JPH11243421A - デジタル音声通信方法及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 音声符号化情報を他のフレームから補間する
こと及び音声符号化情報の伝送におけるビット誤りが発
生することに起因した再生音製品質の劣化を抑制する。 【解決手段】 音声符号化器で、入力音声信号ａ１を音
声符号化処理することにより抽出した音声符号化情報ｂ
１、ｃ１、ｍ１、ｏ１、ｐ１を送信する際に、フレーム
同期信号を周期的に音声符号化情報と置き換えて送信
し、音声復号器で、フレーム同期信号を含む受信フレー
ムに対して、他のフレームの音声符号化情報により補間
処理して音声符号化情報を求め、再生音声信号を出力す
るデジタル音声通信において、ビット誤り感度の小さい
音声符号化情報のみをフレーム同期信号に置き換えて送
信し、音声復号器では、フレーム同期信号とビット誤り
感度の大きい音声符号化情報が混在したフレームに対
し、消失したビット誤り感度の小さい音声符号化情報を
他のフレームにより補間処理して求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＥＬＰやＬＰＣ
に代表される音声の特徴パラメータ（音声符号化情報）
を抽出して伝送する音声符号化を用いたデジタル音声通
信技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、移動体通信等で広く用いられてい
る音声符号化方式として、線形予測符号化方式の１つで
ある符号励振線形予測（CELP：Codec Excited Linear P
rediction）音声符号化が知られている。このＣＥＬＰ
音声符号化方式を例にとって、従来のデジタル音声通信
技術を説明する。

【０００３】図６には従来のＣＥＬＰ音声符号化器の構
成を示してあり、このＣＥＬＰ音声符号化器による入力
音声の符号化を説明する。スペクトル包絡パラメータ抽
出器１では、例えば、８ｋＨｚでサンプリング、１６ビ
ットで量子化された入力音声ａ１に対し、１フレーム
（例えば、４０ｍｓ、３２０サンプル）毎にスペクトル
包絡情報ｂ１を抽出する。このスペクトル包絡情報ｂ１
は量子化された後、受信側装置の復号器に伝送され再生
音声信号を生成するのに用いられ、また、入力音声ａ１
の聴覚重み付けにも用いられる。ここで、スペクトル包
絡情報は、人間の音声生成系における声道特性を表現す
る情報である。フレーム電力計算器２では、入力音声ａ
１に対し、１フレーム（例えば、４０ｍｓ、３２０サン
プル）毎にフレーム電力の計算を行い、フレーム電力情
報ｃ１を出力する。このフレーム電力情報ｃ１は受信側
装置の復号器に伝送され再生音声信号を生成するのに用
いられ、また、後述するように利得符号帳７を探索する
処理においてフレーム電力情報を与える。

【０００４】そして、サブフレーム（例えば、１０ｍ
ｓ、８０サンプル）毎に以下の手順で音源信号が求めら
れる。聴覚重み付けフィルタ３は、入力信号ａ１に対
し、スペクトル包絡情報ｂ１を用いて公知の聴覚重み付
け処理を行い、聴覚重み付けされた入力音声信号ｎ１を
出力する。また、最適ベクトル選択器４は、制御信号ｌ
１により各符号帳５、６、７から候補ベクトルを出力さ
せるとともに、各候補ベクトルに対する再生音声信号ｋ
１と聴覚重み付けされた入力音声信号ｎ１との自乗平均
誤差を計算し、それが最小となる候補ベクトルを最適候
補ベクトルとして選定し、各符号帳（適応、雑音及び利
得符号帳）の最適符号帳インデックスｍ１、ｏ１、ｐ１
を受信側装置の復号器に伝送する。なお、最適符号帳イ
ンデックスｍ１、ｏ１、ｐ１（適応、雑音及び利得符号
帳の最適インデックス）は、復号器において再生音声信
号を生成するために用いられる。

【０００５】最適ベクトル選択器４により各符号帳５、
６、７の探索処理は、以下に説明するように実行され
る。 （１）適応符号帳５の探索（長期予測とも呼ばれる）；
適応符号帳５は、音源信号におけるピッチ周期成分を表
現するための符号帳であり、例えば１２８種類のピッチ
成分のパターンを記憶している（サイズ１２８、８０次
元）。探索処理では、適応符号帳５から候補ベクトルｄ
１を順番に取り出し、乗算器８に入力して乗算は行わず
にスルーし、その出力ｅ１を加算器９に入力する。そし
て、この場合、加算器９でも加算は行わずにスルーし、
周期性を有する音源信号ｊ１として出力する。

【０００６】そして、聴覚重み付け合成フィルタ１０
で、音源信号ｊ１にスペクトル包絡成分情報ｂ１を付加
するとともに聴覚重み付けを行い、部分的な再生音声
（適応符号帳寄与分）ｋ１を生成する。そして、最適候
補ベクトル選択器４で、各候補ベクトルｄ１に対する再
生音声ｋ１と聴覚重み付けされた入力音声信号ｎ１との
自乗平均誤差を計算し、それが最小となる候補ベクトル
が最適候補ベクトルとして選定され、適応符号帳５の最
適符号帳インデックスｍ１として出力される。なお、自
乗平均誤差は、再生音声（適応符号帳寄与分）ｋ１に対
し最適な利得を得た後に計算される。

