JPS6319951A - 音声信号およびデ−タ信号の併合伝送方法およびその送信装置ならびに受信装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディジタル通信方式に利用する。

本発明は、音声信号をディジタル信号に符号化して伝送
する伝送方式で、音声信号以外のデータ信号、例えばフ
ァクシミリ信号などを、同一チャンネルに併せて伝送す
る方式に関する。

〔従来の技術〕

音声信号が符号化されたディジタル信号に、音声信号以
外のデータ信号を併せて伝送する第一の方法として、そ
の符号化されたディジタル信号が伝送される信号伝送帯
域を周波数分割して、その一部にデータ信号を伝送する
方法がある。

また、第二の方法として、音声信号が符号化されたディ
ジタル信号とデータ信号とを時分割して伝送する方法が
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

周波数分割する方法では、ディジタル信号の伝送帯域が
実質的に狭くなるからディジタル信号の品質の劣化を招
く。また、品質の劣化がないようにディジタル信号の伝
送帯域を広くすると、データ信号の伝送帯域が狭くなり
、データ信号の速度は小さくなる。

時分割伝送を行う方法では、データ信号の分だけ音声情
報の通信速度が制限されることになり、音声信号の伝送
品質は劣化する。また、一つのフレームにデータ信号を
挿入する場合には、そのフレーム構成を特別に変更する
ことなどが必要であり、実用的な設計を行うことが困難
である。また、単純に二種類のディジタル伝送信号を切
換えて伝送する場合には、音声信号およびデータ信号と
もに途切れが生じて高い品質の伝送を行うことができな
い。

本発明はこれを解決するもので、実質的に音声信号が符
号化されたディジタル信号の伝送品質を劣化させること
なく、この音声信号とは別のデータ信号を併せて同一の
チャンネルに伝送する方式を提供することを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の第−点は伝送方法の発明であり、送信系から、
送信すべき音声信号を音声情報を含むフレーム構成のデ
ィジタル信号に符号化して送信し、受信系では、上記フ
レーム信号を受信して上記音声情報から音声信号を復号
化する音声信号の伝送方法において、上記音声信号とは
別のデータ信号を併せて伝送する方法として、上記送信
系では、送信すべき音声信号のレベルが所定値以下であ
るフレームを選択してそのフレームでは音声情報を上記
データ信号に置換して伝送し、上記受信系では、音声情
報が上記データ信号に置換して伝送されたフレームにつ
いては、そのデータ信号を摘出して上記音声信号とは別
の端子に出力することを特徴とする。

本発明の第二点は上記伝送方法を実施するために利用す
る送信装置の発明であって、送信すべき音声信号を、フ
レーム同期信号と、音声信号のレベル情報を含むパラメ
タ情報と、音声情報とを含むフレーム構成のディジタル
信号に符号化する符号化手段を備えた送信装置において
、上記音声信号とは別の送信すべきデータ信号を一時蓄
積するバッファ手段と、送信すべきフレームの音声信号
のレベルが所定値以下であるフレームを選択してその音
声情報を上記バッファ手段から読出したデータ信号に置
換する手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の第三点は上記伝送方法を実施するために利用す
る受信装置の発明であり、フレーム同期信号と、音声信
号のレベル情報を含むパラメタ情報と、音声情報とを含
むフレーム構成のディジタル信号を受信し、このディジ
タル信号から音声信号を復号化する復号化手段を備えた
受信装置において、受信されたディジタル信号から音声
情報がこの音声情報とは別のデータ信号に置換されたフ
レームを検出する手段と、この手段により検出されたフ
レームから上記データ信号を摘出する手段とを備えたこ
とを特徴とする。

〔作用〕

送信すべき音声信号のレベルが十分にあるいは実質的に
音声情報を伝送していない所定値以下のレベルであると
き、送信されるフレームの音声情報を音声信号とは別の
データ信号に置換して伝送する。受信系では、上記デー
タ信号が置換されて伝送されたフレームについては、そ
のデータ信号を摘出再生して音声信号とは別の端子に出
力する。

