JPH0638592B2 - ボコ−ダ方式による音声信号のデイジタル伝送方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、音声信号のディジタル伝送方式に関するもの
であり、特に、ボコーダ方式における音声信号のディジ
タル伝送方式に関するものである。

（従来技術とその問題点） 音声を低ビットレートでディジタル符号化して伝送する
方式にボコーダ(VOCODER) 方式がある。この方式では音
声を５〜20msecごとに区切り、その各区間における音声
波形を特徴づけるパラメータを分析して伝送するもの
で、音声が有音声か無声音かの判別結果、音声音の場合
そのピッチ周波数，スペクトラム情報の３種のパラメー
タで表し、ディジタル符号化して伝送するのが一般的で
ある。

第１図はボコーダ方式の符号化回路の系統図、第２図は
復号回路の系統図である。ともにディジタル演算処理を
用いて音声の分析，合成を行う例を示している。第１図
において、１はＡＤ変換器、２はスペクトラム情報の分
析をするスペクトラム分析回路、３はスペクトラム情報
の符号化をする符号化器、４はピッチ周波数の検出及び
音声音，無声音の判定を行うために音源情報を分析を行
う音源情報分析回路、５は音源情報の符号化をする符号
化器、６は両符号化器３，５の出力を多重化して伝送デ
ータ列を作成するマルチプレクサ、７は同期信号発生回
路、８は切替器、９はこの符号化回路のシーケンスを制
御する制御回路である。音声入力10はＡＤ変換器１でデ
ィジタル符号化された後、スペクトラム分析回路２及び
音源情報分析回路４において、分析時間ごとに区切られ
分析される。この分析時間は伝送速度等に応じて５〜20
ミリ秒にとられる。分析された結果は符号化器３，５で
それぞれ伝送データの形に量子化され、マルチプレクサ
６で多重化される。このようなボコーダ方式の原理につ
いては各種は文献に報告されている。ボコーダ方式では
１区間の分析データを一般に数十ビットに符号化するの
で、復号回路では符号のフレーム位置がわかっている必
要がある。そのため伝送開始時に同期信号を伝送して同
期をとる必要があるが、同期信号発生器７はその同期信
号を発生する回路で、切替器８でマルチプレクサ６の出
力と切替えて出力される。

第３図は伝送データの信号形式の例である。図のSYNCは
同期信号、Ｄは分析データの１フレーム（Ｎビット）を
示している。図に示されるように、同期信号(SYNC)が最
初に伝送され、その後分析データＤが伝送される。同期
信号SYNCにはＭ系列符号等をもとにした自己相関特性の
よいＰＮ符号が用いられる。

第２図において、12は同期信号の検出をする同期信号検
出回路、13は音声合成の動作の制御を行う制御回路、14
は受信データのレジスタ、15は音源のパルス発生回路、
16は受信されたスペクトラム情報に従って音声のスペク
トラムを合成するフィルタ、17は出力のＤＡ変換器であ
る。受信では、まず、同期信号検出回路12で入力データ
18から先頭の同期信号SYNCを検出し、制御回路13を通し
て受信データのフレーム位置を管理する。合成では、レ
ジスタ14に入力データ18を１フレーム単位で蓄積し、音
源情報とスペクトラム情報に分離し、それぞれ復号す
る。復号された音源情報はパルス発生回路15を制御し、
有声音，無声音及びピッチ周波数に応じたインパルス列
を発生する。スペクトラム情報はフィルタ16に入り、も
との音声と同じスペクトラムになるようにフィルタ16の
係数を制御し、インパルス列を波して音声が合成さ
れ、ＤＡ変換器17でアナログ波形として出力される。

前記の従来の伝送方法を受信状態の変動がはげしい回線
での伝送に適用した場合の受信不能となる状態の発生を
低減するために、本願発明者等は「ボコーダ方式におけ
るフレーム同期信号の伝送方法」（特願昭61−112518号
参照）を提案した。この先願発明は、例えば同じ周波数
を複数の通信系で共用する場合、複数の通信系の中の一
つの通信系で通信を行っているとき、他の同じ周波数の
受信装置でも同じ信号が受信されるから目的の相手以外
にも通信内容が漏洩することになる。

（発明の目的） 本発明は、フレーム同期信号及び音声信号の符号化デー
タをフレーム毎に符号変換して伝送することにより、上
記の不具合を解消することのできるボコーダ方式よる音
声信号のディジタル伝送方式を提供するものである。

（発明の構成） 以下本発明を詳細に説明する。

第４図は本発明による符号化回路の構成例、第５図は復
号回路の構成例、第６図は伝送データのフォーマットで
ある。第４図の１，２，３，４，５，６，８は第１図と
同じＡＤ変換器，スペクトラム分析回路，符号化器，音
源分析回路，符号化器，マルチプレクサ，切替器であ
る。20は伝送開始時の同期信号SYNC１と伝送途中に挿入
される同期信号SYNC２の２種の同期信号を発生する同期
信号発生器である。21は制御回路で伝送開始時にSYNC１
を出力するほか、Ｍフレーム毎に１回SYNC２を挿入する
よう同期信号発生器20及び切替器８を制御する。22は符
号変換器で、伝送データを設定された変換規則に従って
１フレームごとに符号変換して出力し、これが送信され
る。

これによって伝送されるデータのフォーマットは第６図
のとおりで、図中のＤは分析データの１フレーム、SYNC
１は伝送開始時の同期信号、SYNC２は周期的にＭフレー
ム毎に１回挿入される同期信号である。ここで、SYNC２
は分析データ１フレームのビット数と同じビット数に、
SYNC１はその整数倍のビット数で構成する。これらの伝
送データは符号変換器22でフレーム毎に符号変換されて
伝送される。

