(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線形予測残差に含まれるピッチ周期をサブフレーム毎に探索するピッチ周期探索処理においてピッチ周期探索対象を設定するピッチ周期探索範囲設定装置であって、
予め設定されたピッチ周期探索範囲内のピッチ周期候補を整数精度で順次出力するピッチ周期指示部と、
前サブフレームのピッチ周期探索処理において最終的に選択されたピッチ周期の整数成分を記憶する前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部と、
前記ピッチ周期指示部から出力される整数精度の前記ピッチ周期候補の集合と、前記前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部から読み出した前記ピッチ周期の整数成分の近傍のピッチ周期を分数精度でカバーする分数精度のピッチ周期探索候補の集合と、をあわせた候補の集合を、処理サブフレーム区間のピッチ周期探索処理におけるピッチ周期探索対象として設定する適応音源ベクトル生成部と、
を具備するピッチ周期探索範囲設定装置。
【請求項２】
線形予測残差に含まれるピッチ周期をサブフレーム毎に探索するピッチ周期探索装置であって、
予め設定されたピッチ周期探索範囲内のピッチ周期候補を整数精度で順次出力するピッチ周期指示部と、
前サブフレームのピッチ周期探索処理において最終的に選択されたピッチ周期の整数成分を記憶する前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部と、
前記ピッチ周期指示部から出力される整数精度の前記ピッチ周期候補の集合と、前記前
サブフレーム整数ピッチ周期記憶部から読み出した前記ピッチ周期の整数成分の近傍のピッチ周期を分数精度でカバーする分数精度のピッチ周期探索候補の集合と、をあわせた候補の集合を、処理サブフレーム区間のピッチ周期探索処理におけるピッチ周期探索対象として設定するとともに、過去の駆動音源を格納した適応符号帳から、前記ピッチ周期候補に対応する適応音源ベクトルを順次切り出して出力する適応音源ベクトル生成部と、
前記適応符号帳から順次切り出されて前記適応音源ベクトル生成部から出力された適応音源ベクトルを補間して分数精度のピッチ周期を有する適応音源ベクトルを生成する分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部と、
内部に備えたカウンタの値と、前記処理サブフレーム区間のピッチ周期探索処理が前記ピッチ周期探索対象について実行されるべく予め設定された非負の整数Ｎと、の大小比較を行う比較判定機能を備えた比較判定部と、
前記処理サブフレーム区間のピッチ周期探索処理において最適なピッチ周期として選択されたピッチ周期が整数精度であるか分数精度であるかを判定し、当該判定結果に対応する前記カウンタの動作を指示する信号を出力する最適ピッチ周期精度判定部と、
を具備し、前記比較判定部は、
前記カウンタの動作を指示する信号に基づいて前記カウンタの値を変更するとともに、変更された前記カウンタの値が前記Ｎより大きいと判定した場合には、前記分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部の動作を停止させる信号を前記分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部へ出力し、変更された前記カウンタの値が前記Ｎ以下であると判定した場合には、前記分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部を動作させる信号を前記分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部へ出力する、
ピッチ周期探索装置。
【請求項３】
前記最適ピッチ周期精度判定部は、
前記処理サブフレーム区間のピッチ周期探索処理において最終的に選択されたピッチ周期の精度が整数精度であると判定した場合には、前記カウンタの動作を指示する信号として、前記カウンタの値を０にリセットする信号を出力し、前記処理サブフレーム区間のピッチ周期探索処理において最終的に選択されたピッチ周期の精度が分数精度であると判定した場合には、前記カウンタの動作を指示する信号として、前記カウンタをインクリメントする信号を出力する、
請求項２記載のピッチ周期探索装置。
【請求項４】
前記適応符号帳から順次切り出されて前記適応音源ベクトル生成部から出力された適応音源ベクトルを用いて整数精度のピッチ周期を探索することにより、整数精度での最適ピッチ周期のインデクス及び選択尺度を求めて出力する整数精度ピッチ周期探索部と、
前記分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部で生成され出力された分数精度のピッチ周期を有する適応音源ベクトルを用いて分数精度のピッチ周期を探索することにより、分数精度での最適ピッチ周期のインデクス及び選択尺度を求めて出力する分数精度ピッチ周期探索部と、
前記整数精度での最適ピッチ周期の選択尺度と前記分数精度での最適ピッチ周期の選択尺度とを比較して、選択尺度が大きい方のインデクスを、処理サブフレーム区間の最適ピッチ周期を表すインデクスとして出力するとともに、前記選択尺度が大きい方のピッチ周期の整数成分を前記前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部に出力する歪み比較部と、
をさらに具備する、
請求項２又は３記載のピッチ周期探索装置。
【請求項５】
前記適応符号帳から順次切り出されて前記適応音源ベクトル生成部から出力された適応音源ベクトルと、前記分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部で生成され出力された分数精度のピッチ周期を有する適応音源ベクトルと、を用いて、オープンループ探索およびクローズドループ探索の２段階の探索により、処理サブフレーム区間の最適ピッチ周期を表
すインデクスを求めて出力するとともに、前記最適ピッチ周期の整数成分を前記前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部に出力する歪み比較部と、
をさらに具備する、
請求項２又は３記載のピッチ周期探索装置。
【請求項６】
前記Ｎは、予め無限大に設定されている、
請求項４又は５記載のピッチ周期探索装置。
【請求項７】
前記Ｎは、予め、分数精度のピッチ周期が連続して最終選択されるサブフレームの回数の上限値に設定されている、
請求項４又は５記載のピッチ周期探索装置。
【請求項８】
前記Ｎは、予め、インデクスの伝送誤り発生頻度の高さに応じて増減するべく設定されている、
請求項４又は５記載のピッチ周期探索装置。
【請求項９】
サブフレーム毎に選択されたピッチ周期のインデクスと適応符号帳とを用いて復号化適応音源ベクトルを生成する復号化適応音源ベクトル生成装置であって、
前サブフレーム区間で選択されたピッチ周期を記憶する前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部と、
前記前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部から読み出した前記前サブフレーム区間で選択されたピッチ周期と入力されたインデクスとを用いて最適な適応音源ベクトルのピッチ周期を求め、前記最適な適応音源ベクトルのピッチ周期を出力するピッチ周期判定部と、
前記最適な適応音源ベクトルのピッチ周期を有する適応音源ベクトルを適応符号帳から切り出して出力する適応音源ベクトル生成部と、
前記適応音源ベクトル生成部から出力された適応音源ベクトルを用いて分数精度のピッチ周期を有する適応音源ベクトルを生成し復号化適応音源ベクトルとして出力する分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部と、
