JPH09219690A

JPH09219690A - 多重化装置

Info

Publication number: JPH09219690A
Application number: JP4684196A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ishii; 厚史石井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 1997-08-19
Anticipated expiration: 2016-02-09
Also published as: JP3313564B2

Abstract

(57)【要約】【課題】制御データを制限時間内で送信することを保
証しながら最大音声データレートを強制的に低減するこ
とによる音声品質の劣化を最小限にする可変レートコー
ディックを備える移動通信端末における多重化装置を提
供する。【解決手段】可変レートコーディックを備える移動通
信端末は、ある制御データがある制限時刻におけるフレ
ームまでに多重化され、送信されるべき場合、制御デー
タ発生時から制限時刻までの最低累積制御データ送信量
を時刻の関数である最低累積制御データ送信量曲線とし
てあらかじめ設定し記憶する手段12と、制御データ発生
時から実際に送信された制御データ量の累計を記憶する
手段11と、制御データ発生時から制限時刻までの各フレ
ームにおいて累積制御データ送信量と最低累積制御デー
タ送信量曲線の値の差によって最大音声データレートを
強制的に低減するよう判断する手段13とを具備してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は可変レートコーデッ
クを備える移動通信端末における多重化装置に関し、特
に制御データを制限時間内で送信することを保証しなが
ら最大音声データレートを強制的に低減することによる
音声品質の劣化を最小限にする移動通信端末における多
重化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、特に移動体通信分野において、可
変レートコーデックを用いて音声の符号化を行なう通信
システムが注目されている。このようなシステムにおい
ては一つのチャネルの通信容量の中に符号化された音声
データと呼制御情報などの制御データを共有させて多重
化し、送信する手段が取られていることがある。その
際、音声データの情報レートは可変であるので、制御デ
ータを音声データが占める通信容量の隙間に挿入すれば
音声品質は劣化しない。

【０００３】しかしながら制御データはある制限時間内
に送信完了しなければならない場合が多く、そのために
可変レートコーデックに許される最大音声データレート
をある程度低減して、制御データの通信容量を確保する
必要が生じる。したがって制御データの送信制限時間を
保証しながら、音声品質の劣化を最小限にすることを可
能とする、多重化の技術が必要となる。

【０００４】図９は従来技術に係る多重化装置を用いた
移動通信端末の概略構成をしめすものである。図９にお
いて、移動通信端末は、アンテナ１、送信部２、多重部
３、可変レートコーデック４、マイク５、制御データ部
６、受信部７、分離部８、音声デコーダ９、スピーカ10
および音声レート制御部100により構成されている。

【０００５】次に前記従来の移動通信端末における多重
化装置の動作について説明する。アンテナ１における送
信信号および受信信号は、基地局と同期し、ある時間単
位で分割されたフレームにより構成される。

【０００６】アンテナ１からの受信信号は受信部７によ
って復調され、分離部８に送られる。分離部８は復調信
号の中に多重化された音声データと制御データをフレー
ムごとに分離し、音声データを音声デコーダ９へ、制御
データを制御データ部６へ送る。音声デコーダ９に送ら
れた音声データは復号され、音声としてスピーカ10より
送出される。

【０００７】制御データ部６は分離部８より送られた制
御データを解析するとともに、送信すべき制御データを
生成し、多重部３に送る。音声レート制御部100は制御
データ部６が制御データを生成したことを検知し、可変
レートコーデック４に対して、その最大音声データレー
トを低減するよう指示する。可変レートコーデック４は
フレーム単位でマイク５より入力された音声をその音圧
によりレート判定し、音声データを生成して多重部３に
送る。

【０００８】可変レートコーデック４は通常音声データ
に許される最大音声データレートを通常チャネルが持つ
最大データレートと等しく設定しているが、指示があっ
た場合、その最大音声データレートを低減する。多重部
３は制御データ部６から送られた制御データを蓄積する
とともに、フレーム単位で音声データと制御データを多
重化して送信部２に送る。その際、まず音声データをフ
レームに挿入し、もし蓄積した制御データが存在するな
らば、その制御データあるいはその一部をフレームの通
信容量の空きに挿入する。

【０００９】送信部２は多重部３で多重化されたデータ
を変調してアンテナ１より送信する。音声レート制御部
100は多重部３で蓄積した制御データが送信完了したこ
とを検知した場合、最大音声データレートを通常に戻す
よう、可変レートコーデック４に指示する。可変レート
コーデック４はその指示を受け、音声データに許される
最大音声データレートを通信チャネルが持つ最大データ
レートと等しくなるよう再設定する。

【００１０】次に前記従来技術に係る多重化方法を詳細
に説明する。ここで１フレームは最大24バイトの通信容
量を持ち、最大音声データレートを通常時１フレームあ
たり24バイト、制御データ送信時１フレームあたり12バ
イトとする。また、可変レートコーデック４は１フレー
ムあたり24バイト、12バイト、６バイト、３バイトのい
ずれかの音声データを生成するものとする。

