デジタル無線通信装置
【課題】 ＡＤＰＣＭ符号に符号誤りが生じても可能な限りミュート処理を行わずに通話距離を拡大できるデジタル無線通信装置を提案する。
【解決手段】 本発明のデジタル無線通信装置（３０）は、無線回線を介して受信したＡＤＰＣＭ符号の符号誤りを検出する誤り検出器（２２）と、ＡＤＰＣＭ符号を復号してＰＣＭ信号を生成するＡＤＰＣＭ復号器（１０）と、誤り検出器（２２）によってＡＤＰＣＭ符号に符号誤りがあると判定されてから予め定められた時間内にＡＤＰＣＭ復号器（１０）で求まる高速スケールファクタ、低速スケールファクタ、及び受信したＡＤＰＣＭ符号のそれぞれが所定の閾値を越えた場合にクリックノイズが発生すると判定し、ＡＤＰＣＭ符号を予め定められた所定の符号に置換する置換器（２１）を備える。
【解決手段】 本発明のデジタル無線通信装置（３０）は、無線回線を介して受信したＡＤＰＣＭ符号の符号誤りを検出する誤り検出器（２２）と、ＡＤＰＣＭ符号を復号してＰＣＭ信号を生成するＡＤＰＣＭ復号器（１０）と、誤り検出器（２２）によってＡＤＰＣＭ符号に符号誤りがあると判定されてから予め定められた時間内にＡＤＰＣＭ復号器（１０）で求まる高速スケールファクタ、低速スケールファクタ、及び受信したＡＤＰＣＭ符号のそれぞれが所定の閾値を越えた場合にクリックノイズが発生すると判定し、ＡＤＰＣＭ符号を予め定められた所定の符号に置換する置換器（２１）を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタル無線通信装置に関し、特に、ＡＤＰＣＭ符号に符号誤りが生じても可能な限りミュート処理は行わずに通話距離を拡大するための改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルコードレス電話の音声符号化方式として、ＡＤＰＣＭ（適応差分ＰＣＭ）方式がよく用いられている。ＡＤＰＣＭ符号化方式では弱電界、フェージング、電波干渉等の影響を受けて音声データに符号誤りが生じると突発的に耳を突くようなクリックノイズが発生することがあり、音声品質を著しく劣化させてしまう性質がある。このような事情に鑑み、本出願人は特開平１４−００６８９０号、特開平１４−００６８９１号において、ＡＤＰＣＭ復号器の内部変数を監視することによって、クリックノイズの発生を予測し、ＡＤＰＣＭ符号のビットの誤り位置を推定して符号訂正を行う音声品質改善装置を提案した。
【０００３】
図１２は従来の音声品質改善装置の機能ブロック図である。巡回冗長検査（Cyclic Redundancy Check）等のフレームエラーチェックにより受信信号のエラー発生が検出されると、置換器４５は判定時間調整部４４により予め設定されたデータ区間において、ＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）の絶対値の短区間平均値ｄms（ｋ）が所定の閾値を超えた場合にクリックノイズの発生を予測し、ＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）をＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）の絶対値の短区間平均値の変化が最小となるような符号Ｉ'（ｋ）に置換する。符号Ｉ（ｋ）又はＩ'（ｋ）はＡＤＰＣＭ復号器４６に入力されてＰＣＭ信号ｓo（ｋ）に変換される。Ｆ［Ｉ］変換器４１は、図１３に示す対応関係に従って、符号Ｉ（ｋ）を符号Ｆ［Ｉ（ｋ）］に変換し、これを短区間平均値算出部４２に出力する。短区間平均値算出部４２では、ｄms（ｋ）＝（１−２-5）ｄms（ｋ−１）＋２-5Ｆ［Ｉ（ｋ）］の演算を行うことにより、ｄms（ｋ）を算出する。ｄms（ｋ−１）は短区間平均値算出部４２の出力ｄms（ｋ）を遅延器４３に通すことにより得られる。ここで、Ｆ［Ｉ（ｋ）］の値は図１３に示すように定義される。
【特許文献１】特開平１４−００６８９０号
【特許文献２】特開平１４−００６８９１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＡＤＰＣＭ符号は音声やトーンといった性質の違いや、周波数又はレベルの違いによって様々なパターンに変化するので、短区間平均値ｄms（ｋ）だけを監視したのでは、クリックノイズを正確に予測することは困難である。そのため、意図的にクリックノイズと判定しやすい方向に閾値を下げ、ＡＤＰＣＭ符号を'１１１１'に置換する処理を多用していた。
【０００５】
デジタルコードレス電話の場合、通常、基地局となる親機が１基であるため、音声データに誤りが発生しても可能な限りミュート処理は行わず、子機との通話距離を拡大することが音声品質を改善するためにも重要である。
【０００６】
そこで、本発明はこのような問題を解決し、ＡＤＰＣＭ符号に符号誤りが生じても可能な限りミュート処理を行わずに通話距離を拡大できるデジタル無線通信装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明のデジタル無線通信装置は、無線回線を介して受信したＡＤＰＣＭ符号の符号誤りを検出する誤り検出器と、ＡＤＰＣＭ符号を復号してＰＣＭ信号を生成するＡＤＰＣＭ復号器と、誤り検出器によってＡＤＰＣＭ符号に符号誤りがあると判定されてから予め定められた時間内にＡＤＰＣＭ復号器で求まる高速スケールファクタ、低速スケールファクタ、及びＡＤＰＣＭ符号のそれぞれが所定の閾値を越えた場合にクリックノイズが発生すると判定し、ＡＤＰＣＭ符号を予め定められた所定の符号に置換する置換器とを備える。高速スケールファクタ、低速スケールファクタ、及びＡＤＰＣＭ符号の値に基づいてクリックノイズの発生を予測し、ＡＤＰＣＭ符号をクリックノイズが生じない符号に置換することで、出来るだけミュート処理をしないで通話距離の拡大を図ることができる。
【０００８】
本発明のデジタル無線通信装置において、低速スケールファクタの閾値が予め複数設定されており、低速スケールファクタの閾値のそれぞれに対して、前記ＡＤＰＣＭ符号の絶対値によって高速スケールファクタの閾値が複数設定されているのが望ましい。ＡＤＰＣＭ符号は音声やトーンといった性質の違いや、周波数又はレベルの違いによって様々なパターンに変化するので、低速スケールファクタと高速スケールファクタのそれぞれについて閾値を複数設定することで、クリックノイズの発生を適切に予測できる。
【０００９】
本発明のデジタル無線通信装置において、低速スケールファクタの閾値が高いほど高速スケールファクタの閾値も高く設定されているのが望ましい。低速スケールファクタは高速スケールファクタをローパス処理したものとして近似できるためである。
【００１０】
本発明のデジタル無線通信装置において、ＡＤＰＣＭ符号の絶対値が大きいほど高速スケールファクタの閾値が低く設定されているのが望ましい。ＡＤＰＣＭ符号の絶対値が大きいほど高速スケールファクタの増加率も大きくなるので、クリックノイズの検出に効果的である。
【００１１】
本発明のデジタル無線通信装置は、無線回線を介して受信したＡＤＰＣＭ符号の符号誤りを検出する誤り検出器と、ＡＤＰＣＭ符号を復号してＰＣＭ信号を生成するＡＤＰＣＭ復号器と、誤り検出器によってＡＤＰＣＭ符号に符号誤りがあると判定されてから予め定められた時間内に、受信入力周波数が予め設定された周波数（例えば１５００Ｈｚ）よりも低い場合であって、かつ１サンプリング前のＰＣＭ出力信号が最大レベルであって、次のサンプリング時にＡＤＰＣＭ復号器で求めた予測信号が１サンプリング前のＰＣＭ出力信号を反転した符号である場合に予測信号を１サンプリング前のＰＣＭ出力信号に置換する予測信号リミッタを備える。予測信号が符号反転しないように符号置換することで、ミュート処理を極力抑制できるので、通話距離を拡大できる。
【００１２】
本発明のデジタル無線通信装置は、無線回線を介して受信したＡＤＰＣＭ符号の符号誤りを検出する誤り検出器と、ＡＤＰＣＭ符号を復号してＰＣＭ信号を生成するＡＤＰＣＭ復号器と、誤り検出器によってＡＤＰＣＭ符号に符号誤りがあると判定されてから予め定められた時間内に、受信入力周波数が予め設定された周波数（例えば１５００Ｈｚ）よりも高い場合であって、かつ１サンプリング前のＰＣＭ出力信号が最大レベルであって、次のサンプリング時に求めた予測信号が１サンプリング前のＰＣＭ出力信号を反転した符号であり、かつＡＤＰＣＭ復号器の１４ビットの出力リミッタで制限されるレベルである場合に、ＡＤＰＣＭ復号器の予測信号を前記１サンプリング前のＰＣＭ出力信号に置換する予測信号リミッタを備える。予測信号が符号反転しないように符号置換することで、ミュート処理を極力抑制できるので、通話距離を拡大できる。
【００１３】
