JP4351828B2 - 音声通信システム、音声通信方法、送信システム及び受信システム - Google Patents
音声通信システム、音声通信方法、送信システム及び受信システム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、音声通信システム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、音声を符号化して伝送するシステムにあっては、音声信号を20msec程度毎に区切り、各区間における音声波形のパラメータを分析して送信し、受信側では該パラメータに基づいて音声信号を再生する。さらに、特定のシステムにあっては、1区間において音声信号が無音であるときには、受信側で生成するコンフオートノイズのパラメータを送信するようにし、受信側では該パラメータに基づいてコンフオートノイズを生成する。これにより、会話の途中で無音状態が生じたとしても、それによって話者が通信断と誤認するのを防止できる。
【０００３】
このようなシステムにあっては、受信側で各パラメータを正しく認識するために、送信側とのフレーム同期を正しくとる必要がある。そのため、通常、通信開始時にフレーム同期信号を挿入し、それによって受信側で同期処理を行うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように通信開始時においてのみフレーム同期処理を行うならば、通信の途中から受信を開始すると、全く同期処理を行うことができない。また、フェージング等による通信路の障害によって一旦フレーム同期がはずれると、再度フレーム同期を確立することができない。そのため、各音声パケットの先頭部分にそれぞれフレーム同期信号を挿入したならば、その分だけ伝送効率が低下する。
【０００５】
これらの問題を解消すべく、特開昭60-28700号公報に記載された技術がある。これによると、音声信号が無音もしくは無音声であるときには、音声波形を特徴づけるパラメータのうち送信する必要のないのもの(例えば、スペクトル包絡を表すパラメータ)が存在するので、その部分をフレーム同期信号に置き換えて送信することで、伝送効率を低下させることなく受信側で再度フレーム同期を確立することができる。
【０００６】
しかし、上述したような特定のシステムにあっては、無音であるときには音声信号のパラメータに代えて受信側で生成するコンフオートノイズのパラメータを送信するようにしているので、たとえ無音であったとしても特に必要のないパラメータは存在しないことになる。さらに、特開昭60-28700号公報に記載された技術にあっては、音声パケット中の一部のパラメータの部分のみをフレーム同期信号に置き換えるので、フレーム同期信号の長さを制限せざるを得ず、受信側における同期処理の確実性が低くなる。
【０００７】
この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、受信側で同期を取りやすくすることを目的とする。
また、この発明は、伝送効率を低下させることなくフレーム同期処理を行えるようにすることを目的とする。
さらに、この発明は、快適な無線通信を可能とすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第１の観点に係る音声通信システムは、
送信側において、入力された音声信号を一定時間毎に分割して、各区間における音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、該区間における音声波形を特徴づけるパラメータを分析して、該パラメータを含む有音パケットを音声パケットとして送信し、無音であるときには、受信側で生成されるコンフオートノイズのパラメータを含む無音パケットを音声パケットとして送信し、受信側において、受信した音声パケットが、有音パケットであるときには、それに含まれるパラメータに従って音声信号を再生し、無音パケットであるときには、それに含まれるパラメータに従ってコンフオートノイズを生成するようにした音声通信システムであって、
送信側において、送信しようとする音声パケットが無音パケットであるときには、該無音パケットを、コンフォートノイズを生成するための特定のデータ列から構成される予め設定した特定の無音パケットに置き換えて送信するようにし、
受信側において受信信号を継続して監視し、前記特定の無音パケットが検出されたときに、該特定の無音パケットに格納されている特定のデータ列に基づいてフレーム同期処理を行うと共に該特定のデータ列に従ってコンフォートノイズを生成して出力するようにした、ことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、この発明の第２の観点に係る音声通信システムは、
送信側において、入力音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、有音パケットを送信し、無音であるときには、コンフォートノイズを生成するための特定のデータ列から構成される予め設定した固定パケットを送信し、
受信側において、受信信号を監視し、受信した音声パケットが、有音パケットであるときには、前記固定パケットに格納されている特定のデータ列に基づいてフレーム同期処理を行うと共に該特定のデータ列に従ってコンフォートノイズを生成し出力する、
ことを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するために、この発明の第３の観点に係る送信システムは、
音声信号を入力して一定時間毎に分割する入力手段と、
各区間における音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、音声信号を再生するための情報を含む有音パケットを出力し、無音であるときには、受信側のコンフオートノイズのパラメータを含む無音パケットを出力するボコーダと、
前記ボコーダから出力された無音パケットを受信側の同期検出回路によるフレーム同期を可能とする特定パターンと受信側でフレーム同期の検出とコンフオートノイズの生成とを可能とするための特定のデータ列から構成される予め設定した所定のパケットに置換し、置換した特定パターンのパケットと前記ボコーダからの音声パケットとに無線ヘッダを付与して、送信フレームを生成する制御手段と、
生成された送信フレームを無線送信する手段と、
を備える。
【００１７】
上記目的を達成するために、この発明の第４の観点に係る送信システムは、
音声信号を入力して一定時間毎に分割する入力手段と、
各区間における音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、音声信号を再生するための情報を含む有音パケットを出力し、無音であるときには、受信側でコンフオートノイズの生成と受信側の同期検出回路によるフレーム同期を可能とする特定のデータ列パターンから構成される予め設定した所定の無音パケットを出力する手段と、
前記有声パケットと無音パケットとに無線ヘッダを付与して、送信フレームを生成し、生成した送信フレームを無線送信する手段と、
を備える。
【００２０】
上記目的を達成するために、この発明の第５の観点に係る受信システムは、
フレーム同期信号を含む無線ヘッダと、該無線ヘッダに後続する複数の音声パケットとを含む無線フレームを受信して復調する受信手段と、
前記受信手段で復調された無線ヘッダに含まれているフレーム同期信号に基づいてフレーム同期を検出すると共に前記受信手段で復調された無線フレーム中の音声パケットが無音パケットであるときに、該無音パケットを構成している特定のデータ列に基づいてフレーム同期を検出する同期検出手段と、
前記音声パケットが有音パケットであるときには、該有音パケットに含まれる音声データに基づいて音声を再生し、前記無音パケットであるときには、該無音パケットを構成する前記特定のデータ列に基づいてコンフォートノイズのノイズ信号を生成するボコーダと、
を備えることを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するために、この発明の第６の観点に係る音声通信方法は、
入力音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、音声を再生するための有音パケットを送信し、無音であるときには、受信側でコンフオートノイズを生成すると共にフレーム同期処理を可能とする特定のデータ列から構成される予め設定されている固定パケットを送信し、
