JP3587713B2 - 適応差分パルス符号変調システム及びそのための送信機及び受信機 - Google Patents
適応差分パルス符号変調システム及びそのための送信機及び受信機 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビット誤り率に応じて逆量子化ビット数を変化させる適応差分パルス符号変調方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アナログ音響信号をデジタル情報で表現するための手法の１つとして、ＰＣＭ方式即ちパルス符号変調方式が知られている。パルス符号変調方式においては、短い時間毎の入力信号の強さを測定し、その強さを数値化、即ちデジタル化する。１秒間に測定する回数を標本化周波数といい、入力信号の強さを数値化するときの細かさを量子化レベルといい、この量子化レベルを２進数で表したものを量子化ビット数という。例えば、音楽ＣＤの場合、標本化周波数は４４．１ｋＨｚ、量子化ビット数は１６ビットである。
【０００３】
実際の音響信号は時間的に連続しているので、次回の測定の時の音の強さはある程度予測することが可能であり、実測値と予測値との差分だけを記録するようにすれば、音質を損なうことなく、データ量を圧縮することが可能になる。この性質を利用した変調方式はＡＤＰＣＭ方式即ち適応差分パルス符号変調方式と呼ばれ、過去の入力信号から現在の入力信号を予測し、その予測信号といい、現在の入力信号との差分である予測誤差信号を量子化して伝送する。
【０００４】
図３は、公知の３２ｋｂｐｓの適応差分パルス符号変調方式を利用したシステムの一例を概略的に示すブロック図である。同図において、送信側においては、マイクロホン１で受信された音声信号ａは、標本化周波数８ｋＨｚでＡ／Ｄ変換器２によって１２ビットのデジタル信号ｂへ変換された後、差分器３の一方の入力端子に入力される。差分器３の他方の入力端子には、適応予測器４からの予測信号ｃが与えられる。この予測信号ｃは、現時点までの入力信号に基づいて作られた、次の時点に入力されると予測される信号である。こうして、差分器３はＡ／Ｄ変換器２からの現時点でのデジタル信号ｂと適応予測器４からの予測信号ｃとの差分を表す差分信号ｄを出力する。この差分信号ｄは標本化周波数８ｋＨｚ、量子化ビット数が４ビットの量子化器５によって３２ｋｂｐｓ（＝８ｋＨｚ×４ビット）の量子化信号ｅへ変換された後、ビット誤り検出用の符号を付加され、予測誤差信号ｆとして伝送系６へ送出される。量子化器５での量子化ビット数によって圧縮率が決定される。
【０００５】
同時に、前記の予測信号ｃを作るために、この３２ｋｂｐｓの量子化信号ｅは４ビットの逆量子化器７にも与えられて差分信号ｇが復号され、復号された差分信号ｇは適応予測器４に入力される。適応予測器４は、これまでに入力された差分信号に基づいて、予測誤差が最小になるように予測信号ｃを適応予測し、これを差分器３に与える。
【０００６】
受信機では、伝送系６を介して送られてきた３２ｋｂｐｓの予測誤差信号ｆを受け取り、送信機においてビット誤り検出用に付加された符号を用いて誤り訂正を行った後、誤り訂正された予測誤差信号ｈを４ビットの逆量子化器８によって差分信号ｉへ変換して加算器９に印加する。一方、誤り訂正された予測誤差信号ｈは４ビットの逆量子化器１０にも印加され、それによって同じく差分信号ｊへと変換されて適応予測器１１に与えられる。適応予測器１１は、これまでに入力された差分信号を用いて予測信号ｋを適応予測し、加算器９に与える。そこで、加算器９は逆量子化器８から入力された差分信号ｉと適応予測器１０からの予測信号ｋとを加算してデジタル信号ｌを出力する。出力されたデジタル信号ｌは１２ビットのＤ／Ａ変換器１２に入力されて音声信号ｍへ変換され、スピーカ１３から出力される。
【０００７】
こうした適応差分パルス符号変調方式は、パルス符号変調方式に比較して、誤りに対して聴覚上耐久性があると言われている。しかしながら、適応差分パルス符号変調方式は、ある程度までのビット誤り率であれば聞き取れるが、ある値を過ぎると急に聞き取りにくくなり、その状況はパルス符号変調方式の場合よりも顕著であるという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のとおりの、公知の適応差分パルス符号変調方式が持つ課題に鑑みて提案されたものであり、この発明は、ビット誤り率に応じて逆量子化ビット数を変化させることにより、聴感の悪化を防止した適応差分パルス符号変調方式とそのための送信機及び受信機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、圧縮率が高いほど、即ち、量子化ビット数が少ないほどビット誤りに対する影響が少ないが、歪み率即ち動特性は悪化し、バックノイズが増えるという適応差分パルス符号変調方式の特性を利用して、ビット誤り率に応じて逆量子化ビット数を変化させるようにした。つまり、ビット誤り率が高い場合には逆量子化ビット数を小さく設定して、バックノイズは多いが聴感上問題ない出力を得、逆に、ビット誤り率が低い場合には逆量子化ビット数を大きく設定して、バックノイズの少ない出力を得るようにする。
【００１０】
これを実現するため、請求項１に記載の発明は、
受信した予測誤差信号を逆量子化して得た差分信号と予測信号とを加算してパルス符号変調信号を再生する適応差分パルス符号変調システムであって、
前記予測誤差信号のビット誤り率を検出し、検出されたビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数を小さくし、前記ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数を大きくすることを特徴とする適応差分パルス符号変調システム、を提供する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、単方向通信機能を有する伝送系によって送信機と受信機とを接続したシステムに関するものであり、
