JP4025350B2

JP4025350B2 - 消去中の音の復元の方法と装置

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Publication number: JP4025350B2
Application number: JP2006279148A
Authority: JP
Inventors: ヘンドリックボルトヤコブ
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2007-12-19
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Description

この発明は一般にディジタル音のデータストリーム(digital audio or sound data stream)の復元に関し、より詳しくは、ディジタル通信、特にデータストリームが消去する無線通信システムにおける、ディジタル化された音のデータストリームの復元に関する。

ディジタル通信システム、または記録および再生装置内の音のデータストリームは、一般に複数のディジタル化された音のサンプルを含む。ディジタルデータは、通常、アナログ音のサンプルの大きさを最も近い基準レベルに近似させることにより得られる。量子化と呼ばれる方法である。パルス符号変調（ＰＣＭ）と呼ぶ過程では、アナログ音のサンプルのディジタル表現として、基準レベルを表す多数のデータビットを含むディジタル符号語を生成する。

伝送または記録の場合は、このディジタル表現に対してたとえば適応差分パルス符号変調（Adaptive Differential Pulse Code Modulation...ＡＤＰＣＭ）などの符号化アルゴリズムをさらに行う。ＡＤＰＣＭは、２つの連続的なＰＣＭ入力値の差を量子化して、ＡＤＰＣＭデータ語とし符号化する符号化方法である。量子化過程は、瞬時の平均信号レベルに動的に適応する。個人用またはコードレス無線通信システムに広く用いられているＡＤＰＣＭアルゴリズムは、ＣＣＩＴＴ勧告Ｇ．７２６（前のＧ．７２１）に記述されている。

音のサンプルを符号化するための符号器と、符号化された音の情報を復元するための復号器とを組み合わせて、この技術分野ではコーデックと呼ぶ。

ディジタル通話路に外乱があってビット誤り率が非常に高くなると、乱された入力データストリームからディジタル化された音声を復元することができないために、受信者は許容できないほど高いレベルのノイズにさらされる。ディジタル多元接続通信システム(digital multiple access telecommunication system)では、データストリームは一般に多数のディジタル化された音声サンプルを含むバーストで伝送する。誤って受信したバーストを飛ばすと（スキップすると）データストリームは消える。このようなバースト誤りは復元された音声信号を中断するだけでなく、受信機にクリックノイズを発生する。

この問題を解決するために多くの音声復元方法が提案され、実現している。これをミューティングアルゴリズムまたはミューティング回路と呼ぶ。

多数の音のサンプルから成るデータバーストを含むデータストリームを送る伝送システムに関して、ＡＤＰＣＭ符号化に用いる従来の音声復元方法の概要が、Ｖ．バーマ(Varma) 他の論文「フレーム消去における３２ｋｂ／ｓＡＤＰＣＭの性能」、１２９１−１２９５ページ、ＩＥＥＥ発行の０−７８０３−１９２７−３／９４、に述べられている。

非常に簡単なミュート法は無音の置換えである。バーストが消えたことを検出すると、そのバーストのすべての音のビットを最低の量子化レベルに置き換える。これは無音の置換えに相当する。別の方法は、通信チャンネルの両端の符号器と復号器を同時にリセットすることである。しかしこのためには、通信システムの送信機と受信機が、または音声再生装置が、消去があったことを知らなければならない。１つの方法は固定したフレームを繰り返すことであって、バーストが消えたことを検出すると、最後に正しく受信したバーストを繰り返す。繰返しの回数は消去の持続時間と音の性質によるが、何度か繰り返した後で、入力を最低の量子化レベル、すなわち無音に相当するレベルに下げる。

国際特許出願ＷＯ９４／１０７６９は、ディジタル欧州コードレス通信（ＤＥＣＴ）標準に従って動作する無線通信システム用のミューティング方式について開示している。このシステムではディジタル化された音声データをバーストで送信し、各バーストは上に述べたＣＣＩＴＴＧ．７２６ＡＤＰＣＭアルゴリズムに従って符号化した多数の音のサンプルを含む。ミューティングの場合は、固定したＡＤＰＣＭデータ語のシーケンスをＡＤＰＣＭ復号回路に供給する。連続する符号語の間に差が全くないので、復号器の出力の信号の強さはアイドルレベルに下がる。

