JPH08223126A - 音声品質改善回路 - Google Patents

音声品質改善回路

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JPH08223126A
JPH08223126A JP3065495A JP3065495A JPH08223126A JP H08223126 A JPH08223126 A JP H08223126A JP 3065495 A JP3065495 A JP 3065495A JP 3065495 A JP3065495 A JP 3065495A JP H08223126 A JPH08223126 A JP H08223126A
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JP
Japan
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adpcm
circuit
code string
code
signal
Prior art date
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Application number
JP3065495A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanobu Suzuki
正延 鈴木
Katsuhiko Kawazoe
雄彦 川添
Shuji Kubota
周治 久保田
Shuzo Kato
修三 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 適応差分PCM音声符号化方式を用いたディ
ジタル信号の伝送系における音声品質の改善手段に関
し、フェージングや干渉により音声品質が劣化する無線
回線においても、良質な音声品質を得ることのできる音
声品質改善手段の実現を目的とする。 【構成】 適応差分PCM(ADPCM)音声符号化方
式を用いたディジタル信号の伝送系の受信側において、
伝送路を介して受信した信号から、特定の差分を示す符
号列からなるサンプルを検出する手段と、該サンプルに
ついて送信側における符号器出力時の符号を推定する手
段と、該サンプルをフレームエラーが検出されている場
合だけ、受信したADPCM符号列を、上記推定手段に
より推定した符号列に置換する手段とを具備することに
より構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、伝送路を経由したディ
ジタル信号の品質を改善する回路に関し、特に、フェー
ジングや、他チャネルの干渉により、瞬時に、音声品質
が変動する無線区間において、音声品質の改善処理をす
る場合に適する音声品質の改善回路に係る。
【0002】
【従来の技術】音声信号は隣接標本間だけではなく、こ
れより離れた点の間でも相関がある。そのため、隣接標
本間の差信号(差分)、あるいは、その相関を利用して
予測した値と実際の標本値との差信号(予測残差)を符
号化することによって、情報の圧縮を図ることができ
る。このような原理に基づいた音声信号の符号化を予測
符号化と呼んでいる。
【0003】すなわち、この方式では予測残差を量子化
および符号化して伝送することになる。そして、この予
測を線形予測で行なうこととし、最も簡単な1次線形予
測を採るとすれば、単純に差分を伝送することになる。
この方式は、差分PCM(DPCM)と呼ばれる。
【0004】この方式は、比較的近い場所の標本値を用
いた予測を行なうものでスペクトル包絡予測(短時間予
測)と呼ばれる。更に、音声信号のピッチ間の予測を行
なうピッチ予測(長時間予測)がある。
【0005】適応予測を行なうDPCMは適応量子化を
行なうDPCMおよび、上記ピッチ予測およびスペクト
ル包絡予測と合せて適応差分PCM(ADPCM)と呼
ばれる。
【0006】すなわち、ADPCMは逐次適応量子化と
逐次適応予測の両方、あるいは、それらの内のいずれか
を用いるDPCMのことで、残差のみを伝送すれば良い
と言う特徴がある。このようなADPCMを用いた伝送
方式においても、伝送路中で信号が干渉を受けたり雑音
によって崩れることがある。
【0007】伝送回線が、無線回線である場合には、他
チャネルの干渉やフェージングなどがあるので、これら
の影響により、音声(信号)の品質が著しく劣化するこ
ともある。そのため、受信側でこのような音声品質の劣
化を防ぐための対策を採る必要がある。
【0008】従来の音声品質改善回路としては、誤りが
検出されたフレーム中で、最大差分を示すADPCM符
号列を差分無しを示す符号列に置換し、音声信号の不要
な変化を制限するミューティング方式や、PCM復号化
された後のディジタル信号又は更にディジタル/アナロ
グ変換後のアナログ信号を各種誤り検出情報をもとに抑
圧する回路等があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
