JP3032811B2 - 音声品質向上システムおよび方法 - Google Patents

音声品質向上システムおよび方法

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  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般的には電気通信網の音声信号処理の分
野に関するものであり、特に電気通信網の音声信号品質
向上のための改良方法および装置に関するものである。
背景技術 近代的な電気通信網は、入出力装置すなわち電話機、
市内中央局およびネットワーク上の音声信号を処理する
１台以上の電話交換機によって構成されている。音声信
号の特徴は、低音域と高音域の２つの帯域があることで
ある。低音域は一般に300ヘルツ（Hz）以下の音声信号
の部分であり、高音域は300Hz以上の信号部分とみなさ
れている。電気通信網の一つ以上の構成要素によって、
音声信号の低音域の振幅を減衰させることができる。
1981年１月に公表された米国電子工業会（EIA）規格
RS−470では、入力音声信号の約300Hz以下の帯域を入
力側の電話局のコーデック（CODEC）で減衰させること
が推奨されている。低域音声信号の振幅減衰が推奨され
ているのは、低域に電気通信網の暗騒音があるためであ
る。入力信号の低音域を減衰させれば、通信網の暗騒音
も低減される。
また電気通信網の中央局も音声信号の低域を減衰させ
ることができる。中央局の中にアワログ方式の入力音声
信号をデジタル音声信号に変換するチャンネル・バンク
が設置されていることがある。デジタル音声信号は、単
数または複数のデジタル交換機によって受信側の電話機
に接続される。音声信号は、受信側の電話機に伝送され
る前に最終交換機と受信側電話機の間にある別の中央局
でデジタルからアナログに変換される。このアナログ・
デジタル変換プロセスの際にも、チャンネル・バンクで
入力音声信号の低域が減衰されることがある。
したがって、一部の通信網では、入力側の電話機と中
央局とで２度、入力音声信号の低域が減衰されることに
なる。音声信号の低域を減衰させると、受信側の電話機
で通話者の音声が正しく再現されなくなる。そのため、
電話機のスピーカー音声の失われた低音域を補正する技
術が従来提案されてきた。
電気通信網の音声信号を向上させる従来の方法では固
定利得技法が用いられてきた。固定利得技法では、信号
が電気通信網上にあり、受信側の電話機に伝送される前
に音声信号の帯域が増幅される。この方法は、通信網内
のいずれかの箇所において固定利得によって入力信号の
減衰を補正するものである。しかし、この方法では、す
でに説明した低音域に含まれる通信網の暗騒音も増幅さ
れる。
さらには、入力音声信号が大音量である場合、すなわ
ち、通話者が高デシベル（dB）で通話している場合に
は、固定利得音声品質向上技法ではこの高デシベル信号
がさらに増幅され、聞いていて不快なほど大音量の信号
が受信側の電話機に伝送されることになる。あるいは、
高デシベル入力信号に固定利得・アプローチを適用する
と、別の網要素を過駆動／飽和することによって、この
アプローチを採用しなかった場合よりも信号が鮮明でな
くなる。
音声品質向上のための固定利得技法のもうひとつの問
題に、データを電気通信網の音声帯域で伝送する場合の
問題がある。ファクシミリやコンピュータ接続モデムの
利用が増大するに伴って、電気通信網でこのような問題
がより頻繁に発生するようになってきた。モデムやファ
クシミリは、音声帯域のデータを大振幅、高周波数、す
なわち2,700Hzで伝送している。したがって、固定利得
技法を音声帯域のデータ信号に適用すると、信号が不必
要に増幅され、受信側で利用が困難な音声信号がもたら
されることになる。
このような音声帯域データ信号を巡る問題を解決する
ために、音声帯域のデータ転送を検出する検出器が採用
されている。検出器は固定利得・音声品質向上回路から
離れており、音声品質向上回路の動作を抑制するために
は外部制御リンクが必要となる。このような仕組みによ
って、音声帯域データが増幅されないようにすることが
できる。
これまでに開発された音声品質向上システムのもうひ
とつの問題に、電気通信網を運ばれる入力音声信号が固
定利得音声品質向上回路を内蔵した多重通信網構成要素
（タンデム・ネットワーク）にぶつかるか、それを通過
しなければならない場合の問題がある。現用の固定利得
音声品質向上システムでは、入力音声信号がすでに固定
利得技法で調整されているかどうかは検出することはで
きない。したがって、タンデム・ネットワークの最初の
通信網構成要素で増幅された音声信号がその後、ネット
ワーク上の２番目の通信網構成要素によって再び増幅さ
