JPH0761042B2 - 音声符号化通信方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する技術分野） 本発明は8kbpsまたはそれ以下の音声符号化速度による
通信系と64kbpsのデータ伝送を行う通信系とが連接され
た音声符号化通信方式に関するものである。

（従来技術とその問題点） 従来、8kbpsまたはそれ以下の音声符号化速度による通
信系は特定用途の独立した系のみで構成されているため
にここで述べるような通信方式は存在しなかった。

しかしながら一般的な方法として第１図に示すような音
声符号化通信方式が考えられる。

なお、ここでは8kbpsの音声符号化方式を対象に説明す
る。また、8kbpsの音声符号化速度を用いる系としては
無線通信系を考える。

第１図において、通話者Ａの送受信器１から入力された
音声信号は8kbps音声符復号器２で8kbpsのディジタル信
号に変換されたのちに送受信機３及びアンテナ４を経て
空間に送出される。

アンテナ５と送受信機６はこの信号を受信復調して8kbp
sのディジタル信号に変換する。このディジタル信号は
相互変換器７を経て64kbpsで符号化されたデータ通信系
20に入力され他の端末に送出される。

他の端末としては通話者B,C,Dが代表的な例と考えられ
る。

64kbpsの系は通話者C,Dにサービスするための通話系で
あり、8,10は通話者C,Dの送受話器からの音声信号を64k
bps通信系に接続する音声符復号器（PCM CODEC）であ
る。

8kbpsの系を64kbpsの系に接続するためには符号化速度
の相互変換器7,12が必要になる。相互変換器12は64kbps
を8kbpsに変換し8kbpsの信号出力は無線送受信機13に入
力され空中線14から空間に輻射される。

これは空中線15及び無線送受信機16で受信復調されて8k
bpsのディジタル信号に変換される。この信号は符復号
器17によって音声信号に変換されて送受話器18を経て通
話者Ｂに音声が聞こえる。

この場合の問題として、通話者ＡとＢとが通話する場合
には音声信号と8kbpsのディジタル信号との変換と逆変
換を行う音声符復号器２及び17と、64kbpsの信号と8kbp
sのディジタル信号との変換と逆変換を行う相互変換器
7,12とが介在し、合計で４回の伝送速度の変換が行われ
ることである。

これに対して、通話者ＡとＣとが通話する場合にはそれ
らの変換は３回であり、音声符復号器2,8と相互変換器
７である。また、通話者ＣとＤの場合は２回である。

8kbpsの符号化は本来64kbpsの情報をその1/8に圧縮して
いるために変換を繰り返すことによって音質の劣化が顕
著におきる。

即ち本例では通話者ＡとＢの通話の品質はＡとＣとの品
質より劣ることになり、サービスの点から好ましいこと
でなはい。

（発明の目的） 本発明の目的は、このような問題点を解決した音声符号
化通信方式を提供することにある。

（発明の構成及び作用） 本発明の構成は第１図と同じである。上述の方式と異な
る点は64kbpsの符号構成と相互変換器7,12の信号処理の
方法と64kbpsの系内を伝わる64kbpsの信号の構成方法で
ある。

即ち、本発明では8kbpsの系と64kbpsの系を接続する場
合に、64kbpsの符号構成を8kbpsと56kbpsの２つのグル
ープにわけて処理する。

ここでは8kbpsで符号化された音声信号は、従来のよう
に64kbpsではなく56kbpsの符号化速度に変換される。そ
して残りの8kbpsには8kbpsで符号化された音声信号がそ
のまま受け渡される。このようにして64kbpsの符号を構
成する。

56kbpsと8kbpsをまとめて64kbpsにする方法は次のよう
にする。

64kbpsの系は8kHzの標本化速度で量子化ビット数８ビッ
トで構成されている。56kbpsのグループにはこの８ビッ
トのうちの上位７ビットを割当て、8kbpsのグループに
は最下位の１ビットを割り当てる。このようにすること
により8kHz標本化速度で８ビットの64kbpsの系を構成す
ることができ、64kbpsの系20とデータを授受することが
できる。