本発明では通信サービスとして音声信号の伝送とデータ
信号の伝送とを同時に提供することができる。例えば、
電話で通話をしながらファクシミリ信号を同一のチャン
ネルに伝送することができる。

音声信号のレベルが所定値以下であるときには、音声信
号の伝送を一時的に停止しても音声信号の伝送には支障
がない。音声信号が通常の電話信号であるときには、相
手側が話している間は原則として無音であり、統計上全
時間の４０〜６０％の時間は無音である。したがって、
この時間に別のデータ信号を伝送しても、音声信号の品
質には実質的な劣化はない。また、伝送されるデータ信
号に対しても十分な伝送容量の余裕があり、データ信号
の伝送にも大きい遅延は発生しない。

レベルの所定値は音声信号の伝送品質をどこまで維持す
るかにより選択設定される条件である。

レベル所定値を低く設定するほど音声信号の品質劣化は
少なくなる。

音声信号のレベルが所定値以下であることは、送信すべ
きフレーム信号のパラメタ情報に含まれる音声レベルあ
るいは音声電力を表す信号により検出する方法が便利で
ある。音声信号をディジタル信号に符号化する回路で監
視することができるならば、入力音声信号のレベルを直
接監視してこれを検出することができる。

音声情報をデータ信号に置換したフレームを受信系で識
別するには、上記パラメタ情報の音声レベルを表す信号
を監視して、音声レベルが所定値以下であるものを識別
する方法がよい。これは、音声信号レベルが所定値以下
であるフレームの全てについて、その音声情報をデータ
信号に置換する場合に便利である。また、音声情報をデ
ータ信号に置換したフレームでは、送信系でこの音声レ
ベルを表す信号を強制的に無音または最小の値に設定し
て送信することがよい。これにより受信系で置換された
フレームの識別が簡単化されるとともに、復号化された
音声信号出力に無用な雑音が送出されることがなくなる
。

また、音声情報をデータ信号に置換したフレームを受信
系で識別する別の方法として、送信系で置換したフレー
ムまたはデータ信号に、データ信号に置換したことを識
別する信号を付加して送信し、受信系ではこの信号を識
別してデータ信号に置換されたフレームを識別する方法
がある。

受信系では、音声情報をデータ信号に置換したフレーム
が復号化されるタイミングで、音声信号の出力を自動的
に減衰させることがよい。また、音声情報をデータ信号
に置換したフレームについては、その音声信号のレベル
を表す信号を受信系で無音または小音量に設定してから
復号することがよい。これにより、復号化された音声信
号出力に無用な雑音が送出されることを防ぐことができ
る。

本発明は、高能率音声符号復号方式として知られている
適応ビット割当適応予測符号化方式に実施するとよい。

この場合には、音声情報は予測残差であり、フレームに
は、フレーム同期信号およびパラメタ情報を含む。さら
に、このパラメタ情報には音声信号の電力を表す電力パ
ラメタを含むので音声信号のレベルを監視するために便
利である。

さらに、この適応ビット割当適応予測符号化方式に実施
する場合には、音声情報をデータ信号で置換するフレー
ムについては、音声情報を伝送しない場合には上記電力
パラメタ以外には各種のパラメタ情報を伝送する必要が
なくなるので、このパラメタ情報を伝送する領域にも、
各種のパラメタ情報に代えてデータ信号を伝送すること
ができる。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例装置のブロック構成図である。第
１図（ａｌは送信系の構成を示し、同（ｂ）は受信系の
構成を示す。送信装置１では端子２に音声信号が入力す
る。端子３にはこの音声信号と同時に伝送するデータ信
号が入力する。このデータ信号は一例としてファクシミ
リ信号である。゛端子２の音声信号は音声符号化回路４
でディジタル信号に変換される。このディジタル信号は
フレーム構成の信号であって、各フレームには、フレー
ム同期信号、パラメタ情報および音声情報を含む。この
パラメタ情報には音声信号のレベル情報である電力パラ
メタを含む。このフレーム構成のディジタル信号は置換
フレーム検出回路５に入力する。