【００１１】さて、ある時刻において制御データ部が84
バイトの制御データを発生した場合、音声レート制御部
100は可変レートコーデック４に対して最大音声データ
レートとして１フレームあたり12バイトを指示する。そ
れ以降次に指示があるまで、可変レートコーデック４は
１フレームあたり12バイト、６バイト、３バイトのいず
れかの音声データを生成する。従って、各フレームには
少なくとも12バイトの容量が制御データに確保されたこ
とになる。

【００１２】図１０は可変レートコーデック４の生成し
たフレームごとの音声データ量、および各フレームにお
ける制御データの多重化の様子の一例を示したものであ
る。

【００１３】図１０において、101はフレームごとの音
声データ量、102はフレームごとの制御データ量、103は
音声レート制御部100が可変レートコーデック４に対し
て最大音声データレートの低減を指示したフレームを１
としたときのフレーム番号、104はデータ量（バイト）
を示すグラフの縦軸である。

【００１４】この例においては、フレーム番号が１から
６の間に制御データ送信容量が84バイト確保できたの
で、音声レート制御部100は可変レートコーデック４に
対して、フレーム番号７のフレーム以降最大音声データ
レートを１フレームあたり24バイトに戻すよう指示す
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】可変レートコーデック
による符号化された音声データのデータレートは有音状
態の時高く、無音状態の時低い。従って音声データレー
トには確率的変動があるが、ある程度長い時間を想定し
た場合、強制的に音声データレートを操作しない場合で
も確保できる制御データレートが期待できる。

【００１６】制御データ量およびその送信制限時間によ
り得られる必要な制御データレートがその期待できる制
御データレートよりもはるかに高くない場合、わざわざ
強制的に最大音声データレートを低減しなくともその制
御データを時間内に送信できる可能性がある。

【００１７】にもかかわらず、上記従来例においては、
無条件に最大音声データレートを低減しており、その期
間における音声品質の劣化を招いていた。

【００１８】例えば、図１０の従来例を説明するフレー
ムごとの音声データ量およびフレームごとの制御データ
量の関係を示すグラフにおいて、送信する84バイトの制
御データがフレーム番号が12であるフレームまでに送信
できればよいと仮定する。１から12フレームの間には、
たとえばフレーム番号７から10のように音声データレー
トが最低の状態も存在しうる。

【００１９】したがってそれらのフレームまで待って制
御データを多重化すれば、わざわざフレーム番号１から
６において最大音声データレートを低減しなくともよか
ったわけである。

【００２０】本発明はこのような従来の問題点を解決す
るものであり、制御データを制限時間内で送信すること
を保証しながら最大音声データレートを強制的に低減す
ることによる音声品質の劣化を最小限にすることを目的
としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、ある制御データがある制限
時刻におけるフレームまでに多重化され、送信されるべ
き場合、制御データ発生時から制限時刻までの最低累積
制御データ送信量を時刻の関数である最低累積制御デー
タ送信量曲線としてあらかじめ設定し記憶する手段と、
制御データ発生時から実際に送信された制御データ量の
累計を記憶する手段と、制御データ発生時から制限時刻
までの各フレームにおいて累積制御データ送信量と最低
累積制御データ送信量曲線の値の差によって最大音声デ
ータレートを強制的に低減するよう判断する手段とを備
えている。

【００２２】請求項２記載の発明は、制御データが発生
した際、ある１以上の整数定数をウィンドウ幅として設
定し記憶する手段と、各フレームにおいてそのフレーム
を含んだ前記ウィンドウ幅に等しい数の過去のフレーム
の平均制御データレートが常に一定以上になるように、
必要に応じてそのフレームの最大音声データレートを強
制的に低減するよう可変レートコーデックに指示する手
段とを備えている。

【００２３】請求項３記載の発明は、各フレームにおい
て、累積制御データ送信量記憶部から通知される累積制
御データ送信量より残りの制御データ量を算出するとと
もに、そのフレームを含んだ前記ウィンドウ幅に等しい
数の過去のフレームの制御データレートが、残りの制御
データ量およびその制御データの送信制限時間までの残
り時間より求められる必要な制御データレート以上にな
るように、そのフレームの最大音声データレートを強制
的に低減するよう可変レートコーデックに指示する手段
を備えている。

【００２４】請求項４記載の発明は、各フレームにおけ
るそのウィンドウ内において必要な制御データ量が、１
フレームで音声データレートを最小にするよう操作する
ことにより取りうる制御データ量の最大値以下となるよ
う、フレームごとにそのウィンドウ幅を更新する手段を
備えている。

