JP4915577B2

JP4915577B2 - 音声伝送システム

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Publication number: JP4915577B2
Application number: JP2007141129A
Authority: JP
Inventors: 彰洋菊池; 靖久井平; 武正庄司; 公士京面
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-05-28
Filing date: 2007-05-28
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2027-05-28
Also published as: JP2008292961A

Description

本発明は、信号線を介して音声信号を伝送する音声伝送システムに関するものである。

従来から、音声信号をパケットにより送信する音声送信端末装置と、受信した音声信号に基づいて音声を出力する音声受信端末装置とを備えた音声伝送システムが提供され、例えば、住戸の玄関に設置されたドアホン子器と、住戸内に設置された親機との間で信号線を介して音声信号を送受信するドアホンシステムや、携帯電話機やＰＨＳなどを利用した音声通話システムなどに利用されている。

このような音声伝送システムでは、伝送路（例えば、信号線）の伝送損失や外来ノイズなどにより伝送エラーが生じるおそれがある。伝送エラーが生じた場合には、音声送信端末装置が送信する音声信号と、音声受信端末装置が受信した音声信号とが異なってしまい、これによって、音声受信端末装置が出力する音声に異音が混ざってしまうという問題が生じるおそれがあった。

そこで、音声送信端末装置から音声受信端末装置に音声信号を送信するにあたっては、例えば、音声信号を情報源符号化して得られた音声データをパケットにより複数回に分けて送信する際に、各パケットに巡回冗長検査（Cyclic Redundancy Check；ＣＲＣ）などの誤り検出符号を持たせることで、音声受信端末装置にてパケットの音声データに対して誤り検出を行い、誤りが検出された音声データを復号して得られた音声信号を抑圧、例えば、音声信号の大幅に振幅を小さくしたり、０にしたりすることで、当該音声信号に相当する部分の音声を音声受信端末装置より出力させない、所謂ミューティング処理を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３１８３４９０号公報

特許文献１では、音声受信端末装置が出力する音声に異音が混ざってしまうことを低減できる。しかしながら、上記のようなミューティング処理では、音声信号において誤っている箇所だけではなく、音声信号において誤っていない箇所を含む一定範囲の音声信号による音声が抑圧されることになる。そのため、特許文献１のようなミューティング処理では、異音の発生は抑制できるものの、音声伝送システムにおける音声の再現性が悪くなるおそれがあった。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、伝送エラーによる異音の発生を抑制しつつも音声の再現性を向上できる音声伝送システムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明では、パケットにより音声信号を送信する音声送信端末装置と、受信した音声信号に基づいて音声を出力する音声受信端末装置とを複数台有して、これら複数台の音声送信端末装置と音声受信端末装置とを同一の信号線を介して接続し、これら複数台の音声送信端末装置と音声受信端末装置とのうち、任意の音声送信端末装置と、当該音声送信端末装置とは別の任意の音声受信端末装置とを、音声伝送可能に備えた音声伝送システムであって、音声送信端末装置は、受波した音波を電気信号からなるアナログ音声信号に変換する音声入力手段より得られたアナログ音声信号を所定の標本周波数および量子化幅のディジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、ディジタル音声信号の各標本点の量子化値を所定の形式で符号化して音声データを作成する符号化手段と、上記ディジタル音声信号の標本点の量子化値とその一つ前の標本点の量子化値との差分の絶対値を算出する第１差分演算手段と、符号化手段で作成された音声データを時間軸で分割した一音声フレームについて第１差分演算手段で算出された絶対値の最大値および絶対値の平均値を算出する補正基準値演算手段と、音声データの上記一音声フレームと当該一音声フレームについて補正基準値演算手段で算出された最大値および平均値とを有するパケットを作成して音声受信端末装置に送信する送信手段とを備え、音声受信端末装置は、送信手段が送信したパケットを受信する受信手段と、受信手段で受信したパケットが有する音声データの一音声フレームを復号化してディジタル音声信号を得る復号化手段と、復号化手段より得たディジタル音声信号に対して異音対策処理を行う異音対策処理手段と、異音対策処理手段による異音対策処理が行われたディジタル音声信号をアナログ音声信号に変換するＤ／Ａ変換手段とを備え、異音対策処理手段は、ディジタル音声信号の標本点の量子化値とその一つ前の標本点の量子化値との差分の絶対値を算出する第２差分演算手段と、第２差分演算手段により算出された絶対値と受信したパケットが有する上記最大値とを比較する比較手段と、比較手段により一つ前の標本点の量子化値との差分の絶対値が上記最大値を越えたと判定された標本点の量子化値を、当該量子化値とその一つ前の標本点の量子化値との差分の絶対値がパケットの有する上記平均値に等しくなるとともに差分の正負が同じになる値に補正するという異音対策処理を行う補正手段とを備えていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、復号化手段による復号後のディジタル音声信号の各標本点における量子化値を、その一つ前の標本点の量子化値との差分が、伝送エラーによる異音が発生していない元のディジタル音声信号において許容されている量子化値の差分の絶対値の最大値を越えない値に補正するので、復号後のディジタル音声信号において異音の発生の原因となるような量子化値の急激な変化を抑制できて、伝送エラーによる異音の発生を抑制でき、しかも、異音の原因となっている標本点についてのみ量子化値を補正するので、一定期間音声信号の振幅を大幅に低減したり０にしたりすることで音声を出力しない（ミュートする）ミューティング処理に比べれば、元のディジタル音声信号の波形が残るから、音声の再現性を向上できる。その上、補正手段は、補正対象の標本点における量子化値を、一つ前の標本点における量子化値との差分が、元のディジタル音声信号における量子化値の差分の絶対値の平均値となる値に補正するので、補正後の標本点における量子化値を、元のディジタル音声信号の標本点における量子化値（正しい量子化値）に近づけることができるから、音声の再現性のさらなる向上が図れる。

