DE102005012664A1

DE102005012664A1 - Method and arrangement for the transmission of data packets

Info

Publication number: DE102005012664A1
Application number: DE200510012664
Authority: DE
Inventors: Nicolaus Bär; Fred Matthiesen; Dieter Speiser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-21
Also published as: WO2006097392A1

Abstract

Datenpakete, die Samples von Audiosignalen enthalten, werden in einem Speicher (SP) zwischengespeichert. Parallel werden die Samples ausgewertet und für das Hörverständnis nicht signifikante Samples werden zur Verringerung des Füllstandes des Speichers (SP) verworfen.Data packets containing samples of audio signals are cached in a memory (SP). At the same time, the samples are evaluated and for the listening comprehension non-significant samples are discarded to reduce the level of the memory (SP).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anordnung zur Übertragung von Datenpaketen, die Samples von Audiosignalen enthalten.The The invention relates to a method according to the preamble of the claim 1 and an arrangement for transmission of data packets containing samples of audio signals.

Datenpakete, die Samples respektive digitalisierte Abtastwerte von Audiosignalen, wie Sprache oder Musik, enthalten, werden während oder nach der Übertragung in einem Speicher, respektive Buffer, zwischengespeichert. Beispielsweise ist für Sprachverbindungen, wie Voice over IP Verbindungen, kurz VoIP Verbindungen, ein Speicher bzw. Buffer vorgesehen, um zeitliche Schwankungen der Datenpaketrate bzw. so genannten Jitter der Datenpakete auszugleichen. Ein derartiger Speicher der letztgenannten Art wird auch als Jitter Buffer bezeichnet. Der Füllstand dieses Speichers bzw. des Jitter Buffers muss ständig angepasst werden, um eine minimale und relativ konstante Verzögerung der Datenpakete bzw. ein kontinuierliches Auslesen der Datenpakete aus dem Speicher zu gewährleisten.Data packets the samples, respectively digitized samples of audio signals, such as speech or music, will be included during or after the broadcast in a memory, respectively buffer, cached. For example is for voice connections, like Voice over IP connections, short VoIP connections, a memory or buffer provided to temporal variations of the data packet rate or so-called jitter of the data packets to compensate. Such a Memory of the latter type is also referred to as a jitter buffer. Of the level This memory or the jitter buffer must be constantly adapted to a minimal and relatively constant delay of the data packets or a continuous reading of the data packets from the memory to guarantee.

Die Qualität einer Datenpaket-Verbindung, beispielsweise für Sprachsignale, wie eine Telefonverbindung mittels Voice over IP, wird unter anderem durch die Verzögerung bzw. das Delay der Datenpakete mit den Samples des Audio- bzw. Sprachsignals bestimmt. Eine gute Verbindung zeichnet sich durch eine geringe Verzögerung der Datenpakete aus. Das bedeutet, bei einer kontinuierlichen Datenpaketrate bzw. einem kontinuierlichen Datenfluss sollte der Füllstand des Speichers möglichst gering sein, um eine geringe Verzögerung zwischen Ein- und Auslesen der Datenpakete zu gewährleisten. Andererseits müssen Schwankungen der empfangsseitigen Datenpaketrate sicher ausgeglichen werden.The quality a data packet connection, for example for voice signals, such as a telephone connection Voice over IP, among other things by the delay or determines the delay of the data packets with the samples of the audio or speech signal. A good connection is characterized by a low delay of Data packets. This means, for a continuous data packet rate or a continuous data flow should the level of the memory as possible be low to a small delay between reading in and out to ensure the data packets. On the other hand Fluctuations of the receive-side data packet rate safely balanced become.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Übertragung von Datenpaketen, die Samples von Audiosignalen enthalten, die in einem Speicher zwischengespeichert werden, zu verbessern.task The present invention is the transmission of data packets, contain the samples of audio signals cached in a memory be, improve.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit einer Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the patent claim 1 and with an arrangement having the features of the claim 7 solved.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zur Regelung bzw. zur Verringerung des Füllstandes des Speichers nur für das Hörverständnis nicht signifikante Samples des Speichers verworfen werden.According to the invention, it is proposed that for regulating or reducing the level of the memory only for the Listening not significant samples of the memory are discarded.