を具備し、前記適応音源ベクトル生成部は、
前記最適な適応音源ベクトルのピッチ周期が整数精度であれば、前記適応符号帳から切り出した適応音源ベクトルを復号化適応音源ベクトルとして出力し、前記最適な適応音源ベクトルのピッチ周期が分数精度であれば、前記適応符号帳から切り出した適応音源ベクトルを前記分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部へ出力する、
復号化適応音源ベクトル生成装置。
【請求項１０】
適応符号帳を用いて適応音源ベクトルを生成する請求項２から８のいずれか記載のピッチ周期探索装置と、
固定符号帳を用いて固定音源ベクトルを生成する固定音源ベクトル生成手段と、
入力音声信号のスペクトル特性を表すパラメータを量子化・符号化するパラメータ量子化手段と、
前記固定音源ベクトルと前記適応音源ベクトルとを用いて生成される音源ベクトルと、前記パラメータと、を用いて合成音声信号を合成するフィルタ手段と、
前記入力音声信号と前記合成音声信号との歪みが小さくなるように前記固定音源ベクトル生成手段からの出力と前記ピッチ周期探索装置からの出力とを決定する決定手段と
を具備する音声符号化装置。
【請求項１１】
音声符号化装置によって符号化された適応音源ベクトルのピッチ周期を表すインデクスを復号化して復号化適応音源ベクトルを生成する請求項９記載の復号化適応音源ベクトル生成装置と、
固定符号帳を用いて固定音源ベクトルを生成する固定音源ベクトル生成手段と、
前記音声符号化装置によって符号化された、スペクトル特性を表すパラメータを復号化する復号化手段と、
前記固定音源ベクトルと前記復号化適応音源ベクトルとを用いて生成される音源ベクトルと、前記パラメータと、を用いて合成音声信号を合成するフィルタ手段と、
を具備する音声復号化装置。
【請求項１２】
音声信号を電気的信号に変換する音声入力装置と、
前記音声入力装置から出力される信号をディジタル信号に変換するA/D変換装置と、
前記A/D変換装置から出力されるディジタル信号の符号化処理を行う請求項１０記載の音声符号化装置と、
前記音声符号化装置から出力される符号化情報に対して変調処理を行うRF変調装置と、
前記RF変調装置から出力された信号を電波に変換して送信する送信アンテナと、
を具備する音声信号送信装置。
【請求項１３】
受信電波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナで受信した信号の復調処理を行うRF復調装置と、
前記RF復調装置によって得られた情報の復号化処理を行う請求項１１記載の音声復号化装置と、
前記音声復号化装置によって復号化されたディジタル音声信号をD/A変換するD/A変換装置と、
前記D/A変換装置から出力される電気的信号を音声信号に変換する音声出力装置と、
を具備する音声信号受信装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の音声信号送信装置を備え、基地局装置との間で無線通信を行う移動局装置。
【請求項１５】
請求項１３記載の音声信号受信装置を備え、基地局装置との間で無線通信を行う移動局装置。
【請求項１６】
請求項１２記載の音声信号送信装置を備え、移動局装置との間で無線通信を行う基地局装置。
【請求項１７】
請求項１３記載の音声信号受信装置を備え、移動局装置との間で無線通信を行う基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、音声信号を符号化して伝送し、受信して復号化する移動通信システムなどに用いられる、ピッチ周期探索範囲設定装置、ピッチ周期探索装置、復号化適応音源ベクトル生成装置、音声符号化装置／音声復号化装置、音声信号送信装置／音声信号受信装置、及びこれらを用いた移動局装置／基地局装置に関し、特に音声符号化装置／音声復号化装置はCELP（Code Excited Linear Prediction）型のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル移動通信や、インターネット通信に代表されるパケット通信、あるいは音声蓄積などの分野においては、電波などの伝送路容量や記憶媒体の有効利用を図るため、音声信号の符号化／復号化技術が不可欠であり、これまでに多くの音声符号化／復号化方式が開発されてきた。中でも、音声信号を中・低ビットレートで符号化／復号化する場合には、文献１（Proc. ICASSP'85, pp.937-pp.940, 1985）等に開示されたCELPタイプの音声符号化／復号化方式が、主流の方式として多く実用化されている。
【０００３】
CELPタイプの音声符号化／復号化方式は、ディジタル化された音声信号を20ms程度のフレームに区切り、フレーム毎に音声信号の線形予測分析を行って線形予測係数と線形予測残差を求め、線形予測係数と線形予測残差ベクトルをそれぞれ個別に符号化／復号化する方式である。なお、前記の線形予測残差ベクトルは励振信号ベクトルとも呼ばれることが多いため、本明細書の以下説明においては、線形予測残差ベクトルを励振信号ベクトルと表現することもある。なおまた、前記の線形予測残差ベクトル及び励振信号ベクトルは、記載の通りいずれもベクトルであるが、ベクトルであることを特に記載せず、単に、線形予測残差及び励振信号と表現することもある。
【０００４】
ここでは次に、本発明が係る線形予測残差の符号化／復号化について、従来技術の説明を続ける。CELPタイプの音声符号化／復号化方式において、前記の線形予測残差は、過去に生成した駆動音源信号を格納している適応符号帳と、固定の形状のベクトル（固定コードベクトル）を特定数個格納した固定符号帳を用いて、符号化／復号化される。このうち、適応符号帳は、線形予測残差が有する周期的成分を表現するために用いられる。一方、固定符号帳は、線形予測残差中の適応符号帳では表現できない非周期的成分を表現するために用いられる。なお、線形予測残差の符号化／復号化処理は、フレームをさらに短い時間単位(5ms〜10ms程度)に分割したサブフレーム単位で行われるのが一般的である。
【０００５】
ここで次に、本発明が係る“線形予測残差のピッチ周期探索装置”の従来例を、図３を用いてさらに具体的に説明する。
【０００６】
図３において、１０１はピッチ周期指示部、１０２は過去に生成した駆動音源信号を格納している適応符号帳、１０３は処理サブフレーム区間の線形予測残差（励振信号）に相当するターゲットベクトル、１０４はピッチ周期探索処理を行う時点で既知になっている処理サブフレーム区間の合成フィルタのインパルス応答、１０５は所望のピッチ周期を有する適応音源ベクトルを適応符号帳から切り出して生成する適応音源ベクトル生成部、１０６は整数精度ピッチ周期探索部、１０７は分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部、１０８は分数精度ピッチ周期探索部、１０９は歪み比較部である。
【０００７】
図３において、ピッチ周期指示部１０１は、予め設定したピッチ周期探索範囲内の所望のピッチ周期T−intを適応音源ベクトル生成部１０５に順次指示する。例えば、16kHzの音声信号を符号化／復号化するCELP音声符号化／復号化装置において、ターゲットのピッチ周期の探索範囲が整数精度で32から267の間、かつ、1/2分数精度で32+1/2,33+1/2,…,51+1/2の間に予め設定されている場合を想定すると、ピッチ周期指示部１０１は236種類のピッチ周期T-int（T-int=32,33,…,267）を適応音源ベクトル生成部１０５に順次指示することになる。
【０００８】
