JPH07120989B2

JPH07120989B2 - 圧縮多重化装置

Info

Publication number: JPH07120989B2
Application number: JP2692086A
Authority: JP
Inventors: 隆二郎村松; 真治奥原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-02-12
Filing date: 1986-02-12
Publication date: 1995-12-20
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JPS62186626A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は圧縮多重化装置に係り、特に、音声信号を元の
情報量より少ない情報量に圧縮した上、複数の信号と共
に多重化して伝送する場合、高圧縮に伴って生じる音声
のエコーを防止できるようにし圧縮多重化装置に関す
る。

〔発明の背景〕

ディジタルネットワークでは、たとえば特開昭57−1014
64号公報に一例が示されているように、伝送路を効率的
に利用しようとして、音声あるいは画像等の信号を通常
の情報量（たとえば音声信号ではPCM64 KbPS）より少な
い情報量に圧縮して送信し、受信側で復号処理すること
によって元の音声あるいは画像と同じ信号に再現させる
方法がある。これは、複数の音声・画像・データ信号を
１本の伝送路で多重利用しようとする場合に特に有用な
技術である。

しかし、情報量を圧縮して伝送するために、復号処理し
た信号は元の信号より幾らかの品質劣化が生じるため、
ネットワーク内で複数の伝送路を経由する場合には品質
劣化が重なって実用上支障を生じる欠点があった。

また、音声信号を高圧縮する場合には、音声信号の分析
・演算等のため数10msの遅延時間が生じるため、電話回
線ではエコーとなって話者に自分の声が戻って来て会話
しづらくなり、エコー処理を必要とするが、圧縮・復号
・エコー処理を含んだ圧縮多重化方式については格別な
配慮がされていなかった。すなわち、従来から長距離電
話回線で生じるエコーの通話妨害に対して２線・４線変
換点にエコー処理装置を設ける構成が、例えば、国際通
信の研究No.122、P170〜178のよう公知であるが、圧縮
・復号処理に伴う遅延時間で短距離回線といえどもエコ
ーを問題とするシステム、特に、多重化装置と交換機を
多重中継するネットワークに関する圧縮多重化方式につ
いては格別に論じられていなかった。

第３図は交換・伝送ネットワークの一例を示すブロック
図である。第３図において、相互に離れた地点に設置さ
れた交換機1,11,21に収容されている電話機2,2−1,…,2
−l,12,12−1,…12−m,22,22−1,…,22−ｎは、高速デ
ィジタル伝送路3,13と伝送路インタフェイス装置4,14,1
4−1,24及び圧縮・多重化・分離・復号・エコー処理機
能を具備してなる圧縮多重化装置（以下単に多重化装置
という）5,15,15−1,25から成るネットワークによって
お互いに自由に通話できる構成を持っている。このネッ
トワークにおいて、１つの交換機内の通話（自局内通
話）は、アナログ又は64KbPS PCMディジタル信号で接続
されるが、別の交換機を経由して接続される通話は、伝
送路3,13の効率的利用を図ろうとして多重化装置5,15,1
5−1,25において音声の情報量を64KbPS以下（たとえば1
6KbPS,8KbPSあるいはそれ以下）に圧縮した上、複数の
情報を一つにまとめて伝送し、受信側で情報の分離、復
号処理を行なって元の音声信号を再現して交換機に伝達
する手段がとられる。この中には、圧縮・復号処理に伴
う遅延時間で生じるエコーの処理が含まれている。この
ネックワークでは、たとえば電話機２と12との間の通話
は、多重化装置５と15を経由するだけであり、１回の圧
縮・復号・エコー処理を受けるだけでありるが、たとえ
ば電話機２と22の間の通話では、多重化装置5,15,15−
1,25を介されるため、音声品質の劣化の重畳のみなら
ず、エコー処理動作が多段になるため不安定となり易い
欠点を持っていた。因みに、ここで、電話機２、12間で
通話が行われる場合に例を採って、エコーの発生メカニ
ズムについて詳細に説明すれば以下のようである。

