ES2291746T3 - Negociacion de retardos entre enlaces de comunicaciones. - Google Patents
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Abstract
Un método para comunicación totalmente dúplex entre un primer terminal y un segundo terminal de un sistema de comunicación, de tal modo que el método comprende las etapas de: - transferir (202) datos en un primer sentido desde el primer terminal al segundo terminal, por un primer enlace, y - transferir (202) datos en un segundo sentido desde el segundo terminal al primer terminal, por un segundo enlace; - obtener (204) una primera determinación acerca de si dichos datos transferidos en dicho primer sentido corresponden a la actividad o inactividad del primer enlace; - obtener (204) una segunda determinación acerca de si dichos datos transferidos en dicho segundo sentido corresponden a la actividad o inactividad del segundo enlace: caracterizado por la etapa adicional de: - asignar (206) un retardo de codificación en dichos primer y segundo sentidos dependiendo de dichas primera y segunda determinaciones, de tal manera que el retardo de codificación asignado en el primer sentido es más altoque el retardo de codificación asignado en el segundo sentido cuando el segundo enlace está inactivo y el primer enlace está activo, y de forma que el retardo de codificación asignado en el primer sentido es más bajo que el retardo de codificación asignado en el segundo sentido cuando el segundo enlace está activo y el primer enlace está inactivo, de tal modo que los retardos de codificación asignados están sometidos a un presupuesto o provisión de retardo de codificación total disponible.
Description
Negociación de retardos entre enlaces de
comunicaciones.
La presente invención se refiere en general a la
comunicación totalmente dúplex entre terminales de una red de
comunicación y, en particular, a la disposición de tiempos de
retardo dentro de tales sistemas de comunicación.
El retardo es un parámetro fundamental en cada
tipo de servicio de comunicación, desde la telefonía simple hasta
la comunicación multimedia avanzada. Los servicios conversacionales
se caracterizan por la interactividad entre los usuarios de los
extremos de los enlaces de comunicación. El retardo, o, más
precisamente, el retardo de cierre de bucle o de ida y vuelta,
tiene un impacto importante en la sensación de interactividad y, por
tanto, en la calidad del servicio. Las partes que interactúan por
medio de la red de comunicación deberían tener la posibilidad de
interactuar de la misma manera que si estuviesen presentes en el
mismo lugar. Los medios de comunicación deberán, por tanto, ser tan
invisibles como sea posible. Un alto retardo de ida y vuelta
conduce a tiempos de respuesta largos. Dichos tiempos de respuesta
largos perturban, en general, la fluidez de la conversación y
pueden ser interpretados por los interlocutores como una duda desde
la otra parte, o bien conducir a molestos periodos de espera
inactivos. Los seres humanos modernos están acostumbrados a recibir
respuestas bastante rápidas e incluso retardos relativamente cortos
pueden causar frustración. Un retardo de ida y vuelta elevado
degrada, de esta forma, la interactividad significativamente. Por
otro lado, una cancelación insuficiente de los ecos eléctricos o
acústicos puede tener su impacto en la calidad de la comunicación si
el retardo de ida y vuelta es demasiado elevado.
Por otra parte, en cada enlace de la
comunicación se requiere un retardo desde el punto de vista de la
transmisión. Además del retardo básico para la transmisión en sí
misma, se necesita un retardo de codificación tanto para una
eficiencia de la codificación en la fuente incrementada como para
unas estrategias más eficientes para combatir las deficiencias de
la transmisión. Hablando de forma general, el retardo de
codificación que se puede utilizar para la codificación en la
fuente, la codificación del canal, la intercalación, la modulación
codificada, etc., proporciona una ganancia de codificación en virtud
de la cual es posible reducir la potencia de la transmisión sin
degradar el comportamiento de la transmisión. En el contexto de la
presente descripción, se consideran como retardo de codificación
incluso los retardos para el almacenamiento intermedio de las
fluctuaciones de la transmisión de estructura en paquetes. Los
retardos son, por tanto, importantes e incluso necesarios pare
proporcionar una transmisión sin problemas. Todos los retardos de un
enlace se suman para dar el retardo de extremo a extremo, al que en
ocasiones se hace referencia también como retardo de boca a oído. El
retardo de ida y vuelta es, de manera adicional, la suma de los
retardos de extremo a extremo de una transmisión inicial y de la
respuesta dada a la misma, respectivamente.
Desde el punto de vista de la transmisión, los
retardos son beneficiosos, pero, con el fin de proporcionar una
calidad del servicio aceptable para los servicios conversacionales,
los retardos deben mantenerse dentro de ciertos límites. Ha de
llegarse, por lo tanto, a un compromiso entre las ganancias de
codificación conseguidas con el retardo de codificación y la
pérdida de interactividad debida al retardo de ida y vuelta
resultante.
De alguna manera, todos los servicios de
comunicación llegan a un compromiso entre retardo y ganancia de
codificación. Un ejemplo de comunicaciones de habla con transmisión
conmutada en circuitos se proporciona con el servicio de telefonía
de AMR del sistema de GSM actual. La codificación en la fuente
implica un retardo de 25 ms, y la codificación del canal incluye
intercalar en el canal de tráfico de habla de FR un retardo de 37,5
ms. Sobre esto vienen a añadirse ciertos retardos, por ejemplo,
para el procesamiento o tratamiento de señal digital y analógica,
generación de impulsos de radio, modulación y desmodulación,
transmisión por radio, transmisión en serie por la interfaz Abis
entre la estación de base y el trans-codificador,
etc. Estos retardos son fijos durante la conexión de habla.
Un ejemplo de comunicaciones de habla con
transmisión conmutada en paquetes viene dado por los servicios de
telefonía en la Internet. Aquí, el retardo de extremo a extremo
desde una entrada de señal analógica en el lado emisor hasta una
salida analógica en el lado receptor, es causado, si se ignoran
otros contribuyentes, por el tiempo de transmisión de los paquetes
de datos desde el emisor hasta el receptor, por registros de
almacenamiento intermedio de fluctuaciones encaminados a hacerse
cargo de las variaciones en el retardo de la transmisión, y por
técnicas de sincronización de muestras que alinean unas con otras
las señales de reloj de muestras asíncronas en el emisor y en el
receptor. El retardo de almacenamiento intermedio de las
fluctuaciones en el receptor puede considerarse equivalente al
retardo debido a la codificación de canal en el ejemplo de la
transmisión conmutada en circuitos. En contraste con este caso, el
retardo de extremo a extremo puede ser variable. Estas variaciones
son causadas por técnicas de almacenamiento intermedio de
fluctuaciones adaptativas, que tratan de minimizar el número de
pérdidas de paquetes al tiempo que mantienen el retardo de extremo a
extremo bajo. Los cambios en las condiciones de la transmisión, por
ejemplo, debidos a la congestión, pueden conducir a ajustes en el
tamaño del registro de almacenamiento intermedio de las
fluctuaciones, lo que a su vez da lugar a una variación en el
retardo de extremo a extremo. Existen técnicas más o menos avanzadas
para la sincronización del muestreo, que también son aplicables a
la hora de modificar el tamaño del registro de almacenamiento
intermedio de las fluctuaciones. Éstas van de la simple inserción o
borrado de muestras de señal, a una modificación en la escala
temporal que permite reproducir la señal a diferentes velocidades
sin provocar efectos espurios notables.
Los canales de comunicación
semi-dúplex pueden transportar datos en una de los
dos sentidos pero no en ambos sentidos a la vez. Esto implica que
si ha de utilizarse un canal semi-dúplex para una
comunicación de habla, sólo se transmite entonces una señal con
origen en el participante activo al participante pasivo, pero no se
transmite ninguna señal del participante pasivo al activo. De esta
forma, el recurso de transmisión se ve desplazado entre los
partícipes de la comunicación dependiendo de su presente actividad.
Las comunicaciones a través de canales semi-dúplex
hacen uso de una propiedad de asimetría de acuerdo con la cual
únicamente se encuentra activo en cada momento un enlace de
conversación. La interactividad en los canales
semi-dúplex se ve con ello seriamente limitada, ya
que ha de satisfacerse un estricto principio de uno cada vez.
En el documento US 6.182.032 B1 se presenta un
método de comunicación aplicable a comunicación
semi-dúplex o a comunicación en un solo sentido. En
la comunicación en un solo sentido, el retardo real es de
importancia menor, puesto que no se encuentra presente ninguna
realimentación, y, por tanto, se permite que se incremente el
retardo de una señal si se encuentra que el enlace es un enlace de
comunicación en un solo sentido. Es, por tanto, posible modificar,
por ejemplo, los retardos de codificación, así como reducir la
velocidad de los bits. Esto reducirá la demanda de recursos de
radio y tendrá como resultado un uso más eficiente de los recursos
disponibles del sistema. El método puede ser de utilidad cuando sea
de esperar una comunicación en un solo sentido, por ejemplo, en
casos de correo de voz, servicios de mensajería, es decir, cuando un
terminal actúa como fuente o como sumidero para datos de voz, pero
como ambos. Se concluye, sin embargo, en la propia descripción que
esta solución no es aplicable a situaciones totalmente dúplex.
El documento WO 99 13608 A2 se refiere a un
método para utilizar los recursos del sistema de forma más eficiente
ajustando un codec, o codificador-descodificador,
de múltiples velocidades a una velocidad de bits más baja en una
comunicación en un solo sentido, que en una comunicación en ambos
sentidos. Una conexión en un solo sentido implica, en el documento
WO 99 13608 A2 que no se transmite ni ruido ni voz de vuelta por el
otro enlace. Puede aceptarse, por tanto, un retardo de codificación
más largo y, en consecuencia, puede utilizarse una velocidad de
bits más baja en la comunicación en un solo sentido. De acuerdo con
ello, la disposición del documento WO 99 13608 A2 determina si una
conexión es una conexión en un solo sentido o en ambos sentidos y,
si es una conexión en un solo sentido, se emplea una velocidad de
codificación de voz más baja que si se trata de una conexión en
ambos sentidos. Puesto que la comunicación no siempre es una
comunicación en ambos sentidos como en la presente invención, no es
posible utilizar propiedades asimétricas de comunicación
conversacional en un canal totalmente dúplex para llegar a un
compromiso con el retardo en el documento WO 99 13608 A2, con lo
que se deteriora el retardo de ida y vuelta experimentado o las
verdaderas posibilidades de dúplex total.
Un problema general con los sistemas de
comunicación totalmente dúplex de la técnica anterior es que es
necesario un compromiso entre la experiencia de interactividad y la
calidad del servicio dentro de una cantidad limitada de recursos
disponibles dentro del sistema de comunicación.
Un propósito general de la presente invención
es, por tanto, proporcionar métodos y sistemas que mejoren las
posibilidades de compromiso para el retardo. Un propósito adicional
de la presente invención consiste en proporcionar métodos y
sistemas que utilicen propiedades de asimetría de la comunicación
conversacional con propósitos de compromiso en el retardo.
