JPH09214460A - 音声・非音声同時伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディジタル通信回線で、音声信号と非音声デ
ータを同時に伝送する技術に関し、１回線で音声信号と
非音声データとを同時に伝送することの可能な装置の実
現を課題とする。 【解決手段】 送信側に、音声信号の有無を検出する手
段と、音声信号を符号化する手段と、非音声信号を蓄積
する送信データバッファと、前記音声信号の有無を検出
する手段の検出結果により、音声信号が存在するときに
は前記符号化した音声データを選択し、音声信号が存在
しないときには前記送信データバッファ内の非音声デー
タを選択して、これらを変調後送信する手段とを備える
と共に、受信側に、送信側からの信号を受信後復調し、
受信信号を音声データと非音声データに選別する手段
と、音声データを復号化する手段と、非音声データを蓄
積する受信データバッファとを備えることにより構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル回線
（伝送路）で通信を行なうシステムにおいて、１回線で
音声信号と非音声データとを同時に送信または受信する
ことのできる技術に関し、特に、無線回線を使用する移
動通信方式等において、音声信号と非音声データを効率
良く伝送することを可能とする技術に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来、音声信号と非音声データを回線交
換により同時に伝送するためには、各々独立した２回線
を使用する必要があった。また、無線端末においては、
利用者が携帯する性質上小型であることが要求されるた
め、送受信系を１系統しか有していない場合が殆んどで
あり、このようなときには音声通信を行なった後、一旦
呼を切断して再発呼する必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来は、音声信号と非
音声データを回線交換により同時に送受信するために
は、上述のように独立な２回線が必要であった。従っ
て、話中の相手側に対し同時に資料等を提供するため、
非音声データを送信したい場合には、独立した２回線を
必要とするから２回線分の通信コストがかかるという問
題があった。

【０００４】また、データの送受信を行なう両者の内、
少なくとも一方が独立な２回線を有していない場合は、
一旦通話を中断して非音声データを送ってから、再度音
声信号の送受信を行なわなければならなかった。この場
合には、通常の通信に比してコストが高くなる上に余分
な通信時間がかかるという問題があった。

【０００５】また、利用者が電話を利用している間に、
第三者が電話の相手側が話をしていない区間（時間帯）
に、利用者の要求に合った文字情報や画像情報を付加す
るというサービスも、システム構成上、実現不可能であ
った。一方。パケット交換で音声とデータを同時伝送す
る場合は、パケット交換を行なうためのプロトコルと周
辺装置が必要な上、瞬時伝送が必要な音声パケットに関
して、パケット交換を行なう際の蓄積処理による遅延が
問題となるという問題もあった。

【０００６】本発明は、従来、音声データと非音声デー
タとを同時伝送しようとした場合に問題であった通信時
間の増加や、通信コストの増大という上述のような問題
を解決しようとするもので、パケット交換に必要な複雑
な制御をすることなく、また、蓄積処理による遅延を考
慮しなくても良い、１回線での回線交換で、音声信号と
非音声データとを同時に伝送することのできる装置を提
供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
課題は、前記特許請求の範囲に記載した手段により解決
される。

【０００８】すなわち、請求項１の発明は、２局間で通
信回線を介して同時に音声信号と非音声データとを送受
信する音声・非音声同時伝送装置であって、送信側に、
音声信号の有無を検出する手段と、音声信号を符号化す
る手段と、非音声信号を蓄積する送信データバッファ
と、前記音声信号の有無を検出する手段の検出結果によ
り、音声信号が存在するときには前記符号化した音声デ
ータを選択し、

【０００９】音声信号が存在しないときには前記送信デ
ータバッファ内の非音声データを選択して、これらを変
調して送信する手段とを備えると共に、受信側に、送信
側からの信号を受信して復調し、受信信号を音声データ
と非音声データに選別する手段と、音声データを復号化
する手段と、非音声データを蓄積する受信データバッフ
ァとを備えた音声・非音声同時伝送装置である。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１記載の音声・
非音声同時伝送装置において、送信側に、有線回線を介
して、伝送されたデータ列を受けて、音声データと非音
声データに分離する手段を付加するか、受信側に、復号
化した音声データと受信データバッファに蓄積されてい
る非音声データとを複合してデータ列を生成して、これ
を有線回線に送出する手段を付加するかの内、少なくと
も一方の手段を付加する構成とした音声・非音声同時伝
送装置である。

