JPH0923197A - 音声品質改善装置 - Google Patents
音声品質改善装置Info
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- JPH0923197A JPH0923197A JP7173557A JP17355795A JPH0923197A JP H0923197 A JPH0923197 A JP H0923197A JP 7173557 A JP7173557 A JP 7173557A JP 17355795 A JP17355795 A JP 17355795A JP H0923197 A JPH0923197 A JP H0923197A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＡＤＰＣＭ符号に単一ビット誤りが付加され
た場合に、符号誤差が小さくなるようなＡＤＰＣＭ符号
マッピングを実現し、フェージングによる音声劣化を最
小限に抑える。 【解決手段】 差分値の絶対値が大きくなるに従って、
差分値０のＡＤＰＣＭ符号に対する符号間距離を大きく
したＡＤＰＣＭ符号にマッピング変換を行う。
た場合に、符号誤差が小さくなるようなＡＤＰＣＭ符号
マッピングを実現し、フェージングによる音声劣化を最
小限に抑える。 【解決手段】 差分値の絶対値が大きくなるに従って、
差分値０のＡＤＰＣＭ符号に対する符号間距離を大きく
したＡＤＰＣＭ符号にマッピング変換を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル回線
（伝送路）で通信を行うシステムにおいて、無線区間で
フェージングや他チャネルの干渉により瞬時に変動する
音声品質の改善を図る音声品質改善装置に関する。
（伝送路）で通信を行うシステムにおいて、無線区間で
フェージングや他チャネルの干渉により瞬時に変動する
音声品質の改善を図る音声品質改善装置に関する。
【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
本間の差分信号、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分信号を符号化する予測符号化
により、音声情報の圧縮が行われている。たとえば、適
応差分ＰＣＭ（ＡＤＰＣＭ）方式では、音声信号の相関
を利用して過去の音声波形から現時点の音声波形を予測
する適応予測と、予測した音声波形の大きさに合わせて
量子化器のステップサイズを更新する適応量子化が用い
られている。
れより離れた点の間でも相関がある。そのため、隣接標
本間の差分信号、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分信号を符号化する予測符号化
により、音声情報の圧縮が行われている。たとえば、適
応差分ＰＣＭ（ＡＤＰＣＭ）方式では、音声信号の相関
を利用して過去の音声波形から現時点の音声波形を予測
する適応予測と、予測した音声波形の大きさに合わせて
量子化器のステップサイズを更新する適応量子化が用い
られている。
【０００３】従来の32ｋbit/s のＡＤＰＣＭ音声符号化
方式では、均一量子化されたＰＣＭ信号Ｓl(k)と予測信
号Ｓe(k)より、差分信号ｄ(k) ｄ(k) ＝Ｓl(k)−Ｓe(k) …(1) を算出する。次に、この差分信号ｄ(k) を２を底とする
対数に変換し、スケールファクタ適応部により算出され
るスケールファクタｙ(k) を用いて、正規化された差分
信号ｄ'(k) ｄ'(k)＝log2｜ｄ(k)｜−ｙ(k) …(2) を求める。次に、この正規化された差分信号ｄ'(k)を表
１に示す量子化器の変換テーブルに従って４ビットで符
号化する。
方式では、均一量子化されたＰＣＭ信号Ｓl(k)と予測信