入力されたアナログ信号をｍビット（ただし、ｍは１より大きい整数）で適応差分符号変調して予測誤差信号を送出する送信機と、前記送信機と伝送系を介して接続された受信機とを具備する適応差分パルス符号変調システムであって、
前記受信機が、
前記伝送系を介して受信された前記予測誤差信号のビット誤り率を検出するためのビット誤り検出手段と、
前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（ｋ−１）個の逆量子化器と、
前記逆量子化器から出力される差分信号のうちのいずれか１つを選択するための選択手段と、
前記選択手段の動作を制御するための制御手段と、
を備えてなり、
前記誤り率検出手段によって検出されたビット誤り率に応じて、前記制御手段が、検出されたビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数の小さい前記逆量子化器を選択し、ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数の大きい前記逆量子化器を選択するよう前記選択手段を動作させることを特徴とする適応差分パルス符号変調システム、
を提供する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、双方向通信機能を有する伝送系を用いて送信機と受信機とを接続したシステムに関するものであり、
入力されたアナログ信号をｍビット（ただし、ｍは１より大きい整数）で適応差分符号変調して予測誤差信号を送出する送信機と、前記送信機と伝送系を介して接続された受信機とを具備する適応差分パルス符号変調システムであって、
前記送信機が、
前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（ｋ−１）個の逆量子化器と、
前記（ｋ−１）個の逆量子化器とのうちの１つを選択するための第１の選択手段と、
前記第１の選択手段の動作を制御するための第１の制御手段と、
を備え、
前記受信機が、
前記伝送系を介して受信された前記予測誤差信号のビット誤り率を検出するための誤り率検出手段と、
前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（−１）ｋ個の逆量子化器と、
前記（ｋ−１）個の逆量子化器から出力される差分信号のうちのいずれか１つを選択するための第２の選択手段と、
前記第２の選択手段の動作を制御するための第２の制御手段と、
を備え、
前記誤り率検出手段によって検出されたビット誤り率に応じて、前記第１の制御手段と前記第２の制御手段とを連動して制御し、検出されたビット誤り率が高いときには前記送信機と前記受信機とにおいて逆量子化ビット数の小さい逆量子化器の組み合わせを選択し、ビット誤り率が低いときには前記送信機と前記受信機とにおいて逆量子化ビット数の大きい逆量子化器との組み合わせを選択することを特徴とする適応差分パルス符号変調システム、
を提供する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、入力されたアナログ信号を適応差分パルス符号変調して受信機へ予測誤差信号を送出する送信機であって、差分信号をｍビット（ただし、ｍは１より大きい整数）で量子化して予測誤差信号を出力する量子化器と、前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（ｋ−１）個の逆量子化器と、前記（ｋ−１）個の逆量子化器のうちの１つを選択するための選択手段と、前記選択手段を、前記受信機から伝送された予測誤差信号のビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数が小さい方の前記逆量子化器を選択し、前記ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数が大きい方の前記逆量子化器を選択するように動作させる制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、適応差分パルス符号変調動作する送信機から送出された予測誤差信号を受信する受信機であって、前記予測誤差信号のビット誤り率を検出するための誤り率検出手段と、前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（ｋ−１）個の逆量子化器と、前記逆量子化器から出力される差分信号のいずれか１つを選択するための選択手段と、前記選択手段を、前記送信機から伝送された予測誤差信号のビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数が小さい方の前記逆量子化器を選択し、前記ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数が大きい方の前記逆量子化器を選択するように動作させる制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る適応差分パルス符号変調方式の実施の形態を図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。なお、図１及び図２において、図３におけると同じ数字は、同じ又は同様の構成要素を指すものとする。
【００１６】
図１は、この発明に係る適応差分パルス符号変調システムの１つの実施の形態のシステム構成を概略的に示すブロック図であり、送信機と受信機を結ぶ伝送系６１は単方向通信機能を有する。この実施の形態においては、送信機は図３に示す従来の適応差分パルス符号変調システムにおける送信機と実質的に同じ構成であるが、量子化ビット数が６ビットの量子化器２１が用いられ、また、Ａ／Ｄ変換器２は音声信号ａを１６ビットのデジタル信号へ変換する。
