DE19814633C2

DE19814633C2 - Process for concealing voice segment losses in packet-oriented transmission

Info

Publication number: DE19814633C2
Application number: DE19814633A
Authority: DE
Inventors: Steffen Schoenfus; Rolf Kapust; Klaus-Dieter Michael; Peter Noll; Christian Guenther
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: DE19814633A1; EP0945853B1; EP0945853A2; ATE268933T1; EP0945853A3; DE59909668D1

Abstract

The method involves replacing lost, faulty or late-received segments or packets and optionally estimating lost, faulty or late-received segments or packets according to known substitution techniques, whereby the possibility of detecting a segment or packet is guaranteed. Immediately after receiving a packet, the signal frame of the packet yet to be received is estimated based on the previously received, decoded PCM signal. The estimated signal frame is immediately used to replace a segment or entire packet if a fault is suspected or detected.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verschleierung von Sprachsegmentverlusten bei paketorientierter Übertragung. Zur Aufrechterhaltung der Bitintegrität des Datenstromes und der Qualität der Sprachübertragung müssen Maßnahmen zur Substitution verlorener Zellen getroffen werden. Eine nochmalige Anforderung nicht oder nicht korrekt empfangener Daten, wie z. B. beim Filetransfer, ist bei Echtzeitdiensten wie Telefonie nicht möglich, da nachfolgend gesendete Informationen nicht beliebig lange gespeichert und ausgegeben werden können.The invention relates to a method for concealing Voice segment loss in packet-oriented transmission. To maintain the bit integrity of the data stream and the quality of the voice transmission must take measures to Substitution of lost cells can be made. A repeated request not received or received incorrectly Data such as B. in file transfer is at Real-time services such as telephony are not possible because information subsequently sent does not last indefinitely can be saved and output.

Substitutionsverfahren zur Verschleierung verlorener, paketorientiert übertragener Sprachsegmente sind seit längerem bekannt. Im folgenden werden bekannte Substitutionsverfahren näher beschrieben.Substitution procedures for concealing lost, Language segments transmitted in a packet-oriented manner have been known for a long time. The following are known Substitution procedures described in more detail.

Bei dem Verfahren der Nullsubstitution werden verlorene Sprachpakete substituiert, indem man die Abtastwerte des fehlenden Paketes einfach durch Nullamplituden ersetzt bzw. die Codeworte so wählt, daß sich nach der Decodierung die Nullamplituden ergeben. Siehe Jayant N. S.; Christensen S. W. "Effects of Packet Losses in Waveform Coded Speech and Improvements Due to an ODD-Even Sample-Interpolation Procedure". IEEE Trans. On Communications, Vol. Com-29, No. 2 February 1981. In the process of zero substitution, lost ones are lost Language packets substituted by the samples of the missing packet simply replaced by zero amplitudes or selects the code words so that after decoding Result in zero amplitudes. See Jayant N. S .; Christensen S. W. "Effects of Packet Losses in Waveform Coded Speech and Improvements due to an ODD even sample interpolation Procedure ". IEEE Trans. On Communications, Vol. Com-29, No. 2 February 1981.