Los anteriores propósitos se consiguen por
métodos y sistemas de acuerdo con las reivindicaciones de patente
aquí comprendidas. En términos generales, el presupuesto o provisión
de retardo disponible para una comunicación totalmente dúplex se
distribuye entre los enlaces dependiendo de su actividad presente e
historia reciente. Efectuando un seguimiento acerca de si un enlace
de un sistema de comunicación totalmente dúplex está activo o
inactivo, es decir, conociendo el valor de información de los datos
transferidos, pueden utilizarse para enlaces activos procedimientos
de codificación que tienen retardos de comunicación más largos que
los normalmente aceptados, si el enlace opuesto se encuentra
simultáneamente inactivo. Puesto que la sensibilidad del usuario
para los retardos se encuentra en su máximo en el momento en un
enlace pasa a estar activo, se asignan procedimientos de
codificación que tienen retardos de codificación más pequeños que
los normalmente utilizados, en el momento en que un enlace pasa a
estar activo. El retardo de codificación se incrementa
subsiguientemente. De preferencia, el retardo de cierre de bucle o
de ida y vuelta se controla con el fin de que se mantenga más
pequeño que un valor máximo solicitado.
La ventaja de la presente invención es que puede
conducir a mejoras en la calidad del servicio y a ganancias en la
capacidad del sistema, en sistemas que ofrecen servicios
conversacionales. Estas mejoras se proporcionan sin
La invención, conjuntamente con objetos y
ventajas adicionales de la misma, podrá comprenderse de la mejor
manera haciendo referencia a la siguiente descripción, tomada junto
con los dibujos que se acompañan, en los cuales:
la Figura 1 es un diagrama temporal que ilustra
una conversación utilizando un sistema de la técnica anterior;
la Figura 2 es un diagrama temporal que ilustra
una conversación de acuerdo con una realización de la presente
invención;
la Figura 3 es un diagrama temporal que ilustra
una conversación que comprende habla simultánea de acuerdo con una
realización de la presente invención;
la Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra
un método general de acuerdo con una realización de la presente
invención;
la Figura 5 ilustra un sistema de comunicación
de acuerdo con una realización de la presente invención;
la Figura 6 ilustra un terminal de usuario de
acuerdo con otra realización de la presente invención;
la Figura 7 ilustra otro terminal de usuario de
acuerdo con aún otra realización de la presente invención;
la Figura 8 ilustra una realización detallada de
un terminal de usuario de acuerdo con la presente invención, que
proporciona un retardo bajo para enlaces inactivos;
la Figura 9 ilustra otra realización detallada
de un terminal de usuario de acuerdo con la presente invención, que
proporciona un retardo elevado para enlaces inactivos;
la Figura 10 ilustra una realización detallada
de un terminal de usuario de acuerdo con la presente invención, que
proporciona un retardo bajo para enlaces inactivos y que tiene un
control temporal de respuesta;
la Figura 11 ilustra una realización detallada
de un terminal de usuario de acuerdo con la presente invención, que
proporciona un retardo elevado para enlaces inactivos y que tiene un
control temporal de respuesta; y
la Figura 12 ilustra un diagrama de flujo de una
realización de un control de almacenamiento intermedio de
fluctuaciones que es de utilidad en la presente invención.
En los sistemas de la técnica anterior, cuando
se explican los retardos de cierre de bucle o de ida y vuelta, se
supone típicamente que el sistema es simétrico, es decir, se
transfiere la misma cantidad de información en los dos sentidos. Ha
venido siendo, por tanto, una suposición común que ambos sentidos de
comunicación han de contemplarse como equivalentes, y que la
provisión de retardo de codificación se distribuye, por tanto, en
partes iguales para ambos sentidos de comunicación.
Sin embargo, incluso si las propiedades promedio
a largo plazo de los datos transferidos en los diferentes sentidos
son típicamente simétricas, las propiedades instantáneas de los
enlaces en una comunicación conversacional totalmente dúplex no lo
son. De hecho, existe una fuerte asimetría. Una característica
importante de muchos servicios conversacionales es, por tanto, el
hecho de que los recursos de transmisión que se necesitan en un
instante dado son simétricos. Esto es debido a que, en una
conversación, habitualmente una de las partes está activa mientras
que la otra está escuchando, o, en caso de una comunicación entre
múltiples partes, las otras están a la escucha. Considerando este
hecho, el retardo de ida y vuelta es de una relevancia que varía
con el tiempo. El instante de tiempo crucial es cuando el sentido de
comunicación cambia de dirección, puesto que es entonces idéntico
al tiempo de respuesta. No es importante para los usuarios del
sistema si los datos correspondientes a la inactividad, es decir,
los datos que tienen un valor de información despreciable, se ven
retardados o llegan con peor calidad.
Las soluciones del estado de la técnica tanto
con transmisión conmutada en circuitos como con transmisión
conmutada en paquetes, ignoran el hecho de que las señales que se
han de transmitir en servicios conversacionales tienen una ganancia
de codificación que varía con el tiempo y requisitos de retardo que
dependen del tipo de señal presente. Como ejemplo de ello, el habla
activa tiene un contenido de información mucho más elevado que una
señal de inactividad y, por tanto, necesita una fuente más eficiente
y una codificación de canal que imponga un retardo de codificación
más alto.
Sin embargo, los sistemas de comunicación de
habla móviles de hoy en día aprovechan el hecho de que el habla
conversacional es un proceso que varía temporalmente con, por
ejemplo, los segmentos de habla activa y de silencio mediante el
funcionamiento de Velocidad Controlada en Fuente (SCR
-"Source-Controlled-Rate").
Este tipo de funcionamiento adapta, por ejemplo, la velocidad de
bits instantánea a los requisitos de velocidad de bits de la señal
de entrada presentes en ese momento, y se utiliza en sistemas con
modo de Transmisión Discontinua (DTX -"Discontinuous
Transmission"), que básicamente detiene la transmisión durante
las pausas del habla. El funcionamiento de SCR implica en ocasiones
un retardo de codificación más elevado de la señal de ruido de
inactividad. El funcionamiento de SCR hace uso de un Detector de
Actividad de Voz (VAD -" Voice Activity Detector"), el cual
detecta si la señal presente en ese momento es habla activa o
silencio. De esta forma, el funcionamiento de SCR hace uso del
hecho de que una señal de habla requiere una velocidad de bits
variable en el tiempo, que depende de su contenido. Sin embargo, con
o sin funcionamiento de SCR, no se ha realizado hasta el momento
ninguna tentativa para controlar la ganancia de codificación
mediante la adaptación del retardo a la señal, puesto que
aparecerán dificultades de regulación temporal. La codificación es,
por tanto, menos eficiente que lo que podría ser.
\newpage
Con el fin de visualizar los beneficios de la
presente invención, un procedimiento de la técnica anterior para
una situación conversacional típica se ilustra primeramente en la
Figura 1. Aquí, se supone que un retardo máximo de ida y vuelta
solicitado es 500 ms. Este valor es aproximadamente lo que puede
aceptarse en la mayoría de los sistemas suponiendo una buena
cancelación del eco, pero los valores de los retardos en los
siguientes ejemplos son tan sólo meros ejemplos para tener algo con
lo que contar. Puede utilizarse cualquier tamaño de retardos por la
siguiente invención. En este primer ejemplo de acuerdo con la
técnica anterior, el retardo disponible se divide en dos partes
iguales, 250 ms para cada sentido.
Dos usuarios U1 y U2 están conversando. En el
instante t_{0}, el usuario U1 se encuentra activo y habla. El
habla o locución, que se ilustra como un área sombreada en el nivel
T (transmisión) de la parte del usuario U1, es transferida al
usuario U2, quien recibe el habla, ilustrada como otra área
sombreada en el nivel R (recepción) de la parte del usuario U2, con
un retardo de 250 ms. La información proporcionada por el usuario
U1 en t_{0} es, por tanto, recibida por U2 en el instante t_{1}.
El usuario U1 continúa hablando hasta el instante t_{2}. El final
del habla da pie a una respuesta por parte del usuario U2. Este
final del habla es presentado a U2 en t_{3}, con el retardo
ordinario de 250 ms. El usuario U2 emplea un tiempo de reacción
\Deltat_{1} para iniciar su respuesta, y, en el tiempo t_{4},
el usuario U2 pasa a estar activo y comienza a hablar. El comienzo
del habla de U2 llega a U1 en el instante t_{5}. El usuario U1
aprecia un tiempo de respuesta total \Deltat_{2} que es la suma
del tiempo de reacción real \Deltat_{1} y el retardo en ambos
sentidos de la comunicación, es decir, que el retardo experimentado
se convierte en:
\Deltat_{2}
= \Deltat_{1} + 250 ms + 250
ms.
Si el tiempo de respuesta \Deltat_{2} se
hace demasiado grande, la conversación se hace difícil de llevar a
cabo. Sin embargo, este tiempo de respuesta se experimenta, más o
menos, únicamente en relación con el comienzo absoluto del habla en
uno de los sentidos. Durante un flujo continuo del habla, la
sensibilidad para los retardos es, generalmente, mucho menor.
U2 continúa hablando. En el instante t_{6}, U2
proporciona alguna información que da pie en U1 a una respuesta
interruptora. Esta información llega a U1 en el instante t_{7}. Se
utiliza un tiempo de reacción \Deltat_{3} por parte del usuario
U1 antes del comienzo del habla, en t_{8}. Este comienzo llega
hasta U2 en el instante t_{9}, lo que arroja un tiempo de
respuesta total de \Deltat_{4}. En analogía con lo anterior:
\Deltat_{4}
= \Deltat_{3} + 250 ms + 250
ms.
en la Figura 1 se constata
fácilmente que la mayor parte del tiempo, al menos uno de los
usuarios se encuentra inactivo. Durante tales periodos, el retardo
de los datos que representan el silencio es totalmente irrelevante
para la apreciación de la facilidad en la conversación. En muchos
casos, tal y como se ha mencionado anteriormente, la señal de
silencio verdadera ni siquiera es transferida, sino que, en su
lugar, se transfiere un ruido de confort o parámetros de SID
(Descriptor del Silencio -"Silence Descriptor"). La presente
invención se sirve de esta asimetría para conseguir beneficios para
el
sistema.
En este ejemplo ilustrativo, así como en los dos
siguientes ejemplos, se supone que se conoce un retardo de
transmisión real. Típicamente, el retardo de transmisión tiene una
cierta distribución estadística. Estos detalles se expondrán
adicionalmente más adelante, y, en los primeros ejemplos
ilustrativos, el retardo de transmisión se considera conocido y
constante en aras de la simplicidad.
En la Figura 2 se ilustra una situación de
acuerdo con la presente invención. En este primer ejemplo sencillo,
se supone que únicamente habla un usuario en un instante dado, al
objeto de facilitar la comprensión de las ideas básicas de la
invención. En la parte superior de la Figura se muestran
ilustraciones de los periodos activos para los dos usuarios
conversacionales, conjuntamente con tiempos de retardo y tiempos de
llegada del habla, en analogía con la Figura 1. En la parte media
de la Figura 2 se indican los tiempos de retardo para transmisión
en los diferentes sentidos. T1 es la transmisión del usuario U1 al
usuario U2, y T2 es la transmisión del usuario U2 al usuario U1.
En el instante t_{10}, el usuario U1 habla y
el usuario U2 está en silencio. Este habla está de acuerdo con el
esquema de retardo de la parte media de la Figura 2, retardado 350
ms durante su codificación/descodificación, transferencia, etc., al
usuario U2. El usuario U2 aprecia, por tanto, el habla en el
instante t_{11}. El tiempo de retardo para los datos en el
sentido opuesto carece de importancia, puesto que no se transfiere
ningún dato de valor informativo en este sentido. El usuario U1 cesa
de hablar en el instante t_{12}, lo que se constata por parte
del usuario U2 en el instante t_{13}, retrasado 350 ms. El usuario
U2 reacciona a esta detención durante un tiempo de reacción de
\Deltat_{5} y comienza a aportar una respuesta en el instante
t_{14}. Cuando el usuario U2 pasa a estar activo, el retardo en
este sentido de transferencia se hace importante. Se emplea, de
esta forma, al comienzo del habla un modo de transferencia que tiene
un retardo reducido; véase el diagrama de retardo T2 en la parte
media de la Figura 2. En este caso, se emplea un modo de
transferencia que tiene un retardo de 150 ms. El comienzo del habla,
creado en t_{14}, se presenta, por tanto, al usuario en el
instante t_{15}. El usuario U1 aprecia un tiempo de retardo de
\Deltat_{6}:
\Deltat_{6}
= \Deltat_{5} + 350 ms + 150
ms.