れる可能性がある。この追加増幅は音声信号を飽和させ
たり、あるいは少なくとも受信側電話機で聞き難い音声
にする。また音声信号の重複品質向上処理によって、タ
ンデム・ネットワークで音声信号が発振する場合もあ
る。
発明の開示 そのため、従来の音声品質向上システムに付随する問
題を解消するような音声品質向上システムが必要とされ
るようになった。
無音状態でも電気通信網の暗騒音を増幅しない音声品
質向上システムも必要とされている。高レベル音声信号
を増幅しない音声品質向上システムも必要とされてい
る。
高レベル音声信号の過駆動や飽和を引き起こさない音
声品質向上システムが必要とされている。別個の外部検
出器を必要とせずに音声帯域のデータ転送を検出できる
音声品質向上システムも必要とされている。
タンデム・ネットワークでも効果的に作動する音声品
質向上システムも必要とされている。音声信号を発振さ
せることのない音声品質向上システムも必要とされてい
る。このように、通話中の無音時の暗騒音の増幅を防止
するようにすることが、本発明の音声品質向上システム
のひとつの側面である。
十分な音量の音声信号が増幅されないようにするため
に、音声信号の増幅度を適応的に変化させることが、本
発明の音声品質向上システムのひとつの側面である。
高レベルの音声信号の過駆動や飽和を確実に防止する
ことが、本発明の音声品質向上システムのひとつの側面
である。
音声帯域データを内部的に検出し、それに応じて音声
信号の品質向上機能が動作しないようにするのが、本発
明の音声品質向上システムのひとつの側面である。
タンデム・ネットワークに適切な採用できるのが、本
発明の音声品質向上システムのひとつの側面である。
さらに、音声信号が発振する機会を最大限に削減する
ことが、本発明の音声品質向上システムのひとつの側面
である。
本発明によって、従来の固定利得音声品質向上システ
ムにみられた短所や問題を実質的に解消または軽減する
音声品質向上システムを得ることができる。本発明の利
得適応制御型音声品質向上装置を含むシステムには、音
声信号を受け入れる入力、音声出力を送り出すための出
力およびそれらの入出力のカプリングが含まれている。
このカプリングには、音声信号の平均電力を判定するた
めの電力平均化器を含む音声品質向上装置が含まれてい
る。また音声品質向上装置には、音声の所定部分を減衰
するための等化器と、等化された音声信号を判定された
平均電力に応じてスケーリングする出力スケーラ（scal
er）が含まれている。
特に本発明の音声品質向上装置には、そのいずれかに
よって適切に音声品質向上装置の作動を抑制する、音声
帯域データ検出器とタンデム音声音声品質向上処理検出
器が含まれている。
本発明の音声品質向上装置の適応利得制御方法には、
入力音声信号の平均電力の判定、入力信号の平均電力に
応じたスケーリング係数の決定が含まれる。また、本発
明の方法には、入力音声信号の所定部分の減衰による入
力音声信号の等化が含まれている。さらに本発明の方法
には、等化された入力信号の決定されたスケーリング係
数によるスケーリングと、スケーリングされた音声信号
と出力とのカプリングが含まれている。
より具体的には、本発明の適応利得制御音声品質向上
装置を提供するための方法には、音声帯域データまたは
タンデム音声品質向上処理を検出した場合にスケーリン
グされた音声信号と出力とのデカプリングが含まれてい
る。
本発明の適応利得制御（AGC）音声品質向上システム
の技術的長所は、通話者の肉声により近い、品質向上処
理された音声信号が得られる点にある。この適応利得制
御型音声品質向上システムは、電気通信網を通じて伝送
される音声信号と音声帯域データの両方に互換性を持っ
ている。
またこの音声品質向上システムには、現用の固定利得
制御型音声品質向上システムにみられる問題を解消でき
るという技術的利点がある。本システムの適用利得制御
は、高レベル入力音声信号を減衰させ、低レベル入力音
声信号を増幅する。このように本発明は、当初から高レ
ベルの入力音声信号を飽和させない。
この適用利得制御型音声品質向上システムのもうひと
つの技術的利点に、離れた電話機間で通話が継続されて
いる際の無音中に増幅を行わないことがある。このよう
に本システムでは、音声信号が伝送されていないときに
は通信網の暗騒音が増幅されない。
また本発明には、タンデム・ネットワークにおいてす
でに品質向上処理された音声信号を検出できるという技
術的利点がある。タンデム構成を検出すると、本システ
ムは、すでに品質向上処理された信号が再び増幅されな
いよう、品質向上機能が作動しないようにする。これに
よって、通信網での発振条件を防止するという技術的利
点が得られる。
さらに、本発明のシステムには、音声帯域データを検
出し、必要に応じて当該信号の適応利得を作動しないよ