Ein weiteres bekanntes Substitutionsverfahren ist das Verfahren der Paketwiederholung. Im Gegensatz zur Nullsubstitution erfolgt die Verschleierung der verlorenen Sprachsegmente hierbei durch eine wiederholte Ausgabe der im unmittelbar vorhergehenden Paket empfangenen Abtastwerte bzw. Codeworte. Die einfache Paketwiederholung, wie bei Wasem O. J.; Goodman, D. J.; Dvorak C. A.; Page H. G. in "The Effect of Waveform Substitution on the Quality of PCM Packet Communications" IEEE Trans. on Acoustics, Speech and Signal Processing, Vol. 36, No. 3 March 1988, beschrieben, hat den Vorteil, daß mit Ausnahme der Speicherung des zuletzt empfangenen Paketes und der bei allen Substitutionsverfahren erforderlichen Erkennung eines Paketverlustes keinerlei Rechenaufwand notwendig ist, das abhanden gekommene Sprachsegment zu ersetzen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, das in der Regel jedoch Diskontinuitäten sowohl an den Grenzen zwischen dem vorhergehenden und dem substituierten Sprachsignal als auch beim Übergang zum nachfolgenden Segment entstehen. Im Verhältnis zur Nullsubstitution erreicht die Paketwiederholung eine etwa um den Faktor 2,5 größere maximal tolerierbare Paketverlustrate.Another known substitution method is that Repeat packet procedure. In contrast to Zero substitution is used to disguise the lost Language segments by repeating the samples received in the immediately preceding packet or code words. The simple packet repetition, as with Wasem O. J .; Goodman, D.J .; Dvorak C. A .; Page H. G. in "The Effect of Waveform Substitution on the Quality of PCM Packet Communications "IEEE Trans. On Acoustics, Speech and Signal Processing, Vol. 36, No. 3 March 1988. has the advantage that, with the exception of storing the last received package and that of all Substitution procedure required detection of a Packet loss no computing effort is necessary that to replace lost language segments. Disadvantageous with this procedure, which is usually Discontinuities both on the borders between the previous and the substituted speech signal as well arise at the transition to the next segment. In relation to zero substitution the Packet repetition is a factor of 2.5 larger maximum tolerable packet loss rate.

Bekannt ist weiterhin ein Substitutionsverfahren, welches als grundfrequenzsynchrone Signalformersetzung bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren wird von der Annahme ausgegangen, daß sich die Sprachsignalstatistik in zeitlich aufeinanderfolgenden Paketen nur geringfügig ändert und die Signalform, besonders bei stimmhaften Lauten, zum vorangegangenen und zum nachfolgenden Paket weitestgehend erhalten bleibt. Als Anhaltspunkt kann etwa die mittlere Dauer einer Silbe (10-30 ms) dienen. Für relativ kurze Sprachsegmente, die in die Größenordnung bis 10 ms fallen, können bei einer Substitution von Paketverlusten sprungartige Signaländerungen größtenteils vermieden werden, wenn der Signalverlauf synchron zur Sprachgrundfrequenz fortgesetzt wird, siehe Goodman D. J.; Lockhart G. B.; Wasem O. J; Wong W. "Waveform Substitution Techniques for Recovering Missing Speech Segments in Paket Voice Communications". IEEE Trans. on Acoustics, Speech and Signal Processing, Vol. ASSP-34, No. 6, Dec. 1986. Im Gegensatz zur einfachen Wiederholung des gesamten vorhergehenden Sprachsegments erfolgt die Schätzung der Signalform durch die wiederholte Ausgabe der letzten T Abtastwerte, wenn T der Sprachgrundperiode des vorhergehenden Signals entspricht.A substitution process is also known, which referred to as fundamental frequency synchronous waveform replacement becomes. This procedure is based on adoption assumed that the speech signal statistics in temporal successive packages changes only slightly and the Signal form, especially with voiced sounds, for previous and next package as far as possible preserved. The middle can be used as a guide Serve the duration of a syllable (10-30 ms). For relatively short ones Speech segments that fall in the order of magnitude up to 10 ms, can substitute packet loss abrupt signal changes largely avoided be when the waveform is in sync with Basic speech frequency continues, see Goodman D. J .; Lockhart G. B .; Wasem O. J; Wong W. "Waveform Substitution Techniques for Recovering Missing Speech Segments in one package Voice Communications ". IEEE Trans. On Acoustics, Speech and Signal Processing, Vol. ASSP-34, No. 6, Dec. 1986. In contrast to the simple repetition of the whole previous language segments are estimated Waveform by repeating the last T Samples if T is the basic speech period of the previous signal.

