JPH0315862B2 - - Google Patents

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JPH0315862B2
JPH0315862B2 JP59001187A JP118784A JPH0315862B2 JP H0315862 B2 JPH0315862 B2 JP H0315862B2 JP 59001187 A JP59001187 A JP 59001187A JP 118784 A JP118784 A JP 118784A JP H0315862 B2 JPH0315862 B2 JP H0315862B2
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JP
Japan
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audio
signal
data signal
encoded
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JP59001187A
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JPS60144037A (ja
Inventor
Ikuo Tokizawa
Hiromi Nagabuchi
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPS60144037A publication Critical patent/JPS60144037A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M11/00Telephonic communication systems specially adapted for combination with other electrical systems
    • H04M11/06Simultaneous speech and data transmission, e.g. telegraphic transmission over the same conductors
    • H04M11/068Simultaneous speech and data transmission, e.g. telegraphic transmission over the same conductors using time division multiplex techniques

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は音声信号とデータ信号をデイジタル
符号化し、一定のフレーム長で多重化して同時伝
送するデイジタル伝送方式に関するものである。
〈従来技術〉 従来、音声信号とデータ信号とを多重同時伝送
する方法としては、PCM(パルス符号変調)、
APCM(適応PCM)、DPCM(差分PCM)、
ADPCM(適応DPCM)などの、それ自体は既知
の音声符号化方法を用いて音声信号を1フレーム
あたりNsビツトで符号化し、1フレーム当りNd
ビツトで符号化したデータ信号と多重化して、1
フレームあたりNs+Nd(=Nt)ビツトの符号と
して伝送する方法が考えられている。
従来においては音声信号に対する符号化ビツト
数Nsと、データ信号に対するビツト数Ndとは一
度定めると固定とされ、同時に伝送するデータ信
号が存在していない間でも、音声信号をNsビツ
トの符号として送出するものであつた。例えば会
議電話において、黒板に画いた手画き図形のデー
タを音声信号と同時に多重化して伝送する場合
に、従来の方式では、その手画き図形データの伝
送に必要とする最大のビツト数(最も高速度で画
いた時のデータ速度)をデータ信号用に割当て、
1フレームNtビツト中のその残りのビツト数Ns
を音声信号用に割当てることになる。このため音
声信号に対する符号化ビツト数が少なく、音声信
号の伝送品質が悪いものとなる。しかし手画き図
形は必要に応じて伝送するものであり、手画き図
形のデータを伝送していない時でも、従来方式で
は音声信号を前記残りのビツト数Nsで符号化し
て伝送しており、伝送路を有効に利用してなかつ
た。また図形を画く速度が遅い場合は、手画き図