受信側において、受信した音声パケットが、有音パケットであるときには、音声信号を再生し、固定パケットであるときには、該固定パケットを構成する前記特定のデータ列に基づいてフレーム同期を取ると共に、該特定のデータ列を用いてコンフォートノイズを生成して出力する、
ことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係る音声通信システムを図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、この発明の第１実施の形態に係る音声通信システムの構成を示すブロック図である。
【００２４】
図１に示すように、この音声通信システムは、送信システム１０と受信システム２０とから構成される。なお、図１では、理解を容易にするため、送信システム１０と受信システム２０とを別体に記載しているが、各端末装置が、送信システム１０と受信システム２０とを備えるように構成することも当然可能である。
【００２５】
このシステムでは、送信システム１０のマイクでピックアップした音声が受信システム２０に送信され、スピーカから再生される。送信システム１０から受信システム２０に送信される信号の送信フレームは、図１に示すように、ビット同期信号とフレーム同期信号とヘッダ情報とを含む無線ヘッダと、それに続く、音声パケットの繰り返し信号から構成される。
【００２６】
従来では、無音状態のときには、コンフォートノイズの音声パケットが送信されていたが、この実施の形態では、図１に示すように、コンフォートノイズの音声パケットに代えて、同期パケットが挿入され、受信システム２０での同期の確立を可能としている。
【００２７】
送信システム１０は、図２に示すように、マイク１１と、Ａ／Ｄコンバータ１３と、ボコーダ１５と、制御回路１７と、ＲＦユニット１９とから構成される。
【００２８】
マイク１１は、音声を検出し、対応するアナログ電気信号を出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ(Analog to Digital)コンバータ１３は、マイク１１の出力するアナログ信号を所定のサンプリング周期でサンプリングし、ディジタル信号（ＰＣＭ信号）に変換する。
より、具体的には、Ａ／Ｄコンバータ１３は、１６ビット、８ｋＨｚのサンプリング周期で入力アナログ音声信号をサンプリングして１６ビットのＰＣＭデータに変換する。Ａ／Ｄコンバータ１３は、生成したＰＣＭ信号を、１６ビット単位で、シリアルに（１６ビットパラレルで）ボコーダ１５に順次出力する。
【００３０】
ボコーダ１５は、例えば、ＤＶＳＩ社から販売されているＡＭＤＥシリーズのボコーダＩＣ等から構成され、Ａ／Ｄコンバータ１３からのＰＣＭ信号を検出し、音声が存在する場合には、該ＰＣＭ信号を所定期間分ずつ音声パケットに圧縮し、音声が存在しない場合には、コンフォートノイズのパケットを合成し、これらに、音声の有無を示す制御情報を含むコントロールパケットとダミーデータとを付加して、制御回路１７に提供する。
【００３１】
より具体的に説明すると、ボコーダ１５は、機能的に、図２に示すように、エンコーダ１５１と、無音パケット生成部１５３と、制御部１５５と、合成部１５７、を備える。
【００３２】
エンコーダ１５１は、制御部１５５の制御下に、Ａ／Ｄコンバータ１３から出力されたＰＣＭデータの１６０サンプル（１６bit×１６０）毎にエンコード処理を行って４８ビットの音声パケットを生成する。エンコードタイムインターバルは、１／８ｋＨｚ×１６０＝２０ｍｓとなる。
【００３３】
無音パケット生成部１５３は、コンフォートノイズのパケットであることを示す６ビットのヘッダと、ノイズの音量とスペクトル情報とを含む４２ビットのデータとを含む４８ビットの音声パケットを生成する。以下、マイク１１でピックアップした音声を含む通常の音声パケットとコンフォートノイズの情報を含む音声パケットとを区別するため、それぞれ、有音パケットと無音パケットと呼び、それらを総称して音声パケットと呼ぶこととする。
【００３４】
制御部１５５は、Ａ／Ｄコンバータ１３からのＰＣＭデータを解析し、息継ぎや言葉の区切れなどでの無音状態を検出する。
制御部１５５は、有音状態（無音状態でない）を検出しているタイミングでは、エンコーダ１５１に動作イネーブル信号を出力し、無音状態を検出すると、無音パケット生成部１５３に動作イネーブル信号を出力する。
【００３５】
また、制御部１５５は、様々な制御情報を含む１９２ビットのコントロールパケットと、１４４ビットのダミーデータとを生成する。コントロールパケットは、無音状態であるか否かを示す無音フラグを含む。制御部１５５は、無音状態であることを検出している時には、この無音フラグをオンする。
【００３６】
合成部１５７は、制御回路１５５の制御に従って、制御回路１５５が有音状態を検出しているタイミングでは、コントロールパケット（無音フラグオフ）とエンコーダ１５１からの有音パケットとダミーデータとを結合して３８４ビットのデータを生成し、制御回路１７に出力する。一方、合成部１５７は、制御部１５５が無音状態を検出しているタイミングでは、コントロールパケット（無音フラグオン）と無音パケットとダミーデータとを結合して３８４ビットのデータを生成し、制御回路１７に出力する。
【００３７】
制御回路１７は、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor)等から構成され、ボコーダ１５からのデータのうち、無音パケットを所定の同期パケットに置換し、送信の最初に無線ヘッダを付加してＲＦユニット１９にデータを送信する。
【００３８】
より具体的に説明すると、制御回路１７は、機能的に、図２に示すように、分離部１７１と、解釈部１７３と、同期パケット生成部１７５と、置換部１７７と、無線ヘッダ付加部１７９とを備える。
【００３９】
分離部１７１は、ボコーダ１５からの３８４ビットのデータをコントロールデータ、音声パケット（有音パケット又は無音パケット）、ダミーデータに分割し、コントロールパケットを解釈部１７３に提供し、音声パケットを置換部１７７に提供する。
解釈部１７３は、分離部１７１から提供されたコントロールパケットの無音フラグを判別し、提供された音声パケットが有音パケットであるか無音パケットであるかを判別し、判別結果を示す制御信号を置換部１７７に出力する。
【００４０】
同期パケット生成部１７５は、同期パケットを生成する。
【００４１】
置換部１７７は、解釈部１７３からの制御信号に従って、音声パケットが無音パケットである場合には、この無音パケットを同期パケット生成部１７５からの同期パケットに置換して出力する。
【００４２】
無線ヘッダ付加部１７９は、送信の最初に無線ヘッダを付加し、後は、有音パケット又は同期パケットを繰り返して出力し、送信フレームの最後にエンドパケットを付加する。また、無線ヘッダは、前述のように、６４ビットのビット同期信号と、１５ビットのフレーム同期信号と、２７２ビットのヘッダ情報とを備える。
【００４３】
図１のＲＦユニット１９は、送信データに合わせてＩＱ信号を生成し、これを直交変換して、ＧＭＳＫ信号を生成する。その後、この信号を搬送波と混合し、増幅回路を経てアンテナから送信する。
【００４４】
次に、送信システム１０からの送信フレームを受信して再生する受信システム２０の構成を説明する。
受信システム２０は、図３に示すように、ＲＦユニット２１と，制御回路２３と，ボコーダ２５と，Ｄ／Ａコンバータ２７と，スピーカ２９とを備える。
【００４５】
ＲＦユニット２１は、同調回路によりアンテナを介して送信システム１０からの所定周波数の無線信号を受信し、これを復調し、ベースバンド信号を出力する。
【００４６】
制御回路２３は、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor)等から構成され、ＲＦユニット２１から出力されるベースバンド信号中のフレーム同期信号と同期パケットとを検出し、フレーム同期を確立し、更に、無線ヘッダを取り込み、後に続く音声パケットのうち、同期パケットをコンフォートノイズの無音パケットに置換して、各音声パケットにコントロールパケットを付与して順次ボコーダ２５に送信する。
