JPS6244450B2 - - Google Patents

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JPS6244450B2
JPS6244450B2 JP7603378A JP7603378A JPS6244450B2 JP S6244450 B2 JPS6244450 B2 JP S6244450B2 JP 7603378 A JP7603378 A JP 7603378A JP 7603378 A JP7603378 A JP 7603378A JP S6244450 B2 JPS6244450 B2 JP S6244450B2
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JP
Japan
Prior art keywords
quantization
step size
quantization step
transmitted
adaptive
Prior art date
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Expired
Application number
JP7603378A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS553266A (en
Inventor
Taku Arazeki
Kazunori Ozawa
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.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP7603378A priority Critical patent/JPS553266A/ja
Publication of JPS553266A publication Critical patent/JPS553266A/ja
Publication of JPS6244450B2 publication Critical patent/JPS6244450B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明に音声の帯域圧縮のために用いられる適
応形DPCM装置の改良に関する。
音声信号を効率良くデイジタル化し伝送するた
めに音声信号の相関が大きいとう特性を利用し
て、一サンプル時間離れた二つの信号の差あるい
は一方の信号に適当な係数を乗じたときの差を送
信することが考えられる。この方式は差分PCM
(DPCM)と呼ばれる。通常の音声信号を送信す
る場合DPCMを用いることによりPCMを用いる
場合に比べ約6dBのSN比の改善が可能となる。
一般のDPCM方式においては音声信号の振幅が
大幅に変化することを考慮して、信号の振幅に応
じて量子化ステツプサイズが決められる適応形量
子化器が用いられる。適応形量子化器を用いた
DPCM方式はADPCMと呼ばれる。ADPCMによ
り大きな振幅の音声信号も微弱な信号も同程度の
SN比で送信することができる。
従来量子比ステツプサイズの決定の方法は“音
声符号化における種々の量子化方法の比較”(A
Comparative Study of Various Quantization
Schemes for Speech Encoding)と題した論文
(“ザ ベル システム テクニカル ジヤーナ
ル”1975年11月VoL.54No.9の1597−1614ペー
ジ.ピーノルによる論文)〔P.Noll,“The Bell
System Technical Journal”,Vol.54,No.9,
pp.1597−1614,November 1975〕等で述べられ
ている様に前向き方式と後向き方式がある。
前向き方式はこれから送信すべき音声信号の短
時間のPowerを測定し量子化ステツプサイズを決
定するものであり、後向き方式はサンプル毎に量
子化ステツプサイズを変化させるものである。前
向き方式は最適な量子化ステツプサイズが決め易
いが量子化ステツプサイズを周期的に送信しなけ
ればならない。従つて送信信号をフレーム的に並
べ換えなければならずハード的にも複雑化すると
いう欠点を持つ。それに対し後向き方式は送信及
び受信装置が簡単になるという利点を持つてい
る。後向き方式のDPCMの典型的なものとしてコ
ムスキー(Cummiskey)他の“音声のDPCM符
号化における適応形量子化”(Adaptive
Quantization in Differential PCM Coding of
Speech)と題した論文(“ザ ベル システム
テクニカル ジヤーナル”1973年9月VoL.52,
No.7の1105〜1118ページによる論文)〔“The
Bell System Technical Journal”,Vol.52,No.