【００１７】
受信機において、伝送系６１を介して送られてきた予測誤差信号ｆはビット誤り検出訂正器３１に入力される。ビット誤り検出訂正器３１は、送信機においてビット誤り検出用に付加された符号を用いて、受信した予測誤差信号のビット誤りを検出し、訂正する。誤り訂正された予測誤差信号ｈは、逆量子化ビット数がそれぞれ４ビット、５ビット及び６ビットの逆量子化器３２、３３、３４及び４ビットの逆量子化器１０に入力される。これらの逆量子化器のうち、逆量子化器３２〜３４の出力はそれぞれ選択スイッチ３５の固定端子に接続され、選択スイッチ３５の可動端子は加算器９に接続される。また、逆量子化器１０の出力は、図３と同様に適応予測器１１に接続される。
【００１８】
更に、ビット誤り検出訂正器３１は、伝送系６１から受信された予測誤差信号ｆのビット誤り率を検出して制御器３６に与えるように動作する。そこで、制御器３６は、検出されたビット誤り率に応じて、この検出されたビット誤り率が高いときには逆量子化器３２〜３４のうちの逆量子化ビット数の小さい逆量子化器を選択し、ビット誤り率が低いときには逆量子化器３２〜３４のうちの逆量子化ビット数の大きい逆量子化器を選択するように、選択スイッチ３５の可動端子の位置を制御する。これは、量子化器２１における量子化ビット数よりも大きなビット数で逆量子化を行うことはできないが、量子化器２１における量子化ビット数以下のビット数で逆量子化を行うことは可能であるという事実を利用したものである。例えば、逆量子化器３３が選択された場合、この逆量子化器３３は、送信機の量子化器２１において６ビットで量子化された差分信号の最後のビットを切り捨てるように動作する。こうして、ビット誤り率検出器３１によって検出された予測誤差信号ｆのビット誤り率の高低に応じて、逆量子化器３２〜３４から出力される差分信号のうちのいずれか１つの差分信号ｉが加算器９に与えられ、適応予測器１１からの予測信号ｋと加算されてデジタル信号ｌが作られる。
【００１９】
このように、この実施の形態においては、ビット誤り検出訂正器３１により検出された、予測誤差信号ｆのビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数の小さい逆量子化器を選択するので、バックノイズは多いが聴感上は問題のない出力を得るようにし、ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数の大きい逆量子化器を選択してバックノイズの少ない出力を得ることができる。
【００２０】
図２は、この発明に係る適応差分パルス符号変調システムの他の実施の形態のシステム構成を概略的に示すブロック図であり、送信機と受信機とを結ぶ伝送系６２は双方向通信機能を有する。図２に示すように、送信機においては、ビット数が６ビットの量子化器２１の出力は、符号付加器４１を介して伝送系６２に印加される。符号付加器４１は、量子化器２１から印加される量子化信号ｅにビット誤り検出用の符号を付加すると共に、後述するように、受信機から送られて来たビット誤り率に関する情報を第１の制御器４２に与えるように動作する。
【００２１】
また、量子化器２１から出力される量子化信号ｅは、逆量子化ビット数がそれぞれ４ビット、５ビット及び６ビットの逆量子化器４３、４４、４５にもそれぞれ接続され、これら逆量子化器４３〜４５の出力は第１の選択スイッチ４６の固定端子に接続される。第１の選択スイッチ４６の可動端子は適応予測器４に接続され、こうして、逆量子化器４３〜４５から出力される差分信号のうちの１つの差分信号ｇが第１の選択スイッチ４６によって選択されて適応予測器４に加えられる。
【００２２】
一方、受信機においては、伝送系６２を介して送られて来た予測誤差信号ｆはビット誤り検出訂正器５１に加えられる。ビット誤り検出訂正器５１は、送信機においてビット誤り検出用に付加された符号を用いて、受信した予測誤差信号のビット誤りを検出し、訂正すると共に、検出したビット誤り率に関する情報を第２の制御器５２に与える。ビット誤り検出訂正器５１によって誤り訂正された予測誤差信号ｈは、逆量子化ビット数がそれぞれ４ビット、５ビット及び６ビットの逆量子化器５３、５４、５５に入力されると共に６ビットの逆量子化器５６にも印加される。これらの逆量子化器のうち、逆量子化器５３〜５５の出力は第２の選択スイッチ５７の固定端子にそれぞれ接続され、第２の選択スイッチ５７の可動端子は適応予測器１０に接続される。こうして、逆量子化器５６は、誤り訂正された予測誤差信号ｈを受け取って差分信号ｉを加算器９に与え、一方、逆量子化器５３〜５５から出力される差分信号のうちのいずれか１つの差分信号ｊが適応予測器１１に与えられる。
【００２３】
更に、受信機においては、制御器５２は、ビット誤り検出訂正器５１によって検出された予測誤差信号のビット誤り率に応じて、検出されたビット誤り率が高いときには逆量子化器５３〜５５のうちの逆量子化ビット数の小さい逆量子化器を選択し、ビット誤り率が低いときには逆量子化器５３〜５５のうちの逆量子化ビット数の大きい逆量子化器を選択するように、第２の選択スイッチ５７の可動端子の位置を制御する。こうして、受信機で検出されたビット誤り率に応じて、これら逆量子化器５３〜５５から出力される差分信号のうちの１つの差分信号ｊが選択されて適応予測器１１に入力される。
【００２４】
この検出されたビット誤り率は、第２の制御器５２から伝送系６１を介して送信機側の第１の制御器４２へ送られる。そこで、第１の制御器４２は、受信機から送られてきたビット誤り率検出結果に応じて、逆量子化器４３〜４５のうち、受信機で選択された逆量子化器の逆量子化ビット数と同じ逆量子化ビット数を有する逆量子化器を選択するように第１の選択スイッチ４６を動作させる。この結果、送信機と受信機とで同期して、受信機で検出したビット誤り率に応じて、検出されたビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数の小さい逆量子化器を選択し、ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数の大きい逆量子化器を選択するように、同じ逆量子化ビット数を有する逆量子化器の対が選択される。