本発明は、伝送エラーによる異音の発生を抑制しつつも音声の再現性を向上できるという効果を奏する。

本実施形態の音声伝送システムは、図１（ａ）に示すように、伝送路となる信号線Ｌｓを介してパケット（以下、「音声伝送用パケット」と称する）により音声信号を送受信する複数台の端末装置２と、信号線Ｌｓにより各端末装置２に接続され、各端末装置２間の呼制御および音声伝送用パケットが格納される後述するタイムスロットＴＳｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）を規定するための同期信号ＳＹの送信を行う主装置１とを備えている。なお、端末装置２は、それぞれ固有の識別符号（ＩＤ）が付与されており、この識別符号によって各端末装置２が識別可能（信号線Ｌｓより取り出す信号の選別が可能）となっている。また、信号線Ｌｓとしては、ペア線などの平衡線路を用いることができるが、この例に限らず、同軸線のような不平衡線路や、エンハンストカテゴリ５あるいはカテゴリ６のＬＡＮケーブルの１ペアやＣＰＥＶケーブルの１ペアを利用してもよい。

本実施形態における端末装置２は、図１（ａ）に示すように、受波した音波を電気信号からなるアナログ音声信号（図２（ａ）参照）に変換する音声入力手段であるマイクロホン２０ａと、マイクロホン２０ａの出力を増幅するマイクロホンアンプ２０ｂと、入力された音声信号に基づいて音波を送波（音声を出力）する音声出力手段であるスピーカ２１ａと、スピーカ２１ａに入力される音声信号を増幅するスピーカアンプ２１ｂとを備えている。なお、マイクロホン２０ａが出力する音声信号には音声以外の音も含まれるため、厳密な意味では音信号（音響信号）であるが、音声に注目して種々の信号処理を行うから、本実施形態では、音声信号と称する。

また、端末装置２は、マイクロホン２０ａから得られたアナログ音声信号を音声伝送用パケットにより他の端末装置２に送信するための処理を行う送信処理手段３、および他の端末装置２より受信した音声伝送用パケットからアナログ音声信号を得るための処理を行う受信処理手段４とを有する信号処理手段２２と、送信処理手段３より出力されるパケット信号（以下、「音声伝送信号」と称する）を増幅する送信アンプ２３ａと、受信処理手段４に入力される音声伝送信号を増幅する受信アンプ２３ｂとを備えている。

送信処理手段３は、図１（ｂ）に示すように、マイクロホンアンプ２０ｂで増幅されたアナログ音声信号を所定の標本周波数および量子化幅のディジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換手段３０と、ディジタル音声信号の各標本点の量子化値を所定の形式（方式）で符号化して音声データを作成する符号化手段３１とを備えている。

Ａ／Ｄ変換手段３０は、例えば、図２（ａ）に示すようなアナログ音声信号を、所定の標本周波数（サンプリング周波数ともいう）、例えば、４４．１ＫＨｚで標本化して、図２（ｂ）に示すように、標本点Ｓ_ｎ（図示例ではＳ_１〜Ｓ_１０）におけるアナログ音声信号の強度を取得し、その後に各標本点Ｓ_ｎにおける強度を所定の量子化幅で量子化して、標本点Ｓ_ｎ毎に、例えば、０〜６５５３５の１６ビットの量子化値Ｑ_ｎを得る（ただし、ｎは１以上の整数）。符号化手段３１は、Ａ／Ｄ変換手段３０より得られたディジタル音声信号の標本点Ｓ_ｎにおける量子化値Ｑ_ｎを符号化する、すなわちビット列で表すことで、音声データを作成するものであり、その符号化の方法としては、ＡＤＰＣＭ（Adaptive Differential Pulse Code Modulation）符号化を採用している。なお、ＡＤＰＣＭ符号化の他に、ＰＣＭ符号化や、ＡＰＣＭ符号化、ＤＰＣＭ符号化などにより符号化を行うようにしてもよい。つまり、本実施形態の音声伝送システムでは、Ａ／Ｄ変換手段３０と符号化手段３１とがアナログ音声信号を情報源符号化（Source Coding）する情報源符号化手段を構成している。

また、送信処理手段３は、符号化手段３１で作成された音声データを他の端末装置２に送信するために音声データを伝送路符号化（Channel Coding）して音声伝送用パケットを作成する伝送路符号化手段３２と、伝送路符号化手段３２で作成された音声伝送用パケットを、例えば、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（QuadraturePhase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature AmplitudeModulation）、６４ＱＡＭなどにより変調して、信号線Ｌｓに送出する音声伝送信号を作成する変調手段３３とを備えており、伝送路符号化手段３２と変調手段３３とが、情報源符号化手段で作成された音声データを他の端末装置（すなわち音声受信端末装置として作用している端末装置）２に送信する送信手段３４を構成している。

さらに、送信処理手段３は、Ａ／Ｄ変換手段３０により得られたディジタル音声信号を標本点１つ分の時間だけ遅延させたディジタル音声信号、つまり標本点Ｓ_ｋにおける量子化値点がＱ_ｋとなるディジタル音声信号に対して、標本点Ｓ_ｋにおける量子化値がＱ_ｋ−１となるディジタル信号からなる遅延信号を得る遅延信号作成手段３５と、Ａ／Ｄ変換手段３０により得られたディジタル音声信号と遅延信号作成手段３５より得られた遅延信号とを用いてディジタル音声信号の標本点Ｓ_ｋの量子化値Ｑ_ｋとその一つ前の標本点Ｓ_ｋ−１の量子化値Ｑ_ｋ−１との差分Δ_ｋ（＝Ｑ_ｋ−Ｑ_ｋ−１）の絶対値Ａ_ｋ（＝｜Δ_ｋ｜）を算出する第１差分演算手段３６と、符号化手段３１で作成された音声データを時間軸で分割した一音声フレーム（図２（ａ）に示す例では、所定期間Ｔにおける音声信号より作成された音声データの一部）について第１差分演算手段３６で算出された絶対値Ａ_ｋの最大値Ｍおよび絶対値Ａ_ｋの平均値Ｖを算出する補正基準値演算手段３７とを備えている（ただし、ｋは２以上の整数）。補正基準値演算手段３７では、例えば、音声データの上記一音声フレームに標本点Ｓ_２〜Ｓ_１０が含まれている場合は、絶対値Ａ_２〜Ａ_１０よりその最大値Ｍが選択される。また、平均値Ｖは、最初の標本点をＳ_ｌ、標本点の総数をｍとすれば（ｌ，ｍはいずれも整数）、（Ａ_ｌ＋Ａ_ｌ＋１＋…＋Ａ_{ｌ＋ｍ−１}）／ｍであるから、（Ａ_２＋Ａ_３＋Ａ_４＋Ａ_５＋Ａ_６＋Ａ_７＋Ａ_８＋Ａ_９＋Ａ_１０）／９である。

