(57)【要約】【課題】音声コード処理に関し、送信コネクションの質を考慮して音声フレーム処理を行うことで通信音声を向上させることを目的とする。【解決手段】送信コネクションの質は、品質モニタリング部409 により各受信フレームに於けるエラーの有無の仕分に基づいて決定される。送信コネクションの質を決定するために、それ以後の幾つかの音声フレームが走査される間、各フレームの仕分が実行される。置換装置402 内で実行されるエラー音声フレームの置換処理と、処理装置406 内で実行されるエラーなしフレームとして検出されたフレーム処理との両方が、送信コネクションの質に基づいて制御され、これによりデコード後の音声信号の品質に送信エラーの影響が殆ど残らなくなる。【選択図】図４
2008065344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信器に於ける音声フレームの処理方法であって、
受信された音声フレームをエラーのあるフレームとエラーのないフレームとに仕分けする段階と、エラーのあるフレームを幾つかの置換状態（状態Ｄ1,状態Ｄ2,…状態ＤM ）の１つに配置し、該エラーフレームを以前受信したエラーのない各音声フレームに対応するフレームを用いて置換する段階とを具備し、
送信コネクションの質に関し、前記エラー有無の仕分けによりエラーフレームの数が増えるほど質が悪いと判断し、
各エラーフレームの置換を前記送信コネクションの質に依存させることで、前記質が悪い場合、前記置換の継続期間及び強度が減少されるようにし、
質の悪い送信コネクションに対しては、エラーのない各フレームが強度に於いて減少され、質の良好な送信コネクションに対しては、エラーのない各フレームが減衰されないようにした、受信器に於ける音声フレーム処理方法。
【請求項２】
エラーがあると指示される音声フレームの到来時には、前記置換状態（Ｄ1,…ＤM ）を前記送信コネクションの品質の最悪である方向（ＤM ）に動かし、エラーがないと指示される音声フレームの到来時には、前記置換状態を前記送信コネクションの状態の良い方向に動かすようにした、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記送信コネクションの品質は、前記最も悪い置換フレームがその置換状態（状態ＤM ）にて完全に減衰されることで決定される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記送信コネクションの決定段階に於いて、１つのフレームのエラー有無情報に加えて幾つかの他の情報が用いられる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記送信コネクションの品質に従って、エラーフレームの置換制御、及びエラーのないフレームの加工制御の内のいずれか一方だけが実行される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
受信されたチャンネルのデコードされた音声フレーム(401) がエラーのあるものであるか否かを仕分けるための仕分手段(410) と、
各エラーフレームを以前に受信したエラーのない各音声フレームに対応するフレームを用いて置換するための置換手段(402) と、
前記仕分手段(410) から与えられる制御信号に応答して、置換されたフレーム及びエラーのない音声フレームのいずれか一方を音声デコーダに結合するための結合手段(408) とを具備し、更に、
前記各音声フレーム(401) を受信して該各受信されたフレームを処理し、該処理した各フレームを前記結合手段(408) 内に結合するフレーム処理手段(406) と、
前記制御信号に応答して送信コネクションの品質を指示する信号を生成する品質制御手段(409) とを具備し、
前記送信コネクションの品質が良好な送信コネクションの際に実行される前記置換と比較して低下する場合には、前記置換手段(402) が各エラーフレームの置換の期間及び強度を減少し、且つ、
品質の悪い送信コネクションに対しては、前記音声デコーダによって生成される音声信号が減衰されるように前記フレーム処理手段(406) が各フレームを処理し、良好な送信コネクションに対しては、各フレームが前記フレーム処理手段(406) によって処理されないように構成された、デジタル通信システムの受信器。
【請求項７】
前記品質制御手段(409) は、エラーフレームとして指示される音声フレームが受信器に到来した時には前記送信コネクションの質が悪いことを指示し、エラーのないフレームであると指示される音声フレームが受信器に到来した時には前記送信コネクションの質が良いことを指示する、請求項６に記載の受信器。
【請求項８】
前記置換制御手段(405) は、前記送信コネクションの質が急速に低下するときには１個又は複数の置換状態を飛び越して置換を行う、請求項６又は７に記載の受信器。
【請求項９】
受信器に於ける音声フレームを処理するための方法であって、
受信される音声フレームをエラーのあるフレームと、エラーのないフレームとに仕分けする段階と、
第１の状態（Ｄ1）を規定して前記エラーのあるフレームを以前受信したエラーのないフレームに対応する音声フレームを用いて置換する段階と、
エラーのある音声フレームのその後の出現に対応する一連の更なる第１の状態（Ｄ2…ＤM）を規定し、前記その後の各エラー音声フレームを１つの特定の状態（Ｄ2…ＤM）に対応して連続的に増大する減衰性をもたせながら以前に受信したエラーのない音声フレームに対応する前記音声フレームを用いて置換する段階と、
前記各状態（Ｄ1…ＤM）の間に受信されるエラーのないフレームに対応してそれぞれ第２の一連の状態（Ｕ0…ＵM-1）を規定する段階とを具備し、
エラーのないフレームの更なる出現により、前記一連の第２の状態（Ｕ0…ＵN-1）に於ける一連の位置を１つの低い位置に規定し、エラーのあるフレームの出現により、前記第１の状態の対応する１つの状態（Ｄ1…ＤM）を規定する、受信器に於ける音声フレーム処理方法。
【請求項１０】
前記一連の第２の状態（Ｕ0…ＵM-1）が、該各状態（Ｕ0…ＵM-1）の階級的順位に対応して前記エラーなしフレームを減衰させ、尚、Ｕ0は減衰ゼロを示す、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記一連の第２の状態（Ｕ0…ＵM-1）の各状態では、前記エラーなしフレームに対して減衰は行わない、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
エラーなしフレームの出現以降のエラーフレームの出現により前記状態Ｄ1となる、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声コード処理に関し、特に、通信システムに於ける受信器内で各音声コードパラメータを処理することに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムの送信経路内で幾らかの送信エラーが生じ、これらが受信器内でデコードされる音声信号の質を悪化させるということが知られている。一般的にこのような送信エラーを回避するための対応が講じられており、特に、幾つかの音声コード用パラメータをこのようなエラーから保護するための対策が行われている。そのために、通常、送信されるべき最も重要なパラメータに対してエラー訂正コーディングが行われ、チャンネルコーディングと関連して送信側のチャンネルコーディングに於いて実行される。このエラー訂正コーディングを行うことにより、送信経路内で発生されエラー訂正のコード化パラメータに影響を及した幾つかの送信エラーが検出され、その後、これらエラーが受信器内で実行されるチャンネルデコーディングによって訂正されるであろう。
【０００３】
この様な方法は、文献「Ｅｕｒｏｓｐｅｅｃｈ−９１」の第５９５頁乃至５９８頁のＤ．Ｓｅｒｅｎｏ氏による論文「音声コーディングにおけるフレーム置換及びポストフィルタリング」に示されている。もしチャンネルデコーダによって訂正することが不可能なエラーが送信経路内で形成された場合、このチャンネルデコーダは、受信される音声フレームがエラーを含んでいると表示する。以下に於いて、エラーのある音声フレーム又はエラーのない音声フレーム対して言及される場合、これは、各受信される音声フレームに対してエラー訂正コーディングに基づいて実行されたり、幾つかの他の手段により実行される各個々のエラー音声フレームの検出に対して言及される。
【０００４】
エラーのあるフレーム又はエラーのないフレームの識別は、往々にして旨くいかず、エラーのあるフレームがエラーのないフレームとして判断されたり、又は反対にエラーのないフレームがエラーのあるフレームとして判断されたりする状況を形成する。また場合によっては、送信エラーが検出されず、エラーのある音声コードパラメータを用いて音声信号がデコードされ、これにより特に音声信号の扱いを難しくし、結果的に正確なデコーディングが行われないという状況が生じる。通常の送信チャンネルでは容量や情報帯域幅が制限されるので、エラー訂正コーディングによって全てのパラメータを保護することは不可能であり、従って受信器側に於いて全ての送信エラーが検出されることはない。
【０００５】
図１は、音声信号を送信する通信システムに於ける公知の受信器の構成を概略的に示したブロック図である。受信されたデジタル情報フレーム１００がチャンネルデコーダ１０１内に送られる。各音声コードパラメータ１０２は、音声コード化手法が用いられる度に上記チャンネルデコーダから入力され、且つ各フレーム毎にそのレベル又はエラーの表示１０３が入力される。即ち、上記受信されるフレーム内で検出されるが上記チャンネルデコーディングでは訂正できなかったエラーに関する情報もまた上記チャンネルデコーダから入力される。
【０００６】