【００４７】
より詳細には、制御回路２３は、機能的に、同期検出回路２３１と、制御部２３３と、擬似無音パケット生成部２３５とを備える。
【００４８】
同期検出回路２３１は、ＲＦユニット２１から提供されるベースバンド信号中の無線ヘッダー中のフレーム同期信号と音声パケット中の同期パケットとをサーチし、フレーム同期を取り、同期信号を制御部に出力する。
擬似無音パケット生成部２３５は、ボコーダ２５内の後述するコンフォートノイズ生成部２５５が生成するコンフォートノイズの音量やスペクトルを制御するための情報（コンフォートノイズのパケットであることを示す６ビットのヘッダと、ノイズの音量とスペクトル情報とを含む４２ビットのデータ）を含む４８ビットの無音パケットを生成する。
【００４９】
制御部２３３は、同期検出回路２３１からの同期信号に従って、無線ヘッダに後続する音声パケットを取り出し、音声パケットが同期パケットの場合は、同期パケットを無音パケットに置換する。
制御部２３３は、音声パケットが有音パケットの場合には、無音フラグがオフの１９２ビットのコントロールパケットと１４４ビットのダミーデータとを音声パケットに付与して、ボコーダ２５に供給する。制御部２３３は、音声パケットが同期パケットの場合には、無音フラグがオンの１９２ビットのコントロールパケットと１４４ビットのダミーデータとを置換した無音パケットに付与して、音声パケット（４８ビット）単位でシリアルにボコーダ２５に供給する。
【００５０】
ボコーダ２５は、例えば、ＤＶＳＩ社から販売されているＡＭＤＥシリーズのボコーダＩＣ等から構成され、制御部２３３から供給されたデータをコントロールパケットと、音声パケットと、ダミーデータとに分離し、コントロールパケットの内容に基づいて内部の制御を行うと共に、有音パケットから２０ｍｓ分の音声のＰＣＭデータを生成し、また、無音パケットから２０ｍｓ分のコンフォートノイズのＰＣＭデータを生成し、Ｄ／Ａコンバータに供給する。
【００５１】
より具体的に説明すると、ボコーダ２５は、機能的に、図３に示すように、解析部２５１と、デコーダ２５３と、コンフォートノイズ生成部２５５と、マルチプレクサ２５７と、を備える。
【００５２】
解析部２５１は、制御部２３３から供給されたデータをコントロールパケットと、音声パケットと、ダミーデータとに分離し、コントロールパケットの内容に基づいて内部の制御を行うと共にコントロールパケット中の無音フラグのオン・オフに基づいて、添付されている音声パケットが有音パケットであるか、無音パケットであるかを判別し、有音パケットをデコーダ２５３に、無音パケットをコンフォートノイズ生成部２５５に出力する。
【００５３】
デコーダ２５３は、解析部２５１から提供される有音パケットから、２０ｍｓ分のＰＣＭ音声データを生成する。
【００５４】
コンフォートノイズ生成部２５５は、解析部２５１から提供される無音パケットの内容に従った音量及びスペクトルで、２０ｍｓ分のコンフォートノイズのＰＣＭ信号を出力する。
【００５５】
マルチプレクサ２５７は、解析部からの制御信号に従って、デコーダ２５３からの音声ＰＣＭデータとコンフォートノイズ生成部２５５からのノイズＰＣＭデータとを切り替えて出力する。
【００５６】
Ｄ／Ａコンバータ２７は、ボコーダ２５から提供されるＰＣＭデータをアナログ音声信号に変換して出力し、スピーカ２９から放音する。
【００５７】
次に、上記構成の音声通信システムの動作を説明する。
【００５８】
まず、送信システム１０の動作を図２と図４のフローチャートを参照して説明する。
マイク１１は音声をピックアップし、アナログ音声信号Ｓ１１をＡ／Ｄコンバータ１３に供給する（ステップＳ１１）。Ａ／Ｄコンバータ１３は、マイク１１からのアナログ音声信号を１６ビット、８ｋＨｚでサンプリングし、１６ビットのＰＣＭデータＤ１１に変換し、１サンプル毎に、シリアルインタフェースにより、ボコーダ１５に供給する（ステップＳ１３）。
【００５９】
ボコーダ１５の制御部１５５は、供給されたＰＣＭデータを解析し、息継ぎや言葉の区切れなどでの無音状態を検出する。制御部１５５は、有音状態（無音状態でない）を検出しているタイミングでは、エンコーダ１５１に動作イネーブル信号を出力し、エンコーダ１５１は、ＰＣＭデータの１６０サンプル（１６bit×１６０＝２５６０bit）Ｄ１３毎にエンコード処理を行って４８ビットの有音パケットＤ１５を生成する（ステップＳ１５）。エンコードタイムインターバルは、１／８ｋＨｚ×１６０＝２０ｍｓとなる。
一方、制御部１５５は、無音状態を検出すると、無音パケット生成部１５３に動作イネーブル信号を出力し、無音パケット生成部１５３は、コンフォートノイズのパケットであることを示す６ビットのヘッダと、ノイズの音量とスペクトル情報とを含む４２ビットのデータとを含む４８ビットの無音パケット（Ｄ１７）を生成する（ステップＳ１７）。
【００６０】
制御部１５５は、１９２ビットのコントロールパケットＤ１９と、１４４ビットのダミーデータＤ２１とを生成する。コントロールパケットＤ１９は、無音状態であるか否かを示す無音フラグを含む。制御部１５５は、無音状態であることを検出している時には、この無音フラグをオンする。
【００６１】
合成部１５７は、制御回路１５５の制御に従って、有音状態では、コントロールパケット（無音フラグオフ）Ｄ１９とエンコーダ１５１からの有音パケットＤ１５とダミーデータＤ２１とを結合して３８４ビットのデータＤ２３を生成して制御回路１７に出力する（ステップＳ１９）。また、合成部１５７は、無音状態では、コントロールパケット（無音フラグオン）Ｄ１９と無音パケットＤ１７とダミーデータＤ２１とを結合して３８４ビットのデータＤ２３を生成し、制御回路１７に出力する（ステップＳ１９）。
【００６２】
制御回路１７の分離部１７１は、ボコーダ１５からの３８４ビットのデータＤ２３をコントロールデータＤ１９、音声パケット（有音パケットＤ１５又は無音パケットＤ１７）、ダミーデータに分割する（ステップＳ２１）。
解釈部１７３は、分離されたコントロールパケットＤ１９の無音フラグを判別し、提供された音声パケットＤ１５が有音パケットであるか無音パケットＤ１７であるかを判別する。
置換部１７７は、有音パケットＤ１５については、そのまま出力し、無音パケットＤ１７については、同期パケット生成部１７５から提供される同期パケットＤ２５に置換して出力する（ステップＳ２３）。
【００６３】
無線ヘッダ付加部１７９は、送信の最初に無線ヘッダを付加し、後は、置換部から提供される音声パケット（有音パケットＤ１５又は同期パケットＤ２５）を繰り返して、送信フレームＤ２９を生成し、ＲＦユニット１９に出力する（ステップＳ２５）。なお、無線ヘッダＤ２７は、６４ビットのビット同期信号と、１５ビットのフレーム同期信号と、２７２ビットのヘッダ情報とを備える。
【００６４】
ＲＦユニット１９は、この送信フレームＤ２９からＩＱ信号を生成し、これを直交変換して、ＧＭＳＫ信号を生成する。その後、この信号を搬送波と混合し、増幅回路を経てアンテナから送信する（ステップＳ２７）。
【００６５】
このようにして、無音時に、同期パケットが挿入された無線フレームが送信システム１０から送信される。
【００６６】
次に、受信システム２０の受信動作を、図３と図５のフローチャートを参照して説明する。
受信システム２０のＲＦユニット２１は、送信システム１０からの無線信号を受信し、これを復調し、ベースバンド信号Ｄ３１（＝送信フレームＤ２９）を再生する（ステップＳ３１）。
【００６７】
制御回路２３の同期検出回路２３１は、ＲＦユニット２１から提供されるベースバンド信号Ｄ３１中の無線ヘッダＤ３３中のフレーム同期信号と音声パケット中の同期パケットとをサーチし、フレーム同期を取り、同期信号を制御部２３３に出力する（ステップＳ３３）。同期検出回路２３１は、フレーム同期信号により同期を確立した後、何らかの理由で、同期外れを起こした場合でも、同期パケットＤ２５による同期の再確立が可能である。また、同期検出回路２３１は、フレームの途中から受信を開始した場合でも、同期パケットＤ２５による同期の確立が可能である。
【００６８】
制御部２３３は、同期信号に従って、無線ヘッダＤ３３に後続する音声パケットを順番に取り出す（ステップＳ３５）。制御部２３３は、取り出したパケットが有音パケットＤ３５であるか同期パケットＤ３７であるかを判別し、同期パケットＤ３７の場合には、この同期パケットＤ３７を、擬似無音パケット生成部２３５からの無音パケットＤ３９に置換する（ステップＳ３７）。