号Ｓe(k)より、差分信号ｄ(k) ｄ(k) ＝Ｓl(k)−Ｓe(k) …(1) を算出する。次に、この差分信号ｄ(k) を２を底とする
対数に変換し、スケールファクタ適応部により算出され
るスケールファクタｙ(k) を用いて、正規化された差分
信号ｄ'(k) ｄ'(k)＝log2｜ｄ(k)｜−ｙ(k) …(2) を求める。次に、この正規化された差分信号ｄ'(k)を表
１に示す量子化器の変換テーブルに従って４ビットで符
号化する。
【０００４】
【表１】
【０００５】ここで、第１ビットが極性を表し、第２〜
第４ビットが振幅を表し、４ビットの出力Ｉ(k) が32ｋ
bit/s の出力信号となる。従来のＡＤＰＣＭ音声符号化
方式では、−７から＋７までの15通りの整数値をとるＩ
(k) に対して、表２に示すマッピングが行われていた。
第４ビットが振幅を表し、４ビットの出力Ｉ(k) が32ｋ
bit/s の出力信号となる。従来のＡＤＰＣＭ音声符号化
方式では、−７から＋７までの15通りの整数値をとるＩ
(k) に対して、表２に示すマッピングが行われていた。
【０００６】
【表２】
【０００７】図２は、有音時の音声信号を伝送する場合
の差分値（ＡＤＰＣＭ符号）の確率分布を示す。この分
布は、話者の年齢、性別、声の大きさ等にはほとんど左
右されないことが確認されている。差分値０を示すＡＤ
ＰＣＭ符号（1111）の生起確率が最も高く36.7％を占め
ており、差分値の絶対値が大きくなるに従って生起確率
は小さくなっている。
の差分値（ＡＤＰＣＭ符号）の確率分布を示す。この分
布は、話者の年齢、性別、声の大きさ等にはほとんど左
右されないことが確認されている。差分値０を示すＡＤ
ＰＣＭ符号（1111）の生起確率が最も高く36.7％を占め
ており、差分値の絶対値が大きくなるに従って生起確率
は小さくなっている。
【０００８】図３は、無音時の音声信号を伝送する場合
の差分値（ＡＤＰＣＭ符号）の確率分布を示す。差分値
０を示すＡＤＰＣＭ符号（1111）の生起確率が有音時よ
りも高くなり、68％に達している。
の差分値（ＡＤＰＣＭ符号）の確率分布を示す。差分値
０を示すＡＤＰＣＭ符号（1111）の生起確率が有音時よ
りも高くなり、68％に達している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図４は、無線回線で付
加されるＡＤＰＣＭ符号の誤りパターンの確率分布を示
す。本確率分布は、誤り符号に占める各誤りパターンの
割合を示している。フェージング条件は、２波レイリー
フェージング、１ビット当たりの信号電力対１Hz当たり
の雑音電力比の平均を10dB、最大ドップラー周波数を15
Hz、遅延分散を 250nsとした。このようなフェージング
条件下で、第１ビット〜第４ビットの１ビットに誤りが
付加される確率は、それぞれ17〜18％でほぼ均等に生起
していることがわかる。
加されるＡＤＰＣＭ符号の誤りパターンの確率分布を示
す。本確率分布は、誤り符号に占める各誤りパターンの
割合を示している。フェージング条件は、２波レイリー
フェージング、１ビット当たりの信号電力対１Hz当たり
の雑音電力比の平均を10dB、最大ドップラー周波数を15
Hz、遅延分散を 250nsとした。このようなフェージング
条件下で、第１ビット〜第４ビットの１ビットに誤りが
付加される確率は、それぞれ17〜18％でほぼ均等に生起
していることがわかる。
【００１０】ところで、表２に示す従来のＡＤＰＣＭ符
号マッピングでは、第１ビットに誤りが付加されると、
本来送りたい符号情報（ＡＤＰＣＭ符号器出力）と誤り
付加後の符号情報（ＡＤＰＣＭ復号器入力）との符号誤
差は、元符号がいかなる場合であっても常に７となる。
また、第２ビットに誤りが付加されると符号誤差は常に
４となる。なお、差分値−７のＡＤＰＣＭ符号の第１ビ
ットまたは差分値４のＡＤＰＣＭ符号の第２ビットに誤
りが付加されると“0000”となるが、ＡＤＰＣＭ復号器