伝送路符号化手段３２は、符号化手段３１より得られた音声データを有する音声伝送用パケットを作成し、変調手段３３に送出するものであって、例えば、ヘッダ部と、ヘッダ部の後ろに配置されたデータ部とを有する音声伝送用パケットを作成するように構成されている。ヘッダ部は、例えば、プリアンブル、送信元の端末装置２を示す識別符号（ＩＤ）、パケット種別、変調方式（変調手段３３における変調方式、すなわち本実施形態では、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのいずれか）、およびデータ長（パケットのデータ長）が、プリアンブル、識別符号、パケット種別、変調方式、データ長の順に並べられてなるデータ列と、当該データ列の後に配置された上記データ列用の誤り検出符号とで構成される。一方、データ部は、符号化手段３１より得られた音声データの上記一音声フレームと、当該一音声フレームについて補正基準値演算手段３７で算出された最大値Ｍと、音声データおよび最大値Ｍ用の誤り検出符号とにより構成されている。本実施形態における端末装置２では、誤り検出方法としてＣＲＣを利用しており、ヘッダ部およびデータ部それぞれにおける誤り検出符号は、ＣＲＣに対応する誤り検出符号（ＣＲＣ符号）である。なお、その他の誤り検出方法を採用してもよいが、リアルタイムで通話を行うという要求がある以上、できるだけ冗長性の低い誤り検出符号を用いることが望ましい。

このように本実施形態における送信手段３４は、音声データの上記一音声フレームと当該一音声フレームについて補正基準値演算手段３７で算出された最大値Ｍおよび平均値Ｖとを有するパケットを作成して他の端末装置２に送信する。

受信処理手段４は、図１（ｃ）に示すように、受信アンプ２３ｂで増幅された音声伝送信号を復調して音声伝送用パケットを得る復調手段４０と、復調手段４０で得た音声伝送用パケットを伝送路復号化して音声データなどを取り出す伝送路復号化手段４１とを備えており、復調手段４０と、伝送路復号化手段４１とが、他の端末装置（すなわち音声送信端末装置として作用している端末装置）２の送信手段が送信した音声伝送用パケットを受信する受信手段４２を構成している。

また、受信処理手段４は、伝送路復号化手段４１で音声伝送用パケットから取り出された音声データの一音声フレームを復号化してディジタル音声信号を得る復号化手段４３と、受信した音声データの一音声フレームに対して誤り検出を行う誤り検出手段４４と、復号化手段４３より得たディジタル音声信号に対して異音対策処理を行う異音対策処理手段４５と、異音対策処理手段４５による異音対策処理が行われたディジタル音声信号をアナログ音声信号に変換するＤ／Ａ変換手段４６とを備えている。

誤り検出手段４４は、復調手段４０により得られた音声伝送用パケットのヘッダ部の誤り検出符号、およびデータ部の誤り検出符号それぞれを用いて、ヘッダ部およびデータ部の誤り検出を行い、その結果を、異音対策処理手段４５に通知するように構成されている。なお、本実施形態では、上述したように誤り検出符号としてＣＲＣに対応するものを利用しているから、誤り検出手段４４ではＣＲＣによる誤り検出が行われる。また、ヘッダ部に誤りが検出された際には、その音声伝送用パケットは破棄される。

異音対策処理手段４５は、遅延信号作成手段３５と同様に、復号化手段４３より得られたディジタル音声信号を標本点１つ分の時間だけ遅延させたディジタル音声信号、つまり標本点Ｓ_ｋにおける量子化値点がＱ_ｋとなるディジタル音声信号に対して、標本点Ｓ_ｋにおける量子化値がＱ_ｋ−１となるディジタル信号からなる遅延信号を得る遅延信号作成手段４５ａと、復号化手段４３より得られたディジタル音声信号と遅延信号作成手段４５ａより得られた遅延信号とを用いてディジタル音声信号の標本点Ｓ_ｋの量子化値Ｑ_ｋとその一つ前の標本点Ｓ_ｋ−１の量子化値Ｑ_ｋ−１との差分Δ_ｋ（＝Ｑ_ｋ−Ｑ_ｋ−１）の絶対値Ａ_ｋ（＝｜Δ_ｋ｜）を算出する第２差分演算手段４５ｂと、伝送路復号化手段４１で音声伝送用パケットより得た最大値Ｍおよび平均値Ｖを記憶する補正基準値保持手段４５ｃとを備えている。

また、異音対策処理手段４５は、誤り検出手段４４により音声伝送用パケットのデータ部に誤りが検出されたときに、第２差分演算手段４５ｂにより算出された絶対値Ａ_ｋと、受信したパケットが有する最大値Ｍとを比較し、絶対値Ａ_ｋが最大値Ｍを越えた場合には補正信号を出力する比較手段４５ｄと、比較手段４５ｄの補正信号が入力されるとディジタル音声信号の補正を行う補正手段４５ｅとを備えている。つまり、異音対策処理手段４５は、受信した音声伝送用パケットのデータ部に誤りが検出されたとき（伝送エラーが生じたとき）に、ディジタル音声信号に対して補正を行い、音声伝送用パケットのデータ部に誤りが検出されなかったときには、ディジタル音声信号に対して補正を行わないようになっている。