無音の置換えを頻繁に行うと聞きづらいことが分かった。これは、たとえば伝送チャンネルの信号強度が非常に変動する場合に起こる。

従来のミューティング方式の中で、ミューティングのときに、瞬間音に似た信号を受信者に与えるのは固定フレーム方式すなわち固定バースト繰返し方式だけである。この音は無音よりよいことが分かっているが、聴取テストを行った結果、同じバーストを数回繰り返すと高周波の音や笛のような音やその他のノイズなどがかなり多く発生するので、この方法も上記の無音の置換えより優れたものではない。

以上のような背景から、この発明の目的は、ディジタル音のデータストリームが消えた場合に音を再生する優れた方法および装置を提供することである。

特にこの発明の目的は、無線通信システム、より特定すると音声符号化方式としてＡＤＰＣＭを用いる無線電話システム、に用いる優れたミューティングアルゴリズムおよび回路を提供することである。

この発明の別の目的は、この発明に従う優れたミューティングアルゴリズムおよび装置を備える無線通信システム用の、基地局と、無線携帯電話などの遠隔装置を提供することである。

この発明のこれらの目的と利点と特徴は、受信したディジタル音のデータをアナログ出力信号に変換する少なくとも１個のデータ受信機を用いて、消去があるときにディジタル音のデータストリームを復元する方法により与えられる。データストリームは時間的に連続する複数のデータバーストを含み、各データバーストは時間的に連続する多数のディジタル化された音のサンプルを含む。この発明では連続的に出力する複数のデータバーストを受信機に記憶するので、データストリーム内の消去中は、この消去の前に記憶したデータバーストを逆の順序のシーケンスで受信機で出力する。

たとえばディジタル化された音声では、音声の周期(periodicity) または時定数、すなわち４０から５０ｍｓｅｃより小さい周期にわたってデータバーストを逆のシーケンスで再生すると、受信した音声に異常な変化が見られないことが分かった。この発明の方法を用いると、同じバーストを連続して繰り返す場合とは異なり、高い笛の音のような形の悪い影響は全くまたはほとんどなかった。このように改善されたのは、この発明では繰り返すバーストの情報のエネルギーと周波数内容を変えるためと考えられる。

無音ミューティングとは異なり、この発明を用いると音のデータストリーム内の消去は受信者には隠されるので、歪みのある通信チャンネルに比べて全体の通信の質が本質的に向上する。ここで消去という用語は、理由が何であれ、受信したデータストリームの一部が処理できない場合に用いる。

たとえばコードレスまたは移動体の多元接続無線電話システム(cordless or mobile multiple access radio telephone system) などの無線音声通信システムでは、通常の動作条件では、伝送路すなわち通信チャンネル内のフェージングなどの歪みによって発生する消去のほとんどの場合、消去の持続時間は音声の周期(periodicity) より短い。

したがってこの発明の別の実施態様では、ディジタル化された音声に用いる場合、データストリーム内の消去中は、消去したバーストの数に等しくかつバーストの最大数以下の数のデータバーストを繰り返す。バーストの最大数は、繰返しの周期の最大継続時間が、周期(periodicity) すなわち音声の時定数より小さいかまたは実質的に等しいように設定する。しかし、バーストを最大数まで再生した後は、前記消去の残りの期間は受信機を無音に切り替える。

この発明の上記の別の実施態様では、ほとんどの消去の場合に通信が本質的に改善されるので、無音ミューティングを行う必要はない。

消去の時間が音声の周期数より短い場合、すなわち記憶したバーストを再生または再使用する数が設定された最大数より小さい場合、その後のクリックノイズを押さえるためこの発明のさらに別の実施態様では、回復したデータストリームの第１バーストの始めの或る数のサンプルの継続時間中は、受信機を無音に切り換える。

この発明の改善されたミューティング法は、上に述べたＡＤＰＣＭ符号化などの適応符号化アルゴリズム(adaptive coding algorithm) で処理した音に特に適している。データバーストを逆シーケンスで繰り返すことによりその相互関係を保持するので、平均信号レベルが急に変化したために復号器の出力レベルに高いクリックノイズを出すようなことがない。このようなＡＤＰＣＭ符号化では、アイドルレベルの音声サンプルを表すＡＤＰＣＭデータ語を繰り返すことにより、受信機の出力に無音を出すことができる。

実際の音声データと、特にディジタル化された音声での復元されたデータストリームの、平均信号レベルが大きく変わるのを避けるために、この発明の方法の一実施態様では、消去が始まる直前の、最後にまたは最後の１つ前に出力した、すなわち正しく受信した、データバーストから、データバーストの復元すなわち再生を始めることが望ましい。

