JPH0522237A - 移動無線通信システムの信号符号化伝送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バースト誤りに対する保護能力を十分に備え
た上で伝送遅延を低減し、これによりバースト誤りおよ
び伝送遅延による通信品質の劣化を最小限に押さえる。 【構成】 送信側において、音声符号化器１２により、
送信信号を符号化したのちこの符号化信号をその１符号
化フレーム長の時間内に所定回数ｎに分けて出力し、こ
の出力された符号化信号に対し、インタリーブ部１４に
より１符号化フレーム長の１／ｎを基本単位として２ｎ
／ｎ未満のインタリーブを行ない、かつ受信側において
は、受信復調された符号化信号に対し、デインタリーブ
部２３により上記２ｎ／ｎ未満のデインタリーブを行な
って１符号化フレーム長の時間内にｎ個の符号化信号を
出力し、これらの符号化信号を音声復号器２５により復
号して原信号を再生するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばディジタルモー
ドの携帯・自動車無線通信システムやコードレス無線電
話装置等で使用される信号符号化伝送方式に係わり、特
にフレーム間インタリーブ方式を用いて伝送を行なう信
号符号化伝送方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯・自動車無線電話システムや
コードレス無線電話装置の一つとして、ディジタルモー
ドの無線通信方式を採用したシステムが提唱されてい
る。

【０００３】ディジタルモードとは、送信側で音声信号
および制御データを符号化して、この符号化された信号
により搬送波をディジタル変調して送信し、受信側で上
記送信側から送られた変調搬送波を受信してディジタル
復調したのち、この復調信号を復号することにより元の
音声信号および制御データを再生する方式である。ま
た、このディジタルモードによる無線通信では、１つの
無線周波数により複数のタイムスロットを時分割多重し
て伝送する方式が用いられる。

【０００４】図３はこの種のシステムの概略構成を示す
もので、有線電話網ＮＷに接続された制御局ＣＳと、こ
の制御局ＣＳに対しそれぞれ有線回線ＣＬ１〜ＣＬｎを
介して接続された複数の基地局ＢＳ１〜ＢＳｎと、複数
の移動局ＰＳ１〜ＰＳｍとから構成されている。上記各
基地局ＢＳ１〜ＢＳｎは、それぞれ異なるエリアにセル
と呼ばれる無線ゾーンＥ１〜Ｅｎを形成する。移動局Ｐ
Ｓ１〜ＰＳｍは、自局が位置している無線ゾーンの基地
局に対し、通話用無線周波数の空きタイムスロットを使
用して接続され、さらにこの基地局から制御局ＣＳを介
して有線電話網ＮＷに接続される。そして、この状態で
有線電話網ＮＷに接続された電話機と通話が可能とな
る。

【０００５】ところで、移動無線通信システムでは、無
線伝送路において発生するレイリーフェージングの影響
により、伝送符号にランダム誤りやバースト誤りが発生
することがある。この符号誤りが発生した符号化音声信
号をそのまま復号して音声出力すると、歪んだ品質の悪
い音声が出力されることになり好ましくない。そこで従
来では、送信側において伝送符号を誤り訂正符号化した
のち送信し、受信側で受信伝送符号を誤り訂正復号した
のち、音声信号に復号するようにしている。これによ
り、上記ランダム誤りおよびバースト誤りのうち、特に
ランダム誤りによる音声品質の劣化を効果的に改善する
ことができる。

【０００６】一方、上記ランダム誤りおよびバースト誤
りのうちバースト誤りに対しては、フレーム間インタリ
ーブ方式を用いることにより対応している。フレーム間
インタリーブ方式とは、音声符号器で符号化された１フ
レーム分の符号化音声信号を複数の伝送フレームに分け
て伝送し、これにより任意の伝送フレームでバースト誤
りが発生しても他の伝送フレームに挿入されている同じ
符号化音声信号により誤り訂正復号化したのち音声信号
に復号することにより、音声信号を確実に再生できるよ
うにしたものである。

