CN101268506B - 处理编码实时数据的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

例如在检测到包丢失周期时，对编码实时数据包进行处理，以执行信号的逐渐的渐弱和渐强。在检测到包丢失周期时，以逐渐增大的衰减重复最后正确接收的包，以例如使可听见的输出单独地渐弱，但是类似地，在包丢失周期结束之后，再出现可通过使在包丢失周期之后的第一个数据包或者多个第一数据包衰减而慢慢地渐强。通过例如在查找操作中使数据包的样本的段号递减，能以低的复杂度执行衰减操作。

Description

处理编码实时数据的设备和方法
技术领域
本发明涉及处理编码实时数据包。
背景技术
电话网络充分适于通过在主叫方和被叫方之间建立专用通信链路来支持实时通信。诸如语音信息的信息经由通信方之间的该专用通信链路来传输。与此相反地，计算机网络通常不在通信设备之间建立专用通信链路，而是通过网络在通信设备之间传输包含有效载荷信息的数据包。这种包传输最初不是被设计用于处理实时通信，因为包可能具有变化的传输延迟。更确切地说，包交换网络是被设计用于在计算设备之间交换数据的，其中数据交换没有实时要求。
在包交换网络中，各个数据包指示希望的接收方，并经由通信网络沿相同的路径或者经由不同的路径进行传输。在接收方处收集这些数据包并提取所传达的信息。为了能够正确地组合初始信息内容，对各个数据包进行顺序编号，以便接收方能够将接收的数据包排列为正确的序列，以用于进一步的处理。包交换通信网络的众所周知的例子是因特网。
然而，随着被要求支持实时通信的电信网络和计算机网络的融合，实时要求也适用于通过包交换通信网络的数据传输。
存在多种用于支持在包交换网络中进行实时数据传输的协议，其中一个是用于在IP网络中以包传输实时数据的RTP(实时传输协议)。RTP将诸如视频或者音频流的实时数据分成小的帧，并对每个帧添加序号和时间戳。然后在包交换网络中传输这些帧。
当接收到这些包时，可以通过利用所接收的各个包的时间戳和序号来重建最初的流。因特网工程任务组(IETF)的RFC 3550“RTP：实时应用的传输协议(A Transport Protocol for Real-Time Applications)”和RFC 3551“具有最小控制的音频和视频会议的RTP配置文件(RTP Profile for Audio and VideoConferences with Minimal Control)”描述了用于RTP协议中的不同有效载荷格式。这些有效载荷格式被称为μ定律和A定律编码，其中μ定律被称为具有有效 载荷类型号0的PCMU，而A定律被称为具有有效载荷类型号8的PCMA。
在实时包传输应用中，如果包在它们从发送实体到接收实体的途中受到破坏或者丢失，则出现问题。在这种情况下，接收实体不能简单地等待丢失的或者受到破坏的数据包的重新发送，并且出现所发送的信号的信号失落(dropout)。为了掩盖丢失的包，接收机例如在视频或者音频流的传输中应用被称为包丢失隐藏的技术。包丢失隐藏算法的例子在ITU-T Recommendation G.711 Appendix(09/99)A high quality low-complexity algorithm for packet loss concealment withG.711中有描述。
然而，上述的包丢失隐藏算法对性能的要求很高，而且典型地要求具有处理错误隐藏任务的专用数字信号处理器的硬件设计。
在缺乏专用处理器或者高性能处理器的环境中，因此不能应用错误隐藏算法，在这种情况下，包丢失的可听见的效果、例如突然的无声或者丢失的包的重复可能对于通信方来说是相当恼人的。
发明内容
因此，理想的是提供一种用于包丢失隐藏的有效的实时数据包处理。
本发明的该目的通过用于处理编码实时数据包的处理设备来解决，该处理设备包括接收装置，用于接收来自发射实体的编码实时信号样本的包序列，每个样本都具有段号和数据值，段号指定可能信号值范围的多个相邻子范围中的一个，数据值表示由段号指定的子范围中的元素；以及衰减装置，用于通过使包的每个样本的段号递减相同的递减值以指定对应于更低可能信号值的更低子范围来使包的样本衰减。因此，诸如音频信号的实时信号能够通过修改段号以指定更低可能信号值而得到衰减，因而减小衰减操作的计算要求。使段号递减是一种低复杂度操作，其能够通过专用硬件或者通用处理元件来处理。例如，在编码实时数据的数据包被不正确地接收、部分受到破坏或者包含不希望的内容的情况下，能够对实时数据有效载荷进行衰减，以减轻不希望的听得见的影响。
根据一个有利的实施例，接收装置被设置用于检测对应于至少一个丢失的或者不正确接收的包的包丢失周期，以及用于在检测到包丢失周期的情况下将最后正确接收的包的至少一个重复副本的序列引入到包序列中；以及其中，通过衰减装置被衰减的包是重复副本。因此，在检测到包丢失周期时，最后正确 接收的包能够被衰减并在包丢失周期中被重复，以减小包丢失周期的可听见的影响。
衰减装置可被布置用于通过增大递减值来使最后正确接收的包的重复副本序列的段号逐步递减。因此，衰减副本序列能够被逐渐衰减，以便使可听见的信号逐渐渐弱。
如果段号对应于最低子范围，相应的数据值可用0来替换。因此，在达到最低可能段号后，相应的样本可用无声来替换。
根据另一个实施例，使至少一个重复副本的样本段号递减相同的递减值，从而使得能够在检测到包丢失之后调整渐弱周期。可选数目的重复副本可被衰减相同的因数，从而导致更短或者更长的渐弱周期。
根据另一个实施例，递减相同的递减值的重复副本的数目取决于包的有效载荷数据的实时持续时间，由此使得能够基于有效载荷数据持续时间来调整渐弱周期。
根据另一个实施例，第一个重复副本不被衰减，即简单地被重复。
