JPH07118749B2 - 音声/データ伝送装置 - Google Patents

音声/データ伝送装置

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JPH07118749B2
JPH07118749B2 JP61269660A JP26966086A JPH07118749B2 JP H07118749 B2 JPH07118749 B2 JP H07118749B2 JP 61269660 A JP61269660 A JP 61269660A JP 26966086 A JP26966086 A JP 26966086A JP H07118749 B2 JPH07118749 B2 JP H07118749B2
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和弘 近藤
俊郎 鈴木
宜則 宮本
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Hitachi Ltd
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00Time-division multiplex systems
    • H04J3/02Details
    • H04J3/12Arrangements providing for calling or supervisory signals
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00Time-division multiplex systems
    • H04J3/17Time-division multiplex systems in which the transmission channel allotted to a first user may be taken away and re-allotted to a second user if the first user becomes inactive, e.g. TASI

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は音声信号とデータを1つの伝送路を用いて送信
する音声/データ伝送装置に係り、特に、送信振幅と受
信振幅の大小関係により、伝送情報に含まれる音声情報
量を制御する装置に関する。
〔従来の技術〕
従来この種の装置は、例えば特開昭59−225620号公報に
に記載される様にデータの伝送効率を上げるために、音
声入力がない時には音声情報を一切送らず、伝送路をデ
ータ伝送のみに用いていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述の如く上記の従来の音声/データ伝送装置において
は音声入力がない場合は、音声情報を一切送信しないた
め、受信側では無音状態、ないしは疑似的に白色剤音が
再生されていた。よって受信者側には突然送信者側の背
景音が伝わらなくなるため、受信者に不自然な感覚を与
えていた。
また、従来の装置では、あいづちなど短かい割込みに対
しても完全な音声情報を伝送していたため、データの伝
送効率はよくなかった。
従って、本発明の目的は音声/データ伝送装置におい
て、受信者に不自然な感覚を与えず、かつデータの伝送
効率を向上する伝送装置を実現することである。
〔問題点を解決する手段〕
上記目的を達成するため、本発明では、音声入力がない
場合にも背景音を再生するために必要な最小限の情報を
伝送する手段を設けると共に、音声が短かい場合は、音
声とデータの伝送比率を無音状態と完全な通話状態の中
間的な値に設定し、あいづち等の音声に対しては通話品
質を多少犠牲にしてデータを伝送するように構成した。
更に詳しく言えば、送信される音声振幅情報と受信され
た信号の振幅情報を比較して伝送情報の種別を規定する
モード信号をモード判定器で作り、そのモード信号によ
って伝送情報に含まれる音声情報とデータとの比率を制
御するようにしたものである。
〔作用〕
モード判定器より出力されるモード信号の内、第1は受
信音声情報に音声信号が含まれず、かつ送信音声情報に
音声信号があり、よって相手局が自局の送信音声を開い
ている状態に対応する。よって高品質の音声信号を相手
局に伝えるために伝送路の全容量を用いて音声信号を送
信する。
このモードにおける伝送情報は伝送情報がモード“1"の
ものであることを示すモード指示子、音声信号のスペク
トル包絡を表わすパラメータ・セット、音声信号の振幅
を表わす振幅情報、及び音声信号のピッチの高低などス
ペクトルの微細情報を表わす駆動パルスより構成され
る。
受信側ではこの伝送情報を用いてまずモード指示子より
伝送情報がモード“1"のものであることを認識し、スペ
クトル包絡パラメータ,振幅情報,駆動パルスの各情報
を用いて音声信号を復号する。また、このモードにおい
ては伝送情報にデータが含まれないので、データ・バッ
ファへは何も出力されない。
次に第2モード(モード“3"とする)は受信音声情報に
音声信号が含まれ、かつ送信音声情報に音声信号がない