【０００７】（２）雑音符号帳探索６の探索；雑音符号
帳６は、音源信号における雑音成分を表現するための符
号帳であり、例えば５１２種類の雑音成分のパターンを
記憶している（サイズ５１２、８０次元）。探索処理で
は、雑音符号帳６から候補ベクトルｆ１を順番に取り出
し、乗算器１１に入力して乗算は行わずにスルーし、そ
の出力ｇ１を加算器９に入力する。そして、この場合、
加算器９でも加算は行わずにスルーし、雑音音源信号ｊ
１として出力する。

【０００８】そして、聴覚重み付け合成フィルタ１０
で、雑音音源信号ｊ１にスペクトル包絡成分情報ｂ１を
付加するとともに聴覚重み付けを行い、部分的な再生音
声（雑音符号帳寄与分）ｋ１を生成する。そして、適応
符号帳の探索と同様に、最適候補ベクトル選択器４で、
最適な雑音符号帳候補ベクトルが選択され、雑音符号帳
６の最適符号帳インデックスｏ１として出力される。こ
こで、雑音符号帳探索において、各候補ベクトルには、
再生音声の量子化誤差を低減するため、公知のように、
聴覚重み付け合成フィルタ処理された最適な適応符号帳
ベクトルに対し直交化処理が施される。また、自乗平均
誤差は、再生音声（雑音符号帳寄与分）ｋ１に対し最適
な利得を得た後に計算される。

【０００９】（３）利得符号帳７の探索；上記のように
して最適な適応符号帳ベクトル及び雑音符号帳ベクトル
が決定した後、利得符号帳（サイズ１２８、２次元）の
探索が実行される。探索処理では、利得符号帳７から候
補ベクトル（要素はｈ１、ｉ１）が取り出される。そし
て、乗算器８は、最適な適応符号帳ベクトルｄ１に利得
の候補ベクトルｈ１を乗算し、利得調整された最適な適
応符号帳ベクトルｅ１を出力する。また、乗算器１１
は、最適な雑音符号帳ベクトルｆ１に利得の候補ベクト
ルｉ１を乗算し、利得調整された最適な雑音符号帳ベク
トルｇ１を出力する。

【００１０】そして、加算器９が、最適な適応符号帳ベ
クトルｅ１と最適な雑音符号帳ベクトルｇ１を加算し、
音源信号ｊ１を出力する。そして、聴覚重み付け合成フ
ィルタ１０は、この音源信号ｊ１にスペクトル包絡成分
情報ｂ１を付加するとともに聴覚重み付けを施し、再生
音声信号ｋ１を生成する。そして、フレーム電力計算器
２の出力であるフレーム電力情報ｃ１により聴覚重み付
けされた入力音声信号ｎ１を正規化した後、正規化され
た聴覚重み付けされた入力音声ｎ１に対する再生音声信
号ｋ１の聴覚重み付け自乗平均誤差を求め、それが最小
となる利得の候補を最適利得符号帳インデックスｐ１と
して選定し、受信側装置の復号器に出力する。

【００１１】（４）適応符号帳の更新；上記のようにし
てサブフレームの最適符号帳インデックスが探索される
と、これを送信するとともに、探索された結果に基づい
て適応符号帳５が更新される。すなわち、適応符号帳５
は利得符号帳の探索が終了した後に、最適な適応符号帳
ベクトル、雑音符号帳ベクトル、利得符号帳ベクトルで
生成される音源信号ｊ１により更新され、その更新結果
が次のサブフレームの適応符号帳として用いられる。

【００１２】ここで、表１には、音声符号化器で上記の
ようにして抽出され、復号器に送られる音声符号化情報
の送信フレームへのビット配分の例を示してある。この
例では、フレーム長は４０ｍｓ、音声符号化速度は３．
４５ｋｂｐｓ（＝１３８＊２５）としている。また、ス
ペクトル包絡情報ｂ１としては反射係数（１０次）を使
用し、各ビット数は低次のものから表示している。すな
わち、この送信フレームには、１フレーム分のスペクト
ル包絡情報ｂ１が１０次分として３６ビット、１フレー
ム分のフレーム電力情報ｃ１が６ビット、４サブフレー
ム（つまり、１フレーム）分の適応符号帳最適インデッ
クスｍ１が７＊４ビット、４サブフレーム（つまり、１
フレーム）分の雑音符号帳最適インデックスｏ１が１０
＊４ビット、４サブフレーム（つまり、１フレーム）分
の利得符号帳最適インデックスｐ１が７＊４ビット、含
まれる。