音声コーダの各パラメータは、更にブロック１０４に入力される。このブロックでは各コードパラメータの処理が行われる。通常この処理は、不都合なフレームを取り除いたり、これを置換したりするための幾つかのシステムを含む。処理されたコーディングパラメータ１０５は、最終的に音声デコーダ１０６内に入力され、これらを基に音声信号１０７が合成される。
【０００７】
図２は、図１に示す各コーディングパラメータの処理ブロック１０４を詳細に示したものである。このブロックは図２に於いて参照番号２００で示されている。チャンネルデコーダ１０１から受信される各受信フレームの音声コードパラメータ２０１が出力部２０３に直接的に結合されるが、これは、上記チャンネルデコーダ１０１から処理ブロック２００内に更に導入されるエラー指示部２０２が、上記受信フレームの各パラメータ内に訂正されてないエラーが検出されないこと、又は、上記受信フレーム内の送信エラーが上記音声コーダーの各パラメータ内に検出されないことのいずれかを表示しない場合に相当する。上記音声コーディングパラメータからの直接的な各送信エラーの検出は、コーディングパラメータ処理ブロックの内にあるブロック２０６にて実行される。
【０００８】
上記受信フレームは、仕分ブロック２０７に於いて、種々のエラー指示器に基づいてエラーのあるもの又はエラーのないものとに仕分けされる。この仕分け結果に基づいてスイッチ２０８が制御され、これにより上記音声フレームがエラーなしフレームとして仕分された場合にはスイッチ２０３が位置２の状態となり、上記受信パラメータ２０１が出力２０３に直接送られる。また反対に、上記音声フレーム内にエラーが検出される場合には、上記スイッチは位置１に切り換えられる。その結果、エラーフレームの置換ブロック２０４内に於いて、エラーのある各フレームに対する置換から得られた各パラメータが出力部２０３に結合される。この置換ブロックにおいては、エラー音声フレームのパラメータが一番最近に受信したエラーなしフレームのパラメータ、又はこのパラメータに基づいて適当な方法で外挿によって決定された新しいパラメータによって置換される。図２に示す遅延ブロック２０５は、置換されるべき各フレームのパラメータが先行するフレームのパラメータに依存して置換が行われることを示す。
【０００９】
受信された音声フレームがエラーを含んでいるという情報が得られた場合には、このエラー音声コーダパラメータを音声デコーダに送る必要はないが、そのような場合には、この送られなかった音声フレーム、即ち喪失フレームに替えて、例えば先に述べたような置換によるフレームを送ることが望ましい。喪失フレームに対する置換を行うための良く知られた方法の一つは、受信されたエラーパラメータを用いる替わりに、出力を完全にサイレント状態とすることである。しかしながら、このような処理方法は非常に良い方法というわけではなく、非実際的である。なぜならば、合成された音声信号の品位が中断によって損なわれるからである。
【００１０】
もう一つの良く知られた置換方法は、上に述べた音声信号デコーディングをサイレント状態にする方法よりも優れている。この方法においては、喪失パラメータに替えて一番最近に受信されたエラーなし音声フレームのパラメータの一部又は全部を用いる。この置換の効率は、音声信号の音の大部分が、音声コーディングにおいて典型的に使用されるフレーム長さである２０ｍｓよりも長い間持続するかどうか、即ち音声信号の特性の変化が十分遅いかどうかにかかっている。このような手法は、例えば英国特許出願第２，２３８，９３３号に記載されている。この方法においては、喪失音声フレームにかなり良く対応する音声信号が置換手法によって形成されるのがせいぜいである。即ち、この置換は、何回も繰り返して行うことが出来ない。例えば、この置換を数個の連続する喪失フレームについて行った場合には、置換後の信号が徐々に不自然かつ機械的な音声となってしまう。
【００１１】
音声の音の持続時間は、典型的には最も長くて数百ミリセコンドであり、この時間長を超えて置換動作を継続することは無意味である。連続する数個のエラーフレームについて置換を行う場合には、音声信号がある有限の時間内に次第に小さくなって消滅するように音声コーダのパラメータを処理して置換を行うのが良い。このようにすれば、エラー音声フレームが連続して長い期間に渡って受信された場合でも、音が連続的に残ることがない。
【００１２】
図３は、この技術分野においては良く知られているエラーフレーム置換方法を示すフローチャートである。この方法は、図２に示すシステムに適用することが出来る。このフローチャートにおける状態０は、エラーなしフレームであると仕分けされたフレームが受信されたので置換の必要がないという状態を表す。この場合には、図２に示すスイッチが位置２に切り換えられ、受信されたフレームの音声コーディングパラメータがそのまま音声デコーダに送られる。状態０信号は、受信されたフレームがエラーを含んでいないということが指示されるたび入力され、従ってエラーなしフレームは全部音声デコーダに送られる。エラーなしフレームに続いてエラーフレームが最初に受信された場合には、エラーフレームを置換するための置換プロセス３０１が開始され、それによって図２のスイッチが位置１に切り換えられる。このエラーフレームに続くフレームがエラーフレームであった場合には、状態２、状態３などの信号が入力される。置換プロセス３０１においては、エラーを含んで受信されたフレームのパラメータが、最も最近受信されたエラーなしフレームのパラメータによって置換される。最も最近受信されたエラーなしフレームのパラメータを用いるこの置換プロセスは、最大でＭ-1個の連続するエラーフレームについて行われる。尚、Ｍは正の整数を示す。
【００１３】
この後、状態Ｍに達すると、この状態Ｍではその出力を完全にサイレント状態にするパラメータが音声デコーダに入力される。置換プロセスにおいて、典型的にパラメータの処理は、これらのパラメータによって生じる音声信号が、連続するエラーフレームに対し次第に減衰するような態様で行われる。即ち、図３に示すフローチャートにおいて、到達した状態の番号が大きければ大きいほど減衰の程度が大きくなる。
【００１４】
上に述べた置換プロセスにおいては、通常、エラーなしフレームのパラメータをそのまま置換用のパラメータとする手法は、置換されるべきフレームのうちの最初のもの（即ち、状態１である場合）に対してのみ適用される。置換されるべきフレームのうち２番目のもの以後、すなわち状態２以後については、合成された音声信号が減衰し始めるようにパラメータの処理が行われる。合成されるべき音声信号の減衰は、線形予測コーディング手法（ＬＰＣ）を用いて、例えば、連続するフレームについて次第に励起の強度を減じるなどの方法で行うことが出来る。
【００１５】
システムの動作を以下に説明するが、この説明においては次の様な記号が用いられる。
ｒrecは、チャンネルデコーダから受信されるパラメータであって、合成されるべき音声信号の振幅を伝えるパラメータ、
ｒdecは、音声デコーダに入力されるパラメータであって、合成されるべき音声信号の振幅を伝えるパラメータ、
ｒdec.prevは、先行する音声フレームの受信中に音声デコーダに入力されたパラメータであって、合成されるべき音声信号の振幅を伝えるパラメータ、
step は、連続するエラーフレームが存在する場合、置換プロセスを漸次減衰させるための定数である。
状態０：                  ｒdec＝ｒrec
状態１：                  ｒdec＝ｒdec.prev
状態２，……，状態Ｍ-1    ｒdec＝ｒdec.prev−step
状態Ｍ：                  音声デコーダ出力の完全なサイレント状態
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述の置換プロセスを用いる公知の音声コーディングシステムにおいては、置換プロセスが送信コネクションの品質を考慮することなく行われる。従って、置換プロセスはチャンネル状態が比較的良い場合には、チャンネル状態がたいへん悪い場合よりも強く行われる。従って、主にエラーフレームを部分的に含む不良な送信コネクションの期間中に良好なフレームが連続して受信された場合には、置換プロセスが開始されてこれが数個のフレームにわたって継続される。従って、送信コネクションの状態が悪い期間中に音声デコーダによって合成された音声の大部分は、置換プロセスによって発生した音声のみとなる。送信コネクションの状態が悪いということが判明した時に強い置換プロセスを行うことによって、たとえ受信されたエラーなしフレームの数が少なくて、全体として置換プロセスを開始させるための情報が十分でなくても、音声信号の持続期間を人為的に長くすることが出来る。それによって、送出されたフレームに対する置換が十分に行われる。送信コネクションの状態が悪い時に強い置換プロセスがエラーなしと判断された一つのフレームに基づいて開始されると、人間の耳には音声であるとはとても感じられない様な機械的な音声が音声信号中に生じ、音声の品質が損なわれる。
【００１７】
公知の音声コーディングシステムにおいては、エラーなし音声フレームが、送信コネクションの状態に関係なく音声デコーダに入力される。送信コネクションの状態が悪い期間中においては、音声の品質に関する限り、エラーなしフレームであると判断されたフレームのパラメータがそのまま音声デコーダに入力されたということを知る手段がない。しかしながら、何らかの方法で送信を置換プロセスから緩和すること、或いは音声デコーダの出力を完全に減衰する代わりに、音声フレームパラメータを使用するようにすることは有意義である。このことは、いくつかの要因による。第１に、送信コネクションが長期間続いた後、音声デコーダを作動させることによって、音声信号に突発的な変化が生じて、それによって音声の品質が悪くなることがある。音声信号のパラメータにエラーが含まれていなかったとしても、中断によって、音声デコーダには、以後の音声デコーディングに使用されるべき先行音声フレームに関する情報が欠如することになり、従って、音声信号デコーディングを正しい内部状態から開始することが出来ない。内部状態は、例えば、音声デコーダに設けられたフィルターの状態変数の値などによって悪い影響を受ける。その結果、置換プロセスが長く継続した後においては、この内部状態はもはや正しいものではなくなる。第２に、送信コネクションの状態が悪い期間中においては、そうでない場合に比べて、エラーなしと判断されたフレームについてのエラー訂正コーディングが行われず、音声フレームにおけるエラーのレベルの指示が間違ったものなる傾向が大きい。受信されたフレームがエラーなしであると判断された場合であっても、このフレームに送信エラーが含まれている可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