【００２５】
こうして、この実施の形態においても、受信機では、ビット誤り率が高い場合であっても、バックノイズは多いが聴感上は問題のない出力を得ることが可能となる。
【００２６】
以上、この発明の実施の形態を説明してきたが、この発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更や修正が可能である。例えば、図２に示す実施の形態において、逆量子化器５６に代えて、図１に示すような３個の逆量子化器と選択スイッチとの組み合わせを用い、この選択スイッチの動作を第２の制御器５２によって制御して１個の逆量子化器を選択するようにしてもよい。また、図１及び図２に示す実施の形態においては、送信機及び受信機の逆量子化器の数はそれぞれ３個であるが、この数は任意であって、予測誤差信号の許容し得るビット誤り率の大きさに応じて、４個以上又は２個設置するようにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなとおり、請求項１、２、３に記載された発明は、予測誤差信号のビット誤り率に応じて逆量子化ビット数を変化させるようにしたので、ビット誤り率が高いときにはバックノイズは多いが聴感上は問題のない出力を得ることができ、ビット誤り率が低いときにはバックノイズの少ない出力を得ることができるという格別の効果を奏することができ、ビット誤り率がある値を越えると急激に聴感が悪化するという適応差分パルス符号変調方式の欠点を解決することができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明は、予測誤差信号のビット誤り率に応じて逆量子化ビット数を変化させて差分信号を作ることができるという効果を奏する
請求項５に記載の発明は、予測誤差信号のビット誤り率に応じて逆量子化ビット数を変化させるようにし、ビット誤り率が高いときにはバックノイズは多いが聴感上は問題のない出力を得ることができ、ビット誤り率が低いときにはバックノイズの少ない出力を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る適応差分パルス符号変調システムの１つの実施の形態を概略的に示す図である。
【図２】この発明に係る適応差分パルス符号変調システムの他の実施の形態を概略的に示す図である。
【図３】従来の適応差分パルス符号変調システムを概略的に示す図である。
【符号の説明】
１：マイクロホン、 ２：Ａ／Ｄ変換器、 ３：差分器、
４：適応予測器、 ６、６１、６２：伝送系、 ９：加算器、
１０：逆量子化器、 １１：適応予測器、 １２：Ｄ／Ａ変換器、
１３：スピーカ、 ２１：量子化器、
３１、５１：ビット誤り検出訂正器、
３２〜３４、４３〜４５、５３〜５６：逆量子化器、
３５、４６、５７：選択スイッチ、 ３６、４２、５２：制御器、
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビット誤り率に応じて逆量子化ビット数を変化させる適応差分パルス符号変調方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アナログ音響信号をデジタル情報で表現するための手法の１つとして、ＰＣＭ方式即ちパルス符号変調方式が知られている。パルス符号変調方式においては、短い時間毎の入力信号の強さを測定し、その強さを数値化、即ちデジタル化する。１秒間に測定する回数を標本化周波数といい、入力信号の強さを数値化するときの細かさを量子化レベルといい、この量子化レベルを２進数で表したものを量子化ビット数という。例えば、音楽ＣＤの場合、標本化周波数は４４．１ｋＨｚ、量子化ビット数は１６ビットである。
【０００３】
実際の音響信号は時間的に連続しているので、次回の測定の時の音の強さはある程度予測することが可能であり、実測値と予測値との差分だけを記録するようにすれば、音質を損なうことなく、データ量を圧縮することが可能になる。この性質を利用した変調方式はＡＤＰＣＭ方式即ち適応差分パルス符号変調方式と呼ばれ、過去の入力信号から現在の入力信号を予測し、その予測信号といい、現在の入力信号との差分である予測誤差信号を量子化して伝送する。
【０００４】
図３は、公知の３２ｋｂｐｓの適応差分パルス符号変調方式を利用したシステムの一例を概略的に示すブロック図である。同図において、送信側においては、マイクロホン１で受信された音声信号ａは、標本化周波数８ｋＨｚでＡ／Ｄ変換器２によって１２ビットのデジタル信号ｂへ変換された後、差分器３の一方の入力端子に入力される。差分器３の他方の入力端子には、適応予測器４からの予測信号ｃが与えられる。この予測信号ｃは、現時点までの入力信号に基づいて作られた、次の時点に入力されると予測される信号である。こうして、差分器３はＡ／Ｄ変換器２からの現時点でのデジタル信号ｂと適応予測器４からの予測信号ｃとの差分を表す差分信号ｄを出力する。この差分信号ｄは標本化周波数８ｋＨｚ、量子化ビット数が４ビットの量子化器５によって３２ｋｂｐｓ（＝８ｋＨｚ×４ビット）の量子化信号ｅへ変換された後、ビット誤り検出用の符号を付加され、予測誤差信号ｆとして伝送系６へ送出される。量子化器５での量子化ビット数によって圧縮率が決定される。
【０００５】
同時に、前記の予測信号ｃを作るために、この３２ｋｂｐｓの量子化信号ｅは４ビットの逆量子化器７にも与えられて差分信号ｇが復号され、復号された差分信号ｇは適応予測器４に入力される。適応予測器４は、これまでに入力された差分信号に基づいて、予測誤差が最小になるように予測信号ｃを適応予測し、これを差分器３に与える。