Der Vorteil besteht darin, dass durch die bewusst gewählte Auswahl von für das Hörverständnis nicht signifikanten Samples keine Sprachinformationen verloren gehen und eine gute Audio- bzw. Sprachqualität bei der Übertragung von Datenpaketen, die Samples von Audiosignalen enthalten, erzielt wird.Of the Advantage is that by the deliberately chosen selection from for not listening significant samples no speech information is lost and a good audio quality in the transmission of data packets, which contains samples of audio signals.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie im Ausführungsbeispiel angegeben.advantageous Embodiments of the invention are in the dependent claims and in the embodiment specified.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zur Erhöhung des Füllstandes einzufügende Samples vor, nach oder zwischen von für das Hörverständnis nicht signifikante Samples eingefügt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass auch bei einer Erhöhung des Füllstandes eine gute Audio- bzw. Sprachqualität bei der Übertragung von Datenpaketen erzielt wird, indem beispielsweise Sprachpausen einfach verlängert werden.In an advantageous embodiment of the invention will increase the filling level insert Samples before, after, or between non-significant samples inserted. This has the particular advantage that even with an increase in the filling level a good audio quality in the transmission of data packets achieved, for example, by simply prolonging speech pauses.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden für das Hörverständnis nicht signifikante Samples dadurch ermittelt, dass sie, beispielsweise durch Vergleich oder eine Schwellwertschaltung, einen Grenzwert der Lautstärke unterschreiten. Dies hat den Vorteil einer besonders einfachen Implementierung der Erfindung.In Another advantageous embodiment of the invention are not for the hearing Significant samples are determined by them, for example by comparison or a threshold circuit, a limit the volume below. This has the advantage of a particularly simple implementation the invention.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden für das Hörverständnis nicht signifikante Samples dadurch ermittelt, dass sie, beispielsweise mittels eines Sprachdecoders mit inhärentem Hörmodell, einen niedrigen Informationsinhalt aufweisen. Dies hat den Vorteil einer an das Hörverhalten noch besser angepassten Auswahl von Samples, wodurch eine noch bessere Regelung des Füllstandes und in der Folge eine noch bessere Audio- bzw. Sprachqualität bei der Übertragung von Datenpaketen erzielt wird.In a further advantageous embodiment of the invention for the Listening not Significant samples are determined by them, for example by means of a speech decoder with inherent hearing model, have a low information content. This has the advantage of a better adapted to the listening behavior Selection of samples, resulting in even better control of the level and subsequently an even better audio or speech quality during transmission of data packets.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert.One embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described below explained in more detail.

Dabei zeigt:there shows:

1 eine Anordnung eines Speichers und eines Analysators zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 an arrangement of a memory and an analyzer for carrying out the method according to the invention,

2 eine weitere Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 a further arrangement for carrying out the method according to the invention.

1 zeigt eine Anordnung zur Übertragung von Datenpaketen, bevorzugt für Datenpakete, die Samples von Audiosignalen enthalten, mit einem Speicher SP, einer zugeordneten Füllstandssteuerung FS und einem Analysator AN. Dem Speicher SP und dem Analysator AN werden empfangene Datenpakete, die Samples von Audiosignalen enthalten, zugeführt. Der Speicher SP speichert die Datenpakete bzw. die darin enthaltenen Samples zwischen und der Analysator AN wertet diese parallel dazu aus und ermittelt für das Hörverständnis nicht signifikante Samples. Der Analysator AN gibt ein Steuersignal an die Füllstandssteuerung FS ab, so dass diese zur Regelung des Füllstandes für das Hörverständnis nicht signifikante Samples verwerfen oder einfügen kann. Beispielsweise können zur Verringerung des Füllstandes des Speichers SP oder zur Vermeidung eines drohenden Überlaufs des Speichers SP für das Hörverständnis nicht signifikante Samples verworfen werden, so dass beispielsweise Pausen quasi unmerklich verkürzt werden. 1 shows an arrangement for transmitting data packets, preferably for data packets containing samples of audio signals, with a memory SP, an associated level controller FS and an analyzer AN. The memory SP and the analyzer AN are received data packets containing samples of audio signals, fed. The memory SP stores the data packets or the samples contained therein between and the analyzer AN evaluates these in parallel and determines the hearing of non-significant samples. The analyzer AN outputs a control signal to the level control FS so that it can reject or insert non-significant samples to control the level for the listening comprehension. For example, in order to reduce the filling level of the memory SP or to avoid an impending overflow of the memory SP for the listening comprehension, non-significant samples can be discarded so that, for example, pauses are quasi imperceptibly shortened.

