JP2000124947A - 音声パケット受信装置及び方法 - Google Patents

音声パケット受信装置及び方法

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JP2000124947A
JP2000124947A JP10290508A JP29050898A JP2000124947A JP 2000124947 A JP2000124947 A JP 2000124947A JP 10290508 A JP10290508 A JP 10290508A JP 29050898 A JP29050898 A JP 29050898A JP 2000124947 A JP2000124947 A JP 2000124947A
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Nobuyuki Furuya
信行 古屋
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リアルタイム性を向上させても、音声品質の
劣化が少ない音声パケット受信装置及び方法を提供す
る。 【解決手段】 本発明は、ネットワークから到来するパ
ケットから原音声を示すPCMデータを復号化し、この
PCMデータを所定の伝送速度で出力する音声パケット
受信装置において、(1)リアルタイム性を損なわない
程度にパケットの到着時刻の差を吸収する符号化データ
用バッファ3と、(2)復号化したPCMデータが廃棄
しても音声品質に影響を及ぼさない無音に近い音声レベ
ルであるか否かを比較するPCMレベル比較回路6と、
(3)代替符号化データを挿入した場合に、PCMレベ
ル比較回路6の比較結果に基づいて無音に近いレベルの
PCMデータを、挿入した代替符号化データを復号化し
たデータ量分、所定の間隔で離散的に間引く間引きカウ
ント制御部9とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は音声パケット受信装
置及び方法に関し、例えば、LAN(Local AreaNetwor
k;ローカルエリアネットワーク)を介し、圧縮した音
声符号化データをパケット化して通信を行う音声通信に
適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】例えばLAN等のネットワークを介し、
音声データをパケット化して通信を行う音声通信では、
送信側におけるパケットの送信間隔と同じ間隔で、受信
側においてパケットが受信され、連続した音声データが
受信側の端末へ出力されることが要求される。しかしな
がら、ネットワーク回線のトラヒックの状況によって
は、パケットの到着時間に差が生じ、音声品質が劣化す
ることになる。
【0003】そのため、従来の音声通信におけるパケッ
トの受信装置には、このようなパケットの到着時間の差
を吸収するために、受信したパケットを一時バッファリ
ングしてから、受信側端末へ音声データを出力するよう
な手段が設けられている。
【0004】なお、一般的には、音声データは、ネット
ワーク回線の帯域を有効利用するために圧縮符号化され
たものが用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、音声通信で
は、会話に違和感をもたらさないように、リアルタイム
(即時)に送信側から受信側に送ることも要求される。
【0006】しかしながら、従来のパケットの受信装置
では、ネットワーク回線のトラヒックに基づいて、パケ
ットの到着時間の差を吸収するためにパケットのバッフ
ァ量を増やすと、送受信端末間の音声遅延が増加して会
話に違和感をもたらすという課題があった。また、反対
に、会話に違和感をもたらさないようにパケットのバッ
ファ量を減らしてリアルタイム性を向上させると、前述
したように、パケットの到着時間の差を吸収することが
できなくなる(以下、パケットの到着時間の差を吸収で
きなくなる状態を「アンダーラン」ということもある)
という課題があった。
【0007】ここで、アンダーランが生じた場合には、
一般的に、この吸収できない遅延パケットは廃棄され、
この遅延パケットの音声データの代わりに代替えの音声
データ(直前の音声データや無音パターンの音声デー
タ)が書き込まれることになる。従って、特に、廃棄さ
れる音声データが圧縮された符号化データである場合に
は、廃棄されてしまう音声データ量が多くなって音声品
