JP5255358B2

JP5255358B2 - 音声伝送システム

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Publication number: JP5255358B2
Application number: JP2008191798A
Authority: JP
Inventors: 武正庄司; 靖久井平; 恵一吉田; 公士京面
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: JP2010034630A

Description

本発明は、パケットにより音声信号を送受信する音声伝送システムに関する。

従来から、音声信号をパケット送信する音声送信端末装置と、受信したパケットに基づいて音声信号を出力する音声受信端末装置とを備え、パケットにより音声信号を送受信する音声伝送システムが知られている。この種の音声伝送システムは、例えば、宅外の玄関に設置されたドアホン子器と宅内に設置された親機との間で通信路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電話機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。

ところで、このような音声伝送システムでは、音声データをパケットで送信中に、通信路の伝送損失や外来ノイズなどがあるとパケットに伝送エラーが生じる。このため、音声受信端末装置が受信したパケットを基に出力する音声に不快な異音が発生することがあった。

そこで、送信側で音声データの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付加し、受信側で受信したパケットの音声データに対して誤り検出を行い、誤りが検出されたパケットから復号された音声信号全体を抑圧し、所謂ミューテイング処理を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ＩＴＵ‐ＴＧ．７１１ＡｐｐｅｎｄｉｘＩにおいては、ＰＣＭ（Pulse Code Modulation）伝送において、伝送エラーによるパケット喪失発生時に、ピッチ検出器等を用いて比較的高品位な音声信号を合成、補間する方法が示されている。

しかしながら、特許文献１においては、誤りが検出されたパケット全体でミューテイング処理が行われるので、伝送路エラーの発生頻度やパケット内の音声フレームのサイズによっては受信音声が不自然に波打つように聞こえたり、伝送エラーにより発生するクリック雑音の音量が大きい場合には、これを抑圧しきれずに使用者に耳障りな異音が聞こえてしまうことがあった。また、ＩＴＵ‐ＴＧ．７１１ＡｐｐｅｎｄｉｘＩの場合においては、音声品質はある程度確保されるが、フィルタ処理等の信号処理が増えるため、構成が複雑となりコスト高になるという欠点があった。
特許第３１８３４９０号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、伝送路を介してパケットで音声信号を送受信する音声伝送システムにおいて、簡易な構成で伝送誤りによる異音や雑音の発生を抑制することができる音声伝送システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、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、前記音声送信端末装置から通信路を介して伝送された音声信号を受信し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であって、前記音声送信端末装置は、音波をアナログ電気信号に変換する音声入力手段により得られたアナログ音声信号を所定の標本周波数及び量子化幅のデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段から得られたデジタル音声信号を所定の形式で符号化して音声データを形成する音声符号化手段と、前記音声符号化手段で形成された音声データを一定期間で区切った音声フレームを基に前記パケットを構成して送信する送信手段とを備え、前記音声受信端末装置は、前記送信手段から送信されたパケットを受信する受信手段と、前記受信手段で受信されたパケットの伝送誤りを検出する伝送誤り検出手段と、前記受信手段で受信されたパケットの音声フレームの音声データを復号化する音声復号化手段と、前記音声復号化手段で復号されたデジタル音声信号のレベルを減衰させる減衰処理手段と、前記伝送誤り検出手段で伝送誤りが検出されたパケットにおける音声フレームの音声データの置き換えを行う音声置換処理手段と、前記音声復号化手段で復号されたデ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、前記Ｄ／Ａ変換手段からのアナログ音声信号は、所定の電気音響変換手段により音声に変換され、前記音声置換処理手段は、前記伝送誤り検出手段で伝送誤りが検出された音声フレームの前記音声復号化手段で復号化された音声データを、該音声フレームの直前における伝送誤りのない音声フレームの音声データに置き換え、前記減衰処理手段は、前記音声置換処理手段で音声データが置き換えられた音声フレームとその前後の正常な音声フレームとの境界で、これら境界からの所定期間における前記音声復号化手段で復号化された各音声フレームの音声データを減衰処理するものである。

