JPH05227119A

JPH05227119A - 音声・データ多重化方式

Info

Publication number: JPH05227119A
Application number: JP5925492A
Authority: JP
Inventors: Toru Ogino; 透荻野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-02-14
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1993-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】音声信号の符号化および圧縮機能を備え、同
一チャンネル内に圧縮した音声信号とデータ信号とを多
重化する方式のディジタル電話機において、音声信号の
有音／無音状態に応じて、無音期間の音声信号伝送帯域
を動的にデータ信号帯域に割当て、チャンネル当りの伝
送効率を向上させる。【構成】音声信号の符号化および圧縮機能を備え、同
一チャンネル内に圧縮した音声信号とデータ信号とを多
重化する方式のディジタル電話機において、入力音声の
無音／有音状態を検出する検出手段を備え、多重化手段
が、無音状態時には、送信フレームでの音声信号に割当
てられたタイムスロットをデータ信号のタイムスロット
として使用する多重化を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音声・データ多重化方
式に関し、特に、音声信号の符号化および圧縮機能を備
えるＰＢＸ（構内交換機）のディジタル電話機におい
て、同一フレーム内に圧縮した音声信号とデータ信号と
を多重化することにより、同一チャネルを用いて音声信
号とデータ信号とを伝送する場合に、効率的に音声信号
とデータ信号とを同時に伝送する音声・データ多重化方
式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＰＢＸの内線電話機であるディジ
タル電話機において、音声通話と同時に端末等のデータ
転送を行うため、ディジタル電話機にデータ伝送用の入
出力ポートを設け、専用インタフェースを用いてＰＢＸ
に接続し、ＰＢＸの２チャンネルの通話路を用いて通信
を行う通信方法がある。

【０００３】このような通信方法では、接続時にＰＢＸ
のチャンネルを２本使用してしまうため、チャンネルの
有効利用という面から、音声信号を圧縮してから、デー
タ信号とを多重化して伝送するように、送信部および受
信部を構成して、通信を行う方法が用いられる。このよ
うな音声信号の圧縮処理および伸張処理を含む送受信部
を有するディジタル電話機の構成を、次に簡単に説明す
る。

【０００４】図８は、音声通話と同時に端末等のデータ
転送を行うディジタル電話機の構成を示すブロック図で
ある。図８において、図１において、８１はディジタル
電話機、８２は送信部、８３は受信部、８４は多重・分
離部、８５は伝送制御部である。また、８６はＰＢＸ
（構内交換機）であり、８７はＰＢＸにおける内蔵カー
ド部である。また、８８ａはデータ端末の送信ポート、
８８ｂはデータ端末の受信ポート、８９ａは電話機ヘッ
ドセット等の音声送話口（マイク）、８９ｂは電話機ヘ
ッドセット等の音声出力口（スピーカ）を示している。

【０００５】このような構成のディジタル電話機８１
は、図８に示すように、送信部８２，受信部８３，多重
・分離部８４，および伝送制御部８５で構成され、ＰＢ
Ｘには内線カード部８７を介して接続されており、デー
タ端末の送受信ポートからのデータ信号と、電話機ヘッ
ドセットの送受話口からの音声信号とを多重化して送受
信する。送信部８２および受信部８３には、音声信号を
圧縮してから、データ信号とを多重化して伝送するよう
に、送信データバッファ，符号化圧縮部、多重化部，信
号分離部，伸張復号化部，受信データバッファが備えら
れている。

【０００６】このような図８に示す構成のディジタル電
話機では、音声信号のみを圧縮し、圧縮によって空いた
チャンネル内の帯域をデータ伝送用の帯域に割当てるこ
とにより、１チャンネルだけで音声信号とデータ信号の
双方の通信を行う。なお、この種の音声・データの同時
通信方式にかかる公知文献としては、例えば、特開昭６
３−６４４６０号公報が挙げられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般の音声
通話においては、総通信時間のうち、実際に会話が行な
われる時間の割合は比較的に少なく、圧縮した音声帯域
を全ての時間に渡って使用している訳ではない。このた
め、チャンネル内に固定的に帯域を割り当てる前述の通
信方式では、会話が行なわれていない時間は音声帯域が
使用されず、帯域が有効に使用されていないという問題
がある。

