースト信号で
あると判別されたときはステップＳ３４がスキップされ
て、ステップＳ３５が実行される。

【０１１３】ステップＳ３５に続いて、予めファイルと
してメモリに格納しておいた白色雑音の残差符号が読み
出され（ステップＳ３６）、疑似背景雑音信号が合成さ
れ（ステップＳ３７）、疑似背景雑音信号が出力された
後、ステップＳ３０から再び実行される（ステップＳ３
８）。

【０１１４】次に、基地局における疑似背景雑音の生成
について詳細に説明する。無音区間中、基地局は第ｋ回
ＰＯＳＴ信号を受信後、次のＰＯＳＴ信号、或いはＰＲ
Ｅ信号が来るまでの区間中、ＰＯＳＴ信号と共に入力さ
れた背景雑音の（３２）式で示されるＶＳＥＬＰ符号
（＝（３）式）と事前にメモリにファイルとして用意し
た白色雑音の残差符号を用いて、擬似背景雑音の（３
３）式で表示されるＶＳＥＬＰ符号（＝（４）式）とを
合成する。

【０１１５】

【数３２】

【０１１６】

【数３３】

【０１１７】擬似背景雑音に実際の背景雑音の特徴を持
たせるために、（３４）式で表示されるフレームエネル
ギ値には受信した背景雑音の（３６）式で表示されるエ
ネルギ値を用いる。また、（３５）式で表示される反射
係数値には受信した（３７）式で表示される反射係数値
と基地局が前回受信した後、算出した最後のフレームの
反射係数値（４８）式とを用いて算出される。疑似背景
雑音にランダム性を持たせるために、（３８）式で表示
される残差符号は白色雑音により生成した（３９）式で
表示されるＶＳＥＬＰコードの残差符号を用いる。（４
０）式で表示されるゲインは定数にし、（４１）式で表
示されるラグは０にする。

【０１１８】

【数３４】

【０１１９】

【数３５】

【０１２０】

【数３６】

【０１２１】

【数３７】

【０１２２】

【数３８】

【０１２３】

【数３９】

【０１２４】

【数４０】

【０１２５】

【数４１】

【０１２６】上記の関係を示せば、（４２）式、（４
４）式〜（４７）式のごとくになる。なお、sofinにつ
いては（４３）式に示すごとく値〃１〃に設定する。

【０１２７】

【数４２】

【０１２８】

【数４３】

【０１２９】

【数４４】

【０１３０】

【数４５】

【０１３１】

【数４６】

【０１３２】

【数４７】

【０１３３】以上の各式の中の（ｔ／ｋ）は基地局が第
ｋ回目受信後、生成した第ｔ番目の擬似背景雑音フレー
ムをさす。（４４）式中の（４８）式は基地局が前回受
信した後算出した最後のフレームの反射係数値である。
（４４）式中において（５０−ｔ）と表示したのは、移
動局の送信周期が１秒間に１回の場合、基地局が５０フ
レームの擬似雑音を生成する必要があるからである。基
地局が第１回ＰＯＳＴ信号受信後、（４４）式で（４
９）式を計算するときに用いる（５０）式で表示する初
期値はハングオーバ区間の最後のフレームの反射係数値
である。つまり、（５１）式のとおりである。

【０１３４】

【数４８】

【０１３５】

【数４９】

【０１３６】

【数５０】

【０１３７】

【数５１】

【０１３８】（４７）式中のＵは財団法人電波システム
開発センタの標準規格にて規定されている〔ＧＳ，Ｐ
Ｏ〕コードブックのインデックス番号である。以下Ｕの
決め方について説明する。財団法人電波システム開発セ
ンタの標準規格にて規定されている重み付け合成器の音
の大きさを決定するためのゲインγは（５２）式で計算
される。（５２）式の中のＧＳ、ＰＯは〔ＧＳ，ＰＯ〕
コードブックより選択されたベクトルの成分である。