請求項２の発明は、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、前記音声送信端末装置から通信路を介して伝送された音声信号を受信し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であって、前記音声送信端末装置は、音波をアナログ電気信号に変換する音声入力手段により得られたアナログ音声信号を所定の標本周波数及び量子化幅のデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段から得られたデジタル音声信号を所定の形式で符号化して音声データを形成する音声符号化手段と、前記音声符号化手段で形成された音声データを一定期間で区切った音声フレームを基に前記パケットを構成して送信する送信手段とを備え、前記音声受信端末装置は、前記送信手段から送信されたパケットを受信する受信手段と、前記受信手段で受信されたパケットの伝送誤りを検出する伝送誤り検出手段と、前記伝送誤り検出手段で伝送誤りが検出されたパケットにおける音声フレームの音声データを該音声フレームの直前における伝送誤りのない音声フレームの音声データに置き換えを行う音声置換処理手段と、前記音声置換処理手段で音声フレームの音声データが置き換えられたパケットを含む前記受信手段で受信されパケットの音声フレームの音声データを復号化する音声復号化手段と、前記音声復号化手段で復号されたデジタル音声信号のレベルを減衰させる減衰処理手段と、前記音声復号化手段で復号されたデ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、前記Ｄ／Ａ変換手段からのアナログ音声信号は、所定の電気音響変換手段により音声に変換され、前記減衰処理手段は、前記音声置換処理手段で音声データが置き換えられた音声フレームとその前後の正常な音声フレームとの境界で、これら境界からの所定期間における前記音声復号化手段で復号化された各音声フレームの音声データを減衰処理するものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の音声伝送システムにおいて、前記減衰処理手段は、前記各音声フレームの境界でそれらの音声データの減衰が最も大きくなるように前記所定期間内で段階的に減衰処理を行うものである。

請求項１の発明によれば、伝送誤りが検出された音声フレームを所定の音声データに置き換えることにより伝送誤りによるクリック雑音などの異音を回避するとともに、置き換えた音声フレームとその前後の正常な音声フレームとの境界における音声データを減衰させるので、置き換えによる音声フレーム間の音声信号の不連続に基づく違和感や雑音を低減することができる。従って、簡易な構成で伝送誤り発生時の異音発生を抑制して、受信音声をより聞き易くすることができる。また、置き換える音声フレームの音声データを、伝送誤りのなかったとしたときの同じ音声フレームの音声データに近い音声データとしているので、音声フレームの置き換えによる音声の違和感や雑音を低減することができる。

請求項２の発明によれば、音声置換処理手段による音声フレームの置換処理が音声復号化手段でパケットの音声フレームの音声データを復号化する前に行われるので、音声符号化手段で音声データが圧縮されている場合は、置換する音声フレームの音声データを圧縮処理されている状態で記憶することができ、置換する音声データを記憶するためのメモリ容量などを少なくでき、低廉化できる。また、置き換える音声フレームの音声データを、伝送誤りのなかったとしたときの同じ音声フレームの音声データに近い音声データとしているので、音声フレームの置き換えによる音声の違和感や雑音を低減することができる。

請求項３の発明によれば、置き換えた音声フレームとその前後の正常な音声フレームとの境界で音声フレーム間の音声データのレベル差をできるだけ少なくし、その境界から離れるに従って音声データのレベルを段階的に上げているので、音声フレーム間の音声信号を滑らかに繋ぐことができ、置き換えによる違和感や雑音を低減し、音声品質を向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る音声伝送システム（本システムという）について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本システムの構成を示す。本システムは、信号線（通信路）５０を介して音声信号を送受信する複数の端末装置１（１a、１ｂ、１ｃ・・・）と、信号線５０により各端末装置１と接続されて、各端末装置の通信制御を行う主装置４０とを備えている。各端末装置１は、音声伝送用パケット（以下、パケットと言う）に基づく音声伝送信号により互いに通信を行う。なお、信号線５０としては、ペア線などの平衡線路の他、例えば、同軸線のような不平衡線路や、エンハンストカテゴリ５又はカテゴリ６のＬＡＮケーブルの１ペア、及びＣＰＥＶケーブル（ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル）の１ペアなどを利用してもよい。各端末装置１a、１ｂ、１ｃ・・・は、ほぼ同じ構成を有しているものとする。

本システムにおける端末装置１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２と、他の端末装置から送信された音声信号を受信して音声を出力する音声受信端末装置３と、主装置４０との間で信号線５０を介して通信制御信号を送受信する制御信号送受信部１１と、送受信される音声伝送信号と通信制御信号との多重及び分離を行う多重分離部１２と、ＣＰＵを有してこれら各部と装置１全体を制御する制御部１３とを備えている。多重分離部１２は、音声送信端末装置２から出力する音声伝送信号と制御信号送受信部１１からの通信制御信号とを周波数分割多重化し、音声制御多重信号として送出し、他の端末装置から受信した音声制御多重信号から音声伝送信号と通信制御信号とを分離し、それらの信号をそれぞれ音声受信端末装置３と制御信号送受信部１１に入力する。