El comienzo de la respuesta se presenta, por
tanto, al usuario U1 exactamente con el mismo retardo de ida y
vuelta que el que sería con técnicas convencionales.
Sin embargo, la transferencia que tiene un
retardo de 150 ms demanda una gran cantidad de recursos o da lugar
a una calidad del habla muy baja. En consecuencia, se solicita un
cambio a modos de transferencia que tienen retardos más altos. El
usuario U1 está inactivo, y, tras un corto periodo de tiempo, en el
instante t_{16}, el modo de transferencia se cambia, en esta
realización, a un modo que tiene un retardo de 350 ms. El cambio se
lleva a cabo en el instante t_{17}, es decir, el retardo se
aproxima gradualmente al valor final. En el lado de U2, el habla
del intervalo \Deltat_{7} se transmite al lado de U1 para ser
recibida dentro del intervalo de tiempo de \Deltat_{8}. Puesto
que la duración de \Deltat_{8} es mayor que la de
\Deltat_{7}, el habla tiene que ser retardada gradualmente.
Este retardo puede ser tomado a cargo en el extremo del emisor o,
preferiblemente, en el del receptor, por ejemplo, por técnicas de
estiramiento o extensión, o mediante la inserción de cortos
intervalos de silencio, por ejemplo, entre dos palabras. Esto se
explicará con mayor detalle más adelante. En tales casos, el
usuario U1 apenas notará el retardo extra en medio del habla.
El habla desde U2 hasta U1 se transfiere ahora
con el retardo incrementado de 350 ms. El usuario U2 pasa a estar
inactivo en el instante t_{18}, y esta inactividad se presenta a
U1 en el instante t_{19}. El usuario U1 puede entonces preparar
su respuesta.
Se aprecia de inmediato que la mayor parte de la
comunicación, de acuerdo con la presente invención, se realiza
utilizando un modo de transferencia que tiene un retardo
incrementado (350 ms en el presente ejemplo). Al mismo tiempo, el
retardo de cierre d de bucle al comienzo del habla se conserva (en
500 ms en el presente ejemplo).
El tiempo de retardo extra disponible puede ser
utilizado de diferentes maneras. Se proporcionan dos ejemplos en la
parte inferior de la Figura 2. En un primer ejemplo, el retardo
incrementado se utiliza para reducir las demandas de recursos de
transmisión. La línea discontinua corresponde a las demandas de
recursos utilizando distribución de retardo convencional. La línea
continua representa las demandas de recursos cuando se utiliza la
presente realización de la presente invención. Se aprecia que el
resultado se convierte en una reducción global en la demanda de
recursos. En el instante t_{14}, es decir, al comienzo de la
respuesta del usuario U2, el modo de transferencia utilizado tiene
un retardo de únicamente 150 ms, lo que significa que los recursos
de transmisión se utilizan en un grado más alto que el normal. Sin
embargo, el periodo de tiempo en el que se necesita esta
utilización de recursos más alta es muy corto, y la utilización
media de los recursos se ve, por tanto, significativamente
reducida. Como tales picos de utilización de recursos tienen lugar
al comienzo del habla, tales ocasiones estarán repartidas
estadísticamente a lo largo del tiempo y, para un sistema grande
que maneja multitud de conversaciones, esto tendrá como resultado un
incrementado pequeño en la utilización de recursos. Sin embargo, en
comparación con la gran reducción durante el tiempo restante, este
incremento es, ciertamente, muy pequeño.
Otra forma de utilizar el tiempo de retardo
disponible incrementado es, en lugar de ello, incrementar la calidad
del habla. Puesto que puede lograrse una mejor codificación, la
calidad puede ser mejorada. Esto se ilustra en la parte de más
abajo de la Figura 2. Aquí, se ha trazado una medida de la calidad
en función del tiempo en el curdo de toda la comunicación
conversacional. Se aprecia que la calidad medida de la conversación
se ha incrementado. Sin embargo, en analogía con el caso de la
utilización de recursos, la situación es diferente justo al
comienzo del habla, cuando se utiliza un retardo bajo. Esto
significa que la calidad del habla cae justo al comienzo del habla,
pero se recupera rápidamente cuando se incrementa el retardo
utilizado.
Como constata cualquier experto de la técnica,
el incremento en el retardo disponible puede también ser utilizado
de muchas otras formas. Por ejemplo, puede emplearse una combinación
de incremento en la calidad y demandas de recursos.
El precio que se ha de pagar para lograr estas
ventajas es un retardo total de 200 ms de toda la conversación cada
vez que cambia el sentido del habla. Puesto que este retardo
preferiblemente es ocultado dentro del habla continua, los usuarios
probablemente no notarán el retardo en absoluto. Sin embargo, el
tiempo de respuesta, es decir, el tiempo de cierre de bucle o de
ida y vuelta al comienzo del habla, que es el tiempo crucial para
tener una conversación inafectada, permanece inalterado.
En el ejemplo anterior, los usuarios que
conversaban se estaban comportando muy bien, esperando a que la otra
parte terminase su locución para responder. Sin embargo, la
conversación comprende también, típicamente, interrupciones,
locuciones simultáneas en ambos sentidos, etc. El esquema que se ha
descrito antes proporciona ciertamente una mejora también en tales
situaciones. La ocasión más crucial, cuando un usuario es más
susceptible de ser molestado por lo que respecta al retardo, es al
comienzo del habla de uno de los usuarios. La solución anteriormente
presentada resuelve ese problema incluso cuando el comienzo se
produce durante el habla continua del otro usuario. Sin embargo,
puesto que el tiempo de retardo se ve incrementado tras el comienzo,
el verdadero retardo de ida y vuelta se incrementará si ambas
partes continúan hablando. Probablemente, éste es de menos
importancia, ya que los conversadores
están ocupados en su propio discurso y son, por tanto, probablemente menos sensibles a retardos adicionales menores.
están ocupados en su propio discurso y son, por tanto, probablemente menos sensibles a retardos adicionales menores.
Podrían darse, sin embargo, situaciones en las
que tal incremento en el tiempo de respuesta no puede tolerarse.
Uno de estos casos es, por ejemplo, en entornos con un fuerte ruido
de fondo, en los que la inactividad que comprende el ruido de fondo
se clasifica erróneamente como habla activa. Realizaciones
preferidas de la presente invención también se adecuan, en efecto,
a estas situaciones.
En la Figura 3 se proporciona otro ejemplo. Aquí
también, se supone un retardo total máximo de ida y vuelta de 500
ms, y es posible emplear modos de transferencia que tienen tiempos
de retardo desde 150 ms hasta 350 ms.
En el instante t_{20}, el usuario U_{1}
habla. El habla es transferida con un retardo de 350 ms y llega
hasta el usuario U_{2} en el instante t_{21}. La información que
llega hasta el usuario U2 da pie a que el usuario le interrumpa, es
decir, inicie una respuesta antes de que el usuario U1 haya
terminado su locución. Tras un tiempo de reacción \Deltat_{9},
el usuario U2 comienza su réplica en t_{22}, empleando un tiempo
de retardo de 150 ms. El comienzo de la réplica llega hasta el
usuario U1 en t_{23}, lo que proporciona un retardo de respuesta
total de \Deltat_{9}. Este retardo está en analogía con los
anteriores:
\Deltat_{10} = \Deltat_{9}
+ 350 ms + 150
ms.
Cuando la respuesta llega hasta el usuario U1,
los dos sentidos de comunicación están simultáneamente activos. De
acuerdo con ello, el modo de transferencia para el habla del usuario
U1 tiene que cambiarse a un modo de transferencia que tenga un
retardo más corto, preferiblemente la mitad del retardo de ida y
vuelta total permitido, es decir, de 250 ms. El habla del usuario
U1, transferida inmediatamente antes de la llegada del comienzo del
habla desde el usuario U2, es decir, justo antes de t_{23}, se
transferirá con un retardo elevado. Durante un intervalo de tiempo
\Deltat_{11}, el modo de transferencia se cambia gradualmente
para que se aproxime a un retardo de 250 ms y finalmente lo emplee.
El final de esta sección o tramo de habla llegará, por tanto, al
usuario U2 en t_{25}. El habla del intervalo \Deltat_{11}
será, por tanto, presentada al usuario U1 durante un intervalo de
tiempo ligeramente más corto \Deltat_{12}. Esto implica que ha
de producirse alguna clase de compresión del habla o desechado de
información. Esto se explica con mayor detalle más adelante. Aquí,
únicamente se destaca que tiene lugar una cierta compresión del
habla.
Cuando se reduce el retardo de la transferencia
del habla del usuario U1 al usuario U2, se permitirá que el sentido
opuesto utilice una parte más grande del presupuesto o provisión de
retardo disponible. De acuerdo con esto, el retardo de la
transferencia desde U2 hasta U1 se incrementa, preferiblemente de
forma gradual. En la presente realización, este incremento tiene
lugar en el intervalo de tiempo \Deltat_{12}, lo que significa
que el habla creada en el instante t_{25} experimentará un retardo
de transferencia de 250 ms. El habla de U2 del intervalo
\Deltat_{12} llegará al usuario U1 durante el intervalo
\Deltat_{13}. Como la duración de \Deltat_{13} es más larga
que la duración de \Deltat_{12}, ha de aplicarse un
procedimiento de estiramiento o extensión del habla. Esto se explica
con mayor detalle más adelante.
En el instante t_{26}, el habla de U1 termina,
y el enlace desde U1 hasta U2 queda inactivo. Puesto que el retardo
de transferencia es 250 ms, el final del habla que llega a U2 se
produce en el instante t_{27}. Uno de los sentidos está ahora
inactivo, lo que significa que, de acuerdo con la presente
invención, puede utilizarse una parte mayor del registro de
almacenamiento intermedio de retardo disponible por el enlace
activo. Subsiguientemente, durante el intervalo de tiempo
\Deltat_{14}, el retardo de transferencia de la información
desde U1 hasta U2 se incrementa de 250 ms a 350 ms. En el lado de
recepción, el habla se recibe dentro del intervalo de tiempo
\Deltat_{15}, lo que significa que, una vez más, ha de llevarse
a cabo un procedimiento de estiramiento o extensión del habla.
Finalmente, el habla creada por U2 en el instante t_{28}
experimenta un retardo de 350 ms durante la transferencia al
usuario U1.
En el instante t_{29}, el usuario U1 pasa a
estar activo de nuevo, y este comienzo de la actividad llega hasta
el usuario U2 en el instante t_{30}. Este suceso, una vez,
desencadena un ajuste dinámico de los retardos de la transferencia
de datos en ambos sentidos.
En la parte inferior de la Figura 3, los
diagramas ilustran el retardo de transferencia que se emplea en los
diferentes sentidos, en las distintas ocasiones. Puede observarse
que la ganancia en eficiencia de la presente invención se desvanece
básicamente cuando los dos usuarios están hablando al mismo tiempo.