【０００８】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、本発明の目的は、音声信号の符
号化および圧縮機能を備え、同一チャンネル内に圧縮し
た音声信号とデータ信号とを多重化する方式のディジタ
ル電話機において、音声信号の有音／無音状態に応じ
て、無音期間の音声信号伝送帯域を動的にデータ信号帯
域に割当てることにより、チャンネル当りの伝送効率を
向上させる音声・データ多重化方式を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述のような目的を達成
するため、本発明の音声・データ多重化方式は、入力音
声の無音／有音状態を検出する第１検出手段（２１；図
２）と、前記入力音声を符号化して圧縮する圧縮手段
（２２；図２）と、第１検出手段による検出結果に基づ
いて、有音状態の圧縮された音声信号をデータ信号と同
一フレームに時分割多重し送信フレームとする多重化手
段（２５；図２）と、受信フレームに音声信号が含まれ
るか否かを検出する第２検出手段（３３；図２）と、第
２検出手段による検出結果に基づいて、受信フレームか
ら圧縮された音声信号とデータ信号を分離する分離手段
（３３；図２）と、分離された音声信号を伸張して復号
する復号手段（３３；図２）とを有し、前記多重化手段
（２５；図２）は、無音状態時には、送信フレームでの
音声信号に割当てられたタイムスロットをデータ信号の
タイムスロットとして使用する多重化を行うことを特徴
とする。

【００１０】

【作用】本発明の音声・データ多重化方式においては、
第１検出手段（２１）が、入力音声の無音／有音状態を
検出し、圧縮手段（２３）が、入力音声を符号化して圧
縮すると、多重化手段（２５）が、第１検出手段による
検出結果に基づいて、有音状態の圧縮された音声信号を
データ信号と同一フレームに時分割多重し送信フレーム
とする。そして、送信フレームを送信する。また、受信
フレームが受信された場合、第２検出手段（３３）が、
受信フレームに音声信号が含まれるか否かを検出し、分
離手段（３３）が第２検出手段による検出結果に基づい
て、受信フレームから圧縮された音声信号とデータ信号
を分離する。復号手段（３１）が、分離された音声信号
を伸張して復号する。ここでの多重化手段（２５）は、
無音状態時には、送信フレームでの音声信号に割当てら
れたタイムスロットをデータ信号のタイムスロットとし
て使用する多重化を行う。ここで、タイムスロットとは
フレーム（複数ビットの時系列で構成）内で割り当てら
れた１以上のビットをいう（伝送帯域）。

【００１１】このように、ここでの音声・データ多重化
方式は、例えば、送信部，受信部，および伝送制御部で
構成されるディジタル電話機において、次のように適用
される。ディジタル電話機の送信部が、符号化および信
号圧縮部により、入力された音声信号を圧縮されたディ
ジタル信号に変換する際に、無音検出部において入力音
声信号の無音状態を検出し、多重化部において、データ
信号，圧縮された音声信号，および無音検出部で生成さ
れた無音状態を表す状態ビットを、ＰＢＸのタイムスロ
ットに対応した同一の８ビットのフレームフォーマット
に従って多重化する。ディジタル電話機の受信部では、
信号分離部により多重化された音声・データ信号を音声
信号，データ信号，および状態ビットに分離し、信号伸
張部および復号化部により分離したディジタル音声信号
を伸張し、アナログ音声信号に復号する。また、伝送制
御部が前述の送信部および受信部の間で間で多重化した
音声・データ信号を、ＰＢＸ内線カード部に送受信し、
ＰＢＸ内線カード部がディジタル電話機から受信した送
受信フレームをハイウェイ上のタイムスロットに対して
送受送信する。

【００１２】ここでは、入力した音声信号が無音状態の
場合に、状態ビットを使用することにより、状態ビット
をアクティブ状態に設定し、無音期間の音声信号に割り
当てられているフレームのビット位置をデータ信号用に
割当てて送信する。また、一方、内線カード部から多重
化されたタイムスロットを受信した信号分離部は、受信
したフレームを音声信号，データ信号，および状態ビッ
トに分離し、音声信号は伸号伸張部および復号化部によ
り圧縮された信号を伸張し、アナログ信号に復号する。
状態ビットが無音状態の場合、信号分離部は状態ビット
を除く全てのビットをデータ信号として受信バッファに
送信し、復号化部に無音状態を通知して音声信号出力を
無音状態にする。

