JPH06120908A

JPH06120908A - 音声符号化・復号装置

Info

Publication number: JPH06120908A
Application number: JP4267756A
Authority: JP
Inventors: Yasuko Shirai; 靖子白井; Yoshiaki Tanaka; 良紀田中
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-10-07
Filing date: 1992-10-07
Publication date: 1994-04-28

Abstract

(57)【要約】【目的】例えば、デイジタル移動通信システムで使用
する音声符号化・復号装置に関し、回線状態が悪い場合
でも音声の品質向上を図ることを目的とする。【構成】送信側に、音声の状態情報を送出する状態判
定手段１と、予め区分けした状態に適した符号化部分の
うちの対応する符号化部分で符号化して符号化データに
変換する符号化手段２とを設け、該状態情報と符号化デ
ータとを含む送信データに誤り訂正符号を付加して送出
し、受信側に、誤り訂正・分離手段３と対応する復号部
分で符号化データが復号されて音声を再生する復号手段
４とを有する音声符号化・復号装置において、受信側
に、入力した音声信号の所定時間毎の状態遷移から求め
た状態間の遷移確率を用いて生成した修復処理テーブル
５を設け、誤り訂正・分離手段から送出された状態情報
に誤りが生じた時、修復処理テーブルを用いて、誤った
状態情報を最も確からしい状態に修復するように構成す
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、ディジタル移
動通信システムで使用する音声符号化・復号装置に関す
るものである。

【０００２】ディジタル移動通信システムでは、回線状
態が悪い為、音声信号の符号化データに誤り訂正符号を
付加して送信し、回線で生じた誤りを訂正することが必
要となっている。

【０００３】例えば、公知のコード駆動線形予測符号化
方式(CELP 方式) では、短期予測係数、長期予測係数
β、ピッチ周期、最適コードブックのインデックス、ゲ
イン係数γなどのパラメータを符号化データとして誤り
訂正符号を付加して送信しているが、これらパラメータ
は誤った時に再生音声に大きな影響を与えるものと、与
えないものとがある。

【０００４】また、1 つのパラメータを取っても、複数
ビットで構成されている時、LSB(最下位ビット) は誤っ
ても音声の品質に殆ど影響を与えないが、MSB(最上位ビ
ット) の誤りは影響が大きい。

【０００５】この様に、１つのパラメータを取っても影
響に差があるのて、特に品質に与える影響が大きいパラ
メータに対しては、重点的に保護（誤り訂正ができない
場合には修復処理）して、回線状態が悪い場合でも音声
の品質の向上を図る必要がある。

【０００６】

【従来の技術】図６は従来例の構成図で、(a) は符号化
部の要部構成図、(b) は復号部の要部構成図である。ま
た、図７は図６の動作説明図で、(a) は入力音声の状態
説明図、(b) はフレームフォーマット図の一例である。

【０００７】以下、図７を参照して図６の動作を説明す
る。先ず、音声の状態を、有声音: 声帯振動を伴う音声（これをV で示す) 無声音: 声帯振動を伴わない音声( これをUVで示
す) 無声音から有声音への遷移区間 (これをonset で示
す) 有声音から無声音への遷移区間 (これをtailで示
す) の４状態に区分する。

【０００８】そして、入力音声に対して、時間ｔ毎に区
切って、区切った部分が上記４状態の内のどの状態に入
っているかをチェックした時、図7(a)に示す様な状態遷
移図が得られたとする。なお、onset 及びtailは、区切
った部分の中で対応する遷移があったことを示す。

【０００９】また、上記の様に、音声の状態を判定し、
判定した状態に適した符号器で音声の符号化が行われる
とする。例えば、CELP方式の場合、音源として過去の駆
動源が格納され、周期的に読み出すことにより、周期性
のある音源が得られる適応コードブックと、雑音パター
ンが格納されたストキャスティックコードブックが設け
られているが、上記の有声音(V) の時はピッチの周期性
があるので、適応コードブックの探索周期を短くすると
共に、長期予測係数βの量子化ビット数を増加してピッ
チ予測の精度を上げる様にする。

【００１０】しかし、無声音(UV)はピッチの周期性がな
いので、ストキャスティックコードブック中の雑音パタ
ーンの種類を増加してこれを用いる。また、無声音から
有声音への遷移する際には適応コードブックやストキャ
スティックコードブックを使用せず、パルスを音源とし
て用いて、上記のパラメータを求める。

