JP2002271397A - パケット損失復旧器、及び、パケット損失復旧方法 - Google Patents

パケット損失復旧器、及び、パケット損失復旧方法

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JP2002271397A
JP2002271397A JP2001070814A JP2001070814A JP2002271397A JP 2002271397 A JP2002271397 A JP 2002271397A JP 2001070814 A JP2001070814 A JP 2001070814A JP 2001070814 A JP2001070814 A JP 2001070814A JP 2002271397 A JP2002271397 A JP 2002271397A
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packet
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packet loss
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Morihisa Endo
盛久 遠藤
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】復旧処理による音声品質の劣化を招かないこ
と。 【解決手段】 パケット網から入力された音声パケット
列2をデコードするデコードユニット3と、音声パケッ
ト列2の各音声データが無音状態であるか有音状態であ
るかを検出する有音無音検出ユニット6と、無音状態か
ら有音状態に遷移したフレームNの音声パケットにパケ
ット損失が発生したかどうかを検出するパケット損失検
出ユニット5と、無音状態から有音状態に遷移したフレ
ームNの音声パケットにパケット損失が発生した場合、
そのパケット損失が発生した損失発生音声パケットより
時間的に後に到着する時間遅れフレームN+1の音声パ
ケットに含まれる有音データに基づいて、損失発生音声
パケットの補間を実行する補間実行ユニット12とから
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パケット損失復旧
器、及び、パケット損失復旧方法に関し、特に、無音か
ら有音状態に遷移するタイミングでフレーム化されたパ
ケットが伝送途中でパケット損失した場合のパケット損
失復旧器、及び、パケット損失復旧方法に関する。
【0002】
【従来の技術】音声パケットの通信を行う通信経路中
で、そのパケットが損失する場合がある。パケット損失
が発生した場合、復旧処理が行われる。その復旧処理に
は、前フレームのデータが用いられる。このような復旧
処理では、有音常態から無音常態に状態遷移する際に、
フレーム化されたパケットがネットワーク上で損失した
場合、その復旧のために用いられるパケットは、無音部
分のパケットになる。このような場合、音声の立ちあが
りのデータが無音になって、聴覚的に聞きにくくなる現
象が起こる。このような現象は、パケット網を用いて音
声信号を伝送するシステム、特にQoSが保証されてい
ないIP網のようなネットワークでは、音声品質に重要
な影響を与える。
【0003】復旧処理による音声品質の劣化を招かない
ことが求められる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、復旧
処理による音声品質の劣化を招かないパケット損失復旧
器、及び、パケット損失復旧方法を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも1つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。
【0006】本発明によるパケット損失復旧器は、パケ
ット網から入力された音声パケット列(2)を取りこむ
パケット検出ユニット(1)と、音声パケット列(2)
をデコードするデコードユニット(3)と、音声パケッ
ト列(2)の各音声データが無音状態であるか有音状態
であるかを検出する有音無音検出ユニット(6)と、無
音状態から有音状態に遷移する途中のフレームNの音声
パケットにパケット損失が発生したかどうかを検出する
パケット損失検出ユニット(5)と、無音状態から有音
状態に遷移する途中のフレームNの音声パケットにパケ
ット損失が発生した場合、そのパケット損失が発生した
損失発生音声パケットより時間的に後に到着する時間遅
れフレームN+j(jは1を含む)の音声パケットに含
まれるデータに基づいて、損失発生音声パケットの補間
を実行する補間実行ユニット(12)とから構成されて
いる。
【0007】損失パケットは無音的であり、次のフレー
ムN+1の有音状態に基づいて補間が行われ、その損失
パケットの補間は、音声聴覚上で強い影響関係を持つ次
のパケットN+1の音声データに基づいて実行されるの
で、このような影響関係が意識されていない従来の単な
る補間と異なって、聴覚上で違和感がより抑制されてい
る。無音状態から有音状態に遷移する途中のパケットが
損失した際に、無音状態から有音常態に変化していくタ
イミングを検出し、そのタイミングであれば、バッファ
(7)に蓄積されたパケットデータに基づいて損失パケ
ットを補間して、言葉の先頭部分を補間することによ
り、より劣化が少ない音声通信が可能である。
【0008】通常は、j=1である。補間は、時間遅れ
フレームN+jの初頭部分のデータに基づいて円滑に実
行されることが円滑性の点で当然に好ましい。そのよう
なスムージング化の技術は周知である。補間は、より詳
しくは、時間遅れフレームN+jの初頭部分と無音状態
のフレームN−1の後尾部分との間で円滑に実行され