Weiterhin ist in DE 44 46 558 ein digitales Übertragungssystem mit verbessertem Decoder im Empfänger beschrieben. Die Erfindung betrifft ein digitales Übertragungssystem, insbesondere ein Mobilfunksystem mit mindestens einem Sender zum Senden von Codeworten, die aus einem Digitalsignal ableitbar sind. Wird die Störung eines Codewortes erkannt, werden die neuesten fünf Abtastwerte eines Prädiktionsfilters nicht durch Einspeisen des fehlerhaften Signals, sondern durch sehr ähnliche Abtastwerte aus vorhergehenden Signalen ersetzt.Furthermore, DE 44 46 558 is a digital one Transmission system with improved decoder in the receiver described. The invention relates to a digital Transmission system, in particular with a mobile radio system at least one transmitter for sending code words that come from can be derived from a digital signal. If the disturbance is a Codeword recognized, the latest five samples a prediction filter not by feeding the faulty signal, but by very similar ones Samples from previous signals replaced.

Desweiteren ist aus der DE 41 11 131 ein Verfahren zum Übertragen digitalisierter Tonsignale bekannt. Zur Fehlerverschleierung wird der gestörte Signalabschnitt stummgeschaltet oder durch einen dem gestörten Signalabschnitt vorangegangenen Signalabschnitt in demselben Kanal oder durch einen zeitgleichen ungestörten Signalabschnitt eines Nachbarkanals ersetzt.Furthermore, DE 41 11 131 describes a method for Transmission of digitized sound signals known. For The disrupted signal section becomes error concealment muted or by someone disturbed Signal section preceding signal section in the same channel or through a simultaneous undisturbed Signal section of an adjacent channel replaced.

Den bekannten Verfahren zur Fehlerverschleierung von gestörten Signalen bei paketorientiert übertragenen Sprachdaten ist gemeinsam, daß der Substitutionsprozeß entsprechend den bekannten Substitutionsverfahren erst dann einsetzt, wenn ein Paketverlust definitiv vermutet oder festgestellt wird.The known methods for concealing errors from disturbed signals in packet-oriented transmission Language data has in common that the substitution process only then in accordance with the known substitution processes starts when a packet loss is definitely suspected or is detected.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Teil des Substitutionsprozesses, nicht aber die eigentliche Ersetzung, präventiv vor Bekanntwerden eines Verlustes durchzuführen und danach Zeit zu gewinnen, um insbesondere die verzögerungsbedingten Paketverluste zu reduzieren und die Qualität der Sprache zu erhöhen.The object of the invention is a part of Substitution process, but not the actual one Replacement, preventive before a loss becomes known perform and then gain time, in particular reduce delay-related packet losses and to increase the quality of the language.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by the characterizing Features of the first claim solved. Beneficial Refinements and developments result from the Dependent claims.

Verfahren zur Verschleierung von Sprachsegmentverlusten bei paketorientierter Übertragung basieren immer darauf, daß verlorene, fehlerhaft oder zu spät übertragene Segmente bzw. Pakete möglichst so ersetzt werden, daß der wahrnehmbare Fehler minimal ist. Die Substitution erfolgt dabei wahlweise nach bekannten Verfahren, wie beispielsweise der Nullsubstitution, der Blockwiederholung, der grundfrequenzsynchronen Signalformfortführung oder einer nachfolgend näher beschriebenen sprachmodellbasierten Signalformsubstitution. Die Möglichkeit der Erkennung eines Segment- bzw. Paketverlustes wird dabei immer vorausgesetzt.Procedure for concealing language segment losses in packet-oriented transmission are always based on the fact that lost, incorrectly or too late transferred segments or packages should be replaced so that the noticeable error is minimal. The substitution takes place optionally by known methods, such as for example zero substitution, block repetition, the fundamental frequency synchronous waveform continuation or a language model-based one described in more detail below Waveform substitution. The possibility of recognizing a Segment or packet loss is always provided.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht ebenfalls auf den o. a. Prämissen, wobei der grundlegende Unterschied zu den bekannten Verfahren auf der Überlegung beruht, die Schätzung des Signalrahmens für jedes Paket im voraus durchzuführen, ohne daß zum Zeitpunkt der Schätzung bereits eine Information darüber vorliegt, ob das nächste Paket korrekt empfangen wird oder nicht. Die Schätzung des Sprachrahmens des nachfolgenden noch nicht empfangenen Paketes erfolgt dabei ohne Zugriff auf Nebeninformationen ausschließlich auf der Basis der zuvor erhaltenen Pakete.The method according to the invention is also based on the o. a. Premises, the fundamental difference to the known method based on the consideration that Estimate the signal frame for each packet in advance to carry out without already at the time of the estimate there is information about whether the next packet is received correctly or not. The estimate of the Language frame of the following not yet received Parcel is done without access to secondary information exclusively on the basis of the previously received packages.