次に、適応音源ベクトル生成部１０５は、ピッチ周期指示部１０１から受けた整数精度のピッチ周期Tintを有する適応音源ベクトルp(T-int)を適応符号帳１０２から切り出し整数精度ピッチ周期探索部１０６に出力する。ここでは、適応音源ベクトル生成部１０５が、ピッチ周期指示部１０１より指示されたピッチ周期T-intを有する適応音源ベクトルp(T-int)を適応符号帳１０２から切り出して適応音源ベクトルp(T-int)を生成する処理を、図４を用いて簡単に説明しておく。図４において、２０１と２０４は適応符号帳に格納された過去の駆動音源信号の系列であり、３２と２６７という値はピッチ周期探索範囲の下限と上限に対応している。２０２と２０５はピッチ周期指示部１０１で指示されたピッチ周期、２０３と２０７は出力される適応音源ベクトル、２０６はピッチ周期２０５がサブフレーム長に満たなかった場合に読み出されるベクトルである。
【０００９】
ピッチ周期指示部１０１で指示されたピッチ周期２０２がサブフレーム長より長い場合、すなわち図４内の上の図に対応する場合には、指示されたピッチ周期２０２からサブフレーム長だけ切り出した区間２０３を適応音源ベクトルとして出力する。一方、ピッチ周期指示部１０１で指示されたピッチ周期２０５がサブフレーム長より短い場合、すなわち図４内の下の図に対応する場合には、指示されたピッチ周期２０２から適応符号帳の０までの区間２０６を切り出し、切り出した区間２０６をサブフレーム長になるまで反復して得られるベクトル区間２０７が適応音源ベクトルとして出力される。また、適応音源ベクトル生成部１０５は、分数精度のピッチ周期に対応する適応音源ベクトルを求める際に必要となる適応音源ベクトルを適応符号帳１０２から切り出し分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部１０７に出力する。
【００１０】
次に、整数精度ピッチ周期探索部１０６は、適応音源ベクトル生成部１０５から受けた整数ピッチ周期T-intを有する適応音源ベクトルp(T-int)と、合成フィルタのインパルス応答行列Hと、ターゲットベクトルXを用いた数１により、整数ピッチ周期選択尺度DIST（T-int）を算出する。なお、整数ピッチ周期選択尺度DIST（T-int）を算出する際には、数１内の合成フィルタのインパルス応答行列Hの代わりに、合成フィルタのインパルス応答行列と、聴覚重み付けフィルタのインパルス応答行列Ｗを予め乗算して得られる行列Ｈ’（＝ＨＷ）を用いることがより一般的であるが、本明細書ではＨとＨ’を特に区別せずＨと記載することとする。
【００１１】
【数１】
0003888097.tif 000002
【００１２】
なお、整数精度ピッチ周期探索部１０６は、上記の数１によるDIST（T-int）の算出処理を、ピッチ周期指示部１０１から与えられる３２から２６７の２３６通りのT-intについて繰り返すものとする。整数精度ピッチ周期探索部１０６は、さらに、算出した２３６個のDIST（T-int）からその値を最大化するDIST（T-int）を選択しDIST（INT）として歪み比較部１０９に出力する。また、DIST（INT）を算出した際に参照していた適応音源ベクトルのピッチ周期T-intに対応するインデクスをIDX（INT）として歪み比較部１０９に出力する。
【００１３】
次に、分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部１０７は、適応音源ベクトル生成部１０５から受けた適応音源ベクトルとSYNC関数との積和演算により、分数精度のピッチ周期T-frac（T-frac=32+1/2,33+1/2,…,51+1/2)を有する適応音源ベクトルp(T-frac)を求め、分数精度ピッチ周期探索部１０８に出力する。
【００１４】
次に、分数精度ピッチ探索部１０８は、まず、分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部１０７から受けた分数ピッチ周期T-fracを有する適応音源ベクトルp(T-frac)と、合成フィルタのインパルス応答行列Hと、ターゲットXを用いた数２により、分数ピッチ周期選択尺度DIST（T-frac）を算出する。なお、分数ピッチ周期選択尺度DIST（T-frac）を算出する際には、数２内の合成フィルタのインパルス応答行列Hの代わりに、合成フィルタのインパルス応答行列と、聴覚重み付けフィルタのインパルス応答行列Ｗを予め乗算して得られる行列Ｈ’（＝ＨＷ）を用いることがより一般的であるが、本明細書ではＨとＨ’を特に区別せずＨと記載することとする。
【００１５】
【数２】
0003888097.tif 000003
【００１６】
なお、分数精度ピッチ周期探索部１０８は、上記の数２によるDIST(T-frac)の算出処理を３２＋１／２から５１＋１／２の２０通りの１／２精度T-fracについて繰り返すものとする。
【００１７】
分数精度ピッチ周期探索部１０８は、さらに、算出した２０個のDIST（T-frac）からその値を最大化するDIST（T-frac）を選択しDIST（FRAC）として歪み比較部１０９に出力する。また、DIST（FRAC）を算出した際に参照していた適応音源ベクトルのピッチ周期T-fracに対応するインデクスをIDX（FRAC）として歪み比較部１０９に出力する。
【００１８】
次に、歪み比較部１０９は，整数精度ピッチ周期探索部１０６から受けたDIST（INT）と分数精度チッピ周期探索部１０８から受けたDIST（FRAC）とを比較し、値の大きい方のDIST()を算出していた際に参照していたピッチ周期T-intもしくはT-fracを最適なピッチ周期として決定し、最適なピッチ周期に相当するインデクスIDX(INT)もしくはIDX(FRAC)を最適インデクスIDXとして出力するものとする。なお、本実施の形態の具体例のように、３２から２６７の２３６通りの整数精度のピッチ周期探索と、３２＋１／２から５１＋１／２の２０通りの分数精度のピッチ周期探索がピッチ周期探索範囲として設定された場合には、整数精度の分数精度のピッチ周期を探索候補の総数が２５６通り（２５６＝２３６＋２０）用意されていることになるため、最適インデクスIDXは、８ビットで符号表現されることとなる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した“適応符号帳を用いた線形予測残差のピッチ周期探索装置”の従来例では、整数精度（上記説明でのピッチ周期探索範囲は、３２から２６７の区間）でのピッチ周期探索を行うとともに、前記整数精度でのピッチ周期探索範囲の内の短いピッチ周期に相当する区間（上記説明では、３２から５２の範囲に相当する）について１／２分数精度のピッチ周期探索を行い、整数精度で探索した最適ピッチ周期と分数精度で探索した最適ピッチ周期の中から最終的なピッチ周期を選択することに特徴を有している。
【００２０】
このような特徴を備えることで、文献２（IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS, pp.31-pp.41, VOL. 13, No. 1, JANUARY 1995）等に開示されているように、比較的短いピッチ周期を多く含んだ女性音声については、線形予測残差のピッチ周期を効率的に符号化／復号化することが可能となっている。しかし一方で、長いピッチ周期に相当する区間における探索精度が常に整数精度に限定されているため、比較的長めのピッチ周期を多く含んだ男性音声について、上記装置で線形予測残差のピッチ周期を符号化／復号化しようとすると、符号化／復号化効率の改善を図る上で限界があった。
【００２１】
【問題を解決するための手段】
本発明による線形予測残差のピッチ周期探索装置は、ピッチ周期の長短にとらわれず線形予測残差中に含まれるピッチ周期の近傍を細かい精度で符号化表現するために、前サブフレームのピッチ周期探索処理において最終選択されたピッチ周期の近傍で、精度の高い（分数精度での探索を伴う）ピッチ周期探索を行う構成をとる点に特徴を有する。
【００２２】