第５図の復号回路で、14，15，16，17は第２図と同じ、
レジスタ，パルス発生回路，フィルタ，ＤＡ変換器であ
る。23は同期信号検出回路であるが、符号化回路の符号
変換器22で符号変換された同期信号SYNC１及びSYNC２を
同期信号として検出する。24は制御回路で、同期信号の
検出位置によってフレームタイミングを管理すると共に
途中に挿入されている同期信号SYNC２が受信されるフレ
ームに対しては前のフレームで受信された分析データを
使って合成処理を行なうようレジスタ14及びパルス発生
回路15を制御する。25はレジスタ14からの受信データを
符号変換して合成処理のデータとする符号変換器である
が、その符号変換は符号回路の符号変換器22の変換をも
とにもどす動作、即ち逆変換を行なう。

第６図の信号フォーマットの信号を受信する信号回路の
詳細動作は、符号変換されたデータを扱うこと以外は特
願昭61−112518号のとおりであるが、概要は次のとおり
である。

復号回路では、伝送開始時の同期信号SYNC１と伝送途中
の同期信号SYNC２の両方を待ち受けて検出することによ
って、伝送開始時に回線状態が悪くSYNC１が検出できな
いような状態があっても、回線状態が回復すればSYNC２
の検出によって受信が可能となる。また、SYNC２のフレ
ームに対しては復号回路ではその前のフレームの受信デ
ータで置き換えてこれを用いて音声を合成することによ
って、音声に異常音が入るのを防止する。このような処
理によって、フェージングが多く回線状態の変動がはげ
しい回線でも安定した通信を行うことができる。

本発明では分析データ及び同期信号SYNC１，SYNC２をフ
レームごとに符号変換して伝送するが、この符号変換の
仕方を通信系又は通信する相手によって変えられるよう
にする。復号回路（受信装置）では、自局に割り当てら
れた変換方法によって符号変換されたSYNC１及びSYNC２
を同期信号検出回路23で検出し、符号変換器25では自局
に割当てられた変換方法の逆変換を行ってもとの分析デ
ータを求め、音声を合成する。これによって希望の相手
局では同期信号が検出されると同時に分析データも正し
く逆変換されるので音声が復元される。一方、他の局、
即ち異なる変換方法で待受けている受信装置では同期信
号が検出されないために音声が復元されないだけでな
く、無理に聞こうとしても分析データが正しく戻されな
いので、音声に復元できない。これによって同じ周波数
を複数の通信系が共有している場合に、通信の無用の混
乱を避けるとともに、希望の相手以外に聞かれるのを防
ぐことができる。

ここで、従来のこのような目的の符号変換では復号回路
の入力部分に逆変換を行なう符号変換器を設け、その出
力を第２図の復号回路に入力する方法が使われている
が、この方法ではこの逆変換処理のために別の同期信号
が必要になるという欠点がある。本発明はフレーム単位
の符号変換とすることによって符号変換された同期信号
はその変換規則で決まる別の決まった符号系列に変換さ
れるから、その符号系列を同期信号として検出すること
によってこの欠点をなくすものである。分析データにつ
いては一旦レジスタに蓄積した後、フレーム単位で逆変
換を行いもとのデータに戻して合成処理を行なう。

なお、このような処理でも伝送開始時の同期信号と伝送
途中に同期的に挿入する同期信号とを使うことによって
回線状態の変動がはげしい回線でも安定した通信を行え
るという利点はそのまま変わらないことは明らかであ
る。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によって、同じ周波
数を複数の通信系が共用する場合、希望の相手にのみ通
信を行い、他の局へは不要の音声を出さないという、い
わゆる選択呼出がボコーダ方式の音声のディジタル伝送
でも可能となり、通信ネットワークを構成する場合に大
きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はボコーダ方式の符号化回路の構成例図、第２図
はボコーダ方式の従来の復号回路の構成例図、第３図は
従来の伝送信号のフォーマット、第４図は本発明による
符号化回路の構成例図、第５図は本発明による復号回路
の構成例図、第６図は本発明による伝送信号のフォーマ
ットである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル音声信号を一定時間ごとに区切
   ってフレーム化し、フレーム単位に音声波形を特徴づけ
   るパラメータに分析してディジタル符号化したのち、伝
   送開始時に連続する複数のデータフレームの先頭に第１
   のフレーム同期信号を付加して伝送するボコーダ方式に
   よる音声信号の伝送方法において、 送信側では、前記先頭の第１のフレーム同期信号は１デ
   ータフレームのビット数の整数倍のビット数とし、該第
   １のフレーム同期信号に続く複数のデータフレーム毎に
   １データフレームのビット数と同じビット数の第２のフ
   レーム同期信号を周期的に挿入したのち、自局に割り当
   てられた変換方法によって符号変換して伝送し、 受信側では、前記送信側に割り当てられた変換方法の逆
   変換方法で受信信号の変換を行い、前記第１のフレーム
   同期信号が検出されたときはこれによってフレーム同期
   をとってフレーム毎にデータを復号するとともに前記周
   期的に挿入された第２のフレーム同期信号をその前のフ
   レームの受信データで置き換えて復号することにより音
   声を復元し、伝送路の状態が悪くて前記第１のフレーム
   同期信号を検出することができず前記第２のフレーム同
   期信号が検出されたときはこれによってフレーム同期を
   とってフレーム毎にデータを復号するとともに以降の前
   記第２のフレーム同期信号はその前のフレームの受信デ
   ータで置き換えて復号することにより音声を復元するよ
   うにしたことを特徴とするボコーダ方式による音声信号
   のディジタル伝送方法。