特開 2023-6406 回線制御装置及び無線通信システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023006406

(43)【公開日】2023-01-18

(54)【発明の名称】回線制御装置及び無線通信システム

(51)【国際特許分類】

   G10L 19/012 20130101AFI20230111BHJP

   G10L 25/84 20130101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

G10L19/012

G10L25/84

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021108989

(22)【出願日】2021-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】100093104

【弁理士】

【氏名又は名称】船津 暢宏

(72)【発明者】

【氏名】中村 崇司

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 典央

(57)【要約】

【課題】 音声信号の無音状態が特定期間連続しても異音の発生を防止できる回線制御装置及び無線通信システムを提供する。
【解決手段】 第１の回線制御装置において、無音値検出部１５ａ，１５ｂが連続無音値信号を検出し、その部分に加算部２０ａ，２０ｂが疑似ノイズ計算部１７ａ，１７ｂで再計算された疑似ノイズ符号を加算して連続疑似ノイズ符号を生成し、それを第２の変換部１８ａ，１８ｂでデジタル音声信号に変換した連続疑似ノイズ信号を選択部１９ａ，１９ｂが連続無音値信号の代わりに音声符号化部１４に入力する回線制御装置及び無線通信システムである。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アナログ音声信号を音声符号化して基地局に送信する回線制御装置であって、
前記アナログ信号をデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記デジタル音声信号における無音値が特定期間連続する状態を連続無音値信号として検出し、前記連続無音値信号とそれ以外のデジタル音声信号に分別する無音値検出部と、
前記連続無音値信号に疑似ノイズの符号を加算する疑似ノイズ加算部と、
前記疑似ノイズの符号が加算されたデジタル音声信号又は前記連続無音値信号以外のデジタル音声信号を選択する選択部と、
前記選択部からのデジタル音声信号を前記基地局用に音声符号化する音声符号化部と、を有することを特徴とする回線制御装置。

【請求項2】

複数の基地局に対応して音声符号化部を複数有することを特徴とする請求項１記載の回線制御装置。

【請求項3】

複数の基地局に対応して、前記基地局毎に、無音値検出部と、疑似ノイズ加算部と、選択部と、音声符号化部とを備え、
前記疑似ノイズ加算部が、基準フレーム信号に基づいて疑似ノイズの符号を再計算することを特徴とする請求項１記載の回線制御装置。

【請求項4】

Ａ／Ｄ変換部が、アナログ音声信号をμＬＡＷのデジタル音声信号に変換するものであり、
前記μＬＡＷのデジタル音声信号をリニア信号に変換する第１の変換部と、
前記リニア信号を前記μＬＡＷのデジタル音声信号に変換する第２の変換部と、を備え、
疑似ノイズ加算部が、前記第１の変換部で変換されたリニア信号に疑似ノイズの符号を加算し、前記第２の変換部に出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の回線制御装置。

【請求項5】

無線通信システムであって、
請求項１乃至４のいずれか記載の回線制御装置と、
前記回線制御装置に接続する基地局と、
前記基地局に無線接続する移動局と、を有することを特徴とする無線通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、音声信号を複数の基地局を介して移動局に送信する回線制御装置に係り、特に、移動局での異音の発生を防止できる回線制御装置及び無線通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

［従来の技術］
従来の無線通信システムにおける回線制御装置（ＬＣＵ：Line Control Unit）では、アナログ音声信号をデジタル音声信号に変換した場合に、無音値が特定期間連続すると、ザラついた音声、つまり異音が発生することがある。

【0003】

［従来の無線通信システム：図４］
従来の無線通信システムについて図４を参照しながら説明する。図４は、従来の無線通信システムの概略構成図である。
従来の無線通信システムは、図４に示すように、回線制御装置１０と、基地局２ａ，２ｂ（まとめて「基地局２」と記載することがある）と、移動局３とを基本的に有している。
基地局２の数は、２つとは限らず、それ以上であってもよい。
また、移動局３も本来複数存在するものである。

【0004】

回線制御装置１０は、入力されるアナログ音声信号をアナログからデジタルに変換（Ａ／Ｄ変換）するＡ／Ｄ変換部１１と、基準クロック（ＣＬＫ）を発生させる基準ＣＬＫ発生部１２と、基準ＣＬＫを基に基準フレーム信号（ＦＲＭ信号）を生成する基準ＦＲＭ生成部１３と、各基地局用にインタフェース部１０ａ，１０ｂとを備えている。