次に、このようにした場合の各通話者による通話動作を
説明する。

通話者Ａの音声信号が送受話器１から入力され無線回線
を介して送受信機６の受信復調部出力にディジタル信号
として得られるまでは従来と同じである。この出力は相
互変換器７で64kbpsに変換される。変換出力は最下位の
ビットが受信復調された8kbpsのデータそのままのもの
である。この64kbpsの信号は64kbps通信系20を経由して
相互変換器12に入力される。相互変換器12は64kbpsのデ
ータから最下位の１ビットのみを抽出することによって
8kbpsのデータを復元することができる。これを無線送
受信機13に入力し無線送受信機16及び音声符復号器17を
へて通話者Ｂに音声信号として到達する。この場合通話
者ＡとＢとの間には音声符復号器が２回しか介在しない
から、速度変換が２回となり音声品質の劣化は起こらな
い。

次に、通話者ＡがＣと通話する場合について説明する。
通話者Ａの信号が64kbps通信系20に入力されるまでは上
記の例と同じである。この64kbps通信系からのデータは
音声符復号器（PCM CODEC）８によって音声信号に変換
されて送受話器９から送出される。このとき音声符復号
器８に入力されるデータは8kHz標本の８ビットのうちの
上位７ビットが本来の音声信号であり最下位の１ビット
は音声符復号器８にとっては意味のない信号である。し
かしながら、音声符復号器８にとってはこれは音質にほ
とんど影響しないためにとくに問題にはならない。この
ようにして通話者ＡとＣの間においてもとくに問題なく
通話が可能になる。またＣからＢへもＡからＣの場合と
逆であるから同様である。

上記のようにして通話者ＡとＢまたはＣとの間の会話は
同じ音声品質でサービスすることができる。

ここで問題になることとして次の３点がある。

（１）２種の64kbpsの見分けかた （２）相互変換器の処理の妥当性 （３）同期 まず、（１）の問題は相互変換器12の動作にかかわるも
のである。即ち、それは8kbpsと56kbpsの２つにグルー
プ分けされた64kbpsのデータ列かどうかを判定する必要
がある。この判定を誤ると音声信号ではない意味のない
信号が送受話器18に現れＢに聞こえる。この対策として
次のような方式が考えられる。

（イ）8kbps音声信号のフレームスチール （ロ）64kbps音声信号のビットスチール 先ず、（イ）の8kbps音声信号のフレームスチールにつ
いて述べる。

8kbpsの音声符号化方式は一般にフレーム構成になって
いる。フレームとしては通常20msecの値がよく用いられ
る。20msecのフレームはビット数にすると160ビットに
なる。この160ビットを例えば１秒間に１回音声信号を
フレーム同期用信号に置換する。この処理は相互変換器
７等で実行され64kbps通信系20へ入力される。この同期
信号が相互変換器12等で検出されると現在受信している
信号がグループ分けされた信号であることを認識するこ
とができる。

同様に（ロ）の64kbps音声信号のビットスチールの場合
には、8kHz標本の８ビットのうちの上位７ビットをPCM
化された音声信号とする。この７ビットの例えば最下位
の１ビットを周期的にフレーム同期用信号ビットに置き
換えることによって、上記と同じ処理と検出が可能であ
る。

以上のような操作によって２種の64kbpsのデータの識別
が各端末（相互変換器）において可能になる。

次に（２）の相互変換器の処理の妥当性について述べ
る。

8kbps程度に情報圧縮されたシステムでは音声品質は通
常MOS（主観評価値）または等化PCMビット数によって表
現される。ここの例では後者の評価が直接ビット数に関
係するために適当である。

このような等化PCMビット数で通常の8kbpsまたはそれ以
下の速度の音声符復号システムを現すと高々６ビットで
ある。従って相互変換器の64kbps系の必要なビット数は
７ビットあれば十分である。またその逆に64kbps系の上
位７ビットのみをPCM CODECで復号した場合における音
声品質も許容される劣化量以内である。