制御部２３３は、音声パケットが有音パケットＤ３５の場合には、無音フラグがオフの１９２ビットのコントロールパケットＤ４１と１４４ビットのダミーデータＤ４３とを有音パケットＤ３５に付加したデータＤ４５をボコーダ２５に供給する。また、制御部２３３は、抽出した音声パケットが同期パケットＤ３７の場合には、無音フラグがオンの１９２ビットのコントロールパケットＤ４１と１４４ビットのダミーデータＤ４３とを置換した無音パケットＤ３９に付加したデータＤ４５を、ボコーダ２５に供給する（ステップＳ３９）。
【００６９】
ボコーダ２５の解析部２５１は、制御部２３３から供給されたデータＤ４５をコントロールパケットＤ４１と、音声パケットＤ３５又はＤ３９と、ダミーデータＤ４３とに分離し、コントロールパケットＤ４１の内容に基づいて内部の設定を行う（ステップＳ４１）。
さらに、解析部２５１は、コントロールパケットＤ４１中の無音フラグのオン・オフに基づいて、音声パケットが有音パケットＤ３５であるか無音パケットＤ３９であるかを判別し、有音パケットの場合には、デコーダ２５３によりデコード処理を行って、１６ビット、１６０サンプル分のＰＣＭデータＤ４７を生成する（ステップＳ４３）。一方、音声パケットが無音パケットＤ３９である場合には、コンフォートノイズ生成回路２５５により、無音パケットＤ３９の内容に従った音量及びスペクトルで、１６ビット、１６０サンプル分（２０ｍｓ分）のコンフォートノイズのＰＣＭデータＤ４７を生成する。
【００７０】
マルチプレクサ２５７は、これらのＰＣＭデータを適宜切り替えて、１／８ｋＨｚ毎に１つのＰＣＭデータをＤ／Ａコンバータ２７に出力する（ステップＳ４５）。
【００７１】
Ｄ／Ａコンバータ２７は、ボコーダ２５から提供されるＰＣＭデータを、１６ビット８ｋＨｚでサンプリングしてアナログ音声信号に変換して出力し（ステップＳ４７）、スピーカ２９から放音する（ステップＳ４９）。
【００７２】
以上説明したように、この実施の形態の音声通信システムによれば、従来のシステムに比較して、伝送効率を低下させることなく、通信途中においてもフレーム同期処理を確実に行うことができる。
また、既存のボコーダＩＣを利用することができ、設計が容易である。
【００７３】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態においては、送信側で無音パケットを同期パケットに置換し、受信側でこの同期パケットをコンフォートノイズを生成するための無音パケットに置換している。この手法に限定されず、例えば、受信側で同期パケットを無音パケットに置換する必要が無いように、送信側で、予め設定した４８ビットの特定（固定）のデータ列の無音パケットを送信するようにしてもよい。この特定のデータ列は、受信システム２０のコンフォートノイズ生成部２５５を制御して、パラメータが特定されたコンフォートノイズを生成させる。
【００７４】
この場合、例えば、図６（ａ）に示すように、図２の送信システム１０の制御部１７の同期パケット生成部１７５は、特定パターンの無音パケットを記憶する特定パタンパケット記憶部１７５ａに置き換えられる。また、置換部１７７は、ボコーダ１５の無音パケット生成部１５３で生成された無音パケットを特定パタンパケット記憶部１７５ａに記憶されている特定パターンの無音パケットに置換する。一方、受信側システム２０では、図６（ｂ）に示すように、制御回路２３に擬似無音パケット生成部を配置する必要はない。同期検出回路２３１は、ヘッダ部のフレーム同期信号と音声データ中の特定パターンデータとサーチして、フレーム同期を取る。また、コンフォートノイズ生成部２５５は、特定パターンの無音パケットの内容に従った音量やスペクトルで、ノイズＰＣＭ信号を生成する。このような構成によっても、既存のボコーダＩＣを用いてシステムを構成することができる等、第１の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。また、この場合には、受信システム２０は、図６（ｂ）に示すように、擬似無音パケット生成部２３５を配置したり、制御部２３３で同期パケットを擬似無音パケットに置換したりする必要はなく、システムの構成を簡略化できる。
【００７５】
（第３の実施の形態）
さらに、図２に示す送信システム１０の基本構成を、図７（ａ）に示すように変更し、無音パケット生成部１５３で特定パターンの無音パケット生成して、これを合成部１５７で合成し、ボコーダ１５から有音パケット又は特定パターンの無音パケットを出力させ、これに無線ヘッダ付加部１７９で無線ヘッダを付加して送信するようにしてもよい。この場合には、さらに、システムの構成を簡略化できる。
【００７６】
なお、この発明は上記第１乃至第３の実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
例えば、図１〜図３、及び図６、図７に示した回路構成と図４，５に示した動作フローは一例に過ぎず、同様の機能が実現できるならば、任意の構成を採用可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、フレーム同期を取りやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る音声通信システムの構成図である。
【図２】図１中の送信システムの構成図である。
【図３】図１中の受信システムの構成図である。
【図４】送信システムの動作を説明するためのフローチャートとデータ遷移図である。
【図５】受信システムの動作を説明するためのフローチャートとデータ遷移図である。
【図６】この発明の第２の実施の形態の応用例に係る音声通信システムの構成図であり、（ａ）は送信システム、（ｂ）は受信システムを示す。
【図７】この発明の第３の実施の形態の応用例に係る音声通信システムの構成図であり、（ａ）は送信システム、（ｂ）は受信システムを示す。
【符号の説明】
１０ 送信システム
２０ 受信システム
【発明の属する技術分野】
この発明は、音声通信システム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、音声を符号化して伝送するシステムにあっては、音声信号を20msec程度毎に区切り、各区間における音声波形のパラメータを分析して送信し、受信側では該パラメータに基づいて音声信号を再生する。さらに、特定のシステムにあっては、1区間において音声信号が無音であるときには、受信側で生成するコンフオートノイズのパラメータを送信するようにし、受信側では該パラメータに基づいてコンフオートノイズを生成する。これにより、会話の途中で無音状態が生じたとしても、それによって話者が通信断と誤認するのを防止できる。
【０００３】
このようなシステムにあっては、受信側で各パラメータを正しく認識するために、送信側とのフレーム同期を正しくとる必要がある。そのため、通常、通信開始時にフレーム同期信号を挿入し、それによって受信側で同期処理を行うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように通信開始時においてのみフレーム同期処理を行うならば、通信の途中から受信を開始すると、全く同期処理を行うことができない。また、フェージング等による通信路の障害によって一旦フレーム同期がはずれると、再度フレーム同期を確立することができない。そのため、各音声パケットの先頭部分にそれぞれフレーム同期信号を挿入したならば、その分だけ伝送効率が低下する。
【０００５】
これらの問題を解消すべく、特開昭60-28700号公報に記載された技術がある。これによると、音声信号が無音もしくは無音声であるときには、音声波形を特徴づけるパラメータのうち送信する必要のないのもの(例えば、スペクトル包絡を表すパラメータ)が存在するので、その部分をフレーム同期信号に置き換えて送信することで、伝送効率を低下させることなく受信側で再度フレーム同期を確立することができる。
【０００６】
しかし、上述したような特定のシステムにあっては、無音であるときには音声信号のパラメータに代えて受信側で生成するコンフオートノイズのパラメータを送信するようにしているので、たとえ無音であったとしても特に必要のないパラメータは存在しないことになる。さらに、特開昭60-28700号公報に記載された技術にあっては、音声パケット中の一部のパラメータの部分のみをフレーム同期信号に置き換えるので、フレーム同期信号の長さを制限せざるを得ず、受信側における同期処理の確実性が低くなる。