そこで本発明に係る第１の形態によれば、受信器に於ける音声フレームの処理方法であって、受信器内に於ける音声フレームの処理方法であって、
受信された音声フレームをエラーのあるフレームとエラーのないフレームとに仕分けする段階と、エラーのあるフレームを幾つかの置換状態（状態Ｄ1,状態Ｄ2,…状態ＤM ）の１つに配置し、そのエラーフレームを以前受信したエラーのない各音声フレームに対応するフレームを用いて置換する段階とを設け、
送信コネクションの品質については上記エラー有無の仕分けにより、エラーフレームの数が増えるほど品質が悪いと判断し、
各エラーフレームの置換程度を送信コネクションの質に依存させ、その質が悪い場合には置換の継続期間及び強度を減少し、
質の悪い送信コネクションに対しては、エラーのない各フレームが強度について減少され、前記質の良好な送信コネクションに対しては、エラーのない各フレームが減衰されないようにした音声フレーム処理方法が提供される。
【００１９】
また、本発明に係る第２の形態によれば、受信器に於ける音声フレームを処理するための方法であって、
受信される音声フレームをエラーのあるフレームとエラーのないフレームとに仕分けする段階と、
第１の状態Ｄ1 を規定して、エラーのあるフレームを以前受信したエラーのないフレームに対応する音声フレームを用いて置換する段階と、
エラーのある音声フレームのその後の出現に対応する一連の更なる第１の状態Ｄ2…ＤMを規定し、その後の各エラー音声フレームを１つの特定の状態Ｄ2…ＤMに対応して連続的に増大する減衰性をもたせながら以前に受信したエラーのない音声フレームに対応する音声フレームを用いて置換する段階と、
各状態Ｄ1…ＤMの間に受信されるエラーのないフレームに対応してそれぞれ第２の一連の状態Ｕ0…ＵM-1を規定する段階とを設け、
エラーのないフレームの更なる出現により、上記一連の第２の状態（Ｕ0…ＵM-1）に於ける一連の位置を１つの低い位置に規定し、エラーのあるフレームの出現により、上記第１の状態の対応する１つの状態（Ｄ1…ＤM）を規定する音声フレーム処理方法が提供される。
【００２０】
更に、本発明に係る第３の形態によれば、デジタル通信システムの受信器であって、
受信されたチャンネルのデコードされた音声フレームがエラーのあるものであるか否かを仕分けるための仕分手段と、
各エラーフレームを以前に受信したエラーのない各音声フレームに対応するフレームを用いて置換するための置換手段と、
上記仕分手段から与えられる制御信号に応答して、置換されたフレーム及びエラーのない音声フレームのいずれか一方を音声デコーダに結合するための結合手段とを設けると共に、更に、
上記各音声フレームを受信して、各受信されたフレームを処理し、その処理した各フレームを上記結合手段内に結合するフレーム処理手段と、
上記制御信号に応答して送信コネクションの質を指示する信号を生成する品質制御手段とを設け、
上記送信コネクションの品質が、良好な送信コネクションの際に実行される置換と比較して低下する場合には、上記置換手段が各エラーフレームの置換の期間及び強度を減少し、且つ、
質の悪い送信コネクションに対しては、上記音声デコーダによって生成される音声信号が減衰されるように上記フレーム処理手段が各フレームを処理し、良好な送信コネクションに対しては、各フレームがフレーム処理手段によって処理されないように構成したデジタル通信システムの受信器が提供される。
【００２１】
〔作用〕
上記各構成によれば、音声の品質が改善されるという利点がある。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら行うが、この説明はあくまでも例示的なものである。
【００２３】
図４に示す音声コーディングパラメータを処理するための処理システム４００は、例えば図２に示すような公知のシステムと以下の点において異なっている。即ち、図４に示されるシステムにおいては、送信コネクションの品質がブロック４０９によって推定され、このブロック４０９の出力によって音声コーディングパラメータの処理が制御される。エラーフレーム４０２の置換処理、及びブロック４０６によって行われるエラーなしフレームの処理は、両方とも送信コネクションの品質に従って制御される。
【００２４】
このシステムにおいては、置換プロセス（スイッチ４０８が位置１にある）によって形成れさたパラメータ、あるいはエラーなしとして示された受信フレームのパラメータ（スイッチが位置２にある）が出力側に送られる。送信コネクションの品質は、ブロック４０９において、受信フレームの個々のエラー指示に基づいて行われる。エラー指示は、ブロック４１０においてチャンネルデコーディングから入力された情報４０２に基づいて、他の手段によって検出されたフレームエラーに対して行われる。このようなフレームエラーは、例えばブロック４０７において音声コーディングパラメータから直接特定されたエラーである。
【００２５】
ブロック４０９において、送信コネクションの状態が不良であると判断され、受信フレームがエラーフレームであると仕分けされた場合には、置換ブロックにおいてエラーフレーム４０２のパラメータを置換する置換フレームのパラメータの処理が行われ、それによって送信コネクションの状態が良好であると判断された場合に比べて、デコードされた音声信号がより早く減衰消滅させられる。
【００２６】
送信コネクションの状態が良好であると判断され、かつエラーフレームが受信された場合には、強い置換プロセスが行われる。
【００２７】
送信コネクションの状態が特に悪いと判断され、かつエラーフレームと仕分けされたフレームが受信された場合には、最も最近受信されたエラーなしフレームから得られたパラメータを用いる置換動作が必ずしも行われず、エラーフレームであると判断された最初のフレームについて音声デコーダの出力が完全に減衰される。
【００２８】
エラーなしであると判断された受信フレームは、そのままの状態、あるいは送信コネクションの状態の判断結果に基づいて処理された後、出力に送られる（スイッチ４０８が位置２にある）。この場合これらのフレームは、予測ブロック４０９によって行われる送信コネクションの品位の予測結果に従って減衰される。この場合、チャンネルデコーダからエラーなしと指示されたフレームが受信された時、送信コネクションの状態が悪い程大きな減衰が行われる。
【００２９】
ブロック４０９において送信コネクションの状態が最良の状態であると判断された時にのみコーディングパラメータが直接的に出力部４０３に入力され、音声デコーダによって音声信号が合成される。そうでない限り音声コーディングパラメータは、処理を受ける。この処理は、これらのパラメータによって音声デコーダによって形成される音声信号が、エラーなしと指示されたフレームが受信される際の送信コネクションの状態が悪い程大きな減衰が生じるような態様で行われる。
【００３０】
音声コーダが完全に減衰される際、中断状態から受信フレームのパラメータを使用する状態への切り換えは、このようにして緩やかに行われる。何故ならば、送信コネクションの中断が長く続いた後、音声デコーダを作動させた場合には、音声信号の突発的な変化が生じ、それによって音声の品質が悪くなるからである。また、上記の切り換えを緩やかに行うことのもう一つの理由は、送信コネクションの状態が悪い期間中においては、エラーなしフレームであると判断されたフレームにおいて、エラー訂正コーディングがうまく行われておらず、エラーなしであると判断されたこのフレームが実際にはエラーフレームであるという可能性がより高いからである。
【００３１】
図５には、本発明係るシステムを実現するフローチャートの一例が示されている。このフローチャートにおいては、エラーフレームの置換に用いられるシステム５０１と、エラーなしフレームの処理に用いられるシステム５０２とがそれぞれ別個のものとして示されている。本発明に係るシステムにおいては、エラーフレームの置換を行うために、図３に示したような状態構造３０１に類似するものを用いることが出来る。但し、この場合には、図３の場合と異なって、不良フレームの置換が、音声デコーダの出力が直接完全に減衰される場合（状態ＤM）であっても、如何なる状態からでも開始可能（送信コネクションの品質に応じて）であるという驚くべき利点が得られる。
【００３２】
図３に示す公知のシステムにおけると同様に、先行する良好フレームのパラメータをそのまま用いて行う置換は、最初の音声フレームに対してのみ適用される。２番目のフレーム以後の処理におけるパラメータの置換は、置換されるフレームの番号が大きくなればなるほど合成音声信号の減衰の度合いが大きくなるように行われる。最も最近受信されたエラーなしフレームのパラメータを用いるこの置換プロセスは、音声デコーダの出力が完全に減衰されて状態ＤMが入力されるまで継続される。
【００３３】