Sin embargo, durante los periodos en los que únicamente está
hablando un usuario, la invención genera ventajas globales en
comparación con los sistemas de la técnica anterior.
Por el ejemplo anterior, se observa que los
principios básicos de la presente invención pueden emplearse también
cuando se produce una conversación totalmente dúplex verdaderamente
simultánea. De preferencia, en tales casos, se utilizan mecanismos
que se ocupan de la compresión del habla y de la extensión del habla
para hacer el habla que se presenta a los usuarios tan suave como
sea posible, sin pérdidas molestas ni pausas apreciables.
Mediante la obtención de una determinación del
valor de información transportado por los datos en los diferentes
sentidos, puede llevarse a cabo una asignación dinámica de modos de
transferencia, por ejemplo, modos que tienen diferentes retardos de
codificación. El retardo de codificación se hace, por tanto,
dependiente de la determinación del valor del contenido de los
datos transmitidos. El valor de información puede estar, ya sea
estando el enlace que porta los datos activo, ya sea estando
inactivo. Mediante la determinación del valor de información en
ambos sentidos, pueden determinarse periodos en los que únicamente
está activa una dirección. Durante tales periodos, pueden
utilizarse modos de transferencia que tienen un retardo de
codificación más grande que el convencional. El retardo en un
enlace activo, cuando el enlace opuesto está inactivo, puede, por
tanto, incrementarse hasta un valor que excede la mitad del retardo
máximo de ida y vuelta solicitado. Sin embargo, la diferencia entre
dicho retardo mejorado y el retardo máximo de ida y vuelta ha de
admitir un retardo provocado por una transferencia de respuesta.
Esta transferencia de respuesta puede, sin embargo, tener un
retardo de codificación muy bajo, ya que únicamente se utilizará con
una duración corta.
\newpage
La presente invención puede utilizarse en
sistemas conversacionales de diferentes tipos. Las señales
transferidas pueden representar señales de audio así como señales
de vídeo. En el caso de señales de audio, la inactividad puede, por
ejemplo, definirse como silencio, ruido de fondo y/o una señal
constante invariante con el tiempo. En el caso de vídeo, la
inactividad puede, por ejemplo, definirse como ausencia de imagen en
absoluto, ruido de fondo y/o una imagen detenida. Es común para
estas situaciones de "inactividad" que el valor de información
de los datos transmitidos sea ninguno o muy bajo, y que el contenido
no influencie al receptor.
La invención puede aplicarse incluso en sistemas
de comunicación con múltiples partes (por ejemplo, conferencia),
con más de dos participantes. En este caso, típicamente, una de las
partes está activa y obtiene un elevado retardo de codificación en
los enlaces con todas las demás partes (inactivas). En el caso de
cambio de la parte activa, se aplica un retardo de codificación
bajo para el comienzo que se ha de transmitir desde la parte que
empieza a estar activa hasta la parte que estaba activa
anteriormente (o que incluso lo está aún). En el (los)
enlace(s) desde la nueva parte activa hasta las partes que
han estado previamente inactivas, puede utilizarse un alto retardo
incluso para el comienzo.
En los ejemplos anteriores, se han aplicado tres
niveles de retardo. Sin embargo, es posible aplicar cualquier
número de niveles de retardo mayor que uno, así como soluciones
basadas en variaciones de nivel de retardo continuas o
pseudo-continuas. Cuanto mayor es el número de
niveles de retardo disponibles, más eficiente se hace el método y
menos complicada se hace la compresión/extensión de los datos.
Semejante pluralidad de niveles de retardo de codificación está
basada, preferiblemente, en un conjunto de esquemas de codificación
predeterminados.
Puede arrojarse más luz sobre el beneficio real
con la solución descrita por medio de dos ejemplos adicionales, uno
de los cuales implica transmisión conmutada en paquetes y el otro de
los cuales comprende transmisión conmutada en circuitos.
Con la transmisión conmutada en paquetes
ejemplificada, se supone que existe una provisión de retardo total
que se ha de distribuir entre enlaces activos y pasivos de 400 ms.
Existe una distribución dada de los retardos de transmisión de
paquetes desde el emisor hasta el recetor, que, por razones de
simplicidad, se supone idéntica para ambos sentidos. Puede
suponerse que una distribución de retardos típica tiene una alta
probabilidad para retardos pequeños y una probabilidad pequeña,
pero no nula, para retardos grandes. Una solución del estado de la
técnica asignará un máximo de 200 ms a los registros de
almacenamiento intermedio de fluctuaciones de los dos sentidos de
comunicación. Esto permitirá descodificar adecuadamente todos los
paquetes que llegan dentro de una ventana de 200 ms. Todos los
últimos paquetes se considerarán como paquetes perdidos. En este
ejemplo, se supone que la distribución de retardos es tal, que la
probabilidad de que un paquete no llegue a tiempo es el 3%.
Una solución de acuerdo con la presente
invención puede asignar al enlace activo, por ejemplo, 350 ms. Para
el enlace activo, la probabilidad de no recibir un paquete a tiempo
se verá reducida, por ejemplo, al 1%, lo que conduce a una mejora
de la calidad. Para el enlace inactivo existen dos opciones básicas.
Se utilizará, de la provisión de retardo, cualquier valor no mayor
que el retardo de 50 ms segundos que resta. Esto conducirá a una
proporción de pérdida de paquetes incrementada, lo que, sin embargo,
será tolerable puesto que concierne a la señal de inactividad menos
importante. O bien, se mantiene un alto retardo de codificación (es
decir, la longitud del registro de almacenamiento intermedio de las
fluctuaciones) siempre y cuando el enlace se encuentre inactivo. En
cualquier caso, a más tardar cuando el enlace comienza a pasar a
estar activo, el bajo retardo de 50 ms estará obligado, puesto que
porta una respuesta en la conversación. El registro de
almacenamiento intermedio de fluctuaciones se ajusta de acuerdo con
la recepción del primer paquete que porta el comienzo del habla.
Cuando el enlace inactivo conmuta o cambia a la alternativa de 50
ms, la información que resta en el registro de amortiguación de
fluctuaciones de 350 ms puede ser desechada sin ninguna pérdida
significativa de información. Con el fin de compensar la pérdida en
la ganancia de codificación debida al registro de almacenamiento
intermedio de las fluctuaciones, pueden aplicarse para el comienzo
técnicas de transmisión más costosas, tales como la transmisión de
paquetes con redundancia y la transmisión en paquetes más pequeños.
Después de dicha transmisión rápida del comienzo, el retardo de
codificación, es decir, el tamaño del registro de almacenamiento
intermedio de las fluctuaciones, se incrementará hasta el retardo
para un enlace activo de 350 ms, preferiblemente, tan continuo como
sea posible. A más tardar, cuando el registro de almacenamiento
intermedio de las fluctuaciones ha alcanzado su longitud máxima, la
transmisión conmutada en paquetes puede cambiarse de nuevo al modo
normal sin ninguna redundancia añadida y con paquetes de tamaño
normal.
El beneficio de la solución del ejemplo anterior
es una calidad de comunicación incrementada.
En un ejemplo de transmisión conmutada en
circuitos, se supone que un presupuesto o provisión de retardo total
disponible para la comunicación es 125 ms. Una solución del estado
de la técnica para una comunicación entre dos partes distribuirá la
provisión uniformemente de tal manera que los enlaces directos, o de
ida, e inversos, o de vuelta, obtienen, cada uno de ellos, 62,5 ms
de retardo de codificación disponible. Se utilizarán, por ejemplo,
25 ms para la codificación de fuente y 37,5 ms para la codificación
de canal incluyendo intercalado. Se supone, de manera adicional,
que la transmisión en el enlace activo requiere un nivel de potencia
TX_{lev\_A-B} al objeto de conseguir una
proporción de borrado de tramas del 0,5%. En el enlace inverso
inactivo, se utiliza DTX con un nivel de potencia promedio de 1/8
de TX_{lev\_A-B}. Una solución de acuerdo con la
invención podría ser incrementar el retardo en el enlace activo
hasta 82,5 ms y reducirlo en el enlace inactivo hasta 42,5 ms. Esto
puede conducir, por ejemplo, a una ganancia de codificación
incrementada en el enlace activo en 1 dB, en tanto que la ganancia
de codificación en el enlace inactivo se reduce en 3 dB. El mismo
comportamiento en la transmisión se consigue, de esta forma, con
una potencia reducida en 1 dB en el enlace activo y una potencia
incrementada en 3 dB en el enlace inactivo. La provisión de potencia
de transmisión total, considerando los enlaces de comunicación tanto
directo, o de ida, como inverso, o de vuelta, se deduce a
partir de
partir de
- \quad
- (1 + 1/8)*TX_{lev\_A-B} = 1,125*TX_{lev\_A-B}
- \quad
- (1*10^{-1/10} + (1/8)*10^{3/10})*TX_{lev\_A-B} = 1,044*TX_{lev\_A-B}
Puede concluirse, por tanto, que la solución
proporciona al sistema una ganancia global que puede, por ejemplo,
utilizarse para incrementar la capacidad.
La ganancia que se puede conseguir es incluso
superior (provisión de transmisión total = 0,919 *
TX_{lev\_A-B}), considerando que es
aceptable un retardo de codificación más alto para la señal de
inactividad. El retardo de codificación para la señal de
inactividad no necesita ser reducido y no es necesario compensar
ninguna pérdida en la ganancia de codificación. En este caso, es
necesario asegurarse de que la provisión de retardo no es superada
cuando el enlace inactivo comienza a estar activo, al portar una
respuesta en la conversación. Con el fin de garantizar una
transmisión adecuada del comienzo de la señal del enlace que pasa a
estar activo, a pesar del retardo de codificación bajo, es posible
compensar la ganancia de codificación reducida (temporalmente)
incrementando la potencia de transmisión. Después de la transmisión
rápida del comienzo, la codificación se conmuta a una codificación
más eficiente con un retardo más alto. La conmutación a una
codificación con retardo más alto requiere que la señal de salida
sea estirada o extendida en el tiempo. Esto puede hacerse de acuerdo
con cualquier algoritmo de modificación de escala temporal del
estado de la técnica.
En principio, las ideas básicas de la presente
invención pueden aplicarse autónomamente en cada sentido de
comunicación. Si el enlace se encuentra activo, el retardo de
codificación se incrementa hasta algún máximo. Si el enlace pasa a
estar activo en ese momento, el retardo se reduce hasta algún límite
inferior y se incrementa de forma subsiguiente. Estas soluciones
trabajarán de forma independiente de la comunicación del sentido
opuesto, siempre y cuando esté activo un único enlace en cada
momento, es decir, de acuerdo con el ejemplo que se ilustra en la
Figura 2. Aquí, tan sólo es necesario conocer el nivel de actividad
en uno de los enlaces de comunicación. Semejante solución no
requiere, ciertamente, hacer posible mantener el tiempo de respuesta
total solicitado al comienzo de un periodo de actividad, que es el
instante más importante para que un usuario reaccione ante los
retardos. Sin embargo, dichas soluciones no proporcionan un control
completo sobre el tiempo de respuesta en ciertas condiciones,
cuando ambos enlaces están activos al mismo tiempo. El tiempo de
respuesta superará entonces un límite máximo predefinido, puesto
que ambos enlaces aplican un retardo de codificación largo.