この発明の別の実施態様では、繰り返すバーストの各種の音のサンプルを時間的に逆の順序に出力することにより、クリックノイズをさらに減らすことができる。特に、最後に正しく受信した音声サンプルが繰返しシーケンスの第１サンプルである場合は、通常の動作条件からミュート状態へきわめて滑らかに移行することができる。

バースト内の別個の音のサンプルを時間的に逆に再生した場合でも、有効な言葉に似た音が聞こえることが分かった。いろいろの記憶したバーストの音声サンプルを連続的に逆に繰り返すと滑らかに移行するので、通常の動作からミューティングへ移行する際にクリックノイズは実質的に発生しなかった。

たとえばコードレスや移動体無線通信システム用の電話ハンドセットの電池の電力を節約するため、この発明のさらに別の実施態様では、データバーストの記憶を消去率に従って行う。この実施態様は、電話中にわずかの消去に対して無音ミューティングを行っても、信号強度が大きく変動する場合やその他の歪みのある無線環境での無音ミューティングに比べて問題が少なく、聞きにくいことはない、という観察に基づいている。必要なときに通信を本質的に改善するときにだけ電池の電力をデータの記憶に使うという基準に基づいて、出力されたデータバーストの履歴を保つようにすれば、乏しい貴重な電池の電力を効果的に用いることができる。

この発明の方法は、ディジタル欧州コードレス通信（Digital European Cordless Telecommunications... ＤＥＣＴ）標準に従って動作する通信システム用に特に適している。バーストの消去は次の基準の１つまたは組合せに基づいて検出することができる。すなわち、ＲＦ信号レベル（ＲＳＳＩ）が不十分、バースト同期（ＳＹＮＣ）誤り、システム情報フィールドテスト語（ＡＣＲＣ）誤り、および／またはデータフィールドテスト語（ＸＣＲＣ）誤りなど。

またこの発明は、受信したディジタル音のデータストリームをアナログ出力音の信号に変換するための少なくとも１個のデータ受信機と、このディジタル音のデータストリームを受信機で復元するためのディジタル装置とを備える、音声または音の変換装置に関する。データストリームは時間的に連続する複数のデータバーストを含み、各データバーストは時間的に連続する多数のディジタル化された音のサンプルを含む。この発明の装置は、受信機が出力する複数のデータバーストを記憶する記憶手段と、これらの記憶手段に接続し、データストリーム内の消去中は消去の前に記憶したデータバーストを検索して逆の順序のシーケンスで受信機で出力する検索手段とを備える。

望ましい実施態様では、記憶手段は巡回バッファ(cyclic buffer) を備える。このようなバッファおよび検索手段は、ディジタルプロセッサ手段で制御して実現することができる。クリックノイズをできるだけ減らすために、この発明の装置の別の実施態様では、検索手段は時間的に逆の順序でバーストの音のサンプルを検索する。

またこの発明は、コードレス無線通信システム、特にＤＥＣＴ標準に従って動作する無線通信システム内の、遠隔装置と基地局に関する。ＤＥＣＴ標準に従う無線通信システムは少なくとも１つの基地局と少なくとも１つの遠隔装置を備え、それぞれは受信した音のデータストリーム内の消去を復元するための上記のディジタル装置を備える。

この発明の上記およびその他の特徴と利点を、添付の図面と共に以下の説明により示す。

以下に、ＤＥＣＴ（ディジタル欧州コードレス通信）標準に従って動作する多元接続無線電話システムへのこの発明の応用について説明するが、これに限るものではない。

ＤＥＣＴはすべてのディジタルコードレス通信システムに対して強制力のある欧州標準である。これは事務所などの業務環境および住居地区で用いられ、個人通信サービス（Personal Communication Service... ＰＣＳ）の一形式を提供し、また加入者とローカル電話網との最終リンクすなわちローカルループを無線で結ぶもので、ローカルループ内の無線（Radio in the Local Loop...ＲＬＬ）とも呼ぶ。国際特許出願ＷＯ９４／１９８７７を参照のこと。

図１は、一般に番号１で示す代表的なＤＥＣＴシステムを示す。このシステムは３つの主な要素を備える。すなわち、無線交換局（ＲＥ）２と、カバーする区域全体に設置しまた無線交換局２に直接接続する複数の小型の無線基地局３と、無線リンクで基地局３に接続するコードレスすなわち無線の携帯電話すなわちハンドセット４である。各基地局３はセルと呼ぶ所定の区域にサービスを提供する。セルは他の基地局３の他のセルに囲まれおよび／または重なっている、いわゆる多セル方式である。屋内セルの半径は代表的に１０ｍから１００ｍであり、屋外セルの半径は代表的に２００ｍから４００ｍである。