【００１３】

【表１】

【００１４】次に、図７には従来のＣＥＬＰ音声復号化
器の構成を示してあり、このＣＥＬＰ音声復号化器によ
る受信した音声符号化情報を符号化して音声を再生する
処理を説明する。このＣＥＬＰ音声復号器では、表１に
示す音声符号化情報を受信して再生音声を生成する。ま
ず、サブフレーム（１０ｍｓ、８０サンプル）毎に以下
の処理を行い、音源信号ｊ２を再生する。適応符号帳最
適インデックスｍ１、雑音符号帳最適インデックスｏ１
をもとに、適応符号帳２１、雑音符号帳２２からそれぞ
れ適応符号帳最適ベクトルｄ２、雑音符号帳最適ベクト
ルｆ２を出力する。また、利得符号帳最適インデックス
ｐ１をもとに、利得符号帳２３から適応符号帳ベクトル
の利得ｈ２と雑音符号帳ベクトルの利得ｉ２を出力す
る。ここで、適応符号帳２１、雑音符号帳２２、利得符
号帳２３の内容は、図６に示した音声符号器の適応符号
帳５、雑音符号帳６、利得符号帳７とそれぞれ同じもの
である。

【００１５】そして、利得制御器２４は、適応符号帳ベ
クトルの利得ｈ２と雑音符号帳ベクトルの利得ｉ２に対
し、受信したフレーム電力情報ｃ１を用いて利得調整さ
れた適応符号帳ベクトルの利得ｈ３と雑音符号帳ベクト
ルの利得ｉ３を出力する。そして、乗算器２５は、最適
な適応符号帳ベクトルｄ２に利得ｈ３を乗算し、利得調
整された最適な適応符号帳ベクトルｅ２を出力する。ま
た、乗算器２６は、最適な雑音符号帳ベクトルｆ２に利
得ｉ３を乗算し、利得調整された最適な雑音符号帳ベク
トルｇ２を出力する。

【００１６】そして、加算器２７は、ｅ２とｇ２を加算
し、音源信号ｊ２を再生する。このように音源信号ｊ２
の再生が終了した後に、適応符号帳２１はその音源信号
ｊ２により更新され、その更新結果が次のサブフレーム
の適応符号帳として用いられる。ここで、伝送誤りがな
い場合には、音声復号器の適応符号帳２１の更新結果
は、音声符号化器の適応符号帳３の更新結果と全く等し
くなる。

【００１７】次いで、受信したフレーム（４０ｍｓ、３
２０サンプル）毎に、以下の処理が実行される。合成フ
ィルタ２８が、受信したスペクトル包絡情報ｂ１を音源
信号ｊ２に付加することにより再生音声ｋ２を生成す
る。そして、ポストフィルタ２９が聴感上の再生音声品
質を向上するため、再生音声ｋ２に対してホルマント強
調処理を行い、ホルマント強調処理された再生音声ａ２
を出力する。

【００１８】ここで、上記のような音声符号化処理を実
際のデジタル音声通信システムに適用する場合には、音
声符号化器（送信側装置）と音声復号化器（受信側装
置）との間でフレーム同期を保持及び補正するため、音
声符号化情報を送信する際に所定のフレーム周期毎にフ
レーム同期信号を音声符号化情報と入れ替えて送信する
ことが行われる。図８には、このような従来のデジタル
音声通信システムにおける、音声符復号処理とフレーム
同期信号との送受信タイミングを示してある。

【００１９】まず、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）において、
ｆｔｎ（ｎ＝０，１，２・・・）は送信側（音声符号化
器側）でのフレーム番号を示すインデックスであり、音
声符号器内でのフレーム毎の処理は次のように行われ
る。 （ａ）フレーム毎に音声を入力バッファ（少なくとも１
フレーム分の長さを有する）に蓄積する。

【００２０】（ｂ）フレーム単位で表１に示した音声符
号化情報を抽出する（同図では音声情報抽出と表示）。
ここで、音声符号化情報の抽出は入力バッファに１フレ
ーム分の音声信号の蓄積が終了した後に開始される。例
えば、フレームｆｔ０の区間で蓄積された音声はフレー
ムｆｔ１の区間で抽出処理（符号化処理）される。

【００２１】（ｃ）抽出された音声符号化情報を送信す
る（同図では音声情報送信と表示）。ここで、音声符号
化情報の送信は抽出処理が完了した後に開始される。例
えば、フレームｆｔ１の区間で抽出された音声情報はフ
レームｆｔ２の先頭から送信が開始される。ただし、こ
の例では音声符号化情報抽出（音声符号化処理）するた
めに要する処理時間は１フレームであるとして示してい
る。また、この送信処理において前述のように所定のフ
レーム周期毎にフレーム同期信号を音声符号化情報と入
れ替えて送信する。この例では５０フレーム毎にフレー
ム同期信号を挿入している（フレームｆｔ２、フレーム
ｆｔ５２、フレームｆｔ１０２・・・にフレーム同期信
号を送信している）。

