JP2014107614A

JP2014107614A - 通信端末

Info

Publication number: JP2014107614A
Application number: JP2012257343A
Authority: JP
Inventors: Chizuko Fujita; 知津子藤田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-09

Abstract

【課題】音声パケットの送信待ち時間を限りなく少なくして遅延時間を削減し、音声パケット通信における通話品質を向上させる通信端末を提供する。
【解決手段】音声をパケット化して送受信する通信端末において、音声を符号化するエンコード部と、エンコードしたデータからパケットを作成するパケット作成部と、パケットを送信する送信部と、パケット作成部によるパケットを作成するタイミングを制御するタイミング制御部とを備える。タイミング制御部は、エンコード部にパケットの作成タイミングとそのパケットの送信タイミングの差分を最大長として無音の音声データを破棄させてパケットの作成開始タイミングを後ろにずらすと共に、パケット作成部にパケットのタイムスタンプを破棄した分だけ前にずらすよう指示する。
【選択図】図４

Description

本発明は、音声をパケットで送受信する通信端末に関する。

従来から、ＶｏＩＰのように音声をパケット化して送受信する技術が提供されている。しかしながらこれまでの携帯電話は、パケット通信が可能になった現在でも、音声通話はリアルタイム通信であった。これは、パケット通信は原理的に遅延を許容する仕組みであるため、音声通話にパケット通信を用いると回線状況に応じて細かく途切れるおそれがあり、通話品質を著しく損ねてしまうためである。

しかしながらインフラの整備によりパケット通信が高速化し、おおむね音声通話に利用できる程度にまで環境が整ってきた。一方、パケット通信の需要は高騰していて、音声通話のためにサブチャネルを確保してしまうとパケット通信に使用できる無線リソースが限定されるため、システム全体としてのパフォーマンスが低下してしまうという問題がある。そこで、ＬＴＥ通信を行う携帯電話においては、ＶｏＩＰやテレビ電話等のリアルタイム通信を行うべきアプリケーションのデータもパケットで送受信することが考えられている。

このとき、やはり音声通話に遅延が生じてはいけないため、一定周期ごとに無線リソースを割り当てるセミパーシステントスケジューリング方式が提案されている。セミパーシステントスケジューリングの間隔は、例えば２０ｍｓｅｃや３０ｍｓｅｃ、４０ｍｓｅｃ等である。

なお、ソフトフォン（アプリケーションレベルで実現されるＩＰ電話）も一定の時間分の入力音声をパケットにし、パケットが作成された時点で通話相手へ向けて送信している。この場合はダイナミックに（なりゆきで）無線リソースを割り当てるベストエフォート方式でパケットが送信される。

上記のように、音声の遅延は通話品質の重要な基準の一つである。音声の遅延が十分に短い場合にはユーザにとって気にならないが、ある程度の長さになると、長ければ長い分だけ、通話品質が落ちる。ＩＰ電話の遅延時間の基準として、固定電話並みの品質として片道１００ｍｓｅｃまで、携帯電話並みの品質として片道１５０ｍｓｅｃまでとされており、遅延時間を短くすることが、音声の通話品質向上につながる。

特許文献１には、所定時間ごとの音声区間を符号化するに要する演算時間を計測し、演算時間が所定時間より長い場合には、演算量の少ない符号化方式を選択することが提案されている。特許文献１によれば、上記構成によって通信端末の負荷に起因するパケットロスを抑制し高品質な音声パケット通信を実現できると述べている。

特開２００６−３１９６８５号公報

特許文献１ではパケットロスを課題にしていたが、パケットロスが生じないまでも、品質に影響を与える程度の遅延が生じうる。

ＩＰ電話での音声の遅延は、送信側、通信経路上、受信側にて発生する可能性がある。まず、送信側では、パケット生成時間（＝パケットのサイズ）が、通話の遅延となる。通信経路では、送信端末から受信端末に届くまでの時間が遅延となる。受信側では、通信回線上で発生するパケット到着時間のずれ（ジッタ）を吸収するため、ＩＰ電話（ソフトフォン）の受信側の機能として、ジッタバッファが設定され、このバッファサイズ分が遅延となる。ジッタバッファは、一般的には、有線で通信するＰＣ用のソフトフォンのバッファサイズは６０ｍｓｅｃ程度に設定されることが多い。無線の場合は有線に比べてジッタが大きい傾向があり、バッファサイズがより大きく設定される。