Como solución para este problema, según se
ilustra, por ejemplo, por la Figura 3, puede aplicarse un mecanismo
de control del tiempo de respuesta. Tal mecanismo garantiza que el
tiempo de respuesta nunca supere un límite predefinido. Éste
requiere, en primer lugar, medir la cantidad de actividad o retardo
en ambos sentidos de comunicación, y, en segundo lugar, requiere
adaptar el retardo permitido máximo para la actividad.
Una solución simple consiste en obtener las
mediciones requeridas basándose en el estado de actividad de ambos
enlaces. Esto es posible en cada extremo de comunicación siempre y
cuando ambos enlaces sean simétricos en términos de retardo de
comunicación disponible para las señales de actividad. La detección
de que ambos enlaces, entrante y saliente, se encuentran activos al
mismo tiempo, permite suponer que el retardo de codificación total
utilizado es dos veces el retardo de codificación causado en cada
extremo de la comunicación. El retardo causado por cada extremo se
encuentra, obviamente, disponible para cada extremo.
Un método más universal, pero más exigente,
consiste en intercambiar la información de lado entre los extremos
de la comunicación, alrededor del retardo de codificación que se
está utilizando en ese momento en cada extremo, o en realizar
mediciones de retardo de ida y vuelta, para las que proporciona
soporte, por ejemplo, la RTCP (IETF RFC 1889), págs.
24-27.
Si el retardo de codificación total medido
supera la provisión de retardo de codificación permitida, entonces
el retardo máximo de codificación permitido para la actividad tiene
que ser adaptado, por ejemplo en conexión con la Figura 3 según lo
anterior. Una posibilidad simple consiste en asignar a cada enlace
la mitad de la provisión de retardo de codificación.
Un método general de acuerdo con la presente
invención puede ser ilustrado por el diagrama de flujo de la Figura
4. El procedimiento se inicia en la etapa 200. En la etapa 202 se
lleva a cabo una transferencia de datos completamente dúplex. En la
etapa 204 se obtiene una determinación del valor de información de
los datos transferidos, preferiblemente en términos de actividad e
inactividad. Finalmente, en la etapa 206, la determinación se
utiliza para asignar dinámicamente retardos de codificación
apropiados. Se asigna un retardo de codificación más alto cuando el
enlace está activo, al menos cuando el enlace en el sentido opuesto
se encuentra inactivo. Por otra parte, preferiblemente, se asigna
un retardo de codificación más bajo al comienzo de la actividad. El
procedimiento finaliza en la etapa 208.
La Figura 5 ilustra una realización de un
sistema de comunicación 1 para comunicación completamente dúplex de
servicios conversacionales de acuerdo con la presente invención. El
sistema de comunicación 1 comprende una red 10, que conecta un
cierto número de terminales 20 de usuario, de los cuales tan sólo se
ilustran unos pocos. Los terminales 20 de usuario están conectados
por una conexión completamente dúplex 30 que comprende una conexión
entrante 32 y una conexión saliente 34. Las conexiones saliente y
entrante 32, 34 pueden realizarse en la práctica como medios
comunes o independientes. El terminal 20 de usuario comprende unos
medios transceptores, o transmisores-receptores,
22, responsables de transmitir y recibir datos, respectivamente, en
las conexiones saliente y entrante. Estos medios
transmisores-receptores 22 comprenden, por ejemplo,
medios para transferir datos de una manera completamente dúplex,
medios de codificación/descodificación, etc., necesarios para la
red particular a la que está conectado el terminal 20. Los medios
transmisores-receptores comprenden adicionalmente
medios de control 26 del modo de transferencia, responsables de
seleccionar un modo de transferencia del tráfico entrante y/o
saliente. Estos modos de transferencia pueden comprender diferentes
codificaciones, registros de almacenamiento intermedio, etc. El
terminal 20 comprende adicionalmente un detector 24 para la
determinación del valor de información portado por los datos en la
conexión completamente dúplex 30. En esta realización, el detector
24 comprende unos medios de detección de la actividad, conectados
para determinar la actividad en la conexión saliente 34, así como
en la conexión entrante 32. El detector 24 está conectado a los
medios de control 26 del modo de transferencia de los medios
transmisores-receptores 22. Los medios de control 26
del modo de transferencia están, de conformidad con la presente
invención, dispuestos para asignar dinámicamente modos de
transferencia de acuerdo con la determinación del detector 24. En
esta realización, ambos enlaces de la comunicación son supervisados
con respecto al nivel de actividad, lo que permite un verdadero
control del tiempo de respuesta.
En la Figura 6 se ilustra otra realización de un
terminal 20 de usuario de acuerdo con la presente invención. Aquí,
el detector 24 se ha dispuesto únicamente para supervisar uno de los
enlaces por lo que respecta a la actividad. En tal caso, si no se
intercambia información adicional dentro del sistema, se garantiza
únicamente un control del tiempo de respuesta al comienzo de un
periodo de actividad.
En la Figura 7 se ilustra aún otra realización
de un terminal 20 de usuario de acuerdo con la presente invención.
Aquí, el detector 24 sólo supervisa de hecho la conexión saliente
por lo que respecta a la actividad. Sin embargo, en esta
realización, los medios de transferencia 22 comprenden
adicionalmente medios 28 para el intercambio de información
relativa al retardo. Los medios 28 para el intercambio de
información relativa al retardo están dispuestos para recibir
señalización de control concerniente a aspectos de retardo. Por
ejemplo, el otro terminal de usuario puede transferir un mensaje de
que se aplica un cierto modo de transferencia que tiene un retardo
concreto. Tal información, conjuntamente con la información de la
actividad en la conexión saliente 32, que se logra a través del
detector 24, permite a los medios de control 26 del modo de
transferencia seleccionen un retardo apropiado para los datos de
salida. Preferiblemente, los medios 28 para el intercambio de
información de retardo también convierten el resultado procedente
del detector 24 en señales de control, que son transferidas al
terminal de usuario opuesto.
La Figura 8 ilustra una realización de un
terminal 20 de acuerdo con la presente invención. Se supone que el
sistema de transmisión de esta realización funciona con transmisión
conmutada en paquetes, es decir, la red de comunicación 20 es, en
esta realización, una red de paquetes. Por otra parte, se supone la
comunicación entre dos terminales de acuerdo con la Figura 8, ó que
tiene una capacidad funcional correspondiente. El habla entrante
(SPEECH IN) presentada por un usuario, se proporciona al terminal
20. Un convertidor de A/D 40 digitaliza la señal analógica entrante
y suministra como salida una señal digitalizada muestra a muestra,
con una cierta velocidad de muestreo (SF_{IN}) de, por ejemplo, 8
kHz. Como los codecs, o
codificadores-descodificadores de habla eficientes
habitualmente trabajan sobre la base de tramas, existe un registro
de almacenamiento intermedio 42 de tramas en la parte frontal de un
codificador de habla (SPE) 44, que recoge tramas de muestras (de,
por ejemplo, 20 ms de longitud), que son procesadas por el SPE 44.
El ajuste de frecuencia de paso es controlado por una señal de
reloj de ajuste de frecuencia de paso (FRAME CLK). El SPE 44
funciona sobre la base de tramas y suministra como salida datos de
habla codificados. Los datos de habla codificados, de los cuales
cada conjunto de datos representa una trama de habla, se propaga
entonces hasta un dispositivo 46 de estructuración en paquetes, el
cual recoge un cierto número de tramas de datos de habla para formar
un paquete de datos de habla, y le añade un encabezamiento de
paquete. El paquete es entonces transmitido por un canal transmisor
50 a través del enlace saliente 34, por la red 10 de paquetes.
La transmisión por la red se caracteriza por un
cierto perfil de retardo, que provoca que cada paquete sea
retardado de acuerdo con alguna distribución de retardo estadística,
con algún retardo de transmisión mínimo de, por ejemplo, 50 ms.
También, una cierta proporción de los paquetes transmitidos se
perderá y nunca llegará al enlace entrante 32 situado en el extremo
de recepción.
En el receptor, los paquetes que llegan son
suministrados al interior de un dispositivo 52 de desestructuración
de paquetes y, a continuación, a un registro 54 de almacenamiento
intermedio de las fluctuaciones, cuyo propósito es transformar la
corriente de entrada discontinua de paquetes en una corriente
continua de tramas de datos de habla que pueden ser descodificados
por un descodificador del habla (SPD -"speech decoder") 56. El
registro 54 de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones
suministra como salida tramas de datos de habla en respuesta a una
señal de reloj de salida, que se describe más adelante. El SPD 56
descodifica las tramas de datos de habla y suministra como salida,
en respuesta a ellas, las tramas de habla descodificadas a un
sincronizador 58 de muestras. El sincronizador 58 de muestras es,
en su forma más simple, un registro de almacenamiento intermedio
con un mecanismo de control de registro de almacenamiento intermedio
que suministra como salida las muestras de habla a una frecuencia
de muestreo dada (SfouT) a un convertidor de D/A 60, que, a su vez,
genera la señal de salida de habla analógica (SPEECH OUT). Un
sincronizador de muestras puede sencillamente insertar o desechar
muestras, o puede también gestionar procedimientos de compresión o
extensión del habla más avanzados. Esto se explica con mayor
detalle más
adelante.
adelante.
Existen dos modos básicos de controlar el
funcionamiento del registro de almacenamiento intermedio de las
fluctuaciones. Una forma sencilla consiste en establecer el reloj de
salida en un submúltiplo tal del reloj convertidor de D/A,
SF_{OUT}, que sea igual a la velocidad de tramas de
codificador-descodificador de habla de, por
ejemplo, 20 ms. Esto significa que el sincronizador de muestras se
reduce a un mero convertidor de serie a paralelo y no es necesaria
ninguna inserción ni borrado de muestras. Con el fin de garantizar
la sincronización de tramas de emisor/receptor, el control del
registro de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones
comprende medios para insertar o desechar tramas de datos de habla
dependiendo de si el nivel de llenado del registro de
almacenamiento intermedio promedio (un cierto promedio a corto
plazo) es más bajo o más alto que un cierto nivel de registro de
almacenamiento intermedio de las fluctuaciones pretendido o de
objetivo.
Un segundo modo de control del registro de
almacenamiento intermedio de las fluctuaciones consiste en manipular
la señal de reloj de salida del registro de almacenamiento
intermedio de las fluctuaciones. Este método tiene la ventaja de
que la sincronización de emisor/receptor se realiza basándose en
muestras en lugar de basándose en tramas. En funcionamiento normal
(si no hay cambio en el sentido de la comunicación), idealmente, la
frecuencia de la señal de reloj de salida del registro de
almacenamiento intermedio de las fluctuaciones corresponde a la
frecuencia de señal de reloj con la que el SPE 44 genera tramas de
datos de habla. En la práctica, sin embargo, esta señal de reloj se
obtiene en el receptor por ciertos mecanismos de control
comprendidos en unos medios 26 de control de registro de
almacenamiento intermedio de las fluctuaciones, mecanismos que están
basados en el estado del registro de almacenamiento intermedio de
las fluctuaciones, por ejemplo, el nivel de llenado. Existen
métodos conocidos para controlar la señal de reloj del registro de
almacenamiento intermedio de las fluctuaciones, que típicamente
controlan la señal de reloj de tal modo que el nivel de llenado
promedio del registro 54 de almacenamiento intermedio de las
fluctuaciones es constante,
como en el método de control del registro de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones anteriormente descrito.
como en el método de control del registro de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones anteriormente descrito.