【００２５】請求項５記載の発明は、あらかじめ設定さ
れた平均音声データレートを設定して記憶する手段と、
各フレームにおいて音声レートレート記憶部から読み出
した平均音声データレートと必要な制御データレートの
差を求める手段と、その差の値に応じてそのフレームの
最大音声データレートを強制的に低減するよう可変レー
トコーデックに指示する手段とを備えている。

【００２６】請求項６記載の発明は、各フレームにおい
て可変レートコーデックが符号化した音声データレート
の統計量をとり、平均音声データレートを更新する手段
を備えている。

【００２７】このような構成により、請求項１記載の多
重化装置は、より無音に近い状態においてより急増する
累積制御データ送信量の蓄積を用いて、有音状態におけ
るフレーム内の制御データレートの割り当ての低減をカ
バーすることによって、最大音声データレートの強制的
低減の回数をすくなくすることができるという作用を有
する。

【００２８】請求項２記載の多重化装置は、有音および
無音による音声データレートの確率的変動をウィンドウ
幅により吸収して、最大音声データレートを強制的に低
減することによる音声品質の劣化を最小限にすることが
できるという作用を有する。

【００２９】請求項３記載の多重化装置は、これまでの
累積制御データ送信量を記憶し、残りの制御データ量よ
り必要な制御データレートを決定するので、ある時間に
おいてそれまでの制御データレートが十分高い場合に、
それ以降の最大音声データレートの強制的に低減する割
合を低くして、音声品質の劣化を小さくするという作用
を有する。

【００３０】請求項４記載の多重化装置は、音声レート
が連続して最小となることによる音声品質劣化するのを
防ぐことを実現するという作用を有する。

【００３１】請求項５記載の多重化装置は、音声データ
レートを操作しないでよい確率の方が操作しなければな
らない確率より高い場合には、音声データレートの強制
的低減を行なわないようにして、不必要な音声品質劣化
の可能性を小さくするという作用を有する。

【００３２】請求項６記載の多重化装置は、統計的によ
り確からしい音声データレートの値を用いることで、不
必要な音声品質劣化の可能性をさらに低減するという作
用を有する。

【００３３】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）第１図は本発明の第１の実施の形
態における多重化装置を用いた移動通信端末の概略構成
を示すものである。

【００３４】図１において、移動通信端末は、アンテナ
１、送信部２、多重部３、可変レートコーデック４、マ
イク５、制御データ部６、受信部７、分離部８、音声デ
コーダ９、スピーカ10、累積制御データ送信量記憶部1
1、最低累積制御データ送信部曲線記憶部12および累積
データ量比較部13により構成されている。

【００３５】次に前記移動通信端末における多重化装置
の動作について説明する。アンテナ１における送信信号
および受信信号は、基地局と同期し、ある時間単位で分
割されたフレームにより構成される。

【００３６】アンテナ１からの受信信号は受信部７によ
って復調され、分離部８に送られる。分離部８は復調信
号の中に多重化された音声データと制御データをフレー
ムごとに分離し、音声データを音声デコーダ９へ、制御
データを制御データ部６へ送る。音声デコーダ９に送ら
れた音声データは復号され、音声としてスピーカ10より
送出される。

【００３７】制御データ部６は分離部８より送られた制
御データを解析するとともに、送信すべき制御データを
生成し、多重部３に送る。その際、その制御データの送
信制限時刻Ｔを指定する。累積制御データ送信量記憶部
11は多重部３で多重化され、送信されたその制御データ
の累積送信データ量をフレームごとに更新し、記憶す
る。

【００３８】最低累積制御データ送信量曲線記憶部12は
その制御データが発生した際、そのデータ量Ｄ、発生時
刻ｔ₀および送信制限時刻Ｔを制御データ部６より読み
取り、時刻ｔ₀において０、時刻ＴにおいてＤであるよ
うな直線を定義し、時刻ｔの関数である最低累積制御デ
ータ送信量曲線Ｓ_min（ｔ）として記憶する。時刻Ｔま
でにその制御データは送信完了可能であることが前提で
あるため、Ｓ_min（ｔ）の傾きは音声データレートを最
大限削減して確保できる制御データレートより小さいは
ずである。

【００３９】さて、累積データ量比較部13は時刻ｔ₀か
らＴの間のすべてのフレームにおいて、そのフレームの
先頭の時刻をｔ_i、フレームの時間間隔をｔ_fとすると、
累積制御データ送信量記憶部から通知された累積制御デ
ータ送信量Ｄ（ｔ_i）と最低累積制御データ送信量曲線
記憶部12に記憶されているｔ_i＋ｔ_fにおける最低累積制
御データ送信量Ｓ_min（ｔ_i＋ｔ_f）の値を比較する。