また、各端末装置１は、それぞれ固有の識別符号（ＩＤ）が付与されており、この識別符号をパケットに含めることにより、互いに識別して通信する相手を選択することができるようになっている。また、各端末装置１には、他の端末装置１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１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５０に接続されている全端末装置１を呼び出すための一斉呼出釦（図示せず）などが備えられている。なお、このような呼出手段及び応答手段等の制御は、制御部１３及び制御信号送受信部１１により行われるが、これらの構成は従来周知であるので詳細な説明を省略する。

音声送信端末装置２は、マイクロホン（以下、マイクと言う）２１、マイクロホンアンプ（以下、マイクアンプと言う）２２、Ａ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ変換手段）２３、音声符号化部（音声符号化手段）２４、及び送信部（送信手段）２５を備えている。マイク２１は、音波をアナログ電気信号に変換してアナログ音声信号を出力する音声入力手段であり、マイクアンプ２２は、マイク２１からのアナログ音声信号を増幅するアナログ増幅器である。なお、マイク２１が出力する音声信号は、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ことから、本実施形態においては、音声信号と称する。

Ａ／Ｄ変換部２３は、マイクアンプ２２で増幅されたアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換する。このＡ／Ｄ変換部２３は、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）で標本化（サンプリング）して、各標本点におけるアナログ音声信号の強度を所定の量子化幅で量子化して、標本点毎に量子化値を得て、デジタル音声信号を出力する。

音声符号化部２４は、デジタル音声信号の標本点における量子化値を所定の形式で符号化して音声データを形成するものであり、ここでは、Ａ／Ｄ変換部２３より得られたデジタル音声信号の量子化値をＰＣＭにより、ビット列として符号化する。なお、このＰＣＭによる符号化の他に、音声データを圧縮するＡＤＰＣＭ（適応差分パルス符号化；Adaptive Differential PCM）や、ＡＰＣＭ（適応パルス符号化）、ＤＰＣＭ（差分パルス符号化）などの各種符号化方式を用いてもよい。

送信部２５は、音声符号化部２４で符号化された音声データを伝送路符号化（ＣｈａｎｎｅｌＣｏｄｉｎｇ）して音声伝送用パケットを作成する伝送路符号化部２５ａと、このパケットを多値変調して音声伝送信号として送信する変調部２５ｂと、この音声伝送信号を増幅する送信アンプ２５ｃとを備えている。この変調部２５ｂの多値変調方式としては、例えば、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭなどを用いることができる。これにより、送信部２５は、伝送路符号化部２５ａにより、音声符号化部２４で符号化された音声フレームの音声データをパケット化し、このパケットを変調部２５ｂで変調した音声伝送信号として、他の端末装置に送信する。

音声受信端末装置３は、受信部（受信手段）３１、音声復号化部（音声復号化手段）３２、伝送誤り検出部（伝送誤り検出手段）３３、音声フレーム合成部（音声置換処理手段）３４、減衰処理部（減衰処理手段）３５、Ｄ／Ａ変換器（Ｄ／Ａ変換手段）３６、スピーカアンプ３７、及びスピーカ（電気音響変換手段）３８を備える。

受信部３１は、多重分離部１２を介して他の端末装置から送信されてきた音声伝送信号を受信して増幅する受信アンプ３１ａと、受信された多値変調の音声伝送信号を復調してパケットを得る復調部３１ｂと、復調部３１ｂからのパケットを伝送路復号化して音声データを取り出す伝送路復号化部３１ｃとを備えている。

音声復号化部３２は、受信したパケットから伝送路復号化部３１ｃにより取り出された音声フレームの音声データを復号化してデジタル音声信号を得る。音声復号化部３２による復号化は、音声データがＰＣＭやＡＤＰＣＭ等で符号化されたものを、復号化して符号化前の元のデジタル音声信号を得るものである。

伝送誤り検出部３３は、伝送路復号化部３１ｃで復号された音声データの音声フレームの誤り検出を行う。ここでは、伝送誤り検出部３３は、伝送路復号化部３１ｃにより得られたパケットのヘッダ部（図２参照）の誤り検出符号、及びデータ部の誤り検出符号をそれぞれ用いて、ヘッダ部及びデータ部の誤り検出を行い、検出した誤り検出信号を、音声フレーム合成部３４、減衰処理部３５に通知する。なお、本実施形態では、誤り検出符号として巡回冗長検査方式（ＣＲＣ）を用い、伝送誤り検出部３３はＣＲＣによる誤り検出を行う。

