(57)【要約】【課題】周波数帯域が異なる複数の音声信号において信号の相互参照を可能とし、音声通話の品質を向上させる機能を容易に、かつ、低コストで実現すること。【解決手段】帯域拡張部１０４は、狭帯域音声信号を広帯域音声信号に帯域拡張し、ゲイン制御部１０５は、上り音声信号を参照信号として用いて下り音声信号のゲインを制御し、エコーキャンセラ１０９は、下り音声信号を参照信号として用いて上り音声信号に含まれるエコー成分をキャンセルし、ダウンサンプリング部１１１は、広帯域音声信号を狭帯域音声信号へ変換する帯域変換を行って狭帯域の参照信号を生成し、アップサンプリング部１１２は、狭帯域音声信号を広帯域音声信号へ変換する帯域変換を行って広帯域の参照信号を生成する。【選択図】図１
2010276780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上り音声信号または下り音声信号を参照信号として用いて、前記下り音声信号に対する信号処理または前記上り音声信号に対する信号処理を行う信号処理手段と、
参照信号として用いられる信号の周波数帯域を変換して、参照信号と前記信号処理手段における信号処理対象の信号との周波数帯域を一致させる帯域変換を行う変換手段と、
を具備する通信装置。
【請求項２】
前記信号処理および前記帯域変換を行うか否かの切替制御を行う制御手段、をさらに具備する、
請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
通信装置における信号処理方法であって、
上り音声信号または下り音声信号を参照信号として用いて、前記下り音声信号に対する信号処理または前記上り音声信号に対する信号処理を行う信号処理ステップと、
参照信号として用いられる信号の周波数帯域を変換して、参照信号と前記信号処理ステップにおける信号処理対象の信号との周波数帯域を一致させる帯域変換を行う変換ステップと、
を具備する信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置および信号処理方法に関し、特に、異なる複数の周波数帯域の信号が混在する通信システムにおいて用いられる通信装置および信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の携帯端末の急速な普及が進んでおり、携帯電話は固定電話に代わって日常生活おいても必要不可欠なものとなっている。
【０００３】
第３世代の携帯電話方式としてＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）方式の普及が進んでおり、さらに高速化した方式であるＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）・ＨＳＵＰＡ（High Speed Uplink Packet Access）方式による通信サービスも始まりつつある。
【０００４】
これらの方式の音声通話においては、ＡＭＲ（Adaptive Multi-Rate）に代表されるような、サンプリングレート８ｋＨｚの狭帯域音声符号化方式が採用されている。
【０００５】
ＡＭＲのような狭帯域音声符号化方式によって、音声通話では十分な品質が得られる。一方で、ＡＭＲのような狭帯域音声符号化方式は、例えば音楽ＣＤ（４４．１ｋＨｚ）などと比較するとサンプリングレートが十分ではなく、４ｋＨｚ以下の周波数帯域の音声信号しか対象としていない。将来的により高速な通信方式による通信サービスが開始されると、ＡＭＲ−ＷＢ（AMR-Wideband）と呼ばれる広帯域音声符号化方式（サンプリングレートは１６ｋＨｚ）も使用される予定である。
【０００６】
そこで、ＡＭＲ−ＷＢのような広帯域音声符号化方式を使用した通信システムに関する技術も検討されている。例えば、ＡＭＲ−ＷＢを使用する広帯域通信システムにおいて、４ｋＨｚを超える帯域音声をもつ広帯域音声と、４ｋＨｚ以下の帯域音声をもつ狭帯域音声の両方を扱うことができる技術がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２５８２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に示される、異なる複数の周波数帯域の音声信号を扱うことのできる技術を携帯端末で使用することを想定した場合、上り音声信号（送信音声信号）と下り音声信号（受信音声信号）との間において、異なる周波数帯域の信号が混在する。
【０００９】
また、狭帯域音声信号を広帯域へ拡張して通話音声品質を向上させる場合においても、同様に、異なる周波数帯域の信号が混在することになる。
【００１０】