【００１３】このように、フレーム内の音声信号に割り
当てられた帯域を入力した音声信号の無音期間の間は、
データ信号の帯域として割当てることにより、意味を持
たない音声信号の無音期間に対しては、音声信号用帯域
をデータ信号伝送に使用することができ、タイムスロッ
ト（フレームの帯域）を効率的に使用し、伝送効率を向
上させることが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して具
体的に説明する。図１は本発明の一実施例にかかる音声
・データ多重化方式を一態様で実施するディジタル電話
機の要部の構成を示すブロック図であり、図２はディジ
タル電話機の送信部の構成を示すブロック図、また、図
３はディジタル電話機の受信部の構成を示すブロック図
である。図４は音声信号およびデータ信号を多重化して
伝送する場合の多重化伝送フレームのフレームフォーマ
ット例を説明する図であり、図５は有音状態の多重化伝
送フレームのフォーマット例および無音状態の多重化伝
送フレームのフォーマット例をそれぞれ示す図である。

【００１５】まず、ディジタル電話機の全体の構成から
説明する。図１において、１はディジタル電話機、２は
送信部、３は受信部、４は多重・分離部、５は伝送制御
部、６は内蔵カード部、７はＰＢＸ（構内交換機）であ
る。また、１０ａはデータ端末の送信ポート、１０ｂは
データ端末の受信ポート、１１ａは電話機ヘッドセット
の音声送話口（マイク）、１１ｂは電話機ヘッドセット
の音声出力口（スピーカ）を示している。

【００１６】このような構成のディジタル電話機１は、
図１に示すように、送信部２，受信部３，多重・分離部
４，および伝送制御部５で構成され、内線カード部６を
介してＰＢＸに接続され、データ端末の送受信ポート
（１０ａ，１０ｂ）からのデータ信号と、電話機ヘッド
セットの送受話口（１１ａ，１１ｂ）からの音声信号と
を多重化して送受信する。

【００１７】ディジタル電話機の送信部２の構成は、図
２に示すように、無音検出部２１，符号化圧縮部２２，
送信データバッファ２４，および多重化部２５から構成
されている。また、ここで符号化圧縮部２２は、アナロ
グ音声信号をディジタル信号に変換して符号化する符号
化部２２ａと、符号化されたディジタル信号を圧縮する
信号圧縮部２２ｂとから構成されている。

【００１８】送信部２では、符号化圧縮部２２におい
て、入力したアナログ音声信号を符号化部２２ａにおい
て、６４ｋbpsのディジタル信号に変換し、符号化した
ディジタル音声信号を信号圧縮部２２ｂにおいて、３２
ｋbps等に信号圧縮する。無音検出部２１においては、
入力音声信号の無音状態を検出すると、無音状態を表す
状態ビットを生成する。送信データバッファ２４は、デ
ータ端末から入力したデータ信号と前述の符号化圧縮さ
れた音声信号との間の多重化同期をとるため、データ信
号を蓄積する。そして、多重化部２５が、伝送制御部５
により生成されるタイミング信号に従い、ここで生成さ
れた音声信号と、状態ビット信号と、データ信号とを、
状態ビットの内容に従い、伝送フレームのフォーマット
（図４）に応じて、ハイウェイ上の６４ｋbpsのタイム
スロットに対応した８ビットのフレーム内に多重化す
る。このときのデータ信号は状態ビットによって指定さ
れたデータ長のタイミング信号に従って、多重化部に送
信する。