【０００７】
この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、受信側で同期を取りやすくすることを目的とする。
また、この発明は、伝送効率を低下させることなくフレーム同期処理を行えるようにすることを目的とする。
さらに、この発明は、快適な無線通信を可能とすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第１の観点に係る音声通信システムは、
送信側において、入力された音声信号を一定時間毎に分割して、各区間における音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、該区間における音声波形を特徴づけるパラメータを分析して、該パラメータを含む有音パケットを音声パケットとして送信し、無音であるときには、受信側で生成されるコンフオートノイズのパラメータを含む無音パケットを音声パケットとして送信し、受信側において、受信した音声パケットが、有音パケットであるときには、それに含まれるパラメータに従って音声信号を再生し、無音パケットであるときには、それに含まれるパラメータに従ってコンフオートノイズを生成するようにした音声通信システムであって、
送信側において、送信しようとする音声パケットが無音パケットであるときには、該無音パケットを、コンフォートノイズを生成するための特定のデータ列から構成される予め設定した特定の無音パケットに置き換えて送信するようにし、
受信側において受信信号を継続して監視し、前記特定の無音パケットが検出されたときに、該特定の無音パケットに格納されている特定のデータ列に基づいてフレーム同期処理を行うと共に該特定のデータ列に従ってコンフォートノイズを生成して出力するようにした、ことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、この発明の第２の観点に係る音声通信システムは、
送信側において、入力音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、有音パケットを送信し、無音であるときには、コンフォートノイズを生成するための特定のデータ列から構成される予め設定した固定パケットを送信し、
受信側において、受信信号を監視し、受信した音声パケットが、有音パケットであるときには、前記固定パケットに格納されている特定のデータ列に基づいてフレーム同期処理を行うと共に該特定のデータ列に従ってコンフォートノイズを生成し出力する、
ことを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するために、この発明の第３の観点に係る送信システムは、
音声信号を入力して一定時間毎に分割する入力手段と、
各区間における音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、音声信号を再生するための情報を含む有音パケットを出力し、無音であるときには、受信側のコンフオートノイズのパラメータを含む無音パケットを出力するボコーダと、
前記ボコーダから出力された無音パケットを受信側の同期検出回路によるフレーム同期を可能とする特定パターンと受信側でフレーム同期の検出とコンフオートノイズの生成とを可能とするための特定のデータ列から構成される予め設定した所定のパケットに置換し、置換した特定パターンのパケットと前記ボコーダからの音声パケットとに無線ヘッダを付与して、送信フレームを生成する制御手段と、
生成された送信フレームを無線送信する手段と、
を備える。
【００１７】
上記目的を達成するために、この発明の第４の観点に係る送信システムは、
音声信号を入力して一定時間毎に分割する入力手段と、
各区間における音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、音声信号を再生するための情報を含む有音パケットを出力し、無音であるときには、受信側でコンフオートノイズの生成と受信側の同期検出回路によるフレーム同期を可能とする特定のデータ列パターンから構成される予め設定した所定の無音パケットを出力する手段と、
前記有声パケットと無音パケットとに無線ヘッダを付与して、送信フレームを生成し、生成した送信フレームを無線送信する手段と、
を備える。
【００２０】
上記目的を達成するために、この発明の第５の観点に係る受信システムは、
フレーム同期信号を含む無線ヘッダと、該無線ヘッダに後続する複数の音声パケットとを含む無線フレームを受信して復調する受信手段と、
前記受信手段で復調された無線ヘッダに含まれているフレーム同期信号に基づいてフレーム同期を検出すると共に前記受信手段で復調された無線フレーム中の音声パケットが無音パケットであるときに、該無音パケットを構成している特定のデータ列に基づいてフレーム同期を検出する同期検出手段と、
前記音声パケットが有音パケットであるときには、該有音パケットに含まれる音声データに基づいて音声を再生し、前記無音パケットであるときには、該無音パケットを構成する前記特定のデータ列に基づいてコンフォートノイズのノイズ信号を生成するボコーダと、
を備えることを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するために、この発明の第６の観点に係る音声通信方法は、
入力音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、音声を再生するための有音パケットを送信し、無音であるときには、受信側でコンフオートノイズを生成すると共にフレーム同期処理を可能とする特定のデータ列から構成される予め設定されている固定パケットを送信し、
受信側において、受信した音声パケットが、有音パケットであるときには、音声信号を再生し、固定パケットであるときには、該固定パケットを構成する前記特定のデータ列に基づいてフレーム同期を取ると共に、該特定のデータ列を用いてコンフォートノイズを生成して出力する、
ことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係る音声通信システムを図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、この発明の第１実施の形態に係る音声通信システムの構成を示すブロック図である。
【００２４】
図１に示すように、この音声通信システムは、送信システム１０と受信システム２０とから構成される。なお、図１では、理解を容易にするため、送信システム１０と受信システム２０とを別体に記載しているが、各端末装置が、送信システム１０と受信システム２０とを備えるように構成することも当然可能である。
【００２５】
このシステムでは、送信システム１０のマイクでピックアップした音声が受信システム２０に送信され、スピーカから再生される。送信システム１０から受信システム２０に送信される信号の送信フレームは、図１に示すように、ビット同期信号とフレーム同期信号とヘッダ情報とを含む無線ヘッダと、それに続く、音声パケットの繰り返し信号から構成される。
【００２６】
従来では、無音状態のときには、コンフォートノイズの音声パケットが送信されていたが、この実施の形態では、図１に示すように、コンフォートノイズの音声パケットに代えて、同期パケットが挿入され、受信システム２０での同期の確立を可能としている。
【００２７】
送信システム１０は、図２に示すように、マイク１１と、Ａ／Ｄコンバータ１３と、ボコーダ１５と、制御回路１７と、ＲＦユニット１９とから構成される。
【００２８】
マイク１１は、音声を検出し、対応するアナログ電気信号を出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ(Analog to Digital)コンバータ１３は、マイク１１の出力するアナログ信号を所定のサンプリング周期でサンプリングし、ディジタル信号（ＰＣＭ信号）に変換する。
より、具体的には、Ａ／Ｄコンバータ１３は、１６ビット、８ｋＨｚのサンプリング周期で入力アナログ音声信号をサンプリングして１６ビットのＰＣＭデータに変換する。Ａ／Ｄコンバータ１３は、生成したＰＣＭ信号を、１６ビット単位で、シリアルに（１６ビットパラレルで）ボコーダ１５に順次出力する。
