JPS61200720A

JPS61200720A - 予測符号化装置

Info

Publication number: JPS61200720A
Application number: JP4050785A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nakamura; 誠中村; Hideo Suzuki; 秀夫鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-03-01
Filing date: 1985-03-01
Publication date: 1986-09-05
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH07105723B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、例えば適応差分ＰＣＭ　（ＡＤＰＣＭ）方式
等、信号の高能率符号化方式に適用される予測符号化装
置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

例えばディジタル電話システム等では、信号の高能率伝
送を目的としてＡＤＰＣＭに代表される予測符号化方式
を採用する。この予測符号化方式を利用したシステムは
、信号を高能率なディジタル信号に変換して伝送し、受
信側で元の信号に復元するもので、送信側に予測符号化
器を、また受信側に予測復号化器をそれぞれ備えて構成
される。

予測符号化器は通常、第６図に示すように構成されてい
る。すなわち、端子１から入力された例えば線形ＰＣＭ
信号で表現された離散的な入力信号３ｉは、減算器２に
よって予測フィルり３力翫ら発生される予測信号３ｆと
の差を取られ、誤差イ言号ｅとして量子化器４に供給さ
れる。量子化器４は、誤差信号ｅを予め定められた適当
なビット数に母子化して予測符号化信号ＤＯを得、出力
端子５を介して上記予測符号化信号Ｄｏを伝送路に出力
する。この予測符号化信号ＤＯは、また逆量子化器６に
て局部復号され、さらに加算器７で予測フィルタ３から
出力される予測信号Ｓ「と加算されて復号化され、上記
予測フィルタ３に新たな標本値として供給される。予測
フィルタ３は、例えばタップ付遅延線で構成され、入力
された過去の標本値から予測信号Ｓｒを生成して上記の
減算器２および加算器７に出力する。

一方、予測復号器は、第７図に示すように構成されてい
る。すなわち、伝送路を介して端子１１から入力された
予測符号化信号Ｄｉは、逆量子化器１２で逆量子化され
、局部復号信号ｅ′となって加算器１３に入力される。

そして、上記極部復号信号ｅ′は、加算器１３で予測フ
ィルタ１４からの予測信号Ｓｆ’　と加算され、復号信
号ＳＯとして出力端子１５から出力される。復号信号Ｓ
Ｏは、予測フィルタ１４の入力信号として予測フィルタ
１４にフィードバックされる。

ところで、上記の構成から明らかなように、符号化器は
復号化器の機能をその一部として含む。

したがって、従来、モード設定信号に基づいて予測符号
器あるいは予測復号器のいずれか一方として働く小形か
つ汎用性の高い予測符号化装置を提供するべく、上記モ
ード設定信号によって減算器若しくは逆量子化器に入力
信号を選択的に導くスイッチと、上記モード設定信号に
よって量子化器若しくは加算器からの出力を選択的に取
出すスイッチとを設けた予測符号化装置が提案されてい
る。

ところが、このような従来の予測符号化装置は、モード
指定によって符号化器若しくは復号化器のいずれか一方
にしか使用することができない。このため、例えば端末
機のように入力された予測符号化信号を復号化すると同
時に、送信する信号を予測符号化信号に符号化しなけれ
ばならない用途には使用できず、結局２つのＬＳＩを必
要とするという欠点があった。また、多重化して入力さ
れたＮチャネルのＰＣＭ信号を一度に予測符号化信号に
変換するトランスコーダでは、Ｎ抽の符号化器あるいは
復号化器が必要であるが、この場合、従来の集積化され
た予測符号化信号置では、いずれか一方の機能しか使用
できないことからＮ個のＬＳ”Ｉを必要としなければな
らなかった。