【００１９】ここで、図４を参照して、本実施例にかか
る多重化伝送における伝送フレームについて説明する。
伝送フレームは、データ伝送路のハイウェイ上の６４ｋ
bpsのタイムスロットに対応した８ビットのフレームと
なっており、図４に示すように、８つビット位置の各々
が、それぞれの伝送路のタイムスロットに対応したもの
となっている。例えば、音声信号を３２ｋbpsで伝送す
る場合の伝送フレーム４１は、多重化伝送の制御信号チ
ャンネルとなる第１ビット位置のビットＳと、音声信号
チャンネルとなる第２ビット〜第５ビットの各ビットＶ
と、データ信号チャンネルとなる第６ビット〜第８ビッ
トの各ビットＤから構成されている。また、音声信号の
伝送品質を半分として、データ信号の伝送のためのチャ
ンネルを多くとるフレーム構成の場合、例えば、音声信
号を１６ｋbpsで伝送する場合の伝送フレーム４２は、
同じく、多重化伝送の制御信号チャンネルの第１ビット
位置のビットＳと、音声信号チャンネルとなる第２ビッ
ト〜第３ビットの各ビットＶと、データ信号チャンネル
となる第４ビット〜第８ビットの各ビットＤから構成さ
れている。

【００２０】再び、図２を参照して説明を続けると、前
述のように、音声信号とデータ信号とを、伝送フレーム
のフォーマットに応じて、伝送フレームに多重化する場
合、多重化部２５が、伝送制御部５により生成されるタ
イミング信号に従い、ここで生成された音声信号と、状
態ビット信号と、データ信号とを、状態ビットの内容に
従って、図４に示すような伝送フレームのフレームフォ
ーマットに対応するように、ハイウェイ上の６４ｋbps
のタイムスロット対応の８ビットのフレーム内に多重化
する。このときのデータ信号は状態ビットによって指定
されたデータ長のタイミング信号に従って、多重化部に
送信する。この場合、多重化部２５は、状態ビット信号
が有音状態を示している場合には、図５に示すように、
伝送フレーム５１は、有音状態を指示する状態ビット５
１ａと、音声信号５１ｂと、データ信号５１ｃとを多重
化したものとなる。また、状態ビット信号が無音状態を
示している場合には、伝送フレーム５２は、無音状態を
指示する状態ビット５２ａと、データ信号５２ｃとを多
重化したものとなる。このように、状態ビット信号が無
音状態を示している場合、伝送フレーム５２には、音声
信号は含まれず、データ信号の伝送分のチャンネルのみ
が状態ビットと共に多重化される。なお、多重化部２５
は、伝送フレームを送出する場合、伝送フレームに更に
シグナリング情報を付加して送出する。

【００２１】このようにして多重化された伝送フレーム
は、伝送制御部５によって、ＰＢＸの内線カード部６に
送信される。内線カード部６では、シグナリング情報を
除く８ビットの伝送フレームを入ハイウェイのタイムス
ロットに送出し、タイムスロット単位での交換処理が実
行される。そして、ＰＢＸ内の通話路スイッチ（図示せ
ず）において、交換されたタイムスロットは、出ハイウ
ェイに送出され、出ハイウェイに接続された内線カード
部６によってシグナリング情報と共に、前述のフレーム
フォーマットで他のディジタル電話機に送信される。内
線カード部６から送信された伝送フレームは、伝送制御
部５で受信される。伝送制御部５は受信した伝送フレー
ムを受信部３に送出する。

【００２２】また、ディジタル電話機の受信部３の構成
は、図３に示すように、伸張復号化部３１，信号分離部
３３，および受信データバッファ３４から構成されてお
り、いる。また、ここで伸張復号化部３１は、圧縮され
た信号を伸張する信号伸張部３１ａと、符号化されたデ
ィジタル信号をアナログ信号に復号するする復号化部３
１ｂとから構成されている。

【００２３】受信部３においては、信号分離部３３が、
受信した伝送フレームからデータ多重化された８ビット
の音声・データ信号のフレームを状態ビットの内容に基
づいて、音声信号，データ信号，および状態ビット信号
を分離し、音声信号は信号伸張部３１ａに送出し、デー
タ信号は受信データバッファ３４に送出する。また、同
時に状態ビット信号を復号化部３１ｂに送出する。この
とき、状態ビット信号の状態ビットが有音信号を示して
いる場合には、所定のフォーマット（伝送フレーム５
１；図５）に従って、音声信号とデータ信号の各々のビ
ット位置のデータが、それぞれ信号伸張部３１ａと受信
データバッファ３４に供給され、また、状態ビットが無
音信号を示している場合には、伝送フレームの状態ビッ
トを除く全てのビットデータを受信データバッファ３４
に供給される。