【００２２】ここで、上記した音声符号化情報及びフレ
ーム同期信号を送信するための送信フレームの構成は、
それぞれ図９（ａ）（ｂ）に示すようになっている。な
お、同図に表記されている記号と音声符号化情報の種類
の対応は表１の通りであり、スペクトル包絡情報につい
てｂ１−ｘのｘは係数の次数（ｘ＝１・・・１０）を表
している。

【００２３】一方、受信したフレーム毎の音声復号器内
での処理は、図８（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示すように行わ
れる。なお、図中において、ｆｒｎ（ｎ＝０，１，２・
・・）は受信側（音声復号器側）でのフレーム番号を示
すインデックスである。 （ｄ）受信した音声符号化情報（表１）を受信バッファ
に蓄積する。この例では、１フレーム分の音声符号化情
報を受信するのに１フレーム分の時間を要するものとし
て示している。また、５０フレーム毎にフレーム同期信
号を受信する（フレームｆｒ２、フレームｆｒ５２、フ
レームｆｒ１０２・・・にフレーム同期信号を受信して
いる）。

【００２４】（ｅ）前述のように受信した音声符号化情
報から音声復号処理により再生音声信号を再生する（あ
るフレーム（例えばｆｒ０）で受信した音声符号化情報
に対し、次フレームの区間（ｆｒ１）で復号処理を行
う）。なお、復号処理を行う前に、音声符号化情報は前
フレーム区間に受信したもので更新される。ここで、５
０フレーム毎にフレーム同期信号を受信する（フレーム
ｆｒ２、フレームｆｒ５２、フレームｆｒ１０２・・
・）が、これらのフレームに対し（フレームｆｒ３、フ
レームｆｒ５３、フレームｆｒ１０３・・・において）
音声復号処理する際に、該当するフレームの音声符号化
情報が存在しないため、前フレームで受信した音声符号
化情報により補間処理する（例えば、前フレームで受信
した音声符号化情報で置換する）。

【００２５】（ｆ）復号処理された再生音声を出力す
る。ここで、再生音声出力は復号処理が完了した後に開
始される。例えば、フレームｆｒ１の区間で音声復号処
理された再生音声はフレームｆｒ２の先頭から出力が開
始される。ただし、この例では再生音声を復号するため
に要する処理時間は１フレームであるとして示してい
る。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】上記のＣＥＬＰやＬＰ
Ｃ（線形予測符号化）に代表される、音声の特徴パラメ
ータ（音声符号化情報）を抽出して伝送する音声符号化
技術を用いたデジタル音声通信において、フレーム同期
信号を周期的に音声符号化情報に置き換えて送信するシ
ステムでは、以下の要因で再生音声信号の品質が劣化す
るという問題があった。 図８（ｅ）に示したように、前フレームの音声符号化
情報で補間するフレーム（音声情報補間と表示、フレー
ム区間はｆｒ３、ｆｒ５３・・・）では、実際の音声符
号化情報を用いないため、それに対応するフレーム区間
（ｆｒ４、ｆｒ５４・・・）での再生音声出力の品質が
劣化する。

【００２７】図８（ｅ）に示したように、前フレーム
の音声符号化情報で補間するフレームでは、補間された
音声符号化情報を用いて音声復号処理するため、音声復
号器で再生される音源信号（図７に示すｊ２）は、音声
符号化器における対応する区間の音源信号（図６に示す
ｊ１）と内容が異なる。したがって、その音源信号ｊ２
により更新される音声復号器の適応符号帳（図７に示す
２１）の内容は、音声符号化器の適応符号帳（図６に示
す５）の更新結果と異なってしまう。この結果、次フレ
ームでは音声符号化器と異なる内容の適応符号帳を用い
て音声復号処理することとなるため、次フレームの再生
音声（フレーム区間：ｆｒ５、ｆｒ５５・・・）の品質
も劣化してしまう。これは、音声符号化器において適応
符号帳５に対して最適な適応符号帳探索を実行しても、
音声復号器では適応符号帳２１の内容が音声符号化器の
それと異なるため、最適な適応符号帳ベクトルが得られ
ないためである。また、それに続くフレームでも同様な
状態となり、再生音声の品質劣化が数フレームに及び連
続的に発生する。

【００２８】このように、フレーム同期信号の挿入処理
による再生音声品質の劣化要因は、上記が大きくなる
と、も大きくなってしまうものであるが、これら要因
に加えて、送信フレームの伝送におけるビット誤りの発
生も再生音声の品質劣化に深く係わる要因である。すな
わち、フレーム同期信号を受信するフレームは前フレー
ムの音声符号化情報により補間処理するが、この前フレ
ームで受信した音声符号化情報にビット誤りが生じてい
た場合には、誤った音声符号化情報に基づいて次のフレ
ームの音声符号化情報が補間されることとなるため、上
記のの事情は更に悪いものとなってしまう。例え
ば、ビット誤りによって音声符号化情報がノイズ化して
しまった場合には、このノイズを次のフレーム以降にも
引きずることとなってしまい、上記における状態よ
りも再生音声の品質が著しく劣化してしまう。