【００１１】本発明は、上述の構成により、自分が話を
していない時間上の区間（相手が話をしている区間）を
利用して送りたい非音声データを送信したり、相手が話
をしていない時間上の区間（自分が話をしている区間）
を利用して相手側の送りたい非音声データや、ネットワ
ークの設備を使用しての非音声データによるサービス
（インフラ）を提供する側（もしくはインフラを提供す
る側が募ったスポンサー）から自分が必要な非音声デー
タを受信することが可能である。

【００１２】従って、通信相手との間でデータの送受信
を行なう必要のある利用者は、通信時間と通信コストの
削減効果が得られ、一方通信相手との間でデータの送受
信を必要としない利用者も同じ通話時間内で付加的情報
サービスを享受することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は、本発明を適用する伝送系の例を示す図で
あって、１０１は発呼側の端末、１０２ａ〜１０２ｃは
発呼側の基地局、１０３は発呼側の接続装置、１０４は
発呼側の市内交換機、１０５は発呼側の市外交換機、１
０６は着呼側の市外交換機、１０７は着呼側の市内交換
機、１０８は着呼側の接続装置、１０９ａ〜１０９ｃは
着呼側の基地局、１１０は着呼側の端末、１１１はサー
ビス制御局、１１２は共通線信号網を示している。

【００１４】発呼側市内交換機１０４から着呼側市内交
換機１０７までの有線系ネットワークは従来の６４ｋｂ
ｐｓのＩＳＤＮ回線をそのまま使用し、サービス制御局
１１１は接続装置１０３および１０８を経由し、共通線
信号網１１２を通じて、各端末の位置登録情報（各端末
がどの基地局のゾーン内に位置しているか）を管理して
いる。

【００１５】また、発呼側および着呼側で、それぞれ相
手側の非音声データの授受を行なう場合は、端末１０１
−基地局１０２ａ間と、基地局１０９ａ−端末１１０間
に本発明を適用することにより実現できる。また、イン
フラを提供する側（もしくはインフラを提供する側が募
ったスポンサー）から非音声データを受けるサービスの
場合も、基地局１０９ａ−端末１１０間に本発明を適用
することにより実現できる。

【００１６】次に、本発明を適用した、端末１０１と基
地局１０２ａの間の音声・非音声同時データ伝送装置の
一例を本発明の実施の形態の第１の例として図２に示
す。この図における端末が従来の端末と異なる点は、端
末２００がデータバッファ２０３とセレクタ２０６を具
備している点である。有音・無音検出回路２０５には、
従来のＶＯＸ（Voice Operated Transmission ）で用い
られる有音・無音検出回路を使用することもできる。

【００１７】また、基地局が従来の基地局と異なる点
は、音声・非音声データの分配回路２１４と、データバ
ッファ２１６を具備している点である。以下図２に基づ
いてその動作を説明する。音源２０１から出た音声信号
はＡＤ変換器２０２でアナログ信号からディジタル信号
に変換される。ディジタル信号は音声符号化回路２０
４、および、有音・無音検出回路２０５に入力される。

【００１８】有音・無音検出回路２０５では、信号のレ
ベルが所定のしきい値を一定時間以上超えない場合に無
音と判定し、ディジタル信号入力がしきい値を超えた場
合には、即座に有音と判定する構成となっている。セレ
クタ２０６は、有音判定中はデータバッファ２０３の中
のデータの有無に関わらず音声符号化回路２０４の出力
を選択・出力し、無音判定中に送信する非音声データが
有る場合のみ非音声データ出力を選択・出力する。（セ
レクタの動作を数字符号２２０で示す）

【００１９】無音判定中も音声符号化回路２０４には引
き続き振幅０を示すディジタル信号入力を入力し、符号
器の内部状態が不連続に遷移しないようにする。セレク
タ２０６の出力は時分割多重装置２０７に入力される。
このとき、現在入力されているデータが音声・非音声の
いずれかが分かるよう判定信号を平行して入力する。

【００２０】時分割多重装置２０７でデータは時間軸方
向に圧縮され、バーストに格納される。この際、それぞ
れのフレームが音声データであるか、非音声データであ
るかが明確になるようバースト中に数字符号２２１で例
を示すようなＣＩ（ChannelIndicator ）が付与され変
調器２０８で変調された後に送信機から送信される。無
線回線２１０を経て、基地局２３０の受信機２１１で受
信された信号は復調器２１２で復調後、時分割多重装置
２１３で時間軸方向に伸長され連続的なディジタル信号
に戻される。