Erfindungsgemäß wird unmittelbar nach Empfang eines Paketes k eine Schätzung des Signalrahmens des nachfolgenden noch nicht empfangenen Paketes k + 1 auf der Basis der zuvor empfangenen Pakete, bzw. auf der Basis des decodierten PCM- Signals der zuvor empfangenen Pakete vorgenommen. Dabei findet, ausgehend vom Ansatz der LPC-Analyse und -Synthese bzw. vom Modell der Spracherzeugung, zunächst eine Analyse der zuvor empfangenen Sprachinformation hinsichtlich der Anregung und Lautformung statt. Die Schätzung des jeweils nachfolgend erwarteten Segments erfolgt dann durch anschließende Synthesefilterung des grundfrequenzsynchron extrapolierten Anregungssignals. Desweiteren ist es vorteilhaft, eine asymmetrische Gewichtung des Analysesegments, eine lineare Extrapolation der Lautformungskoeffizienten mit Bandbreitenaufweitung und eine verbesserte Grundfrequenzanalyse des Anregungssignals durchzuführen. Dabei wird die Schätzung des Signalrahmens des nachfolgenden noch nicht empfangenen Paketes k + 1 nach folgenden Schritten durchgeführt:
According to the invention, immediately after receipt of a packet k, the signal frame of the subsequent packet k + 1 which has not yet been received is estimated on the basis of the packets previously received or on the basis of the decoded PCM signal of the packets previously received. Based on the approach of LPC analysis and synthesis or on the model of speech generation, an analysis of the previously received speech information with regard to excitation and sound shaping takes place. The subsequent expected segment is then estimated by subsequent synthesis filtering of the excitation signal extrapolated in fundamental frequency synchronism. Furthermore, it is advantageous to carry out an asymmetrical weighting of the analysis segment, a linear extrapolation of the sound shaping coefficients with bandwidth widening and an improved fundamental frequency analysis of the excitation signal. The signal frame of the following packet k + 1, which has not yet been received, is estimated according to the following steps:

- Inclusion of the last segment in a segment buffer Storage of the last M language frames,
- Estimate the L samples of what is expected below Language segment plus an overhang of length HOV Samples,
- Removing and temporarily storing the overhang and
- Save the estimated segment.

Bei Verdacht bzw. bei Feststellung des Fehlens, der Fehlerhaftigkeit bzw. der Verspätung mindestens eines Segments bzw. eines Paketes k + 1 erfolgt erfindungsgemäß eine sofortige Ersetzung der betreffenden Segmente bzw. des gesamten Paketes k + 1 durch den auf der Basis des zuvor empfangenen Sprachsignals geschätzten Signalrahmen. If there is suspicion or if the absence of the Faultiness or the delay of at least one Segments or a package k + 1 takes place according to the invention an immediate replacement of the relevant segments or entire package k + 1 by on the basis of the previous received speech signal estimated signal frame.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird mittels einer Simulation eines ATM-Sprachdecoders realisiert. Durch die oben beschriebene Verlagerung des Substitutionsprozesses auf den Zeitraum zwischen den Zellankunftszeiten und die daraus resultierende unverzögerte Ausgabe des bereits im Vorfeld substituierten Sprachsegments wird Zeit eingespart, die vorzugsweise dafür genutzt wird, einen Eingangspuffer zum Ausgleich von Paketlaufzeitschwankungen zu vergrößern. Dadurch ist es möglich, die verzögerungsbedingten Paketverluste zu reduzieren und damit indirekt auch die Qualität der Sprache zu erhöhen.The method according to the invention is carried out by means of a Simulation of an ATM speech decoder implemented. Through the Shift in the substitution process described above on the period between the cell arrival times and the resulting instantaneous output of the already in the Language segments saved in advance are saved time, which is preferably used for an input buffer to compensate for fluctuations in packet transit times. This makes it possible to delay the To reduce packet losses and thus indirectly also Increase the quality of the language.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The method according to the invention is based on a Embodiment explained in more detail.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines ATM-Decoders mit eingebettetem Fehlerverschleierungsverfahren. Fig. 1 shows the principle circuit diagram of an ATM with embedded decoder error concealment method.