端子３のデータ信号はバッファ回路６に入力しここで一
時蓄積される。

音声符号化回路４の出力ディジタル信号は置換回路７を
経由して送信回路８に変調入力として与えられる。送信
回路８の送信出力は送信アンテナ９から送信される。

ここで本発明の特徴とするところは、置換フレーム検出
回路５および置換回路７にある。この置換フレーム検出
回路５では、上記フレーム構成のディジタル信号に含ま
れる電力パラメタを監視して、音声信号のレベルが所定
値以下であることを示すフレームを検出する。この置換
フレーム検出回路５により検出されたフレームは、置換
回路７でその音声情報をバッファ回路６から読出したデ
ータ信号に置換して送信回路８に与える。置換フレーム
検出回路５゛により検出されたフレーム以外のフレーム
は、置換回路７をそのまま通過して送信回路８に入力す
る。

すなわち、本発明の送信装置では、音声信号のレベルが
所定値以下、すなわち音声信号が無音またはその音量が
小さく音声情報として意味のないときに、そのディジタ
ル信号のフレームの音゛声情部を別のデータ信号に置換
して伝送する。

送信アンテナ９から送信された信号は、第１図（ｂｌに
示す受信装置１０の受信アンテナ１）に受信される。こ
の信号は受信回路１２で復調されて、置換フレーム検出
回路１３に、電力パラメタ変換回路１４を介して音声復
号回路１５に入力する。この音声復号回路１５の音声信
号出力は端子１６から送出される。

また受信回路１２の出力はデータ摘出回路１７にも入力
する。データ摘出回路１７の出力には出カバソファ回路
１８が接続され、その出力バッファ回路１８の続出出力
は端子１９に送出される。

ここで本発明の特徴とするところは、置換フレーム検出
回路１３、電力パラメタ変換回路１４およびデータ摘出
回路１７にある。置換フレーム検出回路１３では、受信
したフレーム構成のディジタル信号にフレーム同期をと
り、その電力パラメタを監視する。その電力パラメタが
示す音声信号のレベルが所定値以下であるフレームにつ
いては検出出力を送出する。

音声１３号のレベルが高いフレームは、電力パラメタ変
換回路１４をそのまま通過して、音声復号回路１５で音
声信号に復号されて、端子１６から音声信号として再生
された信号が送出される。

音声信号のレベルが所定値以下であることが検出された
フレームは、送信装置１でその音声情報がデータ信号に
置換されているフレームであるとして、これをデータ摘
出回路１７に取り込む。データ摘出回路１７では送信系
の符号論理に基づいてそのデータ信号を摘出して、バッ
ファ回路１８に一時蓄積する。このバッファ回路１８の
蓄積内容は端子１９から読出される。一方、音声情報が
データ信号に置換されているフレームは、電力パラメタ
変換回路工４でその電力パラメタを無音を表す値に変換
して音声復号回路１５に与える。これにより復号化され
た音声信号はそのタイミングできわめてレベルが低（な
り、端子１６から無用の雑音が送出されることが防止さ
れる。

このように、音声信号のレベルが低く音声情報がほとん
どない状態のときにデータ信号を伝送するので、音声信
号の伝送品質を劣化することがなく、またデータ信号は
十分高速に遅延なく伝送することができる。

本発明の第二実施例として、データ信号に識別信号を付
加する例を説明する。送信系では音声信号レベルが所定
値以下であるフレームを検出し、このフレームの音声情
報をデータ信号に置換して送信する。このときフレーム
にデータ信号であることを識別する識別信号を付加して
おく。第２図にこの場合の受信装置のブロック構成図を
示す。

この受信装置１０の置換フレーム検出回路１３’は、受
信したフレームから上記識別信号を検出する。

識別信号はパラメタ情報の領域を利用して、音声情報の
伝送にはあり得ない少数ビットの組み合わせを伝送する
ことがよい。第２図の回路で置換フレームが識別される
と、データ摘出回路１７がそのデータを取り込むととも
に、そのフレームが復号化されるタイミングで音声復号
回路１５の出力に挿入された減衰回路２０を動作させて
、音声信号として意味のない復号出力信号が端子１６に
送出されることを防止する。