En el contexto de la presente invención, es
importante resaltar la relación existente entre el nivel promedio
del registro de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones y el
retardo; un nivel promedio bajo del registro de almacenamiento
intermedio de las fluctuaciones se corresponde con un bajo retardo
de extremo a extremo, en tanto que un nivel promedio alto del
registro de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones
corresponde a un retardo largo. Un nivel promedio y un retardo
bajos del registro de almacenamiento intermedio de las
fluctuaciones dan lugar a muchas pérdidas de tramas del habla debido
a una alta probabilidad de un flujo excesivamente bajo en el
registro de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones, y un
nivel promedio y un retardo altos del registro de almacenamiento
intermedio de las fluctuaciones dan lugar a un número reducido de
pérdidas de tramas y, por tanto, a una calidad del habla
incrementada en el receptor.
En un ejemplo de un retardo de extremo a extremo
típico implicado en el sistema de transmisión descrito, pueden
identificarse los siguientes contribuidores principales,
despreciando otros contribuidores menos relevantes, tales como, por
ejemplo, retardos de tratamiento o procesamiento:
1. registro de almacenamiento intermedio de
tramas de habla - 20 ms.
2. dispositivo de estructuración en paquetes con
dos tramas de datos de habla - 20 ms.
3. retardo de paquetes desde la salida del
dispositivo de estructuración en paquetes hasta la salida del
registro de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones de la
primera trama de datos de habla del paquete - 100 ms ó 300 ms,
alternativamente, que comprende:
- 3a.
- retardo de transmisión de paquetes de acuerdo con un cierto perfil de retardo con un retardo de transmisión mínimo de 40 ms.
- 3b.
- compensación de registro de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones y del dispositivo de desestructuración de paquetes para variaciones de retardo de paquetes con una profundidad de registro de almacenamiento intermedio de fluctuaciones de 3 tramas de datos de habla (= 60 ms) ó 13 tramas de datos de habla (= 260 ms), alternativamente.
4. registro de almacenamiento intermedio de
sincronización de muestras - 10 ms.
El retardo de extremo a extremo es, por tanto,
150 ms ó 350 ms, dependiendo de la profundidad del registro de
almacenamiento intermedio de las fluctuaciones.
Supóngase que el usuario del presente terminal
está en silencio, pero que se recibe habla activa desde otro
terminal. En el enlace entrante 32 existe transmisión de habla
activa, en tanto que, en el enlace saliente, tan sólo hay
transmisión de una señal de silencio codificada (ruido de fondo). En
consecuencia, la transmisión entrante tiene que ser tan eficiente
como sea posible, lo que significa que se asigna a este enlace tanto
retardo de codificación disponible como sea posible. Típicamente,
el registro de almacenamiento intermedio de fluctuaciones del
receptor utiliza este retardo de código, es decir, trabaja con un
registro de almacenamiento intermedio de fluctuaciones profundo de
13 tramas de datos, lo que da lugar a un retardo de extremo a
extremo del emisor al receptor de 350 ms. Debido a este retardo
elevado, la calidad del habla reproducida en el receptor es alta.
En el sentido opuesto, se utiliza una configuración con una
profundidad del registro de almacenamiento intermedio de
fluctuaciones pequeña, lo que causa un retardo de extremo a
extremo
de 150 ms.
de 150 ms.
Considérese ahora que cambia el sentido de la
comunicación. En primer lugar, el otro lado pasa a estar activo.
Esto provoca que las tramas transmitidas en el enlace entrante 32
contengan una señal de silencio codificada. Las tramas
correspondientes se marcan con una etiqueta de silencio
correspondiente, suponiendo que existe un VAD en el lado de
emisión. Alternativamente, como se ilustra en la presente
realización, el terminal 20 puede emplear un VAD u otro detector
activo 24 en conexión con el SPD 56 y obtener esta etiqueta
localmente. Al estar la etiqueta de silencio activa, se genera una
señal para los medios de control 26 del registro de almacenamiento
intermedio de las fluctuaciones, lo que reduce la profundidad del
registro de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones hasta su
mínimo de 3 tramas. Como consecuencia de ello, el retardo de extremo
a extremo se reduce. La disminución de la profundidad del registro
de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones se lleva a cabo,
bien reduciendo el número de tramas o bien incrementando la señal de
reloj del registro de almacenamiento intermedio de las
fluctuaciones. Una señal de reloj incrementada del registro de
almacenamiento intermedio de las fluctuaciones hace que el SPD 56
produzca más tramas silenciosas descodificadas por unidad de
tiempo, lo que, a su vez, llena el registro de almacenamiento
intermedio de sincronización de muestras. Esto provocará que un
procedimiento de sincronización de muestras simple deseche muestras
en exceso. Como las muestras desechadas son muestras de señal de
silencio, esta modificación de señal apenas es audible.
En segundo lugar, el usuario del presente
terminal 20 pasa a estar activo. Como el enlace saliente 34 estaba
antes activo, la profundidad del registro de almacenamiento
intermedio de las fluctuaciones en el receptor es baja. Así pues,
el comienzo del habla activa se transmite únicamente con 150 ms de
retardo de extremo a extremo. El tiempo de respuesta resultante es,
de esta forma, 500 ms. Sin embargo, como la profundidad del
registro de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones en el
receptor opuesto tan sólo es baja, la proporción de las pérdidas de
tramas se incrementa y la calidad del habla resultante será baja.
Con el fin de compensar esto, se utiliza un recurso de transmisión
más alto para la transmisión del comienzo del habla, es decir, para
las n primeras tramas de habla tras un periodo de silencio. n puede
ser, por ejemplo, 100, lo que corresponde a 2 segundos en tiempo.
Una señal de comienzo que controla este comportamiento puede, por
ejemplo, deducirse de una etiqueta de actividad de habla obtenida
por un VAD en el enlace saliente. Se utiliza un recurso de
transmisión más elevado, por ejemplo, enviando paquetes que
comprenden únicamente una trama de datos de habla, en lugar de dos,
y/o transmitiendo cada paquete dos veces. La reducción del número de
tramas por paquete tiene la ventaja adicional de que reduce
adicionalmente el retardo de extremo a extremo. El receptor opuesto,
con la recepción de tramas de habla activa, marcadas por una
etiqueta, bien generada por el VAD codificador o bien por un VAD
descodificador local 24, que se emplea en conexión con el SPD 56,
comienza a acumular profundidad de registro de almacenamiento
intermedio de fluctuaciones. Esto se lleva a cabo, bien insertando
tramas adicionales en el registro de almacenamiento intermedio de
las fluctuaciones (por ejemplo, por la repetición de tramas) o bien
tomando las etiquetas de tramas de habla activa como señal para que
los medios de control 26 de registro de almacenamiento intermedio
de fluctuaciones reduzcan la señal de reloj hasta que la profundidad
del registro de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones haya
alcanzado su máximo de 13 tramas. En el primer caso, pueden
generarse tramas adicionales, por ejemplo, por la repetición de
tramas existentes. Preferiblemente, con el fin de no provocar un
impacto en la calidad del habla resultante, se repiten las tramas
que transportan partes de habla similares al ruido o partes de
habla con un nivel bajo. Como consecuencia de este último caso, el
SPD 56 producirá en un instante dado menos tramas de habla
codificadas, lo que, a su vez, provocará que el nivel de llenado
del registro de almacenamiento intermedio de sincronización de
muestras se reduzca. Un método simple de sincronización de muestras
puede entonces insertar muestras, por ejemplo, por repetición de
las muestras, con el fin de evitar un flujo excesivamente bajo en el
registro de almacenamiento intermedio de sincronización de
muestras. Métodos más elaborados se exponen adicionalmente más
adelante. En este ejemplo, la modificación y la acumulación de
habla del retardo del registro de almacenamiento intermedio de las
fluctuaciones lleva 2 s, lo que implica una modificación temporal
del habla del 10%.
La realización de la Figura 8 provoca, de esta
forma, un retardo bajo de un enlace inactivo y un retardo alto de
un enlace activo, sin ningún control concreto del retardo de ida y
vuelta.
La Figura 9 ilustra otra realización similar de
un terminal 20 de acuerdo con la presente invención. A las partes
que son las mismas que las de las realizaciones previas se les han
dado los mismos números de referencia y no se explican
adicionalmente si no son de particular importancia para el
funcionamiento de la presente invención. Se supone que el sistema
de transmisión de esta realización es el mismo que para la
realización de la Figura 8. Las diferencias principales de la
realización de la Figura 9, en comparación con la realización de la
Figura 8, son que los medios 24 de comprobación de la actividad
están conectados para determinar la actividad del enlace entrante
antes del registro 54 de almacenamiento intermedio de las
fluctuaciones, y que los medios 24 de comprobación de la actividad
tienen una conexión de control directa 62 con el registro 54 de
almacenamiento intermedio de las fluctuaciones. El dispositivo 52 de
desestructuración de paquetes comprende también un convertidor 64 de
SID.
Supóngase que el enlace entrante está activo y
que el enlace saliente está inactivo. En el enlace entrante existe
transmisión de habla activa, en tanto que en el enlace saliente tan
sólo existe transmisión de una señal de silencio codificada. En
consecuencia, el manejo del tráfico entrante ha de ser tan eficiente
como sea posible, lo que significa que se asigna a este enlace
tanto retardo de codificación disponible como sea posible.
Típicamente, el registro de almacenamiento intermedio de
fluctuaciones del receptor utiliza este retardo de codificación, es
decir, trabaja con un registro de almacenamiento intermedio de
fluctuaciones profundo de 13 tramas de datos de habla, lo que da
lugar a un retardo de extremo a extremo de 30 ms. Debido a este
retardo elevado, la calidad del habla reproducida en el receptor es
alta. En el sentido saliente, el retardo de transmisión de extremo
a extremo para la señal de silencio es también
350 ms.
350 ms.
Si ahora el enlace entrante pasa a estar
inactivo, esto no causa, en la presente realización, ninguna
modificación en el registro de almacenamiento intermedio de las
fluctuaciones en absoluto, y, por tanto, ningún cambio en el retardo
de extremo a extremo.
Supóngase, en lugar de ello, que ambos enlaces
están inactivos, teniendo ambos un registro de almacenamiento
intermedio de las fluctuaciones profundo. Ahora, el enlace entrante
pasa a estar activo. Con el fin de obtener un tiempo de respuesta
bajo, la recepción del primer tramo de habla activo provoca que el
registro de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones se vacíe
o desocupe hasta la profundidad de registro de almacenamiento
intermedio de fluctuaciones de 3 tramas. Puesto que las tramas
desechadas son meras tramas de señal de silencio, esto no tiene
significación alguna para la señal reconstruida en el receptor. La
comprobación del habla activa se realiza, en esta realización,
inmediatamente después de la desestructuración de paquetes y puede
realizarse basándose en una etiqueta de actividad (generada por un
VAD codificador) o localmente por un VAD descodificador 24, tal y
como se ilustra en la Figura. El VAD 24 está dispuesto aquí para
vaciar directamente el registro 54 de almacenamiento intermedio de
las fluctuaciones. Debido al vaciado por volcado del registro de
almacenamiento intermedio de fluctuaciones hasta descender a la
profundidad inferior de registro de almacenamiento de fluctuaciones,
el retardo de registro de almacenamiento intermedio de las
fluctuaciones se ha visto reducido casi instantáneamente hasta el
límite inferior y, en consecuencia, el comienzo del habla activa se
transmite con sólo 150 ms de retardo de extremo a extremo. El
tiempo de respuesta resultante es, por tanto, 500 ms. De nuevo, una
proporción de pérdidas de tramas incrementada puede compensarse
incrementando el uso de recursos de transmisión. Tras el vaciado
por volcado y la reducción iniciales de la profundidad del registro
de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones, con la recepción
de tramas de habla activas, se hace, de forma subsiguiente, que la
profundidad del registro de almacenamiento intermedio de
fluctuaciones comience a acumularse de nuevo. Esto se lleva a cabo
tomando las etiquetas de trama de habla activa como señal para que
los medios de control del registro de almacenamiento intermedio de
las fluctuaciones incrementen la profundidad del registro de
almacenamiento intermedio de las fluctuaciones una vez más, hasta
su máximo de 13 tramas. Como antes, bien deben insertarse tramas de
habla adicionales, o bien el sincronizador 58 de muestras ha de
compensar una velocidad de tramas de habla reducida.