補正手段４５ｅは、比較手段４５ｄの補正信号が入力されると、比較手段４５ｄにより一つ前の標本点Ｓ_ｋ−１の量子化値Ｑ_ｋ−１との差分Δ_ｋの絶対値Ａ_ｋが上記最大値Ｍを越えたと判定された標本点Ｓ_ｋ、つまり補正対象の標本点Ｓ_ｋの量子化値Ｑ_ｋを、当該量子化値Ｑ_ｋとその一つ前の標本点Ｓ_ｋ−１の量子化値Ｑ_ｋ−１との差分Δ_ｋの絶対値Ａ_ｋが平均値Ｖに等しくなるとともに差分Δ_ｋの正負が反転しない値Ｑ_ｋ’（つまりＱ_ｋ＞Ｑ_ｋ−１であればＱ_ｋ’＝Ｑ_ｋ−１＋Ｖ、Ｑ_ｋ＜Ｑ_ｋ−１であればＱ_ｋ’＝Ｑ_ｋ−１−Ｖ））に補正する。

また、第２差分演算手段４５ｂは、補正手段４５ｅの補正によって標本点Ｓ_ｋの量子化値Ｑ_ｋがＱ_ｋ’に補正された際には、次の標本点Ｓ_ｋ＋１における絶対値Ａ_ｋ＋１を算出するにあたっては、遅延信号作成手段４５ａより得られた遅延信号の量子化値Ｑ_ｋの代わりに、補正手段４５ｅで補正された量子化値Ｑ_ｋ’を採用するようになっており、したがって、次の標本点Ｓ_ｋ＋１についての絶対値Ａ_ｋ＋１は、｜Ｑ_ｋ＋１−Ｑ_ｋ’｜となり、その結果が、比較結果に出力される。

このような異音対策処理手段４５では、例えば、受信した音声伝送用パケットの音声フレームから復号化手段４３により図３に示すような標本点Ｓ_２０〜Ｓ_３０からなるディジタル音声信号（図３ではアナログ音声信号に補間したものも図示している）が得られた場合には、最初に標本点Ｓ_２０に対する絶対値Ａ_２０が算出されて最大値Ｍと比較され、その後は、順次、絶対値Ａ_２１，Ａ_２２，…が算出されて最大値Ｍと比較される。ここで、絶対値Ａ_２０〜Ａ_２４のいずれもがＭ以下であれば、各標本点Ｓ_２０〜Ｓ_２４それぞれにおける量子化値Ｑ_２０〜Ｑ_２４については補正手段４５ｅによる補正は行われない。なお、音声フレームにおける最初の標本点Ｓ_２０に対する絶対値Ａ_２０を算出するにあたっては、標本点Ｓ_１９の量子化値Ｑ_１９が必要となるが、このような量子化値Ｑ_１９は一つ前の音声フレーム（前回受信した音声伝送用パケットの音声フレーム）より得ればよい。

一方、伝送エラーによって標本点Ｓ_２５の量子化値Ｑ_２５が急激に大きくなっており、その絶対値Ａ_２５がＭを越えているとすると、標本点Ｓ_２５における量子化値Ｑ_２５は、Ｑ_２５＞Ｑ_２４であるから、図３に示すように、量子化値Ｑ_２５から量子化値Ｑ_２５’（＝Ｑ_２４＋Ｖ）に補正される。この場合、次の標本点Ｓ_２６に対する絶対値Ａ_２６は、｜Ｑ_２６−Ｑ_２５’｜となり、ここで絶対値Ａ_２６＜Ｍであるとすると、標本点Ｓ_２６における量子化値Ｑ_２６に対しては補正が行われない。その次の標本点Ｓ_２７に対する絶対値Ａ_２７は、直前の標本点Ｓ_２６における量子化値Ｑ_２６が補正されなかったために、｜Ｑ_２７−Ｑ_２６｜となり、絶対値Ａ_２７＜Ｍであるとすると、標本点Ｓ_２７における量子化値Ｑ_２７に対しても補正は行われず、以下、同様に、標本点Ｓ_２８〜Ｓ_３０それぞれに対する絶対値Ａ_２８〜Ａ_３０が算出され、いずれの絶対値Ａ_２８〜Ａ_３０もＭ以下であれば、各標本点Ｓ_２８〜Ｓ_３０それぞれにおける量子化値Ｑ_２８〜Ｑ_３０については補正手段４５ｅによる補正は行われない。

したがって、異音対策処理手段４５の補正手段４５ｅからは、標本点Ｓ_２１〜Ｓ_３０それぞれにおける量子化値がＱ_２１〜Ｑ_３０であるようなディジタル音声信号（図３において一部を破線で示すもの）の代わりに、標本点Ｓ_２１〜Ｓ_３０それぞれにおける量子化値がＱ_２１〜Ｑ_２４，Ｑ_２５’，Ｑ_２６〜Ｑ_３０であるようなディジタル音声信号（図３において実線で示すもの）が出力される。異音対策処理手段４５より出力されるディジタル音声信号では、標本点Ｓ_２５における量子化値がＱ_２５からＱ_２５’に補正され、これによって、異音の原因と考えられる標本点Ｓ_２５における量子化値の急激な変化が抑制されている。