質が劣化し、さらに、廃棄がバースト的に生じた場合に
は、著しく音声品質が劣化することになる。
【0008】そのため、リアルタイム性を向上させて
も、音声品質の劣化が少ない音声パケット受信装置及び
方法が求められていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、第1の本発明は、ネットワークから到来する音声パ
ケット列から原音声データを組み立て、組み立てられた
原音声データを出力する音声パケット受信装置におい
て、(1)ネットワークから到来する音声パケットが遅
延し、出力しようとする原音声データを組み立てられな
い場合に、この遅延音声パケットが到来するまでの組み
立てられない連続データ部分に、空き時間防止用の符号
化音声データを挿入するデータ挿入手段と、(2)デー
タ挿入手段が空き時間防止用の符号化音声データを挿入
した場合に、組み立てた原音声データのうち、所定の不
連続な位置にある複数の微少データ部分を、データ挿入
手段で挿入した符号化音声データに相当する時間分廃棄
するデータ廃棄手段とを有することを特徴とする。
【0010】また、第2の本発明は、ネットワークから
到来する音声パケット列から原音声データを組み立て、
組み立てられた原音声データを出力する音声パケット受
信方法において、(1)ネットワークから到来する音声
パケットが遅延し、出力しようとする原音声データを組
み立てられない場合に、この遅延音声パケットが到来す
るまでの組み立てられない連続データ部分に、空き時間
防止用の符号化音声データを挿入し、(2)空き時間防
止用の符号化音声データを挿入した場合に、組み立てた
原音声データのうち、所定の不連続な位置にある複数の
微少データ部分を、挿入した空き時間防止用の符号化音
声データに相当する時間分廃棄することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明による音声パケット
受信装置及び方法を、LANを介して通信する音声通信
に適用した一実施形態について、図面を参照しながら詳
述する。
【0012】(A) 構成の説明 図1は、この実施形態の音声パケット受信装置の構成を
示すブロック図である。図1において、この音声パケッ
ト受信装置は、LANインターフェース回路1と、CP
U2と、符号化データ用バッファ3と、音声圧縮用復号
化回路4と、シリアルtoパラレル5と、PCMレベル
比較回路6と、PCMデータ用バッファ7と、パラレル
toシリアル8と、間引きカウント制御部9と、タイミ
ング制御部10とを有する。
【0013】LANインターフェース回路1は、LAN
回線とのインターフェースを行う回路であり、LAN回
線から自装置宛に到来したパケットを受信して、受信し
たパケットから符号化データを取り出すものである。
【0014】CPU2は、LANインターフェース回路
1で受信パケットから符号化データが取り出された場合
に、取り出された符号化データを順次符号化データ用バ
ッファ3に書き込むものである。また、符号化データ用
バッファ3からアンダーランが起きたことを示す割り込
み信号が与えられた場合には、代替えの符号化データを
符号化データ用バッファ3に与えるものである。
【0015】符号化データ用バッファ3は、書き込まれ
た順番でデータを読み出すファースト・イン・ファース
ト・アウト(FIFO)タイプのメモリであり、CPU
2によって書き込まれた符号化データを、タイミング制
御部10からのリードパルスに基づいて読み出されるま
で一時的に格納し、リアルタイム性を損なわない(会話
に違和感を与えない)程度に、パケットの到着時刻の差
を吸収するものである。ここで、LAN回線から到来す
るパケットが輻輳等によって遅延し、この符号化データ
用バッファ3に格納される符号化データが減少してアン
ダーランが生じた場合には、エンプティフラグを立てて
CPU2に割り込み信号を与えるものである。
【0016】音声圧縮用復号化回路4は、符号化データ
用バッファ3から読み出された符号化データを復号化し
てPCMデータに復元するものである。
【0017】シリアルtoパラレル5又はパラレルto
シリアル8は、シフトレジスタ等で構成されるシリアル
とパラレルの変換用ICであり、シリアルデータ又はパ
ラレルデータをパラレルデータ又はシリアルデータに変
換するものである。なお、この実施形態では、PCMデ
ータは8ビットで構成されるデータであり、パラレルも
8ビットで構成されることになる。
【0018】PCMレベル比較回路6は、シリアルto