る。時間遅れフレームN+jが有音状態であり、その有
音状態の初頭部分が、損失パケットの零レベルから見て
急峻である高いレベルの有音状態であれば、その円滑な
補間は特に有意義である。
【0009】本発明によるパケット損失復旧方法は、音
声パケット列の各音声データが無音状態であるか有音状
態であるかを検出すること、無音状態から有音状態に遷
移する途中のフレームNの音声パケットにパケット損失
が発生したかどうかを検出すること、無音状態から有音
状態に遷移する途中のフレームNの音声パケットにパケ
ット損失が発生した場合、パケット損失が発生した損失
発生音声パケットより時間的に後に到着する時間遅れフ
レームN+1の音声パケットに含まれるデータに基づい
て、損失発生音声パケットの補間を実行することとから
構成されている。
【0010】その補間は、時間遅れフレームN+1の初
頭部分と無音状態のフレームN−1の後尾部分との間で
円滑に実行されることが更に重要であることは、既述の
通りである。
【0011】パケット網を用いて音声を通信する際の音
声品質に影響を与える要因として、パケット損失と、有
音/無音検出が定義される。そのような定義は、下記さ
れる実施の形態を通じて明らかにされる。そのような定
義のもとで、システム内においてこの2種類の要因を常
態的に測定し、パケット損失が発生した場合、そのパケ
ットが無音から有音状態に遷移するタイミングであるか
どうかを判断し、無音から有音に遷移するタイミングで
あれば、バッファに蓄積される次フレームのデータを用
いて、損失したパケットを補間して、補間したパケット
が無音であることを防止することより、音声の立ちあが
りタイミングの音声を推測して、音声が急激にたちあが
ることを防止することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図に対応して、本発明によるパケ
ット損失復旧器の実施の形態は、パケット検出ユニット
(PKTDET)が設けられている。そのパケット検出ユニッ
ト1は、図1に示されるように、対向装置(図示され
ず)から音声パケット2を受信して、音声パケット2の
内部に含まれるパケット順序列上の順番を示すシーケン
ス番号を監視する。パケット検出ユニット1は、デコー
ドユニット(DEC)3に接続している。デコードユニッ
ト3は、音声パケット2をデコードして、そのシーケン
ス番号を監視することにより、通信途中のネットワーク
上でパケット損失が発生していなければ、シーケンス番
号4が初期値から順番にインクリメントされていくこと
を確認することができる。
【0013】パケット検出ユニット1は、パケット損失
検出部(Packet Loss Detect)5に接続している。パケ
ット損失検出部5は、音声パケット2のシーケンス番号
4を監視し、そのシーケンス番号の正常受信又は以上受
信であるかに基づいて、パケット損失が発生しているか
どうかを検出する。デコードユニット3は、VAD(Vo
ice Activity Detect)6に接続している。VAD6
は、パケット検出ユニット1が受信した音声パケット2
に対して、音声部分のデータを抜き出し、そのレベルを
測定することにより、有音か無音かを判定する。音声
は、それが有音であればエネルギーを持つためそのレベ
ルが高くなる。そのようなレベルは、図2〜4に示され
るように、音声データのレベルが規定される閾値を越え
る場合に高レベルであり、その閾値を越えない場合に低
レベルであると定義される。パケット損失は、パケット
列を定める順序列数であるシーケンス番号が利用され、
そのシーケンス番号に対応されて検出され得る。
【0014】一般に、パケット網を転送されるデータ
は、ネットワーク上の要因によって、送信側で等間隔に
データを送信しても、受信側では到着間隔にばらつき
(ジッター)が生じる。ジッターの発生による障害を回
避するために、ジッター吸収バッファ7が受信側に設け
られる。受信側に設けられているジッター吸収バッファ
7は、ジッターを吸収してその音声データを等間隔で出
力することができる。ジッター吸収バッファ7は、パケ
ット検出ユニット1で受信したデータをパケット損失検
出部5で監視しているシーケンス番号4に基づいて、順
番にパケットを格納する。
【0015】パケット損失検出部5は、VAD6ととも
に音声検出器8に接続している。音声検出器8は、パケ
ット損失発生の有無であるパケット損失有無信号9をパ
ケット損失検出部5から受け取るとともに、有音無音判
定信号11をVAD6から受け取る。音声検出器8は、
VGEN(Voice Generatio)12に接続している。V
GEN12は、パケット損失有無信号9がパケット損失
発生信号であり、且つ、有音無音判定信号11が無音常
態(N−1)から有音常態(N+1又はN+1+j)に
遷移する途中のタイミングのデータである場合、パケッ
ト損失発生信号9’と有音無音遷移タイミング信号1
1’とを音声検出器8から受け取って、即ち、VGEN
12は、パケット損失が発生していて、且つ、その損失
パケットが無音常態から有音状態に遷移するタイミング
のデータであると判定した場合、その補間のために、前
フレームN−1を用いないで、損失パケットNの後に到
着するパケットを用いる。このような損失パケット補間
には、次フレームN+1のパケットが用いられる。補間
されたパケットは、ジッター吸収バッファ7にそれの所
定場所に格納される。ジッター吸収バッファ7に格納さ
れたデータは、PCMOUT部13から125μsの間
隔で出力される。
【0016】図2は、パケット損失が発生しない場合の
PCMOUT部13の出力波形を示している。パケット
損失が発生していないため、送信側から送出されたパケ
ットの全てが受信側に到着するため、音声の劣化は生じ
ていない。図3は、フレームNでパケット損失が発生し