以上述べた異音対策処理手段４５は、量子化値Ｑ_ｋが急激に変化して異音の原因になると考えられる標本点Ｓ_ｋを含む復号後のディジタル音声信号（つまり受信側となる端末装置２の復号化手段４３で作成されたディジタル音声信号）を、量子化値Ｑ_ｋの変化が元のディジタル音声信号（つまり送信側となる端末装置２のＡ／Ｄ変換手段３０で作成されたディジタル音声信号）における量子化値Ｑ_ｋの差分Δ_ｋの絶対値Ａ_ｋの最大値Ｍを越えないディジタル音声信号に補正する。つまり、異音対策処理手段４５では、復号後のディジタル音声信号の各標本点Ｓ_ｋにおける量子化値Ｑ_ｋを差分Δ_ｋが、伝送エラーによる異音が発生していない元のディジタル音声信号における量子化値Ｑ_ｋの差分Δ_ｋの絶対値Ａ_ｋの最大値Ｍを越えないように補正することで、復号後のディジタル音声信号において異音の発生の原因となるような量子化値Ｑ_ｋの急激な変化を抑制しており、この場合、異音の原因となっている標本点Ｓ_ｋについてのみ量子化値Ｑ_ｋをするから、一定期間音声信号の振幅を大幅に低減したり０にしたりすることで音声を出力しない（ミュートする）ミューティング処理に比べれば、元のディジタル音声信号の波形が残るので、音声の再現性を向上できる。

しかも、補正手段４５ｅは、差分Δ_ｋの絶対値Ａ_ｋが最大値Ｍを越える標本点Ｓ_ｋにおける量子化値Ｑ_ｋを、一つ前の標本点Ｓ_ｋにおける量子化値Ｑ_ｋ−１との差分Δ_ｋが、平均値Ｖとなる量子化値Ｑ_ｋ’に補正するので、補正後の標本点Ｓ_ｋにおける量子化値Ｑ_ｋ’を、元のディジタル音声信号の標本点Ｓ_ｋにおける量子化値Ｑ_ｋ（正しい量子化値Ｑ_ｋ）に近づけることができるから、音声の再現性のさらなる向上が図れる。

ところで、端末装置２は、上記構成の他に、ＣＰＵを主構成要素とし信号処理手段２２などを制御する制御手段２４と、主装置１との間で信号線Ｌｓを介して制御信号を送受信する制御信号送受信手段２５と、送信アンプ２３ａから出力される音声伝送信号と制御信号送受信手段２５から出力される制御信号を周波数分割多重化して信号線Ｌｓに送出する機能（多重化機能）および信号線Ｌｓから取り込まれた信号から音声伝送信号と制御信号を分離して音声伝送信号を受信アンプ２３ｂに制御信号を制御信号送受信手段２５にそれぞれ出力する機能（分離機能）を有する分離多重手段２６とを備えている。

また、端末装置２には、他の端末装置２を呼び出すための呼出釦からなる呼出手段（図示せず）と、他の端末装置２による呼び出しに応答するための応答釦からなる応答手段（図示せず）と、信号線Ｌｓに接続されている全端末装置２を呼び出すための一斉呼出釦（図示せず）とが設けられている。なお、制御手段２４および制御信号送受信手段２５は後述する動作（図５および図６に示す動作）が行えるように構成されており、このような制御手段２４および制御信号送受信手段２５の構成は従来周知であるから詳細な説明を省略する。

主装置１は、ＣＰＵを主構成要素とする制御手段１０と、端末装置２との間で制御信号を送受信する制御信号送受信手段１１と、制御手段１０から与えられる後述の同期データを含むパケット（以下、「同期用パケット」と称する）を変調（例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどにより変調）して同期信号ＳＹを生成する変調手段１２と、変調手段１２で生成された同期信号ＳＹと制御信号送受信手段１１から出力された制御信号とを周波数分割多重化して信号線Ｌｓに送出する機能および信号線Ｌｓから取り込まれた信号から制御信号を分離して制御信号送受信手段１１に出力する分離多重手段１３とを備えている。なお、制御手段１０および制御信号送受信手段１１は後述する動作（図５および図６に示す動作）が行えるように構成されており、このような制御手段１０および制御信号送受信手段１１の構成は従来周知であるから詳細な説明を省略する。

ところで、同期用パケットは、例えば、ヘッダ部と、ヘッダ部の後ろに配置されたデータ部とを有している。ヘッダ部は、例えば、プリアンブル、パケット種別、変調方式（変調手段１２における変調方式、すなわち本実施形態では、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのいずれか）、およびデータ長（同期用パケットのデータ長）が、プリアンブル、パケット種別、変調方式、データ長の順に並べられてなるデータ列と、当該データ列の後に配置された上記データ列用の誤り検出符号とで構成されている。データ部は、前述の実際は空である同期データと、当該同期データ用の誤り検出符号とで構成されている。

主装置１並びに端末装置２においては、図４に示すように、同期信号ＳＹの立ち下りから所定時間が経過した時点を先頭のタイムスロットＴＳ１の開始時点とし、次の同期信号ＳＹが立ち上がるまでの期間（信号送信期間）内に複数（ｎ個）のタイムスロットＴＳ１，ＴＳ２，…，ＴＳｎを配置している。つまり、端末装置２間では、時分割多重化アクセス（Time Division Multiplexing Access；ＴＤＭＡ）により音声信号の送受信が行われる。なお、本実施形態の音声伝送システムでは、信号送信期間内にｎ個のタイムスロットＴＳｉを配置しているから、最大ｎ／２台の端末装置２が１対１で音声信号を送受信できるようになっている。

次に、本実施形態の伝送システムの動作、例えば、２台の端末装置２間で一対一の通話（個別通話）を行う場合の動作について図５を参照して説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて２台の端末装置２を区別するために、端末装置２を端末装置Ａ、端末装置Ｂでそれぞれ表す。

まず、端末装置Ａにおいて、端末装置Ｂを呼び出すための呼出釦が操作されると、端末装置Ａの制御手段２４は、相手の端末装置Ｂを呼び出すための呼出（呼確立）要求データと、自己の識別符号（端末装置Ａの識別符号）と、相手側の識別符号（端末装置Ｂの識別符号）とを含む制御データ（呼出要求用制御データ）を作成して制御信号送受信手段２５に出力し、制御信号送受信手段２５は、制御手段２４より得た呼出要求用制御データを変調（例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどにより変調）して制御信号（呼出要求用制御信号）を生成し、分離多重手段２６を介して信号線Ｌｓに送出する（図５中矢印Ｆ１）。