本発明による線形予測残差のピッチ周期探索装置は、さらに、上記分数精度でのピッチ周期探索に加えて、常に整数精度ピッチ周期探索を行う点にも特徴を有する。この特徴により、サブフレーム間でピッチ周期の急激な変化が起こった場合でも適切なピッチ周期を探索することが可能になる。
【００２３】
本発明による線形予測残差のピッチ周期探索装置は、さらにまた、比較的長めのピッチ周期に相当する区間であっても、フレーム区間内のサブフレーム番号にかかわらず、連続したサブフレーム間で分数精度でのピッチ周期探索を行うことが可能な点に特徴を有している。この特徴によれば、例えば２サブフレーム構成のCELP音声符号化・復号化装置を想定した場合に、第１サブフレームにおいては比較的長めのピッチ周期に対しては、常に整数精度でしかピッチ周期探索を行うことができない文献３（IEEE TRANS. ON SPEECH AND AUDIO PROCESSING, pp.116-pp.130, VOL. 6, No. 2, MARCH 1998）等に開示されたピッチ周期探索範囲の設定方法等に比べ、比較的長めのピッチ周期に相当する場合であっても、ピッチ周期を精度高く求めることが可能になる。
【００２４】
ただし、前記特徴を利用して分数精度のピッチ周期が複数のサブフレームで連続的に選択された場合、特にその連続回数が多い場合、インデクスIDXの伝送誤りに対する頑健性が劣化する傾向がある。その為、本発明の適応音源ベクトルのピッチ周期探索装置は、分数精度のピッチ周期が規定の回数以上連続して選択されることを抑止する機能を追加的に備えることが可能である点にも特徴を有する。この特徴を追加することで、分数精度のピッチ周期が連続して規定回数以上連続して選択されることを制限することが可能になり、その結果、インデクスIDXの伝送誤りに対する頑健性の劣化分を低く抑えることが可能になる。
【００２５】
本発明による音声符号化装置は、入力音声信号のスペクトル特性を表す線形予測パラメータを量子化・符号化する手段と、所望のピッチ周期を有する適応音源ベクトルを、過去に生成された駆動音源信号を格納した適応符号帳から切り出す手段と、線形予測残差の中の周期成分（ピッチ周期）を前記適応符号帳を用いて探索する上記記載のピッチ周期探索装置と、固定符号帳から任意の固定音源ベクトルを生成する手段と、線形残差の中の非周期成分を前記の固定符号帳を用いて符号化表現する手段と、前記固定符号帳と前記適応符号帳それぞれから生成された音源ベクトルそれぞれに所定のゲインを乗じた後に加算して駆動音源信号を生成する手段と、前記駆動音源を生成する手段によって生成された駆動音源信号を合成して合成音声信号を生成する手段と、前記生成された合成音声信号と入力音声信号との間の歪み量を聴感重み付け領域で算出する手段と、前記の聴感重み付け領域での歪みを最小化する際に参照すべき適応符号帳のインデクス、固定符号帳のインデクス、適応音源ベクトルに乗じるゲイン及び固定音源ベクトルに乗じるゲインのインデクスをそれぞれ特定する手段と、を具備する音声符号化装置である。
【００２６】
この特徴によれば、線形予測残差をピッチ周期探索処理の精度を、ピッチ周期の長短にかかわらず向上できるため、従来よりも高品質な合成音声を生成することが可能になる。
【００２７】
本発明の音声復号化装置は、サブフレーム毎に選択されたピッチ周期のインデクスと適
応符号帳とを用いて復号化適応音源ベクトルを生成する手段と、固定符号帳を用いて合成音声信号の非周期成分を表す固定音源ベクトルを生成する手段と、音声符号化装置によって符号化されたスペクトル特性を表すパラメータを復号化する手段と、前記音声符号化装置において決定された音源ベクトルを固定音源ベクトルと復号化適応音源ベクトルとを用いて生成し、生成された音源ベクトルと前記パラメータとから合成音声信号を合成する手段と、を具備する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、上記いずれかの作用効果を適応音源ベクトルの生成装置で得られるので、低ビットレートで高品質な音声信号を復号することが可能となる。
【００２９】
本発明の音声信号送信装置は、上記構成の音声符号化装置を備えたことを特徴とする。また、本発明の音声信号受信装置は、上記構成の音声復号化装置を備えたことを特徴とする。
【００３０】
本発明の基地局装置は、上記構成の音声信号送信装置および／または音声信号受信装置を備えたことを特徴とする。また、本発明の移動局装置は、上記構成の音声信号送信装置および／または音声信号受信装置を備えたことを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る線形残差のピッチ周期探索装置の構成を示すブロックである。
【００３３】
図１において、３０１はピッチ周期指示部、３０２は過去に生成した駆動音源信号を格納している適応符号帳、３０３は処理サブフレーム区間の線形予測残差（励振信号）に相当するターゲットベクトル、３０４はピッチ周期探索処理を行う時点で既知になっている処理サブフレーム区間の合成フィルタのインパルス応答、３０５は所望のピッチ周期を有する適応音源ベクトルを適応符号帳から切り出して生成する適応音源ベクトル生成部、３０６は前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部、３０７は整数精度ピッチ周期探索部、３０８は内部にカウンタを備えた比較判定部、３０９は分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部、３１０は分数精度ピッチ周期探索部、３１１は歪み比較部、３１２は最適ピッチ周期精度判定部である。本実施の形態の説明では、16kHzの音声信号を符号化／復号化するCELP音声符号化／復号化装置において、8ビットのサイズの適応符号帳を用いて、ターゲットのピッチ周期探索を行う例を具体例としてあげ、その具体例に基づいて、本実施の形態を説明することとする。
【００３４】
図１において、ピッチ周期指示部３０１は、予め設定したピッチ周期探索範囲内の所望のピッチ周期T-intを適応音源ベクトル生成部３０５に順次指示する。例えば、３２から２６７までのピッチ周期の範囲を探索する場合、ピッチ周期指示部３０１は、ピッチ周期T-int（T-int=32,33,…,267）を適応音源ベクトル生成部３０５に指示する。例えば、16kHzの音声信号を符号化／復号化するCELP音声符号化／復号化装置において、ターゲットのピッチ周期の探索範囲が整数精度で32から267の間、かつ、1/2分数精度で32+1/2,33+1/2,…,51+1/2の間に予め設定されている場合を想定すると、ピッチ周期指示部３０１は236種類のピッチ周期T-int（T-int=32,33,…,267）を適応音源ベクトル生成部３０５に順次指示することになる。
【００３５】
次に、適応音源ベクトル生成部３０５は、ピッチ周期指示部３０１から受けた整数精度のピッチ周期T-intを有する適応音源ベクトルp(T-int)を適応符号帳３０２から切り出し整数精度ピッチ周期探索部３０７に出力する。なお、適応音源ベクトル生成部３０５が、ピッチ周期指示部３０１より指示されたピッチ周期T-intを有する適応音源ベクトルp(T-int)を適応符号帳３０２から切り出して適応音源ベクトルp(T-int)を生成する処理は、従来技術説明の項と同一であるため、ここでは省略する。
【００３６】
また、適応音源ベクトル生成部３０５は、前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部３０６から読み出した整数精度のピッチ周期T0に基づいて、現処理サブフレーム区間におけるピッチ周期探索処理の分数精度のピッチ周期探索候補T-fracを20通り（T-frac=T0-10+1/2,T0-9+1/2,…,T0+9+1/2）設定し、設定した分数精度のピッチ周期T-fracを有する適応音源ベクトルp(T-frac)を求める際に必要となる適応音源ベクトルを適応符号帳３０２から切り出して、分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部３０９に出力する。