Die Funktionsweise des ATM-Decoders ist einerseits von der Information über den Verlust oder den korrekten Empfang des aktuellen Sprachpakets und andererseits von der zeitlichen Abfolge hintereinander empfangener bzw. verlorener Sprachpakete abhängig. Die für die Steuerung des Programms notwendigen Informationen werden dem ATM-Decoder in Form einer Binärdatei bereitgestellt und von der Steuereinheit ausgewertet. Durch die unterschiedlichen Schalterstellungen werden Teile des Decoders aktiviert bzw. deaktiviert. Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren bzw. der Algorithmus des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der möglichen Szenarien erklärt, wobei nur die Funktionsblöcke beschrieben werden, die in der entsprechenden Situation wirksam werden. The functioning of the ATM decoder is on the one hand from the Information about the loss or correct receipt of the current language pack and on the other hand from the temporal Sequence of successively received or lost Language packs dependent. The one for controlling the program necessary information is given to the ATM decoder in the form a binary file and provided by the control unit evaluated. Due to the different switch positions parts of the decoder are activated or deactivated. The method according to the invention or the Algorithm of the method according to the invention using the possible scenarios explained, only the functional blocks be described in the appropriate situation be effective.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird dabei anhand der Betriebsarten Paketempfang und Paketverlust beschrieben.The inventive method is based on the Operating modes packet reception and packet loss described.

Packet reception mode

Bei der Betriebsart Paketempfang ist der Ausgangspunkt der fehlerfreie Empfang der ATM-Zellen. Das Schaltmittel SM1 ist in dieser Betriebsart geschlossen. Das empfangene Paket wird im Standarddecoder decodiert. Die Art der Decodierung ist dabei unabhängig vom erfindungsgemäßen Verfahren.The starting point for packet reception mode is error-free reception of the ATM cells. The switching means SM1 is closed in this mode. The package received is decoded in the standard decoder. The type of decoding is independent of the method according to the invention.

Bei fehlerfreiem Empfang befindet sich das Schaltmittel SM2 auf der Position 1 (oben) = fehlerfreier Empfang. Wenn das vor dem Empfang des fehlerfreien Paketes vorhergehende Paket substituiert wurde, d. h. verloren ging, dann sind die Schaltmittel SM3 und SM4 auf die Position 2 (unten) geschaltet. Es erfolgt die Überblendung des wiedereinsetzenden fehlerfreien Signals mit dem Überhang vom zuvor substituierten Paket entsprechend der Gleichung
In the case of error-free reception, the switching means SM2 is in position 1 (top) = error-free reception. If the previous packet before the receipt of the error-free packet was replaced, ie was lost, then the switching means SM3 and SM4 are switched to position 2 (below). The reinserting error-free signal is blended with the overhang from the previously substituted packet in accordance with the equation

S_k+2 entspricht dem Signalspeicher, der die PCM-Werte des dem substituierten Block folgenden Paketes enthält,
Mbuf entspricht dem ermittelten Überhang des geschätzten Paketes k + 1,
Obuf entspricht den Ausgangswerten nach der Überblendung,
HOV entspricht der Länge in Abtastwerten, die zur Überblendung herangezogen werden.S _{k + 2} corresponds to the signal memory which contains the PCM values of the packet following the substituted block,
Mbuf corresponds to the determined overhang of the estimated package k + 1,
Obuf corresponds to the initial values after the crossfade,
HOV corresponds to the length in samples that are used for cross-fading.