本発明のデジタル無線通信装置において、予測信号リミッタはＡＤＰＣＭ復号器の極予測係数を用いて受信入力周波数が予め設定された周波数であるか否かを識別するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＡＤＰＣＭ符号に符号誤りが生じても、ミュート処理を極力抑制できるので、通話距離を拡大できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本実施形態のデジタル無線通信装置（例えば、コードレス電話等）３０に搭載されるＡＤＰＣＭ復号器１０を中心としたシステム構成図である。ＡＤＰＣＭ復号器１０は適応逆量子化器１１、適応予測器１２、予測信号リミッタ１３、再生信号算出部１４、出力リミッタ１５、遅延器１６、量子化スケールファクタ適応部１７、適応速度制御部１８、及び検出器１９を備えて構成されている。
【００１６】
誤り検出器２２は巡回冗長検査等により、受信ＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）にフレームエラーを検出すると、フレームエラー検出信号を判定時間調整部２０に出力する。判定時間調整部２０はフレームエラーが検出された場合に、置換器２１及び予測信号リミッタ１３における内部処理の有効時間を調整するエラー検出信号を置換器２１及び予測信号リミッタ１３に出力する。この内部処理はクリックノイズの発生に伴うミュート処理を抑制するための符号置換処理である（詳細については後述する）。置換器２１及び予測信号リミッタ１３は判定時間調整部２０からエラー検出信号を受信すると、所定のフレーム数について上述した内部処理を行う。
【００１７】
置換器２１は判定時間調整部２０からエラー検出信号を受信すると、高速スケールファクタｙｕ（ｋ）、低速スケールファクタｙｌ（ｋ）、及びＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）の値に基づいて、所定の条件が満たされた場合にＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）を所定の符号Ｉ'（ｋ）に置換する。ＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）は送信側において予測信号と量子化ＰＣＭ信号の差分信号ｄ（ｋ）が量子化された後に符号化されて伝送されたものである。即ち、送信側の適応量子化器においては差分信号ｄ（ｋ）が２を底とする対数に変換され、次いでスケールファクタｙ（ｋ）によって正規化される。このようにして得られたｌｏｇ2（ｄ（ｋ））−ｙ（ｋ）の値を量子化し、符号に置換することによってＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）が生成される。
【００１８】
適応逆量子化器１１はＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）（又はＩ'（ｋ））、及び量子化スケールファクタｙ（ｋ）に基づいて量子化差分信号ｄｑ（ｋ）を生成し、量子化差分信号ｄｑ（ｋ）を適応予測器１２、再生信号算出部１４、及び検出部１９に出力する。適応予測器１２は量子化差分信号ｄｑ（ｋ）、及び速度変数ｔｒ（ｋ）に基づいて予測信号ｓｅ（ｋ）、極予測係数ａ１（ｋ）、及び極予測係数ａ２（ｋ）を生成する。予測信号リミッタ１３は極予測係数ａ１（ｋ）、１サンプリング前のＰＣＭ信号ｓｏ（ｋ−１）、及び予測信号ｓｅ（ｋ）の値に基づいて、所定の条件が満たされた場合に予測信号ｓｅ（ｋ）を所定の符号ｓｅ'（ｋ）に置換する。再生信号算出部１４は量子化差分信号ｄｑ（ｋ）、及び予測信号ｓｅ（ｋ）（又はｓｅ'（ｋ））に基づいて、再生信号ｓｒ（ｋ）を生成する。出力リミッタ１５は１６ビットの再生信号ｓｒ（ｋ）を１４ビットのＰＣＭ信号ｓｏ（ｋ）に圧縮する。遅延器１６はＰＣＭ信号ｓｏ（ｋ）の１サンプリング時間前のＰＣＭ信号ｓｏ（ｋ−１）を予測信号リミッタ１３に出力する。量子化スケールファクタ適応部１７はＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）（又はＩ'（ｋ））、及び適応速度制御変数ａｌ（ｋ）に基づいてスケールファクタｙ（ｋ）、高速スケールファクタｙｕ（ｋ）、及び低速スケールファクタｙｌ（ｋ）を生成する。スケールファクタｙ（ｋ）、高速スケールファクタｙｕ（ｋ）、及び低速スケールファクタｙｌ（ｋ）は次式に示すようにして生成される。
【００１９】
ｙ（ｋ）＝ａｌ（ｋ）・ｙｕ（ｋ−１）＋［１−ａｌ（ｋ）］・ｙｌ（ｋ−１）…（１）
ｙｕ（ｋ）＝（１−２-5）・ｙ（ｋ）＋２-5・Ｗ［Ｉ（ｋ）］…（２）
ｙｌ（ｋ）＝（１−２-6）・ｙｌ（ｋ）＋２-6・ｙｕ（ｋ）…（３）
【００２０】
尚、Ｗ［Ｉ（ｋ）］の値は、図２に示すように定義される。高速スケールファクタｙｕ（ｋ）はＩ（ｋ）が大きな変動を示すような信号（例えば音声信号）に対応し、低速スケールファクタｙｌ（ｋ）はＩ（ｋ）が小さな変動を示すような信号（例えばトーン信号）に対応している。
【００２１】
量子化スケールファクタ適応部１７はスケールファクタｙ（ｋ）を適応逆量子化器１１に出力し、低速スケールファクタｙｌ（ｋ）を検出器１９に出力する。更に、量子化スケールファクタ適応部１７は１サンプリング前の高速スケールファクタｙｕ（ｋ−１）、及び低速スケールファクタｙｌ（ｋ−１）を置換器２１に出力する。適応速度制御部１８はスケールファクタｙ（ｋ）、ＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）（又はＩ'（ｋ））、速度変数ｔｒ（ｋ）、制御変数ｔｄ（ｋ）に基づいて適応速度制御変数ａｌ（ｋ）を生成する。トーン及び変化点の検出器１９は極予測係数ａ２（ｋ）、量子化差分信号ｄｑ（ｋ）、及び低速スケールファクタｙｌ（ｋ）に基づいて速度変数ｔｒ（ｋ）、及び制御変数ｔｄ（ｋ）を生成する。
尚、上述の信号は全てサンプリングされたデジタル信号であり、各信号の括弧内の文字ｋはサンプリング時刻を示す。
【００２２】
図３は通常時とエラー発生時におけるｙｕ（ｋ）の各サンプリング時刻における挙動変化を示す比較グラフである。点線は誤り入力の無い通常の挙動を示しており、実線は意図的に誤り入力がされたときの挙動を示している。ポイント１においてＷ［Ｉ（ｋ）］の増加率が最も大きい符号"０１１１"を誤りとして入力する（Ｉ（ｋ）を"０１１１"に置換する）と、その結果、ポイント２においてクリックノイズが発生し始めていることが確認できる。このことから、Ｉ（ｋ）の符号誤りが生じた時点で必ずしもクリックノイズが発生するとは限らないことが解かる。更に、通常時のｙｕ（ｋ）の挙動を見ると、鋸形のように変動していることが確認できる。このことから、差分値の大きいＩ（ｋ）が入力されるときは、それまでにＷ［Ｉ（ｋ）］の変化量の小さいＩ（ｋ）が入力されており、ｙｕ（ｋ）の値が小さくなっていることが解かる。Ｉ（ｋ）の符号誤りが生じたポイント１ではクリックノイズが発生せずに、暫らく経過したポイント２でクリックノイズが発生した理由としては、次のように推察できる。即ち、ポイント１ではＩ（ｋ）はＷ［Ｉ（ｋ）］の差分値が大きくなる符号に置換されたが、そのときのｙｕ（ｋ）の値が十分に小さかったため、クリックノイズは発生しなかった。ところが、ポイント２ではＩ（ｋ）は符号誤りを生じなかったにも関わらず、そのときのｙｕ（ｋ）の値に対してＷ［Ｉ（ｋ）］の差分値の大きいＩ（ｋ）が入力されたために、クリックノイズが発生したと考えられる。以上の推論を踏まえれば、ｙｕ（ｋ）に予め閾値を設定しておき、エラー発生時にｙｕ（ｋ）の値が閾値を超え、且つＷ［Ｉ（ｋ）］の増加率が大きいＩ（ｋ）が入力されたときにｙｕ（ｋ）の値が減少する方向にＩ（ｋ）の符号置換を行うことで、クリックノイズの発生を抑制できると考えられる。
【００２３】
図４は１ｋＨｚのトーン信号と音声信号を入力したときのｙｕ（ｋ）の各サンプリング時刻における挙動変化を示す比較グラフである。図５は１ｋＨｚのトーン信号と音声信号を入力したときのｙｌ（ｋ）の各サンプリング時刻における挙動変化を示す比較グラフである。これらの図を比較すると、入力信号が音声信号の場合には、ｙｕ（ｋ）とｙｌ（ｋ）のそれぞれの値は比較的大きく緩やかに変動するのに対し、入力信号がトーン信号の場合には、ｙｕ（ｋ）とｙｌ（ｋ）のそれぞれの値はある一定値付近で細かく振動するように変動する。この一定値は入力信号の周波数やレベルによって異なり、周波数が低く、レベルが低い程、値は小さくなる。また、ｙｌ（ｋ）の値はｙｕ（ｋ）にローパスフィルタ処理をした値に近似している。このように、入力信号の周波数やレベル等によってｙｕ（ｋ）とｙｌ（ｋ）の変動が様々であるため、ｙｕ（ｋ）とｙｌ（ｋ）のそれぞれに１つの閾値を設ける構成としたのでは、クリックノイズの検出は困難である。
【００２４】