送信コネクションの状態が悪い場合におけるエラーなしフレームの減衰は、状態ＵM-1，ＵM-2，……，Ｕ1の期間中エラーなしフレーム５０１を次のように処理することによって行われる。即ち、送信コネクションの品質が十分改善された時にのみ、状態０の信号が入力される。即ち、図４の処理ブロック４００に到達し、チャンネルデコーダから入力された音声コーディングパラメータ４０１は、この状態においてのみ出力４０３に直接送られ、音声デコーダに入力される。状態０の場合にのみ、即ち、送信コネクションの状態が最良である時にのみ、受信フレームが音声デコーダにおいてそのまま使用されるようにこの音声デコーダに入力される。状態ＵM-1 において、エラーなしと指示されたフレームの音声コーディングパラメータの処理が行われ、この処理においてはデコードされるべき信号が最大限まで減衰される。減衰の程度は、状態Ｕ1に向かって徐々に減少する。チャンネルの状態が最も悪い場合、即ち、音声デコーダの出力が完全に減衰された状態でエラーなしフレームが受信された時（すなわち、システムが状態ＤMにある時）に最大の減衰が行われる。
【００３４】
以上に述べた実施例においては、エラーのあるフレームの置換及びエラーなしフレームの減衰の大きさが図５のチャートのレベルによって決定される。即ち、この大きさは、その一部においては、送信コネクションの品質（受信器に結合された先行フレームの内、エラーフレームであると指示されたフレームの占める割合）によって決定される。上に述べた実施例においては、送信コネクションの状態が機械的構成の状態として予測される。これにおいては、エラーフレームあるいは、エラーなしフレームが到来することによってシステムの状態を一方向あるいは、他方向に変化させ、このようにして送信コネクションの品質が各フレームの指示に基づいてフレーム毎に決定される。本発明による送信コネクションの品質の査定は、このように各フレームの指示（エラーフレームであるか、エラーなしであるかの指示）に基づいて行われるが、図５に示される状態システム構成以外の手段によってこれを行うことも出来る。
【００３５】
本発明のシステムにおけるエラーのあるフレームの置換を行う置換プロセスは、公知のプロセスの何れであっても良い。例えば、図３について説明したような公知のシステムを置換プロセスのために用いても良い。このシステムにおいては、励起信号の強度を伝達するパラメータの値が、段階的に減少される。送信コネクションの状態が悪いほど減少のステップ幅 dstep（状態Ｄi）（但しｉ＝２，…，Ｍ-1）を小さくすることによって、送信コネクションの状態が悪い場合には、置換プロセスをより早く減衰することが出来る。このようにして、送信コネクションの品質及び置換プロセスの強度に関する強い相関性：
減少幅dstep （状態Ｄi）＞dstep （状態Ｄi+1），但しｉ＝２，…Ｍ-2
が得られる。これは次のようにして実現することが可能である。
状態Ｄ1：                      ｒdec＝ｒdec,prev
状態Ｄi；但しｉ＝２，…Ｍ-1  ：ｒdec＝ｒdec.prev− dstep（状態Ｄi）
状態ＤM：                      音声デコーダの出力を完全に減衰
【００３６】
エラーなしフレームを受信することによって、エラーなしフレームの処理５０１が開始される。この処理は、上記したエラーフレームの置換の強さを制御する以外の処理を行うもので、同時に送信コネクションが作動状態になった時、生じる音声信号の変化が大きくなり過ぎないようにするものである。エラーなしフレームであると判断された音声フレームが受信された時には、送信コネクションの状態が悪いほど、音声コーディングパラメータが直接音声デコーダに入力される前（即ち、状態０となる前に）に行われるエラーなしフレーム処理５０１の状態の数が大きくなり、受信された音声コーディングパラメータを用いるモードへの変化がより緩やかに行われる。
【００３７】
エラーなしフレームの処理５０１の状態における音声コーディングパラメータを減衰させるための方法としては、いくつかの異なった方法を用いることが出来る。例えば、一つの方法においては、合成音声に影響する音声コーディングパラメータの変化の割合について上限値 ustep（状態Ｕi）がシステムの状態に応じて設定される。
状態Ｕi；但しｉ＝Ｍ-1，Ｍ-2，…１：
もし、ｒdec＞ｒdec.prev＋ustep（状態Ｕi）ならば、
したがって、  ｒdec＝ｒdec.prev＋ ustep（状態Ｕi）；
そうでない場合、 ｒdec＝ｒrec
【００３８】
強さに影響するこれらのパラメータは、また値 mplier （状態Ｕi）を用いて状態に応じて直接減衰させることが出来る。
状態Ｕi；但しｉ＝Ｍ-1，Ｍ-2，…  １：
ｒdec＝ｒrec * mplier（状態Ｕi）
状態０においては、音声コーディングパラメータがそのまま音声デコーダに入力される。すなわち、下記の式が満足される。
状態０：ｒdec＝ｒrec
【００３９】
図６に、送信コネクションの品質に応じて作動するシステムの動作の状態の変化の一例を示す。この例においては、図５に示す構成が用いられており、６個のレベル（Ｍ＝６）がエラーフレームの処理のために設定されており、また５個のレベルがエラーなしフレームの処理のために設定されている。図６の左側のコラムにおいて、連続するフレームが継続する番号によって示されている。次のコラムにおいては、各フレームの仕分けが示されており、具体的にいうとエラーフレームにはマークＢが、またエラーなしフレームにはマークｇが付されている。この図においては、上から下に向かって時間が経過するような時間系列で示されており、従って一番下の行には最も最近受信器に到達したフレームに関する指示が示されている。この図に示すエラーの指示から、この例においては、送信コネクションの劣化が時間の関数として生じていること、即ち時間がたつほどマークＢで示すフレームの数が増大していることがわかる。
【００４０】
左から数えて３番目のコラムには、図５に示す構成によって２番目のコラムに示されるエラー指示に基づいて行われた音声フレームの処理の進行状況が示されている。各フレームの処理の状態は、状態の番号の前に状態に関連する記号をつけることによって表示されている。例えば、Ｄ3 という表示は、このフレームがエラーフレーム置換プロセスの状態Ｄ3にあることを示している。比較のために図３に示す公知のシステムにおける対応する処理状態、即ちエラーフレーム置換プロセスにおいて経過した状態の数、を同じ図の一番右のコラムに示す。この場合には、処理は、エラーなしフレームが受信されるとすぐに、置換状態からエラーなしフレームのパラメータを送信する状態（状態０）に直接切り換えられる。
【００４１】
図６の右側の２つのコラムを比較すれば、従来のシステムと本発明のシステムとの違いが明瞭に理解される。「本発明による処理の状態」と示されるコラムは、チャンネルの状態が悪くなって来た時には、エラーなしフレームのパラメータによる置換操作が長い時間にわたって行われない、ということを明確に示している。フレーム番号１６から一連の不良フレームが発生しており、音声デコーダの出力の減衰が行われる前に、最新のエラーなしフレームのパラメータを用いた置換プロセスが５つのフレームについてすべて行われている。送信コネクションの状態が悪くなるほどエラーフレームの置換動作の期間が短くされる。フレーム番号２４から始まる一連の不良フレームについては、音声デコーダの出力が完全に減衰される前に置換操作がただ１つのフレームについてしか行われていない。送信コネクションの状態が更に悪くなると、置換プロセスが完全に停止され状態Ｄ6となり、この状態においてコーダの出力が完全にサイレントな状態となる。エラーなしフレームであると指示されているフレーム番号３０で示されるフレームにおいて入力された音声コーディングパラメータは、音声デコーダに入力されるが、このエラーなしフレームのパラメータを用いた置換動作は、全く開始されず、フレーム３１において音声デコーダの出力を完全に減衰するパラメータの使用がすぐに開始される。
【００４２】
置換プロセスが、送信コネクションの状態がかなり良い場合にのみ強く行われること（図６の上側部分）に加えて、エラーなしフレームの音声デコーダへの伝達も送信コネクションの状態が良い時（状態０）にのみ行われる。図６の下側に向かって送信コネクションの状態が悪化しつつある場合には、音声フレームのパラメータはたとえこの音声フレームがエラーなしフレームであると指示されていたとしても、音声デコーダに入力されて送信コネクションが突然開くことがないように処理が行われる。
【００４３】
上記の記載から本発明の範囲内で様々な修正や変形をなし得ることが当業者には明かであろう。
【００４４】
本発明の範囲は、明細書に明瞭に記載されているかあるいは単に示唆されているのみか、請求の範囲に述べられた発明に関連するか否か、或いは当初の問題を解決するものであるか否かに関わらず、明細書中に開示された新規な特徴やこれらの新規な特徴の組み合わせを含むものである。本出願の継続中にこれらの特徴について新たなクレームを作成して提出するか或いはそのようなクレームを元にして本願から派生する別の出願を行う可能性があるということを付記する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】通信システムに於ける受信器の原理を概略的に示したブロック図である。
【図２】従来に於けるエラーフレーム置換処理を示したブロック図である。
【図３】従来に於けるエラーフレームの置換処理を示したフローチャートである。
【図４】本発明に係るエラーフレーム置換処理を備えた受信器の構成を示したブロック図である。
【図５】本発明に係るシステムのフローチャートである。
【図６】本発明に係るシステム動作による各状態の変化を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
４００    音声コーディングパラメータ処理システム
４０１    音声コーディングパラメータ入力部
４０２    エラーフレーム入力部
４０３    出力部
４０６    エラーフレームの置換部
４０７    エラーフレーム認識部
４０８    スイッチ
４０９    送信コネクションの質監視部