形データに対し、不必要に多くのビツト数を割当
てることになる。
従来においてデータ信号を重畳する時に、その
データ信号の速度に応じて音声信号に対する符号
化ビツト数を減少するようにしたものが特開昭55
−137761号公報で提案されている。この従来の技
術は音声信号を1つの帯域として符号化してお
り、音声スペクトルの周波数に応じた品質への貢
献度を無視しているため、データ信号を重畳する
と音声品質が大きく劣化する欠点があつた。また
重畳するデータ信号の速度に応じて音声の符号化
方法を変更しているため、ハードウエアの期模が
大きくなる。
〈発明の概要〉 この発明はこれらの性能、機能面の欠点を除去
し、伝送路を有効に利用し、良好な音声品質を維
持しつつ、音声信号とデータ信号とを多重化して
同時伝送するもので、このため音声信号とデータ
信号の符号化ビツト数をその時のデータ信号の伝
送状況に応じて変化させる。
つまり、この発明においては、音声信号を二つ
の周波数サブ帯域に分割し、各周波数サブ帯域毎
に符号化する。音声スペクトルは周波数帯域によ
つてエネルギの分布に偏よりがあり、また明瞭性
や自然性への貢献度も周波数帯域によつて異なる
ことが知られている。このため、音声信号をフレ
ーム当りNsビツトで符号化する場合には、音声
信号を二つの周波数サブ帯域に分割し、各サブ帯
域の音声品質に与える重要度に応じてサブ帯域間
で符号化ビツト数を不均一に配分し、重要度の高
いサブ帯域により多くのビツトを配分することに
より、帯域分割符号化を行なわない場合に比較し
て音声品質を向上させる。
つまり音声信号は低域音帯域と高域音帯域とに
分割されるが、フレーム当りNtビツトを割当て
て音声信号とデータ信号とを多重化して伝送し、
データ信号を伝送しない場合は低域音帯域にNtl
ビツト、高域音帯域にNtlより少ないNthビツト
(Ntl+Nth=Nt)をそれぞれ割当て、フレーム
当りの符号ビツト数がNd1のデータ信号を多重化
する場合は低域音帯域の音声信号をフレーム当り
(Ntl−Nd1)ビツトで符号化し、フレーム当りの
符号ビツト数がNd2のデータ信号を多重化する場
合は低域音帯域の音声信号をフレーム当り(Ntl
−Nd2)ビツトで符号化し、しかもデータ信号の
多重化の有無に関係なく、低域音帯域の音声信号
に対する符号化は同一の符号化方法により行う。
〈実施例〉 第1図はこの発明による音声信号とデータ信号
の多重同時伝送方式の一実施例を示す。音声入力
端子1から入力されたアナログ音声信号Aはアナ
ログデイジタル変換器2によつてデイジタル音声
信号Bに変換され、これより通過帯域を任意に変
化させることのできる2個のフイルタ31,32
ら成るフイルタ群4に入力される。フイルタ群4
の出力信号C1,C2はそれぞれ音声符号器51,52
に入力され、1フレーム当りの符号化ビツト数が
合計Nsビツトとなるように帯域毎に符号化され
る。フイルタ群4における各フイルタの通過帯域
及び音声符号器51,52における符号化ビツト数
は、あらかじめ制御回路6に貯えられ、音声の符
号化に割り当てられるビツト数(1フレーム当り
Nsビツト)に対応した各フイルタの通過帯域、
及び各帯域での符号化ビツト数の情報に基づいた
制御信号Dにより適応的に選択される。
音声符号器51,52の出力信号E1,E2はデータ
入力端子7から入力されたデータ信号Fとともに
多重化回路8によつて多重化され、1フレーム当
りNtビツトの多重化信号Gとして出力端子9に
出力される。
なお上述の処理において各帯域における音声の
符号化方法としては、適応PCM(APCM)、適応
差分PCM(ADPCM)などの既知の方法を用いれ
ばよく、またNsとNdの変化に対応して上述の2
種類のパラメータを全て変化させず、例えば帯域
幅は固定しておき、各帯域での符号化ビツト数の
みを変化させるように簡単化することも可能であ
る。またこの発明の方式は帯域可変デイジタルフ
イタ、量子化器、予測器などを用いてハードワイ
ヤードロジツク構成により実現することも、プロ
グラム可能な信号処理プロセサを用いて実現する
ことも可能である。
さらに各周波数帯域におけるサンプリング周波
数を8KHzとし、フレーム長Ntを8ビツトに設定
すれば、網が供給する8KHzのクロツクをフレー
ムの識別に利用することができるので、符号化ア
ルゴリズムに固有のフレームを構成する符号化法