そこで、本実施形態ではｙｕ（ｋ）とｙｌ（ｋ）の２つのパラーメタの組み合わせに対して閾値を複数設定する。具体的には、図６に示すように、ｙｌ（ｋ）について複数の閾値ｙｌ１，ｙｌ２を設定する。ｙｕ（ｋ）＞ｙｌ１の場合（グループ１）には、図７に示すように、Ｗ［Ｉ（ｋ）］の増加率が比較的大きくなるＩ（ｋ）の絶対値＝７，６，５のそれぞれに対して、ｙｕ（ｋ）の複数の閾値ｙｕ１＿７，ｙｕ１＿６，ｙｕ１＿５を設定する。ｙｌ１≦ｙｕ（ｋ）≦ｙｌ２の場合（グループ２）には、Ｗ［Ｉ（ｋ）］の増加率が比較的大きくなるＩ（ｋ）の絶対値＝７，６，５のそれぞれに対して、ｙｕ（ｋ）の複数の閾値ｙｕ２＿７，ｙｕ２＿６，ｙｕ２＿５を設定する。ｙｕ（ｋ）＜ｙｌ２の場合（グループ３）には、Ｗ［Ｉ（ｋ）］の増加率が比較的大きくなるＩ（ｋ）の絶対値＝７，６，５のそれぞれに対して、ｙｕ（ｋ）の複数の閾値ｙｕ３＿７，ｙｕ３＿６，ｙｕ３＿５を設定する。
【００２５】
ここで、ｙｌ（ｋ）はｙｕ（ｋ）をローパスフィルタ処理したものとして近似できるため、ｙｌ（ｋ）の値が大きいときはｙｕ（ｋ）の値も大きく、ｙｌ（ｋ）の値が小さいときはｙｕ（ｋ）の値も小さいと考えてよい。各グループ間におけるｙｕ（ｋ）の閾値は一部重なり合う部分もあるが、大まかな傾向としては、グループ１におけるｙｕ（ｋ）の閾値はグループ２におけるｙｕ（ｋ）の閾値よりも大きく、グループ２におけるｙｕ（ｋ）の閾値はグループ３におけるｙｕ（ｋ）の閾値よりも大きい。また、Ｉ（ｋ）の絶対値＝７，６，５の順にＷ［Ｉ（ｋ）］の増加率が小さくなるため、グループ１内におけるｙｕ（ｋ）の閾値は、ｙｕ１＿７＜ｙｕ１＿６＜ｙｕ１＿５とし、グループ２内におけるｙｕ（ｋ）の閾値は、ｙｕ２＿７＜ｙｕ２＿６＜ｙｕ２＿５とし、グループ３内におけるｙｕ（ｋ）の閾値は、ｙｕ３＿７＜ｙｕ３＿６＜ｙｕ３＿５とする。但し、閾値の数や各グループ間の閾値の重なり具合等は適宜変更することも可能である。
【００２６】
置換器２１はｙｌ（ｋ）の値に応じて定められたｙｕ（ｋ）の閾値とｙｕ（ｋ−１）との大小関係が所定の条件を満たした場合に、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換する。Ｉ'（ｋ）としては、"１１１１"以外の符号であって、Ｗ［Ｉ（ｋ）］の増加率が低くなる符号が望ましく、例えば、絶対値が１又は２の符号、即ち、"０００１"又は"００１０"（負の場合は、それぞれ"１１１０"又は"１１０１"）が好適である。このように符号置換を行うことで、ミュート時間を極力無くすことができる。
【００２７】
上述した符号置換の処理フローについて、図８及び図９を参照して説明する。この処理フローは置換器２１の内部処理として実行される。置換器２１は判定時間調整部２０からエラー検出信号を受信すると（Ｓ１；ＹＥＳ）、ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ１であるか否かをチェックする（Ｓ２）。ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ１であって（Ｓ２；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）の絶対値が５である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ１＿５であるか否かをチェックする（Ｓ３）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ１＿５である場合には（Ｓ３；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ６）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ１＿５である場合には（Ｓ３；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ１であって（Ｓ２；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）の絶対値が６である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ１＿６であるか否かをチェックする（Ｓ４）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ１＿６である場合には（Ｓ４；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ６）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ１＿６である場合には（Ｓ４；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ１であって（Ｓ２；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）の絶対値が７である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ１＿７であるか否かをチェックする（Ｓ５）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ１＿７である場合には（Ｓ５；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ６）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ１＿７である場合には（Ｓ５；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。
【００２８】
ｙｌ（ｋ−１）≦ｙｌ１である場合には（Ｓ２；ＮＯ）、ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ２であるか否かをチェックする（Ｓ７）。ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ２であって（Ｓ７；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）の絶対値が５である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ２＿５であるか否かをチェックする（Ｓ８）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ２＿５である場合には（Ｓ８；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ１１）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ２＿５である場合には（Ｓ８；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ２であって（Ｓ７；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）の絶対値が６である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ２＿６であるか否かをチェックする（Ｓ９）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ２＿６である場合には（Ｓ９；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ１１）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ２＿６である場合には（Ｓ８；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ２であって（Ｓ７；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）の絶対値が７である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ２＿７であるか否かをチェックする（Ｓ１０）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ２＿７である場合には（Ｓ１０；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ１１）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ２＿７である場合には（Ｓ１０；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。
【００２９】