また、符号化器と復号化器とをそれぞれ独立に同一のチ
ップに集積することも考えられるが、トランスコーダに
用いる場合には、Ｎチャネルの信号の変換は、全てのチ
ャネルが符号化か復号化のいずれか一方に統一されて使
用されるので、ただ単に符号化器と復号化器とを１つの
チップに集積したとしても、符号化器若しくは復号化器
としてのいずれか一方の機能を全く使用されない状態に
置かれるという無駄を生じ、やはりＮ個の予測符号化装
置を必要とするという欠点があった。

また、このように符号化器と復号化器とをそれぞれ独立
に同一のチップに集積すると、チップ面積が符号化器単
体、復号上器単体あるいは符号化器と復号化器とを外部
信号にて切換える従来の符号化装置のいずれと比較して
も１．７〜２倍程度必要となり、ＬＳＩの歩留り低下、
チップを実装する外囲器の大形化を招く等の欠点があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、チップサイズの大形化を招くことなしに
、種々の使用目的に柔軟に適用でき、適用装置の小形化
および簡素化に寄与し得る予測符号化装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

本発明は、入力信号と予測信号との差信号を出力する減
算手段と、この減算手段の出力を量子化して予測符号化
信号を得る量子化手段と、この量子化手段で得られた予
測符号化信号を局部復号する逆量子化手段と、この逆量
子化手段からの局部復号信号に基づいて前記予測信号を
生成する予測フィルタとを備え、かつ前記入力信号を前
記減算手段に導き前記量子化手段から出力を取出へ第１
のモードと、前記入力信号を前記逆量子化手段に入力し
前記予測フィルタに入力される信号を取出す第２のモー
ドとを、予め与えられたモード切換信号によって選択的
に切換え可能にした予測符号化装置において、複数の前
記入力信号を入力切換手段を切換えることによって時分
割で入力させるとともに、前記入力切換手段を介して入
力された複数の入力信号の各々について前記２つのモー
ドを設定可能にしたことを特徴としている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、入力切換手段によって複数の入力信号
を時分割で入力させるようにし、さらに入力される複数
の信号のそれぞれに対してモード設定を行なうことがで
きるので、例えば特定のタイミングでは符号化器として
動作をさせ、他のタイミングでは復号化器として動作を
させれば、特定の信号に対しては符号化器として機能し
、他の信号に対しては復号化器として機能する。また全
てのタイミングで符号化器若しくは復号化器として動作
をさせることにより、全ての信号に対して符号化器若し
くは復号化器として機能する。すなわちこの発明によれ
ば、モード設定の仕方によって、Ｎ個の入力信号に対し
て、Ｎ個の符号化器やＮ個の復号化器として動作をさせ
ることも、またＭ個の符号化器およびＮ−Ｍ個の復号化
器を実質的に同時に動作をさせることも可能である。こ
のため、例えば端末機に用いる場合には符号化器と復号
化器とを同時に機能させることができ、また、トランス
コーダに適用する場合には、全てを符号化器または復号
化器として機能させることによって少ない素子数で多数
の信号処理を行なうことが可能になる。

しかも、この発明によれば、基本的には符号化器単体の
構成に加え、時分割で入力された複数の入力信号のタイ
ミングに合わせてスイッチングを行なう手段を単に付加
するだけであるので、回路構成の複雑化を招くことがな
い。したがってチップサイズの小形化を維持することが
できる。

（発明の実施例〕以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細につい
て説明する。

第１図は本実施例に係る音声符号化装置の構成を示すブ
ロック図である。

すなわち、この音声符号化装置２０は、２つの入力端子
２１．２２と、２つの出力端子２３．２４と、２つのモ
ード設定端子２５．２６と、クロック入力端子２７とを
備え、１チツプに集積化されたものとなっている。