【０００６】
受信機では、伝送系６を介して送られてきた３２ｋｂｐｓの予測誤差信号ｆを受け取り、送信機においてビット誤り検出用に付加された符号を用いて誤り訂正を行った後、誤り訂正された予測誤差信号ｈを４ビットの逆量子化器８によって差分信号ｉへ変換して加算器９に印加する。一方、誤り訂正された予測誤差信号ｈは４ビットの逆量子化器１０にも印加され、それによって同じく差分信号ｊへと変換されて適応予測器１１に与えられる。適応予測器１１は、これまでに入力された差分信号を用いて予測信号ｋを適応予測し、加算器９に与える。そこで、加算器９は逆量子化器８から入力された差分信号ｉと適応予測器１０からの予測信号ｋとを加算してデジタル信号ｌを出力する。出力されたデジタル信号ｌは１２ビットのＤ／Ａ変換器１２に入力されて音声信号ｍへ変換され、スピーカ１３から出力される。
【０００７】
こうした適応差分パルス符号変調方式は、パルス符号変調方式に比較して、誤りに対して聴覚上耐久性があると言われている。しかしながら、適応差分パルス符号変調方式は、ある程度までのビット誤り率であれば聞き取れるが、ある値を過ぎると急に聞き取りにくくなり、その状況はパルス符号変調方式の場合よりも顕著であるという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のとおりの、公知の適応差分パルス符号変調方式が持つ課題に鑑みて提案されたものであり、この発明は、ビット誤り率に応じて逆量子化ビット数を変化させることにより、聴感の悪化を防止した適応差分パルス符号変調方式とそのための送信機及び受信機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、圧縮率が高いほど、即ち、量子化ビット数が少ないほどビット誤りに対する影響が少ないが、歪み率即ち動特性は悪化し、バックノイズが増えるという適応差分パルス符号変調方式の特性を利用して、ビット誤り率に応じて逆量子化ビット数を変化させるようにした。つまり、ビット誤り率が高い場合には逆量子化ビット数を小さく設定して、バックノイズは多いが聴感上問題ない出力を得、逆に、ビット誤り率が低い場合には逆量子化ビット数を大きく設定して、バックノイズの少ない出力を得るようにする。
【００１０】
これを実現するため、請求項１に記載の発明は、
受信した予測誤差信号を逆量子化して得た差分信号と予測信号とを加算してパルス符号変調信号を再生する適応差分パルス符号変調システムであって、
前記予測誤差信号のビット誤り率を検出し、検出されたビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数を小さくし、前記ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数を大きくすることを特徴とする適応差分パルス符号変調システム、を提供する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、単方向通信機能を有する伝送系によって送信機と受信機とを接続したシステムに関するものであり、
入力されたアナログ信号をｍビット（ただし、ｍは１より大きい整数）で適応差分符号変調して予測誤差信号を送出する送信機と、前記送信機と伝送系を介して接続された受信機とを具備する適応差分パルス符号変調システムであって、
前記受信機が、
前記伝送系を介して受信された前記予測誤差信号のビット誤り率を検出するためのビット誤り検出手段と、
前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（ｋ−１）個の逆量子化器と、
前記逆量子化器から出力される差分信号のうちのいずれか１つを選択するための選択手段と、
前記選択手段の動作を制御するための制御手段と、
を備えてなり、
前記誤り率検出手段によって検出されたビット誤り率に応じて、前記制御手段が、検出されたビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数の小さい前記逆量子化器を選択し、ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数の大きい前記逆量子化器を選択するよう前記選択手段を動作させることを特徴とする適応差分パルス符号変調システム、
を提供する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、双方向通信機能を有する伝送系を用いて送信機と受信機とを接続したシステムに関するものであり、
入力されたアナログ信号をｍビット（ただし、ｍは１より大きい整数）で適応差分符号変調して予測誤差信号を送出する送信機と、前記送信機と伝送系を介して接続された受信機とを具備する適応差分パルス符号変調システムであって、
前記送信機が、
前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（ｋ−１）個の逆量子化器と、
前記（ｋ−１）個の逆量子化器とのうちの１つを選択するための第１の選択手段と、
前記第１の選択手段の動作を制御するための第１の制御手段と、
を備え、
前記受信機が、
前記伝送系を介して受信された前記予測誤差信号のビット誤り率を検出するための誤り率検出手段と、
前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（−１）ｋ個の逆量子化器と、
前記（ｋ−１）個の逆量子化器から出力される差分信号のうちのいずれか１つを選択するための第２の選択手段と、
前記第２の選択手段の動作を制御するための第２の制御手段と、
を備え、