【００２９】本発明は、上記従来の事情に鑑みなされた
もので、音声符号化情報を他のフレームから補間するこ
と及び音声符号化情報の伝送におけるビット誤りが発生
することに起因した再生音声品質の劣化を抑制すること
を目的としている。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明では、例えばＣＥ
ＬＰやＬＰＣに代表される音声の特徴パラメータ（音声
符号化情報）を抽出して伝送する音声符号化技術を用い
たデジタル音声通信システムにおいて、音声符号化情報
中の各情報をビット誤り感度の大小（ビット誤りの発生
可能性の大小）に応じて、フレーム同期信号の挿入態様
を工夫している。すなわち、本発明によれば、フレーム
同期信号挿入により消失したビット誤り感度の小さい音
声符号化情報を他のフレームのそれにより補間処理して
も、当該音声符号化情報は誤りが生じていない（あるい
は極めて小さい）ので、ビット誤りの影響によって前述
の劣化要因を増長させてしまうことが回避される。

【００３１】具体的には、本発明に係るデジタル音声通
信方法は、送信側の音声符号化器で、入力音声信号を音
声符号化処理することにより音声符号化情報を抽出した
後、該音声符号化情報を送信する際に、フレーム同期信
号を周期的に音声符号化情報と置き換えることにより挿
入して送信し、受信側の音声復号器で、フレーム同期信
号を含む受信フレームに対して、他のフレームの音声符
号化情報により補間処理して音声符号化情報を求めた
後、当該音声符号化情報により音声復号処理を実行して
再生音声信号を出力するデジタル音声通信方法であっ
て、その特徴とするところは、送信側の音声符号化器で
は、音声符号化情報と置き換えてフレーム同期信号を送
信する際に、ビット誤り感度の小さい所定の音声符号化
情報のみを該フレーム同期信号に置き換えて送信し、受
信側の音声復号器では、フレーム同期信号とビット誤り
感度の大きい所定の音声符号化情報（すなわち、前記ビ
ット誤り感度の小さい所定の音声符号化情報を除いた部
分）が混在した受信フレームに対し、該フレーム同期信
号に置き換えられて消失したビット誤り感度の小さい音
声符号化情報を他のフレームの音声符号化情報により補
間処理して求めた後、音声復号処理を実行して再生音声
信号を出力する。これによって、ビット誤り感度の小さ
い音声符号化情報は他のフレームに基づいて補間する
が、ビット誤り感度の大きい音声符号化情報について
は、フレーム同期信号との置換を行わずに音声復号器へ
送信し、補間とビット誤りとが重複して再生音声の品質
を劣化させてしまわないようにしている。

【００３２】ここで、本発明の好ましい態様としては、
フレーム電力情報、低次のスペクトル包絡情報、ピッチ
周期情報（適応符号帳最適インデックス）を、フレーム
同期信号と混在させて送信する、或いは、フレーム電力
情報のみをフレーム同期信号と混在させて送信する。す
なわち、これらフレーム電力情報、低次のスペクトル包
絡情報、ピッチ周期情報はビット誤り感度の大きもので
あり、これらはフレーム同期信号と置換せずに復号器側
へ送信するのが好ましい。また、これらの内でもフレー
ム電力情報は特にビット誤り感度が大きいため、フレー
ム同期信号の信号長を確保するためには、当該フレーム
電力情報だけは置換せずに復号器側へ送信するのが好ま
しい。

【００３３】また、本発明では、音声符号化情報の補間
処理に用いる他のフレームは、受信バッファで保持する
ことにより、補間処理の対象フレームより時間的に後の
受信フレームであっても、補間処理の対象フレームより
時間的に前の受信フレームであってもよいが、音声再生
処理のタイムラグを少なく得るためには後者であるのが
好ましい。また、本発明では、従来のようにフレーム同
期信号を周期的に送信フレームに含まれる全ての音声符
号化情報に置き換えて送信する場合に較べて、フレーム
同期信号とビット誤り感度の大きい所定の音声符号化情
報とを混在させてフレームを送信する場合には、混在さ
せた分だけフレーム同期信号が短くなるので、フレーム
同期の信頼性を高めるために、当該フレーム同期信号を
混在させて送信するフレームの周期を短くするのが好ま
しい。

【００３４】本発明は、上記のような処理を実行するデ
ジタル音声通信方法やデジタル音声通信システムとして
実施されるが、当該方法をコンピュータに実行させるた
めのプログラムとして記述して記憶媒体に格納し、この
記憶媒体からプログラムをコンピュータに読みとらせて
当該方法を実行させるようにしてもよい。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面を参照
して説明する。図１及び図２には、本発明に係る方法を
実施するデジタル音声通信システムの構成を示してあ
り、図１はその送信側装置におけるＣＥＬＰ音声符号化
器の構成を示し、図１はその受信側装置におけるＣＥＬ
Ｐ音声復号化器の構成を示している。なお、図６及び図
７に示した従来例の構成と同様な部分には同一符号を付
して、重複する説明は省略する。