【００４０】もしＤ（ｔ_i）がＳ_min（ｔ_i＋ｔ_f）以上で
ある場合には、そのフレームで制御データへ割り当てら
れるデータ量が０であったとしてもＤ（ｔ_i＋ｔ_f）がＳ
_min（ｔ_i＋ｔ_f）を下回らないので、音声データレート
に対する操作を行なわない。

【００４１】もしＤ（ｔ_i）がＳ_min（ｔ_i＋ｔ_f）未満で
ある場合には、制御データ量Ｓ_min（ｔ_i＋ｔ_f）−Ｄ
（ｔ_i）を少なくとも確保できるような最大音声データ
レートを可変レートコーデック４に指示する。その際、
前述したようにＳ_min（ｔ）の傾きが最大制御データレ
ートより小さいはずなので、制御データ量Ｓ_min（ｔ_i＋
ｔ_f）−Ｄ（ｔ_i）を少なくとも確保できるような最大音
声データレートが必ず存在する。

【００４２】可変レートコーデック４はフレーム単位で
マイク５より入力された音声をその音圧によりレート判
定し、音声データを生成して多重部３に送る。可変レー
トコーデック４は通常音声データに許される最大音声デ
ータレートを通信チャネルが持つ最大データレートと等
しく設定しているが、指示があった場合、その最大音声
データレートを低減する。

【００４３】多重部３は制御データ部６から送られた制
御データを蓄積するとともに、フレーム単位で音声デー
タと制御データを多重化して送信部２に送る。その際、
まず音声データをフレームに挿入し、もし蓄積した制御
データが存在するならば、その制御データあるいはその
一部をフレームの通信容量の空き部分に挿入する。送信
部２は多重部３で多重化されたデータを変調してアンテ
ナ１より送信する。

【００４４】次に本実施の形態で使用される最低累積制
御データ送信量曲線と累積制御データ送信量の関係につ
いて説明する。

【００４５】図２において、最低累積制御データ送信量
曲線30、累積制御データ送信量31は、時刻（ｍｓ）の関
数として表される。なお、図２において便宜上制御デー
タの発生時刻を０としている。ここで１フレームは最大
24バイトの通信容量を持ち、最大音声データレートを通
常時１フレームあたり24バイトとする。また、可変レー
トコーデック４は１フレームあたり24バイト、12バイ
ト、６バイト、３バイトのいずれかの音声データを生成
するものとする。さらに１フレームの長さを20ｍｓとす
る。

【００４６】さて、図２における時刻120ｍｓにおいて
は、累積制御データ送信量31が48バイトであり、次のフ
レームの先頭である時刻140ｍｓにおいて最低累積制御
データ送信量曲線30が49バイトであるので、累積データ
量比較部13は少なくとも１バイトの制御データを先頭の
時刻が140ｍｓであるフレームにおいて確保できるよ
う、可変レートコーデック４に対して最大音声データレ
ートとして１フレームあたり12バイトを指示する。

【００４７】このように、本発明の上記実施の形態によ
れば、累積制御データ送信量が最低累積制御データ送信
量曲線と交差する可能性のあるときのみ、最大音声デー
タレートを操作するので、制限時間内に制御データが送
信完了することを保証しながら、音声品質劣化を小さく
することができる。

【００４８】なお、最低累積制御データ送信量曲線とし
て、初期に傾きが小さく、後期に傾きの大きい曲線を設
定することで、初期に偶然有音状態が続く状態などの、
経過時間が短い段階での比較的大きな確率的変動をより
長い時間で吸収させることができ、不要な音声データレ
ートの操作をより少なくすることも可能である。

【００４９】（第２の実施の形態）第３図は本発明の第
２の実施の形態における多重化装置を用いた移動通信端
末の概略構成を示すものである。本実施の形態はすでに
図１を参照して説明した第１の実施の形態に対して、累
積制御データ送信量記憶部11、最低累積制御データ送信
部曲線記憶部12、累積データ量比較部13の代わりにウィ
ンドウ制御部14と、ウィンドウ幅記憶部15とを設けたも
のである。第２の実施の形態のその他の部分の構成はす
でに説明した第１の実施の形態と同一なので、重複する
説明は省略する。

【００５０】時刻ｔ₀において発生したデータ量Ｄを持
つある制御データが時刻Ｔにおけるフレームまでに多重
化されるべき場合、ウィンドウ幅記憶部15は時刻ｔ₀か
らＴに含まれるフレーム数Ｎより小さい１以上の整数定
数をウィンドウ幅Ｗとして設定する。

【００５１】ウィンドウ制御部14はウィンドウ幅記憶部
15で設定されているウィンドウ幅Ｗを読み出すととも
に、時刻ｔ₀からＴまでの時間における各フレームにお
いて、そのフレームを含んだ過去Ｗ個のフレームの中に
制御データがＤＷ／Ｎ以上確保されるよう、そのウィン
ドウの最終フレーム、あるいは最終フレームを含む連続
したウィンドウ内の複数のフレームにて、最大音声デー
タレートを操作する。