ｙｌ（ｋ−１）≦ｙｌ２であって（Ｓ７；ＮＯ）、Ｉ（ｋ）の絶対値が５である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ３＿５であるか否かをチェックする（Ｓ１２）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ３＿５である場合には（Ｓ１２；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ１５）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ３＿５である場合には（Ｓ１２；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。Ｉ（ｋ）の絶対値が６である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ３＿６であるか否かをチェックする（Ｓ１３）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ３＿６である場合には（Ｓ１３；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ１５）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ３＿６である場合には（Ｓ１３；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。Ｉ（ｋ）の絶対値が７である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ３＿７であるか否かをチェックする（Ｓ１４）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ３＿７である場合には（Ｓ１４；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ１５）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ３＿７である場合には（Ｓ１４；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。
【００３０】
次に、予測信号リミッタ１３における予測信号ｓｅ（ｋ）の符号置換処理について説明する。再生信号ｓｒ（ｋ）は量子化差分信号ｄｑ（ｋ）と予測信号ｓｅ（ｋ）との和によって求められるが、クリックノイズは予測信号ｓｅ（ｋ）の符号反転によって引き起こされることが判明している。図１０に示すようにｓｅ（ｋ）は１５ビットの２の補数表示で表される。０ｘ３ＦＦＦは正の最大値であり、０は正の最小値である。０ｘ７ＦＦＦは負の最大値であり、０ｘ４０００は負の最小値である。０ｘ６０００〜０ｘ１ＦＦＦの範囲は出力リミッタ１５によって制限される範囲である。ｓｅ（ｋ）に符号誤りが生じ、その後の入力信号との相関がとれなくなると、ｓｅ（ｋ）は正の最大値を超えて、オーバーフローを起こし、符号反転して負の値をとるようになる。通常、数百Ｈｚオーダー〜１５００Ｈｚ未満の信号が最大レベルから１サンプリングで反転した符号に移行することは考えにくいため、１サンプリング前のＰＣＭ信号ｓｏ（ｋ−１）が１４ビット最大レベルとなり、且つ、ｓｅ（ｋ）がｓｏ（ｋ−１）を符号反転した値と同じである場合には、予測信号リミッタ１３はｓｅ（ｋ）の値をｓｏ（ｋ−１）と同じ値に置換する。一方、１５００Ｈｚ以上の周波数では１周期のサンプル数が少ないため、符号反転が起きただけでは実際のサンプル点との見分けが困難である。可聴帯域の信号が最大レベルから１サンプリングで反転した符号の最大レベルに移行することは考えにくいことから、１５００Ｈｚ以上の高周波信号については、１サンプリング前のｓｏ（ｋ−１）が１４ビット最大レベルであり、ｓｅ（ｋ）がｓｏ（ｋ−１）を符号反転した値と同じであり、且つ、ｓｅ（ｋ）の値が出力リミッタ１５で制限される値（０ｘ６０００〜０ｘ１ＦＦＦの範囲）である場合には、予測信号リミッタ１３はｓｅ（ｋ）の値をｓｏ（ｋ−１）と同じ値に置換する。図１１に示すように極予測係数ａ1（ｋ）は周波数に追従した特性を示すので、受信入力周波数を識別する手段として、ａ1（ｋ）の値を利用することで、受信入力周波数が１５００Ｈｚ以上であるか否かを判定できる。
【００３１】
本実施形態によれば受信したＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）に符号誤りが生じた場合に、置換器２１によって、Ｉ（ｋ）をＷ［Ｉ（ｋ）］の増加率が低くなるＩ'（ｋ）に置換することで、ミュート処理を極力抑制できるので、通話距離を拡大できる効果がある。また、予測信号リミッタ１３を新たに設けることで、ミュート処理を極力抑制できるので、通話距離を拡大できる
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態のＡＤＰＣＭ復号器の構成図である。
【図２】Ｉ（ｋ）の絶対値とＷ［Ｉ（ｋ）］の対応関係を示す図である。
【図３】通常時とエラー発生時におけるｙｕ（ｋ）の比較グラフである。
【図４】ｙｕ（ｋ）の各サンプリング時刻におけるグラフである。
【図５】ｙｌ（ｋ）の各サンプリング時刻におけるグラフである。
【図６】ｙｌ（ｋ）の閾値の説明図である。
【図７】ｙｕ（ｋ）の閾値の説明図である。
【図８】符号置換の処理フローである。
【図９】符号置換の処理フローである。
【図１０】予測信号ｓｅ（ｋ）の範囲を示す説明図である。
【図１１】極予測係数ａ1（ｋ）の特性曲線である。
【図１２】従来の音声品質改善装置の機能ブロック図である。
【図１３】Ｉ（ｋ）の絶対値とＦ［Ｉ（ｋ）］の対応関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…ＡＤＰＣＭ復号器 １１…適応逆量子化器 １２…適応予測器 １３…予測信号リミッタ １４…再生信号算出部 １５…出力リミッタ １６…遅延器 １７…量子化スケールファクタ適応部 １８…適応速度制御部 １９…トーン及び変化点の検出器 ２０…判定時間調整部 ２１…置換器 ２２…誤り検出器 ３０…デジタル無線通信装置
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタル無線通信装置に関し、特に、ＡＤＰＣＭ符号に符号誤りが生じても可能な限りミュート処理は行わずに通話距離を拡大するための改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルコードレス電話の音声符号化方式として、ＡＤＰＣＭ（適応差分ＰＣＭ）方式がよく用いられている。ＡＤＰＣＭ符号化方式では弱電界、フェージング、電波干渉等の影響を受けて音声データに符号誤りが生じると突発的に耳を突くようなクリックノイズが発生することがあり、音声品質を著しく劣化させてしまう性質がある。このような事情に鑑み、本出願人は特開平１４−００６８９０号、特開平１４−００６８９１号において、ＡＤＰＣＭ復号器の内部変数を監視することによって、クリックノイズの発生を予測し、ＡＤＰＣＭ符号のビットの誤り位置を推定して符号訂正を行う音声品質改善装置を提案した。
【０００３】
図１２は従来の音声品質改善装置の機能ブロック図である。巡回冗長検査（Cyclic Redundancy Check）等のフレームエラーチェックにより受信信号のエラー発生が検出されると、置換器４５は判定時間調整部４４により予め設定されたデータ区間において、ＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）の絶対値の短区間平均値ｄms（ｋ）が所定の閾値を超えた場合にクリックノイズの発生を予測し、ＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）をＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）の絶対値の短区間平均値の変化が最小となるような符号Ｉ'（ｋ）に置換する。符号Ｉ（ｋ）又はＩ'（ｋ）はＡＤＰＣＭ復号器４６に入力されてＰＣＭ信号ｓo（ｋ）に変換される。Ｆ［Ｉ］変換器４１は、図１３に示す対応関係に従って、符号Ｉ（ｋ）を符号Ｆ［Ｉ（ｋ）］に変換し、これを短区間平均値算出部４２に出力する。短区間平均値算出部４２では、ｄms（ｋ）＝（１−２-5）ｄms（ｋ−１）＋２-5Ｆ［Ｉ（ｋ）］の演算を行うことにより、ｄms（ｋ）を算出する。ｄms（ｋ−１）は短区間平均値算出部４２の出力ｄms（ｋ）を遅延器４３に通すことにより得られる。ここで、Ｆ［Ｉ（ｋ）］の値は図１３に示すように定義される。
【特許文献１】特開平１４−００６８９０号