根据另一个实施例，接收装置还适于检测在包丢失周期之后的第一个包；而且，通过衰减装置被衰减的包是在包丢失周期之后的第一个包。因此，在包丢失周期之后，为了减小突然以及包丢失周期的可听见的影响，可衰减第一个正确接收的包。
根据另一个实施例，衰减装置被布置用于使在包丢失周期之后的第一个包后的包的样本的段号递减与第一个包相比更小的递减值。因此，可定义渐强周期，在包丢失周期之后使信号慢慢地渐强。
根据另一个实施例，查找装置被设置用于针对每个衰减递减值保持所有可能样本值的查找表；以及用于通过在对应于希望的衰减递减值的查找表中在对应于初始样本值的位置处查找样本值来执行PCM样本的衰减。因此，在能够预先制备查找表时，实际的衰减操作仅由递减某个递减值的相应样本值的查找操作构成，从而进一步减小计算复杂度。
根据另一个实施例，提供一种用于处理编码实时数据包的方法，包括接收来自发射实体的编码实时信号样本的包序列，每个样本都具有段号和数据值，样本的段号指定可能信号值范围的多个相邻子范围中的一个，数据值表示由段号指定的子范围中的元素；以及，通过使包的每个样本的段号递减相同的递减 值以指定对应于更低可能信号值的更低子范围来使包的样本衰减。
根据另一个实施例，提供一种具有执行该方法的指令的程序。
可提供一种计算机可读介质，其中包含有程序，其中该程序使计算设备执行该方法。
可提供一种包含该计算机可读介质的计算机程序产品。
附图说明
图1示出根据本发明的一个实施例的、用于处理编码实时数据包的处理设备的元件；
图2示出根据本发明的一个实施例的、用于处理编码实时数据包的方法的操作；
图3示出用于处理编码实时数据包的方法的操作，具体地示出用于处理单个包的样本的操作；
图4示出用于处理编码实时数据包的处理设备的元件，具体地示出在包丢失周期期间用于衰减包副本的衰减装置；
图5示出根据本发明的一个实施例的、用于处理编码实时数据包的方法的操作，具体地示出检测包丢失周期并引入最后正确接收的包的衰减副本；
图6示出根据本发明的另一个实施例的、用于处理编码实时数据包的方法的操作，具体地示出用于衰减包样本的操作；
图7示出根据本发明的另一个实施例的、用于处理实时编码数据包的方法的操作，具体地示出在包丢失周期之后使信号渐强的操作；以及
图8示出根据本发明的另一个实施例的、用于处理实时编码数据包的方法的操作，具体地示出在包丢失周期之后通过逐渐减小的递减值以使信号渐强来使包序列衰减。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一个实施例的、用于处理编码实时数据包的处理设备的元件。
图1显示在诸如通过通信网络的语音或者视频流的实时应用中用于处理编码实时数据包流的处理设备100。该处理设备包括接收装置110，用于接收来自发射实体的编码实时信号样本包的序列。每个包的每个样本都具有段号和数据值，其中段号指定可能信号值范围的多个相邻子范围中的一个。例如，诸如音 频信号的初始信号具有某个可能信号值范围，该可能信号值具有某一相关幅度。该可能信号值范围被再分为多个子范围。数据值表示由段号指定的子范围中的元素，即，数据值指定在由该段号限定的子范围内的初始信号的值。如此限定的子范围可覆盖诸如音频信号的初始信号的信号值范围的大小相同的部分，或者可覆盖大小变化的段。例如，子范围可根据对数标度来按大小排列，其中对应于最小信号值的子范围具有最小的大小，而信号值增大的子范围具有增大的大小。根据对数标度排列的子范围符合人类听觉。
由于诸如音频信号的初始信号可能具有正和负的信号幅度，用于按大小排列子范围的对数标度从值0开始在正和负的幅度方向上被应用。用于将初始信号编码为具有段号和数据值的样本的技术的一个例子是PCM(脉冲编码调制)。更准确地，PCM编码数据信号提供具有8位的样本，第一位是符号位，第二到第四位组成段号，以及第四到第八位组成数据值。PCM提供两种用于对信号进行编码的不同的技术，即μ定律和A定律技术，彼此的不同在于对段号进行连续编号的方式。μ定律编码提供最低段号111，即，将段号往上计数对应于使二进制值111递减。A定律编码提供最低段号101，根据A定律编码，偶数位已经被反转并且由此样本的第一位(符号值)被反转，段号的第二位被反转，等。
将PCM应用于RTP(实时传输协议)中，以经由包交换网络传输实时编码数据的有效载荷。在本领域中，PCM和RTP是众所周知的。虽然可有利地实施本发明以处理PCM编码的RTP有效载荷，但需要明确注意，本发明可被应用于利用上面概述的段号和数据值概念的任一其它协议。
除了接收装置110之外，处理设备100还包括衰减装置111，用于通过使包的每个样本的各段号递减相同的递减值以指定对应于更低可能信号值的更低子范围来使实时编码包流的包的样本衰减。因此，处理设备接收诸如PCM编码的RTP有效载荷包的数据包的流，并通过使该包的样本的段号递减来衰减至少一个包。衰减操作使段号递减，并由此避免例如各个数据值的复杂的重新计算。对正的信号值来说，指定对应于更低可能信号值的更低子范围将涉及指定对应于初始信号的值的与初始子范围相比更接近0的子范围。相应地，对负的初始信号值来说，指定对应于更低可能信号值的更低子范围与指定对应于初始信号的信号值的与初始子范围相比从负的方向更接近0的子范围相对应。
使段号递减以指定如此更低的子范围定义一种用于修改段号以指定如此更 低的段值的操作。因此，要执行的用于使段号递减所述递减值的实际操作取决于所使用的特定编码方案、例如PCMμ定律和A定律以及分配给各子范围的特定的位组合。