うにするという技術的利点がある。また本発明は、タン
デム・ネットワークまたは音声帯域データを検出した場
合には、システムが自己抑制機能を備えているため、外
部の制御リンクや検出器は必要としない。
本発明のさらにもうひとつの技術的利点は、既存の電
気通信機器、例えば通信網のエコー消去器内で実現で
き、既存の電気通信網と両立性を持っていることであ
る。
図面の簡単な説明 次に、本発明とその利点をより完全に理解するため
に、同じ参照番号によって同類の特徴を示した添付図面
を参照して、システムを説明する。
第１図は、本発明の音声品質向上システムの適応利得
制御装置の構成図である。
第２図は、適応利得制御装置の音声品質向上処理の実
行ステップを示した代表的フローチャートである。
第３図ａから第３図ｄまでは、本発明の適応利得制御
プロセスの各段階における代表的音声信号を説明したも
のである。
第４図は、本発明の音声品質向上システムの電気通信
網内における設置可能箇所を示した構成図である。
第５図は、本発明の音声品質向上処理のための適応利
得制御システムを導入した電気通信網の構成図である。
発明を実施するための最良の形態 本発明の実施例を図を用いて説明する。同一参照番号
は、各図面のそれぞれ同様の、対応部分を示すものであ
る。
第１図は、本発明の適応利得制御（AGC）音声品質向
上システムを実現するための構成図である。本発明の音
声品質向上装置（10）は入力（12）と出力（14）に結合
されている。入力（12）は、一般に電話機から入力音声
信号を送り出すあらゆる装置を指す。同じように出力
（14）は、電話機に送られる出力音声信号を発生させる
ために利用されるあらゆる装置を指す。
入力（12）は、音声品質向上装置（10）の入力側の低
域等化器（16）、電力平均化器（18）、低域対高域電力
比較器（20）、音声帯域データ検出器（22）に結合され
ている。低域等化器（または等化器）（16）は、入力信
号の高域成分の振幅を減衰させることによって入力音声
信号を等化する。低域等化器（16）は、入力音声信号の
高域の振幅を減衰させるデジタル・フィルタによって実
現することができる。入力音声信号の低域と高域の典型
的な境界はおよそ300Hzだが、本発明の発明概念から逸
脱することなく、他の境界も採用可能である。低域等化
器（16）は本質的には、入力側の電話機および／または
中央局のチャンネル・バンクのアナログ・デジタル信号
変換によって生じた入力信号の低域歪みを等化するもの
である。
音声品質向上装置（10）の電力平均化器（18）は入力
信号の平均電力を測定する。これは様々な方法で実行さ
れる。電力平均化器（18）のひとつの実施例は、入力
（12）からの整流入力信号が通される低域フィルターで
ある。
音声品質向上装置（10）の入力側には、タンデム音声
品質向上処理検出器または低域対高域電力比較器（20）
も含まれている。低域対高域電力比較器（20）は、電気
通信網内の入力信号の潜在的タンデム音声品質向上処理
を検出する。低域対高域電力比較器（20）は、入力信号
の低域対高域の電力比を継続的に監視する。平均的入力
信号では、一般に低域対高域の電力比が所定の範囲内に
収まることが知られている。また、入力電話機とネット
ワーク中央局のチャンネル・バンクは、低域を減衰させ
てこの比率を低下させることが知られている。低域対高
域電力比較器（20）は、入力信号のこの比率を継続的に
監視する。監視する低域対高域電力比が品質向上処理さ
れた音声信号について予想されたレベルよりもかなり下
回っている場合、低域対高域電力比較器（20）はタンデ
ム音声品質向上装置が存在しないと判断する。その逆に
監視する電力比が予想値と同等か、それを上回る場合に
は、低域対高域電力比較器（20）はタンデム音声品質向
上装置が存在していると判断する。低域対高域電力比較
器（20）は、タンデム・ネットワーク内で音声品質向上
装置（10）が使用できるようにするため、以前に入力音
声信号が品質向上処理されたかどうかを検出できる技術
的利点を持っている。
音声帯域データ検出器（22）も入力信号を分析する。
音声帯域データ検出器（22）は、入力音声信号が音声帯
域データかどうかを判定する。音声帯域データの検出方
法はすでに周知の技術であるから、ここでは詳述しな
い。音声品質向上装置（10）は、先行の音声帯域データ
検出技術を利用して、音声帯域データが検出された場合
に入力信号の適応利得制御が作動しないようにする。音
声帯域データ検出器（22）には、外部の制御リンクや検
出器なしに、音声品質向上装置（10）への音声帯域デー
タの伝送を内部的に検出するという技術的利点を備えて
いる。
低域対高域電力比較器（20）と音声帯域データ検出器
（22）には、AGC音声品質向上機能抑制（disable）回路