【特許文献２】特開平１４−００６８９１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＡＤＰＣＭ符号は音声やトーンといった性質の違いや、周波数又はレベルの違いによって様々なパターンに変化するので、短区間平均値ｄms（ｋ）だけを監視したのでは、クリックノイズを正確に予測することは困難である。そのため、意図的にクリックノイズと判定しやすい方向に閾値を下げ、ＡＤＰＣＭ符号を'１１１１'に置換する処理を多用していた。
【０００５】
デジタルコードレス電話の場合、通常、基地局となる親機が１基であるため、音声データに誤りが発生しても可能な限りミュート処理は行わず、子機との通話距離を拡大することが音声品質を改善するためにも重要である。
【０００６】
そこで、本発明はこのような問題を解決し、ＡＤＰＣＭ符号に符号誤りが生じても可能な限りミュート処理を行わずに通話距離を拡大できるデジタル無線通信装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明のデジタル無線通信装置は、無線回線を介して受信したＡＤＰＣＭ符号の符号誤りを検出する誤り検出器と、ＡＤＰＣＭ符号を復号してＰＣＭ信号を生成するＡＤＰＣＭ復号器と、誤り検出器によってＡＤＰＣＭ符号に符号誤りがあると判定されてから予め定められた時間内にＡＤＰＣＭ復号器で求まる高速スケールファクタ、低速スケールファクタ、及びＡＤＰＣＭ符号のそれぞれが所定の閾値を越えた場合にクリックノイズが発生すると判定し、ＡＤＰＣＭ符号を予め定められた所定の符号に置換する置換器とを備える。高速スケールファクタ、低速スケールファクタ、及びＡＤＰＣＭ符号の値に基づいてクリックノイズの発生を予測し、ＡＤＰＣＭ符号をクリックノイズが生じない符号に置換することで、出来るだけミュート処理をしないで通話距離の拡大を図ることができる。
【０００８】
本発明のデジタル無線通信装置において、低速スケールファクタの閾値が予め複数設定されており、低速スケールファクタの閾値のそれぞれに対して、前記ＡＤＰＣＭ符号の絶対値によって高速スケールファクタの閾値が複数設定されているのが望ましい。ＡＤＰＣＭ符号は音声やトーンといった性質の違いや、周波数又はレベルの違いによって様々なパターンに変化するので、低速スケールファクタと高速スケールファクタのそれぞれについて閾値を複数設定することで、クリックノイズの発生を適切に予測できる。
【０００９】
本発明のデジタル無線通信装置において、低速スケールファクタの閾値が高いほど高速スケールファクタの閾値も高く設定されているのが望ましい。低速スケールファクタは高速スケールファクタをローパス処理したものとして近似できるためである。
【００１０】
本発明のデジタル無線通信装置において、ＡＤＰＣＭ符号の絶対値が大きいほど高速スケールファクタの閾値が低く設定されているのが望ましい。ＡＤＰＣＭ符号の絶対値が大きいほど高速スケールファクタの増加率も大きくなるので、クリックノイズの検出に効果的である。
【００１１】
本発明のデジタル無線通信装置は、無線回線を介して受信したＡＤＰＣＭ符号の符号誤りを検出する誤り検出器と、ＡＤＰＣＭ符号を復号してＰＣＭ信号を生成するＡＤＰＣＭ復号器と、誤り検出器によってＡＤＰＣＭ符号に符号誤りがあると判定されてから予め定められた時間内に、受信入力周波数が予め設定された周波数（例えば１５００Ｈｚ）よりも低い場合であって、かつ１サンプリング前のＰＣＭ出力信号が最大レベルであって、次のサンプリング時にＡＤＰＣＭ復号器で求めた予測信号が１サンプリング前のＰＣＭ出力信号を反転した符号である場合に予測信号を１サンプリング前のＰＣＭ出力信号に置換する予測信号リミッタを備える。予測信号が符号反転しないように符号置換することで、ミュート処理を極力抑制できるので、通話距離を拡大できる。
【００１２】
本発明のデジタル無線通信装置は、無線回線を介して受信したＡＤＰＣＭ符号の符号誤りを検出する誤り検出器と、ＡＤＰＣＭ符号を復号してＰＣＭ信号を生成するＡＤＰＣＭ復号器と、誤り検出器によってＡＤＰＣＭ符号に符号誤りがあると判定されてから予め定められた時間内に、受信入力周波数が予め設定された周波数（例えば１５００Ｈｚ）よりも高い場合であって、かつ１サンプリング前のＰＣＭ出力信号が最大レベルであって、次のサンプリング時に求めた予測信号が１サンプリング前のＰＣＭ出力信号を反転した符号であり、かつＡＤＰＣＭ復号器の１４ビットの出力リミッタで制限されるレベルである場合に、ＡＤＰＣＭ復号器の予測信号を前記１サンプリング前のＰＣＭ出力信号に置換する予測信号リミッタを備える。予測信号が符号反転しないように符号置換することで、ミュート処理を極力抑制できるので、通話距離を拡大できる。
【００１３】
本発明のデジタル無線通信装置において、予測信号リミッタはＡＤＰＣＭ復号器の極予測係数を用いて受信入力周波数が予め設定された周波数であるか否かを識別するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＡＤＰＣＭ符号に符号誤りが生じても、ミュート処理を極力抑制できるので、通話距離を拡大できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本実施形態のデジタル無線通信装置（例えば、コードレス電話等）３０に搭載されるＡＤＰＣＭ復号器１０を中心としたシステム構成図である。ＡＤＰＣＭ復号器１０は適応逆量子化器１１、適応予測器１２、予測信号リミッタ１３、再生信号算出部１４、出力リミッタ１５、遅延器１６、量子化スケールファクタ適応部１７、適応速度制御部１８、及び検出器１９を備えて構成されている。
【００１６】
誤り検出器２２は巡回冗長検査等により、受信ＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）にフレームエラーを検出すると、フレームエラー検出信号を判定時間調整部２０に出力する。判定時間調整部２０はフレームエラーが検出された場合に、置換器２１及び予測信号リミッタ１３における内部処理の有効時間を調整するエラー検出信号を置換器２１及び予測信号リミッタ１３に出力する。この内部処理はクリックノイズの発生に伴うミュート処理を抑制するための符号置換処理である（詳細については後述する）。置換器２１及び予測信号リミッタ１３は判定時間調整部２０からエラー検出信号を受信すると、所定のフレーム数について上述した内部処理を行う。
【００１７】
置換器２１は判定時間調整部２０からエラー検出信号を受信すると、高速スケールファクタｙｕ（ｋ）、低速スケールファクタｙｌ（ｋ）、及びＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）の値に基づいて、所定の条件が満たされた場合にＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）を所定の符号Ｉ'（ｋ）に置換する。ＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）は送信側において予測信号と量子化ＰＣＭ信号の差分信号ｄ（ｋ）が量子化された後に符号化されて伝送されたものである。即ち、送信側の適応量子化器においては差分信号ｄ（ｋ）が２を底とする対数に変換され、次いでスケールファクタｙ（ｋ）によって正規化される。このようにして得られたｌｏｇ2（ｄ（ｋ））−ｙ（ｋ）の値を量子化し、符号に置換することによってＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）が生成される。
【００１８】
適応逆量子化器１１はＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）（又はＩ'（ｋ））、及び量子化スケールファクタｙ（ｋ）に基づいて量子化差分信号ｄｑ（ｋ）を生成し、量子化差分信号ｄｑ（ｋ）を適応予測器１２、再生信号算出部１４、及び検出部１９に出力する。適応予測器１２は量子化差分信号ｄｑ（ｋ）、及び速度変数ｔｒ（ｋ）に基づいて予測信号ｓｅ（ｋ）、極予測係数ａ１（ｋ）、及び極予測係数ａ２（ｋ）を生成する。予測信号リミッタ１３は極予測係数ａ１（ｋ）、１サンプリング前のＰＣＭ信号ｓｏ（ｋ−１）、及び予測信号ｓｅ（ｋ）の値に基づいて、所定の条件が満たされた場合に予測信号ｓｅ（ｋ）を所定の符号ｓｅ'（ｋ）に置換する。再生信号算出部１４は量子化差分信号ｄｑ（ｋ）、及び予測信号ｓｅ（ｋ）（又はｓｅ'（ｋ））に基づいて、再生信号ｓｒ（ｋ）を生成する。出力リミッタ１５は１６ビットの再生信号ｓｒ（ｋ）を１４ビットのＰＣＭ信号ｓｏ（ｋ）に圧縮する。遅延器１６はＰＣＭ信号ｓｏ（ｋ）の１サンプリング時間前のＰＣＭ信号ｓｏ（ｋ−１）を予測信号リミッタ１３に出力する。量子化スケールファクタ適応部１７はＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）（又はＩ'（ｋ））、及び適応速度制御変数ａｌ（ｋ）に基づいてスケールファクタｙ（ｋ）、高速スケールファクタｙｕ（ｋ）、及び低速スケールファクタｙｌ（ｋ）を生成する。スケールファクタｙ（ｋ）、高速スケールファクタｙｕ（ｋ）、及び低速スケールファクタｙｌ（ｋ）は次式に示すようにして生成される。