この例では、送信系で音声信号レベルが所定値以下であ
るフレームがあっても、それに送信すべきデータ信号が
な（なっているとき、すなわち無音の時間が長（、送信
すべきデータ信号を全て送信してしまい送信バッファ回
路６にデータがＭ積されていない状態が発生するような
場合に有効である。

本発明の第三実施例として、フレーム内にさらに多量の
データ信号を伝送する例を説明する。この例では、送信
系で音声信号レベルが所定値以下であるフレームを検出
し、そのフレームの音声情報をデータ信号に置換すると
き、音声情報を伝送しない場合には必要がないそのフレ
ーム内のパラメタ情報を伝送する領域にも、データ信号
を伝送する。受信系では、置換フレームが識別されると
、そのデータ摘出回路１７の論理をデータが伝送された
全ての領域から摘出するように構成しておけばよい。こ
の場合にもパラメタ情報のうち音声信号のレベルを表示
する信号は残しておくことが便利である。

次に本発明実施例方式の試験結果について説明する。第
３図は試験を行った実施例送信受信装置のフレーム構成
図である。この装置は適応ビット割当適応予測符号化方
式（ＡＰＣ−ＡＢ方式）のものである。フレーム構成は
フレーム同期信号８ビツト、パラメタ情報７５ビツト、
音声情報２３７ビントである。パラメタ情報には電力パ
ラメタを含む。また音声情報は予測残差信号である。

音声信号のサンプルは男女４名の話者による単文量で平
均無音率を４０％に設定した。第３図に示す音声情報の
領域にのみデータ信号を１換した。

音声符号化速度は１６ｋｂｉｔ／ｓである。試験結果を
第４図に示す。横軸は上述の所定の音声信号のレベルで
あり、置換しきい値として示す。これは音声信号の全残
差電力の対数値を５ビツトに量子化した値、すなわち３
２段階（ステップＯ〜３１）で示すものである。縦軸は
信号対雑音比（ｄＢ）およびフレーム置換率（χ）を表
す。曲線Ｓ　Ｎ　Ｒは受信系で復調された音声信号の信
号対雑音比である。この結果から置換しきい値１６程度
までの音声レベルについてデータ信号に置換しても、音
声信号の信号対雑音比は実用的に問題がない程度の劣化
であることがわかる。また有効な置換率は音声信号の無
音率に近い４０％前後の値となることがわかる。

この結果から音声信号の品質を劣化させることなく、音
声符号化速度は１６ｋｂｉｔ／ｓにフレーム置換率４０
％で併合して伝送できるデータ信号の速度は４．７４　
ｋ　ｂｉｔ／ｓである。これは、通常の電話の会話を行
いながらＧ３ｊｌ格のファクシミリをデータ信号とする
と、Ａ４サイズの紙面を約１分で伝送できる条件に相当
する。すなわち、本発明の方式では通信速度になんら変
更を加えることなくして、音声信号に実質的に伝送品質
の劣化を与えることな（、ファクシミリ通信を実用的に
十分な速度で行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、同一のチャンネ
ルに音声信号の伝送品質を劣化させることなくデータ信
号を併せて伝送することができる。