に比較して制御が簡単になり、かつフレーム識別
ビツトが伝送中に誤ることによる品質劣化を避け
ることができる。
この発明による音声信号とデータ信号の多重同
時伝送方式の第1実施例としては0〜7KHz帯域
の音声を0〜4KHzと4〜8KHzとの2つの帯域に
分割し、それぞれの帯域でADPCM方式により音
声を符号化し、この時、データ信号の伝送な
し、8Kb/sデータ信号との同時伝送、
16Kb/sデータ信号との同時伝送の各場合に対
応して、1フレームの符号化ビツト数(8ビツ
ト)を低域音声信号、高域音声信号、データ信号
に対し、ではそれぞれ6ビツト、2ビツト、0
ビツト、ではそれぞれ5ビツト、2ビツト、1
ビツト、ではそれぞれ4ビツト、2ビツト、2
ビツトと配分する方法が挙げられる。
音声信号とデータ信号とにそれぞれ割当てるビ
ツト数が変化したことを識別する方法としては、
識別情報を別チヤネルで伝送する方法、1フレー
ム内に常時識別用のビツトを設ける方法、ビツト
スチールによる方法などが考えられる。これらの
方法に比較して音声品質と伝送ビツトレート低減
の点でより有効な識別方法を以下に述べる。音声
信号とデータ信号との符号化ビツト数が異なる各
各の場合についてあらかじめ設定した周波数サブ
帯域における音声符号の最下位ビツト(LSB)
を、1フレームの多重化符号の中の同一位置に配
置し、このビツトを用いて識別ビツトパタンを構
成する。このような識別ビツトとしてはLSBに
誤差を生じることに起因する音声品質の劣化が少
ない符号のLSBを用いればよい。例えば各サブ
帯域の音声符号の中で符号長が最も長い符号を用
いればよい。
一例として前述の7KHzの音声を、周波数帯域
を2等分割してADPCM符号化する場合には第2
図に示すように低域の音声符号のLSBを1フレ
ームの8ビツト符号の同一ビツト位置(第2図で
は右端の斜線に示したビツト)に配置し、このビ
ツトを用いて識別ビツトパタンを構成する。この
ビツトのビツトパターンが例えば010101…,
0011001100…,000111000111000…の各場合で、
それぞれ第2図A,B,Cのようにデータ信号伝
送なし、8Kb/sデータ信号との同時伝送、
16Kb/sデータ信号との同時伝送を表わすよう
に定める。この識別ビツトパターンはビツト割当
てを変更した時に、受信側でこの識別ビツトパタ
ーンを検出できる程度の期間だけ送出すればよ
く、その間だけ音声信号の品質が劣化するが、最
下位ビツトが用いられるため大きく劣化するおそ
れはない。
識別信号を別チヤネルで伝送する方法ではその
分だけ伝送ビツトレートが増加し、また識別ビツ
トを常時フレーム内に設けておく方法やビツトス
チールによる方法では定常的に音声の符号化ビツ
ト数が削られるため音声品質の劣化が大きいが、
上述の識別法によれば識別用のビツトレートを増
加させることがなく、かつ識別ビツトパタンを構
成しない時は音声信号の符号化だけにビツトを配
分でき、更に識別用のビツトは音声品質に与える
影響が少ないビツトを選択して用いるため、音声
品質の劣化を少なくすることができる。識別信号
のために最下位ビツトのみではなく、これを含み
その上位側のビツトと合せた複数ビツトを用いて
もよい。
なおこのようなビツト割当ての変更は例えば前
記会議電話では話者が手画き図形データを送る時
に、これを示すスイツチをオンにしてこれに応じ
たビツト割当てが行われるようにする。また帯域
幅、帯域分割数も制御してもよく、例えば8Kb/
sのデータ信号と同時伝送する時にこれに1ビツ
トを割当て、音声信号を0〜4KHzの帯域と、4
〜8KHzの帯域とに分け、それらにそれぞれ4ビ
ツト、3ビツトを割当て、16Kb/sのデータ信
号と同時伝送する時は、データ信号に2ビツトを
割当て、音声信号を0〜4KHz、4〜6KHz、6〜
8KHzの3帯域に分け、これらに対しそれぞれ3
ビツト、2ビツト、1ビツトを割当てる。このよ
うなことをハードウエアで行わせる場合、これら
各帯域通過波器を用意しておき、これらを選択
的に使用すればよい。またデータ信号に対するビ
ツト割当ては例えばデータ信号を一度バツフアに
貯えてから多重化回路8へ供給し、そのバツフア
の充足状態に応じて行うようにすることができ
る。
〈効果〉 以上述べたように、この発明によれば音声信号
とデータ信号とを多重化して同時伝送する場合に
帯域分割により効果的なビツト割当てを行い、ま