【０００７】図４は、従来より用いられているフレーム
間インタリーブ方式を示したもので、音声符号器では１
符号化フレームの符号化音声信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，…
が、各々次の符号化フレームの時間内に２回に分けてＡ
1 Ａ2 ，Ｂ1 Ｂ2 ，Ｃ1 Ｃ2 ，…として出力される。そ
して、これらの符号化音声信号Ａ1 Ａ2 ，Ｂ1 Ｂ2 ，Ｃ
1 Ｃ2 ，…は、各々インタリーブ部において図示する如
く互いに隣接する２つの伝送フレームに分けて挿入さ
れ、送信される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この様な従
来の符号化伝送方式では、１符号化フレーム長を基本単
位として２フレーム間のインタリーブを行なって伝送し
ている。このため、符号化フレームから伝送フレームに
変換される際に１フレーム分という大きな伝送遅延が発
生する不具合があった。伝送遅延が大きいと送受間で通
話音声のずれが大きくなるため、通話上の違和感が増大
して通話品質の低下を招き非常に好ましくない。

【０００９】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、バースト誤りに対する保
護能力を十分に備えた上で伝送遅延を低減し、これによ
りバースト誤りおよび伝送遅延による通信品質の劣化を
最小限に押さえることができる移動無線通信システムの
信号符号化伝送方式を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、送信側において、信号符号化手段により、
送信信号を符号化したのちこの符号化信号をその１符号
化フレーム長の時間内に所定回数ｎに分けて出力し、こ
の出力された符号化信号に対し、インタリーブ手段によ
り１符号化フレーム長の１／ｎを基本単位として２ｎ／
ｎ未満のインタリーブを行ない、かつ受信側において
は、受信復調された符号化信号に対し、デインタリーブ
手段により上記２ｎ／ｎ未満のデインタリーブを行なっ
て１符号化フレーム長の時間内にｎ個の符号化信号を出
力し、これらの符号化信号を信号復号手段により復号し
て原信号を再生するようにしたものである。

【００１１】

【作用】この結果本発明によれば、符号化信号は１符号
化フレーム長の１／ｎを基本単位として２ｎ／ｎ未満の
インタリーブが行なわれて伝送されることになる。この
ため、符号化フレームから伝送フレームに変換する際に
発生する伝送遅延は、１符号化フレーム長の１／ｎに相
当する時間に短縮されることになる。したがって、１フ
レーム長に相当する伝送遅延が生じていた従来の方式に
比べて伝送遅延は短縮され、これにより通話品質を向上
させることが可能となる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例における音声符号
化伝送方式を適用した携帯無線電話システムで使用され
る携帯無線電話装置の構成を示すものである。

【００１３】この携帯無線電話機は、送信系、受信系お
よび制御系に大別される。尚、４０は図示しない電池の
出力を基に所定の動作電圧Ｖccを生成するための電源回
路である。

【００１４】先ず送信系は、送話器１１と、音声符号器
（ＳＰＣＯＤ）１２と、誤り訂正符号器（ＣＨＣＯＤ）
１３と、インタリーブ部（ＩＴＬ）１４と、ディジタル
変調器（ＭＯＤ）１５と、混合器１６と、送信電力増幅
器（ＰＡ）１７と、高周波スイッチ回路（ＳＷ）１８
と、アンテナ１９とから構成される。

【００１５】音声符号器１２では、送話器１１から出力
されたアナログ音声信号の符号化が行なわれる。この音
声の符号化方式としては、例えばＣＥＬＰ（Code Excit
ed Linear Prediction）方式あるいはＡＰＣ−ＡＢ（Ad
aptive Prediction Coding Adaptive Bit Alacction ）
方式が用いられる。また、音声符号器１２では、上記符
号化された音声信号（符号化音声データ）が、その各符
号化フレーム毎にフレームの前半で得られた符号化音声
データとフレームの後半で得られた符号化音声データと
に分離されて、次のフレーム期間にそれぞれ出力され
る。つまり、各符号化フレームの符号化音声データは、
次のフレーム期間内に２度に分けて出力される。

【００１６】また誤り訂正符号器１３では、上記音声符
号器１２から出力された符号化音声データおよび後述す
る制御回路３１から出力された符号化制御データのう
ち、特に重要な符号化データに対して誤り訂正符号化が
行なわれる。この誤り訂正符号化方式には、例えばＢＣ
Ｈ符号化方式あるいはＲＳ（Reed Solomon）符号化方式
が用いられる。