状態に対応する。この時は伝送路の音声情報を大幅に削
減し、データ伝送用に伝送容量を割り当てる。
このモードにおける伝送情報はモード指示子,スペクト
ル包絡パラメータ,振幅情報を含むが、駆動パルスのか
わりにデータが含まれる。
受信側では伝送情報をモード“3"に対応して音声情報と
データに分離し、データはデータ・バッファに格納す
る。一方音声情報にはスペクトルの微細構造を表わす駆
動パルスが含まれないので、このままでは音声を復号す
ることが出来ない。しかしこのモード“3"の音声情報が
表わす背景音では、スペクトルの微細構造は雑音のもの
と良く似ていることが知られている。そこで雑音を用い
てスペクトルの微細構造を模擬し、スペクトル包絡パラ
メータを用いてスペクトル包絡を再現し、更に振幅情報
を用いて音量を調整して背景音を再生する。これにより
受信側では背景者の性質が保存されて再現されるので、
音声入力がある場合とない場合の背景音の性質が不連続
に変化することがなく、受信者に不自然な感覚を与えな
い。
第3のモード(モード“2")は、モード“3"とモード
“1"の中間にあたり、受信音声情報に音声信号が含ま
れ、かつ送信音声情報にあいづちなどの短かい割込音声
信号がある場合に対応する。
モード“2"ではモード指示子,スペクトル包絡パラメー
タ,振幅情報に加え、モード“1"に比べて大幅に情報量
を削減した駆動パルスを音声情報として伝送し、更に駆
動パルスを削減することによって生じた余裕でデータを
伝送する。
受信側では駆動パルスの情報量が削減されているため、
音声信号のスペクトル微細構造を正確に再現することが
出来ず、再生される音声信号はモード“1"のものに比べ
て品質は劣ることになる。しかしあいづちなどの短かい
割込み音声信号では品質劣化はそれほど気にならない。
これにより割込み音声信号があってデータ伝送が途切れ
ることがないため、データの伝送効率をあげることが出
来る。
〔実施例〕
第1図は本発明による音声/データ伝送装置を用いた伝
送システムの1実施例の構成図を示す。
電話器1より入力される音声信号はハイブリッド・トラ
ンス5を介して音声圧縮器7に入力される。この音声圧
縮器7は音声の冗長性を取り除き音声の専有帯域幅を削
減するものである。音声圧縮器としてはマルチ・パルス
方式,レルプ方式,残差圧縮方式など従来知られている
ものが使用される。ここで圧縮された音声信号は後に述
べるモード判定器17により出力されるモード信号により
3つの形式で出力される。
一方、データ端末3にて発生するデータはデータバッフ
ァ11に一時たくわえられ、伝送路21上にデータ伝送の余
裕が生じた場合順次読み出される。
また音声/データ多重化器15はモード信号に応じた3つ
の形式で音声情報とデータを多重化し、伝送路上21へ伝
送する。
上述の様に、伝送された情報は受信側では伝送情報に含
まれるモード指示子により規定される3つの形式に対応
して音声/データ多重化分離器19により音声情報とデー
タは分けられる。この内、音声情報は音声伸張器10によ
り音声信号に交換される。この時、音声伸張器10はモー
ド指示子により伝送音声情報の種類を認識し、これに対
応した異なる処理を行なって音声信号を復号する。復号
された音声信号はハイブリッド・トランス6を介して電
話器2へ出力され、受信者へ伝わる。
また、分離されたデータはデータ・バッファ13に一時た
くわえられ、データ端末4の受信速度に合わせて出力さ
れる。
最後にモード判定器17,20について述べる。
モード判定器は入力される送信振幅情報と受信振幅情報
を比較し、その結果送信モードを規定するモード信号を
出力する。第3図は各モードの様子を示す。受信振幅が
送信振幅より大きい場合、モード判定器17,20は送信モ
ードを“3"と規定する。送信振幅が受信振幅より大きく
なった時に、モード信号は“2"に移行する。更にモード
“2"が一定期間持続した時、モード信号はモード“1"へ
移行する。このモード“1"へ移行するまでの時間をハン
グ・オーバー・タイム(HOT)と呼ぶ。
第2図は各モードに対応する伝送情報の形式を示すもの
である。〔作用)の欄に説明したので更に詳細な説明は
省く。
第4図は音声圧縮器7に残差圧縮を用いた場合の送信部
分の構成を示す。残差圧縮方式の音声圧縮については一
般に知られている(例えば信学技報SP86−19に述べられ
ている。)ので、説明は省く受話器より入力される音声
信号はまずはLPCフィルタ23に入力され、残差信号に変
換される。この時、音声信号より計算されるスペクトル
包絡パラメータの一種であるLPC係数は多重化器15に送
られる。残差信号は残差圧縮器24に入力され、ここで残
差の性質を最も良く表わす代表残差が選び出され、その
他の残差は間引かれて大幅な情報量圧縮が行なわれる。
代表残差は2組のスイッチS1とS3を通って多重化器15に
供給される。スイッチS1はモード信号のビットb1によっ
て駆動されるオン・オフ型のスイッチであり、b1が“1"
の時のオン、“0"の時オフとなる。また、スイッチS3
モード信号のビットb0によって駆動される二者択一型の
スイッチで、b0が“1"の時にaに接続され、“0"の時に
bに接続される。この結果モード信号{b1,b0}の組合