音声フレーム合成部３４は、複数の連続する音声フレームの音声データを記憶するメモリとしての音声フレームバッファ（以下、音声バッファと言う）３４aを備え、伝送路復号化部３１ｃからの音声フレームの音声データを一旦、音声バッファ３４ａで記憶して、音声フレームを合成してから音声データを順次出力する。即ち、音声フレーム合成部３４は、誤り検出信号に基づいて、デジタル音声信号中の誤り検出があった音声フレームのデータを破棄して、伝送誤りが検出された音声フレームの直前における伝送誤りのない音声フレームの音声データに置き換えて、その前後の音声フレームと連続するように合成し、次段の減衰処理部３５に出力する。

減衰処理部３５は、伝送誤り検出部３３からの誤り検出信号に基づいて、音声フレーム合成部３４からの入力される音声フレームが置き換えられた音声フレームとその前後の音声フレームとの境界における音声データを所定の減衰量だけ減衰する。ここでは、減衰処理部３５は、音声復号化部３２で復号化された音声フレームの音声データが量子化された状態のデジタル音声信号となっているので、このデジタル音声信号の量子化レベルをソフト的に変化させることにより簡単に減衰処理を行うことができる。

Ｄ／Ａ変換部３６は、減衰処理部３５から出力されたデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換する。このＤ／Ａ変換部３６からのアナログ音声信号は、スピーカアンプ３７で増幅され、スピーカ（電気音響変換手段）３８により音声に変換されて拡声される。

主装置４０は、ＣＰＵを主構成要素とする制御部４１と、端末装置１との間で通信制御信号を送受信する制御信号送受信部４２と、制御部４１から与えられる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）を多値変調して同期信号を生成する変調部４３と、変調部４３からの送信出力を増幅する送信アンプ４４と、同期用パケットと通信制御信号の多重、分離を行う多重分離部４５とを備えている。多重分離部４５は、同期用パケットと通信制御信号を多重して信号線５０に送出すると共に、信号線５０から取り込まれた信号から通信制御信号を分離して制御信号送受信部４２に出力する。ここで、主装置４０は、各端末装置間の呼制御及びパケットが格納されるタイムスロット（図２参照）を規定するための同期信号の送信を行う。なお、このような制御部４１及び制御信号送受信部４２の構成は従来周知であるから詳細な説明を省略する。

ここで、伝送路符号化部２５ａで作成されるパケット(音声伝送用パケット)の構成について、図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を参照して説明する。図２（ａ）は、時分割多重伝送のタイムスロットに基づくパケットの構成例を示す。このパケットには、同期信号間の信号送信期間内にｎ個のタイムスロットが音声データスロット０〜ｎとして配置されている。

図２（ｂ）に示すように、音声伝送用パケットとなる音声データスロットは、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、これらヘッダ部とデータ部は、それぞれの誤りを検出する誤り検出符号が付加されて構成される。

ヘッダ部は、例えば、フレームの先頭を示すためのプリアンブル、送信元の端末装置を示す識別符号（ＩＤ）、パケット種別、変調方式（変調部２５ｂ、４３における変調方式、例えば、本実施形態では、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、及び６４QＡＭなどを使用）、及びデータ長（パケットのデータ長）が、順次に並べられてなるデータ列と、このデータ列の後に配置された同データ列用の誤り検出符号とで構成される。

データ部は、音声符号化部２４でＡＤＰＣＭ等より音声符号化されて得られた音声データの音声フレームと、この音声データの誤り検出符号とにより構成される。本実施形態の端末装置１では、上述のように、誤り検出方法としてＣＲＣを利用しているので、ヘッダ部及びデータ部のそれぞれにおける誤り検出符号は、ＣＲＣによる誤り検出符号（ＣＲＣ符号）となっている。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ため、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。

また、図２（ｃ）に示すように、同期信号（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、前記と同様に、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、この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により構成される。なお、本実施形態においては、上記同期信号のデータ部は、実際には空であるために削除され、データ部のための誤り検出符号も省く構成となっている。

上記のパケット構成により、主装置４０及び端末装置１においては、同期信号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の開始時点とし、次の同期信号が立ち上がるまでの期間（信号送信期間）内に複数のタイムスロットを配置している。即ち、主装置４０と端末装置１間及び各端末装置間では、時分割多重化アクセス（Time Division Multiplexing Access:ＴＤＭＡ）によりパケット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を配置しているので、最大ｎ／２台の端末装置が１対１で音声信号を送受信できるようになっている。