前記誤り率検出手段によって検出されたビット誤り率に応じて、前記第１の制御手段と前記第２の制御手段とを連動して制御し、検出されたビット誤り率が高いときには前記送信機と前記受信機とにおいて逆量子化ビット数の小さい逆量子化器の組み合わせを選択し、ビット誤り率が低いときには前記送信機と前記受信機とにおいて逆量子化ビット数の大きい逆量子化器との組み合わせを選択することを特徴とする適応差分パルス符号変調システム、
を提供する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、入力されたアナログ信号を適応差分パルス符号変調して受信機へ予測誤差信号を送出する送信機であって、差分信号をｍビット（ただし、ｍは１より大きい整数）で量子化して予測誤差信号を出力する量子化器と、前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（ｋ−１）個の逆量子化器と、前記（ｋ−１）個の逆量子化器のうちの１つを選択するための選択手段と、前記選択手段を、前記受信機から伝送された予測誤差信号のビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数が小さい方の前記逆量子化器を選択し、前記ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数が大きい方の前記逆量子化器を選択するように動作させる制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、適応差分パルス符号変調動作する送信機から送出された予測誤差信号を受信する受信機であって、前記予測誤差信号のビット誤り率を検出するための誤り率検出手段と、前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（ｋ−１）個の逆量子化器と、前記逆量子化器から出力される差分信号のいずれか１つを選択するための選択手段と、前記選択手段を、前記送信機から伝送された予測誤差信号のビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数が小さい方の前記逆量子化器を選択し、前記ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数が大きい方の前記逆量子化器を選択するように動作させる制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る適応差分パルス符号変調方式の実施の形態を図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。なお、図１及び図２において、図３におけると同じ数字は、同じ又は同様の構成要素を指すものとする。
【００１６】
図１は、この発明に係る適応差分パルス符号変調システムの１つの実施の形態のシステム構成を概略的に示すブロック図であり、送信機と受信機を結ぶ伝送系６１は単方向通信機能を有する。この実施の形態においては、送信機は図３に示す従来の適応差分パルス符号変調システムにおける送信機と実質的に同じ構成であるが、量子化ビット数が６ビットの量子化器２１が用いられ、また、Ａ／Ｄ変換器２は音声信号ａを１６ビットのデジタル信号へ変換する。
【００１７】
受信機において、伝送系６１を介して送られてきた予測誤差信号ｆはビット誤り検出訂正器３１に入力される。ビット誤り検出訂正器３１は、送信機においてビット誤り検出用に付加された符号を用いて、受信した予測誤差信号のビット誤りを検出し、訂正する。誤り訂正された予測誤差信号ｈは、逆量子化ビット数がそれぞれ４ビット、５ビット及び６ビットの逆量子化器３２、３３、３４及び４ビットの逆量子化器１０に入力される。これらの逆量子化器のうち、逆量子化器３２〜３４の出力はそれぞれ選択スイッチ３５の固定端子に接続され、選択スイッチ３５の可動端子は加算器９に接続される。また、逆量子化器１０の出力は、図３と同様に適応予測器１１に接続される。
【００１８】
更に、ビット誤り検出訂正器３１は、伝送系６１から受信された予測誤差信号ｆのビット誤り率を検出して制御器３６に与えるように動作する。そこで、制御器３６は、検出されたビット誤り率に応じて、この検出されたビット誤り率が高いときには逆量子化器３２〜３４のうちの逆量子化ビット数の小さい逆量子化器を選択し、ビット誤り率が低いときには逆量子化器３２〜３４のうちの逆量子化ビット数の大きい逆量子化器を選択するように、選択スイッチ３５の可動端子の位置を制御する。これは、量子化器２１における量子化ビット数よりも大きなビット数で逆量子化を行うことはできないが、量子化器２１における量子化ビット数以下のビット数で逆量子化を行うことは可能であるという事実を利用したものである。例えば、逆量子化器３３が選択された場合、この逆量子化器３３は、送信機の量子化器２１において６ビットで量子化された差分信号の最後のビットを切り捨てるように動作する。こうして、ビット誤り率検出器３１によって検出された予測誤差信号ｆのビット誤り率の高低に応じて、逆量子化器３２〜３４から出力される差分信号のうちのいずれか１つの差分信号ｉが加算器９に与えられ、適応予測器１１からの予測信号ｋと加算されてデジタル信号ｌが作られる。
【００１９】
このように、この実施の形態においては、ビット誤り検出訂正器３１により検出された、予測誤差信号ｆのビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数の小さい逆量子化器を選択するので、バックノイズは多いが聴感上は問題のない出力を得るようにし、ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数の大きい逆量子化器を選択してバックノイズの少ない出力を得ることができる。
【００２０】