【００３７】
なお、前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部３０６には、前サブフレームのピッチ周期探索処理において歪み比較部３１１が最終選択したピッチ周期の整数成分T0が格納されているものとする。
【００３８】
次に、整数精度ピッチ周期探索部３０７は、適応音源ベクトル生成部３０５から受けた整数ピッチ周期T-intを有する適応音源ベクトルp(T-int)と、合成フィルタのインパルス応答行列Hと、ターゲットベクトルｘを用いた数３により、整数ピッチ周期選択尺度DIST（T-int）を算出する。なお、整数ピッチ周期選択尺度DIST（T-int）を算出する際には、数３内の合成フィルタのインパルス応答行列Hの代わりに、合成フィルタのインパルス応答行列と、聴覚重み付けフィルタのインパルス応答行列Ｗを予め乗算して得られる行列Ｈ’（＝ＨＷ）を用いることがより一般的であるが、本明細書ではＨとＨ’を特に区別せずＨと記載することとする。
【００３９】
【数３】
0003888097.tif 000004
【００４０】
なお、整数精度ピッチ周期探索部３０７は、上記の数３によるDIST（T-int）の算出処理を、ピッチ周期指示部３０１から与えられる３２から２６７の２３６通りのT-intについて繰り返すものとする。整数精度ピッチ周期探索部３０７は、さらに、算出した２３６個のDIST（T-int）からその値を最大化するDIST（T-int）を選択しDIST（INT）として歪み比較部３１１に出力する。また、DIST（INT）を算出した際に参照していた適応音源ベクトルのピッチ周期T-intに対応するインデクスをIDX（INT）として歪み比較部３１１に出力する。
【００４１】
次に、比較判定部３０８が、３０８の内部に備えたカウンタの値と、予め設定されている非負の整数Ｎとの大小比較判定を行う。なお、当該カウンタには、歪み比較部３１１において分数ピッチ周期が選択された連続の回数が記憶されているものとする。そして、内部に備えたカウンタの値が予め設定した非負の整数Ｎより大きい場合には、整数精度のピッチ周期探索処理を行った後に、分数精度のピッチ周期探索は行わないこととする。なお、カウンタの値がN以下の場合には、整数精度のピッチ探索の後に、通常どおり分数精度のピッチ周期探索を行うこととする。
【００４２】
このような条件分岐処理を新たに設けることにより、歪み比較部３１１において、分数精度のピッチ周期がＮ＋１回以上連続して選択されることを防ぐことができる。本発明では、分数精度のピッチ周期T-fracが、前フレームで選択されたピッチ周期の整数成分T0からの距離によって表現されるため、歪み比較部３１１において分数精度のピッチ周期が連続して選択された場合にはインデックスIDXの伝送誤りの影響が伝播することになる。しかし、分数精度のピッチ周期が連続して最終選択される回数に上限（本実施の形態ではN回）をNと定めることによりインデックスIDXの伝送誤りの影響を抑えることができる。
【００４３】
次に、分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部３０９は、適応音源ベクトル生成部３０５から受けた適応音源ベクトルとSYNC関数との積和演算により、分数精度のピッチ周期T-frac（T-frac=T0-10+1/2,T0-9+1/2,…,T0+9+1/2）を有する適応音源ベクトルp(T-frac)を求め、分数精度ピッチ周期探索部３１０に出力する。なお、分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部３０９は、既に説明したように、比較判定部３０８において内部に備えたカウンタの値が予め設定した非負の整数N以下であると判定されたときのみ動作するものとする。
【００４４】
次に、分数精度ピッチ探索部３１０は、分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部３０９から受けた分数ピッチ周期T-fracCを有する適応音源ベクトルp(T-frac)と、前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部３０６から受けた前サブフレームで選択されたピッチ周期の整数成分T0と、合成フィルタのインパルス応答Hと、ターゲットｘを用いた数４により、分数ピッチ周期選択尺度DIST（T-frac）を算出する。なお、分数ピッチ周期選択尺度DIST（T-frac）を算出する際には、数４内の合成フィルタのインパルス応答行列Hの代わりに、合成フィルタのインパルス応答行列と、聴覚重み付けフィルタのインパルス応答行列Ｗを予め乗算して得られる行列Ｈ’（＝ＨＷ）を用いることがより一般的であるが、本明細書ではＨとＨ’を特に区別せずＨと記載することとする。
【００４５】
【数４】
0003888097.tif 000005
【００４６】
なお、分数精度ピッチ周期探索部３１０は、上記数４によるDIST(T-frac)の算出処理を、前サブフレームで選択されたピッチ周期の整数成分T0の近傍の20通り、例えば、T0−(10+1/2)からT0＋(9+1/2)の20通りについて繰り返すものとする。分数精度ピッチ周期探索部３１０は、さらに、算出した２０個のDIST（T-frac）からその値を最大化するDIST（T-frac）を選択しDIST（FRAC）として歪み比較部３１１に出力する。
【００４７】
また、DIST（FRAC）を算出する際に参照していた適応音源ベクトルのピッチ周期T-fracに対応するインデクスをIDX（FRAC）として歪み比較部３１１に出力する。なお、分数精度ピッチ周期探索部３１０は、比較判定部３０８において内部に備えたカウンタの値が非負の整数N以下であると判定されたときのみ動作するものとする。また、分数精度ピッチ周期探索部３１０は、比較判定部３０８において内部に備えたカウンタの値が（N＋１）以上であると判定された場合には、動作しないものとする。
【００４８】
次に、歪み比較部３１１は，整数精度ピッチ周期探索部３０７から受けたDIST（INT）と分数精度ピッチ周期探索部３１０から受けたDIST（FRAC）とを比較し、値の大きい方のDIST()を算出した際に参照していたピッチ周期を最適なピッチ周期T-intもしくはT-fracを最適なピッチ周期として決定し、決定した最適なピッチ周期に相当するインデクスIDX（INT）もしくはIDX(FRAC)を最適インデクスIDXとして出力するものとする。
【００４９】
なお、本実施の形態の具体例のように、３２から２６７の２３６通りの整数精度のピッチ周期と、T0−(10+1/2)からT0＋(9+1/2)の20通りの分数精度のピッチ周期がピッチ周期探索範囲として設定された場合には、整数精度の分数精度のピッチ周期を探索候補の総数が２５６通り（256=236+20）用意されていることになるため、最適インデクスIDXは、８ビットで符号表現されることとなる。なお、歪み比較部３１１で決定された最適なピッチ周期の整数成分T0は、次サブフレームのピッチ周期探索処理の前に、前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部３０６へ出力されるものとする。
【００５０】
次に、最適ピッチ周期精度判定部３１２は、選択されたピッチ周期が整数精度であるか分数精度であるか判定をする。選択されたピッチ周期の精度が整数精度であったときは、比較判定部３０８の内部のカウンタを０にリセットする。選択されたピッチ周期の精度が分数精度であったときは，比較判定部３０８の内部のカウンタに１を足し合わせる。
【００５１】
以上説明した、本発明の適応音源ベクトルのピッチ周期探索装置は、構成上、以下の４つの特徴を有している。
【００５２】