４１０    エラー分別部
【図１】
2008065344.tif 000003
【図２】
2008065344.tif 000004
【図３】
2008065344.tif 000005
【図４】
2008065344.tif 000006
【図５】
2008065344.tif 000007
【図６】
2008065344.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月30日(2007.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信器における音声フレームの処理方法であって、受信された音声フレームをエラーがあるフレーム又はエラーがないフレームに仕分け、かつエラーがあるフレームを以前受信したエラーがない各音声フレームに対応するフレームを用いて置換するために、前記エラーがあるフレームを幾つかの置換状態（状態Ｄ1，状態Ｄ2，…状態ＤM）の１つに対応付ける方法において、
送信コネクションの品質は、前記のエラーがあるフレーム又はエラーがないフレームに仕分ける手段が、エラーがあるフレームの数が増えるほど品質が悪いと判定し、
エラーがあるフレームの置換を前記送信コネクションの品質に依存させて、前記品質が悪い場合には前記置換の継続期間及び置換信号の強度を減少させ、
エラーがないフレームの信号強度を品質の悪い送信コネクションに対しては減少させ、かつ品質の良好な送信コネクションに対しては減衰させないようにした、受信器における音声フレーム処理方法。
【請求項２】
エラーがあると指示される音声フレームの到来時には、前記置換状態（Ｄ1，…ＤM）を前記送信コネクションの品質が最悪である方向（ＤM）に遷移させ、エラーがないと指示される音声フレームの到来時には、前記置換状態を前記送信コネクションの状態の良い方向に遷移させるようにした、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記送信コネクションの品質が最も悪いと判定されたときは、前記置換フレームをその置換状態（状態ＤM）にて完全に減衰させる、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
受信されたチャンネルデコードされた音声フレーム(401)をエラーがあるフレーム又はエラーがないフレームに仕分けるための仕分手段(410)と、
各エラーがあるフレームを以前に受信したエラーがない各音声フレームに対応するフレームを用いて置換するための置換手段(404)と、
前記仕分手段(410)から与えられる制御信号に応答して、置換されたフレーム又はエラーがない音声フレームのいずれか一方を音声デコーダに結合するための結合手段(408)であって、各音声フレーム(401)を受信するために各受信されたフレームを処理し、処理した各フレームを前記結合手段(408)に結合するフレーム処理手段(406)を更に具備する結合手段(408)と、
前記制御信号に応答して送信コネクションの品質を指示する信号を生成する品質監視手段(409)であって、前記置換手段(404)が前記送信コネクションの品質が悪い間は、良好な送信コネクションの際に実行される前記置換と比較して各エラーがあるフレームの置換の期間及び置換信号の強度を減少させる品質監視手段(409)と、
品質の悪い送信コネクションに対しては、前記音声デコーダによって生成される音声信号が減衰されるように前記の各フレームを処理し、かつ品質が良好な送信コネクションに対しては、前記の各フレームを処理しないフレーム処理手段(406)とを具備するデジタル通信システムの受信器。
【請求項５】
前記品質監視手段(409)は、エラーがあるフレームとして指示される音声フレームが受信器に到来したときには前記送信コネクションの品質が悪いことを指示し、エラーがないフレームであると指示される音声フレームが受信器に到来したときには前記送信コネクションの品質が良いことを指示する、請求項４に記載の受信器。
【請求項６】
前記置換手段(404)は、前記送信コネクションの品質が急速に低下するときには１個又は複数の置換状態を飛び越す請求項４又は５に記載の受信器。
【請求項７】
受信器における音声フレームを処理するための方法であって、
受信された音声フレームをエラーがあるフレーム又はエラーがないフレームに仕分け、
第１の状態（Ｄ1）を、前記エラーがあるフレームを以前受信したエラーがないフレームに対応する音声フレームを用いて置換する状態と規定し、
その後のエラーがある音声フレームの出現に対応する第１の一連の状態（Ｄ2…ＤM）を、以前に受信したエラーがない音声フレームに対応する前記音声フレームを用いて、前記その後のエラーがある音声フレームを１つの特定の状態（Ｄ2…ＤM）に対応して連続的に減衰を増大させながら置換する状態として更に規定し、
第２の一連の状態（Ｕ0…ＵM-1）を、各状態（Ｄ1…ＤM）の間に受信されるエラーがないフレームにそれぞれ対応する状態として規定し、エラーがないフレームが更に出現すると、前記第２の一連の状態（Ｕ0…ＵM-1）におけるよりＵ0に近い位置にある状態に遷移するように規定し、かつエラーがあるフレームが出現すると、対応する第１の状態（Ｄ1…ＤM）に遷移するように規定する、受信器における音声フレーム処理方法。
【請求項８】
前記第２の一連の状態（Ｕ0…ＵM-1）では、各状態（Ｕ0…ＵM-1）の位置に対応して前記エラーがないフレームを減衰させ、ここでＵ0は減衰のない状態である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の一連の状態（Ｕ0…ＵM-1）の各状態では、前記エラーがないフレームを減衰させない、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
エラーがないフレームの出現以降にエラーがあるフレームが出現したとき、前記状態Ｄ1とする、請求項７に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声コーディング処理に関し、特に、通信システムにおける受信器内で各音声コーディングパラメータを処理することに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムの送信経路内で幾らかの送信エラーが生じ、これらが受信器内でデコードされる音声信号の品質を悪化させるということが知られている。一般的にこのような送信エラーを回避するための対応が講じられており、特に、いくつかの音声コーディング用パラメータをこのようなエラーから保護するための対策が行われている。そのために、通常、送信されるべき最も重要なパラメータに対してエラー訂正コーディングが行われ、チャンネルコーディングと関連して送信側のチャンネルコーダにおいて実行される。このエラー訂正コーディングを行うことにより、送信経路内で発生しエラー訂正コーディングされたパラメータに影響を及したいくつかの送信エラーが検出され、その後、これらエラーが受信器内で実行されるチャンネルデコーディングによって訂正されるであろう。
【０００３】
このような方法は、文献「Ｅｕｒｏｓｐｅｅｃｈ−９１」のｐｐ．５９５−５９８のＤ．Ｓｅｒｅｎｏ氏による論文「音声コーディングにおけるフレーム置換及びポストフィルタリング」に示されている。もしチャンネルデコーダによって訂正することが不可能なエラーが送信経路内で発生した場合、このチャンネルデコーダは、受信される音声フレームがエラーを含んでいると指示する。以下において、エラーがある音声フレーム又はエラーがない音声フレームという場合、これは、各受信される音声フレームに対してエラー訂正コーディングに基づいて実行された各個々のエラー音声フレームの検出、及び恐らくはいくつかの他の手段によって実行されたエラー音声フレームの検出をいう。
【０００４】
エラーがあるフレームか、エラーがないフレームかの識別は、往々にしてうまく行かず、エラーがあるフレームが、エラーがないフレームとして判断されたり、又は反対にエラーがないフレームが、エラーがあるフレームとして判断されたりする状況が発生する。また場合によっては、送信エラーが検出されず、エラーがある音声コーディングパラメータを用いて音声信号がデコードされるという特に困難な状態があるが、この場合は、結果的に不正確なデコーディングが行われることになる。通常の送信チャンネルでは容量や情報帯域幅が制限されるので、エラー訂正コーディングによってすべてのパラメータを保護することは不可能であり、したがって受信器側においてすべての送信エラーが検出されることはない。
【０００５】
図１は、音声信号を送信する通信システムにおける公知の受信器の構成を概略的に示したブロック図である。受信されたデジタル情報フレーム１００がチャンネルデコーダ１０１内に送られる。音声コーディングパラメータ１０２は、どのような音声コーディング方法が用いられたにしても上記チャンネルデコーダから入力され、かつ各フレームにそのレベル又はエラーの指示１０３、すなわち、上記受信されたフレーム内で上記チャンネルデコーディングでは訂正できなかったエラーが検出されたかどうかに関する情報もまた上記チャンネルデコーダから入力される。
【０００６】
音声コーディングの各パラメータは、更にブロック１０４に入力される。このブロックでは各コーディングパラメータの処理が行われる。通常この処理は、不都合なフレームを取り除いたり、これを置換したりするための幾つかのシステムを含む。処理されたコーディングパラメータ１０５は、最終的に音声デコーダ１０６内に入力され、これらを基に音声信号１０７が合成される。
【０００７】