【0005】

Ａ／Ｄ変換部１１は、入力されるアナログ音声信号をμＬＡＷのデジタル音声信号に変換し、各インタフェース部１０ａ，１０ｂに出力する。
基準ＣＬＫ発生部１２は、ＯＣＸＯ（Oven Controlled Crystal Oscillator：恒温槽付水晶発振器）等の発振器を用いて基準クロックを生成する。
基準ＦＲＭ生成部１３は、一定の周期（例えば４０ｍｓの周期）で基準フレーム信号を各インタフェース部１０ａ，１０ｂに出力する。

【0006】

インタフェース部１０ａ，１０ｂは、基準フレーム信号に従って動作し、内部に音声符号化部１４ａ，１４ｂ（まとめて「音声符号化部１４」と記載することがある）を備えている。
音声符号化部１４ａ，１４ｂは、音声コーデックを行い、基地局２ａ，２ｂに出力する。

【0007】

ここで、μＬＡＷ（μ－Ｌａｗ）形式とは、ＩＴＵ－Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）で規格化されている音声符号化における圧縮方式の1つであり、このμ－Ｌａｗ方式では、１４bitのリニアＰＣＭ（Pulse Code Modulation：パルス符号変調）データを８ビットに圧縮する。

【0008】

［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特許第６４９４９１８号公報「無線通信システム」（特許文献１）がある。
特許文献１には、複数の基地局からの同時送信において同一運用波送信による干渉を抑制するデジタル無線システムが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特許第６４９４９１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、従来の無線通信システムでは、回線制御装置においてデジタル音声信号で無音値の信号が特定期間連続すると異音（ザラついた音声）が発生することがあり、音声品質が低下するという問題点があった。

【0011】

具体的には、Ａ／Ｄ変換部１１でμＬＡＷのデジタル音声信号に変換した場合に、無音値（μＬＡＷ符号における「ＦＦ」）の信号が４０ｍｓ連続で音声符号化部１４に入力されると、音声コーデックされた信号が基地局２を介して移動局３で再生される際に、異音が発生していた。

【0012】

尚、特許文献１には、特定期間連続で無音値の信号が音声符号化部に入力されないようにする構成は記載されていない。

【0013】

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、音声信号の無音状態が特定期間連続しても異音の発生を防止できる回線制御装置及び無線通信システム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】

【0014】

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、アナログ音声信号を音声符号化して基地局に送信する回線制御装置であって、アナログ信号をデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、デジタル音声信号における無音値が特定期間連続する状態を連続無音値信号として検出し、連続無音値信号とそれ以外のデジタル音声信号に分別する無音値検出部と、連続無音値信号に疑似ノイズの符号を加算する疑似ノイズ加算部と、疑似ノイズの符号が加算されたデジタル音声信号又は連続無音値信号以外のデジタル音声信号を選択する選択部と、選択部からのデジタル音声信号を基地局用に音声符号化する音声符号化部と、を有することを特徴とする。

【0015】

本発明は、上記回線制御装置において、複数の基地局に対応して音声符号化部を複数有することを特徴とする。

【0016】

本発明は、上記回線制御装置において、複数の基地局に対応して、基地局毎に、無音値検出部と、疑似ノイズ加算部と、選択部と、音声符号化部とを備え、疑似ノイズ加算部が、基準フレーム信号に基づいて疑似ノイズの符号を再計算することを特徴とする。

【0017】

本発明は、上記回線制御装置において、Ａ／Ｄ変換部が、アナログ音声信号をμＬＡＷのデジタル音声信号に変換するものであり、μＬＡＷのデジタル音声信号をリニア信号に変換する第１の変換部と、リニア信号をμＬＡＷのデジタル音声信号に変換する第２の変換部と、を備え、疑似ノイズ加算部が、第１の変換部で変換されたリニア信号に疑似ノイズの符号を加算し、第２の変換部に出力することを特徴とする。