【００１７】さらにインタリーブ部１４では、先ず上記
音声符号器１２から直接供給された符号化データと、上
記誤り訂正符号器１３で誤り訂正符号化されたのち供給
された符号化データとが多重化される。そして、この多
重化された符号化データに対し、１符号化フレームの１
／２に相当する長さを基本単位として、３／２のインタ
リーブが行なわれる。

【００１８】またディジタル変調器１５では、上記イン
タリーブ部１４から出力された符号化データにより変調
された中間周波信号が発生される。尚、変調方式として
は例えばπ／４シフトＱＰＳＫ方式が用いられる。

【００１９】混合器１６では、上記中間周波信号が周波
数シンセサイザ３２から出力された局部発振信号とミキ
シングされ、これにより高周波送信信号となる。送信電
力増幅器１７では、上記混合器１６から出力された高周
波送信信号が所定の送信電力に増幅される。高周波スイ
ッチ１８は、制御回路３１から指定された送信タイムス
ロットの期間だけ導通状態となり、この期間に上記送信
電力増幅器１７から出力された無線送信信号をアンテナ
１９に供給してこのアンテナ１９から図示しない基地局
に向けて送出する。

【００２０】これに対し受信系は、受信機（ＲＸ）２１
と、ディジタル復調器（ＤＥＭ）２２と、デインタリー
ブ部（ＤＥＩＴＬ）２３と、誤り訂正復号器（ＣＨＤＥ
Ｃ）２４と、音声復号器（ＳＰＤＥＣ）２５と、受話器
２６とから構成される。

【００２１】受信機２１では、所定のタイムスロットに
おいて受信された高周波受信信号が中間周波信号に周波
数変換される。ディジタル復調器２２では、上記受信機
２１から出力された受信中間周波信号に対するビット同
期および伝送フレーム同期が確立されたうえで、上記受
信中間周波信号の復調が行なわれる。尚、上記同期の確
立に係わる情報は制御回路３１に供給される。

【００２２】デインタリーブ部２３では、上記ディジタ
ル復調器２２から出力された符号化伝送データに対し、
１符号化フレーム長の１／２を基本単位として３／２の
デインタリーブが行なわれ、これにより符号化データが
再生される。そして、この符号化データは誤り訂正復号
が必要なものと不要なものとに分離され、誤り訂正復号
が必要な符号化データは誤り訂正復号器２４に、また誤
り訂正復号が不要な符号化データは音声復号器２５にそ
れぞれ供給される。

【００２３】誤り訂正復号器２４では、上記デインタリ
ーブ部２３から出力された符号化データの誤り訂正復号
が行なわれる。そして、この誤り訂正復号によりランダ
ム符号誤りが訂正された符号化データのうち、音声デー
タは音声復号器２５へ供給され、また制御データは制御
回路３１に供給される。

【００２４】音声復号器２５では、上記デインタリーブ
部２３から直接供給された符号化データおよび誤り訂正
復号器２４から出力された符号化音声データの復号化処
理が行なわれ、これにより再生されたアナログ受話信号
は受話器２６から拡声出力される。

【００２５】また制御系は、制御回路（ＣＯＮＴ）３１
と、周波数シンセサイザ（ＳＹＮ）３２と、受信電界強
度検出回路（ＲＳＳＩ）３３と、コンソールユニット
（ＣＵ）３４とを備えている。制御回路３１は、例えば
マイクロコンピュータを主制御部として備えたもので、
無線チャネルの空きサーチや接続制御、通話に係わる種
々の制御を実行する。周波数シンセサイザ３２は、制御
回路３１により指定された無線チャネルに対応する局部
発振周波数を発生する。受信電界強度検出回路３３で
は、基地局から送信された電波の受信電界強度が検出さ
れ、その検出信号は制御回路３１に供給される。コンソ
ールユニット３４には、発信スイッチやダイヤルキー等
のキースイッチ群およびダイヤル番号や無線電話機の動
作状態等を表示するための液晶表示器が設けられてい
る。