図２は、図１に示す各コーディングパラメータの処理ブロック１０４を詳細に示したものである。このブロックは図２において参照符号２００で示されている。上記チャンネルデコーダ１０１から同じく処理ブロック２００内に入力されるエラー情報２０２が、上記受信フレームの各パラメータ内に訂正されていないエラーが検出されないことを指示するか、又は、上記受信フレーム内の伝送エラーが上記音声コーディングディングの各パラメータ内で検出できないときは、チャンネルデコーダ１０１から受信される各受信フレームの音声コーディングディングパラメータ２０１が出力２０３に直接送られる。上記音声コーディングパラメータからの直接的な各伝送エラーの検出は、コーディングパラメータ処理ブロックの内にあるブロック２０６にて実行される。
【０００８】
上記受信フレームは、仕分ブロック２０７において、種々のエラー情報に基づいてエラーがあるもの又はエラーがないものに仕分される。この仕分結果に基づいてスイッチ２０８が制御され、これによりエラーがないフレームとして上記音声フレームが仕分された場合にはスイッチ２０３が位置２の状態となり、上記受信パラメータ２０１が出力２０３に直接送られる。また反対に、上記音声フレーム内にエラーが検出されたときは、上記スイッチは位置１に切り換えられる。その結果、エラーがあるフレームの置換ブロック２０４内において、エラーがある各フレームに対する置換によって得られた各パラメータが出力２０３に送られる。この置換ブロックにおいては、エラー音声フレームのパラメータが直近に受信したエラーがないフレームのパラメータ、又はこのパラメータに基づいて適当な方法で外挿によって決定された新しいパラメータによって置換される。図２に示す遅延ブロック２０５は、置換されるべき各フレームのパラメータが先行するフレームのパラメータに依存することを示す。
【０００９】
受信された音声フレームがエラーを含んでいるという情報が得られた場合には、このエラーがある音声コーディングパラメータは音声デコーダに送るのに値しないが、そのような場合には、損失フレームに替えて、例えば先に述べたような置換されたフレームを送ることが望ましい。損失フレームに対する置換を行うための良く知られた方法の一つは、受信されたエラーがあるパラメータを用いる代わりに、出力を完全にサイレント状態とすることである。しかしながら、このような手続は非常に良い、すなわち実践的いうわけではない。なぜならば、合成された音声信号の品質を明らかに損なう中断を起こすからである。
【００１０】
もう一つのよく知られた置換方法は、上に述べた音声信号デコーディングをサイレント状態にする方法よりも優れている。この方法においては、損失パラメータに代えて直近に受信されたエラーがない音声フレームのパラメータの一部又は全部を用いる。この置換手続の効率は、音声信号の音の大部分が、音声コーディングにおいて典型的に使用されるフレーム長である２０ｍｓよりも長い間持続するかどうか、すなわち音声信号の特性の変化が十分遅いかどうかにかかっている。このような手続は、例えば英国特許出願第２，２３８，９３３号に記載されている。最善の状態では、損失音声フレームにかなり良く対応する音声信号を置換手続によって形成することができる。しかしながら、この置換は、何回も繰り返して行うことができないという欠点がある。例えば、この置換を数個の連続する損失フレームについて行った場合には、置換後の信号が徐々に不自然かつ機械的な音声となってしまう。
【００１１】
音声の音の持続時間は、典型的には最も長くて数百ｍｓであり、この時間長を超えて置換手続を継続することは無意味である。連続する数個のエラーがあるフレームについて置換を行う場合には、音声信号がある有限の時間内に次第に小さくなって消滅するように音声コーディングのパラメータを処理して置換を行うのがよい。このようにすれば、エラーがある音声フレームだけが連続して長い期間にわたって受信された場合でも、音が連続的に鳴り続けることがない。
【００１２】
図３は、この技術分野においてはよく知られているエラーがあるフレームの置換手続を示すフローチャートである。この手続は、図２に示すシステムに適用することができる。このフローチャートにおける状態０は、エラーがないフレームであると仕分されたフレームが受信されたので置換の必要がないという状態を表す。この場合には、図２に示すスイッチが位置２に切り換えられ、受信されたフレームの音声コーディングパラメータがそのまま音声デコーダに送られる。受信されたフレームがエラーを含んでいないということが指示されるたびに状態０になり、したがってエラーがないフレームは全部音声デコーダに送られる。エラーがないフレームに続いてエラーがあるフレームが最初に受信された場合には、エラーがあるフレームを置換するための置換手続３０１が開始され、それによって図２のスイッチが位置１に切り換えられる。このエラーがあるフレームに続くフレームが、エラーがあるフレームであった場合には、状態２、状態３などの信号が入力される。置換手続３０１においては、エラーを含んで受信されたフレームのパラメータが、直近に受信されたエラーがないフレームのパラメータによって置換される。直近に受信されたエラーがないフレームのパラメータを用いるこの置換手続は、最大でＭ−１個の連続するエラーがあるフレームについて行われる。ここで、Ｍは正の整数である。
【００１３】
この後、状態Ｍに達すると、この状態Ｍではその出力を完全にサイレント状態にするパラメータが音声デコーダに入力される。置換手続において、典型的にパラメータの処理は、これらのパラメータによって生じる音声信号が、連続するエラーがあるフレームに対し次第に減衰するような態様で行われる。すなわち、図３に示すフローチャートにおいて、到達した状態の番号が大きければ大きいほど減衰の程度が大きくなる。
【００１４】
上に述べた置換手続においては、通常、置換されるべき最初の音声フレーム（すなわち、状態１である場合）だけが、エラーがないフレームのパラメータでそのまま置換される。置換されるべきフレームのうち少なくとも２番目のもの以後、すなわち状態２以後については、合成された音声信号が減衰し始めるようにパラメータの処理が行われる。合成されるべき音声信号の減衰は、線形予測コーディング手法（ＬＰＣ）を用いて、例えば、フレーム毎に励起信号の強度を減じるなどの方法で行うことができる。
【００１５】
システムの動作を以下に説明するが、この説明においては次のような記号が用いられる。
ｒrec：  チャンネルデコーダから受信されるパラメータであって、合成されるべき音声信号の振幅を伝えるパラメータ
ｒdec：  音声デコーダに入力されるパラメータであって、合成されるべき音声信号の振幅を伝えるパラメータ
ｒdec,prev：  先行する音声フレームの受信中に音声デコーダに入力されたパラメータであって、合成されるべき音声信号の振幅を伝えるパラメータ
step：  引き続いてエラーがあるフレームが存在する場合、置換信号を減衰させるための定数
状態０：ｒdec＝ｒrec
状態１：ｒdec＝ｒdec,prev
状態２，……，状態Ｍ−１：ｒdec＝ｒdec,prev−step
状態Ｍ：音声デコーダ出力が完全にサイレントな状態
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述の置換手続を用いる公知の音声コーディングシステムにおいては、置換手続が送信コネクションの品質を考慮することなく行われる。したがって、チャンネル状態が非常に悪い場合にも、置換手続はチャンネル状態が比較的良い場合と同様に強く行われる。ここで「強い」という用語は、置換が行われる期間が長い、及び／又は置換信号の強度が強いことを意味する。したがって、主としてエラーがあるフレームをいくつかの部分に含む品質の悪い送信コネクションの期間中に品質の良いフレームが連続して受信された場合には、置換手続が開始されてこれが数個のフレームにわたって継続される。したがって、品質の悪い送信コネクションの期間中に音声デコーダによって合成された音声の大部分は、置換手続によって発生した音声のみとなる。送信コネクションの品質が悪いということが判明したときに強い置換手続を行うことによって、たとえ受信されたエラーがないフレームの数が少なくて、全体として合理的な理由に基づいて置換手続を開始させるための情報が十分でなくても、音声信号の持続期間を人為的に長くすることができる。それによって、損失音声フレームに対する置換が十分に行われる。送信コネクションの状態が悪いときにエラーがないと判断された一つのフレームに基づいて強い置換手続が開始されると、人間の耳には音声であるとはとても感じられないような機械的な音が音声信号中に生じ、音声の品質が損なわれる。
【００１７】
公知の音声コーディングシステムにおいては、エラーがない音声フレームが、送信コネクションの状態に関係なく音声デコーダに入力される。送信コネクションの品質が悪い期間中においては、音声の品質に関する限り、エラーがないフレームであると判断されたフレームのパラメータをそのまま音声デコーダに入力することは合理的ではない。しかしながら、何らかの適切な方法で置換手続からの遷移、すなわち音声デコーダの出力を完全に減衰させる状態から、音声フレームパラメータを使用する状態にすることを緩やかにするのは有意義である。このことは、いくつかの要因による。第１に、送信コネクションが長期間続いた後、音声デコーダを作動させると音声信号に突発的な変化が生じ、それによって音声の品質が悪くなることがある。音声コーディングのパラメータにエラーが含まれていなかったとしても、中断によって音声デコーダは以後の音声デコーディングに使用されるべき先行音声フレームに関する情報を失い、音声デコーディングを正しい内部状態から開始することができない。内部状態は、例えば、音声デコーダに設けられたフィルターの状態変数の値などによって悪い影響を受ける。その結果、置換手続が長く継続した後においては、この内部状態はもはや正しいものではなくなる。第２に、送信コネクションの品質が悪い期間中においてはそうでない場合に比べて、エラーがないと判断されたフレームにおいてエラー訂正コーディングが失敗しており、音声フレームにおけるエラーレベルの指示が間違っている可能性が高い。受信されたフレームが、エラーがないフレームであると判断された場合であっても、このフレームに伝送エラーが含まれている可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