第１の入力端子２１からの信号は、入力切換スイッチ３
１の第１の端子Ａ、同共通端子Ｃを介して減算器３２の
第１の入力端子に導入され、また第２の入力端子２２か
らの信号は、入力切換スイッチ３１の第２の端子Ｂ、同
共通端子Ｃを介して減算器３２の第１の入力端子に導入
される。減算器３２は、入力信号と後述する予測信号と
の誤差信号を出力するものであり、その出力信号は量子
化器３０に導入される。量子化器３０は、減算器３２か
ら供給される離散的アナログ信号を予め定められたビッ
ト数に量子化して予測符号化信号を得るものである。量
子化器３０からの出力信号は、モード切換スイッチ３３
゜３４のそれぞれ第１の端子Ａ、同共通端子Ｃを介して
第１および第２の出力端子２３．２４から出力される。

また、上記量子化器３０からの出力信号はモード切換ス
イッチ３５．３６の各第１の端子Ａ、同共通端子Ｃおよ
び入力切換スイッチ３７の第１．第２の端子Ａ、Ｂ、同
共通端子Ｃを介して逆量子化器３８に導入される。また
、この逆量子化器３８へは、第１および第２の入力端子
２１．２２からモード切換スイッチ３５．３６の各第２
の端子Ｂおよび入力切換スイッチ３７を介して信号が導
入される。逆量子化器３８は、入力された量子化信号を
局部復号化して出力するものである。逆量子化器３８の
出力は、加算器３９の第１の入力端に導入される。加算
器３９の出力は、一方においては予測フィルタ４０に導
入され、他方においてはモード切換スイッチ３３．３４
の第２の端子Ｂ、同共通端子Ｃを介して第１および第２
の出力端子２３．２４から出力される。予測フィルタ４
０は、第１の入力信号用および第２の入力信号用に２つ
のフィルタを備えたものであり、これら各フィルタを適
宜選択して使用する。各フィルタは、例えばタップ付遅
延線で構成され、過去の標本化値から今回入力される信
号を予測し、予測信号を出力するものである。予測フィ
ルタ４０からの予測信号は、減算器３２の第２の入力端
子および加算器３９の第２の入力端子にそれぞれ所定の
タイミングでフィードバックされている。

一方クロック入力端子２１から導入されるクロック信号
ＣＫは、制御信号発生回路４１に導かれる。

この制御発生回路４１は、上記クロック信号を所定段分
周して、本装置の動作の基準となる基準クロックＦＣＫ
を生成するとともに、入力切換スイッチ３１を切換える
ためのスイッチ制御信号５ＷＣ１および入力切換スイッ
チ３７を切換えるためのスイッチ制御信号５ＷＣ２をそ
れぞれ生成するものである。スイッチ制御信号５ＷＣ１
は入力切換スイッチ３１の切換え制御を行ない、また、
スイッチ制御信号５ＷＣ２は入力切換スイッチ３７の切
換え制御を行なう。各入力切換スイッチ３１．３７は、
スイッチ制御信号５ＷＣＩ　、５ＷＣ２がそれぞれ”Ｈ
１１レベルの時に第１の端子Ａを選択し、同“Ｌ　ＩＩ
レベルの時に第２の端子Ｂを選択する。また基準クロッ
ク信号ＦＣＫは、前記減算器３２．量子化器３０、逆量
子化器３８、加算器３９および予測フィルタ４０にそれ
ぞれ供給されている。これらの回路は、上記基準クロッ
クＦＣＫに同期して演算結果を出力する。

モード切換スイッチ３３．３５は、モード設定端子２５
から与えられるモード設定データ［）ｃｌが“Ｈ”レベ
ルである場合には、それぞれの共通端子Ｃと第１の端子
Ａとを接続し、またモード設定データ［）ｃｌが゛Ｌ′
ルベルである場合には、共通端子Ｃを第２の端子Ｂと接
続する。また、モード切換スイッチ３４．３６は、モー
ド設定端子２６から与えられるモード設定データ［）Ｃ
２が°“Ｈ”レベルである場合には、それぞれの共通端
子Ｃと第１の端子Ａとを接続し、またモード設定データ
Ｄｃ２が°゛Ｌ″Ｌ″レベル場合には、共通端子Ｃを第
２の端子Ｂと接続する。