せが{“1",“1"}の時には代表残差はそのまま多重化
器に出力され、{“1",“0"}の時にはデシメータを通
り、たとえば代表残差2コに1コの割合で間引かれて多
重化器に供給され、{“0",“0"}の時には代表残差に
多重化器15に供給されない。また{“0",“1"}なる組
合せは存在しない。
一方データはいったんデータ用バッファ26に蓄積され、
2組のスイッチS2,S4およびセグメンタを通して多重化
装置15に出力される。スイッチS2はモード信号のb0によ
って駆動されるオン・オフ型スイッチ、S4はb1により駆
動される二者択一型のスイッチであり、モード信号
{b1,b0}の組合せが{“1",“1"}の時にはスイッチS2
が開放するためデータは多重化装置に供給されず、また
{“1",“0"}の時にはデータはl1セグメント27により
長さl1のセグメント・データは区分されて多重化装置15
に出力され、更に{“0",“0"}の時には長さl2のセグ
メント・データに区分されて多重化装置に出力される。
ここで、l2は代表残差が伝送情報に含まれない場合に伝
送出来るデータの良さであり、l1は代表残差が間引かれ
て伝送される場合に伝送出来るデータの長さで、l2>>
l1である。
多重化装置は上記の様に供給される音声情報、およびデ
ータをモードに応じた形式で多重化し、伝送路に送出す
る。各モードに応じた伝送情報の形式を第6図に示す。
ここでスペクトル短絡パラメータとしてLPC係数を用い
たが、PARCOR係数、LSP係数などを用いても良い。また
振幅情報としては音声パワー,音声信号最大値、残差信
号最大値などのいずれを用いても良い。
第5図は残差圧縮方式を用いた場合の受信部分の構成を
示す。伝送路より入力される伝送情報はまず多重分離器
15により音声情報、データ、およびモード指示子に分離
される。音声情報の内、代表残差はオン・オフ スイッ
チS1、および二者択一型スイッチS1,S3などを通してモ
ード別に異なる方法で残差を合成フィルタ33に供給す
る。
モード指示子{b1,b0}の組合せが{“1",“1"}の時に
代表残差そのまま残差伸張器に出力され、代表残差が周
期的に繰返されて残差信号が供給され、合成フィルタ33
に出力される。残差伸張器32についての詳細は信学技報
SP86−19に記載されている。一方、モード指示子が
{“1",“0"}の時には代表残差は間引かれているた
め、これを補間器30を通して、たとえばsin x/xなどの
補間関数を用いて代表残差を内挿して完全な代表残差が
復元されて、これを用いて残差伸張が行なわれる。更に
モード指示子が{“0",“0"}の時は伝送情報に代表残
差が含まれない。しかしこのモードでは残差信号は雑音
と似た性質を持つため、ノイズ発生器31により、たとえ
ば白色性の雑音を発生して残差信号を模擬し、これを合
成フィルタに供給する。
以上の様にして得られた残差信号はLPC係数および振幅
情報を用いて合成フィルタ33を通すことにより音声信号
に変換される。
一方、伝送路より送信されてくるセグメント・データは
モード指示子b1により駆動されるオン・オフ型スイッチ
S2およびb0により駆動される二者択一型スイッチS4を通
してバッファに送られる。モード指示子の組合わせが
{“1",“1"}の時には伝送情報にはデータが含まれな
いためS2は開放され、データ・バッファへのデータ供給
は抑止される。組合せが{“1",“0"}の時には長さ“l
1"のセグメント・データが含まれるため、これをl1デセ
グメンタ34に供給し、セグメント化されていたデータを
元の形に変換し、データ・バッファ36に供給する。ま
た、モード指示子が{“0",“0"}の時にはセグメント
・データはl2の長さを持っているため、l2デセグメンタ
35により元のデータ形状に変換してバッファに出力す
る。データ・バッファに蓄積されたデータはデータ端末
の受信速度に合わせて出力される。
第7図はモード信号を出力するモード判定器17,20の構
成を示す。モード判定器では送信振幅情報と受信振幅情
報を比較器37で比較し、前者が後者よりスレッショール
ド幅以上大きい場合は“1"を出力し、小さい場合に“0"
を出力する。この出力はそのままモード信号b1となる。
このb1はハング・オーバ時間に相当する一定時間遅延さ
れてb0となる。ただしこの遅延はb1の立下りでリセット
されて“0"となる。第8図にモード判定器のタイミング
図を示す。
本実施例によれば、8Kbpsの伝送チャネルを用いて、音
声信号がある期間が全時間の35%を占め、また割込みに
相当するモード「2」が5%を占めるとし、l2を124,l1
を62とすれば平均3.9Kbpsの速度でデータ通信を音声通
信と同時に行なうことが出来る。
なおこの実施例ではモードを3つとしたが、モードを2
つとして構成を簡単にすることも出来る。逆にモードを
3つ以上とし、割込みにおける通話品質の変化をゆるや
かにすることも出来る。
また本実施例では音声入力がない場合でも音声パラメー
タを送信しているため、ハイブリッド・トランスのリタ
ーン減衰量が少ない場合は受信側にエコーが伝わり、通
信品質が劣化する。この場合は送信音声情報と受信音声
情報の各パラメータ間の距離を計算して、送信音声情報