【００１１】さて、符号化部は、図６(a) に示す様に#1
符号器21a 〜#4符号器24a で構成されており、有声音は
#1符号器で、無声音は#2符号器で、無声音から有声音へ
の遷移するonset は#3符号器で、有声音から無声音に遷
移するtailは#4符号器で入力音声が符号化データに変換
されるとする。

【００１２】今、音声が符号化部に入力すると、状態判
定部11は時間t 毎の音声の状態を判定して、対応する状
態情報をセレクタ12と各符号器に送出する。そこで、セ
レクタ12は状態情報に対応する符号器をセレクトするの
で、セレクトされた符号器は状態情報が自符号器が符号
化すべき状態と一致すれば内部スイッチ213 をオンにす
る。なお、状態判定部は、例えば、ピッチの周期性やフ
レームの状態等から入力音声の４つの状態が判定できる
とする。

【００１３】これにより、入力音声は、例えば、符号器
211 で符号化データに変換されるが、この符号化データ
に状態生成器212 からの有声音を示す状態情報が付加さ
れて多重化部22に送出される。

【００１４】多重化部22は、それぞれの符号器が送出す
る状態情報付き符号化データを多重化して生成した多重
化データを誤り訂正符号付加器26に送出する。そこで、
誤り訂正符号付加器は多重化データに誤り訂正符号を付
加して、図７(b) に示すフォーマットで回線に送出す
る。

【００１５】次に、復号部は図６(b) に示す様に、#1復
号器〜#4復号器で構成されているが、これらの復号器は
#1符号器〜#4符号器に対応するものである。今、誤り訂
正符号が付加された多重化データが入力すると、誤り訂
正符号検出部31は誤り訂正符号を検出し、伝送路で生じ
た誤りについては誤り訂正を行った後、分離部32で状態
情報と符号化データに分離する。

【００１６】状態情報検出器33は検出した状態情報が、
例えば、有声音の時は対応する検出データをセレクタ34
に印加するので、符号化データが#1復号器41に加えら
れ、対応する再生音声が取り出せる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】通常、移動通信では移
動機と基地局間の見通しがないことが多いので、受信波
は多数の反射波や回折波の合成波であり、空間的に定在
波が立っている。移動機がこの定在波中を走行すること
により、受信波は常時、フェージングを受けて回線状態
は極めて悪く、誤り訂正符号を付加しても訂正できない
場合や誤訂正する場合がある。

【００１８】そこで、入力音声の状態情報に誤りを持っ
たまま、符号化データを復号器に加えると、復号器は送
信側で選択した方式では音声を再生できず、品質が劣化
すると云う問題がある。

【００１９】本発明は、回線状態が悪い場合でも音声の
品質向上を図ることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】図１は第１，第２の本発
明の原理構成図である。図中、１は音声の状態を予め複
数種類の状態に区分しておき、入力音声の所定時間毎の
状態が、区分した状態のうちのどの状態に対応するかを
判定して状態情報を送出する状態判定手段、２は予め区
分けした状態に適した符号化部分が設けられており、印
加した状態情報に対応する符号化部分で、入力した音声
を符号化データに変換する符号化手段である。

【００２１】３は受信データ中の状態情報と符号化デー
タを分離して送出する分離手段、４は符号化部分に対応
した復号部分が設けられており、印加する状態情報に対
応する復号部分で符号化データを復号して音声を再生す
る復号手段、５は入力した音声信号の所定時間毎の状態
を用いて求めた状態遷移確率を利用して生成した修復処
理テーブルである。

【００２２】第１の本発明は、分離手段から送出された
状態情報に誤りが生じた時、修復処理テーブルを用い
て、誤った状態情報を最も確からしい状態に修復する構
成にした。第２の本発明は、上記の状態情報の誤りを、
送信側で状態情報に誤り検出符号を付加することにより
受信側で検出できる様にした。

【００２３】

【作用】図２は図１の説明図で、(a) は状態遷移図、
(b) は修復処理テーブルである。以下、本発明の原理を
説明する。

【００２４】先ず、上記で説明した様に、従来例は状態
判定手段で入力音声の所定時間毎(フレーム毎) の状態
を判定していた( 図７(b) 参照) 。本発明は、この判定
結果を用いて、フレーム間で入力音声の状態がどの様に
遷移するかを調べて状態遷移確率を求める。