La presente realización comprende, en efecto,
también una capacidad funcional de DTX. Esto significa que, en
lugar de transmitir ruido de fondo real, existe una transmisión
ocasional de tramas de ruido de confort. El retardo de transmisión
real de extremo a extremo para este silencio puede incluso superar
350 ms, ya que las tramas de ruido son transmitidas únicamente de
modo ocasional, por ejemplo, una vez cada octava trama (una vez
cada 160 ms). El manejo de este caso se convierte en idéntico a la
situación sin DTX si el dispositivo de desestructuración de
paquetes comprende adicionalmente un convertidor 64 de trama de SID
(Descriptor de Silencio), el cual convierte la corriente
discontinua de tramas de SID entrantes en una secuencia de tramas
de señal de silencio continua. Cada trama de SID entrante se
reemplaza, a continuación, por ocho tramas de SID, con una trama de
SID por cada 20 ms. En este ruido de confort puede tener lugar una
interpolación de parámetros, lo que se realiza habitualmente en la
síntesis del ruido de confort del SPD.
La Figura 10 ilustra otra realización similar de
un terminal 20 de acuerdo con la presente invención. A las partes
que son las mismas que las de realizaciones previas se les han dado
los mismos números de referencia y no se explican adicionalmente si
no es de particular importancia para el funcionamiento de la
presente realización. Esta realización introduce una solución para
un control del tiempo de respuesta de discurso doble. El principio
consiste en detectar la actividad de habla en el extremo de
transmisión, así como en propagar la etiqueta de actividad del lado
de emisión a los medios de control 26 de registro de almacenamiento
intermedio de fluctuaciones, además de la etiqueta de actividad
perteneciente a la señal recibida.
Esto se consigue proporcionando, por ejemplo, un
VAD 70 que se dispone de modo que detecte la situación en el
extremo de transmisión y conectado a los medios de control 26 del
registro de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones. En el
caso de que ambas etiquetas señalicen un habla activa, los medios de
control 26 de registro de almacenamiento intermedio de
fluctuaciones dirigen la profundidad del registro de almacenamiento
intermedio de fluctuaciones hacia el promedio entre las
profundidades máxima y mínima posibles del registro de
almacenamiento intermedio de fluctuaciones, esto es, 8 tramas en la
presente realización. Si la profundidad de registro de
almacenamiento intermedio de fluctuaciones presente en ese momento
es más baja que 8 tramas, entonces se desechan tramas, o bien,
respectivamente, la señal de reloj se incrementa.
Los medios de control 26 del registro de
almacenamiento intermedio de fluctuaciones pueden también comprender
medios para posponer el incremento de la profundidad del registro
de almacenamiento intermedio de fluctuaciones durante un periodo de
tiempo predeterminado, con el fin de permitir que el lado opuesto
comience a hacer ajustes de los cambios de actividad en los
diferentes enlaces.
En la Figura 11, se introduce un control similar
del tiempo de respuesta de discurso doble en un sistema que tiene
un retardo elevado del enlace inactivo; véase la Figura 9.
Los ejemplos explicados hasta ahora permiten
distribuir un presupuesto o provisión total disponible de retardo
de codificación entre los dos enlaces, dependiendo del estado de
actividad respectivo, y, por tanto, garantizar un cierto tiempo de
respuesta. En general, sin embargo, estos métodos no permiten
mantener un tiempo de respuesta absoluto dado. Una razón para esto
es que, en general, el retardo de transmisión de paquetes a través
de la red de paquetes es desconocido. Las soluciones dadas hasta
ahora están basadas en el estado del registro de almacenamiento
intermedio de fluctuaciones, en lugar de en el tiempo de respuesta
verdadero. Al objeto de garantizar un cierto tiempo de respuesta
absoluto, es necesario estimar el tiempo de transmisión verdadero.
Esto puede realizarse, por ejemplo, por medio de mediciones de
retardo de ida y vuelta en las que se transmite un mensaje desde
uno de los lados, A, hasta el otro, B, y, tras la recepción en el
lado B, posiblemente en la salida del registro de almacenamiento
intermedio de fluctuaciones, se devuelve hacia el lado A. Dicha
medición puede, por supuesto, realizarse en ambos lados. Basándose
en dicha medición de retardo de ida y vuelta, puede obtenerse
fácilmente el tiempo de respuesta verdadero y pueden ajustarse de
conformidad con ello las profundidades máxima y mínima de objetivo
o pretendidas del registro de almacenamiento intermedio de
fluctuaciones. Si, por ejemplo, la medición del retardo de ida y
vuelta conduce a un tiempo de respuesta verdadero de 600 ms en
lugar de los 500 ms requeridos, es necesario reducir las
profundidades de objetivo del registro de almacenamiento intermedio
de fluctuaciones. La profundidad mínima de objetivo del registro de
almacenamiento intermedio de fluctuaciones puede ser, por ejemplo,
rebajada hasta 2 tramas de datos de habla (= 40 ms), y la
profundidad máxima de objetivo del registro de almacenamiento
intermedio de fluctuaciones puede disminuirse a 9 tramas (= 180 ms),
con lo que se ahorran, en total, 100 ms en tiempo de respuesta.
Las últimas realizaciones se fundamentan en un
control adecuado del registro de almacenamiento intermedio de las
fluctuaciones. Su principio básico se explicará en lo que sigue, en
relación con un diagrama de flujo que se ilustra en la Figura 12.
Este diagrama de flujo corresponde a la realización de la Figura 10
si no se especifica de forma diferente. El procedimiento se inicia
en la etapa 210. En general, el control del registro de
almacenamiento intermedio de las fluctuaciones se realiza de tal
manera que se satisface una cierta profundidad de objetivo del
registro de almacenamiento intermedio de las fluctuaciones,
dependiendo de la actividad de las señales de habla recibidas y,
posiblemente, de las transmitidas. En la etapa 212 se detecta
cualquier etiqueta de actividad de habla recibida. En la etapa 214
se detecta cualquier etiqueta de actividad de habla transmitida.
Una entrada primordial a la lógica es la etiqueta de actividad del
habla recibida. En la etapa 216 se comprueba si existe una etiqueta
de actividad para el habla recibida. Si la señal recibida no es
habla activa, entonces la profundidad de objetivo del registro de
almacenamiento intermedio de fluctuaciones se establecerá en una
profundidad de objetivo de registro de almacenamiento intermedio de
fluctuaciones mínima, d_{min}, en la etapa 218. En ciertos casos,
la provisión de retardo total no se mantiene constante; por
ejemplo, de acuerdo con la Figura 9, el registro de almacenamiento
intermedio de fluctuaciones de objetivo se deja, en lugar de ello,
sin cambios.
Si la etiqueta de la etapa 216 indica actividad,
el procedimiento prosigue hasta la etapa 220, en la que se
comprueba si existe una etiqueta de actividad para el habla
transmitida. Si la señal transmitida no es habla activa, entonces
la profundidad de objetivo del registro de almacenamiento intermedio
de fluctuaciones se ajustará en una profundidad de objetivo de
registro de almacenamiento intermedio de fluctuaciones máxima,
d_{max}, en la etapa 222. Si la señal transmitida es habla activa,
entonces la profundidad de objetivo del registro de almacenamiento
intermedio de fluctuaciones se ajustará en una profundidad de
objetivo promedio de registro de almacenamiento intermedio de
fluctuaciones, de (d_{min} + d_{max})/2, en la etapa 224. Si no
se aplica ningún control del tiempo de respuesta, por ejemplo, como
en la Figura 8, se selecciona siempre la etapa 222.
La profundidad de objetivo del registro de
almacenamiento intermedio de fluctuaciones, obtenida como se ha
descrito anteriormente, se compara entonces con el nivel de llenado
promedio del registro de almacenamiento intermedio de fluctuaciones
en la etapa 226. Si el nivel de llenado promedio es menor que el
objetivo, se insertan tramas adicionales (por ejemplo, por
repetición), o bien la salida del registro de almacenamiento
intermedio de fluctuaciones se somete a la cadencia de una velocidad
de señal de reloj reducida, en la etapa 228. Si el nivel de llenado
promedio es superior al objetivo, se desechan tramas desde el
registro de almacenamiento intermedio, o bien la salida del
registro de almacenamiento intermedio de fluctuaciones se somete a
la cadencia de una velocidad de señal de reloj incrementada, en la
etapa 230. En una realización alternativa, la etapa 228 comprende,
en lugar de ello, la inserción de tramas para incrementar el nivel
de llenado, y la etapa 230 comprende, en su lugar, el desechado de
tramas para reducir el nivel de llenado. El procedimiento se termina
en la etapa 232. Si bien el presente diagrama de flujo se ha
presentado de modo que tiene un arranque y una detención, el
procedimiento de control es esencialmente continuo, de manera que el
flujo real sigue típicamente la flecha discontinua de vuelta a la
etapa 212.
Es importante destacar que es natural desplegar
el control descrito de los objetivos del registro de almacenamiento
intermedio de fluctuaciones en el lado de recepción. Es éste el caso
puesto que la comparación con la profundidad promedio del registro
de almacenamiento intermedio de fluctuaciones se hace de la forma
más fácil en el receptor. Sin embargo, no es imposible desplegar un
control de señal de reloj correspondiente en el lado de emisión, ya
sea con la inserción (por ejemplo, por repetición) de tramas de
habla y su borrado, ya sea con el control de la señal de reloj de
salida del registro de almacenamiento intermedio de tramas. En este
último caso, el registro de almacenamiento intermedio de tramas
necesita comprender una modificación a escala temporal de la señal
de habla de entrada, lo que permite la salida regulada en su
cadencia con señal de reloj de tramas de habla a velocidades de
señal de reloj variables, sin degradación de la calidad del
habla.
Los detectores de actividad utilizados en la
presente invención pueden ser, por ejemplo, del mismo tipo que el
que se utiliza en aplicaciones de DTX convencionales. Sin embargo,
es posible utilizar cualquier tipo de sensores que determinen el
valor del contenido de información de las señales transmitidas y/o
recibidas. Para determinar la actividad del habla, puede utilizarse
un algoritmo de VAD, por ejemplo, de acuerdo con la 3GPP TS
(Especificación Técnica del 3GPP) 26.094 (Rel-4,
V.4.0.0.), págs. 7-15. Para determinar la actividad
de vídeo, los algoritmos pueden estar basados en la diferencia
entre tramas de vídeo consecutivas. Diferencias bajas son, por
ejemplo, una señal de inactividad.