Zur Vermeidung einer drohenden Leerung des Speichers SP respektive eines Unterlaufs des Speichers SP können weitere Samples eingefügt werden. Vorteilhafterweise an Stellen, an denen für das Hörverständnis nicht signifikante Samples auftreten, so dass beispielsweise Pausen quasi unmerklich verlängert werden.to Avoidance of impending emptying of the memory SP, respectively one Underflow of the memory SP can additional samples are inserted. Advantageously, in places where for the hearing not significant samples occur so that, for example, pauses are extended almost imperceptibly.

Für das Hörverständnis nicht signifikanter Samples können beispielsweise leise Audiosignal-Samples sein, die einen Grenzwert der Lautstärke unterschreiten bzw. einen geringen Pegel aufweisen oder Samples mit einem niedrigen Informationsgehalt.Not for listening significant samples For example, be silent audio signal samples that have a limit the volume fall below or have a low level or samples with a low information content.

Die Ermittlung von für das Hörverständnis nicht signifikanter Samples kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Pegel bzw. die Lautstärke des Audiosignal-Samples ermittelt wird und dieser Wert mit einem Grenzwert der Lautstärke verglichen wird, beispielsweise durch eine Vergleicherschaltung oder eine Schwellwertschaltung. In analoger Weise können Samples mit einem niedrigen Informationsgehalt durch eine Decoderschaltung mit integriertem psychoakustischem Hörmodell ermittelt werden.The Determination of for not listening Significant samples can be made, for example, by the level or volume of the Audio signal samples is determined and this value with a limit the volume is compared, for example, by a comparator or a threshold circuit. Analogously, samples with a low Information content by a decoder circuit with integrated psychoacoustic auditory be determined.

Das Verwerfen der Samples im Speicher kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Analysator AN zeitlich synchronisiert mit dem Speicher bzw. seiner zugeordneten Füllstandssteuerung FS arbeitet und im Falle eines für das Hörverständnis nicht signifikanten Samples ein synchronisiertes Steuersignal, beispielsweise mit einem hohen oder niedrigen Pegel, an die Füllstandssteuerung FS abgibt.The For example, discarding the samples in memory can be done by that the analyzer AN synchronized in time with the memory or its associated level control FS works and in case of one for not listening significant samples a synchronized control signal, for example with a high or low level, to the level controller FS outputs.