【００２１】このディジタル信号は分配回路２１４で音
声データと非音声データに分けられ、音声データは音声
復号化回路２１５で１４ｂｉｔの線形信号に復号された
後、６４ｋｂｉｔ／ｓｅｃのＩＳＤＮ回線とインターフ
ェースをとるため、μ則符号化回路２１７に入力され、
８ｂｉｔのμ則符号に変換される。

【００２２】非音声データは復号にかかる遅延時間と同
様の遅延時間を持たせるため一旦データバッファ２１６
に格納される。データバッファ２１６の出力と、μ則符
号化回路２１７の出力はデータ複合回路２１８で着呼側
で音声・非音声の区別がつくよう、数字符号２１９で示
すような出力信号に複合された後ＩＳＤＮ回線へ渡され
る。出力信号２１９には、図に斜線で示すように無音と
有音の境目部分に固定パターン“００８０……００８
０”が一定期間（５ｍｓｅｃ）が挿入される。

【００２３】次に、本発明を適用した、基地局と端末と
の間の音声・非音声同時データ伝送装置の一例を実施の
形態の第２の例として図３に基づいて説明する。この図
における基地局３００が従来の基地局と異なる点は、端
末３０３がＩＳＤＮ交換機からの音声・非音声データを
分配する分配回路３０１とデータバッファ３０３とデー
タ複合回路３０５を具備している点である。

【００２４】また、端末が従来の端末と異なる点は、音
声信号と非音声データとを分配する分配回路３１３とデ
ータバッファ３１５を具備している点である。（ＩＳＤ
Ｎ交換機からは数字符号３１９で示すような形式で信号
が入力される）分配回路３０１では、固定パターン“０
０８０……００８０”が一定期間（例えば５ｍｓｅｃ）
続いたとき、音声→非音声切り換えと判定する。

【００２５】そして、音声が入力された場合は数字符号
３２０で示す表のように出力２から非音声データ挿入禁
止を示す信号を出力し、出力３から音声信号を出力す
る。非音声データが入力された場合には出力１から非音
声データを出力し、出力２から非音声データ挿入許可を
示す信号を出力し、出力３からは無音符号（ＦＦ）を出
力する。

【００２６】出力２からの音声データは有音・無音に関
わらずμ則復号化回路３０２と音声符号化回路３０４を
経てデータ複合回路３０５の入力となる。出力１および
出力２はデータバッファ３０３で出力３からの音声デー
タ出力と同期をとりデータ複合回路３０５の入力とな
る。データ複合回路３０５では数字符号３２１で示すよ
うに出力２の非音声データ挿入許可信号が可のときは非
音声データを出力し、禁止のときは音声データを出力す
る。

【００２７】データ複合回路３０５の出力は時分割多重
装置３０６に入力される。このとき、現在入力されてい
るデータが音声・非音声のいずれかが分かるよう判定信
号を平行して入力する。時分割多重装置でデータは時間
軸方向に圧縮されバーストに格納される。この際、当該
フレームが音声データであるか、非音声データであるか
が明確になるようにバースト中に数字符号３２２で示す
ようなＣＩ（ChannelIndicator ）が付与され変調器３
０７で変調された後に送信機３０８から送信される。

【００２８】そして、無線回線３０９を経て基地局３３
０の受信機３１０で受信された信号は、復調器３１１で
復調後、時分割多重装置３１２で時間軸方向に伸長され
連続的なディジタル信号に戻される。このディジタル信
号は分配回路３１３で音声データと非音声データに分け
られ、音声データは、音声復号化回路３１６で復号され
た後、背景雑音発生回路３１４の出力とのディジタル信
号の和をとりＤＡ変換器３１７に入力される。

【００２９】非音声データは音声復号にかかる遅延時間
と同等の遅延時間を持たせるため、一旦、データバッフ
ァ３１５に格納される。以上のような動作により図１の
発呼側端末１０１から着呼側端末１１０に音声・非音声
混在型データを１チャネルで伝送することが可能とな
る。また、図１の端末１１０と基地局１０９ａの間に図
２の構成を、また、基地局１０２ａと端末１０１の間に
図３の構成を適用することにより、着呼側から発呼側へ
も同様に音声・非音声混在型データを１チャネルで伝送
することが可能となる。

【００３０】次に、図１の構成に本発明を適用した、基
地局１０９ａと端末１１０の間の音声・非音声同時デー
タ伝送装置（基地局蓄積型）の一例を本発明の実施の形
態の第３の例として図４に示す。同図において、数字符
号４００は基地局、４０１はμ則復号化回路、４０２は
データバッファ、４０３は音声符号化回路、４０４は有
音・無音検出回路、４０５はセレクタを表わしている。