【００３０】
ボコーダ１５は、例えば、ＤＶＳＩ社から販売されているＡＭＤＥシリーズのボコーダＩＣ等から構成され、Ａ／Ｄコンバータ１３からのＰＣＭ信号を検出し、音声が存在する場合には、該ＰＣＭ信号を所定期間分ずつ音声パケットに圧縮し、音声が存在しない場合には、コンフォートノイズのパケットを合成し、これらに、音声の有無を示す制御情報を含むコントロールパケットとダミーデータとを付加して、制御回路１７に提供する。
【００３１】
より具体的に説明すると、ボコーダ１５は、機能的に、図２に示すように、エンコーダ１５１と、無音パケット生成部１５３と、制御部１５５と、合成部１５７、を備える。
【００３２】
エンコーダ１５１は、制御部１５５の制御下に、Ａ／Ｄコンバータ１３から出力されたＰＣＭデータの１６０サンプル（１６bit×１６０）毎にエンコード処理を行って４８ビットの音声パケットを生成する。エンコードタイムインターバルは、１／８ｋＨｚ×１６０＝２０ｍｓとなる。
【００３３】
無音パケット生成部１５３は、コンフォートノイズのパケットであることを示す６ビットのヘッダと、ノイズの音量とスペクトル情報とを含む４２ビットのデータとを含む４８ビットの音声パケットを生成する。以下、マイク１１でピックアップした音声を含む通常の音声パケットとコンフォートノイズの情報を含む音声パケットとを区別するため、それぞれ、有音パケットと無音パケットと呼び、それらを総称して音声パケットと呼ぶこととする。
【００３４】
制御部１５５は、Ａ／Ｄコンバータ１３からのＰＣＭデータを解析し、息継ぎや言葉の区切れなどでの無音状態を検出する。
制御部１５５は、有音状態（無音状態でない）を検出しているタイミングでは、エンコーダ１５１に動作イネーブル信号を出力し、無音状態を検出すると、無音パケット生成部１５３に動作イネーブル信号を出力する。
【００３５】
また、制御部１５５は、様々な制御情報を含む１９２ビットのコントロールパケットと、１４４ビットのダミーデータとを生成する。コントロールパケットは、無音状態であるか否かを示す無音フラグを含む。制御部１５５は、無音状態であることを検出している時には、この無音フラグをオンする。
【００３６】
合成部１５７は、制御回路１５５の制御に従って、制御回路１５５が有音状態を検出しているタイミングでは、コントロールパケット（無音フラグオフ）とエンコーダ１５１からの有音パケットとダミーデータとを結合して３８４ビットのデータを生成し、制御回路１７に出力する。一方、合成部１５７は、制御部１５５が無音状態を検出しているタイミングでは、コントロールパケット（無音フラグオン）と無音パケットとダミーデータとを結合して３８４ビットのデータを生成し、制御回路１７に出力する。
【００３７】
制御回路１７は、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor)等から構成され、ボコーダ１５からのデータのうち、無音パケットを所定の同期パケットに置換し、送信の最初に無線ヘッダを付加してＲＦユニット１９にデータを送信する。
【００３８】
より具体的に説明すると、制御回路１７は、機能的に、図２に示すように、分離部１７１と、解釈部１７３と、同期パケット生成部１７５と、置換部１７７と、無線ヘッダ付加部１７９とを備える。
【００３９】
分離部１７１は、ボコーダ１５からの３８４ビットのデータをコントロールデータ、音声パケット（有音パケット又は無音パケット）、ダミーデータに分割し、コントロールパケットを解釈部１７３に提供し、音声パケットを置換部１７７に提供する。
解釈部１７３は、分離部１７１から提供されたコントロールパケットの無音フラグを判別し、提供された音声パケットが有音パケットであるか無音パケットであるかを判別し、判別結果を示す制御信号を置換部１７７に出力する。
【００４０】
同期パケット生成部１７５は、同期パケットを生成する。
【００４１】
置換部１７７は、解釈部１７３からの制御信号に従って、音声パケットが無音パケットである場合には、この無音パケットを同期パケット生成部１７５からの同期パケットに置換して出力する。
【００４２】
無線ヘッダ付加部１７９は、送信の最初に無線ヘッダを付加し、後は、有音パケット又は同期パケットを繰り返して出力し、送信フレームの最後にエンドパケットを付加する。また、無線ヘッダは、前述のように、６４ビットのビット同期信号と、１５ビットのフレーム同期信号と、２７２ビットのヘッダ情報とを備える。
【００４３】
図１のＲＦユニット１９は、送信データに合わせてＩＱ信号を生成し、これを直交変換して、ＧＭＳＫ信号を生成する。その後、この信号を搬送波と混合し、増幅回路を経てアンテナから送信する。
【００４４】
次に、送信システム１０からの送信フレームを受信して再生する受信システム２０の構成を説明する。
受信システム２０は、図３に示すように、ＲＦユニット２１と，制御回路２３と，ボコーダ２５と，Ｄ／Ａコンバータ２７と，スピーカ２９とを備える。
【００４５】
ＲＦユニット２１は、同調回路によりアンテナを介して送信システム１０からの所定周波数の無線信号を受信し、これを復調し、ベースバンド信号を出力する。
【００４６】
制御回路２３は、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor)等から構成され、ＲＦユニット２１から出力されるベースバンド信号中のフレーム同期信号と同期パケットとを検出し、フレーム同期を確立し、更に、無線ヘッダを取り込み、後に続く音声パケットのうち、同期パケットをコンフォートノイズの無音パケットに置換して、各音声パケットにコントロールパケットを付与して順次ボコーダ２５に送信する。
【００４７】
より詳細には、制御回路２３は、機能的に、同期検出回路２３１と、制御部２３３と、擬似無音パケット生成部２３５とを備える。
【００４８】
同期検出回路２３１は、ＲＦユニット２１から提供されるベースバンド信号中の無線ヘッダー中のフレーム同期信号と音声パケット中の同期パケットとをサーチし、フレーム同期を取り、同期信号を制御部に出力する。
擬似無音パケット生成部２３５は、ボコーダ２５内の後述するコンフォートノイズ生成部２５５が生成するコンフォートノイズの音量やスペクトルを制御するための情報（コンフォートノイズのパケットであることを示す６ビットのヘッダと、ノイズの音量とスペクトル情報とを含む４２ビットのデータ）を含む４８ビットの無音パケットを生成する。
【００４９】
制御部２３３は、同期検出回路２３１からの同期信号に従って、無線ヘッダに後続する音声パケットを取り出し、音声パケットが同期パケットの場合は、同期パケットを無音パケットに置換する。
制御部２３３は、音声パケットが有音パケットの場合には、無音フラグがオフの１９２ビットのコントロールパケットと１４４ビットのダミーデータとを音声パケットに付与して、ボコーダ２５に供給する。制御部２３３は、音声パケットが同期パケットの場合には、無音フラグがオンの１９２ビットのコントロールパケットと１４４ビットのダミーデータとを置換した無音パケットに付与して、音声パケット（４８ビット）単位でシリアルにボコーダ２５に供給する。
【００５０】
ボコーダ２５は、例えば、ＤＶＳＩ社から販売されているＡＭＤＥシリーズのボコーダＩＣ等から構成され、制御部２３３から供給されたデータをコントロールパケットと、音声パケットと、ダミーデータとに分離し、コントロールパケットの内容に基づいて内部の制御を行うと共に、有音パケットから２０ｍｓ分の音声のＰＣＭデータを生成し、また、無音パケットから２０ｍｓ分のコンフォートノイズのＰＣＭデータを生成し、Ｄ／Ａコンバータに供給する。
【００５１】
より具体的に説明すると、ボコーダ２５は、機能的に、図３に示すように、解析部２５１と、デコーダ２５３と、コンフォートノイズ生成部２５５と、マルチプレクサ２５７と、を備える。
【００５２】
解析部２５１は、制御部２３３から供給されたデータをコントロールパケットと、音声パケットと、ダミーデータとに分離し、コントロールパケットの内容に基づいて内部の制御を行うと共にコントロールパケット中の無音フラグのオン・オフに基づいて、添付されている音声パケットが有音パケットであるか、無音パケットであるかを判別し、有音パケットをデコーダ２５３に、無音パケットをコンフォートノイズ生成部２５５に出力する。
【００５３】