このようなことから、グループ分けした系の信号を混合
して64kbpsの系に伝送・変換することができることが明
らかである。

最後に（３）の同期に関しては、先の（１）の２種の64
kbpsの系の見分け方で述べたように、8kbpsの系はフレ
ーム構成になっているために、このフレームの同期を確
立する必要がある。この方法としては先に述べたのと同
じような手法を講じることによって可能であるのでここ
では述べない。

同期信号の挿入方法を第２図に示したタイムチャートに
従って説明する。

第２図（ａ）は64kbpsの系の信号を拡大して表してい
る。S_i1〜S_i8は一組の標本を表現するものであり、S_i1
は最上位ビットを、S_i8は最下位ビットを表す。従っ
て、64kbpsの系の前述のようにグループ分けする場合8k
bpsの系のデータは最下位のS_i8のデータと置換される。
この状況を表したものが第２図（ｂ）である。ここで縦
線の実線は64kbpsの標本の境界を示し、破線は各ビット
の境界を示す。ビットの領域を斜線で示した最下位のビ
ットは置換した8kbpsのデータを示す。

64kbpsのビットスチールによって同期信号を挿入する方
法を表したものが第２図（ｃ）である。ビットスチール
されたビットをここでは黒く塗り漬してある。またここ
では３フレームに１ビットの割合でビットスチールした
同期信号を挿入した例を示す。

これに対して、8kbpsのフレームスチールにより同期信
号を挿入する方法を第２図（ｄ）に示す。ここの例では
１フレームが３ビットで構成され、同期信号は１フレー
ムおきに挿入される。

以上の説明では8kbpsの系を用いたが、それ以下の速度
の場合は、ダミービットを挿入して8kbpsにすることに
よって以上の説明と同じ処理が可能である。すまわち、
ダミービットの挿入は例えば4.8kbpsのときは3.2kbpsに
なるだけの同期信号を付加することにより8kbpsに速度
変換することが可能である。

この場合、信号を速度に応じて変えるようにしておき、
受信側でそれらの同期信号に対してそれぞれ識別して抽
出することにより、様々な8kbps以下の速度に対応する
ディジタル信号を伝送することができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明を実施することによ
って、伝送媒体が異なる系を異なる符号化速度でディジ
タル信号に変換された信号を伝送するとき、速度変換を
行うための相互変換器に因る音声品質の劣化を低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する伝送媒体が異なる通信系の系
統図、第２図は本発明の同期信号の挿入方法を説明する
タイムチャートである。 1,9,11,18…送受話器、2,8,10,17…音声符復号器、3,6,
13,16…送受信機、7,12…相互変換器、20…64kbps通信
系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】8kHzの標本化速度で符号化された量子化ビ
   ット数８ビットを１標本とする64kbpsの第１の通信系
   と、 該第１の通信系に接続され64kbpsの音声符復号器を備え
   た複数の端末と、 無線回線を介して両側に配置された送受信機とその一方
   の送受信機の端末に8kbpsまたはそれ以下の音声符号化
   速度の音声符復号器が備えられた少なくとも１つの第２
   の通信系と、 該第２の通信系の他方の送受信機と前記第１の通信系と
   の間に接続された相互変換器とを備え、 前記相互変換器は、前記第１の通信系の64kbpsの符号構
   成を上位の量子化７ビットを構成する56kbpsと最下位の
   量子化１ビットを構成する8kbpsの２つのグループに分
   け、 前記第２の通信系から入力される音声符号化信号を前記
   上位の７ビットに変換するとともに前記最下位の１ビッ
   トとしてそのまま合成し、該変換された上位の７ビット
   のうちの１ビットを周期的にビット同期信号に置き換
   え、または、任意のフレームの前記最下位ビットを周期
   的にフレーム同期信号に置き換えて前記第１の通信系に
   対して出力し、 前記第１の通信系から入力される音声符号化信号の量子
   化８ビットから前記ビット同期信号または前記フレーム
   同期信号を検出したとき前記最下位の１ビットのみをそ
   のまま前記第２の通信系に対して出力するように構成さ
   れたことを特徴とする音声符号化通信方式。