主装置１の制御信号送受信手段１１は、信号線Ｌｓを通じて上記呼出要求用制御信号を受信すると、当該呼出要求用制御信号に含まれる呼出要求データと、呼出元（要求元）の識別符号である端末装置Ａの識別符号と、呼出先（要求先）の識別符号である端末装置Ｂの識別符号とを制御手段１０に送り、制御手段１０は、上記呼出先の識別符号を宛先とし上記呼出要求データを含む制御データ（呼出要求通知用制御データ）を作成して制御信号送受信手段１１に出力する。制御信号送受信手段１１は、制御手段１０より得た呼出要求通知用制御データを変調して制御信号（呼出要求通知用制御信号）を生成し、分離多重手段１３を介して信号線Ｌｓに送出する（図５中矢印Ｆ２）。

端末装置Ｂの制御信号送受信手段２５は、信号線Ｌｓを通じて上記呼出要求通知用制御信号を受信すると、当該呼出要求通知用制御信号に含まれる呼出要求データを制御手段２４に送り、制御手段２４は、スピーカ２１ａより報知音（呼出音）を鳴動させる。

このようにして報知音（呼出音）が鳴動された後に、所定時間が経過する前に端末装置Ｂにおいて応答釦が操作されると、端末装置Ｂの制御手段２４は、呼出元の端末装置Ａと個別通話することを了解した旨の肯定応答データと自己の識別符号（端末装置Ｂの識別符号）とを含む制御データ（肯定応答用制御データ）を作成して制御信号送受信手段２５に出力し、制御信号送受信手段２５は、制御手段２４より得た肯定応答用制御データを変調して制御信号（肯定応答用制御信号）を生成し、分離多重手段２６を介して信号線Ｌｓに送出する（図５中矢印Ｆ３）。

主装置１の制御信号送受信手段１１は、信号線Ｌｓを通じて上記肯定応答用制御信号を受信すると、当該肯定応答用制御信号に含まれる肯定応答データと、呼出先（要求先）の識別符号である端末装置Ｂの識別符号とを制御手段１０に送り、制御手段１０は、呼出元の識別符号（端末装置Ａの識別符号）を宛先とし呼出先より肯定応答データを得たことを示す呼確立通知データを含む制御データ（呼確立通知用制御データ）を作成して制御信号送受信手段１１に出力する。制御信号送受信手段１１は、制御手段１０より得た呼確立通知用制御データを変調して制御信号（呼確立通知用制御信号）を生成し、分離多重手段１３を介して信号線Ｌｓに送出する（図５中矢印Ｆ４）。

また、制御手段１０は、制御データ（呼確立通知用制御データ）を作成した後には、呼出元の端末装置Ａおよび呼出先の端末装置Ｂそれぞれに対してタイムスロットＴＳｉを割り当て、その結果を通知するための制御データ（タイムスロット割り当て用制御データ）を作成して制御信号送受信手段１１に出力する。制御信号送受信手段１１は、制御手段１０より得たタイムスロット割り当て用制御データを変調して制御信号（タイムスロット割り当て用制御信号）を生成し、分離多重手段１３を介して信号線Ｌｓに送出する（図５中矢印Ｆ５）。

端末装置２の制御信号送受信手段２５は、信号線Ｌｓを通じて上記タイムスロット割り当て用制御信号を受信すると、当該タイムスロット割り当て用制御データを制御手段２４に送り、制御手段２４は、上記タイムスロット割り当て用制御データに基づいて、分離多重手段２６の制御を行う。また、制御手段２４は、マイクロホン２０ａや、マイクロホンアンプ２０ｂ、スピーカ２１ａ、スピーカアンプ２１ｂ、信号処理手段２２、送信アンプ２３ａ、受信アンプ２３ｂなどを起動する。

その後に、例えば、呼出元の端末装置Ａのマイクロホン２０ａに音声が入力されると、マイクロホン２０ａは上記音声を元にアナログ音声信号を作成してマイクロホンアンプ２０ｂに出力し、マイクロホンアンプ２０ｂはアナログ音声信号を増幅して信号処理手段２２の送信処理手段３に出力する。送信処理手段３では、上述したように音声伝送信号を作成して送信アンプ２３ａに出力する。送信アンプ２３ａは、送信処理手段３が出力した音声伝送信号を増幅して分離多重手段２６に出力する。

分離多重手段２６は、同期信号ＳＹを受信すると（図５中矢印Ｆ６）、予め割り当てられたタイムスロットＴＳｉに合わせて音声伝送信号を信号線Ｌｓに送出する。

一方、呼出先の端末装置Ｂの分離多重手段２６は、送信元が端末装置Ａである音声伝送信号を受信すると、当該音声伝送信号を受信アンプ２３ｂに出力し、受信アンプ２３ｂは音声伝送信号を増幅して信号処理手段２２の受信処理手段４に出力し、受信処理手段４では上述したようにアナログ音声信号を出力し、受信処理手段４が出力したアナログ音声信号はスピーカアンプ２１ｂにて増幅された後にスピーカ２１ａに入力され、スピーカ２１ａは入力されたアナログ音声信号に基づいて音声の出力を行う。

上述の動作は呼出先の端末装置Ｂより呼出元の端末装置Ａに音声信号が送信される場合にあっても同様であり、２台の端末装置Ａ，Ｂは互いに別のタイムスロットＴＳｉを使用して音声信号の送受信を行い、これによって端末装置Ａ，Ｂ間の個別通話が行われる。