即ち、電話機２、交換機１間や電話機12、交換機11間の
加入者線は２線式として、また、網内は４線式として構
成されたものとなっている。さて、ここで、電話機２、
12間で通話が行われる場合を想定すれば、電話機２から
の送信信号は交換機１を介し多重化装置５で圧縮多重化
された上、多重化装置15で分離復号された状態として、
交換機11内の２線・４線変換器を介し電話機12に送出さ
れる一方、電話機12からの送信信号はまた、交換機11を
介し多重化装置15で圧縮多重化された上、多重化装置５
で分離復号された状態として、交換機１内の２線・４線
変換器を介し電話機２に送出されるものとなっている。
これにより電話機２、12間での通話が可能とされている
わけであるが、その際、交換機11内の２線・４線変換器
では、電話機２からの送信信号はその一部が電話機２側
への送信信号として洩れ込む一方では、交換機１内に設
置されている二線・４線変換機では、電話機12からの送
信信号はその一部が電話機12側への送信信号として洩れ
込む現象が発生するが、この現象が一般にエコーと称さ
れているものである。尤も、圧縮・復号処理による４線
区間内での遅延時間が小さい場合は、送話者にとって、
そのエコーは顕著な現象として聴取され得なく、特に問
題は生じないものとなっている。しかしながら、その遅
延時間が数10ms以上ともなれば、そのエコーは顕著な現
象として送話者には恰も妨害音として聴取され得ること
から、通話が行われる上での障害になるというものであ
る。したがって、このようなエコーは可能な限り抑圧、
あるいはキャンセルされる必要があるが、後述のよう
に、本発明では、そのエコーは多重化装置5,15各々のエ
コー処理ブロックにて抑圧、あるいはキャンセルされ得
るものとなっている。具体的には、電話機２側に一部洩
れ込んだ送信信号は多重化装置15内のエコー処理ブロッ
クにて、また、電話機12側に一部洩れ込んだ送信信号は
多重化装置５内のエコー処理ブロックにて、それぞれ抑
圧、あるいはキャンセルされているものである。

第４図は多重化装置100（５及び15に相当）の詳細を示
すブロック図である。多重化装置100は、大別して信号
の多重化・分離を行なうブロック101と、音声信号の圧
縮・復号を行なうブロック102とから成っている。ブロ
ック101は、複数の情報チャネルの信号を、１本の伝送
路に結合させる役割を持っている。一方、ブロック102
は、各情報チャネル毎に、情報の圧縮・復号処理を実行
する圧縮・複合処理部103,103−1,…,103−ｋを持って
いる。かかる構成は、音声圧縮率が低く、圧縮・復号処
理が音声信号のサンプリング（通常8KHz毎）のタイミン
グ毎に行なわれ、遅延時間が小さい場合に利用される。
しかし、音声信号の数10又は百数10サンプルのデータを
一時蓄積し、そこから音声の信号パラメータを演算分析
して、パラメータデータを伝送路に送出し受信側でこの
パラメータデータから音声を合成する線形予測符号化
（LPC）方式のように、高圧縮率を実現する場合には、
圧縮・復号処理に数10msの遅れを生じ易い。この場合に
は、伝送路が例え近距離であろうとも、電話回線ではエ
コーが耳ざわりになってしまう。

そこで、圧縮復号処理に数10msの遅延を要する方式の場
合、第５図に示した構成が用いられる。第５図では、多
重化装置200は、信号の多重化・分離を行なうブロック2
01と、音声信号の圧縮・復号処理を行なうブロック202
の他に、更に、エコー処理ブロック204を設けている。
ブロック202,204は、各情報チャネル毎に、音声の圧縮
・復号処理部203,203−1,…,203−ｋ、エコー処理部20
5,205−1,…,205−ｋを設けている。かかる構成によれ
ば、例え音声圧縮・復号処理に数10ms以上の長時間を要
する場合でも、エコー処理ブロック204によってエコー
の発生が防止されるため、エコーを感じない自然な会話
ができる。エコー処理の手段としては、送信側と受信側
の音声エネルギーを比較しながら一方に適当を信号減衰
を加えるエコーサプレッサ方式や、擬似エコーを作って
実際のエコーを擬似エコーで打消すように構成したエコ
ーキャンセラ方式が用いられる。