また、通常、携帯端末での音声通話における通話品質を向上させるために、携帯端末には様々な機能が搭載されていることが多い。例えば、雑音を抑えて会話音声を聞きやすくするためのノイズキャンセラ、ハンズフリー通話時などにマイク側から回りこむエコーをキャンセルするためのエコーキャンセラ等の機能が一般的に知られている。これらの機能を実現するためには、下り側音声処理または上り側音声処理の一部分に何らかの処理を追加するだけでは困難であり、上り音声信号から下り音声信号、または、下り音声信号から上り音声信号への信号の参照が必要な場合がある。このような場合に上り音声信号と下り音声信号との間において異なる周波数帯域の信号が混在していると、互いに信号の参照ができない。
【００１１】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、周波数帯域が異なる複数の音声信号において信号の相互参照を可能とし、音声通話の品質を向上させる機能を容易に、かつ、低コストで実現することができる通信装置および信号処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の通信装置は、上り音声信号または下り音声信号を参照信号として用いて、前記下り音声信号に対する信号処理または前記上り音声信号に対する信号処理を行う信号処理手段と、参照信号として用いられる信号の周波数帯域を変換して、参照信号と前記信号処理手段における信号処理対象の信号との周波数帯域を一致させる帯域変換を行う変換手段と、を具備する構成を採る。
【００１３】
本発明の信号処理方法は、通信装置における信号処理方法であって、上り音声信号または下り音声信号を参照信号として用いて、前記下り音声信号に対する信号処理または前記上り音声信号に対する信号処理を行う信号処理ステップと、参照信号として用いられる信号の周波数帯域を変換して、参照信号と前記信号処理ステップにおける信号処理対象の信号との周波数帯域を一致させる帯域変換を行う変換ステップと、を具備するようにした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、周波数帯域が異なる複数の音声信号において信号の相互参照を可能とし、音声通話の品質を向上させる機能を容易に、かつ、低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る通信装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２に係る通信装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態３に係る通信装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態４に係る通信装置の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１に本実施の形態に係る通信装置１００の構成を示す。
【００１８】
通信装置１００において、ＲＦ（Radio Frequency）／ＢＢ（Base Band）部１０２は、アンテナ１０１を介して送受信される音声信号に対して、アップコンバートおよびダウンコンバートを含む、無線周波数−ベースバンド間での無線処理を施す。
【００１９】
音声復号部１０３は、無線処理後の下り音声信号（狭帯域音声信号）に対して復号処理を行う。例えば、復号方式としてはＡＭＲが使用される。ＡＭＲにはＮａｒｒｏｗ  Ｂａｎｄ方式（ＡＭＲ−ＮＲ方式）とＷｉｄｅ  Ｂａｎｄ方式（ＡＭＲ−ＷＢ方式）とがある。本実施の形態においては、例えばＡＲＭ−ＮＢ方式を使用する。
【００２０】
帯域拡張部１０４は、狭帯域音声信号を広帯域音声信号に帯域拡張して、通信相手端末での符号化時に失われた音声信号の高域部分を復元する。
【００２１】
ゲイン制御部１０５は、音声を聞きやすくするために下り音声信号（広帯域音声信号）のゲインを制御する。このゲイン制御により、下り音声信号の音声通話の品質を向上させることができる。ゲイン制御部１０５は、アップサンプリング部１１２から入力される上り音声信号（広帯域音声信号）を参照信号として用いて、帯域拡張部１０４から入力される下り音声信号（広帯域音声信号）のゲインを制御する。例えば、上り音声信号が周辺雑音をより多く含むほど、音声を聞きやすくするためにゲインをより大きくするようなゲイン制御を行う。
【００２２】
Ｄ／Ａ部１０６は、デジタル音声信号をアナログ音声信号へ変換し、アナログ音声信号をレシーバー、スピーカー、ヘッドセット等の出力デバイス１０７へ出力する。
【００２３】
Ａ／Ｄ部１０８は、マイク１１３から入力されるアナログ音声信号をデジタル音声信号へ変換する。
【００２４】
エコーキャンセラ１０９は、出力デバイス１０７からの出力音声がマイク１１３へ回り込んだ際に発生する、通信相手端末へのエコー成分をキャンセルして抑制する。このエコーキャンセルにより、上り音声信号の音声通話の品質を向上させることができる。エコーキャンセラ１０９は、ダウンサンプリング部１１１から入力される下り音声信号（狭帯域音声信号）を参照信号として用いて、Ａ／Ｄ部１０８から入力される上り音声信号（狭帯域音声信号）に含まれるエコー成分をキャンセルする。
【００２５】