（24）が結合されている。低域対高域電力比較器（20）
および音声帯域データ検出器（22）の入力に基づいて、
AGC音声品質向上機能抑制回路（24）は、スイッチ（2
6）によって音声品質向上装置（10）の作動を抑制する
かどうかを判定する。スイッチ（26）のデフォルト位置
は、入力信号の音声品質向上処理を作動可能にするよう
設定されており、AGC音声品質向上機能抑制回路（24）
が、入力信号が事前に品質向上処理されているかまたは
入力信号が音声帯域データであると判断した場合に、品
質向上処理を抑制する。
利得／減衰探索テーブル（28）は、電力平均化器（1
8）に結合されている。入力信号の平均電力が電力平均
化器（18）で判定されると、平均電力の代表的信号が利
得／減衰探索テーブル（28）に送られる。利得／減衰探
索テーブル（28）には、本発明の発明コンセプトの範囲
内で、入力音声信号に適用されるスケーリング係数が含
まれている。利得／減衰探索テーブル（28）は、入力信
号の平均電力が大きい場合には、対応するスケーリング
係数が低くなるよう構成されている。これによって、高
レベル信号の過増幅や信号の過駆動あるいは飽和を防止
できるという技術的利点がある。
入力信号の平均電力が十分に高い場合には、スケーリ
ング係数は１未満となることもある。入力信号の平均電
力が低い場合には、対応するスケーリング係数が大きく
なる。平均入力信号が典型的な入力信号の場合には、信
号に最低限の利得または減衰を与えるようなスケーリン
グ係数が選ばれ、すべての信号にAGCが適用されるよう
にする。スケーリング係数を適応的に変化させることに
よって、音声信号の発振を防止できるという技術的利点
が得られる。
出力スケーラ（30）は、利得／減衰探索テーブル（2
8）に結合されている。また出力スケーラは、出力スケ
ーラ（30）に対して等化された入力信号を出力する低域
等化器にも結合されている。出力スケーラ（30）は、利
得／減衰探索テーブル（28）で予め設定されたスケーリ
ング係数を適用して、等化された入力信号をそれに応じ
て増幅または減衰させる。出力スケーラ（30）は、増幅
された信号を出力（14）に送る。
第１図には、トランスペアレント・パス（32）も示し
た。トランスペアレント・パス（32）は、入力（12）と
スイッチの音声品質向上機能抑制位置（34）に結合され
ている。可変減衰器（36）は、トランスペアレント・パ
ス（32）両端の中間に置かれている。可変減衰器（36）
は、入力（12）で音声品質向上装置（10）が無音を検出
した場合に強化した雑音抑制を適用できるよう、音声品
質向上装置（10）に含めることもできる。無音が検出さ
れると、スイッチ（26）は音声品質向上抑制位置（26）
にセットされ、入力（12）と出力（14）の間がトランス
ペアレント・パス（32）で結ばれる。
トランスペアレント・パス（32）に切り替えられる
と、可変減衰器（36）は最低減衰量に設定される。音声
閾値以下の信号が検出されている間は、可変減衰器（3
6）の減衰量が可変減衰器（36）の最大値に向かって増
大される（例えば３ミリセカンド当り0.5dB）。可変減
衰器（36）の減衰量が増大すると、通信網の暗騒音が抑
制される。これによって、無音時に暗騒音を最小限に抑
制できるという技術的利点が得られる。
入力信号のレベルが上昇すると、可変減衰器（36）の
減衰量が最低減衰量に向かって減少していく。所定の閾
値以上の入力信号が短期間に積算されると（例えば入力
信号３サンプル）、スイッチ（26）がデフォルト位置に
戻され、入力信号の適応利得制御が使用可能になり、そ
れから可変減衰器（36）は最低減衰量にリセットされ
る。
第１図に示した機能ブロックは、本発明の発明コンセ
プトから逸脱することなく、別個の分離した装置または
単一の統合回路のいずれでも実現できることを注記して
おく。また、第１図に示した機能ブロックは、その全体
または一部をソフトウェアまたはハードウェアで実現で
きることも注記しておく。
第１図の音声品質向上装置（10）の作動を、第２図の
フローチャートと第３図ａから3dまでの代表的信号を用
いて説明する。
第２図は、本発明の音声品質向上装置（10）が入力音
声信号のAGCのために実行する代表的ステップを説明し
たものである。手順はステップ50で開始され、所定の閾
値以上の入力信号が検出された場合に、ステップ52で本
発明の音声品質向上プロセスが開始される。閾値以下の
場合は入力（12）が無音状態にあると判断され、音声品
質向上装置（10）のスイッチ（26）が音声品質向上処理
抑制位置（34）にセットされる。所定の閾値の例として
0.40dBmOであるが、通信網の零入力雑音レベルや入力音
声信号の電力レベルに応じて増減させることができる。