この結果、この音声符号化装置は、第１のモード設定端
子２５を“Ｈ”レベルに設定することにより、第１の入
力端子２１から入力された信号に対して符号化器として
機能し、予測符号信号を第１の出力端子に出力し、第１
のモード設定端子２５を“Ｌ″レベル設定することによ
り、第１の入力端子から入力される信号に対して復号化
器として機能し、復号化信号を第１の出力端子２３に出
力する。また、第２のモード設定端子２６についても上
記第１のモード設定端子２５と全く同様に動作を規定す
る。

次にこのように構成された本実施例に係る音声符号化装
置の作用について説明する。

まず始めに第２図および第３図に基づいて、モード設定
データ［）ａｔ、　［）ｃ２を共に“ＨＴ９に設定した
場合、すなわちこの音声符号化装置２０を２つの符号化
器として使用した場合について説明する。

この場合の接続関係は、第２図に示される。モード切換
スイッチ３３〜３６の共通端子Ｃは、全て第１の端子Ａ
に接続される。したがって入力信号３ｉ１．３ｉ２は、
それぞれ減算器３１に導かれ、量子化器３０の出力が第
１および第２の出力端子２３．２４から出力される。

この装置の１サイクルは、５つの基準クロック信号ＦＣ
Ｋによって構成される。入力切換スイッチ３１は、Ｔ１
期間のみ第１の端子２１から導入される第１の入力信号
３ｉ１を減算器３１の一方の入力端に導き、他の期間は
第２の端子２２から入力される第２の入力信号３ｉ２を
減算器３２の上記入力端に導く。また、入力切換スイッ
チ３１は、Ｔ３期間のみモード切換スイッチ３５を介し
て導入される信号を逆量子化器３８に導き、他の期間は
モード切換スイッチ３６を介して入力される信号を逆量
子化器３８に導く。

第１の入力端子２１にｉ区間に入力された第１の入力信
号Ｓｉｌは、Ｔ１期間の時、入力切換スイン　。

チ３１を介して減算器３２に導かれ、この期間Ｔ１に予
測フィルタ４０から出力されている第１の予測信号３ｆ
ｌを減算される。減算器３２は、ＦＣＫに同期してこの
誤差信号ｅ１をＴ２期間に量子化器３０に出力する。量
子化器３０は、この誤差信号ｅ１を量子化して予測符号
化信号［）ｏｌを生成し、Ｔ３期間の時にＦＣＫに同期
してこの信号Ｑｏ１をモード設定スイッチ３３．３４を
介して第１および第２の出力端子２３．２４に出力する
。このＴ３期間では入力切換スイッチ３７が第１の端子
Ａに接続されるので、上記予測符号化信号Ｄ０１は、モ
ード切換スイッチ３５、入力切換スイッチ３７を介して
逆量子化器３８に導入される。逆量子化器３８は、上記
信号Ｄ０１を局部復号し、Ｔ４期間に加算器３９に局部
復号化信号ｅ１’を出力する。加算器３９は、上記局部
復号化信号ｅ１′と、予測フィルタ４０からＴ４期間に
出力される第１の予測信号Ｓｆｌとを加算して復号化信
号Ｓ０１を生成する。この信号Ｓ０１は、Ｔ５期間にＦ
ＣＫに同期して予測フィルタ４０に入力される。

予測フィルタ４０は、入力された新たな標本値を記憶す
るとともに、この信号を元に次のサンプリング区間ｉ＋
１の予測信号を生成し、この予測信号を区間ｉ＋１のＴ
Ｉ　、７４期間に減算器３２．加算器３９にそれぞれ出
力する。かくしてｉ区間における第１の入力信号Ｓｆｌ
に対する一連の処理が終了する。