１．歪み比較部３１１が最終選択したピッチ周期の整数成分T0を、次のサブフレームにおけるピッチ周期探索処理時点まで記憶しておく機能を有する前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部３０６を新たに設けた点。
【００５３】
２．内部にカウンタを備え、カウンタの値が予め設定した非負の整数N以下である場合には分数精度のピッチ周期探索を行うように分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部３０９に指示し、カウンタの値がNより大きい場合には分数精度のピッチ周期探索を行わないように分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部３０９に指示する機能を有する比較判定部３０８を新たに設けた点。
【００５４】
３．最終選択されたピッチ周期の精度が整数精度であるか分数精度であるかの判定を行い、判定の結果に応じて比較判定部３０８の内部のカウンタを操作する機能を有する最適ピッチ周期精度判定部３１２を新たに設けた点。
【００５５】
４．分数精度ピッチ周期探索部３１０が前サブフレームのピッチ周期探索処理において最終選択されたピッチ周期の整数成分T0の近傍において、分数精度のピッチ周期を行うように変更した点。
【００５６】
上記の４つの特徴を有した本発明のピッチ周期探索装置では、以下の３つの作用・効果が新たに得られるようになった。
【００５７】
１．短いピッチ周期区間においてのみ分数精度のピッチ周期探索を行う従来技術の項で説明したピッチ周期探索装置では、比較的長めのピッチ周期を多く含む男性音声に対しても、短いピッチ周期に相当する区間でしか高精度のピッチ周期探索を行うことができなかった。これに対して、本発明のピッチ周期探索装置によれば、女性音声のように比較的短めのピッチ周期成分を多く含んだ音声信号を符号化する際には、比較的短いピッチ周期区間を高い精度でピッチ周期探索を行うことが可能であり、男性音声のように比較的長めのピッチ周期成分を多く含んだ音声信号を符号化する際には、比較的長めのピッチ周期区間を高い精度でピッチ周期探索を行うことが可能になる。これにより、ピッチ周期探索の効率を改善することができ、従来よりも品質の高い合成音声を獲得することができるようになる。
【００５８】
２．第１サブフレームのピッチ周期探索処理で最終選択されたピッチ周期の近傍だけで第２サブフレームのピッチ周期探索を行う文献３等に記載されたピッチ周期探索装置では、第２サブフレーム区間においてピッチ周期が急激に変化した場合に、所望のピッチ周期範囲を探索範囲に設定することができず、音声品質の劣化をさけることができなかった。一方、本発明を用いると、前サブフレーム（第１サブフレームとは限らない）のピッチ周期探索処理によって最終選択されたピッチ周期の近傍における分数精度のピッチ周期探索だけでなく、ピッチ周期探索範囲全体を整数精度で探索する処理も行うため、第２サブフレーム区間で急激なピッチ変化が生じても、急激に音声品質が劣化することをさけることができる。
【００５９】
３．連続する複数のサブフレームにおけるピッチ周期探索処理において、分数精度のピッチ周期が連続して最終選択される回数に上限を設定することにより（上記実施の形態１の説明では、N+1回のサブフレームで連続して分数精度のピッチ周期が最終選択されることはないように設定されている）、伝送誤りの影響の伝播を抑えることが可能になった。
【００６０】
なお、本発明の実施の形態１の説明では、適応符号帳を用いて線形予測残差（励振信号）のピッチ周期を探索する場合について説明したが、前記の線形予測残差を音声信号そのものとしても本発明は適用可能であり、その場合には、本発明によって、音声信号そのものに含まれるピッチ周期を直接探索することが可能である。
【００６１】
なおまた、本実施の形態１で説明したピッチ周期探索範囲の設定装置は、本実施の形態において説明したピッチ周期選択尺度の計算手順（整数精度のピッチ周期探索と分数精度のピッチ周期探索をクローズドループ探索する手順）以外の手順でピッチ周期の探索を行う場合についても適用可能であり、その場合にも、本実施の形態の説明と同様の作用・効果を売ることができる。
【００６２】
例えば文献３等に記載された手順（ピッチ周期を、オープンループ探索とクローズドループ探索の２段階にわけて探索する手順）でピッチ周期探索を行う系に、本実施の形態１で説明したピッチ周期探索範囲の設定装置を適用する場合には、整数精度ピッチ周期探索部３０７と分数精度ピッチ周期探索部３１０を包含する歪み比較部３１１を構成し、適応音源ベクトル生成部３０５から受けた整数精度のピッチ周期を有する適応音源ベクトルと分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部３０９から受けた分数精度のピッチ周期を有する適応音源ベクトルとを用いて、前記の新たに構成された歪み比較部において、処理サブフレームの最適ピッチ周期に対応するインデクスをオープンループ探索およびクローズドループ探索の２段階に分けた探索手順で特定するで適用可能となる。
【００６３】
なおまた、本発明の実施の形態についての説明では、ピッチ周期探索の範囲を３２から２６７の範囲に設定した場合に限定して説明したが、その他の範囲をピッチ周期探索の範囲に設定した場合にも、本発明は適用可能であり、その場合にも本発明と同様の作用・効果を得ることができる。
【００６４】
なおまた、本発明の実施の形態についての説明では、分数精度のピッチ周期探索の範囲をT0−１０＋１／２からT0＋９＋１／２の範囲に設定した場合に限定して説明したが、その他の範囲を分数精度のピッチ周期探索の範囲に設定した場合にも、本発明は適用可能であり、その場合にも本発明と同様の作用・効果を得ることができる。
【００６５】
なおまた、本発明の実施の形態についての説明では、予め設定した非負の整数Nが固定の整数の場合について説明したが、Nの値は通信環境等に応じて適応的に増減することも可能であり、そのような場合にはより一層大きな作用・効果を得ることができる。
【００６６】
なおまた、本発明の実施の形態についての説明では、分数精度のピッチ周期が非負の整数N以上連続して選択されることを制限する場合に限定して説明したが、分数精度のピッチ周期が連続して選択されることを制限しない場合にも、Nを無限大とすることにより本発明は適用可能であり、その場合にも、本発明と同様の作用・効果を得ることができる。特にインデクスIDXの伝送誤りを考慮する必要の無い場合、すなわち、本発明のピッチ周期探索装置を伴うことを特徴とする音声符号化装置で生成された符号情報を記憶メディア等に書き込む場合（伝送誤りを考慮する必要がない場合）には、Nの値を無限大に設定することの効果が大きくなる。
【００６７】
なおまた、本発明の実施の形態についての説明では、比較判定部３０８の内部に備えたカウンタの値が（N＋１）以上である場合に分数精度のピッチ周期探索を行わないとしたが、カウンタの値が（N＋１）以上である場合に、整数精度のピッチ周期探索に加え、例えば３２＋１／２から５１＋１／２のように予め定めた範囲で分数精度のピッチ周期探索を行った場合にも、本発明は適用可能である。
【００６８】
予め定めた範囲から選択された分数精度のピッチ周期は前サブフレームで選択されたピッチ周期の整数成分T0と無関係であるので、予め定めた範囲から選択された分数精度のピッチ周期はインデクスIDXの伝送誤りの影響を受けない。その為、予め定めた範囲から分数精度のピッチ周期が選択された場合、歪み比較部３１１は整数精度のピッチ周期が選択された場合と同様にカウンタの値を０にリセットする。その場合にも本発明と同様の作用・効果を得ることができる。
【００６９】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係る復号化適応音源ベクトルの生成装置をあらわす機能ブロック図である。なお、本実施の形態における復号化音源ベクトルの生成とは、実施の形態１の項で記載したピッチ周期探索装置によって最終選択されたインデクスIDXを基に、適応符号帳を用いて復号化適応音源ベクトルを生成する処理のことである。