そこで本発明に係る第１の形態によれば、受信器における音声フレームの処理方法であって、受信された音声フレームをエラーがあるフレーム又はエラーがないフレームに仕分け、かつエラーがあるフレームを以前受信したエラーがない各音声フレームに対応するフレームを用いて置換するために、エラーがあるフレームを幾つかの置換状態（状態Ｄ1，状態Ｄ2，…状態ＤM）の１つに対応付ける方法において、送信コネクションの品質を、上記エラー有無の仕分によって、エラーがあるフレームの数が増えるほど品質が悪いと判断し、エラーがあるフレームの置換を、送信コネクションの品質に依存させて、その品質が悪い場合には置換の継続期間及び置換信号の強度を減少させ、エラーがないフレームの信号強度を、品質の悪い送信コネクションに対しては減少させ、品質の良好な送信コネクションに対しては減衰させないようにした音声フレームの処理方法が提供される。
【００１９】
また、本発明に係る第２の形態によれば、受信器における音声フレームを処理するための方法であって、受信された音声フレームをエラーがあるフレーム又はエラーがないフレームに仕分け、第１の状態Ｄ1を、エラーがあるフレームを以前受信したエラーがないフレームに対応する音声フレームを用いて置換する状態と規定し、その後のエラーがある音声フレームの出現に対応する第１の一連の状態Ｄ2…ＤMを、その後のエラーがある音声フレームを以前に受信したエラーがない音声フレームに対応する音声フレームを用いて１つの特定の状態Ｄ2…ＤMに対応して連続的に増大する減衰性を持たせながら置換する状態と規定し、第２の一連の状態Ｕ0…ＵM-1を、各状態Ｄ1…ＤMの間に受信されるエラーがないフレームにそれぞれ対応するように規定し、エラーがないフレームが更に出現すると、上記第２の一連の状態（Ｕ0…ＵM-1）におけるよりＵ0に近い位置にある状態に遷移するように規定し、かつエラーがあるフレームの出現が、対応する第１の状態（Ｄ1…ＤM）に遷移するように規定する、音声フレーム処理方法が提供される。
【００２０】
更に、本発明に係る第３の形態によれば、デジタル通信システムの受信器であって、受信されたチャンネルのデコードされた音声フレームをエラーがあるフレーム又はエラーがないフレームに仕分けるための仕分手段と、各エラーがあるフレームを以前に受信したエラーがない各音声フレームに対応するフレームを用いて置換するための置換手段と、上記仕分手段から与えられる制御信号に応答して、置換されたフレーム又はエラーがない音声フレームのいずれか一方を音声デコーダに結合するための結合手段であって、各音声フレームを受信するために各受信されたフレームを処理し、その処理した各フレームを上記結合手段に結合するフレーム処理手段を更に具備する結合手段と、上記制御信号に応答して送信コネクションの品質を指示する信号を生成する品質監視手段であって、上記送信コネクションの品質が悪い間は、良好な送信コネクションの際に実行される置換と比較して、上記置換手段が各エラーがあるフレームの置換の期間及び置換信号の強度を減少させる品質監視手段と、上記の各フレームを、品質の悪い送信コネクションに対しては、上記音声デコーダによって生成される音声信号が減衰させ、かつ品質が良好な送信コネクションに対しては、上記各フレームを処理しないフレーム処理手段とを具備するデジタル通信システムの受信器が提供される。
【００２１】
本発明の利点は、音声の品質を改善できることにある。
【実施例】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明するが、この説明はあくまでも例示的なものである。
【００２３】
図４に示す音声コーディングパラメータを処理するための処理システム４００は、例えば図２に示すような公知のシステムと以下の点において異なっている。すなわち、図４に示されるシステムにおいては、送信コネクションの品質がブロック４０９によって推定され、このブロック４０９の出力によって音声コーディングパラメータの処理が制御される。エラーがあるフレームの置換部４０４、及びブロック４０６によって行われるエラーがないフレームの処理は、両方とも送信コネクションの品質に従って制御される。
【００２４】
このシステムにおいては、置換手続によって形成されたパラメータ（スイッチ４０８が位置１にあるとき）、又はエラーがないとして指示された受信フレームのパラメータ（スイッチが位置２にあるとき）が出力に送られる。送信コネクションの品質は、ブロック４０９において、受信フレームの個々のエラー情報に基づいて判定される。エラーの指示は、ブロック４１０においてチャンネルデコーダから受信された情報４０２に基づいて、及び恐らくは例えばブロック４０７において音声コーディングパラメータによって直接識別されたエラーのような他の手段によって検出されたフレームエラーに基づいて行われる。
【００２５】
ブロック４０９において、送信コネクションの状態が不良であると判断され、受信フレームが、エラーがあるフレームであると仕分された場合には、エラーがあるフレームの置換部４０４において置換するフレームのパラメータの処理が、送信コネクションの状態が良好であると判断された場合に比べて、デコードされた音声信号がより早くフェードアウトされるように行われる。
【００２６】
送信コネクションの状態が良好であると判断され、かつエラーがあるフレームが受信された場合には、強い置換手続が行われる。
【００２７】
送信コネクションの状態が特に悪いと判断され、かつエラーがあるフレームと仕分されたフレームが受信された場合には、直近に受信されたエラーがないフレームから得られたパラメータを用いる置換動作は結果的に全く行われず、エラーがあるフレームであると判断された最初のフレームについて音声デコーダの出力が完全に減衰される。
【００２８】
エラーがないフレームであると判断された受信フレームは、そのままの状態で、又は送信コネクションの品質の判断結果に基づいて処理された後、出力に送られる（スイッチ４０８が位置２にあるとき）。この場合これらのフレームは、監視ブロック４０９によって行われる送信コネクションの品質の予測結果に従って減衰される。この場合、チャンネルデコーダからエラーがないフレームであると指示されたフレームが受信されたとき、送信コネクションの品質が悪いほど大きな減衰が行われる。
【００２９】
ブロック４０９において送信コネクションの品質が最良の状態であると判断されたときにのみ、コーディングパラメータが直接出力４０３に送られ、音声デコーダによって音声信号が合成される。そうでないときは、音声コーディングパラメータは、エラーがないと指示されたフレームが受信されたときこれらのパラメータによって音声デコーダにおいて形成される音声信号が、送信コネクションの品質が悪いほど大きな減衰が生じるように処理される。
【００３０】
音声デコーダからの出力が完全に減衰されたとき、中断状態から受信フレームのパラメータを使用する状態への遷移は、このようにして緩やかに行われる。なぜならば、送信コネクションの中断が長く続いた後、音声デコーダを作動させた場合には、音声信号の突発的な変化が生じ、それによって音声の品質が悪くなるからである。また、上記の遷移を緩やかに行うことのもう一つの理由は、送信コネクションの状態が悪い期間中においては、エラーがないフレームであると判断されたフレームについてのエラー訂正コーディングが失敗しており、エラーがないと判断されたこのフレームが実際にはエラーがあるフレームであるという可能性がより高いからである。
【００３１】
図５には、本発明に係るシステムを実現するフローチャートの一例が示されている。このフローチャートにおいては、エラーがあるフレームの置換に用いられる状態系列５０２と、エラーがないフレームの処理に用いられる状態系列５０１とがそれぞれ別個のものとして示されている。エラーがあるフレームの置換を行うために図３に示す公知の類似の状態系列３０１を用いることもできる。しかし、状態系列３０１においては、状態１〜Ｍ（エラーがあるフレームの置換状態）においてエラーのないフレームが受信されると直ちに状態０に移行し、置換手続は行われなくなる。このような直接の移行は、前述のとおり問題を生じることがある。また再度置換手続が行われるためには、状態０、１、２の順に進む必要がある。これに対して本願発明によれば、状態Ｄ2〜ＤM（エラーがあるフレームの置換状態）においてエラーのないフレームが受信されると、状態Ｕ1〜ＵM-1に移行して置換手続を開始できる。
【００３２】
図３に示す公知のシステムにおけると同様に、先行するエラーがないフレームのパラメータをそのまま用いて行う置換は、最初の音声フレームに対してのみ適用される。２番目のフレーム以後の処理におけるパラメータの置換は、置換されるフレームの数が多くなればなるほど、合成音声信号の減衰の度合いが大きくなるように行われる。直近に受信されたエラーがないフレームのパラメータを用いるこの置換手続は、音声デコーダの出力が完全に減衰されて状態ＤMが入力されるまで継続される。
【００３３】
送信コネクションの状態が悪い場合におけるエラーがないフレームの減衰は、状態ＵM-1，ＵM-2，……，Ｕ1の期間中にエラーがないフレームの処理５０１の中で次のように行われる。すなわち、送信コネクションの品質が十分改善されたときにのみ、状態０になる。すなわち、図４の処理ブロック４００に到達した、チャンネルデコーダから入力された音声コーディングパラメータ４０１は、出力４０３に直接送られ、音声デコーダに入力される。状態０の場合においてのみ、すなわち、送信コネクションの状態が最良に分類されているときにのみ、受信フレームが音声デコーダにおいてそのまま使用されるようにこの音声デコーダに入力される。状態ＵM-1においては、エラーがないと指示されたフレームの音声コーディングパラメータの処理が行われ、この処理においてはデコードされるべき信号が最大限まで減衰される。減衰の程度は、状態Ｕ1に向かって徐々に減少する。チャンネルの状態が最も悪い分類状態、すなわち、音声デコーダの出力が完全に減衰された状態（すなわち、システムが状態ＤMにある時）でエラーがないフレームが受信されたときに強い減衰が行われる。また、一つの実施例では公知のシステムと類似して、一連の状態（Ｕ0…ＵM-1）においてエラーがないフレームに対して減衰を行わないこともできる。