一般に、各基地局３と携帯電話４は、どちらも少なくとも１個の受信／送信アンテナに接続する送信機／変調器部と受信機／復調器部を持つ、トランシーバの形式のエアインターフェースを備える。さらに送信機と受信機は、正しい無線リンク送信を行うための送信制御および同期装置を備える。受信および送信された音声情報は音声処理装置の制御の下に処理する。音声処理装置には１個または数個のコーデックが接続する。携帯電話４内では、これらのコーデックは携帯電話のユーザインターフェースでマイクロホン部とスピーカ部に接続する。各基地局３と携帯電話４は、基地局または携帯電話の全体の動作を制御する中央処理手段に接続する。

無線交換局２は有線交換局５に接続する。有線交換局５には複数の有線電話６が接続する。業務環境ではこの交換局５は一般にいわゆる構内交換局（Private Branch Exchange...ＰＢＸ）であるが、ＲＬＬなどの屋外の応用では交換局５は一般に市内交換局（Local Exchange... ＬＥ）であって、ＰＢＸと同様に公衆加入電話網（Public Switched Telephone Network...ＰＳＴＮ）、すなわち通常の有線公衆電話網、に接続する。

ＲＬＬへの応用の場合は、基地局３はいわゆる（無線）固定接続装置（（Ｗ）ＦＡＵ）８とも通信する。（（Ｗ）ＦＡＵ）８は携帯電話４と同様に、エアインターフェース(air interface) 、送信および制御装置、中央処理手段、音声処理装置を備える。たとえば固定したＲＬＬでは、（Ｗ）ＦＡＵ８は固定した電話端子すなわちソケット９に接続し、ここから通常の有線電話６に接続する。

ＤＥＣＴは、多重搬送波（ＭＣ）／時分割多元接続（ＴＤＭＡ）／時分割デュプレックス（ＴＤＤ）形式を用いて、コードレス電話４または（Ｗ）ＦＡＵ８などの遠隔装置と基地局３との間の無線通信を行う。ＤＥＣＴでは１０の無線搬送波が使用できる。各搬送波を時間領域で２４の「時間スロット」に分割する。２つの時間スロットを用いてデュプレックス音声チャンネルを作り、１０のどの無線搬送波も１２の使用可能な音声チャンネルを作る。２４の時間スロットを、１０ｍｓのフレームサイクル時間Ｔ_Fを持つ、いわゆるＴＤＭＡフレームで送信す
る。

代表的なフレーム構造を図２に示す。フレームの前半、すなわちＲ１、Ｒ２、．．．Ｒ１２で表す最初の１２の時間スロットは、携帯電話４または（Ｗ）ＦＡＵ８が基地局３から受けるデータであり、各フレームの後半、すなわちＴ１、Ｔ２、．．．Ｔ１２で表す次の１２の時間スロットは、遠隔装置４または８から基地局３に送るデータである。基地局と遠隔装置との無線接続は、フレームの前半のスロットと、フレームの後半の同じ番号のスロットに割り当てる。各時間スロットは代表的に同期データ、制御データおよび情報すなわちユーザデータを含む。

時間スロットのより詳細な構造を図３に示す。同期データフィールドはいわゆる同期（ＳＹＮＣ）語を含む。無線受信機が受信データを処理するためには、この同期語を正しく識別しなければならない。同期データはデータクロックを同期させる働きもする。ＳＹＮＣデータは代表的に３２ビットである。

制御データは、識別およびアクセス権、サービスの可用性、および必要があれば、外乱や別の基地局のときに別のチャンネルに渡す情報、に関するシステム情報を規則的に含む。またページングおよび呼設定方法も、制御データフィールドで運ぶ。制御データフィールドはＡ−ＦＩＥＬＤとも呼ぶ。制御データは代表的に６４ビット必要で、ＡＣＲＣで表す１６ビットの巡回冗長検査語を含む。

情報すなわちユーザデータはＢ−ＦＩＥＬＤとも呼び、電話の場合は１０ｍｓのフレームサイクル時間Ｔ_F中に得られるディジタル化された音声サンプルを含む。これらの音声サンプルの信号伝送速度は代表的に３２ｋｂ／ｓで、上記のＡＤＰＣＭ符号化アルゴリズムＣＣＩＴＴ勧告Ｇ．７２６に従って符号化する。これは、各音声呼においてフレーム毎に３２０ビットを送信および受信しなければならないということである。ＡＤＰＣＭ符号化Ｂ−ＦＩＥＬＤデータはそれぞれ４ビットの８０音声サンプルを含む。前に開示したように、これらのＡＤＰＣＭデータは連続的な８ビット幅のＰＣＭ符号化音声サンプルの差で形成する。ＡＤＰＣＭ量子化処理は、瞬時の平均信号レベルに動的に適応する。