これら端末装置間の通信においては、例えば、端末装置１ａから別の端末装置１ｂへの通話を開始する場合、まず端末装置１ａで呼出釦を操作することにより、制御部１３は、相手の端末装置１ｂを呼び出すための呼出要求データ、自己の識別符号、及び相手側の識別符号とを含む呼出用制御データを作成して制御信号送受信部１１に出力する。制御信号送受信部１１は、この呼出用制御データを変調して呼出用制御信号を生成し、多重分離部１２を介して送出する。

このとき、主装置４０は、上記呼出用制御信号を受信すると、この信号に含まれる呼出要求データと、呼出元の端末装置１ａの識別符号と、呼出先の端末装置１ｂの識別符号とを基に、上記呼出先の識別符号を宛先とした呼出通知用制御データを作成して信号線５０に送出する。

端末装置１ｂは、信号線５０を通じて上記呼出通知用制御信号を受信すると、この呼出通知用制御信号に含まれる呼出要求データを基に、スピーカより報知音を鳴動させる。報知音が鳴動された後に、所定時間が経過する前に端末装置１ｂにおいて応答釦が操作されると、端末装置１ｂは、呼出元の端末装置１ａ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とを含む制御データの肯定応答用制御信号を送出する。

端末装置１ａ、１ｂのそれぞれの制御信号送受信部１１は、信号線５０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、この信号のタイムスロット割り当て用制御データをそれぞれの制御部１３に送る。各制御部１３は、音声送信端末装置２及び音声受信端末装置３を起動し、上記割り当て用制御データに基づいて送信部２５の制御を行う。このとき、例えば、呼出元の端末装置１ａのマイク２１に音声が入力されると、マイク２１はアナログ音声信号を生成してマイクアンプ２２に出力し、マイクアンプ２２で増幅されたアナログ音声信号はＡ／Ｄ変換部２３でデジタル音声化され、音声符号化部２４で符号化処理されて送信部２５に入力される。送信部２５では、受信した同期信号のタイミングに基づいて、予め割り当てられたタイムスロットに合わせて上述したようにパケットに基づく音声伝送信号を作成し、この音声伝送信号を送信アンプ２５ｃで増幅して多重分離部１２に出力する。多重分離部１２は、音声伝送信号を制御信号送受信部１１からの通信制御信号と周波数分割多重化して制御信号線５０に送出する。

端末装置１ａ、１ｂのそれぞれの制御信号送受信部１１は、信号線５０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、この信号のタイムスロット割り当て用制御データをそれぞれの制御部１３に送る。各制御部１３は、上記割り当て用制御データに基づいて、多重分離部１２の制御を行い、音声送信端末装置２及び音声受信端末装置３を起動する。このとき、例えば、呼出元の端末装置１ａのマイク２１に音声が入力されると、マイク２１はアナログ音声信号を生成してマイクアンプ２２に出力し、マイクアンプ２２で増幅されたアナログ音声信号はＡ／Ｄ変換部２３でデジタル音声化され、音声符号化部２４で符号化処理されて送信部２５に入力される。送信部２５では、上述したようにパケットに基づく音声伝送信号を作成し、この音声伝送信号を送信アンプ２５ｃで増幅して多重分離部１２に出力する。多重分離部１２は、同期信号を受信すると、予め割り当てられたタイムスロットに合わせて音声伝送信号を信号線５０に送出する。

一方、呼出先の端末装置１ｂは、送信元の端末装置１ａである音声伝送信号を受信すると、この音声伝送信号は受信部（３１）でパケットに復調され、さらにパケットから符号化音声信号の音声フレームに戻される。符号化音声信号の音声フレームの音声データは、音声符号化部（３２）でデジタル音声信号に復号化され、音声フレーム合成部（３４）、減衰処理部（３５）を経て、Ｄ／Ａ変換部（３６）でアナログ音声信号に変換される。このアナログ音声信号はスピーカアンプ（３７）にて増幅され、スピーカ（３８）に入力されてスピーカ（３８）より音声が出力される。

上述の動作は、呼出先の端末装置１ｂより呼出元の端末装置１ａ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１ａ、１ｂは互いに別のタイムスロット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１ａ、１ｂ間の個別通話が行われる。

このように本実施形態においては、上記のように音声フレームを有するパケットを構成して各端末装置間で送受信される。このとき、受信部３１において、伝送誤り検出部３３は、パケットのデータ部の誤り検出符号により音声フレームの伝送誤りを検出する。