しかし、第５図の構成を、第３図の如き途中に中継交換
機を有する多段ネットワークに適用すると、新たな問題
を生じる。すなわち、第５図の如き多重化装置を、第３
図の多重化装置5,15,15−1,25として設置すると、各多
重化装置で音声信号の圧縮・復号・エコー処理を行なう
こととなり、例えば、電話機２と、電話機12との間の通
話では１対の多重化装置5,15を介するだけのため圧縮・
復号・エコー処理は１回だけで、音質の劣化・エコー処
理安定性について問題とする必要はないが、電話機２と
電話機22の間で会話する場合には、多段に縦続された多
重化装置5,15,15−1,25を経由することとなり、音声の
圧縮・復号処理を繰返すこととなって、音声の品質劣化
が加算され、多段の中継では会話に支障を生じることが
ある。

この問題を解決するため、発明者らは先に、中継階程
（電話機２〜22の会話の場合、中継段階の多重化装置15
及び15−１を指す）では情報の圧縮・復号機能を停止
し、ネットワークは多段中継されようとも、音声の圧縮
・復号はいつでも一回となる構成を提案した。しかし、
先に提供した方法で、中継階程で圧縮・復号機能を停止
した場合も、エコー処理部は活性であるため別の支障が
生じる。なぜならば、中継階程のエコー処理部に入って
来る信号は、圧縮・復号処理部の機能が停止されている
ために、復号されていない圧縮信号のままであり、復号
された信号のときに適正に作用する如く設計されたエコ
ー処理部は誤動作を起す。例えば、送受信エネルギの比
較を行うエコーサプレッサの場合では、エネルギの判定
を誤ってエコー阻止作用が不動作となったり、擬似エコ
ーで実エコーを打消すエコーキャンセラでは、エコー路
のモデル推定を誤ってエコー打消しが安定できないなど
の支障を生じ、会話に障害を与えることがある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した音声品質の劣化の重畳を防い
で高品質の信号伝送ができ、且つ、安定したエコー処理
を実現できる多重化装置を提供しようとするものであ
る。

〔発明の概要〕

上記目的のため、本発明は、多重化装置各々はその圧縮
・復号・エコー処理機能を有効化するモードと機能を停
止するモードとに切替可能な如く構成し、１つのネット
ワーク内では音声の圧縮・復号・エコー処理を１回だけ
行なうようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図において、多重化装置300は、信号の多重化・分
離を行なうブロック301と、音声信号の圧縮・復号処理
を行なうブロック302と、エコー処理ブロック304を有
し、更に、信号の圧縮・復号・エコー処理機能を有効化
するモードと機能を停止させるモードに切替えるブロッ
ク306を設けている。ブロック302,304,306は、各チャネ
ル毎に、音声の圧縮・復号処理部303,303−1,…,303−
ｋエコー処理部305,305−1,…,305−ｋと、モード切替
スイッチ307,307−1,…,307−ｋは、各情報チャネルを
使用する情報信号の送配先がどこかによって開閉される
ものであって、情報信号が、この多重化装置300が設置
されている交換機に収容されている電話機から発信又は
着信されるものである場合にはスイッチを開として圧縮
・復号・エコー処理機能を有効化し、又、情報信号がこ
の多重化装置300が設置されている交換機を中継して通
過するものである場合にはスイッチを閉じて圧縮・復号
・エコー処理機能を停止（信号をバイパス）するよう操
作する。このモード切替スイッチ307,307−1,…,307−
ｋの開閉は、ネッツワークのトラヒック計画によって定
まった各チャネルの接続先計画に従って半固定的にセッ
トする方法によってもよいし、各チャネルを通過する信
号の送配先を何らか方法で識別してソフトウエアによっ
てその都度制御されてもよい。この実施例による多重化
装置を、第３図のネックワークに使用すれば、たとえ、
多段に中継交換される電話信号においても、中継過程で
は音声の圧縮・復号・エコー処理の機能を停止（信号が
該機能をバイパス）しているので、多段の圧縮・復号に
伴う音声品質の劣化を防止でき、又、エコー処理の誤動
作・不安定性も解消でき、いかなる電話機からも品質が
一定した会話が提供できる。