ADPCM音声改善方式のうち、誤りが検出されたフレ
ーム中で、最大差分を示すADPCM符号列(0111
もしくは1000)を、差分無しを示す符号列(111
1)に置換するミューティング方式は、音声信号の変化
を制限することにより異音を含んだ音声信号を抑圧する
ものであり、必ずしも、誤る前の符号列を推定して新た
な符号列に置換しているとは言えず、また、置換する符
号が狭い範囲で限定されているため、異音の原因となっ
ている符号列の全てが抑圧されているわけではないと言
う問題があった。
【0010】一方、ディジタルPCM信号及びアナログ
信号を抑圧する方法は、誤りを含んでいるフレームに対
し、フレーム単位で異音を抑圧する(消す)ため、本来
正しく再生されたサンプルを含めて抑圧される等の問題
点があった。
【0011】本発明は、従来の音声を抑圧し異音を消滅
させる音声処理ではなく、誤る前のADPCM符号列に
近い符号列に再生することによって、音声品質を改善す
ることのできる音声品質改善回路の実現を目的としてい
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
目的は、前記特許請求の範囲に記載した手段により達成
される。
【0013】すなわち、請求項1の発明は、適応差分P
CM(ADPCM)音声符号化方式を用いたディジタル
信号の伝送系の受信側において、伝送路を介して受信し
た信号から、特定の差分を示す符号列からなるサンプル
を検出する手段と、該サンプルについて、送信側におけ
る符号器出力時の符号を推定する手段と、該サンプルに
フレームエラーが検出されている場合だけ、受信したA
DPCM符号列を、上記推定手段により推定した符号列
に置換する手段とを具備する音声品質改善回路である。
【0014】請求項2の発明は、適応差分PCM(AD
PCM)音声符号化方式を用いたディジタル信号の伝送
系の受信側において、伝送路を介して受信した信号か
ら、特定の差分を示す符号列からなるサンプルを検出す
る手段と、該サンプルについて送信側における符号器出
力時の符号を推定する手段と、検出されたサンプル数を
計数する手段と、該サンプルの計数値によって回線品質
を推定する手段と、推定された回線品質に応じて、受信
したADPCM符号列を推定されたADPCM符号列に
置換する手段とを設けた音声品質改善回路である。
【0015】
【作用】請求項1の発明は、ADPCM音声符号化方式
の伝送系の受信側において、伝送路を介して受信した信
号(ADPCM復号器の入力信号)から、特定の差分を
示す符号列からなるサンプルを検出し、該サンプルにつ
いて、送信側での符号器出力時の符号を推定して、フレ
ームエラーが検出されている場合だけ、該サンプルの符
号列(受信したADPCM符号列)を、上記推定手段に
より推定した符号列に置換するように動作する。
【0016】請求項2の発明は、適応差分PCM(AD
PCM)音声符号化方式を用いたディジタル信号の伝送
系の受信側において、伝送路を介して受信した信号(A
DPCM復号器の入力信号)から、特定の差分を示す符
号列からなるサンプルを検出して、該サンプルについて
送信側における符号器出力時の符号を推定すると共に、
検出されたサンプル数を計数し、該サンプルの計数値に
よって回路品質を推定して、推定された回路品質に応じ
て、受信したADPCM符号列を推定されたADPCM
符号列に置換するように動作する。
【0017】本発明はこのような動作により、前述した
従来のミューティング方式のような最大差分を示すAD
PCM符号列を、差分無しを示す符号列に置換する方式
に比して、再生した音声の品質をより改善することがで
きる。
【0018】また、フレーム単位で異音を抑圧する方法
を採っていないので、本来正しく再生されたサンプルに
ついても消去すると言うような不都合を生ずることもな
い。以下本発明の作用等に関し、実施例に基づいて説明
する。
【0019】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す図である。本
実施例は請求項1の発明に対応する。
【0020】同図において、数字符号10は音声品質改
善回路、11はサンプル推定置換回路、12はフレーム
エラー検出信号が入力される入力端子、13は受信信号
(ADPCM4ビット)が入力される入力端子、14は
置換回路の出力信号が出力される出力端子を表わしてい
る。
【0021】同図において、音声品質改善回路10のサ
ンプル推定置換回路11には、ADPCM4ビットの受
信信号、および、フレームエラー検出信号が入力され
る。フレームエラー検出信号は、該当するフレームにエ
ラーが検出されたときは“1”をエラーが検出されない
ときは“0”を出力する。
【0022】サンプル推定置換回路11は、上記フレー
ムエラー検出信号が“1”のとき、該当する符号列に応
じて、該符号列の誤り前の状態(送信側における符号器
出力の符号列)を推定して符号列を生成し、これと受信