Wenn das vorhergehende Paket fehlerfrei empfangen wurde, dann werden die Schalter SM3 und SM4 auf die Position 1 (oben) geschaltet. Die Schaltmittel SM5 und SM6 werden in Abhängigkeit von der Anzahl der verlorengegangenen Pakete E geschaltet.If the previous packet was received without errors, then switches SM3 and SM4 are in position 1 (above) switched. The switching means SM5 and SM6 are in Depends on the number of packets E lost switched.

- The error counter E for previously lost packets is decremented when the number of lost packets E <0 is.
- If the error counter for consecutively lost Packets indicates that the number of lost Packets E <E1, that is, the threshold at step-by-step fading out of the output signal was exceeded, then the switching means SM5 and SM6 switched to position 2. The level adjustment of the resuming transmission takes place in Depends on the number of packets E lost by gradually fading in the signal.
- If the error counter for lost packets indicates that the number of packets lost is E <E1, then the switching means SM5 and SM6 are in position 1 (above) switched.

Über das Schaltmittel SM6 wird das Sprachsegment in den Ausgabespeicher eingeschrieben. Während der weiteren Abarbeitung wird der Ausgabespeicher mit der Abtastfrequenz ausgelesen und der Speicherinhalt ausgegeben. Der Signalverlauf des nachfolgend erwarteten Sprachsegments wird bis zum Eintreffen des nächsten Paketes geschätzt. Die Schätzung des Sprachsegments unterliegt dabei folgenden Schritten:
The language segment is written into the output memory via the switching means SM6. During further processing, the output memory is read out at the sampling frequency and the memory content is output. The signal curve of the subsequently expected voice segment is estimated until the next packet arrives. The estimation of the language segment is subject to the following steps:

- Inclusion of the last segment in the segment buffer Storage of the last M language frames,
- Estimate the L samples of the subsequently expected speech segment plus an overhang of length HOV samples.
This overhang is required for cross-fades. The type of estimation of the L-samples of the subsequently expected language segment can be selected as long as it fulfills the above-mentioned features.
- Removing and temporarily storing the overhang and
- Save the estimated segment.

Wird für die Codierung ein rückwärtsgesteuertes Codierverfahren, beispielsweise nach ITU-T G. 726 verwendet, so ist eine empfängerseitige Codierung des Ersatzsegments vorteilhaft, welche nach folgenden Schritten abläuft:
If a backward-controlled coding method, for example according to ITU-T G. 726, is used for the coding, then a coding of the replacement segment on the receiver side is advantageous, which proceeds according to the following steps:

- Initialization of the encoder on the receiver side Status variables with the decoder status variables after the Decode the last packet received. This will be Switching means SM8 for parameter transfer from the decoder to Encoder temporarily closed.
- Coding of the replacement segment to estimate the Status variables of the decoder or encoder after a possible packet loss and subsequent storage of the estimated status variables.

Bei der Verwendung eines rückwärtsgesteuerten Codierverfahrens beispielsweise nach ITU-T G. 726 hat sich herausgestellt, daß die Folgefehler im rekonstruierten Sprachsignal, die nach einem Paketverlust aufgrund der divergierenden Statusvariablen zwischen dem Standard- Encoder und -Decoder auftreten, reduziert werden konnten, wenn das geschätzte Segment nochmals codiert wird. Das Ziel der empfängerseitigen Codierung ist es, die Statusvariablen des Encoders nach der Codierung des substituierten Segments als Startwerte für den Standard-Decoder nach einem Paketverlust, d. h. dem wiedereinsetzenden korrekten Empfang zu verwenden. When using a backward controlled Coding method, for example, according to ITU-T G. 726 has emphasized that the subsequent errors in the reconstructed Voice signal after a packet loss due to the divergent status variables between the standard Encoder and decoder occur, could be reduced, if the estimated segment is encoded again. The goal The receiver's coding is the status variables of the encoder after coding the substituted segment as starting values for the standard decoder after a Packet loss, d. H. the reinstalling correct To use reception.