さらにＬＴＥでの音声パケット通信は、上記したように、ＶｏＩＰパケットをセミパーシステントスケジューリングによって一定間隔で決まったタイミングで送信する。すると、ＩＰ電話が音声パケットを作成するタイミングと、ＬＴＥで音声パケットが送信されるタイミングとのずれ（パケット送信待ち）が遅延となる。すなわちＬＴＥでは、パケット作成時間に加えて、パケット送信待ちの時間が遅延となる。この遅延は、最大でセミパーシステントスケジューリングの間隔（２０ｍｓｅｃや３０ｍｓｅｃ等）である。

そこで本発明は、音声パケットの送信待ち時間を限りなく少なくして遅延時間を削減し、音声パケット通信における通話品質を向上させることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる通信端末の代表的な構成は、音声をパケット化して送受信する通信端末において、音声を符号化するエンコード部と、エンコードしたデータからパケットを作成するパケット作成部と、パケットを送信する送信部と、パケット作成部によるパケットを作成するタイミングを制御するタイミング制御部とを備え、タイミング制御部は、エンコード部にパケットの作成タイミングとそのパケットの送信タイミングの差分を最大長として無音の音声データを破棄させてパケットの作成開始タイミングを後ろにずらすと共に、パケット作成部にパケットのタイムスタンプを破棄した分だけ前にずらすよう指示することを特徴とする。

タイミング制御部は、送信待ちパケットの数が１より大きく、次の１パケット分の入力音声が無音である場合には、エンコード部に１パケット分の音声データを破棄させ、パケット作成部にパケットのタイムスタンプを破棄した分だけ前にずらすよう指示することが好ましい。

本発明によれば、音声パケットの送信待ち時間を限りなく少なくして遅延時間を削減し、音声パケット通信における通話品質を向上させることができる。

ネットワークの全体構成を説明する図である。図２は通信端末１００の構成を説明する図である。図３は通信端末１００の動作を説明するフローチャートである。音声データからのパケット作成タイミングと、パケット送信タイミングを説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

本実施形態では、ＬＴＥ通信を行う無線ネットワークを例に用いて説明する。ただしセミパーシステントスケジューリング方式を採用した通信ネットワークであれば本発明を適用しうる。

図１はネットワークの全体構成を説明する図である。通信端末１００は、基地局５０とＬＴＥによるＶｏＩＰで音声通話を行う。通信端末１００は基地局５０および通信ネットワーク５２を介して他のＬＴＥ端末や固定電話５４、無線ＬＡＮ端末５６と接続され、通話を行うことが可能となっている。

図２は通信端末１００の構成を説明する図である。図２に示すように、通信端末１００は、ＬＴＥにて通信を行うＬＴＥ通信部１１０と、ＶｏＩＰでの電話機能を提供する電話機能部１３０を備えている。

ＬＴＥ通信部１１０にある通信制御部１１２は、送信部１１４および受信部１１６を介して、基地局５０や通信ネットワーク５２との接続等、通信の制御を行う。また、基地局５０より指示されたスケジューリング情報を送信部１１４に通知する。

受信部１１６は、無線通信によりパケット（データ、制御メッセージ）を受信し、ＬＴＥ通信部１１０の通信制御部１１２や、電話機能部１３０の通話制御部１３２もしくは受信バッファ１３４にデータを渡す。

送信部１１４は、送信バッファ１１８内のデータや通信制御部１１２からの制御メッセージを無線通信にて基地局５０へ送信する。その際の無線リソースの割り当ては、通信制御部１１２から受け取ったスケジューリング情報に従う。送信バッファ１１８は、アプリケーションから受け取った送信データパケットを一時的に保持する。

また送信部１１４は、送信バッファ１１８よりパーシステントスケジューリングのデータパケットを取り出し送信した際に、送信通知部１２０に通知する。送信通知部１２０は、そのデータのアプリケーションに対して、データが送信されたタイミングと、送信バッファ１１８に残っているパケット数を通知する。

電話機能部１３０の通話制御部１３２は、発信・着信やコーデックの選択等の制御を行い、再生部１３６やパケット作成部１３８に動作開始・停止等の指示を行う。受信バッファ１３４は、受信部１１６より受信した再生パケットを一時的に保持する。再生部１３６は、受信バッファ１３４からパケットを取り出して再生する。再生速度は、パケットにつけられたタイムスタンプやバッファの蓄積量を参照し、音の切れが出来るだけ発生しないよう制御する。