ここで、伝送誤り検出時の音声フレームの境界における音声データの減衰処理について、図３を参照して説明する。伝送路復号化部３１ｃで連続的に復号化された音声フレーム０、１、２の音声フレーム列Ｐを音声フレームを置き換える前の状態とする。音声フレーム列Ｐにおいて、正常な音声フレーム０の後、伝送誤り検出部３３により音声フレーム１で伝送誤りが検出されたとする。このとき、音声フレーム合成部３４は、伝送誤り検出部３３からの誤り検出信号を基に、音声フレームの置き換えを行う。この置き換えは、置き換え後の音声フレーム列Ｑに示すように、音声フレーム１の音声データを破棄して、この音声フレーム１の音声データの代わりに、音声フレーム１の直前の正常な音声フレーム０の音声データを音声バッファ３４ａから呼出して置き換えることにより行う。この置き換え後、減衰処理部３５は、置き換えられた音声フレーム１の前後の音声フレーム０及び音声フレーム２との境界ｔ１、ｔ２において、境界ｔ１、ｔ２から所定の時間幅（Ｔａ／２）の間隔におけるそれぞれ音声データを減衰させる。この減衰処理は、例えば、境界ｔ１、ｔ２における時間幅（Ｔａ／２）に含まれるデジタル音声信号の量子化幅における量子化レベルの値を、ＸｄＢだけソフト的に減衰させることにより行う。この減衰処理により、各境界ｔ１、ｔ２における音声フレーム間の音声データの不連続点のギャップを小さくすることができる。これにより、伝送誤りによる異音や雑音の発生があったとき、音声フレームの置き換えと共に、境界における音声データの簡単な減衰処理だけで、実用上十分なレベルにクリック雑音等を抑制することができる。

このように、本実施形態によれば、伝送誤りが検出された音声フレームを正常な音声フレームの音声データに置き換えることにより伝送誤りによるクリック雑音などの異音を回避すると共に、この置き換えられた音声フレームとその前後の正常な音声フレームとの境界における音声データを減衰することができる。これにより、音声フレームの置き換えによる音声フレーム間の音声信号の不連続に基づく違和感や雑音を低減することができ、簡易な構成で伝送誤り発生時のクリック雑音などの異音を抑制し、受信音声をより聞き易くすることができる。

また、伝送誤り検出部３３により誤りが検出された場合に、誤りが検出された音声フレームを音声バッファ３４ａに蓄積していた直前の正常な音声フレームで置き換えるので、音声の性質上、時系列で連続するフレームは互いの相関が高いため、置き換えによる違和感や雑音が少なくなる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る音声伝送システムについて、図４及び図５を参照して説明する。本実施形態は、基本的には、前記第１の実施形態と同様の構成を成し、減衰処理部３５は、各音声フレームの境界でそれらの音声データの減衰が最も大きくなるようにして所定期間内で段階的に減衰処理を行うものである。

本実施形態において、減衰処理部３５は、図４に示すように、置き換え後の音声フレーム列Ｑにおいて、境界ｔ１、ｔ２で音声データの減衰が最も大きくなるようにし、所定の時間幅（Ｔａ／２）内で境界ｔ１、ｔ２から離れるに従って減衰量が少なくなるようにする。例えば、減衰処理部３５の減衰処理のステップ数を３段などの複数の段数に増やし、段階的に減衰処理を行う。ここでは、図５に示すように、時間幅Ｔａ／２において同じ量子化幅（ここでは、１２５μｓ）のＴ１、Ｔ２、Ｔ３が含まれるとき、境界ｔ１に近いＴ１で１２ｄＢの減衰、以下、Ｔ２、Ｔ３と境界ｔ１から遠ざかるにつれて６ｄＢ、３ｄＢと減衰量を減らしていく。このとき、減衰処理前の量子化レベル（点線）は、減衰処理により実線のように減衰された量子化レベルとなる。これにより、境界ｔ１で隣接する音声フレームの音声データの減衰を最大にして、時間幅Ｔａ内で各音声フレーム内に向けて３段階で徐々に音声データの減衰を少なくできる。

