JPH04100460A - 電話機の歪測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、音声のコーデック（符号・復号器）を内蔵し
た電話機で発生する歪を測定する歪測定方法に関する。

〔従来の技術］ 加入者系までディジタル化された通話網に接続される電
話機には、通話音声の符号化および復号化を行うコーデ
ックが内蔵されている。

電話機で発生する歪は、従来は正弦波を用いて測定され
ることが多かったが、音声の冗長性を利用した音声符号
化方式のコーデックが内蔵されている電話機では、正弦
波が伝送できない場合や、正弦波で測定した歪と音声で
生ずる歪が異なる場合があり、音声を用いた歪測定が必
要になっている、しかし、音声のように広帯域スペクト
ルをもつ信号を使って歪測定を行うときには、歪を発生
する部分、すなわちコーデックの入出力信号を直接観測
することが要求されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、電話機が送話状態の場合には、入力端子は送
話器で音響信号が入力され、出力端子は加入者線側にあ
る電気的端子で電気信号が出力される。また、電話機が
受話状態の場合には、入力端子は加入者線側の電気的端
子で電気信号が入力され、出力端子は受話器で音響信号
が出力される。

音響信号が入出力される送話器および受話器では、とも
に周波数に対する感度の特性は平坦ではなく、送話状態
において、コーデックの入力端での電気信号のスペクト
ルは入力される音響信号のスペクトルと異なる。また、
受話状態では、コーデックの出力端での電気信号のスペ
クトルがそのまま受話器から音響信号として出力されな
い。

したがって、コーデックが内蔵された電話機では、コー
デックの入出力端からその入出力信号を取り出さない限
り、正確な歪測定を行うことが不可能であった。しかし
、コーデックは電話機の内部回路であり、その入出力端
から信号を取り出すことは容易ではなかった。

本発明は、送話状態において入力される音響信号と出力
される電気信号、あるいは受話状態において人力される
電気信号と出力される音響信号から、直接電話機の歪を
測定することができる歪測定方法を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項１に記載の発明は、電話機の伝達関数を音響信号
で入力される入力信号と電気信号で出力される出力信号
の自己相関関数および相互相関関数を用いて求め、得ら
れた伝達関数と前記入力信号から所定の演算処理により
、前記電話機の内部回路の歪発生部分の擬似入力信号を
生成し、前記擬似入力信号と前記出力信号とを用いて、
前記歪発生部分の歪を測定することを特徴とする請求項
２に記載の発明は、電話機の伝達関数を電気信号で人力
される入力信号と音響信号で出力される出力信号の自己
相関関数および相互相関関数を用いて求め、得られた伝
達関数と前記出力信号から所定の演算処理により、前記
電話機の内部回路の歪発生部分の擬似出力信号を生成し
、前記入力信号と前記擬似出力信号とを用いて、前記歪
発生部分の歪を測定することを特徴とする。

［作　用］ 送話状態では、送話器に入力される音響信号からコーデ
ック入力信号を擬領し、それと出力端子に出力される電
気信号とを用いて電話機の歪を求める。また、受話状態
では、受話器に出力される音響信号からコーデック出力
信号を擬領し、それと入力端子に入力される電気信号と
を用いて電話機の歪を求める。なお、ここでは、電話機
の内部回路の歪発生部分をコーデックとして説明する。

第１図は、電話機の伝達関数から擬似コーデック入出力
信号を求める原理を説明する概念図である。

第１図（ａｌは、電話機の伝達関数の測定原理を示す。

図において、電話機１１の入力端子１３には、送話状態
で音響信号、受話状態で電気信号が入力され、出力端子
１５には、送話状態で電気信号、受話状態で音響信号が
出力される。電話機１１で伝達間数Ｈ（ロ）の対象とな
るのは、送話状態では送話器およびコーデックであり、
その伝達関数Ｈ（ロ）は主に送話器の伝達関数によって
決まり、受話状態ではコーデックおよび受話器であり、
その伝達関数Ｈ（ｋ）は主に受話器の伝達関数によって
決まる。