無音が検出されてスイッチ（26）が音声品質向上処理抑
制位置（34）にセットされると、入力信号はスケーリン
グされることなく出力（14）に送られる。これによっ
て、無音時の通信網の暗騒音の増幅防止という技術利点
が得られる。音声品質向上装置（10）の入力側に関係す
るあらゆるブロック（低域等化器（16）、電力平均化器
（18）、低域対高域電力比較器（20）または音声帯域デ
ータ検出器（22））を無音と入力音声信号の検出に利用
できる。
入力信号が検出されると、ステップ54でフレーム・カ
ウントが開始される。音声品質向上装置（10）は、信号
の伝送を時間枠で分割するためにフレームシステムを利
用する。音声品質向上装置（10）が使用する典型的なフ
レーム期間は３ミリセカンド相当である。
入力（12）で入力音声信号が検出されると、ステップ
56で音声品質向上装置（10）は入力信号がすでに向上処
理されているかどうかを判定する。第１図の箇所で説明
したように、平均的な通話信号では、低域対高域電力比
率がおよそ所定の範囲内に収まる。ステップ56で低域対
高域電力比較器（20）は、タンデム構成の有無を示す信
号の事前の品質向上処理の有無を判定するために、低域
対高域電力比率を測定する。ステップ58で、タンデム音
声品質向上処理の有無が判断される。タンデム音声品質
向上処理がされている場合、手順はステップ60に続き、
そこで、スイッチ（26）が音声品質向上処理抑制位置
（34）にセットされるようスイッチ（26）またはその同
等物に適切な信号を送信することによって、AGC音声品
質向上処理抑制回路（24）の働きでAGC音声品質向上処
理が使用不能となる（第１図参照）。スイッチ（26）は
音声品質向上処理を使用可能にするデフォルト位置にプ
リセットされているため、ステップ58でタンデム構成が
検出されないと、次に手順はステップ62に進む。
ステップ62で音声帯域データの存在が検出される。音
声帯域データ検出器（22）は、すでに周知であり、詳細
な説明が不要な音声帯域データ検出技術を実行する。ス
テップ64では、入力信号に音声帯域データがあるかどう
かが照会される。音声帯域データ検出器（22）が入力
（12）で音声帯域データの伝送を検出すると、ステップ
64で音声帯域データ検出器（22）は適切な信号をAGC音
声品質向上処理抑制回路（24）に送り、ステップ60でこ
の回路がスイッチ（26）またはその同等物を音声品質向
上処理抑制位置（34）にセットする。ステップ64で音声
帯域データがなかった場合には、手順はステップ66に続
く。
ステップ56での低域対高域電力比の測定によるタンデ
ム構成の検出ならびにステップ62での音声帯域データ伝
送の検出は、同時に行うことも、また第２図に示したの
とは逆の順序で行うこともできることを注記しておく。
また、スイッチ（26）またはその同等物のデフォルト位
置も、本発明の発明コンセプトによって音声信号品質向
上処理を使用可能にするものであることも注記してお
く。すでに品質向上処理を施された信号や音声帯域デー
タが検出されると、音声品質向上装置（10）はスイッチ
（26）によって使用不能になる。
ステップ66では電力平均化器（18）が入力信号の電力
を測定し、ステップ68では、電力平均化器（18）が入力
信号の平均電力を判定する。ステップ70で電力平均化器
（18）は、測定した平均電力の代表的信号を利得／減衰
探索テーブル（28）に送る。ステップ70で利得／減衰探
索テーブル（28）は、測定された平均入力電力に基づい
て利得／減衰係数、すなわちスケーリング係数を適用す
る。スケーリング係数は、すでに説明したように測定さ
れた平均電力に相関しており、大きな平均電力を持つ入
力信号には低い係数、すなわち減衰スケーリング係数が
適用され、低レベルの入力信号には増幅スケーリング係
数が適用される。ステップ72では低域等化器（16）が入
力音声信号を等化する。
第３図ａは、代表的な入力信号の例を示したものであ
る。Ｘ軸（100）は入力信号の周波数、Ｙ軸（102）は入
力信号の振幅をデシベル（dB）で表している。入力信号
（104）は、低域（106）および高域（108）に関連して
いる。概して低域（106）と高域（108）は、300Hzのラ
イン（109）で区分されているが、他の境界線も適切に
適用することができる。入力信号（104）の低域（106）
は、入力側の電話機か中央局のチャンネル・バンクある
いはその両方によって高域（108）との相関で減衰され
ている。
第３図ｂは、ステップ72で入力信号（104）を等化す
るために低域等化器（16）によって伝達関数（110）が
適用されていることを示している。伝達信号（110）
は、入力信号（104）の低域（106）との相関で高域（10
8）の振幅を減衰させるものであることを注記してお
く。