たデータ信号を送らない場合やデータ信号速度が
遅い場合に可能な限り、音声信号にビツトを割当
てるため良好な音声品質を維持しつつ音声信号と
データ信号との符号化ビツト数を任意に変化させ
ることができるという性能、機能面で大なる特長
を有する音声・データ同時伝送を実現できる。
この発明の効果を第3図を参照して具体的に説
明する。第3図は、前記第1実施例と、前記特開
昭55−137761号公報に示す従来技術とにおけるデ
ータ信号なしの場合、8Kb/sのデータ信号を重
畳する場合、16Kb/sのデータ信号を重畳する
場合の各符号化音声のプレフアレンス値(人間の
耳で聞いた時の音声品質のよさ)、セグメンタル
S/N(短時間S/Nの平均)、ケプストラム距離
尺度(原音声と符号化音声とのスペクトラムの
差)をそれぞれ示す。この図よりセグメンタル
S/N及びケプストラム距離尺度データ非伝送の
場合はこの発明も従来技術もほぼ同一であるが
(プレフアレンス値はもともとこの発明の方がよ
い)、データ信号を重畳すると、この発明も従来
技術も劣化するが、従来技術はこの発明よりも大
きく劣化する、しかも従来技術ではデータ信号が
16Kb/sになると、データ信号が8Kb/sの時
よりも更に劣化するが、この発明ではデータ信号
が8Kb/sでも16Kb/sでも劣化はほゞ同程度
である。
このようにこの発明では、音声信号を低域音帯
域と高域音帯域とに2分割し、低域音帯域の方に
符号化ビツト数を多く割当て、データ信号の多重
化に応じて低域音帯域のビツト数を減少すること
により、データ信号を重畳しても音声品質劣化を
従来技術よりも少なくすることができる。
更にこの発明ではデータ信号の多重化に関係な
く低域音声域に対する符号化を常に同一符号方法
で行うため、同一ハードウエアを制御してデータ
信号の多重化に関係なく低域音帯域を符号化する
ように構成することができる。
この発明の応用分野としては先に述べたように
例えば会議電話において0〜7KHzの広帯域音声
信号を手書き文字図形信号と多重化して合計
64Kb/sのビツトレートで同時伝送することが
挙げられ、会議電話サービスにおける音声の高品
質化(広帯域化)及び高機能化の点で極めて有効
である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による音声信号とデータ信号
の多重同時伝送方式の一実施例を示すブロツク
図、第2図はこの発明による音声信号とデータ信
号の多重同時伝送方式の一実施例における1フレ
ーム(フレーム長8ビツト)のビツト配列例を示
す図、第3図はこの発明の実施例と従来技術の音
声品質を示す図である。 1……音声入力端子、2……アナログデイジタ
ル変換器、3……帯域可変フイルタ、4……フイ
ルタ群、5……音声符号器、6……制御回路、7
……データ入力端子、8……多重化回路、9……
出力端子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 音声信号とデータ信号をデイジタル符号化
    し、フレーム長Ntビツトで多重化して同時伝送
    する方式において、 上記音声信号を低域音帯域と高域音帯域とに2
    分割し、データ信号を多重化しない時はこれら低
    域音帯域と高域音帯域とにフレームあたりそれぞ
    れNtlビツト、Nthビツト(Ntl+Nth=Nt:Ntl
    >Nth)を割当て、これら各帯域ごとに符号化
    し、 フレームあたりの符号ビツト数がNd1のデータ
    信号を多重化する時は、上記低域音帯域の音声信
    号をフレーム当り(Ntl−Nd1)ビツトで符号化
    し、 フレームあたりの符号ビツト数がNd2のデータ
    信号を多重化する時は、上記低域音帯域の音声信
    号をフレーム当り(Ntl−Nd2)ビツトで符号化
    し、 かつ上記低域音帯域の音声信号に対する符号化
    は上記データ信号を多重化する時も、多重化しな
    い時も、常に同一の符号化方法で符号化する、 ことを特徴とする音声信号とデータ信号の多重同
    時伝送方式。
JP118784A 1984-01-06 1984-01-06 音声信号とデ−タ信号の多重同時伝送方式 Granted JPS60144037A (ja)

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