【００３１】また、４０６は時分割多重装置、４０７は
変調器、４０８は送信機、４０９は無線回線、４１０は
受信機、４１１は復調器、４１２は時分割多重装置、４
１３は分配回路、４１４は背景雑音発生回路、４１５は
データバッファ、４１６は音声復号化回路、４１７はＤ
Ａ変換器、４１８はスピーカ、４２０は端末を表わして
いる。

【００３２】図４の構成が先に説明した図３の構成と異
なる点は、ＩＳＤＮ回線からの入力信号は音声のみであ
り、着呼側基地局で非音声データを挿入するという点で
ある。そのため、図２〜図４の各図から明らかなよう
に、図４の発呼側基地局の構成は図２の発呼側端末と全
く同様の構成となり、図４の着呼側端末の構成は図３の
着呼側端末と全く同様の構成となっている。

【００３３】従って、これらの動作も先に各図に従って
説明した内容と同じであるので、ここでは説明を省略す
る。図４の構成のものを図１の系に適用すれば同図にお
ける着呼側基地局１０９ａから着呼側端末１１０に音声
・非音声混在型データを１チャネルで伝送することが可
能となる。また、図１の基地局１０２ａと端末１０１の
間に図４の構成のものを適用することにより、発呼側基
地局から発呼側端末へも同様に音声・非音声混在型デー
タを１チャネルで伝送することが可能となる。

【００３４】図５は本発明を説明するための時間軸上の
イメージを示す図であって、数字符号５０１，５０２は
通話者、５０３ａ，５０３ｂ，５０４ａ，５０４ｂはそ
れぞれ音声情報、５０５ａ，５０５ｂ，５０６ａ〜５０
６ｃはそれぞれ非音声データを表わしている。同図に示
すように実際の音声伝送では、一方が話をしている間は
他方はこれを聞いており、また両者ともに話をしていな
い時間があることから、一般的に有音区間はせいぜい約
４割程度とされている。

【００３５】図６は、図２の伝送装置および図３の伝送
装置を用いて発呼側から着呼側へ音声通信中に、非音声
データを伝送した場合の可能データ伝送レートをシミュ
レーションにより求めたものである。本シミュレーショ
ンでは、前記条件を踏まえ、伝送可能データレートの点
から条件の悪い場合を想定し、平均有音期間４０％の音
声を用いた。

【００３６】なお、このとき、基地局および端末側で使
用する音声コーデックの符復号化方式には、３２ｋｂｉ
ｔ／ｓｅｃのＡＤＰＣＭを適用し、１フレーム５ｍｓｅ
ｃのフレーム構成とした。また、有音無音判定はフレー
ム毎の平均レベルで行ない、判定条件は次のように定め
た。 （有音→無音）検出しきい値レベルを３２フレーム連続
で超えなかった場合 （無音→有音）検出しきい値レベルを超えたフレームが
生じた場合

【００３７】また、通話中の平均音声レベルを−２６ｄ
Ｂｍ０とし、 検出スレッショルドを−２８ｄＢｍ０，−３１ｄＢｍ
０，−３４ｄＢｍ０，−３７ｄＢｍ０，−４０ｄＢｍ０
の５段階 周囲雑音レベルを−３６ｄＢｍ０，−４１ｄＢｍ０，−
４６ｄＢｍ０，−５１ｄＢｍ０の４段階 に変化させ、それぞれの条件下で、非音声データ伝送可
能レートを算出した。

【００３８】図６は、周囲雑音レベル毎の検出しきい値
と非音声データ伝送可能レートの関係を示している。有
音率４０％の当該音声サンプルを用いた場合、音声情報
の欠落無しに送信可能な非音声データの平均伝送レート
は、 ３２−３２×０．４＝１９．２（ｋｂｉｔ／ｓｅｃ） となる。

【００３９】周囲雑音レベルが−３６ｄＢｍ０（比較的
雑踏した環境下での騒音相当）の場合には、１２．５ｋ
ｂｉｔ／ｓｅｃ以上の伝送レートで、周囲雑音レベル−
４６ｄＢｍ０以下（比較的静かな室内のエアコンの騒音
相当）の場合には１７．８ｋｂｐｓ以上の伝送レートで
非音声データ伝送が可能であることがわかる。