如上所述，通过使段号递减或者修改段号以指定对应于更低可能信号值的更低子范围来处理要衰减的数据包的每个样本。根据PCMμ定律和A定律编码，段号包括3位值，并且因此可指定8个不同的段号。利用不同的段号可定义8个不同的子范围，并且在衰减操作中，现在样本的每个初始子范围用为比该初始子范围低的某个步长或者“递减值”的子范围来替换。如果递减值为1，其指定从样本的初始段号开始计算的相应的下一个更低子范围。递减值还可以是2、3、4，以指定其它的更低子范围，即，第二更低、第三更低、第四更低子范围。显然，段号不能被设为比最低递减数还低，并且因此，如果递减操作将导致低于最低段号的段号，则可选择最低段号或者用与0对应的值取代相应的样本。
上面的实施例可被用于接收两个通信方之间的音频数据包的系统、例如电话通信网络中。如前所述，每个包都设置有序号和时间戳，使得接收方能够以与初始序列对应的顺序组合任何接收的包。然而，特别是在通信涉及无线传输的情况下，数据包中的一些可能至少被破坏，以及有效载荷数据可能不能够完全被恢复。因此，为了减小退化信号的任何有害的可听见的影响，如上面概述的那样对相应地受到损害的包进行衰减，即，将包的所有单独段号都减小以指定与初始段号相比相应更低的子范围。
因此，如果出现传输问题或者由于任何其它原因而应衰减输出信号，那么一个或者多个包可以例如逐渐地被衰减，以便使信号慢慢地渐弱，或者之后以便在减小周期结束之后使信号慢慢地渐强。由于信号的衰落(fading)或者衰减可通过简单地使要渐弱或者渐强的各包的段号递减来实现，因此衰落操作的计算复杂度低，而且可节省处理能力。
因此，处理设备可由例如一般用于电话或者视频应用中的通用处理设备构成。然而，处理设备100还可以是专用处理设备，专门用于处理上面概述的通过使段号递减来衰减信号值的操作。
处理设备可以形成通信设备、例如移动电话或者有线电话的部分，用于经由包交换通信网络接收来自发射实体的编码实时包流。在这种情况下，在衰减至少一个包之后，处理设备将这个包流转发到另外的处理元件，以向用户重现。
替代地，处理设备100形成通信网络的一部分，例如在网络节点处，以及从发射实体接收包流并经由通信网络向接收实体转发。例如，网络节点被定位于包交换传输和具有专用通信链路的通信网络之间的过渡点上。
下面将参照图2来描述本发明的另一实施例。图2示出用于例如利用图1的硬件结构处理编码实时数据包的方法的操作。
在第一操作201中，处理设备接收来自发射实体的编码实时信号样本的包序列，每个样本都具有段号和数据值，如前所述。在接收之前或者在接收操作201之后，可执行任何所要求的预处理操作，以获得对所要求的进一步处理有用的信号。
在操作202中，通过使包的每个样本的段号递减相同的递减值以指定对应于初始信号的更低可能信号值的更低信号值子范围来衰减包流的包的样本。由于所有的段号都递减相同的递减值，所以替换初始子范围，指示相应更低的子范围以及生成相应更低的信号输出，从而导致相应包的衰减或者衰落。
可对的确或者预期包含应被衰减的信息内容的包执行操作202的衰减，例如，如果该包经由传输被部分地破坏，或者如果希望该包包含需要被衰减的渐弱信息、例如背景噪声等。因此，可提供处理设备或者合作设备，用于监控到来的包或者与到来的包相关的指示衰减要求的信息。在检测到这种与特定包相关的衰减要求时，然后可命令处理设备例如借助衰减装置111执行上面概述的操作202。
此后，在操作203中，包括具有衰减样本的包的包序列被转发给接收实体、例如电话设备的用户或者网络的另外的实体。
下面描述用于衰减PCM编码的RTP包中的一个包的说明性实例。如前所述，为了衰减具有例如对应于20ms的实时编码音频信息的有效载荷信息的包，获得该包的每个样本，以及使段号递减某个递减值，以为每个样本指定对应于更低可能信号值的段号，由此提供初始包的衰减版本。
此外，如前所述，每个PCM样本包含8位，第一位是符号位，第二到第四位是段号，第四到第八位是数据值。因此，每个样本可以取256个可能位组合中的一个，该位组合可以例如以16进制符号来表示。
本实例为每个衰减递减值提供所有可能样本值的查找表；使得能够通过查找操作，即通过在与希望的衰减递减值对应的查找表中在与初始样本值对应的 查找表位置处查找样本值来执行样本的段号的衰减或者递减。
为了进一步解释查找程序，在表1中显示以16进制符号表示的到来的数据流的输入数据样本的所有256个可能值的实例：
表1
输入字节值
  00   01   02   03   04   05   06   07   08   09   0a   0b   0c   0d   0e   0f
  10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   1a   1b   1c   1d   1e   1f
  20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   2a   2b   2c   2d   2e   2f
  30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   3a   3b   3c   3d   3e   3f
  40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   4a   4b   4c   4d   4e   4f
  50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   5a   5b   5c   5d   5e   5f
  60   61   62   63   65   65   66   67   68   69   6a   6b   6c   6d   6e   6f
  70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   7a   7b   7c   7d   7e   7f