Ｂ−ＦＩＥＬＤデータはスクランブルされ、ＸＣＲＣで表す４ビットの巡回冗長検査語を情報データから形成する。保護スペースを含めると、ＤＥＣＴ標準ではフレーム当たりの総ビット数は４８０である。

基地局３と携帯電話４または（Ｗ）ＦＡＵ８の間の無線路ではいくつかの外乱が起こり、このために音声を誤って復元して、電話リンクの両端で出力信号にノイズや、すき間や、クリックなどが発生し、またはデータが完全に消える場合がある。データが消えるのは、フレームの同期がとれない（ＳＹＮＣ誤り）場合や、制御データ（Ａ−ＦＩＥＬＤ）に誤りがある場合である。これらもミュートと呼ぶが、この場合は受信機の入力にはデータが入らない。

シミュレーションによると、頻繁にミュートして無音になると受信者は聞きづらいことが分かった。音声データストリームが消える場合は、受信機端に連続的な、とぎれない出力信号をできるだけ長く与えて、この出力信号がたとえば意味のある音声に聞こえるようにすることが望ましい。この発明の方法を用いれば、音声の周期数の間中これを行うことができる。この発明の方法について、図４を参照して以下に説明する。

図４は、図１に示した基地局３と遠隔装置４、８の両方の、ＤＥＣＴ通信の受信機の音声処理部１０のブロック図を示す。当業者は理解していることであるが、図１を参照して上に簡単に説明したシステムは一般にいくつかの他の要素や装置を含むので、この発明に関係するものだけを図示して説明する。

音声処理部１０は時間スロットのＢ−ＦＩＥＬＤに含まれる音声データを、受信入力データストリームから直列に得る。上に示したように、１つの時間スロットの音声データすなわちバーストは、８０の４ビットＡＤＰＣＭデータ語（ニブルとも呼ぶ）から成る。中央処理手段の制御の下に、線１４を通してこれらのニブルの２つを一組にして音声バッファ１１に書き込む。音声バッファ１１はそれぞれ２ニブルの４０のバッファ位置を持っており、図に長方形の箱で示している。音声バッファ１１は先入れ先出し（ＦＩＦＯ）型である。

音声バッファ１１の内容を、１０ｍｓのフレームサイクル時間Ｔ_F中に読み出して、線１５を通してＡＤＰＣＭＧ．７２６コーデック１２に送る。コーデック１２は受信したニブルをＰＣＭ符号化音声に変換する。このＰＣＭ符号化音声をさらにＤ／Ａ変換して、受信機の出力にアナログ音声を出す。連続的なＴＤＭＡフレームとこれに対応する時間スロットを正しく受信することにより、音声バッファ１１は新しい音声バッファで再び満たされる。このようにして、受信機の出力に連続的な音声信号を出すことができる。

音声バッファ１１を読み出すのと同時に、線１６を通してその内容をいわゆる巡回バッファ１３に記憶する。図示の実施態様では、巡回バッファ１３はＣＢ１、ＣＢ２、ＣＢ３、ＣＢ４で表す４つのバッファフィールドを含み、それぞれの大きさは音声バッファ１１と同じである。巡回バッファ１３は４０ｍｓまでの音声を記憶することができる。これは音声の周期より短い。

通常、外乱なく動作中は、矢印１７で示す書込みポインタの制御により、連続的に受信した音声バーストすなわちＣＢ１、ＣＢ２、ＣＢ３、ＣＢ４、ＣＢ１、ＣＢ２、．．．．で巡回バースト１３を絶えず書き換える。巡回バッファ１３の動作は、図示の静止書込みポインタ１７に対して、矢印２０で示すような反時計回りのバッファフィールドで示すことができる。

受信したデータストリームに消去（ミュート）がある場合は、音声処理部１０は音声バッファ１１に新しいデータを書き込まない。そして音声バッファからの現在の読出しが終わった後、巡回バッファ１３に新しい情報を記憶しない。すなわち書込みポインタ１７は使用禁止になる。代わりに、中央処理手段の制御により、読出しポインタ１８が使用可能になる。