このように、本実施形態によれば、置き換えた音声フレームとその前後の正常な音声フレームとの境界ｔ１、ｔ２における音声フレーム間の音声データのレベル差を少なくし、境界ｔ１、ｔ２から離れるに従って、音声データのレベルを段階的に上げるようにできる。従って、境界ｔ１、ｔ２で音声の不連続点ギャップが非常に大きくなるような場合でも、境界ｔ１、ｔ２に対して徐々に音声データの振幅を小さくして、音声フレーム間の音声信号を滑らかに繋げることができるので、置き換えによる違和感や雑音を低減し、音声品質を向上させることができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る音声伝送システムについて、図６乃至図８を参照して説明する。本実施形態は、基本的には、前記第１の実施形態と同様の構成を成し、音声フレーム合成部３４は、伝送誤りが検出された音声フレームの置き換えられる音声データを無音の音声データとするものである。

本実施形態において、音声フレーム合成部３４は、図６に示すように、音声データを無音にするミュート処理部３４ｂを備える。ミュート処理部３４ｂは、伝送誤り検出部３３により誤り検出信号が伝達されると、伝送誤りが検出された音声フレームの音声データを無音、すなわちデータを‘０’とし、この無音データで置き換える音声フレームとする。これにより、図７に示されるように、音声フレーム列Ｐの伝送誤りのあった音声フレーム１は、無音データで置き換えられ、ミュート処理された置き換え後の音声フレーム列Ｑが得られる。また、ミュート処理部３４ｂは、例えば、図８に示すように、ＡＮＤゲート回路Ｔｒ１〜Ｔｒ３を用いて簡単に構成できる。ここでは、各ゲートに音声データの各ビットと伝送誤り検出部３３からの誤り検出信号（１で正常、０で誤り）とを入力し、ゲート処理により、誤り発生時にゲート回路出力を０にすることによりミュート処理される。その他、音声復号化部３２の音声復号化処理出力と無音データとのスイッチングによる切り換えなどの簡易な構成でミュート処理を実現できる。

このように、本実施形態によれば、伝送誤り検出された音声フレームを置き換えるための音声フレームの音声データが不要なので、その音声データを記憶するための音声フレームバッファなど、置き換え音声フレームの生成手段を削減でき、回路規模やコストを押えることができる。

次に、本発明の第４の実施形態に係る音声伝送システムについて、図９を参照して説明する。本実施形態は、基本的には、前記第１の実施形態と同様の構成を成し、音声フレーム合成部３４を受信部３１と音声復号化部３２の間に配設した点で異なる。

本実施形態における音声フレーム合成部３４は、音声バッファ３４ａにより伝送路復号化部３１ｃでパケットから復号化された音声フレームの音声データ（ここでは、ＰＣＭ、ＡＤＰＣＭ等で音声符号化されている状態）による複数の連続する数フレームを一旦記憶し、前記と同様に、伝送誤りが検出されたときは、音声フレームを合成してから音声データを順次出力する。また、音声フレーム合成部３４は、伝送誤り検出部３３からの誤り検出信号に基づいて、伝送誤りが検出された音声フレームの直前における伝送誤りのない音声フレームの音声データに置き換えて、その前後の音声フレームと連続するように合成し、次段の音声復号化部３２に出力する。合成された音声フレームの符号化音声データは、音声復号化部３２でデジタル音声信号に復号され、このデジタル音声信号は、前記と同様に減衰処理部３５で減衰処理される。

本実施形態によれば、音声フレーム合成部３４による音声フレームの置き換えを音声復号化部３２の前に行うので、音声フレームの音声データが、ＡＤＰＣＭ等によりデータ圧縮されているときは、音声復号化部３２で符号化された後の音声データに比べて、音声フレームのデータ容量が少なくなる。従って、音声バッファ３４ａは、圧縮された音声データを記憶するので、音声バッファ３４ａの記憶容量を少なくでき、低廉化できる。