【００２４】伸張復号化部３１では、信号伸張部３１ａ
において、分離された３２ｋbps等のディジタル音声信
号を６４ｋbpsのディジタル音声信号に伸張し、また、
復号化部３１ｂにおいて、伸張した６４ｋbpsのディジ
タル音声信号をアナログ音声信号に変換する。変換され
たアナログ音声信号は、電話機ヘッドセット等に出力さ
れる。また、信号分離部３３で分離されたデータ信号
は、一旦、受信データバッファ３４に蓄えられてから、
データ端末等の受信ポート１０ｂとの間で同期を取っ
て、当該ディジタル電話機１に接続されたデータ端末に
送信される。

【００２５】次に、本実施例にかかる多重化部２５およ
び信号分離部３３の詳細構成について説明する。図６は
多重化部の論理回路構成を示すブロック回路図であり、
図７は信号分離部の論理回路構成を示すブロック回路図
である。

【００２６】音声信号およびデータ信号を、無音／有音
の状態を示す状態ビットに応じて多重化し、伝送フレー
ムを構成する多重化部の論理回路の構成は、例えば、図
６に示すように、ゲート回路６１，選択信号発生回路６
２，オア回路６３，同期回路６４，およびラインドライ
バ６５から構成されている。各々のゲート回路６１に
は、状態ビット，音声入力ビット，データ入力ビット，
シグナリングビットの各信号が入力されており、選択信
号発生回路６２により各々のゲート回路６１のゲーティ
ングタイミングが制御される。選択信号発生回路６２
は、送信テンプレート信号により伝送フレームフォーマ
ットが指示されると、指示された伝送フレームのフォー
マットに従い、フレームクロックおよびビットクロック
によるクロックタイミングにより、各々のゲート回路６
１におけるゲーティングタンミングの制御信号を送出す
る。選択信号発生回路６２のゲート回路のタインミング
制御では、状態ビットの１ビットに続く残りの７ビット
のタイミング制御を、状態ビット信号に応じて、音声信
号ビットの４ビットとデータ信号ビットの３ビットとを
交互に切り換えるタイミングパターンか、または、デー
タ信号ビットのみの７ビットとするタイミングパターン
で各々のゲート回路６１を制御する。このように制御さ
れる各々のゲート回路６１から出力信号は、オア回路６
３により合成されて１つの伝送フレームとされ、同期回
路６４およびラインドライバ６５を介して、送信データ
の伝送フレームとして送出される。

【００２７】次に、信号分離部の論理回路構成および動
作を、図７を参照して説明する。音声信号およびデータ
信号が、無音／有音の状態を示す状態ビットに応じて多
重化されている伝送フレームから各信号を分離する信号
分離部の論理回路構成は、図７に示すように、ラインレ
シーバ７１，クロック再生回路７２，選択信号発生回路
７３，およびラッチ回路７４から構成される。受信デー
タの伝送フレームがラインレシーバ７１を介して受信さ
れると、伝送フレームの同期信号により、クロック再生
回路７２が、伝送フレームに同期したタイミングクロッ
クを再生し、フレームクロックおよびビットクロックを
生成する。生成されたフレームクロックおよびビットク
ロックは選択信号発生回路７３に給給される。選択信号
発生回路７３は、受信テンプレート信号により伝送フレ
ームフォーマットが指示されており、指示された伝送フ
レームのフォーマットに従い、クロック再生回路７２か
ら供給されるフレームクロックおよびビットクロックに
よるクロックタイミングにより、各々のラッチ回路７４
における伝送フレーム信号のラッチのタイミング制御信
号を送出する。選択信号発生回路７３のラッチ回路のタ
イミング制御では、状態ビットの１ビットに続く残りの
７ビットのラッチタイミング制御を、状態ビット信号に
応じて、音声信号ビットの４ビットとデータ信号ビット
の３ビットとを交互に切り換えるタイミングパターン
か、または、データ信号ビットのみの７ビットとするタ
イミングパターンで各々のラッチ回路７４を制御する。
これにより、各々のラッチ回路７４からは、状態ビッ
ト，音声信号ビット，データ信号ビット，シグナリング
ビットの各信号が分離されて出力される。