パラレル5からのPCMデータが、廃棄しても音声品質
に影響を及ぼさない無音に近い音声レベルのデータであ
るか否かを比較し、この比較結果を間引きカウント制御
部9に与えるものである。例えば、PCMデータを無音
に近いレベルの境界を示すしきい値(絶対値)で比較
し、しきい値より低いレベルであれば論理”1”高いレ
ベルであれば論理”0”を比較結果として出力するもの
である。
【0019】PCMデータ用バッファ7は、FIFOタ
イプのメモリであり、間引きカウント制御部9からのラ
イトパルスに基づいて書き込まれたシリアルtoパラレ
ル5からのPCMデータを、タイミング制御部10から
のリードパルスに基づいて読み出されるまで、一時的に
格納するものである。なお、読み出されたPCMデータ
は、パラレルtoシリアル8でシリアルデータに変換さ
れて、PBX等の時分割多重伝送路に与えられることに
なる。
【0020】間引きカウント制御部9は、PCMデータ
の間引き制御を行う回路であり、CPU2から間引きイ
ネーブルパルスが与えられた場合には、タイミング制御
部10からのライトパルスに基づいて離散的に間引くた
めのタイミングをカウントし、間引くカウントになった
ときに、PCMレベル比較回路6からの比較結果が無音
に近いレベルのPCMデータであれば、その間引くカウ
ントのライトパルスをマスクして、そのPCMデータが
PCMデータ用バッファ7に書き込まれないようにする
ものである。一方、CPU2から間引きイネーブルパル
スが与えられない場合は、タイミング制御部10からの
ライトパルスにマスクをかけずにそのままPCMデータ
用バッファ7に与えるものである。なお、離散的に間引
くためのカウント値は、PCMデータ用バッファ7に書
き込まれているPCMデータ量や、符号化データ用バッ
ファ3に書き込まれている符号化データ量、CPU2か
ら書き込まれる代替えの符号化データ量等に基づいて選
定される。また、この選定手段は、図示は省略している
が、間引きカウント制御部9内にあっても良いし、間引
きカウント制御部9外にあっても良い。
【0021】タイミング制御部10は、PCMデータ用
バッファ7のリード及びライトを周期的に行うために、
そのリードパルス及びライトパルスを生成してPCMデ
ータ用バッファ7に与えると共に、このリード及びライ
トするPCMデータを復号化するために、符号化データ
用バッファ3から符号化データを読み出すための定周期
なリードパルスを生成して符号化データ用バッファ3に
与えるものである。
【0022】(B) 動作の説明 次に、以上のような構成を有する音声パケット受信装置
の動作について、図1を参照しながら説明する。
【0023】LANを介して対向装置から到来したパケ
ットは、LANインターフェース回路1で受信され、そ
のパケットから符号化データが取り出され、CPU2に
よって、取り出された符号化データが符号化データ用バ
ッファ3に書き込まれる。
【0024】ここで、パケット到着時刻の違いを吸収す
るために、リアルタイム性を損なわない程度のある一定
量の符号化データが符号化データ用バッファ3に書き込
まれた後、タイミング制御部10からのリードパルスに
よって定周期でリードされ、その符号化データは音声圧
縮用復号化回路4に与えられる。
【0025】音声圧縮用復号化回路4では、与えられた
符号化データからPCMデータに復号化され、シリアル
toパラレル5でパラレルに変換されてPCMデータ用
バッファ7に蓄えられる。さらに、蓄えられたPCMデ
ータは、タイミング制御部10によって定周期で読み出
され、パラレルtoシリアル8でシリアルに変換されて
PBX等の時分割多重ハイウェイ等に出力されることに
なる。
【0026】しかしながら、LAN回線のトラヒックが
増大し、パケットの遅延が大きくなると、符号化データ
用バッファ3に蓄えられる符号化データが減少してアン
ダーランが生じ、エンプティフラグがアクティブ状態に
変化する。
【0027】このエンプティフラグはCPU2の割り込
みに接続されており、これによって、CPU2ではアン
ダーランが生じたことが検知され、符号化データ用バッ
ファ3に代替えの符号化データ(例えば、前フレームと
同じ符号化データや無音を示す符号化データ等)が、遅
延パケットが到着するまで書き込まれることになる。さ
らに、CPU2では、間引きイネーブルパルスが間引き
カウント制御部9に出力されることになる。
【0028】間引きカウント制御部9では、PCMデー
タ用バッファ7へのライト信号をマスクすることによ