ここで、入出力信号の時間的なサンプル値をそれぞれｘ
ｉ　、ｙｉ　とし、これのフーリエ変換を行ったときの
複素スペクトルをＸ（ロ）、Ｙ（２）とすると、入出力
信号のパワースペクトルＷＸＸ（資）、ｗｙｙ（２）は
、ＷｘｘＧｃ）　＝　Ｘ　（ｋ）　・Ｘ　”　（ｋ）　
　　　　　　　　−（１）ｗｙｙ（２）＝Ｙ（ロ）・Ｙ
″（ロ）　　　　　　　　・・・（２）となる。なお、
Ｘ”（２）、Ｙｏ（２）はそれぞれ共役複素スペクトル
である。また、相互相関係数Ｗｘｙ（ｋ）、Ｗｙｘ（ロ
）は、 Ｗｘｙ（財）＝Ｘ“（資）・Ｙ（財）　　　　　　　　
　・・・（３）Ｗｙｘ（ト）＝Ｘ（ト）・Ｙｌ（ト）　
　　　　　　　　・・・（４）の２通りの計算方法で求
められるが、対象としている装置に歪や雑音がなければ
等しい。

したがって、電話機１１の伝達関数Ｈ（ト）は、Ｈ関＝
Ｗｉ酊／Ｗｉ【　　　　　　　　　・・・（５）Ｈ（資
）＝Ｗｙｘ斑／Ｗｙｙ固　　　　　　　　・・・（６）
の２通りの計算方法で求められるが、入力側に雑音があ
るときは（５）式に従い、また出力側に雑音があるとき
は（６）弐に従って伝達関数を求めたほうが、雑音の影
響を回避することができる。

なお、ｎが音響信号の全フレーム数とすると、である。

以下、送話状態で電話機の歪を測定する場合と、受話状
態で測定する場合に分けて説明する。

第１図（ｂ）は、電話機１１が送話状態にあるときの伝
達関数の測定原理を示す０図において、電話機１１には
音響信号が入力され、伝達関数Ｈ（２）の送話器の出力
とコーデック１７から発生する歪Ｎが加算され、電気信
号として出力される。

送話状態では、図に示すように、歪を発生するコーデッ
ク（符号器）１７は、伝達関数を決定する送話器の後ろ
にあるので、歪をＭ音とみなせば出力側に雑音がある場
合と考えることができる。

したがって、送話状態では伝達間数Ｈ（ｋ）を（５）式
を使って求める。

第１図（Ｃ）は、電話機１１が受話状態にあるときに、
伝達関数の測定原理を説明する概念図である。

図において、電話機１１には電気信号が入力され、コー
デック１７から発生する歪Ｎが加算され、受話器の伝達
関数Ｈ（２）に応じた音響信号が出力される。

受話状態では、図に示すように、歪を発生するコーデッ
ク（復号器）１７は、伝達関数を決定する受話器の前に
あるので、入力側に雑音と見なされる歪がある場合と考
えることができる。したがって、受話状態では伝達関数
Ｈ（ｋ）を（６）式を使って求める。

各式により求められた伝達関数Ｈ（２）を用いて、送話
状態では送話器に入力される音響信号ｘｉがら擬憤コー
デック入力信号Ｘ′ｉが ｘ’１＝Ｆ−’（ＨＣｋ））　　ｘｉ　　　　　　　　
　−ＱＤとして生成される。ここで、Ｆ−’はフーリエ
逆変換を意味する。

また、受話状態では受話器から出力される音響信号ｙｉ
から擬似コーデック出力信号ｙ′ｉがｙ’ｉ　＝Ｆ−’
（Ｈ（ｋｌ−’）　　ｙｉ　　　　　　　”・Ｇ２）と
して生成される。ここで、Ｈ（ｋ）−’はＨ（ｋ）の逆
伝達関数である。

第１図（ｄ）は、電話機が送話状態にあるときに、ＱＤ
弐により求めたコーデック部分の仮想的な入出力関係を
示す。図において、符号１８はコーデック１７の擬似コ
ーデック入力端子であり、擬似コーデック入力信号ｘ’
ｉと出力端子１５の電気信号ｙｉを用いて、電話機の歪
を求めることができる。