第３図ｃは、ステップ72での低域等化器（16）による
等化後の信号（104）である等化信号（113）を示してい
る。伝達関数（110）による低域等化器（16）による等
化の後、等化信号（113）は、信号の全周波数帯域で比
較的平坦になる。ステップ70でのスケーリング係数の判
定とステップ72での入力信号の等化は、同時に行うこと
も、第２図とは逆の順番で実行することもできることを
注記しておく。
次に手順はステップ74に進み、そこで等化信号（11
3）がスケーリングされる。出力スケーラ（30）は、等
化信号（113）にスケーリング係数を適用する。
第３図ｄは、２種類の代表的なスケーリング出力信号
を示したものである。信号（114）は、プラス、すなわ
ち増幅スケーリング係数を適用した後の等化信号（11
3）であり、信号（116）は、マイナス、すなわち減衰ス
ケーリング係数を適用した後の等化信号（113）であ
る。
入力信号にスケーリング係数を適用した後、プロセス
はステップ76のフレーム・カウンターに進む。スケーリ
ング係数の急激な変化を防止するため、基準係数は最大
音圧変動幅X dBをもつＮフレーム毎に調整される。Ｎの
値には、例えば３ミリセカンド相当の24フレーム、Ｘの
値には0.5dBなどがある。したがって、フレーム・カウ
ンターはステップ76に追加され、ステップ78でＮ以上の
フレーム数が通過したかどうかを判定する。通過してい
ない場合、手順はステップ74に進められ、そこですでに
判定されたのと同じスケーリング係数がフレーム・カウ
ントがＮを超えるまで入力信号に適用される。Ｎ以上の
フレームが数が通過した場合は、ステップ78で手順がス
テップ52に戻り、全プロセスが繰り返される。これによ
ってスケーリング係数の急激な変化を防止することがで
きる。
第２図の手順では、入力信号の継続的適応利得制御
（AGC）が実行可能になっていることを注記しておく。
入力信号の変化に応じて入力信号の利得を変更できるよ
う、Ｎフレームの信号が伝送される度にスケーリング係
数は再決定される。また、第２図および3aから3dで示し
た方法は、本発明の実行可能な実施例の代表例であり、
本発明の発明コンセプトから逸脱することなく他の実施
例も可能であることを注記しておく。
第４図は、典型的な電気通信網の通信網構成要素であ
るエコー消去器（80）内部の音声品質向上装置（10）の
実施例の構成図である。通信網構成要素のエコー消去器
（80）の例に、DSC Communications Corporationが製造
販売しているEC24エコー消去器がある。通信網構成要素
であるエコー消去器（80）内部の音声品質向上装置（1
0）は、エコー消去器（80）で処理される入力音声信号
を送り出す長距離入力（86）に結合されている。音声品
質向上装置（10）は、第１図および第３図ｄの箇所で説
明した入力音声信号に必要なAGCスケーリングを適用
し、テールアウト（88）を通じて品質向上処理された信
号をハイブリッド（90）に送り込む。ハイブリッド（9
0）は、テールイン（92）によって、加算回路（84）経
由でエラー消去適応フィルター（82）に結合されてい
る。加算回路（84）は、出力信号を長距離出力（94）に
送る。通信網構成要素、エコー消去器（80）の双方向伝
送でのエコー効果除去はすでに周知の技術であるから、
ここでは説明しない。電気通信網内部の別の構成要素が
音声品質向上装置（10）に適した設置場所である場合も
あるため、音声品質向上装置（10）をエコー消去器（8
0）内部に必ずしも設置する必要がないことを注記して
おく、また音声品質向上装置（10）を内蔵したエコー消
去器（80）は、電話交換機の内部に設置することも、交
換機から離して設置することもできることを注記してお
く。
第５図は、入力（12）から出力（14）への音声信号伝
送を改善するために本発明のAGC音声品質向上システム
を組み込むことができる、通信網の一例、電気通信網
（120）を示したものである。入力（12）には、中央局
（122）に接続された入力側の電話機が含まれる。中央
局（122）は、チャンネル・バンクでアナログ音声信号
をデジタル信号に変換する。中央局（122）は、電話交
換機（124）への接続も提供する。交換機（124）は、音
声品質向上装置（10）を組み込んだ通信網構成要素のエ
コー消去器（80）に結合されている。エコー消去器（8
0）は、交換機（126）およびおそらく他の交換機にも接
続されている。交換機（126）は、音声品質向上装置（1
0）を内蔵したエコー消去器（80）が交換機の外部では
なく複数の交換機の内部に設置されている実施例の一例
である。本発明の発明コンセプトから逸脱することな
く、音声品質向上装置（10）のいずれの設置場所も利用
できる。交換機（126）は中央局（128）に結合され、中