Packet loss mode

Bei der Betriebsart Paketverlust wird davon ausgegangen, daß bereits ein Paketverlust(ungültige, verlorene oder noch nicht eingetroffene Pakete) festgestellt wurde. Das Schaltmittel SM1 ist offen. Es findet keine Decodierung statt. Das Schaltmittel SM2 ist auf Position 2 (unten) geschaltet, so daß die Fehlerverschleierung durch das zuvor geschätzte (substituierende) Segment erfolgen kann.In the packet loss mode, it is assumed that a packet loss (invalid, lost or still packages not arrived) was found. The Switching device SM1 is open. There is no decoding instead of. The switching device SM2 is in position 2 (bottom) switched so that the error concealment by the previously estimated (substituting) segment can.

Die Schaltmittel SM3 und SM4 sind auf Position 1 (oben) geschaltet.The switching devices SM3 and SM4 are in position 1 (top) switched.

- If the error counter for lost packets indicates that the number of packets lost is E <E2, the error counter is incremented. E2 provides the upper error threshold (maximum threshold value).
- If the number of consecutively lost Packets E <E1, then the switching means SM5 and SM6 switched to position 1 (top).
- If for the number of consecutive lost packets apply: E1 ≦ E ≦ E2, then the Switching devices SM5 and SM6 to position 2 (below) switched. This will gradually fade out (Scaling) of the substituted signal instead.
- If for the number of consecutively lost Packets applies: E = E2, which means that the output signal after fade-out processing is already scaled to zero, the switching means SM6 is switched to position 3. about the noise module shows a noise signal. The language segments are switched on via the switching means SM6 Output memory written.

Während der weiteren Abarbeitung wird der Ausgabespeicher mit der Abtastfrequenz ausgelesen, und die Daten werden ausgegeben.The output memory is used during further processing read out at the sampling frequency, and the data is spent.

Zur Übernahme der unmittelbar zuvor geschätzten Statusvariablen ist das Schaltmittel SM8 kurzzeitig geschlossen. Die Übernahme der Parameter erfolgt dabei vom Encoder zum Decoder. Dieser Vorgang erfolgt nur für den Fall, daß ein rückwärtsgesteuertes Codierverfahren eingesetzt wird.To take over the previously estimated The switching device SM8 is briefly status variables closed. The parameters are accepted from Encoder to the decoder. This process is only for the Case that a backward controlled coding method is used.

Der gespeicherte Überhang vom geschätzten Paket wird in einen zweiten Speicher übernommen. Dazu wird das Schaltmittel SM7 kurzzeitig geschlossen.The saved overhang from the estimated package is in took over a second memory. This will be Switching means SM7 briefly closed.

Der Signalverlauf des nachfolgend erwarteten Sprachsegments wird im Zeitraum bis zum Eintreffen des nachfolgenden Paketes geschätzt, wobei wie bereits bei der Betriebsart Paketempfang
The signal curve of the subsequently expected voice segment is estimated in the period up to the arrival of the following packet, as in the packet receiving operating mode

- the most recently issued (estimated) segment in the Segment buffer for storing the last M language frames, is recorded
- an estimate of the L samples below expected language segment plus the overhang of length of the HOV samples is performed, the type of Estimation is arbitrary, provided that this is the above. characteristics fulfilled and
- a separation and temporary storage of the overhang from estimated package and storing the estimated Segments.

Bei Verwendung eines rückwärtsgesteuerten Codierverfahrens erfolgt, wie bereits beschrieben, eine empfängerseitige Codierung des Ersatzsegments zur Schätzung der Statusvariablen des Decoders bzw. Encoders nach einem weiteren möglichen Paketverlust und die Speicherung der geschätzten Statusvariablen. When using a backward-controlled coding method As already described, there is a receiver-side Coding of the replacement segment to estimate the Status variables of the decoder or encoder after a further possible packet loss and the storage of the estimated status variables.