次に、本実施形態の伝送システムの動作、例えば、３台の端末装置２間で多対多の通話（一斉通話）を行う場合の動作について図６を参照して説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて３台の端末装置２を区別するために、端末装置２を端末装置Ａ、端末装置Ｂ、端末装置Ｃでそれぞれ表す。

まず、端末装置Ａにおいて、信号線Ｌｓに接続されている全端末装置２を呼び出すための一斉呼出釦が操作されると、端末装置Ａの制御手段２４は、他の端末装置Ｂ，Ｃを一斉に呼び出すための一斉呼出要求データと、自己の識別符号（端末装置Ａの識別符号）とを含む制御データ（一斉呼出要求用制御データ）を作成して制御信号送受信手段２５に出力し、制御信号送受信手段２５は、制御手段２４より得た一斉呼出要求用制御データを変調して制御信号（一斉呼出要求用制御信号）を生成し、分離多重手段２６を介して信号線Ｌｓに送出する（図６中矢印Ｇ１）。

主装置１の制御信号送受信手段１１は、信号線Ｌｓを通じて上記一斉呼出要求用制御信号を受信すると、当該一斉呼出要求用制御信号に含まれる一斉呼出要求データと、呼出元（要求元）の識別符号である端末装置Ａの識別符号とを制御手段１０に送り、制御手段１０は、呼出先の識別符号それぞれを宛先とし上記一斉呼出要求データを含む制御データ（一斉呼出要求通知用制御データ）、すなわち端末装置Ｂを宛先とする一斉呼出要求通知用制御データと、端末装置Ｃを宛先とする一斉呼出要求通知用制御データとを作成して、制御信号送受信手段１１に出力する。制御信号送受信手段１１は、制御手段１０より得た一斉呼出要求通知用制御データそれぞれを変調して制御信号（一斉呼出要求通知用制御信号）を生成し、分離多重手段１３を介して信号線Ｌｓに送出する（図６中矢印Ｇ２，Ｇ３）。

一斉呼出先の端末装置Ｂ，Ｃそれぞれの制御信号送受信手段２５は、信号線Ｌｓを通じて上記一斉呼出要求通知用制御信号を受信すると、当該一斉呼出要求通知用制御信号に含まれる一斉呼出要求データを制御手段２４に送り、制御手段２４は、スピーカ２１ａより報知音（呼出音）を鳴動させる。このようにして報知音（呼出音）が鳴動された後に、所定時間が経過する前に端末装置Ｂ，Ｃにおいて応答釦が操作されると、端末装置Ｂ，Ｃの制御手段２４は、一斉呼出元の端末装置Ａと個別通話することを了解した旨の肯定応答データと自己の識別符号（端末装置Ｂ，Ｃの識別符号）とを含む制御データ（肯定応答用制御データ）を作成して制御信号送受信手段２５に出力し、制御信号送受信手段２５は、制御手段２４より得た肯定応答用制御データを変調して制御信号（肯定応答用制御信号）を生成し、分離多重手段２６を介して信号線Ｌｓに送出する（図６中矢印Ｇ４，Ｇ５）。

主装置１の制御信号送受信手段１１は、信号線Ｌｓを通じて端末装置Ｂ，Ｃそれぞれから上記肯定応答用制御信号を受信すると、当該肯定応答用制御信号に含まれる肯定応答データと、一斉呼出先（要求先）の識別符号である端末装置Ｂ，Ｃの識別符号とを制御手段１０に送り、制御手段１０は、一斉呼出元の識別符号（端末装置Ａの識別符号）を宛先とし呼出先より肯定応答データを得たことを示す呼確立通知データを含む制御データ（呼確立通知用制御データ）を作成して制御信号送受信手段１１に出力する。制御信号送受信手段１１は、制御手段１０より得た呼確立通知用制御データを変調して制御信号（呼確立通知用制御信号）を生成し、分離多重手段１３を介して信号線Ｌｓに送出する（図６中矢印Ｇ６）。

また、制御手段１０は、制御データ（呼確立通知用制御データ）を作成した後には、端末装置Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれに対してタイムスロットＴＳｉを割り当て、その結果を通知するための制御データ（タイムスロット割り当て用制御データ）を作成して制御信号送受信手段１１に出力する。制御信号送受信手段１１は、制御手段１０より得たタイムスロット割り当て用制御データを変調して制御信号（タイムスロット割り当て用制御信号）を生成し、分離多重手段１３を介して信号線Ｌｓに送出する（図６中矢印Ｇ７）。

分離多重手段２６は、同期信号ＳＹを受信すると（図６中矢印Ｇ８）、予め割り当てられたタイムスロットＴＳｉに合わせて音声伝送信号を信号線Ｌｓに送出する。

一方、一斉呼出先の端末装置Ｂ，Ｃそれぞれの分離多重手段２６において、送信元が端末装置Ａである音声伝送信号を受信されると、当該音声伝送信号は、受信アンプ２３ｂを経て受信処理手段４に送られ、受信処理手段４は上述したようにアナログ音声信号を出力し、受信処理手段４が出力したアナログ音声信号はスピーカアンプ２１ｂにて増幅された後にスピーカ２１ａに入力され、スピーカ２１ａは入力されたアナログ音声信号に基づいて音声の出力を行う。

上述の動作は端末装置Ｂが音声信号を送信する場合や、端末装置Ｃが音声信号を送信する場合であっても同様であり、３台の端末装置Ａ，Ｂ，Ｃは互いに別のタイムスロットＴＳｉを使用して音声信号の送受信を行い、これによって端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ間の一斉通話が行われる。

ところで、以上の説明では、端末装置Ｂ，Ｃそれぞれは、一斉呼出要求通知用制御信号を受信した際に、報知音を鳴動させ、その後に応答釦が操作されることで、肯定応答用制御信号を信号線Ｌｓに送出する送信するようになっており、応答釦が操作されることで、端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ間の通話が可能となっているが、このような応答釦の操作を省略した構成としてもよい。上記の例でいえば、端末装置Ｂ，Ｃそれぞれは、一斉呼出要求通知用制御信号を受信した際に、報知音を鳴動させることなく、一定時間、音声の入出力が行えるように、信号処理手段２２などを起動するようにしてもよい。なお、上記一定時間は、音声伝送信号の受信時に延長される。