7,pp.1105−1118,September 1973〕で提案し
た方式があげられる。この方式は送信側ではある
サンプリング時刻で量子化した結果が大なる結果
となつた場合にはステツプサイズを大きくなる方
向に動かし、量子化した結果が小となつた場合に
はステツプサイズを小さくするものである。この
方法では量子化した結果に従い量子化器のステツ
プサイズを制御している。従つて受信装置におい
ても送信装置と同じルールを使う事により送信装
置と受信装置で同じ量子化ステツプサイズが得ら
れる。この方法では送信装置と受信装置の量子化
ステツプサイズを揃えるのは音声信号のないとこ
ろで行なうことができる。つまり音声信号がない
場合には送信装置と受信装置の量子化ステツプサ
イズは小さくなり続けるので量子化ステツプサイ
ズの最小値を決めておくことにより送信装置と受
信装置の量子化ステツプサイズが一致する。
この様に後向き方式を用いたADPCM装置は回
路的に極めて簡単である。しかし、一般の伝送線
路には必ず符号の伝送誤りがあると考えなければ
ならない。この符号誤りがあつた場合には受信装
置の量子化ステツプサイズは誤つた値となる。こ
のような場合、従来方式では一つの単語又は文章
が終了するまで受信装置の量子化ステツプサイズ
は正しくならない。従つて従来方式においては符
号誤り率の高い場合には受信装置で再成した音声
信号の品質が大幅に低下してしまう。
本発明の目的は符号誤り率の高い伝送線路の場
合でも音声の品質が低下せず簡単な回路で実現で
きる。ADPCM装置の提供にある。
本発明によれば、送信すべき信号とその予測値
との差を適応形量子化方式で量子化して送信する
適応形DPCM方式において、送信側では、前記適
応形量子化の量子化特性を決める量子化ステツプ
サイズが小さくなりながらあらかじめ定められた
範囲に最初に入つた時点で前もつて定められた符
号系列を送信するとともに、前記量子化ステツプ
サイズを前記あらかじめ定められた範囲内の一定
値とし、受信側では前記前もつて定められた符号
系列が受信された時点で、量子化ステツプサイズ
を前記一定値とすることを特徴とする適応形
DPCM方式が得られる。
本発明は送信する符号の一部にリセツト機能を
持たせることにより必要な場合にこの符号を送り
送信装置と受信装置の量子化ステツプサイズを等
しくし符号誤りによる品質劣化を防ぐものであ
る。従来のADPCMの構成は前述の文献“音声の
DPCM符号化における適応形量子化”を参考にす
ることができるがここで図を用いて簡単な説明を
行う。
第1図は従来のADPCMの実施例である。
伝送すべき音声信号は端子1から入力される。
減算器10により予測器40で作られた音声信号
の予測値sと実際の音声信号sとの差つまり予測
残差xが求められ適応形量子化器を構成する減衰
器21と量子化器20で量子化して符号化し端子
2から送信する。量子化器20の出力は逆量子化
器30に入力されさらに増幅器31により増幅さ
れ減算器10の出力である予測残差xとほぼ等し
いものyが得られる。逆量子化された信号yと予
測器40の出力sの和sが加算器50で求められ
予測器40に入力される。量子化器20及び逆量
子化器30の量子化ステツプサイズを決める正規
化量Δ(第2図参照)は量子化器20の出力に従
つて制御回路60により制御される。受信側にお
いては端子3から送信装置からの信号が入力され
逆量子化器32に加えられさらに加算器52で逆
量子化器32と増幅器33とで得られた信号y′と
予測器42の出力s′との和s′が求められ端子4か
ら音声信号として出力される。受信装置の逆量子
化器32増幅器33加算器52予測器42は送信
装置の逆量子化器30増幅器31′、加算器5
0、予測器40とまつたく同じ動作を行う。
次に量子化及び逆量子化について説明する。
第2図は3ビツト量子化のときの量子化特性で
ある。減衰器21及び量子化器20により予測残
差信号xに応じた000〜110の7種の出力が得られ
る。これら000〜110の7種の値を逆量子化器30
に入力すると増幅器31出力には第2図で示す様
に0,±2Δ,±4Δ,±8Δのいずれかの値が得
られる。例えばある時刻tに予測残差信号xがx
t(3Δ<xt<6Δ)だつたとすると量子化器2
0からは101が出力される。さらに増幅器31出
力にはyt=4Δが得られる。制御回路60はこ
の量子化結果(この場合は101)に従つて正規化
量Δを制御する。第2図に示したM0,M1,
M2,M3はΔの制御情報である。量子化結果が
101であればΔにM1を乗じたものを新たなΔとす
る。ここでM0=2.0,M1=1.0,M2=0.8,M3=
0.8である。従つて量子化結果が000又は110のと
きΔは大きくなり、量子化結果が010,011,100
のときにはΔは小さくなる。Δの最小値を決めて
おくことにより音声のない場合送信装置のΔも受
信装置のΔも同じ最小値となる。従つてエラーが
生じてたとしてもその影響を消すことができる。
しかしΔの最小値は十分小さな値としなければな
らないためエラーの影響が消えるのは音声の消え
た時、つまり二つの文節(ある場合には単語)の
間又は二つの文章の間である。
以上説明した様に従来のADPCMでは一旦エラ