【００１９】
ｙ（ｋ）＝ａｌ（ｋ）・ｙｕ（ｋ−１）＋［１−ａｌ（ｋ）］・ｙｌ（ｋ−１）…（１）
ｙｕ（ｋ）＝（１−２-5）・ｙ（ｋ）＋２-5・Ｗ［Ｉ（ｋ）］…（２）
ｙｌ（ｋ）＝（１−２-6）・ｙｌ（ｋ）＋２-6・ｙｕ（ｋ）…（３）
【００２０】
尚、Ｗ［Ｉ（ｋ）］の値は、図２に示すように定義される。高速スケールファクタｙｕ（ｋ）はＩ（ｋ）が大きな変動を示すような信号（例えば音声信号）に対応し、低速スケールファクタｙｌ（ｋ）はＩ（ｋ）が小さな変動を示すような信号（例えばトーン信号）に対応している。
【００２１】
量子化スケールファクタ適応部１７はスケールファクタｙ（ｋ）を適応逆量子化器１１に出力し、低速スケールファクタｙｌ（ｋ）を検出器１９に出力する。更に、量子化スケールファクタ適応部１７は１サンプリング前の高速スケールファクタｙｕ（ｋ−１）、及び低速スケールファクタｙｌ（ｋ−１）を置換器２１に出力する。適応速度制御部１８はスケールファクタｙ（ｋ）、ＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）（又はＩ'（ｋ））、速度変数ｔｒ（ｋ）、制御変数ｔｄ（ｋ）に基づいて適応速度制御変数ａｌ（ｋ）を生成する。トーン及び変化点の検出器１９は極予測係数ａ２（ｋ）、量子化差分信号ｄｑ（ｋ）、及び低速スケールファクタｙｌ（ｋ）に基づいて速度変数ｔｒ（ｋ）、及び制御変数ｔｄ（ｋ）を生成する。
尚、上述の信号は全てサンプリングされたデジタル信号であり、各信号の括弧内の文字ｋはサンプリング時刻を示す。
【００２２】
図３は通常時とエラー発生時におけるｙｕ（ｋ）の各サンプリング時刻における挙動変化を示す比較グラフである。点線は誤り入力の無い通常の挙動を示しており、実線は意図的に誤り入力がされたときの挙動を示している。ポイント１においてＷ［Ｉ（ｋ）］の増加率が最も大きい符号"０１１１"を誤りとして入力する（Ｉ（ｋ）を"０１１１"に置換する）と、その結果、ポイント２においてクリックノイズが発生し始めていることが確認できる。このことから、Ｉ（ｋ）の符号誤りが生じた時点で必ずしもクリックノイズが発生するとは限らないことが解かる。更に、通常時のｙｕ（ｋ）の挙動を見ると、鋸形のように変動していることが確認できる。このことから、差分値の大きいＩ（ｋ）が入力されるときは、それまでにＷ［Ｉ（ｋ）］の変化量の小さいＩ（ｋ）が入力されており、ｙｕ（ｋ）の値が小さくなっていることが解かる。Ｉ（ｋ）の符号誤りが生じたポイント１ではクリックノイズが発生せずに、暫らく経過したポイント２でクリックノイズが発生した理由としては、次のように推察できる。即ち、ポイント１ではＩ（ｋ）はＷ［Ｉ（ｋ）］の差分値が大きくなる符号に置換されたが、そのときのｙｕ（ｋ）の値が十分に小さかったため、クリックノイズは発生しなかった。ところが、ポイント２ではＩ（ｋ）は符号誤りを生じなかったにも関わらず、そのときのｙｕ（ｋ）の値に対してＷ［Ｉ（ｋ）］の差分値の大きいＩ（ｋ）が入力されたために、クリックノイズが発生したと考えられる。以上の推論を踏まえれば、ｙｕ（ｋ）に予め閾値を設定しておき、エラー発生時にｙｕ（ｋ）の値が閾値を超え、且つＷ［Ｉ（ｋ）］の増加率が大きいＩ（ｋ）が入力されたときにｙｕ（ｋ）の値が減少する方向にＩ（ｋ）の符号置換を行うことで、クリックノイズの発生を抑制できると考えられる。
【００２３】
図４は１ｋＨｚのトーン信号と音声信号を入力したときのｙｕ（ｋ）の各サンプリング時刻における挙動変化を示す比較グラフである。図５は１ｋＨｚのトーン信号と音声信号を入力したときのｙｌ（ｋ）の各サンプリング時刻における挙動変化を示す比較グラフである。これらの図を比較すると、入力信号が音声信号の場合には、ｙｕ（ｋ）とｙｌ（ｋ）のそれぞれの値は比較的大きく緩やかに変動するのに対し、入力信号がトーン信号の場合には、ｙｕ（ｋ）とｙｌ（ｋ）のそれぞれの値はある一定値付近で細かく振動するように変動する。この一定値は入力信号の周波数やレベルによって異なり、周波数が低く、レベルが低い程、値は小さくなる。また、ｙｌ（ｋ）の値はｙｕ（ｋ）にローパスフィルタ処理をした値に近似している。このように、入力信号の周波数やレベル等によってｙｕ（ｋ）とｙｌ（ｋ）の変動が様々であるため、ｙｕ（ｋ）とｙｌ（ｋ）のそれぞれに１つの閾値を設ける構成としたのでは、クリックノイズの検出は困難である。
【００２４】
そこで、本実施形態ではｙｕ（ｋ）とｙｌ（ｋ）の２つのパラーメタの組み合わせに対して閾値を複数設定する。具体的には、図６に示すように、ｙｌ（ｋ）について複数の閾値ｙｌ１，ｙｌ２を設定する。ｙｕ（ｋ）＞ｙｌ１の場合（グループ１）には、図７に示すように、Ｗ［Ｉ（ｋ）］の増加率が比較的大きくなるＩ（ｋ）の絶対値＝７，６，５のそれぞれに対して、ｙｕ（ｋ）の複数の閾値ｙｕ１＿７，ｙｕ１＿６，ｙｕ１＿５を設定する。ｙｌ１≦ｙｕ（ｋ）≦ｙｌ２の場合（グループ２）には、Ｗ［Ｉ（ｋ）］の増加率が比較的大きくなるＩ（ｋ）の絶対値＝７，６，５のそれぞれに対して、ｙｕ（ｋ）の複数の閾値ｙｕ２＿７，ｙｕ２＿６，ｙｕ２＿５を設定する。ｙｕ（ｋ）＜ｙｌ２の場合（グループ３）には、Ｗ［Ｉ（ｋ）］の増加率が比較的大きくなるＩ（ｋ）の絶対値＝７，６，５のそれぞれに対して、ｙｕ（ｋ）の複数の閾値ｙｕ３＿７，ｙｕ３＿６，ｙｕ３＿５を設定する。
【００２５】
ここで、ｙｌ（ｋ）はｙｕ（ｋ）をローパスフィルタ処理したものとして近似できるため、ｙｌ（ｋ）の値が大きいときはｙｕ（ｋ）の値も大きく、ｙｌ（ｋ）の値が小さいときはｙｕ（ｋ）の値も小さいと考えてよい。各グループ間におけるｙｕ（ｋ）の閾値は一部重なり合う部分もあるが、大まかな傾向としては、グループ１におけるｙｕ（ｋ）の閾値はグループ２におけるｙｕ（ｋ）の閾値よりも大きく、グループ２におけるｙｕ（ｋ）の閾値はグループ３におけるｙｕ（ｋ）の閾値よりも大きい。また、Ｉ（ｋ）の絶対値＝７，６，５の順にＷ［Ｉ（ｋ）］の増加率が小さくなるため、グループ１内におけるｙｕ（ｋ）の閾値は、ｙｕ１＿７＜ｙｕ１＿６＜ｙｕ１＿５とし、グループ２内におけるｙｕ（ｋ）の閾値は、ｙｕ２＿７＜ｙｕ２＿６＜ｙｕ２＿５とし、グループ３内におけるｙｕ（ｋ）の閾値は、ｙｕ３＿７＜ｙｕ３＿６＜ｙｕ３＿５とする。但し、閾値の数や各グループ間の閾値の重なり具合等は適宜変更することも可能である。
【００２６】
置換器２１はｙｌ（ｋ）の値に応じて定められたｙｕ（ｋ）の閾値とｙｕ（ｋ−１）との大小関係が所定の条件を満たした場合に、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換する。Ｉ'（ｋ）としては、"１１１１"以外の符号であって、Ｗ［Ｉ（ｋ）］の増加率が低くなる符号が望ましく、例えば、絶対値が１又は２の符号、即ち、"０００１"又は"００１０"（負の場合は、それぞれ"１１１０"又は"１１０１"）が好適である。このように符号置換を行うことで、ミュート時間を極力無くすことができる。
【００２７】
上述した符号置換の処理フローについて、図８及び図９を参照して説明する。この処理フローは置換器２１の内部処理として実行される。置換器２１は判定時間調整部２０からエラー検出信号を受信すると（Ｓ１；ＹＥＳ）、ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ１であるか否かをチェックする（Ｓ２）。ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ１であって（Ｓ２；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）の絶対値が５である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ１＿５であるか否かをチェックする（Ｓ３）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ１＿５である場合には（Ｓ３；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ６）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ１＿５である場合には（Ｓ３；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ１であって（Ｓ２；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）の絶対値が６である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ１＿６であるか否かをチェックする（Ｓ４）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ１＿６である場合には（Ｓ４；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ６）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ１＿６である場合には（Ｓ４；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ１であって（Ｓ２；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）の絶対値が７である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ１＿７であるか否かをチェックする（Ｓ５）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ１＿７である場合には（Ｓ５；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ６）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ１＿７である場合には（Ｓ５；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。
【００２８】
ｙｌ（ｋ−１）≦ｙｌ１である場合には（Ｓ２；ＮＯ）、ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ２であるか否かをチェックする（Ｓ７）。ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ２であって（Ｓ７；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）の絶対値が５である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ２＿５であるか否かをチェックする（Ｓ８）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ２＿５である場合には（Ｓ８；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ１１）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ２＿５である場合には（Ｓ８；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ２であって（Ｓ７；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）の絶対値が６である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ２＿６であるか否かをチェックする（Ｓ９）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ２＿６である場合には（Ｓ９；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ１１）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ２＿６である場合には（Ｓ８；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。ｙｌ（ｋ−１）＞ｙｌ２であって（Ｓ７；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）の絶対値が７である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ２＿７であるか否かをチェックする（Ｓ１０）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ２＿７である場合には（Ｓ１０；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ１１）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ２＿７である場合には（Ｓ１０；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。
【００２９】
ｙｌ（ｋ−１）≦ｙｌ２であって（Ｓ７；ＮＯ）、Ｉ（ｋ）の絶対値が５である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ３＿５であるか否かをチェックする（Ｓ１２）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ３＿５である場合には（Ｓ１２；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ１５）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ３＿５である場合には（Ｓ１２；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。Ｉ（ｋ）の絶対値が６である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ３＿６であるか否かをチェックする（Ｓ１３）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ３＿６である場合には（Ｓ１３；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ１５）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ３＿６である場合には（Ｓ１３；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。Ｉ（ｋ）の絶対値が７である場合には、ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ３＿７であるか否かをチェックする（Ｓ１４）。ｙｕ（ｋ−１）＞ｙｕ３＿７である場合には（Ｓ１４；ＹＥＳ）、Ｉ（ｋ）をＩ'（ｋ）に置換し（Ｓ１５）、ｙｕ（ｋ−１）≦ｙｕ３＿７である場合には（Ｓ１４；ＮＯ）、処理フローを抜けてＳ１に戻る。
【００３０】
次に、予測信号リミッタ１３における予測信号ｓｅ（ｋ）の符号置換処理について説明する。再生信号ｓｒ（ｋ）は量子化差分信号ｄｑ（ｋ）と予測信号ｓｅ（ｋ）との和によって求められるが、クリックノイズは予測信号ｓｅ（ｋ）の符号反転によって引き起こされることが判明している。図１０に示すようにｓｅ（ｋ）は１５ビットの２の補数表示で表される。０ｘ３ＦＦＦは正の最大値であり、０は正の最小値である。０ｘ７ＦＦＦは負の最大値であり、０ｘ４０００は負の最小値である。０ｘ６０００〜０ｘ１ＦＦＦの範囲は出力リミッタ１５によって制限される範囲である。ｓｅ（ｋ）に符号誤りが生じ、その後の入力信号との相関がとれなくなると、ｓｅ（ｋ）は正の最大値を超えて、オーバーフローを起こし、符号反転して負の値をとるようになる。通常、数百Ｈｚオーダー〜１５００Ｈｚ未満の信号が最大レベルから１サンプリングで反転した符号に移行することは考えにくいため、１サンプリング前のＰＣＭ信号ｓｏ（ｋ−１）が１４ビット最大レベルとなり、且つ、ｓｅ（ｋ）がｓｏ（ｋ−１）を符号反転した値と同じである場合には、予測信号リミッタ１３はｓｅ（ｋ）の値をｓｏ（ｋ−１）と同じ値に置換する。一方、１５００Ｈｚ以上の周波数では１周期のサンプル数が少ないため、符号反転が起きただけでは実際のサンプル点との見分けが困難である。可聴帯域の信号が最大レベルから１サンプリングで反転した符号の最大レベルに移行することは考えにくいことから、１５００Ｈｚ以上の高周波信号については、１サンプリング前のｓｏ（ｋ−１）が１４ビット最大レベルであり、ｓｅ（ｋ）がｓｏ（ｋ−１）を符号反転した値と同じであり、且つ、ｓｅ（ｋ）の値が出力リミッタ１５で制限される値（０ｘ６０００〜０ｘ１ＦＦＦの範囲）である場合には、予測信号リミッタ１３はｓｅ（ｋ）の値をｓｏ（ｋ−１）と同じ値に置換する。図１１に示すように極予測係数ａ1（ｋ）は周波数に追従した特性を示すので、受信入力周波数を識別する手段として、ａ1（ｋ）の値を利用することで、受信入力周波数が１５００Ｈｚ以上であるか否かを判定できる。