り、時分割多重伝送路への重要でないデータ(無音に近
いレベルのデータ)が間引かれる。このときに間引かれ
るデータは連続しているわけではなく、レベルの低いデ
ータのみが離散的に間引かれることになる。なお、間引
かれるPCMデータ量は、CPU2で挿入された代替え
の符号化データを復号したPCMデータ量と同等のもの
が間引かれることになる。
【0029】(C) 効果の説明 以上のように、この実施形態によれば、(1)リアルタ
イム性を損なわない程度にパケットの到着時刻の差を吸
収する符号化データ用バッファ3と、(2)復号化した
PCMデータが廃棄しても音声品質に影響を及ぼさない
無音に近い音声レベルのデータであるか否かを比較する
PCMレベル比較回路6と、(3)代替符号化データを
挿入した場合に、PCMレベル比較回路6からの比較結
果に基づいて無音に近いレベルのPCMデータを、挿入
した代替符号化データを復号化したデータ量分、所定の
間隔で離散的に間引く間引きカウント制御部9とを有す
るので、リアルタイム性を損なわない程度に符号化デー
タ用バッファ3の格納容量を少なくし、アンダーランが
発生した場合でも、従来のように遅延したパケットの符
号化データを全て廃棄する場合に比べて、無音に近い音
声レベルのみを離散的に間引き、音声品質の劣化を少な
くすることができる。
【0030】また、この実施形態によれば、復号化回路
やDSPのフレーム修正機能を用いた場合はそのLSI
に品質が依存するが、この実施形態に示した処理ではそ
のような依存性がない。
【0031】(D) 他の実施形態 上記一実施形態では、音声データ(PCMデータ)を圧
縮した符号化データをパケット化して通信する音声通信
に本発明を適用したものを示したが、複数の連続した又
は1つの音声データをパケット化して通信する音声通信
であっても、同様に本発明を適用することができる。但
し、この場合には、音声圧縮用復号化回路4は不要にな
り、また、符号化データ用バッファ3とPCMデータ用
バッファ7とは互いに融合させたものとなる。
【0032】また、上記一実施形態では、間引きカウン
ト制御部9において、PCMレベル比較回路6で無音に
近いと判定したPCMデータのみ間引くものを示した
が、PCMデータのサンプリング周期が音声波形の変化
に比べて十分に短く、1つのPCMデータを直前のPC
Mデータに置き換えても音声品質の劣化が少ない場合に
は、PCMレベル比較回路6の比較結果を参照すること
なく、間引きカウント制御部9で所定の離散的なタイミ
ングで間引くものであっても良い。勿論、この場合に
は、PCMレベル比較回路6は不要になる。
【0033】さらに、上記一実施形態では、間引きカウ
ント制御部9において、1つのPCMデータごとに離散
的に間引くものを示したが、PCMデータのサンプリン
グ周期が短いものであれば、音声品質の劣化が少ない微
少な複数の連続PCMデータ単位で離散的に間引くもの
であっても良い。
【0034】さらにまた、上記一実施形態では、LAN
から到来したパケットからPCMデータを組み立て、組
み立てたPCMデータをPBX等の時分割多重伝送路へ
出力するものを示したが、この様な実施形態に限定する
ことなく、例えば、LANに接続された端末本体内にこ
の音声パケット受信装置を設けるものであっても良い
し、また、スピーカ出力する装置内に設けた設けるもの
であっても良いし、さらに、他の装置又はシステムに設
けるものであっても勿論良い。
【0035】
【発明の効果】以上のように、本発明の音声パケット受
信装置及び方法によれば、(1)ネットワークから到来
する音声パケットが遅延し、出力しようとする原音声デ
ータを組み立てられない場合に、この遅延音声パケット
が到来するまでの組み立てられない連続データ部分に、
空き時間防止用の符号化音声データを挿入し、(2)空
き時間防止用の符号化音声データを挿入した場合に、組
み立てた原音声データのうち、所定の不連続な位置にあ
る複数の微少データ部分を、挿入した空き時間防止用の
符号化音声データに相当する時間分廃棄するので、リア
ルタイム性を向上させるために原音声データを一時的に
格納する格納量を少なくし、遅延パケットによって原音
声データを組み立てられない場合が発生しても、従来の
ように遅延パケットの全データを廃棄する場合に比べ
て、音声品質の劣化が少ない微少データ部分を廃棄し、
音声品質の劣化を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の音声復号化装置の構成を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