【００５２】例えば、ウィンドウ幅を４とし、84バイト
の制御データを12フレーム内で送信する場合、ウィンド
ウ制御部14は28バイトの制御データをウィンドウに確保
するよう動作し、ウィンドウの第３フレーム終了時に制
御データがすでにｄバイト送信された時は第４フレーム
において（28−ｄ）バイトが確保されるように最大音声
データレートを可変レートコーデック４に指示する。

【００５３】このように、本発明の上記実施の形態によ
れば、有音および無音による音声データレートの確率的
変動をウィンドウ幅により吸収して、最大音声データレ
ートを強制的に低減することによる音声品質の劣化を最
小限にすることができ、制御データがウィンドウにＤＷ
／Ｎ以上確保されるので、Ｎフレーム内でデータ量Ｄの
制御データを送信完了することを保証することができ
る。

【００５４】（第３の実施の形態）第４図は本発明の第
３の実施の形態における多重化装置を用いた移動通信端
末の概略構成を示すものである。本実施の形態はすでに
図３を参照して説明した第２の実施の形態に対して、第
１の実施の形態に記載の累積制御データ送信量記憶部11
を新たに設け、ウィンドウ制御部14の代わりに累積ウィ
ンドウ制御部16を設けたものである。第３の実施の形態
のその他の部分の構成はすでに説明した第２の実施の形
態と同一なので、重複する説明は省略する。

【００５５】データ量Ｄを持つある制御データがＮフレ
ーム内で送信されるべき場合、累積ウィンドウ制御部16
はウィンドウ幅記憶部15で設定されているウィンドウ幅
Ｗを読み出すとともに、そのＮ個のフレームの任意のフ
レームｉの先頭において、累積制御データ送信量記憶部
11が記憶する累積制御データ送信量Ｄ（ｉ）を読み出
し、そのフレームを含む残りのフレーム数Ｎ（ｉ）を算
出し、さらにそのフレームを含んだ過去Ｗ個のフレーム
の中に制御データが（Ｄ−Ｄ（ｉ））Ｗ／Ｎ（ｉ）以上
確保されるよう、そのウィンドウの最終フレーム、ある
いは最終フレームを含む連続したウィンドウ内の複数の
フレームにて、最大音声データレートを操作する。

【００５６】次に本実施の形態を図５を用いて詳細に説
明する。ここでウィンドウ幅を４とし、84バイトの制御
データを12フレーム内で送信するものとする。

【００５７】さて、第７フレームまでの制御データ送信
量が図５で示される通りであった場合、第８フレームに
おいて累積ウィンドウ制御部16は残りのデータ量18およ
び残りのフレーム数５より18×４／５＝14.4を求め、第
８フレームを含む過去４フレームの制御データ量を15バ
イト確保することを決定する。すでに第５フレームから
第７フレームにおいて12バイトの制御データを送信して
いるので、累積ウィンドウ制御部16は第８フレームにお
いて最低３バイトの制御データを確保するよう可変レー
トコーデック４に指示する。

【００５８】このように、本発明の上記実施の形態によ
れば、無音状態により、制御データレートを十分確保で
きるフレームがある程度連続した場合、それ以降の必要
とする制御データレートが低くなり、したがって最大音
声データレートを操作する可能性を低くでき、音声品質
の劣化を小さくすることができる。

【００５９】（第４の実施の形態）第６図は本発明の第
４の実施の形態における多重化装置を用いた移動通信端
末の概略構成を示すものである。本実施の形態はすでに
図４を参照して説明した第３の実施の形態に対して、ウ
ィンドウ幅記憶部15の代わりにウィンドウ幅算出部17を
新たに設けたものである。第４の実施の形態のその他の
部分の構成はすでに説明した第３の実施の形態と同一な
ので、重複する説明は省略する。

【００６０】データ量Ｄを持つある制御データがＮフレ
ーム内で送信されるべき場合、ウィンドウ幅算出部17は
そのＮ個のフレームの任意のフレームｉの先頭におい
て、累積制御データ送信量記憶部11が記憶する累積制御
データ送信量Ｄ（ｉ）を読み出し、そのフレームを含む
残りのフレーム数Ｎ（ｉ）より、Ｎ（ｉ）ｄ_max／（Ｄ
−Ｄ（ｉ））を越えない最大の整数をそのフレームにお
けるウィンドウ幅Ｗ（ｉ）として設定する。ここでｄ
_maxは１フレームで音声データレートを最小にするよう
操作することにより取りうる制御データ量の最大値であ
る。