ーが発生した場合その影響が消えるまでに一単語
分程度の時間がかかる。
第3図は本発明による実施例である。本実施例
では従来の実施例にマルチプレクサ70が新たに
加わつている。本実施例においても従来の実施例
と同様に予測残差信号xの振幅が大きくなると適
応形量子化のための量子化ステツプを定める正規
化量Δもやはり大きくなる。又予測残差信号xの
振幅が小さくなるとΔも小さくなる。従つて第4
図のsで示される様な有声音声(母音等)が送信
すべき信号として端子1に入力されると予測残差
信号も第4図のxで示される様に周期性を持つ。
この周期はほぼ3ミリ秒〜10ミリ秒である。正規
化量Δはxの振幅の変化に追従して第4図Δで示
す様な変化を示す。本実施例においては制御回路
60は二つの閾値T1とT2を持つ。ある時刻tに
おいて量子化器20の出力になんらかの値が現
れ、その値に従つて制御回路60は正規化量Δを
変化させる。その結果もしΔが減衰してT1<Δ
<T2なる条件が満たされた場合には、次に述べ
るリセツト動作を行う。つまり制御回路60はマ
ルチプレクサ70が111を出力する様に制御す
る。又ΔをT3(T1<T3<T2)とする。T1<Δ<
T2の以外の場合にはマルチプレクサ70は量子
化器20の出力を選び出力する。T1<Δ<T2
場合にマルチプレクサ70から111が出力され
るとΔが減小中の場合通常予測残差xは小さい値
となつているため逆量子化器30の出力には0を
出力しy=0となる。しかしΔが増加してT1
Δ<T2となる場合には制御回路60は上記の様
な操作を行わない。その理由はΔの上昇中は予測
残差信号xが大きいため逆量子化器30の出力を
0とすると誤差が大きくなり好ましくないためで
ある。又このリセツト動作は二度以上続けては行
わない。前述の二つの閾値T1とT2を適当に選ぶ
と第4図に示す様にΔは音声の周期毎にT1,T2
を横切る様にすることができる。この場合一旦伝
送路にエラーが発生し送信装置と受信送置のΔが
夫々異なる値を持つたとしても音声の周期毎にΔ
はT3となりエラーが訂正される。
本実施例は3ビツト符号化の場合である。この
場合表わし得る状態が8レベルであるのに対し量
子化結果は7レベルで送信することになるため少
しS/N比の損失がある。しかしハード的には極
めて簡単にエラーの訂正を行うことができる。さ
らに符号化を4ビツトで行つた場合には全部で16
レベルあるためエラーのリセツトに用いる状態が
一つであれば3ビツト符号化に比べS/N比の損
失は少くなる。
エラーのリセツトは数ミリ秒に1回しか行われ
ないため不等長符号を導入した場合には損失は殆
んどなくなる。
又リセツト符号を複数個設けることもできる。
これにより逆量子化器30,32は0以外のより
適切な値を選び出力することができる様になる。
以上述べた様に本発明によれば、リセツト機能
を持つ符号を設けることにより簡単な回路で、符
号誤りその他の誤りが発生しても短時間に修正さ
れるADPCM装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のADPCMの実施例を示すブロツ
ク図、第2図は量子化特性を示す図、第3図は本
発明による一実施例を示すブロツク図、第4図は
各部の波形を示す図である。 図において、1,2,3,4は端子、10は減
算器、20は量子化器、21は減衰器、30,3
2は逆量子化器、31,33は増幅器、40,4
2は予測器、50,52は加算器、60,62は
制御回路、70はマルチプレクサである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 送信すべき信号とその予測値との差を適応形
    量子化方式で量子化して送信する適応形DPCM方
    式において、送信側では、前記適応形量子化の量
    子化特性を決める量子化ステツプサイズが小さく
    なりながらあらかじめ定められた範囲に最初に入
    つた時点で前もつて定められた符号系列を送信す
    るとともに、前記量子化ステツプサイズを前記あ
    らかじめ定められた範囲内の一定値とし、受信側
    では前記前もつて定められた符号系列が受信され
    た時点で、量子化ステツプサイズを前記一定値と
    することを特徴とする適応形DPCM方式。
JP7603378A 1978-06-22 1978-06-22 Adaptive dpcm system and its device Granted JPS553266A (en)

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JPS553266A JPS553266A (en) 1980-01-11
JPS6244450B2 true JPS6244450B2 (ja) 1987-09-21

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JPS61107831A (ja) * 1984-10-31 1986-05-26 Kowa Co 信号処理装置

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