【０１３９】

【数５２】

【０１４０】〔ＧＳ，ＰＯ〕コードブックのインデック
ス番号（ｕ＝０〜１２７）に対して、（５３）式に示す
Ｔｕを計算すれば、各インデックス番号ｕがゲインγの
大きさに与える影響が分かる。擬似背景雑音に対してゲ
インγを最大にする場合、Ｔｕが最大になるｕ（＝１１
３）を選べばよい。ゲインγを小さくすると、Ｔｕが小
さくなり、例えばｕ（＝７５）に選ぶことによって疑似
背景雑音の音の大きさを所望の大きさとすることができ
る。

【０１４１】

【数５３】

【０１４２】白色雑音のＶＳＥＬＰコードの残差符号
（下記の（５４）式）は事前に例えば５秒間（２５０フ
レーム）のを白色雑音の残差符号ファイルに用意する。
疑似背景雑音を発生するとき、白色雑音の残差符号ファ
イルを先頭から順番に読み出し、終了したら再び先頭か
ら読み出す。

【０１４３】

【数５４】

【０１４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば実際の背景雑音を利用して、不連続な音声符号パラメ
ータを平均化、平滑化することにより、違和感のない音
声を再生することができる効果がある。さらに、本発明
方法によれば、ハングオーバ区間における平滑化処理を
行うことにより語尾の消失が避けられると共に擬似背景
雑音への切り替わりに際して音声が疑似背景雑音へ自然
な状態で変化させられるという効果がある。さらにま
た、移動局のフレームエネルギ値と反射係数値の平均化
処理、平滑化処理および基地局の反射係数値の平滑化処
理を行うことで、全無音区間における擬似背景雑音の音
声の大きさと高さが各周期の送信時点での背景雑音信号
のばらつきに影響されにくくなり、違和感のない音声の
再生が可能となるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法が適用される移動局の送信回路の概
略構成を示す一実施例のブロック図である。

【図２】本発明方法が適用される基地局の受信回路の概
略構成を示す一実施例のブロック図である。

【図３】本発明の作用の説明に供するフローチャートで
ある。

【図４】本発明の作用の説明に供するフローチャートで
ある。

【図５】本発明の作用の説明に供するフローチャートで
ある。

【図６】本発明の作用の説明に供する有音区間および無
音区間の模式説明図である。

【図７】本発明における反射係数値の平滑化の説明のた
めの模式説明図である。

【図８】本発明における符号化フレームエネルギ値の平
均化の説明のための模式説明図である。

【図９】従来例の移動局側の送信回路および受信回路の
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

２ 符号化部 ３ 有音・無音検出部 ４ パラメータ平滑部 ５ パラメータ記憶部 ６ 伝送路符号器 ９ 分離回路 １０ パラメータ記憶部 １１ 反射係数値算出部 １２ 残差信号ファイル読出部 １３ 擬似雑音合成部 １４ 切替部 ６１ マルチプレクサ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−50631（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−295597（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−273621（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−29935（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−32653（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04M 1/00 H04M 1/24 - 1/253 H04M 1/58 - 1/62 H04M 1/66 - 1/82 H04B 7/24 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38 G10L 9/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体通信機における通話期間中の無音区
   間における疑似背景雑音生成方法において、デジタル音
   声信号を予め定めた符号化方式により符号化した符号化
   信号中の同一無音区間における連続する予め定めた数の
   各フレームの疑似雑音の周波数情報に対応する反射係数
   値を平滑化処理し、前記同一無音区間における連続する
   予め定めた数の各フレームの疑似雑音のレベル情報に対
   応するエネルギ値を平均化処理し、平滑化処理された反
   射係数値を平滑化処理前の反射係数値と置換し、かつ平
   均化処理されたエネルギ値を平均化処理前のエネルギ値
   と置換する各処理を移動局において行って、置換された
   反射係数値および置換された反射係数値を含む符号化信
   号を送信することを特徴とする疑似背景雑音生成方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の疑似背景雑音生成方法にお
   いて、平滑化処理される前の反射係数値はハングオーバ
   区間終了時からハングオーバ区間内で遡って連続する予
   め定めた数の各フレームの反射係数値であることを特徴
   とする疑似背景雑音生成方法。