List of reference numbers

k Paket/Sprachpaket
M Anzahl der Sprachrahmen
L Segmentlänge in Abtastwerten
HOV Länge des Überhangs (merge hangover) in Abtastwerten
E Zählerstand, der die Anzahl der hintereinander verlorengegangenen Pakete angibt
E1 Zählerstand, bei dem die schrittweise Ausblendung des geschätzten Segments beginnt bzw. die Einblendung/Skalierung des wiedereinsetzenden Signals endet.
E2 Zählerstand, bei dem die schrittweise Ausblendung des geschätzten Segments endet und als Ersatzsignal Rauschen eingeblendet wird.
ATM Asynchronous Transfer Mode
SM1-SM8 Schaltmittel des ATM-Decoders
k Package / language package
M number of language frames
L segment length in samples
HOV Length of the overhang (merge hangover) in samples
E Counter reading that indicates the number of packets lost in succession
E1 Counter reading at which the step-by-step fading out of the estimated segment begins or the fading in / scaling of the reinserting signal ends.
E2 Counter reading at which the step-by-step fading out of the estimated segment ends and noise is faded in as a substitute signal.
ATM Asynchronous Transfer Mode
SM1-SM8 switching means of the ATM decoder

Claims

1.Procedure for concealing speech segment losses in packet-oriented transmission, in which lost, faulty or late arriving segments or packets are replaced and the estimation of lost, faulty or late arriving segments or packets is optionally carried out according to known substitution methods, such as zero substitution, block repetition and fundamental frequency synchronous waveform continuation , whereby the possibility of detecting a segment or packet loss is guaranteed, characterized in that immediately after receipt of a packet (k) an estimate of the signal frame of the packet not yet received (k + 1) based on the previously received decoded PCM signal takes place, and starting from the model of language production

a) the previously received speech information is analyzed with regard to the excitation and sound shaping,
b) an asymmetrical weighting of the analysis segment, a linear extrapolation of the shaping coefficients with bandwidth widening and an improved fundamental frequency analysis of the excitation signal is carried out,
c) the estimation of the respectively subsequently expected segment is carried out by synthesis filtering of the excitation signal extrapolated in synchronism with the fundamental frequency, and that
d) in the event of suspicion or detection of the absence, deficiency or delay of at least one packet (k + 1), an immediate replacement of the segments concerned or of the entire packet (k + 1) by the one estimated on the basis of the speech signal previously received Signal frame is done.

2. The method according to claim 1, characterized in that the estimation of the signal frame of the subsequent not yet received packet (k + 1) is carried out according to the following steps:

- inclusion of the last segment in a segment buffer for storing the last M language frames,
- Estimation of the L samples of the subsequently expected speech segment plus an overhang of the length HOV samples,
- Removing and temporarily storing the overhang and
- Save the estimated segment.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that in the packet loss operating mode an error concealment takes place using the previously estimated segment, the counter reading E, which indicates the number of packets lost in succession, is increased by a counter step if the number the successively lost packets are smaller than a predetermined maximum threshold E2, and that

a) in the event that the number of packets lost in succession is E1 ≦ E ≦ E2, there is a gradual masking of the substituted segment, and that
b) in the event that E = E2 for the number of packets lost in succession, a noise signal is faded in.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that in the packet reception mode, the received packet is decoded and that

a) in the event that the previous packet was lost, a cross-fading of the resuming signal with the overhang HOV from the previously substituted packet according to the equation

takes place, the counter reading E, which indicates the number of successively lost packets, is decreased by one step if the number of successively lost packets is greater than 0, and that

a) in the event that the number of packets lost one after the other is E <E1, the level of the re-starting transmission is adjusted by gradually fading in the decoded signal.

5. The method according to claim 1, 2 and 4, characterized in that in the packet reception mode, the received packet is decoded and that with an error-free transmission of the successively received packets the output of the packets received correctly.

6. The method according to claim 1 and 2, characterized in that when using a backward-controlled coding method, a receiver-side coding of the estimated segment is carried out according to the following steps:

- Initialization of the encoder status variables on the receiver side with the decoder status variables after the decoding of the packet last received
- Coding of the replacement segment to estimate the status variables of the decoder after a packet loss
- storage of the estimated status variables,
- Initialization of the decoder with the estimated status variables before decoding the packet received after a packet loss in order to reduce the divergence between the status variables in the transmitter-side encoder and in the receiver-side decoder.