音声符号化部１１０は、上り音声信号（狭帯域音声信号）に対して符号化処理を行う。例えば、符号化方式としてはＡＭＲが使用される。ＡＭＲにはＮａｒｒｏｗ  Ｂａｎｄ方式（ＡＭＲ−ＮＲ方式）とＷｉｄｅ  Ｂａｎｄ方式（ＡＭＲ−ＷＢ方式）とがある。本実施の形態においては、例えばＡＲＭ−ＮＢ方式を使用する。
【００２６】
ダウンサンプリング部１１１は、エコーキャンセラ１０９において参照信号として必要な狭帯域の下り音声信号を生成するために、ゲイン制御部１０５から入力される広帯域音声信号を狭帯域音声信号へ変換する帯域変換を行う。例えば、ダウンサンプリング部１１１は、サンプリング周波数１６ｋＨｚの広帯域音声信号が入力される場合、ダウンサンプリングを行って８ｋＨｚの狭帯域音声信号を出力する。これにより、エコーキャンセラ１０９での参照信号と、エコーキャンセラ１０９での信号処理対象の上り音声信号との周波数帯域を狭帯域に一致させることができる。
【００２７】
アップサンプリング部１１２は、ゲイン制御部１０５において参照信号として必要な広帯域の上り音声信号を生成するために、エコーキャンセラ１０９から入力される狭帯域音声信号を広帯域音声信号へ変換する帯域変換を行う。例えば、アップサンプリング部１１２は、サンプリング周波数８ｋＨｚの狭帯域音声信号が入力される場合、アップサンプリングを行って１６ｋＨｚの広帯域音声信号を出力する。これにより、ゲイン制御部１０５での参照信号と、ゲイン制御部１０５での信号処理対象の下り音声信号との周波数帯域を広帯域に一致させることができる。なお、アップサンプリング部１１２は、アップサンプリングとともに、高域信号成分の復元を併せて行ってもよい。
【００２８】
なお、上記説明では、下り音声信号が狭帯域音声信号であり、上り音声信号が広帯域音声信号である場合を一例として説明したが、下り音声信号が広帯域音声信号であり、上り音声信号が狭帯域音声信号である場合でも上記同様にして本発明を実施することができる。つまり、本発明は、周波数帯域が異なる複数の音声信号において信号の相互参照が必要な場合のすべてに適用可能である。
【００２９】
このように、本実施の形態によれば、周波数帯域が互いに異なる下り音声信号と上り音声信号の周波数帯域を相互に変換し、狭帯域および広帯域の双方で一致させる。よって、本実施の形態によれば、下り音声信号の音声通話の品質を向上させるゲイン制御を上り音声信号を参照して行うことができるとともに、上り音声信号の音声通話の品質を向上させるエコーキャンセルを上り音声信号を参照して行うことができる。つまり、本実施の形態によれば、周波数帯域が異なる複数の音声信号において信号の相互参照が可能となるため、声通話の品質を向上させる機能を容易に、かつ、低コストで実現することができる。
【００３０】
（実施の形態２）
図２に本実施の形態に係る通信装置２００の構成を示す。なお、図２において図１（実施の形態１）と同一の構成部には図１と同一の符号を付与し説明を省略する。
【００３１】
通信装置２００において、パス制御部２０１は、帯域拡張部１０４での帯域拡張を行うか否かを制御する。また、パス制御部２０１は、帯域拡張を行うか否かに応じて、ダウンサンプリング部１１１でのダウンサンプリングおよびアップサンプリング部１１２でのアップサンプリングを行うか否か制御する。
【００３２】
具体的には、パス制御部２０１は、帯域拡張部１０４での帯域拡張を行う場合は、ＳＷ（スイッチ）１、ＳＷ２およびＳＷ３のすべてをｂ側に接続して帯域拡張部１０４へのパス、ダウンサンプリング部１１１へのパス、および、アップサンプリング部１１２へのパスを有効にする。よって、下り音声信号に対して帯域拡張がなされる場合は、実施の形態１（図１）と同一の動作となる。
【００３３】
一方、帯域拡張部１０４での帯域拡張を行わない場合は、下り音声信号と上り音声信号の周波数帯域を相互に変換することが不要になるため、パス制御部２０１は、ＳＷ１、ＳＷ２およびＳＷ３のすべてをａ側に接続して帯域拡張部１０４へのパス、ダウンサンプリング部１１１へのパス、および、アップサンプリング部１１２へのパスを無効にする。これにより、狭帯域の下り音声信号が参照信号としてそのままエコーキャンセラ１０９へ入力され、狭帯域の上り音声信号が参照信号としてそのままゲイン制御部１０５へ入力される。よって、帯域拡張部１０４での帯域拡張を行わない場合は、通信装置２００内の音声信号は狭帯域信号のみとなる。
【００３４】
なお、帯域拡張部１０４での帯域拡張を行うか否かを、パス制御部２０１が通信装置２００のユーザのキー操作等に従って切り替えてもよい。また、帯域拡張部１０４での帯域拡張を行うか否かを、パス制御部２０１が通信装置２００の入出力デバイスや周辺装置等のハードウェアの切り替えに同期させて切り替えてもよい。
【００３５】
このように、本実施の形態によれば、音声信号の帯域拡張を行うか否かを切り替えて、例えば通信装置のユーザの好みに応じて通話音質を変えることができる。よって、本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加え、狭帯域通信システムと広帯域通信システムの双方に適用可能な通信装置を実現することができる。