デコーダ２５３は、解析部２５１から提供される有音パケットから、２０ｍｓ分のＰＣＭ音声データを生成する。
【００５４】
コンフォートノイズ生成部２５５は、解析部２５１から提供される無音パケットの内容に従った音量及びスペクトルで、２０ｍｓ分のコンフォートノイズのＰＣＭ信号を出力する。
【００５５】
マルチプレクサ２５７は、解析部からの制御信号に従って、デコーダ２５３からの音声ＰＣＭデータとコンフォートノイズ生成部２５５からのノイズＰＣＭデータとを切り替えて出力する。
【００５６】
Ｄ／Ａコンバータ２７は、ボコーダ２５から提供されるＰＣＭデータをアナログ音声信号に変換して出力し、スピーカ２９から放音する。
【００５７】
次に、上記構成の音声通信システムの動作を説明する。
【００５８】
まず、送信システム１０の動作を図２と図４のフローチャートを参照して説明する。
マイク１１は音声をピックアップし、アナログ音声信号Ｓ１１をＡ／Ｄコンバータ１３に供給する（ステップＳ１１）。Ａ／Ｄコンバータ１３は、マイク１１からのアナログ音声信号を１６ビット、８ｋＨｚでサンプリングし、１６ビットのＰＣＭデータＤ１１に変換し、１サンプル毎に、シリアルインタフェースにより、ボコーダ１５に供給する（ステップＳ１３）。
【００５９】
ボコーダ１５の制御部１５５は、供給されたＰＣＭデータを解析し、息継ぎや言葉の区切れなどでの無音状態を検出する。制御部１５５は、有音状態（無音状態でない）を検出しているタイミングでは、エンコーダ１５１に動作イネーブル信号を出力し、エンコーダ１５１は、ＰＣＭデータの１６０サンプル（１６bit×１６０＝２５６０bit）Ｄ１３毎にエンコード処理を行って４８ビットの有音パケットＤ１５を生成する（ステップＳ１５）。エンコードタイムインターバルは、１／８ｋＨｚ×１６０＝２０ｍｓとなる。
一方、制御部１５５は、無音状態を検出すると、無音パケット生成部１５３に動作イネーブル信号を出力し、無音パケット生成部１５３は、コンフォートノイズのパケットであることを示す６ビットのヘッダと、ノイズの音量とスペクトル情報とを含む４２ビットのデータとを含む４８ビットの無音パケット（Ｄ１７）を生成する（ステップＳ１７）。
【００６０】
制御部１５５は、１９２ビットのコントロールパケットＤ１９と、１４４ビットのダミーデータＤ２１とを生成する。コントロールパケットＤ１９は、無音状態であるか否かを示す無音フラグを含む。制御部１５５は、無音状態であることを検出している時には、この無音フラグをオンする。
【００６１】
合成部１５７は、制御回路１５５の制御に従って、有音状態では、コントロールパケット（無音フラグオフ）Ｄ１９とエンコーダ１５１からの有音パケットＤ１５とダミーデータＤ２１とを結合して３８４ビットのデータＤ２３を生成して制御回路１７に出力する（ステップＳ１９）。また、合成部１５７は、無音状態では、コントロールパケット（無音フラグオン）Ｄ１９と無音パケットＤ１７とダミーデータＤ２１とを結合して３８４ビットのデータＤ２３を生成し、制御回路１７に出力する（ステップＳ１９）。
【００６２】
制御回路１７の分離部１７１は、ボコーダ１５からの３８４ビットのデータＤ２３をコントロールデータＤ１９、音声パケット（有音パケットＤ１５又は無音パケットＤ１７）、ダミーデータに分割する（ステップＳ２１）。
解釈部１７３は、分離されたコントロールパケットＤ１９の無音フラグを判別し、提供された音声パケットＤ１５が有音パケットであるか無音パケットＤ１７であるかを判別する。
置換部１７７は、有音パケットＤ１５については、そのまま出力し、無音パケットＤ１７については、同期パケット生成部１７５から提供される同期パケットＤ２５に置換して出力する（ステップＳ２３）。
【００６３】
無線ヘッダ付加部１７９は、送信の最初に無線ヘッダを付加し、後は、置換部から提供される音声パケット（有音パケットＤ１５又は同期パケットＤ２５）を繰り返して、送信フレームＤ２９を生成し、ＲＦユニット１９に出力する（ステップＳ２５）。なお、無線ヘッダＤ２７は、６４ビットのビット同期信号と、１５ビットのフレーム同期信号と、２７２ビットのヘッダ情報とを備える。
【００６４】
ＲＦユニット１９は、この送信フレームＤ２９からＩＱ信号を生成し、これを直交変換して、ＧＭＳＫ信号を生成する。その後、この信号を搬送波と混合し、増幅回路を経てアンテナから送信する（ステップＳ２７）。
【００６５】
このようにして、無音時に、同期パケットが挿入された無線フレームが送信システム１０から送信される。
【００６６】
次に、受信システム２０の受信動作を、図３と図５のフローチャートを参照して説明する。
受信システム２０のＲＦユニット２１は、送信システム１０からの無線信号を受信し、これを復調し、ベースバンド信号Ｄ３１（＝送信フレームＤ２９）を再生する（ステップＳ３１）。
【００６７】
制御回路２３の同期検出回路２３１は、ＲＦユニット２１から提供されるベースバンド信号Ｄ３１中の無線ヘッダＤ３３中のフレーム同期信号と音声パケット中の同期パケットとをサーチし、フレーム同期を取り、同期信号を制御部２３３に出力する（ステップＳ３３）。同期検出回路２３１は、フレーム同期信号により同期を確立した後、何らかの理由で、同期外れを起こした場合でも、同期パケットＤ２５による同期の再確立が可能である。また、同期検出回路２３１は、フレームの途中から受信を開始した場合でも、同期パケットＤ２５による同期の確立が可能である。
【００６８】
制御部２３３は、同期信号に従って、無線ヘッダＤ３３に後続する音声パケットを順番に取り出す（ステップＳ３５）。制御部２３３は、取り出したパケットが有音パケットＤ３５であるか同期パケットＤ３７であるかを判別し、同期パケットＤ３７の場合には、この同期パケットＤ３７を、擬似無音パケット生成部２３５からの無音パケットＤ３９に置換する（ステップＳ３７）。
制御部２３３は、音声パケットが有音パケットＤ３５の場合には、無音フラグがオフの１９２ビットのコントロールパケットＤ４１と１４４ビットのダミーデータＤ４３とを有音パケットＤ３５に付加したデータＤ４５をボコーダ２５に供給する。また、制御部２３３は、抽出した音声パケットが同期パケットＤ３７の場合には、無音フラグがオンの１９２ビットのコントロールパケットＤ４１と１４４ビットのダミーデータＤ４３とを置換した無音パケットＤ３９に付加したデータＤ４５を、ボコーダ２５に供給する（ステップＳ３９）。
【００６９】
ボコーダ２５の解析部２５１は、制御部２３３から供給されたデータＤ４５をコントロールパケットＤ４１と、音声パケットＤ３５又はＤ３９と、ダミーデータＤ４３とに分離し、コントロールパケットＤ４１の内容に基づいて内部の設定を行う（ステップＳ４１）。
さらに、解析部２５１は、コントロールパケットＤ４１中の無音フラグのオン・オフに基づいて、音声パケットが有音パケットＤ３５であるか無音パケットＤ３９であるかを判別し、有音パケットの場合には、デコーダ２５３によりデコード処理を行って、１６ビット、１６０サンプル分のＰＣＭデータＤ４７を生成する（ステップＳ４３）。一方、音声パケットが無音パケットＤ３９である場合には、コンフォートノイズ生成回路２５５により、無音パケットＤ３９の内容に従った音量及びスペクトルで、１６ビット、１６０サンプル分（２０ｍｓ分）のコンフォートノイズのＰＣＭデータＤ４７を生成する。
【００７０】
マルチプレクサ２５７は、これらのＰＣＭデータを適宜切り替えて、１／８ｋＨｚ毎に１つのＰＣＭデータをＤ／Ａコンバータ２７に出力する（ステップＳ４５）。
【００７１】
Ｄ／Ａコンバータ２７は、ボコーダ２５から提供されるＰＣＭデータを、１６ビット８ｋＨｚでサンプリングしてアナログ音声信号に変換して出力し（ステップＳ４７）、スピーカ２９から放音する（ステップＳ４９）。
【００７２】
以上説明したように、この実施の形態の音声通信システムによれば、従来のシステムに比較して、伝送効率を低下させることなく、通信途中においてもフレーム同期処理を確実に行うことができる。
また、既存のボコーダＩＣを利用することができ、設計が容易である。
【００７３】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態においては、送信側で無音パケットを同期パケットに置換し、受信側でこの同期パケットをコンフォートノイズを生成するための無音パケットに置換している。この手法に限定されず、例えば、受信側で同期パケットを無音パケットに置換する必要が無いように、送信側で、予め設定した４８ビットの特定（固定）のデータ列の無音パケットを送信するようにしてもよい。この特定のデータ列は、受信システム２０のコンフォートノイズ生成部２５５を制御して、パラメータが特定されたコンフォートノイズを生成させる。