  80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   8a   8b   8c   8d   8e   8f
  90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   9a   9b   9c   9d   9e   9f
  a0   a1   a2   a3   a4   a5   a6   a7   a8   a9   aa   ab   ac   ad   ae   af
  b0   b1   b2   b3   b4   b5   b6   b7   b8   b9   ba   bb   bc   bd   be   bf
  c0   c1   c2   c3   c4   c5   c6   c7   c8   c9   ca   cb   cc   cd   ce   cf
  d0   d1   d2   d3   d4   d5   d6   d7   d8   d9   da   db   dc   dd   de   df
  e0   e1   e2   e3   e4   e5   e6   e7   e8   e9   ea   eb   ec   ed   ee   ef
  f0   f1   f2   f3   f4   f5   f6   f7   f8   f9   fa   fb   fc   fd   fe   ff
PCM RTP编码方案提供两种不同的编码技术，即μ定律和A定律，区别在于段号的位与可能信号值范围的子范围相关的方式。
由于对编码方案、即μ定律和A定律中的每一种来说，可能有8个不同的段号，并且有对应于8个不同的递减值的8个衰减水平的相应编号，所以制备用于获得具有递减的段号的样本的查找表变得可能。
更准确地，对于每个递减值或者衰减水平来说，可以为所有可能样本制备查找表。例如，可以创建步长或者递减值为1或者第一衰减水平的μ定律编码方 案的查找表，如下面的表2中所示。
表2
输出μ定律值—使段衰落1
  10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   1a   1b   1c   1d   1e   1f
  20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   2a   2b   2c   2d   2e   2f
  30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   3a   3b   3c   3d   3e   3f
  40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   4a   4b   4c   4d   4e   4f
  50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   5a   5b   5c   5d   5e   5f
  60   61   62   63   65   65   66   67   68   69   6a   6b   6c   6d   6e   6f
  70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   7a   7b   7c   7d   7e   7f
  ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff
  90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   9a   9b   9c   9d   9e   9f
  a0   a1   a2   a3   a4   a5   a6   a7   a8   a9   aa   ab   ac   ad   ae   af
  b0   b1   b2   b3   b4   b5   b6   b7   b8   b9   ba   bb   bc   bd   be   bf
  c0   c1   c2   c3   c4   c5   c6   c7   c8   c9   ca   cb   cc   cd   ce   cf
  d0   d1   d2   d3   d4   d5   d6   d7   d8   d9   da   db   dc   dd   de   df
  e0   e1   e2   e3   e4   e5   e6   e7   e8   e9   ea   eb   ec   ed   ee   ef
  f0   f1   f2   f3   f4   f5   f6   f7   f8   f9   fa   fb   fc   fd   fe   ff
  ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff   ff
表2中在与表1中的初始样本值对应的位置处的每个可能样本值目前是这样的值，这个值是通过使初始样本的段号递减1并以16进制符号来写结果而获得的。由于比最低段号更低的段号是不可能的，因此替代地在第8和第16行中包括16进制ff，一个代表正号而另一个代表负号，表示相应的值对应于0。
因此，根据μ定律方案使初始样本00的段号递减对应于在表中的相同位置处的16进制值在表2中的查找操作，从而产生16进制值10。类似地，递减一个步长的初始样本值70导致在表2中相同位置处的查找操作，从而产生新的样本值ff。因此，如果为所有可能递减值或者衰减水平制备查找表，则可通过查找来执行具有所有可能段号递减的所有可能衰减操作。