第１図（ｅ）は、電話機が受話状態にあるときに、（１
２１式により求めたコーデック部分の仮想的な入出力関
係を示す図である。図において、符号１９はコーデック
１７の擬似コーデック出力端子であり、入力端子１３の
電気信号ｘｉと擬似コーデック出力信号　／、を用いて
、電話機の歪を求めることができる。

［実施例〕 以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第２図は、請求項１に記載の発明に対応し、本発明方法
をコーデックを内蔵した電話機の送話状態における歪測
定に適用した実施例を説明するブロック図である。

図において、符号２１は被試験電話機であり、その送話
器２２に擬似口（特殊なスピーカ）２３から発せられる
音響信号が入力される。送話器２２に入力された音響信
号は、電気信号に変換されて被試験電話機２１内のコー
デックを介してその出力端子に取り出され、アナログ・
ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）２４を介してメモリ２５に
取り込まれる。

一方、擬似口２３から発せられる音響信号は、音圧測定
用マイクロホン２６に入力され、出力される電気信号は
、同様にアナログ・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）２７を
介してメモリ２８に取り込まれる。

メモリ２５には、スイッチ３ｏを介してフーリエ変換器
３１が接続されるとともに、歪測定回路３２が接続され
る。また、メモリ２９には、スイッチ３０を介してフー
リエ変換器３１が接続されるとともに、ディジタルフィ
ルタ３３が接続される。フーリエ変換器３１の出力は、
伝達関数演算器３４、逆フーリエ変換器３５を介してデ
ィジタルフィルタ３３に入力される。ディジタルフィル
タ３３の出力は、歪測定回路３２に入力される。

以下、このような構成における歪試験電話機２１の歪測
定手順について説明する。

擬似口２３の前方に音圧測定用マイクロホン２６を置き
、発せられる音響信号を検出し、ディジタル信号に変換
してメモリ２８に記憶する。

なお、音圧測定用マイクロホン２６は、周波数に対して
平坦な特性をもっており、入力される音響信号のスペク
トルが忠実に検出される。

一方、擬似口２３の前方に送話器２２を置き、発せられ
る音響信号を検出し、ディジタル信号に変換してメモリ
２５に記憶する。

ここで、メモリ２８に記憶された内容は、被試験電話機
２１に音響信号で入力される入力信号と同等である。

次に、スイッチ３０をメモリ２８側に切り替え、メモリ
２８の内容をフーリエ変換器３１に取り込み、フーリエ
変換を行う。続いて、スイッチ３０をメモリ２５側に切
り替え、メモリ２５の内容をフーリエ変換器３１に取り
込み、フーリエ変換を行う。

伝達関数演算器３４では、この二つの信号のフーリエ変
換結果を使い、上述した原理に基づいて伝達関数を求め
る。さらに、逆フーリエ変換器３５では、得られた伝達
関数をインパルス応答に変換してディジタルフィルタ３
３に送出する。ディジタルフィルタ３３では、メモリ２
８から取り込まれる被試験電話機２１の入力信号（送話
器２２に入力される音響信号）に対して伝達関数のイン
パルス応答を係数とする処理により、擬似コーデック入
力信号を生成し、歪測定回路３２に送出する。

歪測定回路３２では、この擬似コーデック入力信号と、
メモリ２５がら取り込まれる被試験電話機２１の出力信
号とを用い、上述した原理に基づく処理により、被試験
電話機２工の歪を測定することができる。

第３図は、請求項２に記載の発明に対応し、本発明方法
をコーデックを内蔵した電話機の受話状態における歪測
定に適用した実施例を説明するブロック図である。

なお、第２図に示した実施例と同等のものについては同
一番号を付し、その接続関係についての説明は省略する
。

図において、被試験電話機２１の入力端子には、測定信
号＃３６から電気信号が入力され、内蔵されているコー
デックを介して処理された信号が受話器３７から音響信
号に変換されて発せられる。

その音響信号は、擬似耳３８に入力されて電気信号に変
換され、さらにアナログ・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）
２４を介してメモリ２５に取り込まれる。

一方、測定信号源３６から出力された電気信号は、直接
アナログ・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）２７を介してメ
モリ２日に取り込まれる。

スイッチ３０、フーリエ変換器３１、歪測定回路３２、
ディジタルフィルタ３３、伝達関数演算器３４および逆
フーリエ変換器３５の構成は、第２図に示す吏施例と同
様である。