本発明の方法は、伝送帯域を広げあるいは通信速度を高
くすることがなく、しかも伝送品質に実質的に劣化を生
じない優れた方法である。本発明の方式では、音声信号
の伝送品質に実質的に劣化を与えない状態で、実用的に
十分な程度のがなり高速のディジタル信号を併せて伝送
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例装置のブロック構成図。 第２図は本発明実施例装置の受信装置の別の構成図。 第３図は試験に利用したフレームの構成図。 第４図は試験の結果を示す図。 ｌ・・・送信装置、２・・・音声信号が入力する端子、
３・・・データ信号が入力する端子、４・・・音声符号
化回路、５・・・置換フレーム検出回路、６・・・バッ
ファ回路、７・・・置換回路、８・・・送信回路、９・
・・送信アンテナ、１０・・・受信装置、１）・・・受
信アンテナ、１２・・・受信回路、１３・・・置換フレ
ーム検出回路、１４・・・電力パラメタ変換回路、１５
・・・音声復号回路、１６・・・音声信号が出力する端
子、１７・・・データ摘出回路、１８・・・出カバソフ
ァ回路、１９・・・データ信号が出方する端子、２０・
・・減衰回路。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）送信系から、送信すべき音声信号を音声情報を含
   むフレーム構成のディジタル、信号に符号化して送信し
   、 受信系では、上記フレーム信号を受信して上記音声情報
   から音声信号を復号化する 音声信号の伝送方法において、 上記音声信号とは別のデータ信号を併せて伝送する方法
   として、 上記送信系では、送信すべき音声信号のレベルが所定値
   以下であるフレームを選択してそのフレームでは音声情
   報を上記データ信号に置換して伝送し、 上記受信系では、音声情報が上記データ信号に置換して
   伝送されたフレームについては、そのデータ信号を摘出
   して上記音声信号とは別の端子に出力する ことを特徴とする音声信号およびデータ信号の併合伝送
   方法。
2. （２）送信すべき音声信号をフレーム構成のディジタル
   信号に符号化する方法は、適応予測符号に符号化する方
   法であり、 フレーム構成のディジタル信号には音声信号のレベル情
   報を含むパラメタ情報を含み、 音声情報は予測残差を示す情報である 特許請求の範囲第（１）項に記載の音声信号およびデー
   タ信号の併合伝送方法。
3. （３）送信系では、選択された音声信号のレベルが所定
   値以下であるフレームについては、予測残差を伝送する
   領域の他に、上記レベル情報以外のパラメタ情報を伝送
   する領域にもデータ信号を伝送する特許請求の範囲第（
   ２）項に記載の音声信号およびデータ信号の併合伝送方
   法。
4. （４）送信すべき音声信号を、フレーム同期信号と、音
   声信号のレベル情報を含むパラメタ情報と、音声情報と
   を含むフレーム構成のディジタル信号に符号化する符号
   化手段を備えた送信装置において、 上記音声信号とは別の送信すべきデータ信号を一時蓄積
   するバッファ手段と、 送信すべきフレームの音声信号のレベルが所定値以下で
   あるフレームを選択してその音声情報を上記バッファ手
   段から読出したデータ信号に置換する手段と を備えたことを特徴とする音声信号およびデータ信号の
   送信装置。
5. （５）符号化手段は、選択された音声信号のレベルが所
   定値以下であるフレームについて、そのパラメタ情報に
   音声信号が無音もしくは小音量であることを示す信号を
   送信する手段を含む 特許請求の範囲第（４）項に記載の音声信号およびデー
   タ信号の送信装置。
6. （６）符号化手段は、データ信号に置換したフレームに
   識別信号を付加する手段を含む特許請求の範囲第（４）
   項に記載の音声信号およびデータ信号の送信装置。
7. （７）フレーム同期信号と、音声信号のレベル情報を含
   むパラメタ情報と、音声情報とを含むフレーム構成のデ
   ィジタル信号を受信し、このディジタル信号から音声信
   号を復号化する復号化手段を備えた受信装置において、 受信されたディジタル信号から音声情報がこの音声情報
   とは別のデータ信号に置換されたフレームを検出する手
   段と、 この手段により検出されたフレームから上記データ信号
   を摘出する手段と を備えたことを特徴とする音声信号およびデータ信号の
   受信装置。
8. （８）音声情報がこの音声情報とは別のデータ信号に置
   換されたフレームを検出する手段は、パラメタ情報の中
   のレベル情報が示す音声信号のレベルが所定値以下であ
   ることにより検出する手段を含む特許請求の範囲第（７
   ）項に記載の音声信号およびデータ信号の受信装置。
9. （９）音声情報がデータ信号に置換されたフレームを検
   出する手段は、フレームに含まれる識別信号を検出する
   手段を含む特許請求の範囲第（７）項に記載の音声信号
   およびデータ信号の受信装置。
10. （１０）復号化手段には、その出力通路に、音声情報が
    データ信号に置換されたフレームの復号化された信号が
    出力されるタイミングで、その出力通路を通過する信号
    を減衰させる手段を含む特許請求の範囲第（７）項に記
    載の音声信号およびデータ信号の受信装置。