与表2相应，表3显示根据A定律方案和递减值1的所有可能样本值的查找表，即，将每个段号减小1，以指示下一个更低的可能信号值子范围。因此，实现μ定律和A定律编码方案要求存储各自具有256个条目的16个查找表，以便可完全通过查找操作来执行衰减操作。
表3
输出A定律值—使段衰落1
  10   11   12   13   14   15  16   17   18   19   1a   1b   1c   1d   1e   1f
  60   61   62   63   64   65  66   67   68   69   6a   6b   6c   6d   6e   6f
  30   31   32   33   34   35  36   37   38   39   3a   3b   3c   3d   3e   3f
  00   01   02   03   04   05  06   07   08   09   0a   0b   0c   0d   0e   0f
  50   51   52   53   54   55  56   57   58   59   5a   5b   5c   5d   5e   5f
  55   55   55   55   55   55  55   55   55   55   55   55   55   55   55   55
  70   71   72   73   74   75  76   77   78   79   7a   7b   7c   7d   7e   7f
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  c0   c1   c2   c3   c4   c5  C6   c7   c8   c9   ca   cb   cc   cd   ce   cf
下面，将参照图3对本发明的另一实施例进行描述。图3示出用于处理编码实时数据包的方法的操作，具体地概述用于使包的样本的段号递减的操作。
如前所述，对实时编码数据包流的包的样本进行衰减，以获得相应递减的输出，例如在电话的扬声器处具有减小的功率的音频输出。用于衰减包的样本的方案可被应用于单个包或者一系列包，以使信号渐弱或者使该信号渐强。为了获得信号的平滑的渐弱或者渐强，用于各个包的递减值可以相同或者逐渐变 化。
在操作301中获得要衰减的包。例如，这个包可与相应信号值需要被衰减的相应信息相关，或者在预处理步骤中可确定该包包含不希望的信息、例如被破坏的、部分被破坏的信号信息或者噪声。
在操作302中，读取获得的包的第一个样本。该第一个样本可以是例如获得的包的通过该包的样本阵列或者矩阵中的样本的位置确定的或者由任一其它方案限定的第一个样本。要注意的是，以特定的第一个样本开始操作并不是重要的，包的任一个样本都可被定义为起始样本，只要求通过使各自的段号递减来寻址(address)包的所有样本。如在本领域中已知的，读取样本例如包括读取来自存储器或者缓冲器输入端的相应样本值。确定段号包括提取样本的位或者样本的定义该段号的部分。
在操作303中，确定段号是否代表最低可能值，即，代表与子范围对应的段号，该子范围对应于初始编码信号的最低信号值。
如果在操作303中判定为“否”，表示这个段号并不对应于最低可能段号，则在操作304中使该段号递减预定的递减值。如前所述，递减操作包括用子范围的段号替换样本的初始段号，某个递减值或者步长比由初始段号指定的子范围更小。由此，对于递减操作来说要执行的实际操作取决于用于指明各个子范围的编号方案。
此后，在操作306中，确定是否已经对包的最后一个样本进行了寻址，如果在操作306中判定为“否”，则操作流程返回到操作302，并读取获得的包的下一个样本。
如果在操作303中判定为“是”，表示这个段号已经指示最低可能值，则在操作305中可将该段号保持在最低可能值。另外，相应的数据值可由0替换，或者整个样本由0替换。
如果在操作306中判定为“是”，表示已经对包的最后一个样本进行了寻址，则如果另一个包需要被衰减，或者操作可处于保持状态，如果包流的随后的包应无衰减地被传输，操作流程例如通过获得下一个包而继续。
要注意的是，对于包来说递减值是固定的，即，对于包的每个样本来说，应用相同的递减值。例如，在具有3位段号的μ定律或A定律PCM编码方案中，对于包的每个样本来说，递减操作可对应于选择段号，该段号对应于初始信号 值范围的下一个更低子范围。替代地，可选择任一其它递减值，例如对应于第二更低子范围、第三更低子范围等的段号。
如前所述，可通过增大或者减小递减值来衰减包序列，每个包被衰减更大的递减值。在3位段号和要通过该段号定义的相应的8个子范围、要通过用对应于第八个更低子范围的段号替换每个段号来衰减的段的情况下，可将整个包设为0，因为所有段号的递减于是将大于最大值。在实际的实例中，如果第一个包的递减操作涉及用指定低一个步长的子范围的段号来替换每个段号，则在8个包之后可传输0信号，因为这个信号完全渐弱。
要注意的是，在替代方案中，操作303-305可通过如前所述的查找操作来处理。
下面将参照图4对本发明的另一实施例进行描述。图4示出用于处理实时编码信号包的处理设备的元件，具体示出用于包丢失隐藏的元件。
图4示出基本上对应于图1中所示的处理设备的处理设备111，还包括重复装置112，用于在包丢失周期期间重复数据包。更确切地，重复装置112被布置用于检测与至少一个丢失的或者不正确接收的包对应的包丢失周期，以及在包丢失检测的情况下，该重复装置被设置用于将最后正确接收的包的至少一个重复副本的序列引入到所接收的包的序列中。因此，为了减小包丢失周期的可听见的影响，在包丢失周期开始时，将最后正确接收的数据包的重复副本引入到包序列中并通过衰减装置111逐渐地进行衰减。