【００６１】従って、ウィンドウ幅Ｗ（ｉ）において必
要な制御データ量、Ｗ（ｉ）（Ｄ−Ｄ（ｉ））／Ｎ
（ｉ）は必ずｄ_max以下となり、そのウィンドウにおい
て発生し得る、音声データレートが強制的に最小になる
フレームを高々１個まで制限できる。

【００６２】一般に可変レートコーデックでは、できる
だけ連続して音声品質を強制的に下げない方が望ましい
が、このように、本発明の前記実施の形態によれば、最
大音声レートの強制的低減の操作を行なう間隔をあける
ことが可能となる。

【００６３】（第５の実施の形態）第７図は本発明の第
５の実施の形態における多重化装置を用いた移動通信端
末の概略構成を示すものである。本実施の形態はすでに
図６を参照して説明した第４の実施の形態に対して、累
積ウィンドウ制御部16の代わりに累積ウィンドウ制御判
断部18を設けた、レート比較部19と音声レート記憶部20
を新たに設けたものである。第５の実施の形態のその他
の部分の構成はすでに説明した第４の実施の形態と同一
なので、重複する説明は省略する。

【００６４】たとえば、ＣＤＭＡ方式のセルラーシステ
ムにおいては、平均音声データレートが通信容量の40％
であると言われている。音声レート記憶部20はこのよう
な値に相当する、１フレームあたりの平均音声データ量
Ｒ_vを定数として記憶し、設定する。

【００６５】さて、データ量Ｄを持つある制御データが
Ｎフレーム内で送信されるべき場合、累積ウィンドウ制
御判断部18はそのＮ個のフレームの中の任意のフレーム
ｉの先頭において、累積制御データ送信量記憶部11が記
憶する累積制御データ送信量Ｄ（ｉ）を読み出し、その
値をレート比較部19に送る。

【００６６】レート比較部19は各フレームにおいて音声
レート記憶部20から読み出したＲ_v、累積ウィンドウ制
御判断部18から送られたＤ（ｉ）、およびそのフレーム
を含む残りのフレーム数Ｎ（ｉ）より、（Ｄ−Ｄ
（ｉ））／Ｎ（ｉ）−（Ｒ_f−Ｒ_v）を算出し、累積ウィ
ンドウ制御判断部18に返す。ただし、Ｒ_fは音声デー
タ、制御データを合わせた１フレームあたりのデータ量
である。ここで（Ｄ−Ｄ（ｉ））／Ｎ（ｉ）−（Ｒ_f−
Ｒ_v）は当フレームにおいて必要な制御データレート
と、平均音声データレートより求められる制御データレ
ートの期待値の差である。

【００６７】もし当フレームにおいて必要なデータレー
トが制御データレートの期待値よりも低い場合、音声デ
ータレートを操作しないでよい確率の方が操作する確率
よりも高い。したがってこのような条件においてはむし
ろ音声データレートの操作を行なわない方が統計的に見
て有利である。

【００６８】そこで、累積ウィンドウ制御判断部18はレ
ート比較部19からの結果が負でないときのみ、第４の実
施の形態における累積ウィンドウ制御部16と同様に、ウ
ィンドウ幅算出部17よりそのフレームフレームのウィン
ドウ幅Ｗ（ｉ）を読み出し、そのフレームを含んだ過去
Ｗ個のフレームの中に制御データが（Ｄ−Ｄ（ｉ））Ｗ
（ｉ）／Ｎ（ｉ）以上確保されるよう、そのウィンドウ
の最終フレーム、あるいは最終フレームを含む連続した
ウィンドウ内の複数のフレームにて、最大音声データレ
ートを操作する。

【００６９】累積ウィンドウ制御判断部18はレート比較
部19からの結果が負の時は、そのフレームを含んだ過去
Ｗ個のフレームの中の制御データ量が（Ｄ−Ｄ（ｉ））
Ｗ（ｉ）／Ｎ（ｉ）未満であっても音声データレートの
操作を行なわない。

【００７０】このように、本発明の前記実施の形態によ
れば、必要な制御データレートがその期待値よりも低い
場合は、第４の実施の形態に比較して、最大音声レート
の強制的低減量を小さくすることができ、音声品質劣化
をより小さくすることができる。（第６の実施の形態）第８図は本発明の第６の実施の形
態における多重化装置を用いた移動通信端末の概略構成
を示すものである。本実施の形態はすでに図７を参照し
て説明した第５の実施の形態に対して、音声レート記憶
部20の代わりに音声レート統計量算出部21を設けたもの
である。第６の実施の形態のその他の部分の構成はすで
に説明した第５の実施の形態と同一なので、重複する説
明は省略する。

【００７１】音声レート統計量算出部21は、動作開始時
１フレームあたりの平均音声データ量の初期値Ｒ_vinit
および２以上の整数定数ｎを設定する。Ｒ_vinitはすで
に第５の実施の形態で述べたように、たとえばＣＤＭＡ
方式のセルラーシステムにおいては、通信容量の40％に
相当する量である。