では“1111”として扱われるので符号誤差は７または４
となる。
号マッピングでは、第１ビットに誤りが付加されると、
本来送りたい符号情報（ＡＤＰＣＭ符号器出力）と誤り
付加後の符号情報（ＡＤＰＣＭ復号器入力）との符号誤
差は、元符号がいかなる場合であっても常に７となる。
また、第２ビットに誤りが付加されると符号誤差は常に
４となる。なお、差分値−７のＡＤＰＣＭ符号の第１ビ
ットまたは差分値４のＡＤＰＣＭ符号の第２ビットに誤
りが付加されると“0000”となるが、ＡＤＰＣＭ復号器
では“1111”として扱われるので符号誤差は７または４
となる。
【００１１】このように、従来のＡＤＰＣＭ符号マッピ
ングでは、第１ビットまたは第２ビットのみに誤りが付
加されると大きな符号誤差が生じ、著しい音声劣化をも
たらす。一方、想定したフェージング条件下では、第１
ビットまたは第２ビットのみに誤りが付加される確率は
それぞれ全誤り符号中の17〜18％であり、両方で約35％
に達するので、音声劣化に大きな影響を及ぼす符号誤り
が比較的頻繁に発生すると言える。
ングでは、第１ビットまたは第２ビットのみに誤りが付
加されると大きな符号誤差が生じ、著しい音声劣化をも
たらす。一方、想定したフェージング条件下では、第１
ビットまたは第２ビットのみに誤りが付加される確率は
それぞれ全誤り符号中の17〜18％であり、両方で約35％
に達するので、音声劣化に大きな影響を及ぼす符号誤り
が比較的頻繁に発生すると言える。
【００１２】本発明は、ＡＤＰＣＭ符号に単一ビット誤
りが付加された場合に、符号誤差が小さくなるようなＡ
ＤＰＣＭ符号マッピングを実現し、フェージングによる
音声劣化を最小限に抑えることができる音声品質改善装
置を提供することを目的とする。
りが付加された場合に、符号誤差が小さくなるようなＡ
ＤＰＣＭ符号マッピングを実現し、フェージングによる
音声劣化を最小限に抑えることができる音声品質改善装
置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】図２および図３に示すよ
うに、差分値０のＡＤＰＣＭ符号を中心に差分値の絶対
値が大きくなるに従って生起確率が減少する。本発明の
音声品質改善装置ではこの点に着目し、差分値の絶対値
が大きくなるに従って差分値０のＡＤＰＣＭ符号に対す
る符号間距離を大きくしたＡＤＰＣＭ符号にマッピング
変換を行う。
うに、差分値０のＡＤＰＣＭ符号を中心に差分値の絶対
値が大きくなるに従って生起確率が減少する。本発明の
音声品質改善装置ではこの点に着目し、差分値の絶対値
が大きくなるに従って差分値０のＡＤＰＣＭ符号に対す
る符号間距離を大きくしたＡＤＰＣＭ符号にマッピング
変換を行う。
【００１４】すなわち、生起確率の高い差分値０のＡＤ
ＰＣＭ符号に対して、単一ビット誤りが付加されても符
号誤差が２以下となるようにし、最大差分を示すＡＤＰ
ＣＭ符号とは大きな符号間距離を確保するようにＡＤＰ
ＣＭ符号のマッピング変換を行う。これにより、生起確
率の高い差分値０を示すＡＤＰＣＭ符号に単一ビット誤
りが生じても符号誤差を小さく抑えることができ、また
３ビット以上の誤りが付加されない限り符号誤差が７と
ならないので、符号誤りが音声劣化に与える影響を大幅
に緩和することができる。したがって、フェージング条
件下で誤りがバースト的に発生する無線回線において
も、本発明の音声品質改善装置を用いることにより異音
を低減して音声品質を高めることができる。
ＰＣＭ符号に対して、単一ビット誤りが付加されても符
号誤差が２以下となるようにし、最大差分を示すＡＤＰ
ＣＭ符号とは大きな符号間距離を確保するようにＡＤＰ
ＣＭ符号のマッピング変換を行う。これにより、生起確
率の高い差分値０を示すＡＤＰＣＭ符号に単一ビット誤
りが生じても符号誤差を小さく抑えることができ、また
３ビット以上の誤りが付加されない限り符号誤差が７と
ならないので、符号誤りが音声劣化に与える影響を大幅