重复装置被布置用于将最后正确接收的数据包重复一次或者预定的次数。例如，重复装置可重复最后正确接收的包，直到包丢失周期结束，每个随后的重复副本逐渐地被衰减。相应地，衰减装置被布置用于通过针对每一重复副本增大递减值来使重复副本序列的段号递减，以逐渐地衰减该重复副本序列的每个重复副本。
根据一个实例，通过用递减值为1的下一个更低段号替换包样本的段号以指定下一个更低的可能信号值子范围来衰减最后正确接收的包的第一个重复副本。最后正确接收的包的第二个重复副本通过将递减值增大到2以便指定与初始子范围相比每个样本的第二更低子范围来进行衰减。这个方案通过以下方式来继续，即，将递减值增大到3，以指定下一个重复副本的每个样本的第三更低子范围，等等，直到达到最大递减值。这个最大递减值对应于一个值，该值导 致对应于最高子范围的段号到对应于最低子范围的段号的替换。在3位段号的实例中可指定8个递减值，并且相应地最大递减值是8个步长，在这种情况下，包的最高样本将得到最低可能段号。
在用最大递减值使包衰减之后，所有的段号达到最低可能值，或者包的所有的样本都被设置为0。因此不需要处理另外的重复副本，而是可重复最后的重复副本或者可转发表示0的包，表示无声周期。
如果段号对应于最低子范围，下一递减操作可对应于用0替换数据值。
下面，基于10个包的假定包丢失周期来说明所示出的实例。此外，在这个实例中，假定例如在PCM RTP传输中提供3位段号，产生段号的8个可能值或者信号值的8个可能子范围。此外，假定样本的一位指定符号值，以定义正的和负的信号值。
针对在假定包丢失周期开始时的包丢失隐藏，转发最后正确接收的包的第一个重复副本，以进行进一步的处理。这个第一个重复副本通过步长或者递减值1来衰减，对应于用指定相应下一个更低子范围的段号来替换包的各样本的所有段号。然后，转发第二个重复副本，通过递减值2进行衰减，即，替换这些包的段号以指定相应的第二更低子范围。在这个过程之后，将转发第三个重复副本并通过递减值3进行衰减，等等，通过步长或者递减值7来使第七个重复副本衰减。此后，由于所有段号现在确实都已达到最低值，可发送无声信号(silence)。
在替代的实例中，不衰减第一个重复副本，即，无任何衰减地发送第一个重复副本，仅第二、第三个重复副本等被衰减，以改善包丢失隐藏的可听见的影响。
根据另一个替代方案，可通过利用相同的递减值对每两个重复副本进行衰减，即，只在两个重复副本之后才增大衰减水平。这个过程允许实现较长的渐弱周期。更确切地，在这个替代方案中，应通过一个步长、即递减值1来衰减最后正确接收的帧的前两个重复副本，应通过两个步长来衰减第三和第四重复副本，等等，应通过7个步长来衰减最后正确接收的帧的第十三个和第十四个副本。因此，为了调整渐弱周期的长度，可通过相同的递减值来衰减一个或者多于一个的重复副本。
再进一步，可根据包流的包的有效载荷数据的实时持续时间来获得要递减 相同递减值的重复副本的数目。在一个实例中，每个数据包可指定初始信号的20ms的持续时间，而根据另一个实例，有效载荷数据可指定初始信号的40ms。如果在这两种情况下应用相同的衰减方案，例如，每个衰减水平一个帧或者每个衰减水平两个帧，等等，将出现不同的渐弱持续时间。为了使渐弱周期符合不同的有效载荷大小，因此，根据有效载荷持续时间来获得通过相同衰减步长或者递减值被衰减的重复副本的数目。通常，为了获得相应的渐弱周期，在20ms有效载荷和40ms有效载荷数据的情况下，对20ms有效载荷来说，通过相同衰减步长被衰减的包的数目是在40ms有效载荷持续时间的情况下通过相同衰减步长被衰减的重复副本的数目的两倍。
下面，将参照图5对本发明的另一实施例进行说明。图5示出用于处理编码实时数据包的操作，具体示出在检测到包丢失周期时使信号渐弱的操作。
如前所述，包交换通信网络单独地发送包，并且基于时间戳和序号，在接收实体处建立初始序列。如果各个包由于传输问题而丢失或者受到破坏，则相应的有效载荷信息也丢失，并且出现跨越丢失包的有效载荷持续时间的重现信号的信号失落。例如，如果各自具有20ms有效载荷的5个包丢失，则出现100ms的包丢失周期。一种处理这种包丢失周期的方法将是简单地中止信号，即，在100ms包丢失周期期间发送无声信号，然而，这将在接收机处产生某些不希望的影响，因为对于收听者来说短的无声周期产生恼人的感知。
根据本实施例，如果检测到这种包丢失周期，则通过重复最后正确接收的包的衰减版本来隐藏包丢失。在第一操作501中，接收来自发射实体、例如来自电话通话中的一方的编码实时信号样本的包序列。每个样本都具有段号和数据值，如关于前面的实施例所概述的，段号指定初始信号的多个可能信号值子范围中的一个，并且数据值指定所指示的子范围内的相应元素。因此，段号和数据值一起指定初始信号的信号值。
在操作502中确定包丢失周期的检测，包丢失周期对应于至少一个丢失的或者不正确接收的包。例如，接收装置可被设置用于监控到来的包流，并在检测到丢失的或者不正确接收的数据包时生成通知，如在本领域中已知的。根据应用，包丢失周期的范围可高达几十个包，每个包例如指定20ms或者40ms的有效载荷。
在操作503中确认包丢失周期的情况下，即，当在操作503中判定为“是” 时，在操作504中将最后正确接收的包的至少一个重复副本的序列引入到包序列中，而不是包丢失周期的丢失包的至少一些。
此外，在操作505中，使至少一个重复包的样本衰减，以作为包丢失隐藏转发重复副本的衰减或者衰落版本。重复包的样本通过将包的每个样本的段号递减相同的递减值以指定对应于更低可能信号值的更低子范围来进行衰减，如关于前面的实施例所概述的。