【００７０】
図２において、４０１は適応符号帳、４０２は前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部、４０３はピッチ周期判定部、４０４は復号化適応音源ベクトル生成部、４０５は分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部である。以下では、実施の形態１で説明した適応音源ベクトル生成部から受けたインデクスを復号化して復号化適応音源ベクトルを求める場合について、上記構成の復号化適応音源ベクトル生成部における復号化適応音源ベクトル生成装置を説明する。
【００７１】
図２において、前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部４０２は、ピッチ周期判定部４０３が判定したピッチ周期の整数成分T0を受けて、次の処理フレームまでT0を記憶しておく。
【００７２】
次に、ピッチ周期判定部４０３は、インデクスIDXと前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部４０２から前サブフレームで選択されたピッチ周期の整数成分T0を受けて、最適な適応音源ベクトルのピッチ周期を適応音源ベクトル生成部４０４に指示する。また、ピッチ周期判定部４０３は内部にカウンタを備えている特徴を有する。インデクスIDXを受けたピッチ周期判定部４０３は、インデクスIDXが整数精度のピッチ周期であるか分数精度のピッチ周期であるか判定を行う。インデクスIDXが整数精度のピッチ周期である場合には、ピッチ周期判定部４０３は、インデクスIDXからピッチ周期T-int（T-int=32,33,…,267）を求めて適応音源ベクトル生成部４０４にピッチ周期T-intを渡し、内部に備えているカウンタを０にリセットする。
【００７３】
インデクスIDXが分数精度のピッチ周期である場合には、ピッチ周期判定部４０３は、インデクスIDXと前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部４０２から受けたT0とからピッチ周期T-FRAC（T-frac=T0-10+1/2,T0-9+1/2,…,T0+9+1/2）を求めて適応音源ベクトル生成部４０４にピッチ周期T-fracを渡し、内部に備えているカウンタに１を足し合わせる。適応音源ベクトル生成部４０４にピッチ周期を渡した後、ピッチ周期判定部４０３は、適応音源ベクトル生成部４０４に渡したピッチ周期の整数成分T0を前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部４０２に渡すものとする。
【００７４】
次に、適応音源ベクトル生成部４０４は、ピッチ周期判定部４０３から受けたピッチ周期が整数精度であった場合には、ピッチ周期判定部４０３から受けたピッチ周期T-intに対応する適応音源ベクトルp(T-int)を適応符号帳４０１から切り出し復号化適応音源ベクトルとして出力する。また、適応音源ベクトル生成部４０４は、ピッチ周期判定部４０３から受けたピッチ周期が分数精度であった場合には、ピッチ周期判定部４０３から受けたピッチ周期T-fracを有する適応音源ベクトルp(T-frac)を求める際に必要となる適応音源ベクトルを適応符号帳４０１から切り出し、分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部４０５に出力する。
【００７５】
次に、分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部４０５は、適応音源ベクトル生成部４０４から受けた適応音源ベクトルとSYNC関数との積和演算により、分数精度のピッチ周期T-fracを有する適応音源ベクトルp(T-frac)を求め、復号化適応音源ベクトルとして出力する。
【００７６】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係る音声信号送信装置および受信装置の構成を示すブロック図である。
【００７７】
図５において、音声信号１１０１は、入力装置１１０２によって電気的信号に変換されA/D変換装置１１０３に出力される。A/D変換装置１１０３は入力装置１１０２から出力された（アナログ）信号をディジタル信号に変換し音声符号化装置１１０４へ出力する。音声符号化装置１１０４はA/D変換装置１１０３から出力されたディジタル音声信号を後述する音声符号化装置を用いて符号化し符号化情報をRF変調装置１１０５へ出力する。
【００７８】
RF変調装置１１０５は音声符号化装置１１０４から出力された音声符号化情報を電波等の伝播媒体に載せて送出するための信号に変換し送信アンテナ１１０６へ出力する。送信アンテナ１１０６はRF変調装置１１０５から出力された出力信号を電波（RF信号）として送出する。なお、図中１１０７は送信アンテナ１１０６から送出された電波（RF信号）を表す。以上が音声信号送信装置の構成および動作である。
【００７９】
RF信号１１０８は受信アンテナ１１０９によって受信されRF復調装置１１１０へ出力される。なお、図中のRF信号１１０８は受信側から見たRF信号１１０７のことであり、伝播路において信号の減衰や雑音の重畳がなければRF信号１１０７と全く同じ物となる。RF復調装置１１１０は受信アンテナ１１０９から出力されたRF信号から音声符号化情報を復調し音声復号化装置１１１１へ出力する。
【００８０】
音声復号化装置１１１１はRF復調装置１１１０から出力された音声符号化情報から後述する音声復号化装置を用いて音声信号を復号しD/A変換装置１１１２へ出力する。D/A変換装置１１１２は音声復号化装置１１１１から出力されたディジタル音声信号をアナログの電気的信号に変換し出力装置１１１３へ出力する。出力装置１１１３は電気的信号を空気の振動に変換し音波として人間の耳に聴こえるように出力する。なお、図中１１１４は出力された音波を表す。以上が音声信号受信装置の構成および動作である。
【００８１】
上記のような音声信号送信装置および受信装置の少なくとも一方を備えることにより、移動通信システムにおける基地局装置および移動端末装置を構成することができる。
【００８２】
前記音声信号送信装置は、音声符号化装置１１０４にその特徴を有する。図６は音声符号化装置１１０４の構成を示すブロック図である。
【００８３】
図６において、入力音声信号は図５のA/D変換装置１１０３から出力される信号であり、前処理手段１２００に入力される。前処理手段１２００では、DC成分を取り除くハイパスフィルタ処理などを行った後に、ピッチ周期が直前のフレーム末尾におけるピッチ周期と現在のフレーム末尾におけるピッチ周期との間で滑らかに変化するように、例えば現フレーム内の各サンプルにおけるピッチ周期が前記２種類のピッチ周期を線形補間して得られるピッチ周期となるように、処理を行い、LPC分析手段１２０１および加算器１２０４に出力する。
【００８４】
なお、前記のようなピッチ周期がフレーム内で滑らかに変化するような前処理はLPC分析後に行う構成としても良く、前記位置に限定するものではない。このような前処理を用いたCELPは、例えば文献４（特開平６−２１４６００号公報）などに開示されている。
【００８５】
LPC分析手段１２０１は、Xinを用いて線形予測分析を行い分析結果（線形予測係数）をLPC量子化手段１２０２へ出力する。LPC量子化手段１２０２は、LPC分析手段１２０１から出力された線形予測係数（LPC）の量子化処理を行い、量子化LPCを合成フィルタ１２０３へ出力するとともに前記量子化LPCを表す符号Lを多重化手段１２１３へ出力する。合成フィルタ１２０３は、前記量子化LPCをフィルタ係数と加算器１２１０から出力される駆動音源とを用いてフィルタ合成を行い、合成信号を加算器１２０４へ出力する。
【００８６】