図２は、この発明に係る適応差分パルス符号変調システムの他の実施の形態のシステム構成を概略的に示すブロック図であり、送信機と受信機とを結ぶ伝送系６２は双方向通信機能を有する。図２に示すように、送信機においては、ビット数が６ビットの量子化器２１の出力は、符号付加器４１を介して伝送系６２に印加される。符号付加器４１は、量子化器２１から印加される量子化信号ｅにビット誤り検出用の符号を付加すると共に、後述するように、受信機から送られて来たビット誤り率に関する情報を第１の制御器４２に与えるように動作する。
【００２１】
また、量子化器２１から出力される量子化信号ｅは、逆量子化ビット数がそれぞれ４ビット、５ビット及び６ビットの逆量子化器４３、４４、４５にもそれぞれ接続され、これら逆量子化器４３〜４５の出力は第１の選択スイッチ４６の固定端子に接続される。第１の選択スイッチ４６の可動端子は適応予測器４に接続され、こうして、逆量子化器４３〜４５から出力される差分信号のうちの１つの差分信号ｇが第１の選択スイッチ４６によって選択されて適応予測器４に加えられる。
【００２２】
一方、受信機においては、伝送系６２を介して送られて来た予測誤差信号ｆはビット誤り検出訂正器５１に加えられる。ビット誤り検出訂正器５１は、送信機においてビット誤り検出用に付加された符号を用いて、受信した予測誤差信号のビット誤りを検出し、訂正すると共に、検出したビット誤り率に関する情報を第２の制御器５２に与える。ビット誤り検出訂正器５１によって誤り訂正された予測誤差信号ｈは、逆量子化ビット数がそれぞれ４ビット、５ビット及び６ビットの逆量子化器５３、５４、５５に入力されると共に６ビットの逆量子化器５６にも印加される。これらの逆量子化器のうち、逆量子化器５３〜５５の出力は第２の選択スイッチ５７の固定端子にそれぞれ接続され、第２の選択スイッチ５７の可動端子は適応予測器１０に接続される。こうして、逆量子化器５６は、誤り訂正された予測誤差信号ｈを受け取って差分信号ｉを加算器９に与え、一方、逆量子化器５３〜５５から出力される差分信号のうちのいずれか１つの差分信号ｊが適応予測器１１に与えられる。
【００２３】
更に、受信機においては、制御器５２は、ビット誤り検出訂正器５１によって検出された予測誤差信号のビット誤り率に応じて、検出されたビット誤り率が高いときには逆量子化器５３〜５５のうちの逆量子化ビット数の小さい逆量子化器を選択し、ビット誤り率が低いときには逆量子化器５３〜５５のうちの逆量子化ビット数の大きい逆量子化器を選択するように、第２の選択スイッチ５７の可動端子の位置を制御する。こうして、受信機で検出されたビット誤り率に応じて、これら逆量子化器５３〜５５から出力される差分信号のうちの１つの差分信号ｊが選択されて適応予測器１１に入力される。
【００２４】
この検出されたビット誤り率は、第２の制御器５２から伝送系６１を介して送信機側の第１の制御器４２へ送られる。そこで、第１の制御器４２は、受信機から送られてきたビット誤り率検出結果に応じて、逆量子化器４３〜４５のうち、受信機で選択された逆量子化器の逆量子化ビット数と同じ逆量子化ビット数を有する逆量子化器を選択するように第１の選択スイッチ４６を動作させる。この結果、送信機と受信機とで同期して、受信機で検出したビット誤り率に応じて、検出されたビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数の小さい逆量子化器を選択し、ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数の大きい逆量子化器を選択するように、同じ逆量子化ビット数を有する逆量子化器の対が選択される。
【００２５】
こうして、この実施の形態においても、受信機では、ビット誤り率が高い場合であっても、バックノイズは多いが聴感上は問題のない出力を得ることが可能となる。
【００２６】
以上、この発明の実施の形態を説明してきたが、この発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更や修正が可能である。例えば、図２に示す実施の形態において、逆量子化器５６に代えて、図１に示すような３個の逆量子化器と選択スイッチとの組み合わせを用い、この選択スイッチの動作を第２の制御器５２によって制御して１個の逆量子化器を選択するようにしてもよい。また、図１及び図２に示す実施の形態においては、送信機及び受信機の逆量子化器の数はそれぞれ３個であるが、この数は任意であって、予測誤差信号の許容し得るビット誤り率の大きさに応じて、４個以上又は２個設置するようにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなとおり、請求項１、２、３に記載された発明は、予測誤差信号のビット誤り率に応じて逆量子化ビット数を変化させるようにしたので、ビット誤り率が高いときにはバックノイズは多いが聴感上は問題のない出力を得ることができ、ビット誤り率が低いときにはバックノイズの少ない出力を得ることができるという格別の効果を奏することができ、ビット誤り率がある値を越えると急激に聴感が悪化するという適応差分パルス符号変調方式の欠点を解決することができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明は、予測誤差信号のビット誤り率に応じて逆量子化ビット数を変化させて差分信号を作ることができるという効果を奏する
請求項５に記載の発明は、予測誤差信号のビット誤り率に応じて逆量子化ビット数を変化させるようにし、ビット誤り率が高いときにはバックノイズは多いが聴感上は問題のない出力を得ることができ、ビット誤り率が低いときにはバックノイズの少ない出力を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る適応差分パルス符号変調システムの１つの実施の形態を概略的に示す図である。
【図２】この発明に係る適応差分パルス符号変調システムの他の実施の形態を概略的に示す図である。
【図３】従来の適応差分パルス符号変調システムを概略的に示す図である。
【符号の説明】
１：マイクロホン、 ２：Ａ／Ｄ変換器、 ３：差分器、