【００２６】尚、図１では説明の便宜上、携帯無線電話
システムの基地局および移動局のうち、移動局として使
用される携帯無線電話機の構成のみを示した。しかし、
基地局で使用される無線機も、送話器１１および受話器
２６が有線回線インタフェース回路に置き代わる点が異
なるだけで、他は上記携帯無線電話機と同一に構成され
る。したがって、以後基地局の無線機の動作を説明する
場合には、上記携帯無線電話機で用いた符号と同一符号
を用いて説明する。次に、以上のように構成された携帯
無線電話機を用いて基地局との間で通信を行なう場合の
音声符号化伝送方式を説明する。

【００２７】通信中において、送話器１１から出力され
た話者の送話音声信号は、先ず音声符号器１２で符号化
されて図２（ａ）に示すようなフレーム構成をなす符号
化音声信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，…となる。そして、これら
の符号化音声信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，…は、フレームの前
半で得られた符号化データＡ1 ，Ｂ1 ，Ｃ1 ，Ｄ1 ，…
と、フレームの後半に得られた符号化データＡ1 ，Ｂ1
，Ｃ1 ，Ｄ1 ，…とに分離されて、各々次フレームの
期間に音声符号器１２から出力される。図２（ｂ）にこ
のときの符号化音声データの構成を示す。

【００２８】さて、そうして音声符号器１２から符号化
データが出力されると、この符号化データのうち、誤り
訂正符号化が必要なものは誤り訂正符号器１３で誤り訂
正符号化されたのちインタリーブ部１４に供給され、ま
た誤り訂正符号化が不要なものはインタリーブ部１４に
直接供給される。そして、このインタリーブ部１４で
は、１／２フレーム長を基本単位として３／２のインタ
リーブが行なわれる。例えば図２（ｃ）に示すように、
先ずＡ1 は伝送フレームの１／２フレーム後の位置に挿
入されるとともに、続く２つの１／２フレームの位置に
それぞれ挿入される。次にＡ2 は、上記Ａ1 が挿入され
た各位置から各々１／２フレーム後方側にシフトされた
３つの位置にそれぞれ挿入される。以下同様にＢ1 ，Ｂ
2 ，Ｃ1 ，Ｃ2 ，…も、各々順次１／２フレーム後方側
にシフトされた３つの位置に挿入される。

【００２９】そうしてインタリーブがなされた伝送デー
タが出力されると、ディジタル変調器１５ではこの伝送
データによりディジタル変調された中間周波信号が得ら
れる。そして、この中間周波信号は、混合器１６で局部
発振信号とミキシングされて無線高周波信号となったの
ち、高周波スイッチ１８を介してアンテナ１９から図示
しない基地局に向けて送信される。

【００３０】これに対し基地局の無線機では、上記携帯
無線電話機から送られた無線高周波信号が受信機２１で
受信されたのち、ディジタル復調器２２で受信伝送デー
タに復調されると、この伝送データはデインタリーブ部
２３にて１／２フレーム長を基本単位として３／２フレ
ームでデインタリーブされる。この結果、デインタリー
ブ部２３からは、例えば図２（ｄ）に示すような符号化
音声データが得られる。そして、この符号化音声データ
のうち、誤り訂正復号が必要なデータは誤り訂正復号器
２４で誤り訂正復号されたのち音声復号器２５に入力さ
れ、また誤り訂正復号が不要なデータは音声復号器２５
に直接入力される。この音声復号器２５では、上記各入
力データが図２（ｅ）に示すように所定の符号化フレー
ムに応じた構成に直されたのち、アナログ音声信号に復
号される。尚、基地局から携帯無線電話機への符号化音
声データの伝送も全く同様に行なわれる。

【００３１】この様に本実施例であれば、送信側におい
て、音声符号器１２から符号化音声データを１符号化フ
レームの期間内に２度に分けて出力し、この符号化音声
データをインタリーブ部１４で１／２フレーム長を基本
単位として３／２のインタリーブを行なって送信し、受
信側において、デインタリーブ部２３で上記送信側とは
逆に１／２フレーム長を基本単位として３／２のデイン
タリーブを行なって符号化音声データを再生し、この符
号化音声データを音声復号器２５で復号して原音声信号
を再生するようにしたので、インタリーブによるデータ
の伝送遅延量を１／２フレーム長に相当する時間ＴD1に
短縮することができ、これにより伝送遅延による通話品
質の劣化を少なくすることができる。ちなみに、従来の
方式では、図４に示したようにインタリーブによって１
フレーム長に相当する伝送遅延ＴD2が発生するため、伝
送遅延が大きくなり通話品質に及ぼす影響が大きくな
り、非常に好ましくない。また、本実施例であれば、３
／２インタリーブを行なっているため、バースト符号誤
りに対して十分な保護能力を発揮することができる。