消去の直前に巡回バッファ１３のたとえばバッファフィールドＣＢ４に最後に記憶した情報を、線１９を通して音声バッファ１１に戻し、音声バッファ１１からコーデック１２に出力し、さらにアナログ受信機の出力に出す。音声バッファ１１が終わった後も新しい音声バーストが音声処理部１０から入らない場合は、読出しポインタ１８は巡回バッファ１３のフィールドＣＢ３に記憶しているデータを音声バッファ１１に入れる。このようにして、巡回バッファ１３に連続的に記憶している音声バーストを、記憶とは逆の順序で読み出す。すなわち後入れ先出し（ＬＩＦＯ）である。

ミューティングの場合は、最大４データバースト、すなわち８０の音声サンプルを含む４音声バッファの内容、までを再使用してデータストリームを復元することができる。再使用するバースト間の関係は保持されるので、順序は逆ではあるが、ＡＤＰＣＭコーデックが適応する平均信号値は急には変化しない。急に変化すると、高レベルのノイズ、クリック、すき間などが受信中の通信リンクの両端に発生することがある。

この発明の導入部ですでに説明したように、音声バーストを逆に再生しても受信者にはノイズなどに聞こえない。再生時間が音声の周期数より短ければ、ほぼ継ぎ目のない連続的な会話が流れているように聞こえる。この周期の後は、受信者にノイズが聞こえないようにするには、無音で置き換えなければならない。

図４に示す実施態様では、巡回バッファ１３にたとえば最低量子化レベルに等しい固定したニブルを入れることにより、無音に容易に置き換えることができる。しかしコーデック１２をリセットしてもよい。実施態様によっては、コーデックに別個の制御端子を設け、これを活動化して無音に置き換えることができる。

上の説明とは異なり、ミュートの場合は、読出しポインタ１８は最後の１つ前に記憶したデータバーストから開始してもよい。この場合は、たとえば５つのバッファフィールドを持つ巡回バッファを用いて、読出しポインタ１８は４つの連続的なフィールドだけにアクセスする。

音声処理部１０からの通常のデータの流れが回復すると、すなわち読出しポインタ１８が使用禁止になり、書込みポインタ１７が使用可能になると、巡回バッファ１３の読出しは止まる、すなわちバーストが完了したとみなす。消去が起こって終わる度に、巡回バースト１３の全内容をクリアする。これは巡回バースト１３内に連続的なバーストを保持するためである。

上の説明では、バーストを再生すなわち再使用する場合に、各バーストの各ディジタル化された音声サンプルすなわちニブルの時間の順序はそのままであった。しかし、バーストを逆に再生し、同時に音声サンプルの時間の順序を逆にすると、クリックノイズがさらに減少することが分かった。これを図５を用いて説明する。

図５は、時間軸ｔと振幅軸Ａに対して、傾斜したアナログ入力信号Ｓを示す。信号Ｓを、時刻ｔ₁から時刻ｔ₂まで、時刻ｔ₂から時刻ｔ₃までというようにサンプリングする。各周期において量子化し符号化した信号のサンプルｓのバーストを生じる。ＤＥＣＴ標準に従ってこれらの時間間隔は１０ｍｓであって、この間に８０サンプルをとる。時刻ｔ₁から時刻ｔ₂までに、信号の振幅はレベルＡ₁からレベルＡ₂に増加する。次の周期中に、信号の振幅はレベルＡ₂からレベルＡ₃に増加する、など。

ｔ₃からｔ₄までは、曲線２１で示すようにバーストを受信しなかったと仮定する。この場合はこの発明の一実施態様に従って、ｔ₂からｔ₃までのバーストを最初に繰り返す。しかしこのようにして繰り返すと、繰り返した最初のサンプルは、最後に出力した高レベルのＡ₃ではなくて、より低レベルのＡ₂である。このようにレベルが落ち、対応して位相が飛ぶと、耳に聞こえるクリックノイズを受信機の出力に発生する。ここでサンプルを時間的に逆の順序に繰り返して、ミュートが起こる前の、バーストの最後に出力したサンプルを最初に再生すると、このようなレベルの低下は起こらない。これは、前に記憶したバーストについても同様である。

このように音声サンプルを時間的に逆に再生すると、受信機のアナログ出力信号には、ノイズも急な予期しない変化も聞こえないことが分かった。これは、音声サンプルの時間シーケンスを逆にしても、バーストの全周波数とエネルギーの内容は保持されて、受信者には意味のある音声に聞こえるからである、と考えられる。