央局は出力（14）への結合を提供する。電気通信網（12
0）のエコー消去器（80）および（81）内部のAGC音声品
質向上装置（10）の機能はすでに説明した。入力（12）
と出力（14）は、通話が進むにつれて役割を交換し、そ
れによって入力（12）と出力（14）との間の双方向通信
リンクが提供されることを注記しておく。また、エコー
消去器（80）および（81）内部の音声品質向上装置（1
0）は、本発明の音声品質向上装置（10）の設置箇所の
例に過ぎないことを注記しておく。
本発明の音声品質向上装置（10）が作動するときに
は、入力（12）で入力音声信号が受けられる。低域等化
器（16）は、入力信号の高域を減衰させることによって
入力信号を等化する。これは本質的には、通信網中の様
々な構成要素によってすでに低域を減衰された信号を等
化するプロセスである。電力平均化器（18）は入力信号
の平均電力を測定および判定する。利得／減衰探索テー
ブル（28）は、平均電力の測定値に基づいて入力信号に
適用するスケーリング係数を供給する。出力スケーラ
（30）は、等化された信号にスケーリング係数を適用
し、スケーリングされた信号を出力（14）に送り込む。
スケーリング係数は、入力信号のレベル変動に連れてス
ケーリング係数も変化するよう、継続的に更新される。
これによって音声信号の適応利得制御が可能となる。音
声信号に音声品質向上処理を適用するのが、音声品質向
上装置（10）のデフォルト・モードである。
音声帯域データ検出器（22）は、入力信号を分析し
て、標準音声信号と対になる音声帯域データが含まれて
いるかどうかを判定する。低域対高域電力比較器（20）
は、入力信号の低域対高域電力比率を測定し、信号が通
信網の中ですでにエンハンスされたかどうかを判定す
る。以前の音声品質向上処理または音声帯域データの存
在が検出された場合、AGC音声品質向上処理抑制装置（2
4）によってスイッチ（26）が切り替えられ、品質向上
処理された音声信号と出力（14）とが減結合される。
産業上の利用可能性 このように本発明のAGC音声品質向上システムは、入
力信号に適応利得制御を適用して入力音声信号を増幅／
減衰することによって、受信側の電話機で通話者の音声
をより忠実に再現した信号を提供する。本発明では、入
力信号を継続的かつ適応的に監視し、それに応じて入力
信号をスケーリングすることによって、従来の固定利得
音声品質向上システムにみられた問題が解消されてい
る。受信側の電話機で入力信号を受信した際に入力音声
信号をより忠実に再現できるよう、システムは入力信号
の変化に対応して作動する。
以上で本発明を詳細に説明したが、添付した特許請求
の範囲によって定義される本発明の精神と範囲から逸脱
することなく、様々な変更、代替、改変が可能であるこ
とが理解されるものと期待する。
フロントページの続き (72)発明者 リム，ポン、シー アメリカ合衆国キャリフォーニア州 94024、ロス・アルトス、デオドーラ・ ドライヴ 492番 (72)発明者 アシダリ，タマス、ティー アメリカ合衆国キャリフォーニア州 95129、サン・ジョーンズ、オウク・ノ ル・ドライヴ 1366番 (56)参考文献 特開 平１−286633（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−284065（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−259124（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−286634（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−111064（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−205028（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−242406（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−150107（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−127704（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−192294（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−114325（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−77251（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04Q 1/54 - 1/56 H04Q 3/42 - 3/42 107 H04B 3/00 - 3/44 ＰＣＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入力音声帯域信号の平均電力を決定する段