加算器１２０４は前記Xinと前記合成信号との誤差信号を算出し、聴覚重み付け手段１２１１へ出力する。聴覚重み付け手段１２１１は、加算器１２０４から出力された誤差信号に対して聴覚的な重み付けをおこない、聴覚重み付け領域での前記Xinと前記合成信号との歪みを算出し、パラメータ決定手段１２１２へ出力する。パラメータ決定手段１２１２は、聴覚重み付け手段１２１１から出力された前記符号化歪みが最小となるように、適応音源符号帳１２０５と固定音源符号帳１２０７と量子化利得生成手段１２０６とから生成されるべき信号を決定する。
【００８７】
適応音源符号帳１２０５は、過去に加算器１２１０によって出力された音源信号をバッファリングしており、パラメータ決定手段１２１２から出力された信号（A）によって特定される位置から適応音源ベクトルを切り出して乗算器１２０８へ出力する。固定音源符号帳１２０７は、パラメータ決定手段１２１２から出力された信号（F）によって特定される形状を有するベクトルを乗算器１２０９へ出力する。量子化利得生成手段１２０６は、パラメータ決定手段１２１２から出力された信号（G）によって特定される適応音源利得と固定音源利得とをそれぞれ乗算器１２０８と１２０９へ出力する。
【００８８】
乗算器１２０８は、量子化利得生成手段１２０６から出力された量子化適応音源利得を、適応音源符号帳１２０５から出力された適応音源ベクトルに乗じて、加算器１２１０へ出力する。乗算器１２０９は、量子化利得生成手段１２０６から出力された量子化固定音源利得を、固定音源符号帳１２０７から出力された固定音源ベクトルに乗じて、加算器１２１０へ出力する。加算器１２１０は、利得乗算後の適応音源ベクトルと固定音源ベクトルとをそれぞれ乗算器１２０８と１２０９から入力し、ベクトル加算をして合成フィルタ１２０３および適応音源符号帳１２０５へ出力する。
【００８９】
最後に多重化手段１２１３は、LPC量子化手段１２０２から量子化LPCを表す符号Lを、パラメータ決定手段１２１２から適応音源ベクトルを表す符号Aおよび固定音源ベクトルを表す符号Fおよび量子化利得を表す符号Gを、それぞれ入力し、これらの情報を多重化して符号化情報として伝送路へ出力する。
【００９０】
図７は、図５中の音声復号化装置１１１１の構成を示すブロック図である。
【００９１】
図７において、RF復調装置１１１０から出力された符号化情報は、多重化分離手段１３０１によって多重化されている符号化情報を個々の符号情報に分離される。分離されたLPC符号LはLPC復号化手段１３０２に出力され、分離された適応音源ベクトル符号Aは適応音源符号帳１３０５に出力され、分離された音源利得符号Gは量子化利得生成手段１３０６に出力され、分離された固定音源ベクトル符号Fは固定音源符号帳１３０７へ出力される。
【００９２】
LPC復号化手段１３０２は多重化分離手段１３０１から出力された符号LからLPCを復号し、合成フィルタ１３０３に出力する。適応音源符号帳１３０５は、多重化分離手段１３０１から出力された符号Aからピッチラグが復号され、復号されたピッチラグと直前フレームの復号ピッチラグとを用いて現フレームの各サンプルにおけるピッチラグが補間により算出される。補間されたピッチラグを用いて適応音源ベクトルを生成し乗算器１３０８へ出力する。
【００９３】
固定音源符号帳１３０７は、多重化分離手段１３０１から出力された符号Fで指定される固定音源ベクトルを生成し、乗算器１３０９へ出力する。固定音源ベクトルには前記補間されたピッチを用いたピッチ周期化が適用されている。量子化利得生成手段１３０６は、多重化分離手段１３０１から出力された音源利得符号Gで指定される適応音源ベクトル利得と固定音源ベクトル利得を復号し乗算器１３０８および１３０９へそれぞれ出力する。
【００９４】
乗算器１３０８は、前記適応符号ベクトルに前記適応符号ベクトル利得を乗算して、加算器１３１０へ出力する。乗算器１３０９は、前記固定符号ベクトルに前記固定符号ベクトル利得を乗算して、加算器１３１０へ出力する。加算器１３１０は、加算器１３０８および１３０９から出力された利得乗算後の適応音源ベクトルと固定音源ベクトルの加算を行い、合成フィルタ１３０３へ出力する。合成フィルタ１３０３は、加算器１３１０から出力された音源ベクトルを駆動信号として、LPC復号化手段１３０２によって復号されたフィルタ係数を用いて、フィルタ合成を行い、合成した信号を後処理手段１３０４へ出力する。
【００９５】
後処理手段１３０４は、ホルマント強調やピッチ強調といったような音声の主観的な品質を改善する処理や、定常雑音の主観的品質を改善する処理などを施した上で、最終的な復号音声信号として出力する。
【００９６】
【発明の効果】
以上本発明の実施の形態によると、整数精度でのピッチ周期候補と、分数精度のピッチ周期候補の双方の候補の中から、音声信号を線形予測分析した際に生じる線形予測残差（励振信号）、もしくは音声信号そのものに含まれるピッチ周期を探索することが可能になり、且つ、前記分数精度のピッチ周期候補の探索範囲を、前サブフレームで選択されたピッチ周期の近傍に適応的に設定することが可能になるため、ピッチ周期探索の精度向上を図ることが可能になり、その結果として、当該ピッチ周期探索装置を伴うことに特徴を有する音声符号化／復号化装置を構成した際に、品質の高い合成音声を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施の形態に係るピッチ周期探索装置を示す図
【図２】同第２の実施の形態に係る復号化適応音源ベクトル生成装置を示す図
【図３】従来のピッチ周期探索装置を示す図
【図４】適応符号帳から適応音源ベクトルを生成する処理を示す図
【図５】本発明第３の実施の形態に係る音声信号伝送装置および音声信号受信装置を示す図
【図６】同第３の実施の形態に係る音声信号符号化装置を示す図
【図７】同第３の実施の形態に係る音声信号復号化装置を示す図
【符号の説明】
１０１、３０１  ピッチ周期指示部
１０２、３０２、４０１  適応符号帳
１０３、３０３  ターゲット
１０４、３０４  合成フィルタのインパルス応答
１０５、３０５適応音源ベクトル生成部
１０６、３０７  整数精度ピッチ周期探索部
１０７、３０９、４０５  分数ピッチ周期適応音源ベクトル生成部
１０８、３１０  分数精度ピッチ周期探索部
１０９、３１１  歪み比較部
２０１、２０４  適応符号帳
２０２、２０５  ピッチ周期
２０３、２０７  適応音源ベクトル
３０６、４０２  前サブフレーム整数ピッチ周期記憶部
３１２  最適ピッチ周期精度判定部
３０４  ピッチ周期判定部
４０４  適応音源ベクトル生成部
１１０１  音声信号
１１０２  入力装置
１１０３  Ａ／Ｄ変換装置
１１０４  音声符号化装置
１１０５、１１０８  ＲＦ変調装置
１１０６  送信アンテナ
１１０７  送信アンテナから送出された電波（ＲＦ信号）
１１０８  ＲＦ信号
１１０９  受信アンテナ
１１１０  ＲＦ復調装置
１１１１  音声復号化装置
１１１２  Ｄ／Ａ変換装置
１１１３  出力装置
１２００  前処理手段
１２０１  ＬＰＣ分析手段
１２０２  ＬＰＣ量子化手段
１２０３、１３０３  合成フィルタ
１２０４  加算器
１２０５、１３０５  適応音源符号帳
１２０６、１３０６  量子化利得生成手段
１２０７、１３０７  固定音源符号帳
１２０８、１２０９、１３０８、１３０９  乗算器
１２１０、１３１０  加算器
１２１１  聴覚重み付け手段
１２１２  パラメータ決定手段
１２１３  多重化手段
１３０１  多重化分離手段、
１３０２  ＬＰＣ復号化手段
１３０４  後処理手段
【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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【図７】
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