3…符号化データ用バッファ、6…PCMレベル比較回
路、9…間引きカウント制御部。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ネットワークから到来する音声パケット
    列から原音声データを組み立て、組み立てられた原音声
    データを出力する音声パケット受信装置において、 ネットワークから到来する音声パケットが遅延し、出力
    しようとする原音声データを組み立てられない場合に、
    この遅延音声パケットが到来するまでの組み立てられな
    い連続データ部分に、空き時間防止用の符号化音声デー
    タを挿入するデータ挿入手段と、 上記データ挿入手段が空き時間防止用の符号化音声デー
    タを挿入した場合に、組み立てた原音声データのうち、
    所定の不連続な位置にある複数の微少データ部分を、上
    記データ挿入手段で挿入した符号化音声データに相当す
    る時間分廃棄するデータ廃棄手段とを有することを特徴
    とする音声パケット受信装置。
  2. 【請求項2】 組み立てた原音声データが、伝送しなく
    ても音声品質が劣化しないものであるか否かを、音声要
    素毎に判定する品質劣化判定手段を有し、 上記データ廃棄手段は、廃棄しようとする微少データ部
    分が、上記品質劣化判定手段で音声品質が劣化しないも
    のであると判定した場合に廃棄することを特徴とする請
    求項1に記載の音声パケット受信装置。
  3. 【請求項3】 上記データ廃棄手段が廃棄しようとする
    微少データ部分の位置を、少なくとも上記データ挿入手
    段で挿入されるデータ量に基づいて決定する廃棄位置決
    定手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載
    の音声パケット受信装置。
  4. 【請求項4】 ネットワークから到来する上記音声パケ
    ットは、原音声データを圧縮した符号化データを含むこ
    とを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の音声パ
    ケット受信装置。
  5. 【請求項5】 ネットワークから到来する音声パケット
    列から原音声データを組み立て、組み立てられた原音声
    データを出力する音声パケット受信方法において、 ネットワークから到来する音声パケットが遅延し、出力
    しようとする原音声データを組み立てられない場合に、
    この遅延音声パケットが到来するまでの組み立てられな
    い連続データ部分に、空き時間防止用の符号化音声デー
    タを挿入し、 空き時間防止用の符号化音声データを挿入した場合に、
    組み立てた原音声データのうち、所定の不連続な位置に
    ある複数の微少データ部分を、挿入した空き時間防止用
    の符号化音声データに相当する時間分廃棄することを特
    徴とする音声パケット受信方法。
  6. 【請求項6】 廃棄しようとする微少データ部分が、伝
    送しなくても音声品質が劣化しないものである場合に廃
    棄することを特徴とする請求項5に記載の音声パケット
    受信方法。
  7. 【請求項7】 廃棄しようとする微少データ部分の位置
    を、少なくとも挿入した空き時間防止用のデータ量に基
    づいて決定することを特徴とする請求項5又は6に記載
    の音声パケット受信方法。
  8. 【請求項8】 ネットワークから到来する上記音声パケ
    ットは、原音声データを圧縮した符号化データを含むこ
    とを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の音声パ
    ケット受信方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7796584B2 (en) 2003-09-30 2010-09-14 Nec Corporation Method for connection between communication networks of different types and gateway apparatus
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