に緩和することができる。したがって、フェージング条
件下で誤りがバースト的に発生する無線回線において
も、本発明の音声品質改善装置を用いることにより異音
を低減して音声品質を高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の音声品質改善装
置の実施形態を示す。図において、送信側には、アナロ
グ音声信号をディジタル音声信号に変換するアナログ／
ディジタル変換器１１と、ディジタル音声信号をＡＤＰ
ＣＭ符号（差分信号）に符号化するＡＤＰＣＭ符号器１
２と、ＡＤＰＣＭ符号のマッピングを変換するマッピン
グ変換回路１３とを備える。受信側には、マッピング変
換回路１３で変換されたＡＤＰＣＭ符号を逆変換するマ
ッピング逆変換回路２１と、マッピング変換されたＡＤ
ＰＣＭ符号を復号化してディジタル音声信号を再生する
ＡＤＰＣＭ復号器２２と、ディジタル音声信号をアナロ
グ音声信号に変換するディジタル／アナログ変換器２３
とを備える。送信側と受信側との間の無線区間では、回
線状態に応じた誤りが付加される。
置の実施形態を示す。図において、送信側には、アナロ
グ音声信号をディジタル音声信号に変換するアナログ／
ディジタル変換器１１と、ディジタル音声信号をＡＤＰ
ＣＭ符号（差分信号）に符号化するＡＤＰＣＭ符号器１
２と、ＡＤＰＣＭ符号のマッピングを変換するマッピン
グ変換回路１３とを備える。受信側には、マッピング変
換回路１３で変換されたＡＤＰＣＭ符号を逆変換するマ
ッピング逆変換回路２１と、マッピング変換されたＡＤ
ＰＣＭ符号を復号化してディジタル音声信号を再生する
ＡＤＰＣＭ復号器２２と、ディジタル音声信号をアナロ
グ音声信号に変換するディジタル／アナログ変換器２３
とを備える。送信側と受信側との間の無線区間では、回
線状態に応じた誤りが付加される。
【００１６】
【実施例】本発明の音声品質改善装置のマッピング変換
回路１３およびマッピング逆変換回路２１におけるＡＤ
ＰＣＭ符号のマッピング変換例を表３に示す。
回路１３およびマッピング逆変換回路２１におけるＡＤ
ＰＣＭ符号のマッピング変換例を表３に示す。
【００１７】
【表３】
【００１８】ここでは、ＡＤＰＣＭ符号器１２およびＡ
ＤＰＣＭ復号器２２で用いられるＡＤＰＣＭ符号マッピ
ング（表２）との区別を容易にするために、変換後の差
分値０のＡＤＰＣＭ符号を“0000”とするが、一般的に
は任意の４ビットでよい。差分値の絶対値が２以下のＡ
ＤＰＣＭ符号として、差分値０のＡＤＰＣＭ符号（000
0）との符号間距離が１となる４ビット符号（0001, 001
0, 0100, 1000）のいずれかを割り当てる。表３に示す
例では、差分値０のＡＤＰＣＭ符号（0000）の第１ビッ
ト誤り（1000）および第４ビット誤り（0001）の場合に
は、それぞれ−１，＋１を示す符号となり、元符号との
符号誤差は１となる。また、第２ビット誤り（0100）お
よび第３ビット誤り（0010）の場合には、それぞれ−
２，＋２を示す符号となり、元符号との符号誤差は２と
なる。これにより、生起確率が高い差分値０のＡＤＰＣ
Ｍ符号（0000）の単一ビット誤りに対して、符号誤差を
１または２に抑えることができる。
ＤＰＣＭ復号器２２で用いられるＡＤＰＣＭ符号マッピ
ング（表２）との区別を容易にするために、変換後の差
分値０のＡＤＰＣＭ符号を“0000”とするが、一般的に
は任意の４ビットでよい。差分値の絶対値が２以下のＡ
ＤＰＣＭ符号として、差分値０のＡＤＰＣＭ符号（000
0）との符号間距離が１となる４ビット符号（0001, 001
0, 0100, 1000）のいずれかを割り当てる。表３に示す
例では、差分値０のＡＤＰＣＭ符号（0000）の第１ビッ
ト誤り（1000）および第４ビット誤り（0001）の場合に
は、それぞれ−１，＋１を示す符号となり、元符号との
符号誤差は１となる。また、第２ビット誤り（0100）お