した符号列とを置換する。
【0023】図2は本発明の他の実施例を示す図であ
る。本実施例は請求項2の発明に対応する。同図におい
て数字符号10〜14は図1の場合と同様であり、15
は回線品質推定回路、16はバッファを表わしている。
【0024】本実施例の音声品質改善回路10は同図に
示すように、サンプル推定置換回路11、回線品質推定
回路15、1バースト分のADPCM符号を格納するバ
ッファとにより構成されている。
【0025】同図において、回線品質推定回路15に
は、入力端子13からADPCM4ビットの受信信号が
入力され、また入力端子12からフレームエラー検出信
号が入力される。フレームエラー検出信号は、該当する
フレームでエラーが検出されたときは“1”が、また、
エラーが検出されないときは“0”が送られてくる。
【0026】サンプル推定置換回路11は、フレームエ
ラー検出信号が“1”(エラー有り)を示したとき、該
当する符号列に応じて、誤り前の信号の符号列を推定し
て生成し、受信した符号列を、この生成した符号列に置
換する。
【0027】回線品質推定回路15には、推定された回
線品質の状況が、サンプル推定置換回路11には、誤り
がない場合の音声のADPCM分布情報及び各回線条件
下でのADPCM符号の誤りパターン情報に基づいたA
DPCM4ビット符号の置換パターンが記憶されてい
る。
【0028】次に、本発明の作用効果を確認するために
構成した模擬伝送系について説明する。図3は、本発明
を適用した模擬伝送系の例を示す図であって、数字符号
21は音源、22はA/D変換器、23はADPCM符
号器、24は誤りを含んだ受信信号、25は音声品質改
善回路の出力、26はADPCM復号器、27はD/A
変換器、28はスピーカ、10は音声品質改善回路を表
わしている。同図において、音源21としてはコンパク
トディスクに納められた音声をCDプレーヤーでアナロ
ク信号として再生したものが用いられる。
【0029】この音声のアナログ信号出力はA/D変換
器22に入力され、14ビットのリニアのディジタル信
号として出力される。そして、A/D変換器22のディ
ジタル出力はADPCM符号器23に入力され、4ビッ
トのADPCM符号(差分信号)に符号化された後、無
線回線を経由し、誤りを含んだ受信信号24(ADPC
M符号)となる。尚、この時の無線区間の条件は 1ビット当りの信号電力対1Hz当りの雑音電力比=1
0dB 最大ドップラー周波数=15Hz 遅延分散=250nsec の2波レイリーフェージング回線とした。
【0030】次に、本実施例ADPCM符号の最大差分
を示す符号(0111及び1000)が受信側で検出さ
れた場合、どのように、最適な符号に置換されるかを説
明する。
【0031】受信したADPCM4ビット符号の最適化
に必要な情報として、図4に、誤りがない場合の音声の
ADPCM分布を、図5に上記フェージング条件下での
ADPCM符号の誤りパターンの確率分布を示す。
【0032】まず、送信側のADPCM符号器出力を経
て伝送路誤りが付加された(可能性がある)ADPCM
受信信号がプラスの最大差分(0111)を示す場合、
表1の15通りの状態が考えられる。
【0033】表1よりADPCM受信信号がプラスの最
大差分(0111)を示す場合の65%が誤る前の符号
が差分値0(1111)を示していることがわかる。ま
た、誤り後の4ビット符号(X1 2 3 4 )に誤り
が付加される前の期待値E(X1 2 3 4 )は (誤る前の符号の示す差分値)×(表1の) の総和となり、誤る前のADPCM符号の期待値E(0
111)は0.011となる。
【0034】
【表1】
【0035】実際には、小数に置き換えることは出来な
いので、この場合は前後の整数値である差分値0もしく
は1を示す4ビット符号(1111)もしくは(000
1)が置き換え符号の候補になる。誤る前の符号の発生
確率(表1の参照)が大きい符号を最適値とする。従
って、上記条件で(0111)は(1111)に置換す
る。
【0036】同様にして、ADPCM受信信号がマイナ
スの最大差分(1000)を示す場合、表2の15通り
の状態が考えられ、上記と同様の計算により誤る前のA
DPCM符号の期待値E(1000)を求めるとE(1
000)=−2.4となる。
【0037】
【表2】
【0038】この場合は差分値−2もしくは−3を示す
4ビット符号(1101)もしくは(1100)が置き
換え符号の候補になるが、誤る前の符号の発生確率(表
1の)が大きい符号(表2の参照)である、−3を
示す4ビット符号(1100)に置換する。更に、本発
明では音声に及ぼす影響度が大きい絶対値が4以上の符
号について同様の置換を行うと、表3のようになる。
【0039】
【表3】
【0040】先に図1に基づいて説明した請求項1に対
応する実施例のサンプル推定置換回路には、あらかじめ
表3に示す一定のフェージング回線条件下を想定したA
DPCM4ビット符号の変換回路を、また、図2に基づ