なお、本発明は上記各実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。上記実施形態においては、減衰処理をデジタルデータ処理でソフト的に行ったが、Ｄ／Ａ変換後の音声フレーム境界に対応するアナログ音声信号をＰＩＮダイオードなど半導体素子を用いて、ハード的に減衰処理してもよい。また、通信路は、有線、無線のどちらでもよい。また、本実施形態における端末装置は、音声送信端末装置と音声受信端末装置の両方を備えているが、これに限らず、信号線で接続された端末装置のなかに、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が存在していればよい。また、本実施形態における主装置は、呼制御及び同期信号の送信を行うための専用の装置となっているが、主装置としての機能をいずれかの端末装置に持たせてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る音声伝送システムの構成図。（ａ）は同システムにおける時分割多重伝送のタイムスロットの構成を示す図、（ｂ）は同タイムスロットにおける音声データスロットの構成を示す図、（ｃ）は同タイムスロットの同期信号の構成を示す図。同システムにおける音声フレームの置き換えを説明するための図。本発明の第２の実施形態に係る音声伝送システムにおける音声フレームの置き換えを説明するための図。図４のＡ部の拡大図。本発明の第３の実施形態に係る音声伝送システムにおける音声フレーム合成部の構成図。同システムにおける音声フレームの置き換えを説明するための図。同システムにおける音声フレーム合成部のミュート処理回路図。本発明の第４の実施形態に係る音声伝送システムにおける音声受信端末装置の構成図。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ端末装置
２音声送信端末装置
３音声受信端末装置
２３Ａ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ変換手段）
２４音声符号化部（音声符号化手段）
２５送信部（送信手段）
３１受信部（受信手段）
３２音声復号化部（音声復号化手段）
３３伝送誤り検出部（伝送誤り検出手段）
３４音声フレーム合成部（音声置換処理手段）
３５減衰処理部（減衰処理手段）
３６Ｄ／Ａ変換部（Ｄ／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、前記音声送信端末装置から通信路を介して伝送された音声信号を受信し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であって、
前記音声送信端末装置は、
音波をアナログ電気信号に変換する音声入力手段により得られたアナログ音声信号を所定の標本周波数及び量子化幅のデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段から得られたデジタル音声信号を所定の形式で符号化して音声データを形成する音声符号化手段と、
前記音声符号化手段で形成された音声データを一定期間で区切った音声フレームを基に前記パケットを構成して送信する送信手段とを備え、
前記音声受信端末装置は、
前記送信手段から送信されたパケットを受信する受信手段と、
前記受信手段で受信されたパケットの伝送誤りを検出する伝送誤り検出手段と、
前記受信手段で受信されたパケットの音声フレームの音声データを復号化する音声復号化手段と、
前記音声復号化手段で復号されたデジタル音声信号のレベルを減衰させる減衰処理手段と、
前記伝送誤り検出手段で伝送誤りが検出されたパケットにおける音声フレームの音声データの置き換えを行う音声置換処理手段と、
前記音声復号化手段で復号されたデ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、
前記Ｄ／Ａ変換手段からのアナログ音声信号は、所定の電気音響変換手段により音声に変換され、
前記音声置換処理手段は、前記伝送誤り検出手段で伝送誤りが検出された音声フレームの前記音声復号化手段で復号化された音声データを、該音声フレームの直前における伝送誤りのない音声フレームの音声データに置き換え、
前記減衰処理手段は、前記音声置換処理手段で音声データが置き換えられた音声フレームとその前後の正常な音声フレームとの境界で、これら境界からの所定期間における前記音声復号化手段で復号化された各音声フレームの音声データを減衰処理することを特徴とする音声伝送システム。
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、前記音声送信端末装置から通信路を介して伝送された音声信号を受信し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であって、
前記音声送信端末装置は、
音波をアナログ電気信号に変換する音声入力手段により得られたアナログ音声信号を所定の標本周波数及び量子化幅のデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段から得られたデジタル音声信号を所定の形式で符号化して音声データを形成する音声符号化手段と、
前記音声符号化手段で形成された音声データを一定期間で区切った音声フレームを基に前記パケットを構成して送信する送信手段とを備え、
前記音声受信端末装置は、
前記送信手段から送信されたパケットを受信する受信手段と、
前記受信手段で受信されたパケットの伝送誤りを検出する伝送誤り検出手段と、
前記伝送誤り検出手段で伝送誤りが検出されたパケットにおける音声フレームの音声データを該音声フレームの直前における伝送誤りのない音声フレームの音声データに置き換えを行う音声置換処理手段と、
前記音声置換処理手段で音声フレームの音声データが置き換えられたパケットを含む前記受信手段で受信されパケットの音声フレームの音声データを復号化する音声復号化手段と、
前記音声復号化手段で復号されたデジタル音声信号のレベルを減衰させる減衰処理手段と、
前記音声復号化手段で復号されたデ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、
前記Ｄ／Ａ変換手段からのアナログ音声信号は、所定の電気音響変換手段により音声に変換され、
前記減衰処理手段は、前記音声置換処理手段で音声データが置き換えられた音声フレームとその前後の正常な音声フレームとの境界で、これら境界からの所定期間における前記音声復号化手段で復号化された各音声フレームの音声データを減衰処理することを特徴とする音声伝送システム。
前記減衰処理手段は、前記各音声フレームの境界でそれらの音声データの減衰が最も大きくなるように前記所定期間内で段階的に減衰処理を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の音声伝送システム。