この場合、図６に矢印Ｇ４，Ｇ５で示す肯定応答、および矢印Ｇ６で示す呼確立通知が省略され、主装置１より矢印Ｇ２，Ｇ３で示す一斉呼出要求通知が行われた後は、矢印Ｇ７で示すタイムスロットの割り当て通知が行われることになる。なお、上記のように応答釦の操作を省略する構成は、図５に示す例にも採用でき、この場合、矢印Ｆ３で示す肯定応答、矢印Ｆ４で示す呼確立通知が省略される。

以上述べた本実施形態の音声伝送システムによれば、復号後のディジタル音声信号の各標本点Ｓ_ｋにおける量子化値Ｑ_ｋを差分Δ_ｋが、伝送エラーによる異音が発生していない元のディジタル音声信号において許容されている（つまり、異音が発生しないと考えられる）量子化値Ｑ_ｋの差分Δ_ｋの絶対値Ａ_ｋの最大値Ｍを越えないように補正することで、復号後のディジタル音声信号において異音の発生の原因となるような量子化値Ｑ_ｋの急激な変化を抑制するので、伝送エラーによる異音の発生を抑制でき、その上、異音の原因となっている標本点Ｓ_ｋについてのみ量子化値Ｑ_ｋを補正するから、一定期間音声信号の振幅を大幅に低減したり０にしたりすることで音声を出力しない（ミュートする）ミューティング処理に比べれば、元のディジタル音声信号の波形が残るので、音声の再現性を向上できる。

ところで、本実施形態における端末装置２は、信号処理手段２２が送信処理手段３と受信処理手段４とを有していることにより、マイクロホン２０ａが入力された音声を元に出力する音声信号を音声データに変換して音声伝送用パケットにより送信する音声送信端末装置としての機能と、受信した音声伝送用パケットに含まれる音声データより得た音声信号に基づいてスピーカ２１ａに音声を出力させる音声受信端末装置としての機能との両方の機能を有している。なお、端末装置２の構成は、上記の構成に限定されるものではなく、音声送信端末装置としての機能のみを有しているものであってもよいし、音声受信端末装置としての機能のみを有しているものであってもよく、要は、信号線Ｌｓで接続された端末装置２のなかに、音声送信端末装置としての機能を有する端末装置２の他に、音声受信端末装置としての機能を有する端末装置２が存在していればよい。

（ａ）は本発明の一実施形態の音声伝送システムのブロック図、（ｂ）は送信処理手段のブロック図、（ｃ）は受信処理手段のブロック図である。（ａ）はアナログ音声信号の説明図、（ｂ）はディジタル音声信号の説明図である。同上における補正方法の説明図である。同上における同期信号およびタイムスロットのタイムチャートである。同上における動作説明図である。同上における動作説明図である。

符号の説明

２端末装置（音声送信端末装置、音声受信端末装置）
２０ａマイクロホン（音声入力手段）
３０Ａ／Ｄ変換手段
３１符号化手段
３４送信手段
３６第１差分演算手段
３７補正基準値演算手段
４２受信手段
４３復号化手段
４５異音対策処理手段
４５ｂ第２差分演算手段
４５ｄ比較手段
４５ｅ補正手段
４６Ｄ／Ａ変換手段

Claims

パケットにより音声信号を送信する音声送信端末装置と、受信した音声信号に基づいて音声を出力する音声受信端末装置とを複数台有して、これら複数台の音声送信端末装置と音声受信端末装置とを同一の信号線を介して接続し、これら複数台の音声送信端末装置と音声受信端末装置とのうち、任意の音声送信端末装置と、当該音声送信端末装置とは別の任意の音声受信端末装置とを、音声伝送可能に備えた音声伝送システムであって、
音声送信端末装置は、受波した音波を電気信号からなるアナログ音声信号に変換する音声入力手段より得られたアナログ音声信号を所定の標本周波数および量子化幅のディジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、ディジタル音声信号の各標本点の量子化値を所定の形式で符号化して音声データを作成する符号化手段と、上記ディジタル音声信号の標本点の量子化値とその一つ前の標本点の量子化値との差分の絶対値を算出する第１差分演算手段と、符号化手段で作成された音声データを時間軸で分割した一音声フレームについて第１差分演算手段で算出された絶対値の最大値および絶対値の平均値を算出する補正基準値演算手段と、音声データの上記一音声フレームと当該一音声フレームについて補正基準値演算手段で算出された最大値および平均値とを有するパケットを作成して音声受信端末装置に送信する送信手段とを備え、
音声受信端末装置は、送信手段が送信したパケットを受信する受信手段と、受信手段で受信したパケットが有する音声データの一音声フレームを復号化してディジタル音声信号を得る復号化手段と、復号化手段より得たディジタル音声信号に対して異音対策処理を行う異音対策処理手段と、異音対策処理手段による異音対策処理が行われたディジタル音声信号をアナログ音声信号に変換するＤ／Ａ変換手段とを備え、
異音対策処理手段は、ディジタル音声信号の標本点の量子化値とその一つ前の標本点の量子化値との差分の絶対値を算出する第２差分演算手段と、第２差分演算手段により算出された絶対値と受信したパケットが有する上記最大値とを比較する比較手段と、比較手段により一つ前の標本点の量子化値との差分の絶対値が上記最大値を越えたと判定された標本点の量子化値を、当該量子化値とその一つ前の標本点の量子化値との差分の絶対値がパケットの有する上記平均値に等しくなるとともに差分の正負が同じになる値に補正するという異音対策処理を行う補正手段とを備えていることを特徴とする音声伝送システム。