【００２５】例えば、図７(a) の場合、区間 (イ) →
(ロ) は有声音→無声音、区間 (ロ)→ (ハ) は無声音→
onset、区間 (ハ) → (ニ) は onset→有声音、区間
(ニ)→ (ホ) は有声音→有声音・・・とフレーム間で状
態がどの様に変化するかを長時間、調べる。そして、フ
レーム間でどの様な状態遷移が何回発生したかをカウン
トすれば、図２(a) に示す状態遷移図が得られる。

【００２６】さて、遷移確率の一つの例として、図２
(a) の状態遷移図に示す様に、あるフレームが有声音
(V) の場合、次のフレームで引き続き有声音である確率
は81.8%、tailに遷移する確率は15.2% 、onset に遷移
する確率は3.1%である。これから、あるフレームが有声
音(V) の場合、次のフレームが引き続き有声音である確
率が最も高い。

【００２７】同様に、あるフレームがonset の場合、次
のフレームで有声音に遷移する確率が78.5% と最も高
く、無声音の場合は引き続き無声音である確率が81.1%
と最も高く、tailの場合は無声音に遷移する確率が65.4
% と最も高くなっている。

【００２８】そこで、あるフレームの状態と、最も確か
らしいと推定した次のフレームの状態との関係を示すテ
ーブル( これを修復処理テーブルと云う) を図２(a)
を参照して生成する。

【００２９】また、送信側で状態情報を送出する際、誤
り検出符号を付加して受信側に送出する様にした。そこ
で、受信側の誤り訂正・分離手段は誤り検出信号を用い
て状態情報の誤りの有無を検出し、誤りのない状態情報
を保持するが、保持している状態情報は常に最新のもの
に更新されている。

【００３０】そして、状態情報に誤りがあることを検出
した時、保持している状態情報( 最新の誤りのない状態
情報) から遷移する確率が一番大きい状態情報を正しい
情報と推定する。例えば、図２(b) において、あるフレ
ームで状態情報の誤りを検出した時、保持している状態
情報が有声音(V) の場合、この誤りのあるフレームの状
態情報はV として修復して対応する復号部分を選択す
る。

【００３１】これにより、回線状態が悪い場合でも音声
の品質向上を図ることができる。

【００３２】

【実施例】図３は第１，第２の本発明の実施例の構成図
で、(a) は符号化部の要部構成図、(b) は復号部の要部
構成図である。また、図４は図３の動作説明図、図５は
図３の修復処理フローチャートである。

【００３３】ここで、#1符号器21b 〜#4符号器24b 、多
重化部25、誤り訂正符号付加部26は符号化手段２の構成
部分、誤り訂正符号検出器31，分離部32，状態情報検出
器33，セレクタ34は誤り訂正・分離手段３の構成部分、
#1復号器41〜#4復号器44は復号部４の構成部分である。
以下、図４，図５を参照して図３の動作を説明するが、
音声の状態数は従来例と同様に４とする。また、符号器
と復号器の動作はそれぞれ全て同一の為、#1符号器21b,
#1 復調器41で代表させる。

【００３４】先ず、送信側では、音声が符号化部に入力
すると、状態判定部11は時間t 毎の音声の状態を判定し
て、対応する状態情報をセレクタ12と各符号器21b 〜24
b に送出する。

【００３５】セレクタ12は状態情報に対応する符号器を
セレクトし、符号器は状態情報が自符号器が符号化すべ
き状態と一致すれば内部スイッチ213 をオンにする。そ
こで、例えば、#1符号器211 は入力した音声を符号化デ
ータに変換するが、この符号化データに誤り検出符号付
き状態情報発生器214 からの誤り検出符号付き状態情報
( 有声音を示す) を付加して、#1符号器出力として多重
化部25に送出する。ここで、誤り検出は、例えば、巡回
符号を用いたもの(CRCと省略する) である。

【００３６】多重化部25はそれぞれの符号器が送出する
符号器出力を多重化して生成した多重化データを誤り訂
正符号付加器26に送出するので、ここで、多重化データ
に誤り訂正符号を付加して回線に送出する( 図４中の送
信側参照）。