【００３１】
本実施形態によれば受信したＡＤＰＣＭ符号Ｉ（ｋ）に符号誤りが生じた場合に、置換器２１によって、Ｉ（ｋ）をＷ［Ｉ（ｋ）］の増加率が低くなるＩ'（ｋ）に置換することで、ミュート処理を極力抑制できるので、通話距離を拡大できる効果がある。また、予測信号リミッタ１３を新たに設けることで、ミュート処理を極力抑制できるので、通話距離を拡大できる
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態のＡＤＰＣＭ復号器の構成図である。
【図２】Ｉ（ｋ）の絶対値とＷ［Ｉ（ｋ）］の対応関係を示す図である。
【図３】通常時とエラー発生時におけるｙｕ（ｋ）の比較グラフである。
【図４】ｙｕ（ｋ）の各サンプリング時刻におけるグラフである。
【図５】ｙｌ（ｋ）の各サンプリング時刻におけるグラフである。
【図６】ｙｌ（ｋ）の閾値の説明図である。
【図７】ｙｕ（ｋ）の閾値の説明図である。
【図８】符号置換の処理フローである。
【図９】符号置換の処理フローである。
【図１０】予測信号ｓｅ（ｋ）の範囲を示す説明図である。
【図１１】極予測係数ａ1（ｋ）の特性曲線である。
【図１２】従来の音声品質改善装置の機能ブロック図である。
【図１３】Ｉ（ｋ）の絶対値とＦ［Ｉ（ｋ）］の対応関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…ＡＤＰＣＭ復号器 １１…適応逆量子化器 １２…適応予測器 １３…予測信号リミッタ １４…再生信号算出部 １５…出力リミッタ １６…遅延器 １７…量子化スケールファクタ適応部 １８…適応速度制御部 １９…トーン及び変化点の検出器 ２０…判定時間調整部 ２１…置換器 ２２…誤り検出器 ３０…デジタル無線通信装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線回線を介して受信したＡＤＰＣＭ符号の符号誤りを検出する誤り検出器と、前記ＡＤＰＣＭ符号を復号してＰＣＭ信号を生成するＡＤＰＣＭ復号器と、前記誤り検出器によってＡＤＰＣＭ符号に符号誤りがあると判定されてから予め定められた時間内に前記ＡＤＰＣＭ復号器で求まる高速スケールファクタ、低速スケールファクタ、及び受信したＡＤＰＣＭ符号のそれぞれが所定の閾値を越えた場合にクリックノイズが発生すると判定し、ＡＤＰＣＭ符号を予め定められた所定の符号に置換する置換器とを備える、デジタル無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載のデジタル無線通信装置であって、低速スケールファクタの閾値が予め複数設定されており、低速スケールファクタの閾値のそれぞれに対して、前記ＡＤＰＣＭ符号の絶対値によって高速スケールファクタの閾値が複数設定されている、デジタル無線通信装置。
【請求項３】
請求項２に記載のデジタル無線通信装置であって、低速スケールファクタの閾値が高いほど高速スケールファクタの閾値も高く設定されている、デジタル無線通信装置。
【請求項４】
請求項２に記載のデジタル無線通信装置であって、ＡＤＰＣＭ符号の絶対値が大きいほど高速スケールファクタの閾値が低く設定されている、デジタル無線通信装置。
【請求項５】
無線回線を介して受信したＡＤＰＣＭ符号の符号誤りを検出する誤り検出器と、前記ＡＤＰＣＭ符号を復号してＰＣＭ信号を生成するＡＤＰＣＭ復号器と、前記誤り検出器によってＡＤＰＣＭ符号に符号誤りがあると判定されてから予め定められた時間内に、受信入力周波数が予め設定された周波数よりも低い場合であって、かつ１サンプリング前のＰＣＭ出力信号が最大レベルであって、次のサンプリング時に前記ＡＤＰＣＭ復号器で求めた予測信号が前記１サンプリング前のＰＣＭ出力信号を反転した符号である場合に前記予測信号を前記１サンプリング前のＰＣＭ出力信号に置換する予測信号リミッタを備える、デジタル無線通信装置。
【請求項６】
無線回線を介して受信したＡＤＰＣＭ符号の符号誤りを検出する誤り検出器と、前記ＡＤＰＣＭ符号を復号してＰＣＭ信号を生成するＡＤＰＣＭ復号器と、前記誤り検出器によってＡＤＰＣＭ符号に符号誤りがあると判定されてから予め定められた時間内に、受信入力周波数が予め設定された周波数よりも高い場合であって、かつ１サンプリング前のＰＣＭ出力信号が最大レベルであって、次のサンプリング時に前記ＡＤＰＣＭ復号器で求めた予測信号が前記１サンプリング前のＰＣＭ出力信号を反転した符号であり、かつ前記ＡＤＰＣＭ復号器の１４ビットの出力リミッタで制限されるレベルである場合に前記予測信号を前記１サンプリング前のＰＣＭ出力信号に置換する予測信号リミッタを備える、デジタル無線通信装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載のデジタル無線通信装置であって、前記予測信号リミッタは前記ＡＤＰＣＭ復号器で求まる極予測係数を用いて受信入力周波数が前記予め設定された周波数であるか否かを識別する、デジタル無線通信装置。
【請求項１】
無線回線を介して受信したＡＤＰＣＭ符号の符号誤りを検出する誤り検出器と、前記ＡＤＰＣＭ符号を復号してＰＣＭ信号を生成するＡＤＰＣＭ復号器と、前記誤り検出器によってＡＤＰＣＭ符号に符号誤りがあると判定されてから予め定められた時間内に前記ＡＤＰＣＭ復号器で求まる高速スケールファクタ、低速スケールファクタ、及び受信したＡＤＰＣＭ符号のそれぞれが所定の閾値を越えた場合にクリックノイズが発生すると判定し、ＡＤＰＣＭ符号を予め定められた所定の符号に置換する置換器とを備える、デジタル無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載のデジタル無線通信装置であって、低速スケールファクタの閾値が予め複数設定されており、低速スケールファクタの閾値のそれぞれに対して、前記ＡＤＰＣＭ符号の絶対値によって高速スケールファクタの閾値が複数設定されている、デジタル無線通信装置。
【請求項３】
請求項２に記載のデジタル無線通信装置であって、低速スケールファクタの閾値が高いほど高速スケールファクタの閾値も高く設定されている、デジタル無線通信装置。
【請求項４】
請求項２に記載のデジタル無線通信装置であって、ＡＤＰＣＭ符号の絶対値が大きいほど高速スケールファクタの閾値が低く設定されている、デジタル無線通信装置。
【請求項５】
無線回線を介して受信したＡＤＰＣＭ符号の符号誤りを検出する誤り検出器と、前記ＡＤＰＣＭ符号を復号してＰＣＭ信号を生成するＡＤＰＣＭ復号器と、前記誤り検出器によってＡＤＰＣＭ符号に符号誤りがあると判定されてから予め定められた時間内に、受信入力周波数が予め設定された周波数よりも低い場合であって、かつ１サンプリング前のＰＣＭ出力信号が最大レベルであって、次のサンプリング時に前記ＡＤＰＣＭ復号器で求めた予測信号が前記１サンプリング前のＰＣＭ出力信号を反転した符号である場合に前記予測信号を前記１サンプリング前のＰＣＭ出力信号に置換する予測信号リミッタを備える、デジタル無線通信装置。
【請求項６】
無線回線を介して受信したＡＤＰＣＭ符号の符号誤りを検出する誤り検出器と、前記ＡＤＰＣＭ符号を復号してＰＣＭ信号を生成するＡＤＰＣＭ復号器と、前記誤り検出器によってＡＤＰＣＭ符号に符号誤りがあると判定されてから予め定められた時間内に、受信入力周波数が予め設定された周波数よりも高い場合であって、かつ１サンプリング前のＰＣＭ出力信号が最大レベルであって、次のサンプリング時に前記ＡＤＰＣＭ復号器で求めた予測信号が前記１サンプリング前のＰＣＭ出力信号を反転した符号であり、かつ前記ＡＤＰＣＭ復号器の１４ビットの出力リミッタで制限されるレベルである場合に前記予測信号を前記１サンプリング前のＰＣＭ出力信号に置換する予測信号リミッタを備える、デジタル無線通信装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載のデジタル無線通信装置であって、前記予測信号リミッタは前記ＡＤＰＣＭ復号器で求まる極予測係数を用いて受信入力周波数が前記予め設定された周波数であるか否かを識別する、デジタル無線通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−５０４７６（Ｐ２００６−５０４７６Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３２０２６（Ｐ２００４−２３２０２６）
【出願日】平成１６年８月９日（２００４．８．９）
【出願人】（０００１１５２６７）ユニデン株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月９日（２００４．８．９）
【出願人】（０００１１５２６７）ユニデン株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]