根据一个实例，在包丢失周期期间发送最后正确接收的包的重复副本序列，重复副本中的每一个通过逐渐增大的量、即通过指定逐渐减小的、对应于与初始段号相比更低的子范围的段号被衰减，以使该信号慢慢地渐弱。在最大数目的可能衰减步长之后，可发送无声信号。
在操作506中，转发包括具有衰减样本的重复副本的包序列，用于进一步的处理，例如用于在电话处的再现，或者向另一网络实体再现。
如果在操作503中判定为“否”，表示没有检测到包丢失，则流程返回到操作501并且操作继续。
参照图5所描述的实施例使得能够通过以下方式来实现有效的包丢失隐藏，即再现最后正确接收的数据包的衰减重复副本，以使信号逐渐渐弱，以减小包丢失周期的可听见的影响。
下面，将参照图6对本发明的另一实施例进行描述。图6示出用于处理编码实时数据包的操作，具体概述使最后正确接收的包的重复副本序列逐渐衰减的操作。
在第一操作601中确定包丢失周期。如果在操作601中判定为“是”，则在操作602中将衰减递减值初始化为0。要注意的是，将递减值初始化为0对应于将该递减值初始化为规定的初始值，该初始值可以是“不递减”或者任一“初始递减”。
在操作603中，通过该递减值来使最后正确接收的包的第一个重复副本衰减，如关于前面的实施例所概述的。简而言之，如前面概述的，读取相应包的每个样本，并使段号递减该递减值，或者如果该段号已经对应于最低可能子范围，则可保持该段号和/或用0或整个样本来替换相应的数据值。
因此，在操作604中，使递减值递增1。递增1对应于增大递减值，以及对应于设置某个衰减步长或者水平，由此增加值1代表所选择的单位步长，其 可以不必对应于数字1。
在操作605中检测递减值是否超过最大递减值。最大递减值取决于可能段号的数目，在PCM A定律和μ定律编码的情况下，8个段号可用，并且相应地最大递减值为8。但是，要注意的是，可为更大数目的段号提供其它的编码方案，在这种情况下，最大递减值将对应于相应的更高的数目。如果在操作605中判定为“是”，表示递减值超过最大递减值，则已知的是，对应的重复副本的所有样本将必定已经达到最低可能值，而且在操作606中不是继续发送重复副本，而是生成无声信号。此后，或者在操作605中判定为表示递减值不大于最大递减值的“否”的情况下，在操作607中确定包丢失周期是否结束。如果判定为“否”，则操作流程返回到操作603，并进一步增大递减值，以在操作604-606中以下一个衰减步长处理在包丢失周期期间所发送的下一个重复副本。
如果在操作607中判定为表示包丢失周期结束的“是”，则恢复正常传输并且流程以操作601继续。
图6示出在包丢失周期期间通过发送重复副本序列来使具有包丢失周期的包序列慢慢地渐弱的实施例，通过逐渐增大的值来使重复副本衰减，直到信号完全渐弱。
下面，将参照附图7对本发明的另一实施例进行描述。图7示出用于处理编码实时数据包的操作，具体示出在包丢失周期结束之后使信号渐强的操作。
如前所述，在包丢失周期期间的信号失落可通过发送最后正确接收的包的重复副本来隐藏，每个重复副本通过使用逐渐增大的递减值来衰减，直到信号完全渐弱。因此，信号慢慢地渐弱并且能够减小令人讨厌的可听见的影响。类似地，如果在包丢失周期之后信号突然再出现，将产生不希望的可听见的影响，并且理想的是在包丢失周期之后使信号慢慢地渐强。通常，通过使再出现的包流的第一个包衰减慢慢地减小的衰减值，可将用于使信号渐弱的相同技术用于在包丢失周期之后使该信号渐强。
在第一操作701中，从发射实体接收编码实时信号样本的包序列，每个样本都具有第二编号和数据值，如关于前面的实施例所概述的。
在操作702中，例如通过监控包的序号和时间戳来检测包丢失周期。
在操作703中确定是否出现了包丢失周期。如果判定为“否”，表示没有出现包丢失，则流程返回到操作701，并且执行正常的接收操作和处理/转发操作， 如前概述的。
如果在操作703中判定为“是”，表示出现了包丢失周期，则在操作704中检测在包丢失周期结束之后的第一个包，即，确定再次正确接收的包流的第一个包。
在操作705中，通过使包的每个样本的段号递减相同的递减值来使这个第一个包的样本衰减。衰减操作如关于前面的实施例所概述的那样，不同之处在于不是包的重复副本被衰减，而是在包丢失周期结束之后的第一个包被衰减。
与前面的实施例类似，可通过减小水平来使信号失落周期之后的包序列的段号衰减，即，在包丢失周期之后的包序列的递减值可逐渐地被减小。
此外，可使在包丢失周期之后的至少一个包的段号递减相同的递减值，以及被递减相同的递减值的包的数目可取决于包的有效载荷数据的实时持续时间，如前面关于包丢失隐藏所描述的。
在操作706中，将在包丢失周期结束之后的包括衰减的第一个包的包序列转发给另外的网络实体或者接收机，如前所概述的。
在替代的操作705中，不仅包丢失周期的包序列的第一个包可被衰减，而且更大数目的包、例如第一个至第五个包可被衰减，其中每个包包含初始信号的20或者40ms的有效载荷。在这种情况下，第一个包的衰减将是最大的，被选择用于第二个包的衰减减小，并且对于紧接着的多个包来说进一步慢慢减小到0。在实际的实例中，在包丢失周期之后的第一个包的递减值将是最大的，第二个包以及随后的包的递减值慢慢减小，直到没有任何衰减的包被发送。
因此，在包丢失周期之后，为了减小在包丢失周期之后再出现的信号的可听见的影响，可使信号慢慢地渐强。
可将前面描述的、用于通过在包丢失周期开始时发送最后正确接收的数据包的衰减重复副本而使信号渐弱的实施例和用于在包丢失周期之后发送衰减包的实施例组合，以在包丢失周期开始时实现信号的慢慢渐弱以及在包丢失周期结束之后使信号再次慢慢渐强。
根据一个实例，在图6中的操作607之后的、由退出点A表示的操作流程可以以图7的操作704继续，如以图7中的进入点A所表示的。