よび第３ビット誤り（0010）の場合には、それぞれ−
２，＋２を示す符号となり、元符号との符号誤差は２と
なる。これにより、生起確率が高い差分値０のＡＤＰＣ
Ｍ符号（0000）の単一ビット誤りに対して、符号誤差を
１または２に抑えることができる。
【００１９】差分値の絶対値が７のＡＤＰＣＭ符号とし
て、表３に示す例では差分値０のＡＤＰＣＭ符号（000
0）との符号間距離が３となる４ビット符号（0111, 111
0）を割り当てる。これにより、差分値０のＡＤＰＣＭ
符号（0000）に３ビット以上の誤りが付加されない限り
符号誤差が７になることはない。差分値の絶対値が３以
上６以下のＡＤＰＣＭ符号として、上記以外の４ビット
符号で、１ＡＤＰＣＭ符号当たりの符号誤差の期待値Ｅ
を最小にする４ビット符号を割り当てる。なお、符号誤
差の期待値Ｅは、一定期間中に送信されたＡＤＰＣＭ符
号数をＮ、ｋ番目に送信されたＡＤＰＣＭ符号の差分値
をＳ(k) 、ｋ番目に受信されたＡＤＰＣＭ符号の差分値
をＳ'(k)とすると、
て、表３に示す例では差分値０のＡＤＰＣＭ符号（000
0）との符号間距離が３となる４ビット符号（0111, 111
0）を割り当てる。これにより、差分値０のＡＤＰＣＭ
符号（0000）に３ビット以上の誤りが付加されない限り
符号誤差が７になることはない。差分値の絶対値が３以
上６以下のＡＤＰＣＭ符号として、上記以外の４ビット
符号で、１ＡＤＰＣＭ符号当たりの符号誤差の期待値Ｅ
を最小にする４ビット符号を割り当てる。なお、符号誤
差の期待値Ｅは、一定期間中に送信されたＡＤＰＣＭ符
号数をＮ、ｋ番目に送信されたＡＤＰＣＭ符号の差分値
をＳ(k) 、ｋ番目に受信されたＡＤＰＣＭ符号の差分値
をＳ'(k)とすると、
【００２０】
【数１】
【００２１】と表される。
【００２２】
【発明の効果】符号誤差の期待値Ｅおよび音声劣化の大
きな原因となる符号誤差７以上の符号数Ｓについて、表
２の従来方式による場合と表３の本発明方式による場合
とを比較した結果を図５に示す。なお、図５では期待値
Ｅおよび符号数Ｓについて、従来方式（無処理）で送信
した場合を 100として正規化した。本発明方式によれ
ば、従来方式（無処理）で送信した場合と比較して期待
値Ｅで32％、符号数Ｓで65％低減できる。さらに、従来
方式に受信側における音声品質改善処理としてミューテ
ィングを行った場合と比較しても、期待値Ｅで16％、符
号数Ｓで47％低減できる。
きな原因となる符号誤差７以上の符号数Ｓについて、表
２の従来方式による場合と表３の本発明方式による場合
とを比較した結果を図５に示す。なお、図５では期待値
Ｅおよび符号数Ｓについて、従来方式（無処理）で送信
した場合を 100として正規化した。本発明方式によれ
ば、従来方式（無処理）で送信した場合と比較して期待
値Ｅで32％、符号数Ｓで65％低減できる。さらに、従来
方式に受信側における音声品質改善処理としてミューテ
ィングを行った場合と比較しても、期待値Ｅで16％、符
号数Ｓで47％低減できる。
【００２３】このように、本発明の音声品質改善装置を
用いることにより、従来方式よりもノイズの少ない優れ
た音声品質を実現することができる。また、本発明の音
声品質改善装置と、受信側における音声品質改善処理と
を組み合わせることにより、さらに音声品質の改善が可
能である。
用いることにより、従来方式よりもノイズの少ない優れ
た音声品質を実現することができる。また、本発明の音
声品質改善装置と、受信側における音声品質改善処理と
を組み合わせることにより、さらに音声品質の改善が可
能である。
【図１】本発明の音声品質改善装置の実施形態を示すブ
ロック図。
ロック図。
【図２】有音時の音声信号を伝送する場合の差分値（Ａ
ＤＰＣＭ符号）の確率分布を示す図。
ＤＰＣＭ符号）の確率分布を示す図。
【図３】無音時の音声信号を伝送する場合の差分値（Ａ
ＤＰＣＭ符号）の確率分布を示す図。