【００２８】なお、ここでの信号分離部の論理操作によ
り、状態ビットの内容に応じて、音声信号ビット，デー
タ信号ビットはそれぞれ分離されているが、状態ビット
信号は、また、分離した音声信号ビットおよびデータ信
号ビットの分配制御のための制御信号としても用いられ
る。すなわち、状態ビット信号の状態ビットが有音信号
を示している場合には、所定のフォーマットに従って、
音声信号とデータ信号の各々のビット位置のデータが、
それぞれ信号伸張部３１ａと受信データバッファ３４に
供給し、また、状態ビットが無音信号を示している場合
には、伝送フレームの状態ビットを除く全てのビットデ
ータを受信データバッファ３４に供給するための制御信
号として用いられる。

【００２９】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明による音
声・データ多重化方式によれば、音声信号とデータ信号
とを多重化し、伝送フレームとして伝送する場合に、伝
送フレーム内の音声信号に割り当てられた伝送帯域（タ
イムスロット）を入力した音声信号の無音期間の間は、
データ信号の帯域として割当てることにより、意味を持
たない音声信号の無音期間に対しては、音声信号用帯域
をデータ信号伝送に使用することができ、伝送フレーム
内のタイムスロットを効率的に使用し、伝送効率を向上
させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例にかかる音声・デー
タ多重化方式を一態様で実施するディジタル電話機の要
部の構成を示すブロック図、

【図２】図２はディジタル電話機の送信部の構成を示
すブロック図、

【図３】図３はディジタル電話機の受信部の構成を示
すブロック図、

【図４】図４は音声信号およびデータ信号を多重化し
て伝送する場合の多重化伝送フレームのフレームフォー
マット例を説明する図、

【図５】図５は有音状態の多重化伝送フレームのフォ
ーマット例および無音状態の多重化伝送フレームのフォ
ーマット例をそれぞれ示す図、

【図６】図６は多重化部の論理回路構成を示すブロッ
ク回路図、

【図７】図７は信号分離部の論理回路構成を示すブロ
ック回路図、

【図８】図８は、音声通話と同時に端末等のデータ転
送を行うディジタル電話機の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】１…ディジタル電話機、２…送信部、３…受信部、４…
多重・分離部、５…伝送制御部、６…内蔵カード部、７
…ＰＢＸ（構内交換機）、１０ａ…送信ポート、１０ｂ
…受信ポート、１１ａ…音声送話口（マイク）、１１ｂ
…音声出力口（スピーカ）、２１…無音検出部、２２…
符号化圧縮部、２３…送信データバッファ、２５…多重
化部、３１…伸張復号化部、３２…信号分離部、３４…
受信データバッファ、４１，４２，５１，５２…伝送フ
レーム、８１…ディジタル電話機、８２…送信部、８３
…受信部、８４…多重・分離部、８５…伝送制御部、８
６…ＰＢＸ（構内交換機）、８７…内蔵カード部、８８
ａ…データ端末の送信ポート、８８ｂ…データ端末の受
信ポート、８９ａ…音声送話口（マイク）、８９ｂ…音
声出力口（スピーカ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力音声の無音／有音状態を検出する第
１検出手段と、前記入力音声を符号化して圧縮する圧縮手段と、第１検出手段による検出結果に基づいて、有音状態の圧
縮された音声信号をデータ信号と同一フレームに時分割
多重し送信フレームとする多重化手段と、受信フレームに音声信号が含まれるか否かを検出する第
２検出手段と、第２検出手段による検出結果に基づいて、受信フレーム
から圧縮された音声信号とデータ信号を分離する分離手
段と、分離された音声信号を伸張して復号する復号手段とを有
し、前記多重化手段は、無音状態時には、送信フレームでの
音声信号に割当てられたタイムスロットをデータ信号の
タイムスロットとして使用する多重化を行うことを特徴
とする音声・データ多重化方式。