いて説明した請求項2に対応する実施例のサンプル推定
置換回路には、表4に示すような回線劣化状況ごとにA
DPCM4ビット符号の変換回路を適用すれば、回線劣
化状況に応じた最適な音声処理が可能である。
【0041】
【表4】
【0042】なお、上記説明では、サンプル推定置換回
路、および、回線品質推定回路のハードウェアについて
は触れていないが、これらは、この種の装置に一般的に
用いられるマイクロプロセッサによって本発明の論理を
実行すれば容易に実現し得るものであるので、説明が繁
雑になることを恐れて記述を省略した。
【0043】
【発明の効果】図6に、各種音声処理をした後の音声に
影響が大きいADPCM4ビット符号の誤り数を、図7
に音声主観評価の結果を示す。図6から、従来のミュー
ティング方式では無処理のときと比較して、4ビット符
号の差分値誤り4以上の符号を80%に、7以上の符号
を65%に低減するだけにとどまっているが、本発明で
は差分値誤り4以上の符号を37%に、7以上の符号を
10%に低減することができる。また図7から、本発明
では従来のミューティング処理と比較して約0.6ポイ
ントMOS値を改善出来ることがわかる。
【0044】従来のADPCM音声改善方式のうち、誤
りが検出されたフレーム中で最大差分を示すADPCM
符号(0111もしくは1000)を差分無しを示す符
号(1111)に置換するミューティング方式は(10
00)から(1111)の置換が最適ではなかった。ま
た、ディジタルPCM信号及びアナログ信号を抑圧する
方法は、誤りが要因となった異音を消すという消極的な
手法であるが、本発明は4ビット符号の発生頻度から、
元の符号を予測し出来るだけ元音に近い形で再生する
為、明瞭さを落とさず音声品質を改善できる利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す図である。
【図3】本発明を適用した模擬伝送系の例を示す図であ
る。
【図4】音声信号を伝送した場合の4ビットADPCM
符号の確率分布を示す図である。
【図5】ADPCM4ビットの誤りパターンを示す図で
ある。
【図6】各種音声処理時のADPCM4ビットの誤り数
を示す図である。
【図7】各種音声処理時の音声主観評価結果を示す図で
ある。
【符号の説明】
10 音声品質改善回路 11 サンプル推定置換回路 12,13 入力端子 14 出力端子 15 回線品質推定回路 16 バッファ 21 音源 22 A/D変換器 23 ADPCM符号器 24 誤りを含んだ受信信号 25 音声品質改善回路出力 26 ADPCM復号器 27 D/A変換器 28 スピーカー
フロントページの続き (72)発明者 加藤 修三 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 適応差分PCM(ADPCM)音声符号
    化方式を用いたディジタル信号の伝送系の受信側におい
    て、伝送路を介して受信した信号から、特定の差分を示
    す符号列からなるサンプルを検出する手段と、 該サンプルについて送信側における符号器出力時の符号
    を推定する手段と、 該サンプルにフレームエラーが検出されている場合だ
    け、受信したADPCM符号列を、上記推定手段により
    推定した符号列に置換する手段とを具備することを特徴
    とする音声品質改善回路。
  2. 【請求項2】 適応差分PCM(ADPCM)音声符号
    化方式を用いたディジタル信号の伝送系の受信側におい
    て、伝送路を介して受信した信号から、特定の差分を示
    す符号列からなるサンプルを検出する手段と、 該サンプルについて送信側における符号器出力時の符号
    を推定する手段と、 検出されたサンプル数を計数する手段と、 該サンプルの計数値によって回線品質を推定する手段
    と、 推定された回線品質に応じて、受信したADPCM符号
    列を推定されたADPCM符号列に置換する手段とを設
    けたことを特徴とする音声品質改善回路。
JP3065495A 1995-02-20 1995-02-20 音声品質改善回路 Pending JPH08223126A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002164796A (ja) * 2000-11-29 2002-06-07 Toshiba Corp 符号化データ伝送装置
US6889184B2 (en) 2000-06-23 2005-05-03 Uniden Corporation Device for improving voice signal in quality
US7295617B2 (en) 2003-06-17 2007-11-13 Oki Electric Industry Co., Ltd. ADPCM decoder

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