以下、このような構成における歪試験電話Ｉ！２１の歪
測定手順について説明する。

被試験電話機２１は、測定信号ａ！３６の出力信号に応
じた音響信号を受話器２３から発する。受話器２３の前
方に擬イ以耳３８を置き、発せられる音響信号を検出し
、ディジタル信号に変換してメモリ２８に記憶する。

一方、測定信号源３６の出力信号は、ディジタル信号に
変換してメモリ２５に記憶する。

ここで、メモリ２５に記憶された内容は、被試験電話機
２１に電気信号で入力される入力信号と同等である。

次に、スイッチ３０をメモリ２８側に切り替え、メモリ
２８の内容をフーリエ変換器３１に取り込み、フーリエ
変換を行う。続いて、スイッチ３０をメモリ２５側に切
り替え、メモリ２５の内容をフーリエ変換器３１に取り
込み、フーリエ変換を行う。

伝達関数演算器３４では、この二つの信号のフーリエ変
換結果を使い、上述した原理に基づいて伝達関数を求め
る。さらに、逆フーリエ変換器３５では、得られた伝達
関数をインパルス応答に変換してディジタルフィルタ３
３に送出する。ディジタルフィルタ３３では、メモリ２
８から取り込まれる被試験電話機２１の出力信号（受話
器３７から発せられる音響信号）に対して伝達関数のイ
ンパルス応答を係数とする処理により、擬似コーデック
出力信号を生成し、歪測定回路３２に送出する。

歪測定回路３２では、この擬似コーデック出力信号と、
メモリ２５から取り込まれる被試験電話機２１の入力信
号とを用い、上述した原理に基づく処理により、被試験
電話機２１の歪を測定することができる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明は、歪測定対象の電話機の送話
器に入力される音響信号、あるいは受話器から出力され
る音響信号から、電話機内の歪発生部分（コーデック）
の擬似入力信号あるいは擬似出力信号を算出して電話機
の歪を測定することができる。

したがって、コーデックを内蔵している電話機に対して
、そのコーデックの入出力信号を直接引き出すことなく
、容易に歪測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電話機の伝達関数から擬似コーデック入出力信
号を求める原理を説明する概念図。 第２図は請求項１に記載の発明に対応し、本発明方法を
コーデックを内蔵した電話機の送話状態における歪測定
に適用した実施例を説明するブロック図。 第３図は請求項２に記載の発明に対応し、本発明方法を
コーデックを内蔵した電話機の受話状態における歪測定
に通用した実施例を説明するブロック図。 ＩＩ・・・電話機、Ｉ３・・・入力端子、１５・・・出
力端子、１７・・・コーデック、１８・・・擬似コーデ
ック入力端子、１９・・・擬似コーデック出力端子、２
１・・・被試験電話機、２２・・・送話器、２３・・・
擬似口（特殊なスピーカ）、２４．２７・・・アナログ
・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）　、２５．２８・・・メ
モリ、３０・・・スイッチ、３１・・・フーリエ変換器
、３２・・・歪測定回路、３３・・・ディジタルフィル
タ、３４−５．伝達関数演算器、３５・・・逆フーリエ
変換器、３６・・・測定信号源、３７・・・受話器、３
８・・・ｉ似耳。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電話機の伝達関数を音響信号で入力される入力信
   号と電気信号で出力される出力信号の自己相関関数およ
   び相互相関関数を用いて求め、 得られた伝達関数と前記入力信号から所定の演算処理に
   より、前記電話機の内部回路の歪発生部分の擬似入力信
   号を生成し、 前記擬似入力信号と前記出力信号とを用いて、前記歪発
   生部分の歪を測定する ことを特徴とする電話機の歪測定方法。
2. （２）電話機の伝達関数を電気信号で入力される入力信
   号と音響信号で出力される出力信号の自己相関関数およ
   び相互相関関数を用いて求め、 得られた伝達関数と前記出力信号から所定の演算処理に
   より、前記電話機の内部回路の歪発生部分の擬似出力信
   号を生成し、 前記入力信号と前記擬似出力信号とを用いて、前記歪発
   生部分の歪を測定する ことを特徴とする電話機の歪測定方法。