【００４０】通常、セルラー系の携帯電話でデータ通信
を行なう場合、モデム伝送の場合は９．６ｋｂｉｔ／ｓ
ｅｃ、非制限ディジタル伝送（モデムを介さない伝送）
で１１．２ｋｂｉｔ／ｓｅｃの伝送レートとなり、ＰＨ
Ｓの、みなし音声データ通信では、最大でも９．６ｋｂ
ｉｔ／ｓｅｃの伝送レートとなる。従って、本発明は現
状の無線回線を介したデータ通信以上の伝送レートで、
非音声データを音声と同時に伝送できることがわかる。

【００４１】以上、本発明の実施の形態について、移動
通信方式における端末と無線基地局間の通信に、本発明
を適用する場合について説明したが、本発明はこれに限
るものではなく、有線伝送路を用いる回線に適用するこ
とが可能であることは以上の説明からも明らかである。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、自分が話をしていない区間
（相手が話をしている区間）を利用して送りたい非音声
データを送信したり、相手が話をしていない区間（自分
が話をしている区間）を利用して相手側の送りたい非音
声データを受信したり、または、インフラを提供する側
（もしくはインフラを提供する側が募ったスポンサー）
から自分が必要な非音声データを受信することが可能で
ある。

【００４３】従って、非音声データの送信を行なう必要
のある利用者は、従来、通話とは別に独立して行なわな
ければならなかったモデム伝送にかかる通信時間が不要
となり、そのため、通信コストが低減されている効果が
得られる。一方、データの送信を必要としない利用者も
通話のみの場合と同様の通話時間で付加的情報サービス
を享受することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する伝送系の例を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態の第１の例を示す図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態の第２の例を示す図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態の第３の例を示す図であ
る。

【図５】本発明の時間軸上のイメージを示す図である。

【図６】周囲雑音レベル毎の検出しきい値と非音声デー
タ伝送可能レートとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１０１，１１０，２００，３３０，４２０ 端末 １０２ａ〜１０２ｃ，１０９ａ〜１０９ｃ，２３０，３
００，４００基地局 １０３，１０８ 接続装置 １０４，１０７ 市内交換機 １０５，１０６ 市外交換機 ２０１ 音源 ２０２ ＡＤ変換器 ２０３，２１６，３０３，３１５，４０２，４１５
データバッファ ２０４，３０４，４０３ 音声符号化回路 ２０５，４０４ 有音・無音検出回路 ２０６，４０５ セレクタ ２０７，２１３，３０６，３１２，４０６，４１２
時分割多重装置 ２０８，３０７，４０７ 変調器 ２０９，３０８，４０８ 送信機 ２１０，３０９，４０９ 無線回線 ２１１，３１０，４１０ 受信機 ２１２，３１１，４１１ 復調器 ２１４，３０１，３１３，４１３ 分配回路 ２１５，３１６，４１６ 音声復号化回路 ２１７，３０２，４０１ μ則符号化回路 ２１８，３０５ データ複合回路 ２１９ 複合後の音声・非音声混在型データ ２２０，４１９ セレクタの動作 ２２１，３２２ 音声・非音声のＣＩ ３１４，４１４ 背景雑音発生回路 ３１７，４１７ ＤＡ変換器 ３１８，４１８ スピーカ ３１９ ＩＳＤＮ交換機からの入力データ ３２１ データ複合回路の動作

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２局間で通信回線を介して同時に音声信
   号と非音声データとを送受信する音声・非音声同時伝送
   装置であって、 送信側に、 音声信号の有無を検出する手段と、 音声信号を符号化する手段と、 非音声信号を蓄積する送信データバッファと、 前記音声信号の有無を検出する手段の検出結果により、 音声信号が存在するときには前記符号化した音声データ
   を選択し、音声信号が存在しないときには前記送信デー
   タバッファ内の非音声データを選択して、これらを変調
   した後送信する手段と、を備えると共に、 受信側に送信側からの信号を受信して復調し、受信信号
   を音声データと非音声データに選別する手段と、 音声データを復号化する手段と、 非音声データを蓄積する受信データバッファと、を備え
   たことを特徴とする音声・非音声同時伝送装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の音声・非音声同時伝送装
   置において、 送信側に、有線回線を介して、伝送されたデータ列を受
   けて、音声データと非音声データに分離する手段を付加
   するか、 受信側に、復号化した音声データと受信データバッファ
   に蓄積されている非音声データとを複合してデータ列を
   生成して、これを有線回線に送出する手段を付加するか
   の内、少なくとも一方の手段を付加する構成としたこと
   を特徴とする音声・非音声同時伝送装置。