【0018】

本発明は、無線通信システムであって、上記の回線制御装置と、回線制御装置に接続する基地局と、基地局に無線接続する移動局と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、アナログ音声信号を音声符号化して基地局に送信する回線制御装置であって、Ａ／Ｄ変換器が、アナログ信号をデジタル音声信号に変換し、無音値検出部が、デジタル音声信号における無音値が特定期間連続する状態を連続無音値信号として検出し、連続無音値信号とそれ以外のデジタル音声信号に分別し、疑似ノイズ加算部が、連続無音値信号に疑似ノイズの符号を加算し、選択部が、疑似ノイズの符号が加算されたデジタル音声信号又は連続無音値信号以外のデジタル音声信号を選択し、音声符号化部が、選択部からのデジタル音声信号を基地局用に音声符号化するものとしているので、無音値が特定期間連続することで発生していた異音を抑えることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１のシステムの概略構成図である。

【図2】第１の回線制御装置における処理を示すフロー図である。

【図3】第２のシステムの概略構成図である。

【図4】従来の無線通信システムの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る回線制御装置（本回線制御装置）は、アナログ信号をデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、デジタル音声信号における無音値が特定期間連続する状態を連続無音値信号として検出し、連続無音値信号とそれ以外のデジタル音声信号に分別する無音値検出部と、連続無音値信号に疑似ノイズの符号を加算する疑似ノイズ加算部と、疑似ノイズの符号が加算されたデジタル音声信号又は連続無音値信号以外のデジタル音声信号を選択する選択部と、選択部からのデジタル音声信号を基地局用に音声符号化する音声符号化部と、を有するものであり、無音値が特定期間連続することで発生していた異音を抑えることができる。

【0022】

また、本発明の実施の形態に係る無線通信システム（本システム）は、上記回線制御装置を有するものであり、移動局での異音の発生を防止できるものである。
尚、本システムは、列車無線のシステム等の移動体通信に適用できるものである。

【0023】

［第１のシステム：図１］
まず、本回線制御装置における第１の実施形態に係る回線制御装置（第１の回線制御装置）を用いた無線通信システム（第１のシステム）について図１を参照しながら説明する。図１は、第１のシステムの概略構成図である。
第１のシステムは、図１に示すように、回線制御装置（ＬＣＵ）１と、基地局２ａ，２ｂ（まとめて「基地局２」と記載することがある）と、移動局３とを基本的に有している。
基地局２の数は、２つとは限らず、それ以上であってもよい。
また、移動局３も本来複数存在するものである。

【0024】

回線制御装置１は、入力されるアナログ音声信号をアナログからデジタルに変換（Ａ／Ｄ変換）するＡ／Ｄ変換部１１と、基準クロック（ＣＬＫ）を発生させる基準ＣＬＫ発生部１２と、基準ＣＬＫを基に基準フレーム信号（ＦＲＭ信号）を生成する基準ＦＲＭ生成部１３と、各基地局用にインタフェース部１ａ，１ｂとを備えている。

【0025】

Ａ／Ｄ変換部１１は、入力されるアナログ音声信号をμＬＡＷのデジタル音声信号に変換し、各インタフェース部１ａ，１ｂ（基地局ＩＦ１，基地局ＩＦ２）に出力する。
基準ＣＬＫ発生部１２は、ＯＣＸＯ等の発振器を用いて基準クロックを生成する。
基準ＦＲＭ生成部１３は、一定の周期で基準フレーム信号を各インタフェース部１ａ，１ｂに出力する。

【0026】

インタフェース部１ａ，１ｂは、基準フレーム信号に従って動作し、内部に、無音値検出部１５ａ，１５ｂ（まとめて「無音値検出部１５」と記載することがある）と、第１の変換部１６ａ，１６ｂ（まとめて「第１の変換部１６」と記載することがある）と、疑似ノイズ計算部１７ａ，１７ｂ（まとめて「疑似ノイズ計算部１７」と記載することがある）と、加算部２０ａ，２０ｂ（まとめて「加算部２０」と記載することがある）と、第２の変換部１８ａ，１８ｂ（まとめて「第２の変換部１８」と記載することがある）と、選択部１９ａ，１９ｂ（まとめて「選択部１９」と記載することがある）と、音声符号化部１４ａ，１４ｂ（まとめて「音声符号化部１４」と記載することがある）を備えている。

【0027】

尚、疑似ノイズ計算部１７ａ，１７ｂと、加算部２０ａ，２０ｂとを合わせて、「疑似ノイズ加算部」と記載することがある。請求項では、「疑似ノイズ加算部」と表現している。