【００３４】
以上に述べた実施例においては、エラーがあるフレームの置換及びエラーがないフレームの減衰の大きさが図５のフローチャートのレベルによって決定される。すなわち、この大きさは、受信器に入力された先行フレームの内、エラーがあるフレームであると指示されたフレームの占める割合によって決定される。上に述べた実施例においては、送信コネクションの状態が状態機械構成によって予測される。これにおいては、エラーがあるフレーム又はエラーがないフレームが到来することによってシステムの状態を一方向又は他方向に遷移させ、このようにして送信コネクションの品質が各フレームのエラー情報に基づいてフレーム毎に決定される。本発明による送信コネクションの品質の決定は、このように各フレームのエラー情報に基づいて行われるが、図５に示される状態機械構成以外の手段によってこれを行うこともできる。例えば、一連の状態（Ｕ0…ＵM-1）においてエラーがあるフレームが受信されたとき、そのときの状態にかかわらず状態Ｄ1に遷移する実施例もあり得る。
【００３５】
本発明のシステムにおけるエラーがあるフレームの置換を行う置換手続は、公知の手続のいずれであっても良い。例えば、図３について説明したような公知のシステムを置換手続のために用いても良い。このシステムにおいては、励起信号の強度を伝達するパラメータの値が、段階的に減少される。送信コネクションの品質が悪いほど減少のステップ幅dstep（状態Ｄi）（ｉ＝２，…，Ｍ−１）を大きくすることによって、送信コネクションの品質が悪い場合には、置換信号をより早く減衰することができる。このようにして、送信コネクションの品質と置換信号の強度とに関する強い相関性、
減少幅dstep（状態Ｄi）＞dstep（状態Ｄi+1），ｉ＝２，…Ｍ−２
が得られる。これは次のようにして実現することが可能である。
状態Ｄ1：ｒdec＝ｒdec,prev
状態Ｄi；ｉ＝２，…Ｍ−１：ｒdec＝ｒdec,prev−dstep（状態Ｄi）
状態ＤM：音声デコーダの出力を完全に減衰
また、送信コネクションの品質が急速に悪化する場合に、置換信号の減衰を早めるために上述のようにステップ幅dstepを大きくする代わりに、いくつかの状態をスキップさせるような実施例も可能である。
【００３６】
エラーがないフレームを受信することによって、エラーがないフレームの処理５０１が開始される。この処理は、上記したエラーがあるフレームの置換の強さを制御する以外の処理を行うもので、同時に送信コネクションが作動状態になったとき、生じる音声信号の変化が大きくなり過ぎないようにするものである。エラーがないフレームであると判断された音声フレームが受信されたときには、送信コネクションの品質が悪いほど、音声コーディングパラメータが直接音声デコーダに入力される前（すなわち、状態０となる前）に経過するエラーがないフレームの処理５０１における状態数が多くなり、受信された音声コーディングパラメータを用いるモードへの変化がより緩やかに行われる。
【００３７】
エラーがないフレームの処理５０１の各状態における音声コーディングパラメータの減衰量を決定する方法として、いくつかの異なった方法を用いることができる。例えば、一つの方法においては、合成音声に影響する音声コーディングパラメータの変化の割合について上限値ustep（状態Ｕi）がシステムの状態に応じて設定される。
状態Ｕi；ｉ＝Ｍ−１，Ｍ−２，…１：
If  ｒdec＞ｒdec,prev＋ustep（状態Ｕi）
then  ｒdec＝ｒdec,prev＋ustep（状態Ｕi）；
else  ｒdec＝ｒrec
【００３８】
置換信号の強さに影響するこれらのパラメータは、また値mplier（状態Ｕi）を用いて状態に応じて直接減衰量を決定することができる。
状態Ｕi；ｉ＝Ｍ−１，Ｍ−２，…１：
ｒdec＝ｒrec*mplier（状態Ｕi）
状態０においては、音声コーディングパラメータがそのまま音声デコーダに入力される。すなわち、下記の式が満足される。
状態０：ｒdec＝ｒrec
【００３９】
図６に、送信コネクションの品質に応じて動作するシステムにおける状態の変化の一例を示す。この例においては、図５に示す構成が用いられており、エラーがあるフレームの処理のために６個のレベル（Ｍ＝６）が設定されており、またエラーがないフレームの処理のために５個のレベルが設定されている。図６の左側の列において、連続するフレームが継続する数によって示されている。次の列においては、各フレームの仕分が示されており、具体的にいうとエラーがあるフレームにはマークＢが、またエラーがないフレームにはマークｇが付されている。この図においては、上から下に向かって時間が経過するような時間系列で示されており、したがって一番下の行には直近に受信器に到達したフレームに関する指示が示されている。この図に示すエラーの表示から、この例においては、送信コネクションの劣化が時間の関数として生じていること、すなわち時間がたつほどマークＢで示すフレームの数が増大していることがわかる。
【００４０】
左から数えて３番目の列には、図５に示す構成によって２番目の列に示されるエラー情報に基づいて行われた音声フレームの処理の進行状況が示されている。各フレームの処理の状態は、状態の番号の前に状態に関連する記号をつけることによって表示されている。例えば、Ｄ3という表示は、エラーがあるフレームの置換手続の状態Ｄ3にこのフレームがあることを示している。比較のために図３に示す公知のシステムにおける対応する処理状態、すなわちエラーがあるフレームの置換手続において経過した状態の数、を同じ図の一番右の列に示す。この場合には、処理は、エラーがないフレームが受信されるとすぐに、置換状態からエラーがないフレームのパラメータを送信する状態（状態０）に直接切り換えられる。
【００４１】
図６右側の２つの列を比較すれば、従来のシステムと本発明のシステムとの違いは明らかである。「本発明による処理の状態」と示される列は、チャンネルの状態が悪くなって来たときには、エラーがないフレームのパラメータによる置換操作が長い時間にわたって行われない、ということを明確に示している。フレーム番号１６から一連のエラーがあるフレームが発生しており、音声デコーダの出力の減衰が行われる前に、最新のエラーがないフレームのパラメータを用いた置換手続が５つのフレームについてすべて行われている。送信コネクションの状態が悪くなるほどエラーがあるフレームの置換動作の期間が短くされる。フレーム番号２４から始まる一連のエラーがあるフレームについては、音声デコーダの出力が完全に減衰される前に置換操作がただ１つのフレームについてしか行われていない。送信コネクションの状態が更に悪くなると、置換手続が完全に停止されて状態Ｄ6となり、この状態においてデコーダの出力が完全にサイレントな状態となる。エラーがないフレームであると指示されているフレーム番号３０で示されるフレームにおいて入力された音声コーディングパラメータは、音声デコーダに入力されるが、このエラーがないフレームのパラメータを用いた置換動作は全く開始されず、フレーム番号３１において音声デコーダの出力を完全に減衰するパラメータの使用がすぐに開始される。
【００４２】
置換手続が、送信コネクションの状態がかなり良い場合にのみ強く行われること（図６の上側部分）に加えて、エラーがないフレームの音声デコーダへの伝達も送信コネクションの状態が良い時（状態０）にのみ行われる。図６の下側に向かって送信コネクションの状態が悪化しつつある場合には、たとえこの音声フレームがエラーがないフレームであると指示されていたとしても、音声フレームのパラメータは突然音声デコーダに入力されることがないように処理が行われる。
【００４３】
上記の記載から本発明の範囲内で様々な修正や変形をなし得ることが当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】通信システムにおける受信器の原理を概略的に示したブロック図である。
【図２】従来におけるエラーがあるフレームの置換手続を示す。
【図３】従来におけるエラーがあるフレームの置換手続を示したフローチャートである。
【図４】本発明に係るエラーがあるフレームの置換手続と、エラーがないフレームの処理との双方が送信コネクションの品質に依存して実行される受信器の構成を示したブロック図である。
【図５】本発明に係るシステムのフローチャートである。
【図６】本発明に係る動作中のシステムにおける各状態の変化を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
３０１    従来におけるエラーがあるフレームの置換に用いられる状態系列
４００    音声コーディングパラメータ処理システム
４０１    音声コーディングパラメータ入力
４０２    エラー情報
４０３    出力
４０４    エラーがあるフレームの置換部
４０６    エラーがないフレームの処理部
４０７    エラーがあるフレームの認識部
４０８    スイッチ
４０９    送信コネクションの品質監視部
４１０    エラー仕分部
５０１    エラーがないフレームの処理に用いられる状態系列
５０２    エラーがあるフレームの置換に用いられる状態系列
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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