【００３６】まず、図１に示す音声符号化器には送信バ
ッファを有した置換器１２が設けられており、この置換
器１２には、スペクトル包絡パラメータ抽出器１からス
ペクトル包絡情報ｂ１（ｂ１−１〜ｂ１−１０）が入力
され、フレーム電力計算器２からフレーム電力情報ｃ１
が入力され、最適候補ベクトル選択器４から適応符号帳
最適インデックスｍ１、雑音符号帳最適インデックスｏ
１及び利得符号帳最適インデックスｐ１が入力される。
そして、この置換器１２は、これら入力された音声符号
化情報を周期的のフレーム同期信号と置き換えて受信側
装置の復号器に送信するが、この置換処理において、ビ
ット誤り感度の小さい所定の音声符号化情報のみをフレ
ーム同期信号に置き換えて、フレーム同期信号とビット
誤り感度の大きい残りの音声符号化情報を混在させた送
信フレームを送信する。

【００３７】また、図２に示す音声復号化器には受信バ
ッファを有した補間器３０が設けられており、この補間
器３０には送信側装置から受信した送信フレームが入力
される。そして、この補間器３０は、受信したフレーム
からスペクトル包絡情報ｂ１（ｂ１−１〜ｂ１−１
０）、フレーム電力情報ｃ１、適応符号帳最適インデッ
クスｍ１、雑音符号帳最適インデックスｏ１及び利得符
号帳最適インデックスｐ１を抽出して、これら情報をそ
れぞれ合成フィルタ２８、利得制御器２４、適応符号帳
２１、雑音符号帳２２、利得符号帳２３へ入力する。こ
こで、これら音声符号化情報の抽出出力において、フレ
ーム同期信号とビット誤り感度の大きい音声符号化情報
が混在した受信フレームに対しては、フレーム同期信号
に置き換えられて消失したビット誤り感度の小さい音声
符号化情報を他のフレームの音声符号化情報により補間
処理して求め、音声符号化情報の内で補間処理によって
求めたものと受信したものとを出力する。

【００３８】図３には、本発明に係る音声符復号処理と
フレーム同期信号の送受信タイミングを示してある。な
お、図３（ｃ）及び（ｄ）を除いて、他の部分は図８に
それぞれ示した従来方式と全く同じである。図３（ｃ）
では、上記のようにフレーム同期信号とビット誤り感度
の大きい音声符号化情報を混在させて送信するフレーム
を混在信号送信と表記している。また、同図（ｄ）で
は、同様に混在信号受信と表記している。また、同図
（ｅ）の音声情報補間では、フレーム同期信号に置き換
えられて消失したビット誤り感度の小さい音声符号化情
報のみを他のフレームのそれにより補間処理する。

【００３９】ここで、公知（参考文献：信学技法ＲＣＳ
９０−２６、信学技法ＲＣＳ９３−７８等）のように、
各音声符号化情報のビット誤り感度の大小は表２に示す
ようになっており、各音声符号化情報毎にビット誤り感
度特性に特徴がある。すなわち、表２より、スペクトル
包絡情報である反射係数の３〜１０次（ｂ１−３〜ｂ１
−１０）、雑音符号帳最適インデックスｏ１、利得符号
帳最適インデックスｐ１はビット誤り感度が小さいこと
が分かる。

【００４０】

【表２】

【００４１】上記のようなビット誤り感度の特性に基づ
いて、本発明の第１の実施例では、置換器１２におい
て、周期的にフレーム同期信号を挿入する際に、音声符
号化情報の内で、これらビット誤り感度が小さい高次の
スペクトル包絡情報（ｂ１−３〜ｂ１−１０）、雑音符
号帳最適インデックスｏ１、利得符号帳最適インデック
スｐ１のみをフレーム同期信号に置き換えている。した
がって、送信フレームは、図４（ａ）に示すように全て
の音声符号化情報を含んだ構成と、同図（ｂ）に示すよ
うに、ビット誤り感度が小さい音声符号化情報はフレー
ム同期信号に置き換えられて、ビット誤り感度が大きい
音声符号化情報（低次のスペクトル包絡情報（ｂ１−
１、ｂ１−２）、フレーム電力情報ｃ１、適応符号帳イ
ンデックスｐ１）のみをフレーム同期信号とともに含む
構成となる。すなわち、同図（ｂ）に示す構成のフレー
ムが、図３（ｃ）、（ｄ）での混在信号の送受信で使用
されるフレームである。