【００７２】さて、音声レート統計量算出部21は可変レ
ートコーデック４から１フレームの音声データ量Ｒ
_vsampleを受け取り、（ｎ−１）Ｒ_vinit／ｎ＋Ｒ
_vsample／ｎを計算し、平均音声データ量Ｒ_vとして設定
し、以降、各フレームにおいてＲ_vsampleを読み出し、
（ｎ−１）Ｒ_v／ｎ＋Ｒ_vsample／ｎの値を計算して、順
次平均音声データ量Ｒ_vの値を更新していく。なお、最
大音声データレートが操作されたフレームにおいてはＲ
_vの値を更新しない。

【００７３】平均音声データ量は話者によって若干の相
違があり、もしこの値が実際の値よりも高く設定された
場合、レート比較部19が算出する、必要な制御データレ
ートとその期待値の差の値が大きくなり、不要な音声デ
ータレートの操作が行なわれる確率が増大する。また、
平均音声データ量が実際の値よりも低く設定された場
合、必要な制御データレートとその期待値の差の値が小
さくなり、送信制限時間近くになってもより多くの制御
データ量が残る可能性が統計的に増大し、しいては連続
的に最大音声データレートを低減せざるを得ない状況が
発生する。

【００７４】本発明の上記実施の形態によれば、より統
計的に正しい平均音声データレートをモニターし、更新
していくことで不要な音声データレートの操作が行なわ
れる確率を最小限にし、なおかつ送信制限時間近くにお
いて連続的に最大音声データレートを低減せざるを得な
い可能性を低減することができる。

【００７５】

【発明の効果】以上の実施の形態の説明から明らかなよ
うに、請求項１記載の発明は、累積制御データ送信量が
最低累積制御データ送信量曲線と交差する可能性のある
ときのみ、最大音声データレートを操作するので、音声
品質劣化を小さくしながら、制御データは制限時間内に
送信完了することを保証することができるという効果を
有する。

【００７６】また、請求項２記載の発明は、有音および
無音による音声データレートの確率的変動をウィンドウ
幅により吸収して、最大音声データレートを強制的に低
減することによる音声品質の劣化を最小限にすることが
でき、さらに制御データがウィンドウ内に一定データ量
以上確保されるので、制限時間内で制御データを送信完
了することを保証することができるという効果を有す
る。

【００７７】また、請求項３記載の発明は、無音状態に
より、制御データレートを十分確保できるフレームがあ
る程度連続した場合、それ以降の必要とする制御データ
レートが低くなり、したがって最大音声データレートを
操作する可能性を低くでき、音声品質の劣化を小さくす
ることができるという効果を有する。

【００７８】また、請求項４記載の発明は、ウィンドウ
において発生し得る、音声データレートが強制的に最小
になるフレームを高々１個まで制限できるので、最大音
声レートの強制的低減の操作を行なう間隔をあけること
ができるという効果を有する。

【００７９】また、請求項５記載の発明は、必要な制御
データレートがその期待値よりも低い場合は、最大音声
レートの強制的低減量をより小さくすることができ、音
声品質劣化をより小さくすることができるという効果を
有する。

【００８０】また、請求項６記載の発明は、より統計的
に正しい平均音声データレートをモニターし、更新して
いくことで不要な音声データレートの操作が行なわれる
確率を最小限にし、なおかつ送信制限時間近くにおいて
連続的に最大音声データレートを低減せざるを得ない可
能性を低減することができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における多重化装置
を用いた移動通信端末の概略構成を示すブロック図、

【図２】本発明の第１の実施の形態の説明に用いられる
最低累積制御データ送信量曲線および累積制御データ送
信量の関係を示すグラフ、

【図３】本発明の第２の実施の形態における多重化装置
を用いた移動通信端末の概略構成を示すブロック図、

【図４】本発明の第３の実施の形態における多重化装置
を用いた移動通信端末の概略構成を示すブロック図、

【図５】本発明の第３の実施の形態の説明に用いられる
フレームの制御データ送信量および累積制御データ送信
量の関係を示す表、

【図６】本発明の第４の実施の形態における多重化装置
を用いた移動通信端末の概略構成を示すブロック図、

【図７】本発明の第５の実施の形態における多重化装置
を用いた移動通信端末の概略構成を示すブロック図、

【図８】本発明の第６の実施の形態における多重化装置
を用いた移動通信端末の概略構成を示すブロック図、

【図９】従来例における多重化装置を用いた移動通信端
末の概略構成を示すブロック図、

【図１０】従来例の説明に用いられるフレームごとの音
声データ量およびフレームごとの制御データ量の関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１アンテナ２送信部３多重部４可変レートコーデック５マイク６制御データ部７受信部８分離部９音声デコーダ 10 スピーカ 11 累積制御データ送信量記憶部 12 最低累積制御データ送信量曲線記憶部 13 累積データ量比較部 14 ウィンドウ制御部 15 ウィンドウ幅記憶部 16 累積ウィンドウ制御部 17 ウィンドウ幅算出部 18 累積ウィンドウ制御判断部 19 レート比較部 20 音声レート記憶部 21 音声レート統計量算出部 30 最低累積制御データ送信量曲線 31 累積制御データ送信量 100 音声レート制御部 101 フレームごとの音声データ量 102 フレームごとの制御データ量 103 フレーム番号 104 データ量