根据在包丢失周期之后使包衰减以使信号平滑地渐强的替代方案，还可设想，在信号流开始时，例如在新近建立的通信中接收到第一个包时或者在正在 进行的通信中在无声周期(例如，如果用户在某个时间周期内没有说话)之后，执行操作705和706。
下面，将参照图8对本发明的另一实施例进行描述。图8示出用于处理编码实时数据包的操作，具体示出在包丢失周期之后使信号慢慢渐强的操作，例如参照图8所概述的。
在第一操作801中确定包丢失周期是否结束，并且如果在操作801中确定包丢失周期结束，则在操作802中将衰减递减值设置为初始值，指定用于在包丢失周期结束后使第一个数据包衰减的初始递减值。根据一个实例，用于衰减的初始值可以是最大可能递减值，以在例如低功率的时候开始再出现的信号。
在操作803中，利用初始递减值，通过使包的每个样本的每个段号递减该初始递减值来使包丢失周期之后的第一个包衰减，如前所述。替代地，如前所述，也可通过相同的递减值使两个或者更多个包衰减，以及被递减相同的递减值的包的数目取决于包的有效载荷数据的实时持续时间，如前面关于包丢失隐藏所描述的。
在使包的所有样本衰减之后，将递减值减小，以便为在包丢失周期之后的下一个包指定更低的递减值或者衰减水平。
在操作802中确定递减值是否等于0。如果在操作805中判定为“否”，则利用操作804的减小的递减值对在包丢失周期之后的下一个包进行衰减。继续操作803、804和805的该序列，直到递减值等于0。在操作804中针对每次迭代减小递减值，优选地以便实现信号的平滑渐强，例如每次迭代可将递减值减小一个衰减水平，直到递减值等于0。
如果在操作805中判定为“是”，则在操作806中继续正常的传输。
在通过逐渐减小衰减水平使再出现的流的第一个包衰减来执行再出现的包流的渐强时，希望快速渐强，因为例如在渐弱过程中衰减的包不包含重复副本而是再出现的信号的有效载荷数据。
可提供一种包含指令的程序，以执行上述实施例中的任一个实施例的方法。该程序可在计算机可读介质上被提供，以被加载到计算设备中并引起计算设备执行上面概述的方法的操作。此外，可提供一种计算机程序产品，其包含计算机可读介质。
上面的实施例可通过执行如由程序定义的操作的通用处理设备来实现，或 者通过通用处理设备、专用硬件的组合来实现，或者完全通过专用硬件设备来实现。

Claims (18)

1.一种用于处理编码实时数据包的处理设备，包括：
接收装置，用于接收来自发射实体的编码实时信号样本的包序列，每个样本都具有段号和数据值，该段号指定可能信号值范围的多个相邻子范围中的一个，并且该数据值表示由该段号指定的子范围中的元素；和
衰减装置，用于通过使包的每个样本的段号递减相同的递减值以指定对应于更低可能信号值的更低子范围来使包的样本衰减；
其中，该接收装置适于检测在包丢失周期之后的第一个包；以及
其中，通过该衰减装置被衰减的包是在该包丢失周期之后的第一个包。
2.根据权利要求1的处理设备，包括重复装置，用于检测对应于至少一个丢失的或者不正确接收的包的包丢失周期，并且用于在检测到包丢失周期的情况下将最后正确接收的包的至少一个重复副本的序列引入到该包序列中；以及
其中通过该衰减装置被衰减的包是重复副本。
3.根据权利要求2的处理设备，其中，该衰减装置被布置用于通过增大递减值来使重复副本序列的段号逐渐递减。
4.根据权利要求1到3中的其中一个的处理设备，其中，该衰减设备被布置用于在段号对应于最低子范围的情况下用0替换该数据值。
5.根据权利要求2的处理设备，其中，使至少两个重复副本的样本段号递减相同的递减值。
6.根据权利要求5的处理设备，其中，递减相同的递减值的重复副本的数目取决于包的有效载荷数据的实时持续时间。
7.根据权利要求2的处理设备，其中，第一个重复副本不被衰减。
8.根据权利要求1的处理设备，其中，该衰减装置被布置用于使在包丢失周期之后的第一个包后的包的样本的段号递减与第一个包相比更小的递减值。
9.根据权利要求1的处理设备，包括查找装置，用于针对每个衰减递减值保持所有可能样本值的查找表；以及
用于通过在对应于希望的衰减递减值的查找表中在对应于初始样本值的位置处查找样本值来执行样本的衰减。
10.一种用于处理编码实时数据包的方法，包括：
接收来自发射实体的编码实时信号样本的包序列，每个样本都具有段号和数据值，该段号指定可能信号值范围的多个相邻子范围中的一个，并且该数据值表示由该段号指定的子范围中的元素；以及
检测在包丢失周期之后的第一个包；
通过使包的每个样本的段号递减相同的递减值以指定对应于更低可能信号值的更低子范围来使在包丢失周期之后的第一个包的样本衰减。
11.根据权利要求10的方法，包括：
检测包丢失周期，该包丢失周期对应于至少一个丢失的或者不正确接收的包；
如果检测到包丢失周期，则将最后正确接收的包的至少一个重复副本的序列引入到该包序列中；以及
其中，通过该衰减装置被衰减的包是重复副本。
12.根据权利要求11的方法，包括：通过增大递减值来使重复副本序列的段号递减。
13.根据权利要求10的方法，包括：如果段号对应于最低子范围，则用0替换该数据值。
14.根据权利要求11的方法，包括：使至少两个重复副本的样本段号递减相同的递减值。
15.根据权利要求14的方法，其中，递减相同的递减值的重复副本的数目取决于包的有效载荷数据的实时持续时间。
16.根据权利要求11的方法，其中，第一个重复副本不被衰减。
17.根据权利要求10的方法，包括：使在包丢失周期之后的第一个包后的包的样本的段号递减与第一个包相比更小的递减值。
18.根据权利要求11的方法，包括：针对每个衰减递减值保持具有所有可能样本值的查找表；以及
通过在对应于希望的衰减递减值的查找表中在对应于初始样本值的位置处查找样本值来执行样本的衰减。
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