【００４２】そして、本実施例では、補間器３０におい
て、フレーム同期信号を受信するフレームにあっても、
ビット誤り感度が大きい音声符号化情報（低次のスペク
トル包絡情報（ｂ１−１、ｂ１−２）、フレーム電力情
報ｃ１、適応符号帳インデックスｍ１）は受信されるこ
とから、受信した低次のスペクトル包絡情報（ｂ１−
１、ｂ１−２）は合成フィルタ２８へ入力し、フレーム
電力情報ｃ１は利得制御器２４へ入力し、適応符号帳イ
ンデックスｍ１は適応符号帳２１へ入力する。一方、補
間器３０において、フレーム同期信号を受信するフレー
ムにあっては、ビット誤り感度が小さい音声符号化情報
（高次のスペクトル包絡情報（ｂ１−３〜ｂ１−１
０）、雑音符号帳最適インデックスｏ１、利得符号帳最
適インデックスｐ１）は受信されないことから、これら
を他のフレームの音声符号化情報からそのまま流用する
或いは関数演算すると言ったようにして補間し、補間し
て得た高次のスペクトル包絡情報（ｂ１−３〜ｂ１−１
０）は合成フィルタ２８へ入力し、雑音符号帳最適イン
デックスｏ１は雑音符号帳２２へ入力し、利得符号帳最
適インデックスｐ１は利得符号帳２３へ入力する。

【００４３】ここで、各音声符号化情報のビット誤り感
度の大小は表２に示すようになっているが、実際のビッ
ト誤り感度を考えると、フレーム電力情報ｃ１が最も大
きいと言う特徴がある。このビット誤り感度の特性に基
づいて、本発明の第２の実施例では、置換器１２におい
て、周期的にフレーム同期信号を挿入する際に、音声符
号化情報の内でフレーム電力情報ｃ１を除く全てをフレ
ーム同期信号に置き換えている。したがって、送信フレ
ームは、図５（ａ）に示すように全ての音声符号化情報
を含んだ構成と、同図（ｂ）に示すように、ビット誤り
感度が最も大きい音声符号化情報（フレーム電力情報ｃ
１）のみをフレーム同期信号とともに含む構成となる。
すなわち、同図（ｂ）に示す構成のフレームが、図３
（ｃ）、（ｄ）での混在信号の送受信で使用されるフレ
ームである。

【００４４】そして、本実施例では、補間器３０におい
て、フレーム同期信号を受信するフレームにあっても、
フレーム電力情報ｃ１のみは受信されることから、受信
したフレーム電力情報ｃ１は利得制御器２４へ入力す
る。一方、補間器３０において、フレーム同期信号を受
信するフレームにあっては、フレーム電力情報ｃ１以外
の全ての音声符号化情報は受信されないことから、これ
らを他のフレームの音声符号化情報から補間し、補間し
て得たスペクトル包絡情報ｂ１は合成フィルタ２８へ入
力し、適応符号帳インデックスｍ１は適応符号帳２１へ
入力し、雑音符号帳最適インデックスｏ１は雑音符号帳
２２へ入力し、利得符号帳最適インデックスｐ１は利得
符号帳２３へ入力する。

【００４５】上記の各実施例で示したように、ビット誤
り感度が小さい音声符号化情報のみをフレーム同期信号
で置き換え、ビット誤り感度が大きい音声符号化情報は
フレーム同期信号と混在させて送信するようにしたた
め、他のフレームの元々信頼性があまり高くないビット
誤り感度が大きい音声符号化情報に基づいて補間処理を
行うことがなくなり、再音声の品質劣化は小さく抑えら
れる。ここで、本発明においては、従来方式に比べ、フ
レーム同期信号のビット長が短くなるためフレーム同期
の保持・補正能力が低下することが危惧されるが、これ
に対しては、フレーム同期信号の送信周期を相対的に短
くすることによりフレーム同期の保持・補正能力を補っ
て、再生音声品質の聴感上での劣化を回避することがで
きる。

【００４６】また、本発明に係る音声符復号器はＤＳＰ
（デジタル・シグナル・プロセッサ）やＣＰＵで実現で
きるため、本発明の方法を実施するグログラムをＣＤ−
ＲＯＭやフロッピーディスク等といった記憶媒体からコ
ンピュータにインストールすることにより、本発明を容
易に実現することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フレーム同期信号挿入により消失したビット誤り感度の
小さい音声符号化情報のみを他のフレームのそれにより
補間処理するようにしたため、フレーム同期信号挿入及
びビット誤りの発生に起因した再生音製品質の劣化を抑
制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係るＣＥＬＰ音声符号
化器の構成を示す図である。

【図２】 本発明の一実施形態に係るＣＥＬＰ音声復号
化器の構成を示す図である。

【図３】 音声符復号処理とフレーム同期信号の送受信
タイミングを説明する図である。

【図４】 本発明の第１実施例に係る送信フレームの構
成を示す図である。

【図５】 本発明の第２実施例に係る送信フレームの構
成を示す図である。

【図６】 従来のＣＥＬＰ音声符号化器の構成を示す図
である。

【図７】 従来のＣＥＬＰ音声復号化器の構成を示す図
である。

【図８】 音声符復号処理とフレーム同期信号の送受信
タイミングを説明する図である。

【図９】 従来の送信フレームの構成を示す図である。

【符号の説明】

１・・・スペクトル包絡パラメータ抽出器、 ２・・・
フレーム電力計算器、４・・・最適候補ベクトル選択
器、 ５・・・適応符号帳、６・・・雑音符号帳、 ７
・・・利得符号帳、ｂ１・・・スペクトル包絡情報、
ｃ１・・・フレーム電力情報、ｍ１・・・適応符号帳最
適インデックス、ｏ１・・・雑音符号帳最適インデック
ス、ｐ１・・・利得符号帳最適インデックス、