第２図は、本発明の第２の実施例に係る多重化装置を示
したものである。第２図において、多重化装置400は、
信号の多重化・分離を行なうブロック401、音声信号の
圧縮・復号を行なうブロック402、エコー処理ブロック4
04、圧縮・復号・エコー処理機能のモード切替を行なう
ブロック406、モード切替ブロック406の各情報チャンル
毎に独立してモード切替制御を行なう制御回路408を有
している。該多重化装置400は、伝送路インタフェイス
装置410、交換機420に接続されて、第３図に示した例の
如きネックワークの一部を形成する。かかる構成におい
て、伝送路インタフェイス装置410を介して多重化装置4
00に到達した多重情報は、ブロック401において複数の
情報チャネルに分離され、その内の一つのチャネルには
各情報チャネルの接続ルート情報が含まれていて、直
接、交換機420の制御装置421に伝達され、制御装置421
は、受信した接続情報を解読した後、多重化装置400の
モード切替制御回路408に制御指令を行なう。もし、あ
る情報チャネルが交換機420を中継して通過する情報で
あるならば、制御装置421は、多重化装置の制御回路408
に該情報チャネルのモード切替スイッチを閉じる（圧縮
・復号・エコー処理を停止するモード）よう制御する。
この際、中継交換機420を通過するデータは、64KbPSで
ある必要があるため、圧縮データにダミー・データを付
加して中継交換機420へ送り、中継交換機の420からの出
力データからダミー・データを取り除いて、もとの圧縮
データにもどして伝送することを行なう。たとえば、圧
縮データの情報量が64KbPSの1/4である16KbPSの場合に
は、第６図に示す様にサンプル当りのデータである８ビ
ットのうち、上位２ビットに圧縮データを割りあて残り
６ビットにダミー・データを挿入したのち、上位２ビッ
トをとり出して再び16KbPSの圧縮データを得る方法が考
えられる。情報の伝達先が多重化装置400の収容された
交換機420内の端末である場合には、モード切替スイッ
チは開いたままに制御される。

以上のように構成することにより、通話ごとにその配送
先を判断しつつ圧縮・復号・エコー処理のモード選択が
自動的に切替られるので、多段中継を含むネットワーク
においても、音声信号の圧縮・復号に伴なう品質劣化の
重畳を避けることができ、又、耳ざわりなエコーを防止
する処理も安定化できる特徴が得られる。

なお、以上の説明では圧縮・復号・エコー処理・スイッ
チを独立した部材又は構成として表わしたが、信号処理
プロセッサの中でソフトウェアによる方法であっても良
い、また、多重化装置と交換機間は、各チャネル毎に独
立して接続する構成を示したが、PCM多重化信号路で接
続してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、元の情報量により少ない情報量に圧縮
して多重化伝送をするに際し、ネットワークの一部では
圧縮・復号・エコー処理の機能を発揮する場合と、機能
を停止する場合とに切替えを可能にしたため、高多重化
による伝送路の経済的利用を可能にしつつ、多段中継時
の圧縮・復号処理に起因する音声信号の品質劣化の重畳
を防止し、且つ、安定なエコー処理を実現することがで
きる。特に音声の分析・合成技術を用いる高圧縮方式の
利用に適した構成が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の他の実施例を示すブロック図、第３図は交換・
伝送ネットワークの一例を示すブロック図、第４図は従
来の多重化装置を示すブロック図、第５図はエコー処理
ブロックを設けた多重化装置の一例を示すブロック図、
第６図は第２図の装置における圧縮データの割当て説明
図である。 1,11,21,420……交換機、2,2−1,…,2−1,12,12−1,…,
12−m,22,22−1,…,22−ｎ……電話機、3,13……ディジ
タル伝送路、5,15,15−1,25,300,400……多重化装置、3
01,401……多重化・分離ブロック、302,402……圧縮・
復号ブロック、304,404……エコー処理ブロック、306,4
06……モード切替ブロック、408,421……制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号の多重化・分離を行なう第１の処理部
と、分離された音声信号に対して圧縮・復号処理を行な
う第２の処理部と、該第２の処理に伴う信号の遅延に起
因するエコーの発生を防止する第３の処理部を備えた圧
縮多重化装置において、前記第２及び第３の処理部の機
能を、接続先に応じて無効または有効にする切替手段を
設けたことを特徴とする圧縮多重化装置。
【請求項２】前記有効・無効の切替えを、信号のチャネ
ル毎に独立に行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の圧縮多重化装置。