一方、第２の入力端子２２にｉ区間に入力された第２の
入力信号Ｓｉ２についての信号処理は、第１の入力信号
３ｉ１の信号処理と丁度ＦＣＫＩ周期分だけ遅れて行わ
れる。予測フィルタ４０は、第１の入力信号３ｉ１と第
２の入力信号Ｓｉ２の各々に対し独立に働かなくてはな
らないため、加算器３９からＴ５期間に出力される第１
の局部復号信号ｅ１’とＴ２期間に出力される第２の局
部復号化信号ｅ２’　とを各々のフィルタに別々に記憶
し、それぞれの予測信号を生成する。第２の予測信号は
、第３図に示すようにＴ２期間とＴ５期間に出力される
。この結果、予測符号化された第２の出力信号Ｄｏ２は
、第１の出力信号［）０１よりも１周期分だけ遅れてＴ
４期間に第１および第２の出力端子２４から出力される
ことになる。

したがって、これら各端子２３．２４からＴ３期間の出
力を取出せば、第１の予測符号化信号Ｄｏ１が得られ、
Ｔ４期間の出力を取出せは、第２の予測符号化信号［）
ｏ２が得られる。

次に、第１のモード設定端子２５および第２のモード設
定端子２６を共に“Ｌ”レベルに設定し、２つの復号化
器として使用する場合について、第４図および第５図に
基づいて説明する。

この場合の接続関係は第４図に示される。すなわち、モ
ード切換スイッチ３３〜３６の共通端子Ｃは全て第２の
端子Ｂに接続され、減算器３２、童子化器３０は使用さ
れない。

第１の端子２１およびモード設定スイッチ３５を介して
入力切換スイッチ３７の第１の端子Ａに導ひかれた第１
の予測符号化信号Ｄｉｌは、Ｔ３期間に逆量子化器３８
に入力される。逆量子化器３８で局部復号された信号ｅ
１′は、Ｔ４期間に加算器３９に出力され、予測フィル
タ４０からの予測信号Ｓｆ１と加算される。得られた予
測復号化信号ＳＯ１は、ＦＣＫに同期してＴ５期間にモ
ード設定スイッチ３３、３４を介して第１および第２の
端子２３．２４に出力されるとともに、予測フィルタ４
０の新たな標本値として予測フィルタ４０に入力される
。予測フィルタ４０は、やはりＴ１期間とＴ４期間に第
１の予測信号Ｓｆ１を出力するが、Ｔ１期間に出力され
る信号は、この場合には特に利用されない。このように
して第１の予測符号化信号Ｄｉ１の復号化が行われる。

一方、第２の入力端子２２から入力される第２の予測符
号化信号Ｄｉ２は、上記第１の予測符号化信号Ｄｉ１よ
りも１　ＦＣＫパルス分だけ遅れて逆量子化器３８に導
入され、以後箱１の予測符号化信号Ｄｉ１と全く同様な
手順で復号化され、次の区間のＴ１期間に第１および第
２の出力端子２３．２４から第２の復号化信号Ｓｏ２と
して出力される。

したがって、これら各端子２３．２４からＴ５期間の出
力を取出せば、第１の予測復号化信号８０１が得られ、
Ｔ１期間の出力を取出せは、第２の予測復号化信号Ｓｏ
２が得られる。

以上の説明から明らかなように、第１の入力端子２１か
ら入力される信号と第２の入力端子２２から入力される
信号とは、全く独立に処理されるので、第１のモード設
定端子２５を“Ｈパに、また第２のモード設定端子２６
を”Ｌ”に設定した場合には、第１の入力端子２１に受
入れた信号に対しては符号化器として、また第２の入力
端子２２に受入れた信号に対しては復号化器として機能
させることができる。この場合には、Ｔ３期間とＴ１期
間とて出力信号をサンプリングすれば良い。

また、第１のモード設定端子２５をｌｌ　Ｌ　１１に、
第２のモード設定端子２６を°゛Ｈ″に設定した場合に
は、第１の入力端子２１に受入れた信号に対しては復号
化器として、また第２の入力端子２２に受入れた信号に
対しては符号化器として機能させることができる。この
場合には、Ｔ４期間とＴ５期間で出力信号をサンプリン
グすれば良い。