にエコーが含まれると判断される場合は送信振幅情報に
減衰を導入してエコーを抑止することが出来る。しかし
送信振幅を操作することにより背景音の音量が変化し、
不自然な感覚を受信者に与える場合がある。この場合、
あらかじめ話中の背景音を用いて計算してあった背景音
に相当する音声パラメータを送信音声パラメータに置き
換えることにより、音量・性質ともに急変しない自然な
背景音を受信者に伝えることが出来る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、音声通信用チャネルと同じチャネルを
用いて音声通信を行なうと同時にチャネル容量の約1/2
の容量を用いてデータ伝送を行なうことが出来る。ま
た、音声入力がない場合でも背景音のスペルトル情報は
伝送するため、受信例では背景音を再生することが出
来、背景音が途切れたり、性質が急に変化することがな
いために受信者に不自然な感覚を当えない。またハング
・オーバー時間以内の短かい割込みに対してもデータ伝
送は保存されるため、データの伝送効率は向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の伝送装置を用いた伝送システムの構成
図、第2図は本発明の実施例における伝送路上の信号伝
送形式を示す図、第3図は送信振幅,受信振幅と送信モ
ードのタイミングを示す図、第4図に本発明の一実施例
の送信部分への構成図、第5図は受信部分の構成図、第
6図は本発明の実施例の伝送情報の形式を示す図、第7
図は上記実施例における、モード判定器の構成図、第8
図はモード判定器の実施例の動作説明のためのタイミン
グ図を示す。 1,2:電話機、3,4:データ端末、 5,6:ハイブリッド、7,8:音声圧縮器、 9,10:音声信伸器、 11,12,13,14:データバッファ、 15,18:音声・データ多重化器、 16,19:音声・データ多重分離器、 17,20:モード判定器。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】音声信号の帯域を圧縮するための音声圧縮
    手段と、送信データと上記圧縮手段により帯域圧縮され
    た送信音声情報とを多重化して伝送路に出力するための
    多重化手段と、上記音声圧縮手段から出力された送信音
    声情報と上記伝送路から受信された受信音声情報との状
    態に応じて送信モード指示信号を発生するモード判定手
    段とを有し、上記多重化手段が上記送信モード指示信号
    に応じて上記送信音声情報と上記送信データとの多重化
    比率を動的に変えるようにしたことを特徴とする音声/
    データ伝送装置。
  2. 【請求項2】前記多重化手段が前記送信音声情報と共に
    前記送信モード指示信号を前記伝送路に送信することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の音声/データ
    伝送装置。
  3. 【請求項3】上記伝送路から受信した受信モード指示信
    号に応じて上記受信音声情報と上記伝送路から受信され
    た受信データとを分離するための分離手段と、分離され
    た受信音声情報を伸張するための伸張手段とを有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項に記載
    の音声/データ伝送装置。
  4. 【請求項4】前記送信音声情報は振幅情報を含み、前記
    モード判定手段は、上記振幅情報と前記受信音声情報の
    振幅情報とに基づいて、前記送信モード指示信号を変え
    ることを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の音声
    /データ伝送装置。
  5. 【請求項5】前記送信音声情報が無音状態を示す場合に
    は、前記送信モード判定手段は前記送信データの比率を
    最大とする送信モード指示信号を出力することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項から第4項のいずれかに記載
    の音声/データ伝送装置。
  6. 【請求項6】前記伝送路には前記送信音声情報の前記送
    信モード指示信号と前記送信データと前記送信音声情報
    に関する振幅情報及びスペクトル包絡パラメータとを前
    記伝送路に出力することを特徴とする特許請求の範囲第
    5項に記載の音声/データ伝送装置。
  7. 【請求項7】前記分離手段によって分離された受信デー
    タが最大比率の場合には、前記伸張手段において受信音
    声情報に関する振幅情報及びスペクトル包絡パラメータ
    と雑音によって模擬されたスペクトルの微細構造とを用
    いて背景音が再生されることを特徴とする特許請求の範
    囲第4項に記載の音声/データ伝送装置。
JP61269660A 1986-11-14 1986-11-14 音声/データ伝送装置 Expired - Lifetime JPH07118749B2 (ja)

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