    階と、 前記入力音声帯域信号の平均電力に応じたスケーリング
    係数を決定する段階と、 前記入力音声帯域信号の所定部分を減衰することによ
    り、前記入力音声帯域信号を等化する段階と、 スケーリング係数により等化された前記入力音声帯域信
    号をスケーリングする段階と、 スケーリングされた前記入力音声帯域信号を出力へ結合
    する段階と、を包含する電気通信網の音声品質向上方法
    において、 前記スケーリング係数を決定する段階がさらに、連続す
    るスケーリング係数間の変化量を制限する段階を包含す
    る電気通信網の音声品質向上方法。
  2. 【請求項２】入力信号中の音声帯域データを検出する段
    階と、 スケーリングされた前記音声帯域信号を出力から減結合
    する段階と、 をさらに包含する請求の範囲１記載の電気通信網の音声
    品質向上方法。
  3. 【請求項３】前記電気通信網中のタンデム音声品質向上
    処理を検出する段階と、 スケーリングされた前記音声帯域信号を前記出力から減
    結合する段階と、 をさらに包含する請求の範囲１記載の電気通信網の音声
    品質向上方法。
  4. 【請求項４】音声帯域信号の平均電力を決定するための
    電力平均化器と、 前記音声帯域信号の所定部分を減衰するための等化器
    と、 決定された平均電力に応じて等化された音声帯域信号を
    スケーリング係数によってスケーリングする出力スケー
    ラと、 を包含する電気通信網の音声帯域信号品質向上システム
    において、 前記出力スケーラが、連続するスケーリング係数間の変
    化量を制限するように動作可能である電気通信網の音声
    帯域信号品質向上システム。
  5. 【請求項５】前記音声帯域信号中の音声帯域データを検
    出し、前記出力スケーラによる前記音声帯域信号のスケ
    ーリングを防止する音声帯域データ検出器をさらに包含
    する、請求の範囲４記載の電気通信網の音声帯域信号品
    質向上システム。
  6. 【請求項６】前記音声帯域信号があらかじめスケーリン
    グされている場合にそれを検出し、前記出力スケーラに
    よる前記音声帯域信号のスケーリングを防止するタンデ
    ム音声品質向上処理検出器をさらに包含する、請求の範
    囲４記載の電気通信網の音声帯域信号品質向上システ
    ム。
  7. 【請求項７】前記音声帯域信号中の音声帯域データを検
    出するための音声帯域データ検出器と、 前記音声帯域信号があらかじめスケーリングされている
    場合にそれを検出するタンデム音声品質向上処理検出器
    と、 をさらに包含し、 前記音声帯域データ検出器と前記タンデム音声品質向上
    処理検出器との少なくとも１つは、前記出力スケーラに
    よる前記音声帯域信号のスケーリングを防止するように
    動作可能である請求の範囲４記載の電気通信網の音声帯
    域信号品質向上システム。
  8. 【請求項８】さらに前記出力スケーラが、等化された音
    声帯域信号を所定期間にわたりあらかじめ決定されたス
    ケーリング係数で所定期間にわたりスケーリングするよ
    うに動作可能である、請求の範囲４記載の電気通信網の
    音声帯域信号品質向上システム。
  9. 【請求項９】さらに前記出力スケーラが、前記音声帯域
    信号を、それぞれ時間を示す複数のフレームに分割し、
    所定数のフレームに対して前記音声帯域信号をスケーリ
    ングするように、動作可能である、請求の範囲４記載の
    電気通信網の音声帯域信号品質向上システム。
  10. 【請求項１０】音声帯域信号の平均電力を決定するため
    の電力平均化器と、 前記音声帯域信号の所定部分を減衰するための等化器
    と、 決定された平均電力に応じて等化された音声帯域信号を
    スケーリング係数によってスケーリングする出力スケー
    ラと、 前記音声帯域信号のスケーリングにおいて前記出力スケ
    ーラによって使用されるようにスケーリング係数を供給
    する利得／減衰探索テーブルと、 を包含する、電気通信網の音声帯域信号品質向上システ
    ム。
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