【0028】

無音値検出部１５は、特定期間、例えば４０ｍｓ連続して無音値信号（μＬＡＷのデジタル音声信号では「ＦＦ」符号）を検出（判定）する。
そして、無音値検出部１５は、４０ｍｓ連続で符号「ＦＦ」を検出すると、その４０ｍｓ分の無音値信号（連続無音値信号）を第１の変換部１６に出力し、検出しなければ選択部１９に連続無音値信号以外のデジタル音声信号を出力する。
第１の変換部１６は、μＬＡＷのデジタル音声信号（連続無音値信号）をリニア信号（リニア符号）に変換し、加算部２０ａ，２０ｂに出力する。

【0029】

疑似ノイズ計算部１７は、基準ＦＲＭ生成部からの一定の周期毎の基準フレーム信号でリセットし、疑似ノイズ符号、例えばＰＮ（Pseudo Noise：疑似ランダム）９符号の再計算を行う。ＰＮ９符号は、９段のビットシフト回路で発生した疑似ランダムパターンの符号のことで、２の９乗の長さのパターンとなり、５１１ビットの規則性のあるランダム信号である。

【0030】

ここで、疑似ノイズ計算部１７が、基準フレーム信号でリセットされ、同一の値の疑似ノイズ符号が生成されるのは、基地局２ａ，２ｂから送信される音声信号の同期を図るためである。この同期により、移動局３が受信した音声データに破損が起こることを防止することができる。

【0031】

加算部２０は、疑似ノイズ計算部１７で再計算された疑似ノイズ符号を第１の変換部１６で変換されたリニア符号に加算し、連続疑似ノイズ符号として第２の変換部１８に出力する。
第２の変換部１８は、疑似ノイズ符号が加算されたリニア符号（連続疑似ノイズ符号）をμＬＡＷのデジタル音声信号（連続疑似ノイズ信号）に変換し、選択部１９に出力する。

【0032】

選択部１９は、無音値検出部１５からの連続無音値信号以外のデジタル音声信号又は第２の変換部１８からの疑似ノイズ符号が加算されたデジタル音声信号（連続疑似ノイズ信号）のいずれかを選択して音声符号化部１４に出力する。
音声符号化部１４は、音声コーデックを行い、基地局２に出力する。

【0033】

［第１の回線制御装置の処理：図２］
次に、第１の回線制御装置における処理について図２を参照しながら説明する。図２は、第１の回線制御装置における処理を示すフロー図である。図２では、特にインタフェース部１ａ，１ｂでの処理を示している。説明を単純にするために、インタフェース部１ａでの処理を中心に説明する。

【0034】

図２に示すように、インタフェース部（基地局ＩＦ１）１ａにμＬＡＷのデジタル音声信号がＡ／Ｄ変換部１１から入力されると（Ｓ１）、無音値検出部１５ａは、入力デジタル音声が４０ｍｓ連続しての「ＦＦ」（連続無音値信号）かどうかを判定する（Ｓ２）。

【0035】

無音値検出部１５ａが、４０ｍｓ連続の「ＦＦ」（連続無音値信号）でないと判定する（Ｎｏの場合）と、入力されたデジタル音声信号を選択部１９ａに出力して（Ｓ３）、選択部１９ａが当該デジタル音声信号を選択して音声符号化部１４ａに出力する（Ｓ４）。

【0036】

また、無音値検出部１５ａが、４０ｍｓ連続の「ＦＦ」（連続無音値信号）であると判定する（Ｙｅｓの場合）と、入力されたデジタル音声信号を連続無音値信号として第１の変換部１６ａに出力する（Ｓ５）。そして、第１の変換部１６ａがμＬＡＷ符号をリニア符号に変換し、加算部２０ａに出力する（Ｓ６）。

【0037】

加算部２０ａは、疑似ノイズ計算部１７ａで基準フレーム信号のタイミングで再計算された疑似ノイズ符号をリニア符号に加算して第２の変換部１８ａに出力する（Ｓ７）。
更に、第２の変換部１８ａは、加算部２０ａからの疑似ノイズ符号が加算されたリニア符号（連続疑似ノイズ符号）をμＬＡＷ符号に変換し、選択部１９ａに出力する（Ｓ８）。

【0038】

そして、選択部１９ａは、無音値検出部１５ａからの連続無音値信号以外のデジタル音声信号を選択して音声符号化部１４ａに出力すると共に、第２の変換部１８ａからのμＬＡＷ符号のデジタル音声信号（連続疑似ノイズ信号）を選択して音声符号化部１４ａに出力する（Ｓ９）。音声符号化部１４ａでは、選択部１９ａからのデジタル音声信号が入力され音声コーデックが行われる（Ｓ１０）。