このように、本実施例によれば、２つの入力信号を時分
割によって全く独立に処理するようにしているので、モ
ード設定端子２５．２６に与える信号の形態によって、
２つの符号化器、２つの復号化器または符号化器と復号
化器というように、用途に応じて任意の機能を自由に選
択することができる。したがって、ＰＣＭ信号から予測
符号化信号へのＮチャネルのトランスコーダ−に適用す
る場合には、Ｎ／２個の装置で足りることになる。しか
も時分割処理であるため、予測フィルタ４０の若干のメ
モリ増加、スイッチ回路の付加を除いては、各基本回路
は１つで良い。このため、チップ面積の大幅な増加を招
くことなく集積化を図ることができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
ない。

例えば減算器３２と加算器３９とは、殆ど同一の構成要
素から作ることができるので、これら２つの回路の代わ
りに加減算器を用い、上記実施例に信号処理のタイミン
グを若干異ならせて上記加減算器を時分割使用すれば更
に回路規模の縮小化を図ることができる。

また、上記実施例における予測フィルタ４０は、復号化
器における極フィルタを仮定して話を進め、加算器３９
の出力信号を入力するようにしているが、これを零フィ
ルタに仮定すれば、予測フィルタ４０は逆量子化器の出
力信号を受入れるように変更される。あるいはまた、極
−零フィルタを仮定すれば、予測フィルタ４０は、加算
器３９と逆量子化器３８の出力信号の両方を入力信号と
して受入れる予測フィルタとなる。いずれの信号を入力
するにせよ、予測信号を発生する予測フィルタである点
において何等代わりはない。

また、予測フィルタの係数は、固定係数でも適応的に変
化する係数でも良い。適応的に変化する時は係数を別途
送信するようにしても良い。

さらに、この発明は、Ｄ　Ｓ　Ｐ　（ｄｉｇｉｔａｌ　
ｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｒ　）のソフトウェアに
よって実現するようにしても良く、また、更に多くの入
力信号を受入れ可能にすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る音声符号化装置の構成
を示すブロック図、第２図は同装置を２つの符号化器と
して使用した場合の接続関係を説明するためのブロック
図、第３図は第２図に示された装置の作用を説明するた
めのタイミング図、第４図は同装置を２つの復号化器と
して使用した場合の接続関係を説明するためのブロック
図、第５図は第４図に示された装置の作用を説明するた
めのタイミング図、第６図は従来の符号化器の構成を示
すブロック図、第７図は従来の復号化器の構成を示すブ
ロック図である。２１・・・第１の入力端子、２２・・・第２の入力端子
、２３・・・第１の出力端子、２４・・・第２の出力端
子、２５・・・第１のモード設定端子、２６・・・第２
のモード設定端子、２７・・・クロック入力端子、３１
．３７・・・入力切換スイッチ、３３〜３６・・・モー
ド切換スイッチ、Ａ・・・第１の端子、Ｂ・・・第２の
端子、Ｃ・・・共通端子。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２ｒ！Ｊ第３図

Claims

【特許請求の範囲】

入力信号と予測信号との差信号を出力する減算手段と、
この減算手段の出力を量子化して予測符号化信号を得る
量子化手段と、この量子化手段で得られた予測符号化信
号を極部復号する逆量子化手段と、この逆量子化手段か
らの局部復号信号に基づいて前記予測信号を生成する予
測フィルタとを備え、前記入力信号を前記減算手段に導
き前記量子化手段から出力を取出す第１のモードと、前
記入力信号を前記逆量子化手段に入力し前記予測フィル
タに入力される信号を取出す第２のモードとを、予め与
えられたモード切換信号によって選択的に切換え可能に
した予測符号化装置において、複数の前記入力信号を時
分割で入力させる入力切換手段を備え、前記入力切換手
段を介して入力された複数の入力信号の各々について前
記２つのモードを設定可能にしたことを特徴とする予測
符号化装置。