ＤＰＣＭ符号）の確率分布を示す図。
【図４】無線回線で付加されるＡＤＰＣＭ符号の誤りパ
ターンの確率分布を示す図。
ターンの確率分布を示す図。
【図５】本発明方式と従来方式との比較を示す図。
１１ アナログ／ディジタル変換器 １２ ＡＤＰＣＭ符号器 １３ マッピング変換回路 ２１ マッピング逆変換回路 ２２ ＡＤＰＣＭ復号器 ２３ ディジタル／アナログ変換器
Claims (2)
- 【請求項１】 送信側に、ディジタル音声信号をＡＤＰ
ＣＭ符号化するＡＤＰＣＭ符号器を備え、 受信側に、ＡＤＰＣＭ符号を復号化するＡＤＰＣＭ復号
器を備えた音声品質改善装置において、 送信側の前記ＡＤＰＣＭ符号器の後段に、差分値の絶対
値が大きくなるに従って差分値０のＡＤＰＣＭ符号に対
する符号間距離を大きくしたＡＤＰＣＭ符号にマッピン
グ変換するマッピング変換回路を備え、 受信側の前記ＡＤＰＣＭ復号器の前段に、前記マッピン
グ変換回路で変換されたＡＤＰＣＭ符号を逆変換するマ
ッピング逆変換回路を備えたことを特徴とする音声品質
改善装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の音声品質改善装置にお
いて、 マッピング変換回路およびマッピング逆変換回路では、 差分値の絶対値が２以下のＡＤＰＣＭ符号として、差分
値０のＡＤＰＣＭ符号との符号間距離が１となる４ビッ
ト符号を割り当て、 差分値の絶対値が７（最大差分値）のＡＤＰＣＭ符号と
して、差分値０のＡＤＰＣＭ符号との符号間距離が３ま
たは４となる４ビット符号を割り当て、 差分値の絶対値が３以上６以下のＡＤＰＣＭ符号とし
て、差分値の絶対値が２以下および７に割り当てた４ビ
ット符号以外で、ＡＤＰＣＭ符号器の出力特性および伝
送路で付加される誤りパターン特性に応じて符号誤差の
期待値を最小にする４ビット符号を割り当てることを特
徴とする音声品質改善装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07173557A JP3102673B2 (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 音声品質改善装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07173557A JP3102673B2 (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 音声品質改善装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0923197A true JPH0923197A (ja) | 1997-01-21 |
| JP3102673B2 JP3102673B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=15962762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07173557A Expired - Fee Related JP3102673B2 (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 音声品質改善装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3102673B2 (ja) |
-
1995
- 1995-07-10 JP JP07173557A patent/JP3102673B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3102673B2 (ja) | 2000-10-23 |
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