Tal y como se ha mencionado anteriormente,
pueden utilizarse medios de sincronización de muestras para llevar
a cabo el estiramiento o extensión del habla y la compresión del
habla de una manera primitiva. Por ejemplo, la extensión del habla
puede efectuarse, por ejemplo, repitiendo muestras o tramas
completas cuando sea necesario. La compresión del habla puede
llevarse a cabo, por ejemplo, desechando muestras o tramas de habla
cuando se requiera. La calidad del habla se verá influida en tales
casos. Sin embargo, si el grado de extensión del habla es limitado,
la degradación del habla no será muy notable. Métodos más
elaborados, tales como la modificación de la escala temporal,
extenderán o comprimirán la señal de habla descodificada, de tal
manera que la modificación del habla resulta apenas audible en
absoluto. Si, por ejemplo, la modificación del habla y la
acumulación de retardos en las fluctuaciones lleva 2 segundos, una
modificación de la escala de tiempos para un cambio en el retardo
de 200 ms será sólo del 10%. Es aconsejable, de manera adicional,
llevar a cabo la modificación de la escala de tiempo en las partes
del habla en que ésta es apenas audible, por ejemplo, en partes
similares al ruido, en partes de nivel bajo, o mediante la
repetición / desechado de ciclos de paso completo. Un método de la
técnica anterior para la modificación en escala temporal del habla,
se describe en la publicación "Adaptative playout scheduling and
loss concealment for voice communication over IP networks"
("Organización temporal de reproducción adaptativa y ocultación
de pérdidas para comunicación de voz por redes de IP"), IEEE
Transactions on Multimedia (Transacciones del IEEE -Instituto de
Ingenieros Eléctricos y Electrónicos- en Multimedia), abril de 2001,
por Yi J. Liang, N. Färber y B. Girod.
Se comprenderá por los expertos de la técnica
que es posible realizar diversas modificaciones y cambios en la
presente invención sin apartarse del ámbito de la misma, el cual se
define en las reivindicaciones que se acompañan.
Claims (28)
1. Un método para comunicación totalmente dúplex
entre un primer terminal y un segundo terminal de un sistema de
comunicación, de tal modo que el método comprende las etapas de:
- transferir (202) datos en un primer sentido
desde el primer terminal al segundo terminal, por un primer enlace,
y
- transferir (202) datos en un segundo sentido
desde el segundo terminal al primer terminal, por un segundo
enlace;
- obtener (204) una primera determinación acerca
de si dichos datos transferidos en dicho primer sentido corresponden
a la actividad o inactividad del primer enlace;
- obtener (204) una segunda determinación acerca
de si dichos datos transferidos en dicho segundo sentido
corresponden a la actividad o inactividad del segundo enlace:
caracterizado por la etapa adicional
de:
- asignar (206) un retardo de codificación en
dichos primer y segundo sentidos dependiendo de dichas primera y
segunda determinaciones, de tal manera que el retardo de
codificación asignado en el primer sentido es más alto que el
retardo de codificación asignado en el segundo sentido cuando el
segundo enlace está inactivo y el primer enlace está activo, y de
forma que el retardo de codificación asignado en el primer sentido
es más bajo que el retardo de codificación asignado en el segundo
sentido cuando el segundo enlace está activo y el primer enlace
está inactivo, de tal modo que los retardos de codificación
asignados están sometidos a un presupuesto o provisión de retardo de
codificación total disponible.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado por las etapas adicionales de:
transmitir con un recurso de transmisión
asignado inferior cuando se aplica un retardo de codificación más
alto;
siendo dicho recurso de transmisión uno del
grupo consistente en:
potencia de transmisión; velocidad de bits
utilizada para la transmisión; número de paquetes utilizados para la
transmisión; y número de canales de transmisión asignados.
3. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-2, caracterizado porque
dicha etapa de asignar comprende, a su vez, la etapa de controlar
dicho retardo de codificación en dicho primer sentido (32) para
acercarse a un retardo de codificación máximo si dicha primera
determinación indica actividad y dicha segunda determinación indica
inactividad.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado porque dicha aproximación es una aproximación
gradual.
5. El método de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado porque dicha aproximación tiene lugar por
medio de una pluralidad de niveles de retardo de codificación
predeterminados.
6. El método de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizado porque dichos niveles de retardo de
codificación están basados en un conjunto de esquemas de
codificación predeterminados.
7. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-6, caracterizado porque
dicha etapa de asignar (206) comprende adicionalmente la etapa de
ajustar dicho retardo de codificación en dicho primer sentido (32)
a un retardo de codificación mínimo, al comienzo de un periodo en el
que dicha primera determinación indica actividad y dicha segunda
determinación indica inactividad.
8. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado por las etapas adicionales de:
transmitir con un recurso de transmisión
asignado superior cuando se aplica un retardo de codificación
inferior; de tal modo que dicho recurso de transmisión es uno del
grupo consistente en:
potencia de transmisión;
velocidad de bits utilizada para la
transmisión;
número de paquetes utilizados para la
transmisión; y
número de canales de transmisión asignados.
\newpage
9. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 7-8, caracterizado porque
dicha aproximación gradual se retarda hasta un tiempo
predeterminado tras dicho comienzo.
10. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 7-9, caracterizado porque
dicha etapa de asignar comprende, a su vez, la etapa de controlar
dicho retardo de codificación en dicho primer sentido (32) para
aproximarse a un retardo de codificación mínimo si dicha primera
determinación indica inactividad.
11. El método de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque dicha etapa de asignar comprende
adicionalmente la etapa de controlar dicho retardo de codificación
en dicho primer sentido (32) para aproximarse a un retardo de
codificación intermedio si dicha primera determinación y dicha
segunda determinación indican, ambas, actividad.
12. El método de acuerdo con la reivindicación
11, caracterizado porque dicho retardo de codificación
intermedio proporciona un retardo total de dicha transferencia de
datos en dicho primer sentido (32), que es esencialmente la mitad
de un retardo de ida y vuelta máximo solicitado.
13. El método de acuerdo con la reivindicación
11, caracterizado porque:
dicho retardo de codificación máximo proporciona
un primer retardo total de dicha transferencia de datos en dicho
primer sentido;
dicho retardo de codificación mínimo proporciona
un segundo retardo total de dicha transferencia de datos en dicho
primer sentido;
la suma de dichos primer y segundo retardos
totales es esencialmente igual a un retardo de ida y vuelta máximo
solicitado.
14. El método de acuerdo con la reivindicación
11, caracterizado porque:
dicho retardo de codificación máximo proporciona
un primer retardo total de dicha transferencia de datos en dicho
primer sentido;
dicho retardo de codificación mínimo proporciona
un segundo retardo total de dicha transferencia de datos en dicho
segundo sentido;
la suma de dichos primer y segundo retardos
totales es esencialmente igual a un retardo de ida y vuelta máximo
solicitado.
15. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 3-14, caracterizado porque
cualquier incremento en el retardo de código se pospone un periodo
de tiempo predeterminado.
16. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque dichos datos
representan señales de audio, de tal manera que la inactividad se
define como al menos uno de entre:
el silencio;
ruido de fondo; y
señal constante.
17. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque dichos datos
representan señales de vídeo, de tal manera que la inactividad se
define como al menos uno de entre:
ausencia de imagen;
ruido de fondo; e
imagen congelada.
18. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-17, caracterizado porque
comprende adicionalmente las etapas de:
medir un tiempo de respuesta real para un
mensaje que se ha de enviar en sentido directo o de ida y en sentido
inverso o de vuelta en dicho sistema; adaptar dichos retardos de
codificación mínimo y máximo para hacer que dicho tiempo de
respuesta real sea igual a un retardo de ida y vuelta máximo
solicitado.
19. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque dicho retardo
de codificación depende de una profundidad de registro de
almacenamiento intermedio de fluctuaciones.
20. El método de acuerdo con la reivindicación
19, caracterizado porque dicha asignación de retardo de
codificación comprende, a su vez, las etapas de:
ajustar un nivel de llenado de objetivo o
pretendido de registro de almacenamiento intermedio de
fluctuaciones, dependiendo de dicha determinación; y
ajustar una señal de reloj de registro de
almacenamiento intermedio de fluctuaciones para conseguir un nivel
de llenado promedio igual a dicho nivel de llenado de objetivo de
registro de almacenamiento intermedio de fluctuaciones.
21. El método de acuerdo con la reivindicación
19, caracterizado porque dicha asignación de retardo de
codificación comprende, a su vez, las etapas de:
ajustar un nivel de llenado de objetivo o
pretendido de registro de almacenamiento intermedio de
fluctuaciones, dependiendo de dicha determinación; y
insertar o desechar tramas para conseguir un
nivel de llenado promedio igual a dicho nivel de llenado de objetivo
de registro de almacenamiento intermedio de fluctuaciones.
22. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque dicha
comunicación totalmente dúplex es una comunicación entre múltiples
partes.
23. Un terminal (20) que comprende:
medios de transferencia, destinados a transferir
datos de una manera totalmente dúplex hacia y desde dicho terminal
(20),
medios de codificación (22), asociados con un
enlace saliente (32); y
medios de descodificación (22), asociados con un
enlace entrante (34),
unos primeros medios detectores (24), destinados
a determinar si los datos transferidos por dicho enlace saliente
corresponden a actividad o a inactividad,
unos segundos medios detectores (70), destinados
a determinar si los datos transferidos por dicho enlace entrante
corresponden a actividad o a inactividad; caracterizado
por
medios de control de codificación (26),
destinados a controlar dichos medios de codificación (22), y de
manera que dichos medios de control de codificación (26) están
dispuestos para asignar un retardo de codificación en dicho enlace
saliente dependiendo de las determinaciones por parte de dichos
primeros y segundos medios detectores, por lo que el retardo de
codificación asignado en el enlace saliente es superior al retardo
de codificación del enlace entrante cuando el enlace entrante está
inactivo y el enlace saliente se encuentra activo; y
de tal modo que el retardo de codificación
asignado en el enlace saliente es inferior al retardo de
codificación del enlace entrante cuando el enlace entrante está
activo y el enlace saliente se encuentra inactivo, por lo que los
retardos de codificación asignados están sometidos a un presupuesto
o provisión total de retardo de codificación disponible.
24. El terminal de acuerdo con la reivindicación
23, caracterizado porque dichos medios de control de
codificación (26) están dispuestos para asignar la codificación en
asociación con una pluralidad de niveles de retardo de
codificación, basándose en un conjunto de esquemas de codificación
predeterminados.
25. El terminal de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 23-24, caracterizado
porque:
dichos medios de control de codificación (26)
están dispuestos de modo que controlan dichos medios de
descodificación (22) para que asignen la descodificación
dependiendo de salidas desde ambos dichos primeros medios detectores
(24) y dichos segundos medios detectores (70).
26. El terminal de acuerdo con la reivindicación
25, caracterizado porque dichos medios descodificadores (22)
comprenden un registro (54) de almacenamiento intermedio de
fluctuaciones, de tal modo que dichos medios de control de
codificación consisten en unos medios de control (26) de registro de
almacenamiento intermedio de fluctuaciones.
27. El terminal de acuerdo con la reivindicación
26, caracterizado porque dichos medios de control (26) de
registro de almacenamiento intermedio de fluctuaciones están
dispuestos para controlar una señal de reloj de registro de
almacenamiento intermedio de fluctuaciones.
28. El terminal de acuerdo con la reivindicación
26, caracterizado porque dichos medios de control (26) de
registro de almacenamiento intermedio de fluctuaciones están
dispuestos para insertar o desechar tramas.
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