2 zeigt eine weitere, gegenüber 1 erweiterte Anordnung. Diese weist zusätzlich eine RTP Check Einrichtung 100 und einen Decoder DEC auf, der dem Analysator AN zugeordnet ist und hier getrennt dargestellt ist. Bei dieser Anordnung wird ein empfangenes Voice over IP Paket des so genannten Real Time Protocols, kurz RTP, in der RTP Check Einrich tung auf seinen Zeitwert respektive seine Timestampe überprüft. Anschließend wird das Paket in den Speicher SP eingelesen und parallel dem Decoder DEC zugeführt. Dieser Decoder DEC ist für den so genannten Codec der verwendeten Audio-Datenpakete ausgelegt, beispielsweise für die Protokolle G.711, G.726, G.723 oder G.729. Dieser decodiert das Datenpaket bzw. die Samples und führt diese dem Analysator AN zu, der Samples bzw. Phasen mit für das Hörverständnis nicht signifikanter Samples bzw. mit niedrigem Informationsgehalt oder niedrigem Pegel ermittelt. Der Analysator AN gibt ein Steuersignal an die Füllstandssteuerung FS des Speichers SP ab, der eine erforderliche Anpassung des Füllstandes des Speichers SP zu Zeiten mit für das Hörverständnis nicht signifikanter Samples durchführt. Das geregelte Ausgangssignal des Speicher SP wird dann einem zweiten, nicht dargestellten Decoder, beispielsweise für die gleichen oben genannten Protokolle, zugeführt, der die Datenpakete mit einer veränderten Sample-Anzahl auswertet und Audioinformationen abgibt. 2 shows another, opposite 1 extended arrangement. This also has an RTP check facility 100 and a decoder DEC associated with the analyzer AN and shown separately here. With this arrangement, a received Voice over IP packet of the so-called Real Time Protocol, RTP for short, is checked in the RTP Check device for its time value or its timestamp. Subsequently, the packet is read into the memory SP and fed in parallel to the decoder DEC. This decoder DEC is designed for the so-called codec of the audio data packets used, for example for the G.711, G.726, G.723 or G.729 protocols. The latter decodes the data packet (s) and supplies it to the analyzer AN, which determines samples or phases with samples which are not significant for the hearing comprehension, or with a low information content or low level. The analyzer AN outputs a control signal to the level control FS of the memory SP, which performs a required adjustment of the level of the memory SP at times with samples that are not significant for the listening comprehension. The regulated output signal of the memory SP is then fed to a second decoder, not shown, for example for the same protocols mentioned above, which evaluates the data packets with a changed number of samples and outputs audio information.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch eine Regelung in Zeiten mit für das Hörverständnis nicht signifikanten Samples bzw. mit niedrigem Informationsgehalt oder niedrigem Pegel durch Löschen oder Einfügen von derartigen Samples der Füllstand des Speichers angepasst und dadurch die Audioqualität beispielsweise einer Voice over IP Verbindung verbessert, im Gegensatz zu einer Regelung zu beliebigen Zeitpunkten, beispielsweise wenn jemand spricht.With the method according to the invention is governed by a scheme in times of non-significant for listening to samples or with low information content or low level by deleting or Insert of such samples the level adapted to the memory and thereby the audio quality, for example a Voice over IP connection improves, as opposed to a Control at any time, for example, when someone speaks.

Das beschriebene Verfahren ist für Voice over IP Verbindungen besonders vorteilhaft, wenn die so genannte Silence Supression deaktiviert ist oder durch die Natur des Signals ein Wechsel in den Zustand Silence nicht möglich ist.The described method is for Voice over IP connections are particularly beneficial when the so-called Silence suppression is disabled or by the nature of the signal a change to the state Silence is not possible.

Claims

Method for transmitting data packets containing samples of audio signals which are buffered in a memory (SP), characterized in that the samples are evaluated and that for listening purposes non-significant samples for reducing the level of the memory (SP) are discarded.

Method according to claim 1, characterized in that that to increase the level Samples inserted become.

Method according to claim 2, characterized in that that to increase the level insert Samples before, after, or between samples that are not significant for listening added become.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as for the hearing comprehension are not significant samples of such samples are determined, which fall below a threshold level.

Method according to one of the preceding claims, characterized marked as being for the Listening not significant samples are detected that are low Have information content.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that transmitted as data packets Internet Protocol packets become.

Arrangement for transmission of data packets containing samples of audio signals containing a Memory (SP) with assigned level control (FS) and an analyzer (AN), wherein the memory (SP) and the analyzer (AN) the data packets are supplied, the memory (SP) this interleaves the analyzer (AN) for listening to non-significant samples the data packets determined and a control signal to the level control (FS) which is used to reduce the level of the reservoir (SP) the for not listening discards significant samples in memory.

Arrangement according to claim 7, characterized the analyzer (AN) comprises a decoder.

Arrangement according to claim 8, characterized that the decoder for G.711 or G.726 or G.723 or G.729 signals is executed.

Arrangement according to one of the preceding claims 7 to 9, characterized in that the analyzer (AN) has a comparator circuit which detects samples which fall below a limit of the volume.

Arrangement according to one of the preceding claims 7 to 10, characterized in that the analyzer (AN) is a decoder circuit which determines samples with a low information content.