【００３７】次に、受信側に、誤り訂正符号が付加した
多重化データが入力すると、図４中の受信側に示す様
に、誤り訂正符号検出部31で誤り訂正符号を検出し、伝
送路で生じた誤りについては誤り訂正を行った後、分離
部32で誤り検出符号付き状態情報と符号化データに分離
する。 (1) 状態情報に誤りがあった場合状態情報検出器33は、付加された誤り検出符号を用いて
状態情報が誤っていることを検出すると、内蔵メモリに
格納されている最新の正しい状態情報（図４，図５では
"old-Class" と示してある) を取り出す。取り出した最
新の正しい状態情報が有声音(V) の場合、テーブル５か
ら取り出された修復後の状態が有声音(V) の為、状態検
出器33は誤りのあるフレームを有声音のフレームと修復
し、有声音の状態情報に対応する検出データをセレクタ
34に印加する。

【００３８】そこで、符号化データが#1復号器41に加え
られ、ここから再生データが取り出される。また、修復
したフレームが有声音だから、内部メモリに格納してあ
る最新の正しい状態情報を有声音(V) に更新する( 図５
- -1,2参照) 。

【００３９】しかし、図５- -1,2に示す様に、取り出
した最新の正しい状態情報が無声音(UV)の場合、テーブ
ル５から取り出された修復後の状態は無声音(UV)とな
り、図５- -1,2に示す様に、取り出した最新の正しい
状態情報が有声音→無声音(tail)の場合、修復後の状態
は無声音(UV)となり、図５- -1,2に示す様に、取り出
した最新の正しい状態情報が無声音→有声音(onset) の
場合、修復後の状態は有声音(V) となる。

【００４０】そこで、修復した状態情報を利用してセレ
クタを駆動して、入力した符号化データを対応する復号
器に印加すると共に、最新の正しい状態情報として内部
メモリに格納する。 (2) 状態情報に誤りがない場合なお、状態情報検出器33は、付加された誤り検出符号を
用いて状態情報が誤っていないことを検出すると、取り
出した状態情報に対応する検出データをセレクタ34に送
出すると共に、内部メモリに格納してある最新の正しい
状態情報を取り出した状態情報に更新する（図５- -
1,2参照) 。

【００４１】これにより、回線状態が悪い場合でも、入
力音声の性質に基づいた音声符号化・復号が可能とな
り、音声の品質向上となる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳細に説明した様に本発明によれ
ば、回線状態が悪い場合でも音声の品質向上を図ること
ができると云う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１，第２の本発明の原理構成図である。

【図２】図１の説明図で、(a) は状態遷移図、(b) は修
復処理テーブルである。

【図３】第１，第２の本発明の実施例の構成図で、(a)
は符号化部の要部構成図、(b)は復号部の要部構成図で
ある。

【図４】図３の動作説明図である。

【図５】図３の修復処理フローチャートである。

【図６】従来例の構成図で、(a) は符号化部の要部構成
図、(b) は復号部の要部構成図である。

【図７】図６の動作説明図で、(a) はフレームフォーマ
ット図の一例、(b) は入力音声の状態説明図である。

【符号の説明】１状態判定手段２符号化手段３分離手段４復号手段５修復処理テーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信側に、音声の状態を予め複数種類の
状態に区分しておき、入力音声の所定時間毎の状態が、
区分した状態のうちのどの状態に対応するかを判定して
状態情報を送出する状態判定手段(1) と、予め区分けし
た状態に適した符号化部分が設けられており、印加した
状態情報に対応する符号化部分で、入力した音声を符号
化データに変換する符号化手段(2) とを設け、該状態情
報と符号化データとを含む送信データを送出し、受信側に、受信データ中の状態情報と符号化データを分
離して送出する分離手段(3) と、該符号化部分に対応し
た復号部分が設けられており、印加する状態情報に対応
する復号部分で符号化データを復号して音声を再生する
復号手段(4) とを有する音声符号化・復号装置におい
て、該受信側に、入力した音声信号の所定時間毎の状態を用
いて求めた状態遷移確率を利用して修復処理テーブル
(5) を生成し、該分離手段から送出された状態情報に誤りが生じた時、
該修復処理テーブルを用いて、誤った状態情報を最も確
からしい状態に修復する構成にしたことを特徴とする音
声符号化・復号装置。
【請求項２】上記の状態情報の誤りは、送信側で状態
情報に誤り検出符号を付加することにより、受信側で検
出できる様にした請求項１の音声符号化・復号装置。