たことを示している。従来は、パケットが損失している
フレームNを補間するために、前フレームN−1のデー
タを用いる。その前フレームのデータは、無音である。
このような無音の前フレームN−1とパケット損失フレ
ームNの次の有音のフレームN+1との間のパケット損
失フレームNを前フレームN−1の無音のデータを用い
て補間すれば、図3に示されるように、その補間は無音
になり、再生されたデータは無音状態になる。有音状態
に遷移するフレームは、無音再生フレーム(順序列上の
番号はN)である。このように、補間後には、無音フレ
ームNから有音フレームN+1に急にレベルが上がる遷
移が起こり音声の立ちあがり部分が欠落してしまって、
人間の聴覚に大きな影響を与える。
【0017】図4は、本発明によるパケット損失復旧方
法の補間方法を示している。無音から有音に遷移する途
中の有音フレームNが損失した場合、その損失フレーム
Nのパケットを補間するために、損失パケットNの次に
立ち上がって有音状態になった有音フレームN+1のデ
ータが用いられる。無音から有音に遷移したフレームN
が、ネットワーク上でロスしたことがパケット損失検出
部5により検出されると、パケット損失検出部5は有音
フレームであるN+1(又は、N+1+j、jは正の整
数)が到着するのを待ち、VGEN12は、フレームN
+1のデータが有音であり、且つ、フレームNが損失パ
ケットであることを判断して、フレームNの損失パケッ
トの補間のためのデータとして次の有音フレームN+1
の有音パケットのデータを用いて、図4に示されるよう
な補間を行う。
【0018】無音フレームと有音フレームの間のフレー
ムの補間のために、有音フレームN+1のデータをその
ままに用いた場合、急激な立ち上がりのために聴覚上違
和感を感じさせることが生じ得る。このような違和感の
発生を回避するために、無音状態からスムーズに音声が
立ち上がるように、スムージング処理が行なわれること
が音質劣化を更に抑制するために望ましい。補間に用い
るフレームN+1のデータは、ロスしたデータと強い相
関関係を持つ音声データである(はずである)ため、フ
レームN−1の無音状態のデータを用いて補間を行なう
より、出力されるデータの劣化をより有効に抑えること
が可能になる。
【0019】
【発明の効果】本発明によるパケット損失復旧器、及
び、パケット損失復旧方法は、無音から有音に遷移する
フレームのパケットデータがネットワーク上で損失した
場合、次に到着する有音のパケットデータを用いてロス
したフレームの補間を行なうことにより、ロスしたパケ
ットと相関性が強い有音のデータが用いられていて、よ
り有効にデータの劣化を抑制して、聴覚上の違和感の発
生を有効に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明によるパケット損失復旧器の実
施の形態を示す回路ブロックである。
【図2】図2は、パケット損失を示すグラフである。
【図3】図3は、従来の補間方法を示すグラフである。
【図4】図4は、本発明によるパケット損失復旧方法の
実施の形態を示すグラフである。
【符号の説明】
1…パケット検出ユニット 2…音声パケット列 3…デコードユニット 5…パケット損失検出ユニット 6…有音無音検出ユニット 7…バッファ 12…補間実行ユニット

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パケット網から入力された音声パケット列
    を取りこむパケット検出ユニット、 前記音声パケット列をデコードするデコードユニット
    と、 前記音声パケット列の各音声データが無音状態であるか
    有音状態であるかを検出する有音無音検出ユニットと、 無音状態から有音状態に遷移する途中のフレームNの音
    声パケットにパケット損失が発生したかどうかを検出す
    るパケット損失検出ユニットと、 無音状態から有音状態に遷移する途中のフレームNの音
    声パケットにパケット損失が発生した場合、前記パケッ
    ト損失が発生した損失発生音声パケットより時間的に後
    に到着する時間遅れフレームN+jの音声パケットに含
    まれるデータに基づいて、前記損失発生音声パケットの
    補間を実行する補間実行ユニットとを含むパケット損失
    復旧器。
  2. 【請求項2】j=1である請求項1のパケット損失復旧
    器。
  3. 【請求項3】前記補間は、前記時間遅れフレームN+j
    の初頭部分のデータに基づいて円滑に実行される請求項
    1のパケット損失復旧器。
  4. 【請求項4】j=1である請求項3のパケット損失復旧
    器。
  5. 【請求項5】前記補間は、前記時間遅れフレームN+j
    の初頭部分と前記無音状態のフレームN−1の後尾部分
    との間で円滑に実行される請求項3又は4のパケット損
    失復旧器。
  6. 【請求項6】音声パケット列の各音声データが無音状態
    であるか有音状態であるかを検出すること、 無音状態から有音状態に遷移する途中のフレームNの音
    声パケットにパケット損失が発生したかどうかを検出す
    ること、 無音状態から有音状態に遷移する途中のフレームNの音
    声パケットに損失が発生した場合、前記パケット損失が
    発生した損失発生音声パケットより時間的に後に到着す
    る時間遅れフレームN+1の音声パケットに含まれるデ
    ータに基づいて、前記損失発生音声パケットの補間を実
    行することとを含むパケット損失復旧方法。
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Cited By (3)

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