【００３２】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、例えばｎの値やインタリーブするフレーム
数、インタリーブ部、デインタリーブ部、音声符号化器
および音声復号器の構成、移動無線機の種類やその回路
構成、伝送しようとする信号の種類などについても、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる
ことは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、送信側に
おいて、信号符号化手段により、送信信号を符号化した
のちこの符号化信号をその１符号化フレーム長の時間内
に所定回数ｎに分けて出力し、この出力された符号化信
号に対し、インタリーブ手段により１符号化フレーム長
の１／ｎを基本単位として２ｎ／ｎ未満のインタリーブ
を行ない、かつ受信側においては、受信復調された符号
化信号に対し、デインタリーブ手段により上記２ｎ／ｎ
未満のデインタリーブを行なって１符号化フレーム長の
時間内にｎ個の符号化信号を出力し、これらの符号化信
号を信号復号手段により復号して原信号を再生するよう
にしたものである。

【００３４】したがって本発明によれば、バースト誤り
に対する保護能力を十分に備えた上で伝送遅延を低減
し、これによりバースト誤りおよび伝送遅延による通信
品質の劣化を最小限に押さえることができる移動無線通
信システムの信号符号化伝送方式を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における音声符号化伝送方式
を適用した携帯無線通信システムで使用される携帯無線
電話機の構成を示す回路ブロック図。

【図２】図１に示した携帯無線電話機の動作説明に使用
するタイミング図。

【図３】携帯無線電話システムの構成の一例を示す概略
図。

【図４】従来の音声符号化伝送方式の説明に用いるタイ
ミング図。

【符号の説明】

１１…送話器、１２…音声符号器（ＳＰＣＯＤ）、１３
…誤り訂正符号器（ＣＨＣＯＤ）、１４…インタリーブ
部（ＩＴＬ）、１５…ディジタル変調器（ＭＯＤ）、１
６…混合器、１７…送信電力増幅器（ＰＡ）、１８…高
周波スイッチ（ＳＷ）、１９…アンテナ、２１…受信機
（ＲＸ）、２２…ディジタル復調器（ＤＥＭＯＤ）、２
３…デインタリーブ部（ＤＥＩＴＬ）、２４…誤り訂正
復号器（ＣＨＤＥＣ）、２５…音声復号器（ＳＰＤＥ
Ｃ）、２６…受話器、３１…制御回路（ＣＯＮＴ）、３
２…周波数シンセサイザ（ＳＹＮ）、３３…受信電界強
度検出回路（ＲＳＳＩ）、３４…コンソールユニット
（ＣＵ）、４０…電源回路（ＢＡＴＴ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 送信側で信号を符号化したのちこの符号
   化信号により搬送波を変調して送信し、受信側で上記変
   調搬送波を受信復調してこれにより得られた符号化信号
   を復号することにより原信号を再生する移動無線通信シ
   ステムの信号符号化伝送方式において、 送信側は、信号を符号化したのちこの符号化信号をその
   １符号化フレーム長の時間内に所定回数ｎに分けて出力
   する信号符号化手段と、この信号符号化手段から出力さ
   れた符号化信号に対し前記１符号化フレーム長の１／ｎ
   を基本単位として２ｎ／ｎ未満のインタリーブを行なう
   インタリーブ手段とを備え、 受信側は、受信復調された符号化信号に対し前記２ｎ／
   ｎ未満のデインタリーブを行なって１符号化フレーム長
   の時間内にｎ個の符号化信号を出力するデインタリーブ
   手段と、このデインタリーブ手段から出力された符号化
   信号を復号して原信号を再生する信号復号手段とを具備
   したことを特徴とする移動無線通信システムの信号符号
   化伝送方式。