バーストを連続的に逆に再生し、またデータ語（サンプル）を連続的に逆に再生するには、図４に示した位置に設けた静止読出しポインタ２２から音声バッファ１１に入れる。これは、巡回バッファ１３の時計回り「回転」である。すなわち矢印２０とは逆方向になる。

当業者は理解していることであるが、このような巡回バッファと音声バッファはいろいろの方法で実現できる。データの記憶と検索は、プログラム可能なプロセッサ手段を用いて実現することが望ましい。さらに、再使用するデータバーストを、たとえば巡回バッファからコーデック１２に直接送ることもできる。バッファフィールドＣＢの数は、もちろん再使用可能なバーストの数、すなわち音の周期数を１バーストの時間で割った数、による。

ＤＥＣＴシステムでは、ミュートにするという決定は、入力データストリームのいくつかのテスト語ＡＣＲＣ、ＸＣＲＣや、フレームを同期化できないことを示すＳＹＮＣ誤りや、いわゆる無線信号強度指示（Radio Signal Strength Indicator...ＲＳＳＩ）による、ＲＦ信号強度が低すぎるという表示を、チェックして行う。国際特許出願ＷＯ９４／１０７６９を参照のこと。

出力された情報の履歴を保存するかどうかは、データストリーム内の消去の所定のしきい値率によって決まる。ミュート率が低い場合、たとえば普通の長さの呼中に発生する消去が１つまたは少数の場合は、無音を挿入してもよいことが多い。出力された音声の履歴を保持しなければ、携帯電話の電池の電力の節約になる。しかしその他のすべての場合にはこの発明により顕著な改善が得られるので、余分に電力を消費するだけの価値がある。

Ｖ．バーマ他による上記の論文に示されているように、Ｇ．７２６（前のＧ．７２１）ＡＤＰＣＭ標準コーデックは、ビット誤り率（ＢＥＲ）が１０^-3までのランダムなビット誤りがあっても大丈夫である。しかし消去や固定した入力があると復号器の出力は急速に低下し、受信機の出力に無音を生じる。正しい伝送に戻ったときに、復号器が回復する時間は、数ｍｓから１００ｍｓ超までである。これは主として消去の長さによって決まる。

既知の方法の効果を分析すると、消去の継続時間が約２５ｍｓを超える場合は、Ｇ．７２６（前のＧ．７２１）ＡＤＰＣＭコーデックの回復時間はどれもほぼ同じである。この発明の方法を用いると、ミュート中は、受信機内のＡＤＰＣＭ復号器に送られる信号の平均信号レベルはほぼ同じレベルに保たれる。したがって、この発明の方法は上記の既知のミュート方式に比べて、復号器の回復がより早いと期待できる。これから得られる利点は、この発明を用いればデータストリームを回復する際に発生するクリックノイズが一般に少ないということである。

このクリックノイズをさらに押さえるために、消去の長さが巡回バッファの内容より長くない場合は、その後最初に回復したバーストを読み出す際に数サンプル時間だけ受信機を無音に切り換えることを提案する。すでに上に説明したように、たとえばＡＤＰＣＭ復号器の場合は、アイドルレベルを表す多数のＡＤＰＣＭデータ語を入力することにより無音を発生させることができる。

たとえば、Ｓ．クボタ他の論文「ＴＤＭＡ−ＴＤＤシステム用のクリックノイズ検出方式を用いた優れたＡＤＰＣＭ音声伝送」、パーソナル、屋内および移動体無線通信に関する第４回国際シンポジウム（ＰＩＭＲＣ ’９３）、横浜市、１９９３年９月８−１１日、Ｃ４．６．１−Ｃ４．６．５ページ、に記述されているクリックノイズプロセッサ回路を追加すると、データストリームを回復する際に受信機のスピーカに発生するクリックノイズをさらに押さえることができる。

ＤＥＣＴ通信システムを参照してこの発明を説明したが、この発明の新規なミューティングアルゴリズムおよび装置は、パケット音または音声の送信／受信を行うディジタル音の復元システムに、特にディジタルコードレスＣＴ２システムやディジタル移動体セルラシステムなどのディジタル化された音のデータを持つ通信システムに、より一般に用いることができる。

この発明を適用することのできるコードレス通信システムの略図。データバーストを含むディジタルデータストリームの略図。図２のデータバーストの構造の詳細。この発明の方法に従って動作する装置のブロック図。時間と共に変化するアナログ入力信号のサンプリングを示す図。