【００３６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、マイク１１３からＡ／Ｄ部１０８に入力されるアナログ音声信号が広帯域音声信号である場合について説明する。
【００３７】
図３に本実施の形態に係る通信装置３００の構成を示す。なお、図３において図１（実施の形態１）および図２（実施の形態２）と同一の構成部には図１および図２と同一の符号を付与し説明を省略する。
【００３８】
通信装置３００において、パス制御部２０１は、帯域拡張部１０４での帯域拡張を行う場合は、ＳＷ１をｂ側に接続して帯域拡張部１０４へのパスを有効にする。また、マイク１１３からＡ／Ｄ部１０８に入力されるアナログ音声信号が広帯域音声信号であるため下り音声信号と上り音声信号の周波数帯域を相互に変換することが不要になるため、ＳＷ２およびＳＷ３をａ側に接続してダウンサンプリング部１１１へのパス、および、アップサンプリング部１１２へのパスを無効にする。これにより、広帯域の下り音声信号が参照信号としてそのままエコーキャンセラ１０９へ入力され、広帯域の上り音声信号が参照信号としてそのままゲイン制御部１０５へ入力される。
【００３９】
一方、帯域拡張部１０４での帯域拡張を行わない場合は、実施の形態２同様、パス制御部２０１は、ＳＷ１、ＳＷ２およびＳＷ３のすべてをａ側に接続して帯域拡張部１０４へのパス、ダウンサンプリング部１１１へのパス、および、アップサンプリング部１１２へのパスを無効にする。
【００４０】
ダウンサンプリング部３０１は、エコーキャンセラ１０９から入力される上り音声信号（広帯域音声信号）の周波数帯域を狭帯域音声信号へ変換する帯域変換を行う。
【００４１】
このように、本実施の形態によれば、マイクから入力される音声信号が広帯域音声信号である場合でも、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
（実施の形態４）
図４に本実施の形態に係る通信装置４００の構成を示す。なお、図４において図１（実施の形態１）と同一の構成部には図１と同一の符号を付与し説明を省略する。
【００４３】
信号発生部４０１は、例えばｓｉｎ波、トーン等の任意の信号を発生する。ここでは、信号発生部４０１は、例えば８ｋＨｚの狭帯域音声信号を発生する。
【００４４】
アップサンプリング部４０２は、ゲイン制御部１０５からミキシング部４０３に入力される下り音声信号（広帯域音声信号）と周波数帯域を一致させるために、信号発生部４０１から入力される狭帯域音声信号を広帯域音声信号へ変換する帯域変換を行う。
【００４５】
ミキシング部４０３は、ゲイン制御部１０５から入力される下り音声信号（広帯域音声信号）とアップサンプリング部４０２から入力される広帯域音声信号とを（すなわち、複数のチャネルの音声信号を）ミキシング（重畳）して１チャネルの信号にする。
【００４６】
なお、ミキシング部４０３の位置は、帯域拡張部１０４の後段であれば特に限定されない。
【００４７】
また、広帯域音声信号を例えば上り音声信号のような狭帯域音声信号にミキシングすることも可能である。その場合は、図３において、広帯域音声信号を発生する信号発生部、信号発生部から入力される広帯域音声信号を狭帯域音声信号へ変換する帯域変換を行うダウンサンプリング部、および、ミキシング部をＡ／Ｄ部１０８の後段に備えればよい。
【００４８】
このように、本実施の形態によれば、任意の位置で任意の周波数帯域の信号を重畳することが可能となる。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態について説明した。
【００５０】
なお、上り音声信号を参照信号として用いて行う下り音声信号に対する信号処理はゲイン制御以外の信号処理であってもよい。また、下り音声信号を参照信号として用いて行う上り音声信号に対する信号処理はエコーキャンセル以外の信号処理であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、携帯電話等の携帯端末に好適である。特に、ＡＭＲ−ＮＢ等の狭帯域の符号化方式が使用される場合には、音声通話の品質の向上のために広帯域化技術が用いることがあるため、本発明により周波数帯域の相違を吸収することが特に有用である。
【符号の説明】
【００５２】
１００,２００,３００,４００  通信装置
１０１  アンテナ
１０２  ＲＦ／ＢＢ部
１０３  音声復号部
１０４  帯域拡張部
１０５  ゲイン制御部
１０６  Ｄ／Ａ部
１０７  出力デバイス
１０８  Ａ／Ｄ部
１０９  エコーキャンセラ
１１０  音声符号化部
１１１,３０１  ダウンサンプリング部
１１２,４０２  アップサンプリング部
２０１  パス制御部
４０１  信号発生部
４０３  ミキシング部
【図１】
2010276780.tif 000003
【図２】
2010276780.tif 000004
【図３】
2010276780.tif 000005
【図４】
2010276780.tif 000006