【0039】

以上の図２に示す処理を行うことで、音声符号化部１４ａには、４０ｍｓ連続して「ＦＦ」の連続無音値信号の代わりに、疑似ノイズ符号が加算された連続疑似ノイズ信号が入力されることになり、連続無音値信号が入力されなくなるため、移動局３で再生された音声信号に異音が発生することを防止できる。

【0040】

［第１のシステムの効果］
第１のシステムによれば、第１の回線制御装置において、無音値検出部１５ａ，１５ｂが連続無音値信号を検出し、その部分に加算部２０ａ，２０ｂが疑似ノイズ計算部１７ａ，１７ｂで再計算された疑似ノイズ符号を加算して連続疑似ノイズ符号を生成し、それを第２の変換部１８ａ，１８ｂでデジタル音声信号に変換した連続疑似ノイズ信号を選択部１９ａ，１９ｂが連続無音値信号の代わりに音声符号化部１４に入力するようにしているので、移動局３でザラついた異音が発生することを防止できる効果がある。

【0041】

［第２のシステム：図３］
次に、本回線制御装置における第２の回線制御装置を用いた無線通信処理（第２のシステム）について図３を参照しながら説明する。図３は、第２のシステムの概略構成図である。
第２のシステムは、第１のシステムと同様の効果を達成するものであるから、相違する構成について具体的に説明する。

【0042】

図３に示すように、インタフェース部１ａ，１ｂにそれぞれ設けていた無音値検出部１５ａ，１５ｂ、第１の変換部１６ａ，１６ｂ、疑似ノイズ計算部１７ａ，１７ｂ、加算部２０ａ，２０ｂ、第２の変換部１８ａ，１８ｂ、選択部１９ａ，１９ｂをインタフェース部１ａ，１ｂの外に設けるようにし、一つの無音値検出部１５、一つの第１の変換部１６、一つの疑似ノイズ計算部１７、一つの加算部２０、一つの第２の変換部１８、一つに選択部１９とし、選択部１９からの出力を分岐して各インタフェース部１ａ，１ｂに出力するようにしたものである。

【0043】

第２の回線制御装置では、疑似ノイズ計算部１７が一つしかないため、基準フレーム信号に合わせてリセットして擬似ノイズ符号の再計算を行う必要がなく、構成を簡略にできる効果がある。
尚、図３において一つにした各部は、図１において各基地局用に設けた各部と同様の構成であり、動作も同様である。

【0044】

［第２のシステムの効果］
第２のシステムによれば、第２の回線制御装置において、無音値検出部１５が連続無音値信号を検出し、その部分に加算部２０が疑似ノイズ計算部１７で算出された疑似ノイズ符号を加算して連続疑似ノイズ符号を生成し、それを第２の変換部１８でデジタル音声信号に変換した連続疑似ノイズ信号を選択部１９が連続無音値信号の代わりに音声符号化部１４に入力するようにしているので、移動局３でザラついた異音が発生することを防止できる効果がある。

【0045】

［実施の形態の効果］
本システムによれば、本回線制御装置が連続無音値信号を検出し、その部分に疑似ノイズ符号を加算して連続疑似ノイズ符号を生成し、それをデジタル音声信号に変換した連続疑似ノイズ信号を連続無音値信号の代わりに音声符号化部１４に入力するようにしているので、移動局３でザラついた異音が発生することを防止できる効果がある。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明は、音声信号の無音状態が特定期間連続しても異音の発生を防止できる回線制御装置及び無線通信システムに好適である。

【符号の説明】

【0047】

１，１０…回線制御装置（ＬＣＵ）、 １ａ，１ｂ，１０ａ，１０ｂ…インタフェース部、 ２，２ａ，２ｂ…基地局、 ３…移動局、 １１…Ａ／Ｄ変換部、 １２…基準ＣＬＫ発生部、 １３…基準ＦＲＭ生成部、 １５，１５ａ，１５ｂ…無音値検出部、 １６，１６ａ，１６ｂ…第１の変換部、 １７，１７ａ，１７ｂ…疑似ノイズ計算部、 １８，１８ａ，１８ｂ…第２の変換部、 １９，１９ａ，１９ｂ…選択部、 ２０，２０ａ，２０ｂ…加算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】