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送信側の音声符号化器では、入力音声信号
   を音声符号化処理することにより音声符号化情報を抽出
   した後、該音声符号化情報を送信する際に、フレーム同
   期信号を周期的に音声符号化情報と置き換えることによ
   り挿入して送信し、 受信側の音声復号器では、前記フレーム同期信号を含む
   受信フレームに対して、他のフレームの音声符号化情報
   により補間処理して音声符号化情報を求めた後、当該音
   声符号化情報により音声復号処理を実行して再生音声信
   号を出力するデジタル音声通信方法であって、 前記送信側の音声符号化器では、前記音声符号化情報と
   置き換えて前記フレーム同期信号を送信する際に、ビッ
   ト誤り感度の小さい所定の音声符号化情報のみを該フレ
   ーム同期信号に置き換えて送信し、 前記受信側の音声復号器では、前記フレーム同期信号と
   ビット誤り感度の大きい所定の音声符号化情報が混在し
   た受信フレームに対し、該フレーム同期信号に置き換え
   られて消失した前記ビット誤り感度の小さい音声符号化
   情報を他のフレームの音声符号化情報により補間処理し
   て求めた後、音声復号処理を実行して再生音声信号を出
   力することを特徴とするデジタル音声通信方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載のデジタル音声通信方法お
   いて、 前記ビット誤り感度の大きい音声符号化情報として、フ
   レーム電力情報、低次のスペクトル包絡情報、ピッチ周
   期情報を、前記フレーム同期信号と混在させて送信する
   ことを特徴とするデジタル音声通信方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載のデジタル音声通信方法お
   いて、 前記ビット誤り感度の大きい音声符号化情報として、フ
   レーム電力情報のみを、前記フレーム同期信号と混在さ
   せて送信することを特徴とするデジタル音声通信方法。
4. 【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記
   載のデジタル音声通信方法おいて、 前記音声符号化情報の補間処理に用いる他のフレーム
   は、補間処理の対象フレームより時間的に前の受信フレ
   ームであることを特徴とするデジタル音声通信方法。
5. 【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記
   載のデジタル音声通信方法おいて、 前記送信側の音声符号化器では、前記フレーム同期信号
   を周期的に送信フレームに含まれる全ての音声符号化情
   報に置き換えて送信する場合に較べて、前記フレーム同
   期信号とビット誤り感度の大きい所定の音声符号化情報
   とを混在させてフレームを送信する場合には、当該フレ
   ーム同期信号を混在させて送信するフレームの周期を短
   くすることを特徴とするデジタル音声通信方法。
6. 【請求項６】送信側装置では、音声符号化器により、入
   力音声信号を音声符号化処理することにより音声符号化
   情報を抽出して、該音声符号化情報を送信する際にフレ
   ーム同期信号を周期的に音声符号化情報と置き換えるこ
   とにより挿入して送信し、 受信側装置では、音声復号器により、前記フレーム同期
   信号を含む受信フレームに対して、他のフレームの音声
   符号化情報により補間処理して音声符号化情報を求め、
   当該音声符号化情報により音声復号処理を実行して再生
   音声信号を出力するデジタル音声通信システムであっ
   て、 前記送信側装置は、前記音声符号化情報と置き換えて前
   記フレーム同期信号を送信する際に、ビット誤り感度の
   小さい所定の音声符号化情報のみを該フレーム同期信号
   に置き換えて送信する置換器を有し、 前記受信側装置は、前記フレーム同期信号とビット誤り
   感度の大きい所定の音声符号化情報が混在した受信フレ
   ームに対し、該フレーム同期信号に置き換えられて消失
   した前記ビット誤り感度の小さい音声符号化情報を他の
   フレームの音声符号化情報により補間処理して求める補
   間器を有することを特徴とするデジタル音声通信システ
   ム。
7. 【請求項７】コンピュータに実行させるプログラムを当
   該コンピュータの入力手段により読み取り可能に記憶し
   た記憶媒体において、 前記プログラムは、 音声符号処理では、入力音声信号を音声符号化処理する
   ことにより音声符号化情報を抽出した後、該音声符号化
   情報を送信する際に、ビット誤り感度の小さい所定の音
   声符号化情報のみを該フレーム同期信号に周期的に置き
   換える処理を実行させ、 音声復号化処理では、前記フレーム同期信号とビット誤
   り感度の大きい所定の音声符号化情報が混在した受信フ
   レームに対し、該フレーム同期信号に置き換えられて消
   失した前記ビット誤り感度の小さい音声符号化情報を他
   のフレームの音声符号化情報により補間処理して求めた
   後、当該音声符号化情報により音声復号処理を実行させ
   ることを特徴とする記憶媒体。