４：適応予測器、 ６、６１、６２：伝送系、 ９：加算器、
１０：逆量子化器、 １１：適応予測器、 １２：Ｄ／Ａ変換器、
１３：スピーカ、 ２１：量子化器、
３１、５１：ビット誤り検出訂正器、
３２〜３４、４３〜４５、５３〜５６：逆量子化器、
３５、４６、５７：選択スイッチ、 ３６、４２、５２：制御器、
Claims (5)
- 受信した予測誤差信号を逆量子化して得た差分信号と予測信号とを加算してパルス符号変調信号を再生する適応差分パルス符号変調システムであって、
前記予測誤差信号のビット誤り率を検出し、検出されたビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数を小さくし、前記ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数を大きくすることを特徴とする適応差分パルス符号変調システム。 - 入力されたアナログ信号をｍビット（ただし、ｍは１より大きい整数）で適応差分符号変調して予測誤差信号を送出する送信機と、前記送信機と伝送系を介して接続された受信機とを具備する適応差分パルス符号変調システムであって、
前記受信機が、
前記伝送系を介して受信された前記予測誤差信号のビット誤り率を検出するためのビット誤り検出手段と、
前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（ｋ−１）個の逆量子化器と、
前記逆量子化器から出力される差分信号のうちのいずれか１つを選択するための選択手段と、
前記選択手段の動作を制御するための制御手段と、
を備えてなり、
前記誤り率検出手段によって検出されたビット誤り率に応じて、前記制御手段が、検出されたビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数の小さい前記逆量子化器を選択し、ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数の大きい前記逆量子化器を選択するよう前記選択手段を動作させることを特徴とする適応差分パルス符号変調システム。 - 入力されたアナログ信号をｍビット（ただし、ｍは１より大きい整数）で適応差分符号変調して予測誤差信号を送出する送信機と、前記送信機と伝送系を介して接続された受信機とを具備する適応差分パルス符号変調システムであって、
前記送信機が、
前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（ｋ−１）個の逆量子化器と、
前記（ｋ−１）個の逆量子化器とのうちの１つを選択するための第１の選択手段と、
前記第１の選択手段の動作を制御するための第１の制御手段と、
を備え、
前記受信機が、
前記伝送系を介して受信された前記予測誤差信号のビット誤り率を検出するための誤り率検出手段と、
前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（−１）ｋ個の逆量子化器と、
前記（ｋ−１）個の逆量子化器から出力される差分信号のうちのいずれか１つを選択するための第２の選択手段と、
前記第２の選択手段の動作を制御するための第２の制御手段と、
を備え、
前記誤り率検出手段によって検出されたビット誤り率に応じて、前記第１の制御手段と前記第２の制御手段とを連動して制御し、検出されたビット誤り率が高いときには前記送信機と前記受信機とにおいて逆量子化ビット数の小さい逆量子化器の組み合わせを選択し、ビット誤り率が低いときには前記送信機と前記受信機とにおいて逆量子化ビット数の大きい逆量子化器との組み合わせを選択することを特徴とする適応差分パルス符号変調システム。 - 入力されたアナログ信号を適応差分パルス符号変調して受信機へ予測誤差信号を送出する送信機であって、
差分信号をｍビット（ただし、ｍは１より大きい整数）で量子化して予測誤差信号を出力する量子化器と、
前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（ｋ−１）個の逆量子化器と、
前記（ｋ−１）個の逆量子化器のうちの１つを選択するための選択手段と、
前記選択手段を、前記受信機から伝送された予測誤差信号のビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数が小さい方の前記逆量子化器を選択し、前記ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数が大きい方の前記逆量子化器を選択するように動作させる制御手段と、
を具備することを特徴とする送信機。 - 適応差分パルス符号変調動作する送信機から送出された予測誤差信号を受信する受信機であって、
前記予測誤差信号のビット誤り率を検出するための誤り率検出手段と、
前記予測誤差信号を逆量子化して差分信号を出力する逆量子化器であって、逆量子化ビット数がそれぞれｍ、ｍ−１、ｍ−２、・・・、ｍ−ｋである（ｋ−１）個の逆量子化器と、
前記逆量子化器から出力される差分信号のいずれか１つを選択するための選択手段と、
前記選択手段を、前記送信機から伝送された予測誤差信号のビット誤り率が高いときには逆量子化ビット数が小さい方の前記逆量子化器を選択し、前記ビット誤り率が低いときには逆量子化ビット数が大きい方の前記逆量子化器を選択するように動作させる制御手段と、
を具備することを特徴とする受信機。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP04639699A JP3587713B2 (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | 適応差分パルス符号変調システム及びそのための送信機及び受信機 |
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