JPH0683168B2 - 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、音声が有声音か無声音かの判別結果、有声音の場合
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有
声音，無声音の判定を行うために音源情報の分析を行う
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
種の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
化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、フレーム同期信号に通信系ごとに異なった符
号を割当てることによって上記の不具合を解消すること
のできるボコーダ方式に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図は本発明の伝送データのフォーマットを示し、図
中のＤは分析データの１フレーム、SYNC1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。なお、SYNC2は分析データ１フ
レームのビット数（Ｎビット）と同じビット数で構成さ
れる。

本発明を実施する回路は基本的には第１図の符号化回路
及び第２図の復号回路と同一であるが、次の点が異な
る。

（１）符号化回路では、同期信号発生器７は伝送開始時
の同期信号SYNC1と、途中に挿入される同期信号SYNC2の
２種類の同期信号を発生し、制御回路９ではＭフレーム
毎にSYNC2を１回挿入するように同期信号発生器７及び
切替器８を制御する。

（２）復号回路では、同期信号検出回路12はSYNC1とSYN
C2の２種の同期信号を検出する。制御回路13では同期信
号の検出位置によってフレームタイミングの管理をする
と共に途中に挿入されてる同期信号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うようにレジスタ14及びパルス
発生回路15を制御する。

本発明ではこの同期信号SYNC1及びSYNC2を一種ではなく
複数の符号を使用し、通信系によって又は通信する相手
ごとに異なる符号を割当てて使用する。従って同期信号
発生器７及び同期信号検出回路12は発生又は検出する符
号を変更できるものになる。

第４図の信号フォーマットの信号を受信する復号回路の
詳細動作は特願昭61−112518号に提案のとおりである
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
を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。

本発明では通信系によって又は局ごとに異なる符号を同
期信号SYNC1及びSYNC2に割当てて使用する。復号回路
（受信側）では、自局に割当てられた符号を同期信号と
して待ち受ける。送信局（即ち符号化回路）では相手局
の符号に合わせて同期信号を設定し、第４図の伝送フォ
ーマットに従って分析データを送信する。このようにす
ることによって、希望の相手局では同期信号が検出され
るから音声が復元される。一方、これと異なる同期信号
を待ち受けている受信装置の復号回路では同期信号が検
出されないので、音声が復元されない。従って、同期信
号の検出によって音声出力をオンとし、終了信号によっ
てオフとするように復元音声をオン・オフする機能を付
加することによって、希望の相手にのみ情報が伝えら
れ、通信の無用の混乱をさけることができる。なお、こ
のようにしても、伝送開始時の同期信号と伝送途中に周
期的に挿入する同期信号とを用いる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。

ここで、同期信号SYNC1及びSYNC2に用いる符号は、フレ
ーム位置を誤りなく検出するために自己相関特性に優
れ、また通信系又は局ごとの符号の識別を確実に行うた
めに異なる符号間の相互相関係数が小さいことが必要で
ある。このような符号の例としては、フィードバックタ
ップの接続の異なるＭ系列符号、ゴールド（Gold）符号
等がある。

（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有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図は本発明に用いる伝送
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データフ
   レームを生成し、伝送開始時に第１のフレーム同期信号
   を送出した後、前記データフレームを連続して伝送する
   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、前記第１のフレーム同期信号として複数の
   通信相手ごとに送受間で割り当てられた互いに異なる符
   号を用い、かつ、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
   じビット数でかつ複数の通信相手ごとに送受間で割り当
   てられた互いに異なる符号を用いた第２のフレーム同期
   信号を周期的に挿入して伝送し、 受信側では、自局に割り当てられた前記第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
   同期信号が検出されず自局に割り当てられた前記第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。