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】時間分割されたフレームごとに後記する
可変レートコーデックで符号化された音声データを挿入
し、さらに後記する制御データ部より送られた制御デー
タが存在する場合にそのフレームの空き容量にその制御
データの一部を挿入することにより、音声データと制御
データを多重化する多重部と、呼制御情報などの送信す
べき制御データを生成し前記多重部に送る制御データ部
と、音声を可変レートにて符号化し、指示があったとき
に音声データに許される最大音声データレートを強制的
に指定量削減する可変レートコーデックを備える移動通
信端末における多重化装置において、ある制御データが
ある制限時刻におけるフレームまでに多重化され、送信
されるべき場合、制御データ発生時から制限時刻までの
最低累積制御データ送信量を時刻の関数である最低累積
制御データ送信量曲線としてあらかじめ設定し記憶する
最低累積制御データ送信量曲線記憶部と、制御データ発
生時から実際に送信された制御データ量の累計を記憶す
る累積制御データ送信量記憶部と、制御データ発生時か
ら制限時刻までの各フレームにおいて累積制御データ送
信量記憶部から通知された累積制御データ送信量と最低
累積制御データ送信量曲線の値の差によって最大音声デ
ータレートを強制的に低減するよう判断し、可変レート
コーデックに指示する累積データ量比較部を備えること
を特徴とする多重化装置。
【請求項２】前記最低累積制御データ送信量曲線記憶
部、前記累積制御データ送信量記憶部、ならびに前記累
積データ量比較部の代わりに、制御データが発生した
際、ある１以上に整数定数をウィンドウ幅として設定し
記憶するウィンドウ幅記憶部と、各フレームにおいてそ
のフレームを含んだ前記ウィンドウ幅に等しい数の過去
のフレームの平均制御データレートが常に一定値以上に
なるよう可変レートコーデックに指示するウィンドウ制
御部を備えることを特徴とする請求項１記載の多重化装
置。
【請求項３】前記ウィンドウ幅記憶部と、制御データ
発生時から実際に送信された制御データ量の累計を記憶
する累積制御データ送信量記憶部と、前記ウィンドウ制
御部の代わりに、各フレームにおいて、累積制御データ
送信量記憶部から通知される累積制御データ送信量より
残りの制御データ量を算出するとともに、そのフレーム
を含んだ前記ウィンドウ幅に等しい数の過去のフレーム
の制御データレートが、残りの制御データ量およびその
制御データの送信制御時間までの残り時間より求められ
る必要な制御データレート以上になるように、そのフレ
ームの最大音声データレートを強制的に低減するよう可
変レートコーデックに指示する累積ウィンドウ制御部を
備えることを特徴とする請求項２記載の多重化装置。
【請求項４】前記ウィンドウ幅記憶部の代わりに、各
フレームにおけるそのウィンドウ内において必要な制御
データ量が、１フレームで音声データレートを最小にす
るよう操作することにより取りうる制御データ量の最大
値以下となるよう、フレームごとにそのウィンドウ幅を
更新することで、各ウィンドウ内で起こりうる、音声デ
ータレートが強制的に最低値をとるフレームの数を最大
１とすることを可能とするウィンドウ幅算出部を備える
ことを特徴とする請求項３記載の多重化装置。
【請求項５】前記累積ウィンドウ制御部の代わりに、
後記するレート比較部が算出し報告した結果に応じてそ
のフレームの最大音声データレートを強制的に低減する
よう可変レートコーデックに指示する累積ウィンドウ制
御判断部と、あらかじめ設定された平均音声データレー
トを設定して記憶する音声レート記憶部と、各フレーム
において音声レート記憶部から読み出した平均音声デー
タレートと必要な制御データレートの差を求め、累積ウ
ィンドウ制御判断部に報告するレート比較部とを備える
ことを特徴とする請求項４記載の多重化装置。
【請求項６】前記音声レート記憶部の代わりに、各フ
レームにおいて可変レートコーデックが符号化した音声
データレートの統計量をとり、平均音声データレートを
更新する音声レート統計量算出部を備えることを特徴と
する請求項５記載の多重化装置。