符号の説明

１ＤＥＣＴシステム
２無線交換局
３基地局
４携帯電話
５有線交換局（構内交換局／市内交換局）
６有線電話
７公衆加入電話網（ＰＳＴＮ）
８固定接続装置（（Ｗ）ＦＡＵ）
１０音声処理部
１１音声バッファ
１２コーデック
１３巡回バッファ

Claims

受信したディジタル音声のデータストリームをアナログ出力音信号に変換する少なくとも１個のデータ受信機を用いて、消去があるときにディジタル音声のデータストリームを復元する方法であって、
前記ディジタル音声のデータストリームは時間的に連続する複数のデータバーストを含み、各データバーストは時間的に連続する多数のディジタル化された音のサンプルを含むものであり、
前記方法は連続的に出力する複数のデータバーストを前記受信機に記憶し、また前記データストリーム内の消去中は前記消去の前に記憶したデータバーストを逆の順序のシーケンスで受信機で出力し、
消去されたバーストの数と等しいか、又は、前記受信機に記憶されるバーストの最大数以下の数のデータバーストを繰り返し、
前記最大数は繰返しの周期が発声された音声の周期より小さいかまたは実質的に等しいように設定し、
またバーストを前記最大数まで繰り返した後は、前記消去の残りの期間は前記受信機を無音に切り替えることを特徴とする方法。
請求項１記載の方法であって、
データバーストの消去中の前記出力は最後に出力したデータバーストから開始する、方法。
請求項１記載の方法であって、
データバーストの消去中の前記出力は最後の１つ前に出力したデータバーストから開始する、方法。
請求項１、２、または３記載の方法であって、
繰り返したバーストの前記音のサンプルを時間的に逆の順序で出力する、方法。
請求項１記載の方法であって、
消去の後で、繰り返したバーストの数が前記最大数より小さいときは、あるサンプル数の間は前記受信機を無音に切り替える、方法。
請求項１記載の方法であって、
前記ディジタル音声を適応差分パルス符号変調（ＡＤＰＣＭ）方式に基づいて符号化し、またアイドルレベルを表すＡＤＰＣＭデータを繰り返すことにより前記無音を得る、方法。
前記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法であって、
バースト消去の数が所定のしきい値率を超えた場合は前記出力されたデータバーストを記憶する、方法。
前記請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法であって、
前記入力データストリームを多元接続無線通信システムで伝送する、方法。
請求項８記載の方法であって、
前記無線通信システムはディジタル欧州コードレス通信（ＤＥＣＴ）標準に従って動作し、またバーストの消去を以下の基準、すなわちＲＦ信号レベル（ＲＳＳＩ）が不十分、バースト同期（ＳＹＮＣ）誤り、システム情報フィールドテスト語（ＡＣＲＣ）誤り、データフィールドテスト語（ＸＣＲＣ）誤り、の１つまたは組合わせに基づいて検出する、方法。
受信したディジタル音声のデータストリームをアナログ出力音信号に変換する少なくとも１個のデータ受信機を備える音変換装置における、前記ディジタル音声のデータストリームを受信機で復元するディジタル装置であって、
前記データストリームは時間的に連続する複数のデータバーストを含み、各データバーストは時間的に連続する多数のディジタル化された音のサンプルを含むものであり、
前記装置は前記受信機で出力する複数のデータバーストを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に接続し、前記データストリーム内の消去中は前記消去の前に記憶したデータバーストを検索して逆の順序のシーケンスで受信機で出力する検索手段とを備え、
前記検索手段は、消去されたバーストの数と等しいか、又は、前記記憶手段に記憶されるバーストの最大数以下の数のデータバーストを繰り返し、前記最大数は繰返しの周期が発声された音声の周期より小さいかまたは実質的に等しいように設定し、またバーストを前記最大数まで繰り返した後は、前記消去の残りの期間は前記受信機を無音に切り替えることを特徴とするディジタル装置。
請求項１０記載のディジタル装置であって、
前記記憶手段は巡回バッファを備える、装置。
請求項１０または１１記載のディジタル装置であって、
前記検索手段はバーストの前記音のサンプルを時間的に逆の順序に検索する、装置。
少なくとも１つの基地局と少なくとも１つの遠隔装置を備える無線通信システム、特にコードレス無線通信システム、に用いるコードレス電話などの遠隔装置であって、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のディジタル装置を備える遠隔装置。
少なくとも１つの基地局と少なくとも１つの遠隔装置を備える無線通信システム、特にコードレス無線通信システム、に用いる基地局であって、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のディジタル装置を備える基地局。