【００７４】
この場合、例えば、図６（ａ）に示すように、図２の送信システム１０の制御部１７の同期パケット生成部１７５は、特定パターンの無音パケットを記憶する特定パタンパケット記憶部１７５ａに置き換えられる。また、置換部１７７は、ボコーダ１５の無音パケット生成部１５３で生成された無音パケットを特定パタンパケット記憶部１７５ａに記憶されている特定パターンの無音パケットに置換する。一方、受信側システム２０では、図６（ｂ）に示すように、制御回路２３に擬似無音パケット生成部を配置する必要はない。同期検出回路２３１は、ヘッダ部のフレーム同期信号と音声データ中の特定パターンデータとサーチして、フレーム同期を取る。また、コンフォートノイズ生成部２５５は、特定パターンの無音パケットの内容に従った音量やスペクトルで、ノイズＰＣＭ信号を生成する。このような構成によっても、既存のボコーダＩＣを用いてシステムを構成することができる等、第１の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。また、この場合には、受信システム２０は、図６（ｂ）に示すように、擬似無音パケット生成部２３５を配置したり、制御部２３３で同期パケットを擬似無音パケットに置換したりする必要はなく、システムの構成を簡略化できる。
【００７５】
（第３の実施の形態）
さらに、図２に示す送信システム１０の基本構成を、図７（ａ）に示すように変更し、無音パケット生成部１５３で特定パターンの無音パケット生成して、これを合成部１５７で合成し、ボコーダ１５から有音パケット又は特定パターンの無音パケットを出力させ、これに無線ヘッダ付加部１７９で無線ヘッダを付加して送信するようにしてもよい。この場合には、さらに、システムの構成を簡略化できる。
【００７６】
なお、この発明は上記第１乃至第３の実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
例えば、図１〜図３、及び図６、図７に示した回路構成と図４，５に示した動作フローは一例に過ぎず、同様の機能が実現できるならば、任意の構成を採用可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、フレーム同期を取りやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る音声通信システムの構成図である。
【図２】図１中の送信システムの構成図である。
【図３】図１中の受信システムの構成図である。
【図４】送信システムの動作を説明するためのフローチャートとデータ遷移図である。
【図５】受信システムの動作を説明するためのフローチャートとデータ遷移図である。
【図６】この発明の第２の実施の形態の応用例に係る音声通信システムの構成図であり、（ａ）は送信システム、（ｂ）は受信システムを示す。
【図７】この発明の第３の実施の形態の応用例に係る音声通信システムの構成図であり、（ａ）は送信システム、（ｂ）は受信システムを示す。
【符号の説明】
１０ 送信システム
２０ 受信システム
Claims (6)
- 送信側において、入力された音声信号を一定時間毎に分割して、各区間における音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、該区間における音声波形を特徴づけるパラメータを分析して、該パラメータを含む有音パケットを音声パケットとして送信し、無音であるときには、受信側で生成されるコンフオートノイズのパラメータを含む無音パケットを音声パケットとして送信し、受信側において、受信した音声パケットが、有音パケットであるときには、それに含まれるパラメータに従って音声信号を再生し、無音パケットであるときには、それに含まれるパラメータに従ってコンフオートノイズを生成するようにした音声通信システムであって、
送信側において、送信しようとする音声パケットが無音パケットであるときには、該無音パケットを、コンフォートノイズを生成するための特定のデータ列から構成される予め設定した特定の無音パケットに置き換えて送信するようにし、
受信側において受信信号を継続して監視し、前記特定の無音パケットが検出されたときに、該特定の無音パケットに格納されている特定のデータ列に基づいてフレーム同期処理を行うと共に該特定のデータ列に従ってコンフォートノイズを生成して出力するようにした、ことを特徴とする音声通信システム。 - 送信側において、入力音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、有音パケットを送信し、無音であるときには、コンフォートノイズを生成するための特定のデータ列から構成される予め設定した固定パケットを送信し、
受信側において、受信信号を監視し、受信した音声パケットが、有音パケットであるときには、音声信号を再生し、前記固定パケットを検出したときには、前記固定パケットに格納されている特定のデータ列に基づいてフレーム同期処理を行うと共に該特定のデータ列に従ってコンフォートノイズを生成し出力する音声通信システム。 - 音声信号を入力して一定時間毎に分割する入力手段と、
各区間における音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、音声信号を再生するための情報を含む有音パケットを出力し、無音であるときには、無音パケットを出力するボコーダと、
前記ボコーダから出力された無音パケットを受信側の同期検出回路によるフレーム同期を可能とする特定パターンと受信側でフレーム同期の検出とコンフオートノイズの生成とを可能とするための特定のデータ列から構成される予め設定した所定のパケットに置換し、置換した所定のパケットと前記ボコーダからの音声パケットとに無線ヘッダを付与して、送信フレームを生成する制御手段と、
生成された送信フレームを無線送信する手段と、
を備える送信システム。 - 音声信号を入力して一定時間毎に分割する入力手段と、
各区間における音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、音声信号を再生するための情報を含む有音パケットを出力し、無音であるときには、受信側でコンフオートノイズの生成と受信側の同期検出回路によるフレーム同期を可能とする特定のデータ列パターンから構成される予め設定した所定の無音パケットを出力する手段と、
前記有声パケットと無音パケットとに無線ヘッダを付与して、送信フレームを生成し、生成した送信フレームを無線送信する手段と、
を備える送信システム。 - フレーム同期信号を含む無線ヘッダと、該無線ヘッダに後続する複数の音声パケットとを含む無線フレームを受信して復調する受信手段と、
前記受信手段で復調された無線ヘッダに含まれているフレーム同期信号に基づいてフレーム同期を検出すると共に前記受信手段で復調された無線フレーム中の音声パケットが無音パケットであるときに、該無音パケットを構成している特定のデータ列に基づいてフレーム同期を検出する同期検出手段と、
前記音声パケットが有音パケットであるときには、該有音パケットに含まれる音声データに基づいて音声を再生し、前記無音パケットであるときには、該無音パケットを構成する前記特定のデータ列に基づいてコンフォートノイズのノイズ信号を生成するボコーダと、
を備えることを特徴とする受信システム。 - 入力音声信号が有音であるか無音であるかを検出し、有音であるときには、音声を再生するための有音パケットを送信し、無音であるときには、受信側でコンフオートノイズを生成すると共にフレーム同期処理を可能とする特定のデータ列から構成される予め設定されている固定パケットを送信し、
受信側において、受信した音声パケットが、有音パケットであるときには、音声信号を再生し、固定パケットであるときには、該固定パケットを構成する前記特定のデータ列に基づいてフレーム同期を取ると共に、該特定のデータ列を用いてコンフォートノイズを生成して出力する、
ことを特徴とする音声通信方法。
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