エンコード部１４０は、マイク（不図示）からの入力音声を決められた長さ単位でエンコードし、パケット作成部１３８にデータを渡す。パケット作成部１３８は、データをパケットにし、タイムスタンプをつけて、ＬＴＥ通信部１１０に渡す。

タイミング制御部１４２は、パケット作成部１３８によるパケットを作成するタイミングを制御する。タイミング制御部１４２は送信通知部１２０から送信タイミングの通知を受けると、エンコード部１４０のパケット作成タイミングと音声データを監視する。

タイミング制御部１４２の動作について図３を用いて説明する。図３は通信端末１００の動作を説明するフローチャートである。

タイミング制御部１４２は、送信通知部１２０から通知された送信待ちパケット数が１より大きい場合には（２０２のＹＥＳ）、エンコード部１４０が次のパケットのためにエンコードする入力音声を監視する（２０４）。１パケット分の入力音声が無音である場合には（２０６のＹＥＳ）、タイミング制御部１４２はエンコード部１４０に１パケット分の音声データを破棄するよう指示する（２０８）。そしてタイミング制御部１４２は、パケット作成部１３８にパケットのタイムスタンプを破棄した分だけ前にずらすよう指示する（２１０）。すなわち、パケット単位で無音の音声データを破棄する。

さらにタイミング制御部１４２は、送信待ちパケット数が１以下の場合（２０２のＮＯ）においても、音声の遅延解消を図る。

タイミング制御部１４２は、パケット作成タイミングとパケット送信タイミングがずれている場合には（２１２のＹＥＳ）、エンコード部１４０が次のパケットのためにエンコードする入力音声を監視する（２１４）。そして無音部分がある場合には（２１６のＹＥＳ）、パケットの作成タイミングとそのパケットの送信タイミングの差分を最大長として、エンコード部１４０に無音の音声データを破棄するように指示する（２１８）。

そしてタイミング制御部１４２はパケット作成部１３８に、そのパケットのタイムスタンプを破棄した分だけ前にずらすよう指示する（２２０）。

図４は音声データからのパケット作成タイミングと、パケット送信タイミングを説明する図である。パケット作成タイミング（１）は、音声データの破棄を行う前の元のタイミングである。パケット作成タイミングの間隔と送信タイミングの間隔は同じであるとする。ここで、パケット作成タイミング（１）と送信タイミングがずれていると、その差の分だけ待ち時間ｗが発生している。

そこで上記のように、待ち時間分だけ無音の音声データを破棄する。すると、次のパケットの作成開始タイミングは、破棄した分だけ後ろにずれることとなり、パケット作成タイミング（２）（作成完了タイミング）も後ろにずれる。その結果、作成タイミング（２）と送信タイミングのずれ（待ち時間）が削減され、パケットが作成されたらすぐに送信されるように調整することができる。これにより、音声パケットの送信待ち時間を限りなく少なくして遅延時間を削減し、音声パケット通信における通話品質を向上させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、音声をパケットで送受信する通信端末に利用することができる。

５０…基地局、５２…通信ネットワーク、５４…固定電話、５６…無線ＬＡＮ端末、１００…ＬＴＥ端末、１１０…ＬＴＥ通信部、１１２…通信制御部、１１４…送信部、１１６…受信部、１１８…送信バッファ、１２０…送信通知部、１３０…電話機能部、１３２…通話制御部、１３４…受信バッファ、１３６…再生部、１３８…パケット作成部、１４０…エンコード部、１４２…タイミング制御部

Claims

音声をパケット化して送受信する通信端末において、
音声を符号化するエンコード部と、
エンコードしたデータからパケットを作成するパケット作成部と、
パケットを送信する送信部と、
前記パケット作成部によるパケットを作成するタイミングを制御するタイミング制御部とを備え、
前記タイミング制御部は、
前記エンコード部にパケットの作成タイミングとそのパケットの送信タイミングの差分を最大長として無音の音声データを破棄させてパケットの作成開始タイミングを後ろにずらすと共に、
前記パケット作成部にパケットのタイムスタンプを破棄した分だけ前にずらすよう指示することを特徴とする通信端末。
前記タイミング制御部は、送信待ちパケットの数が１より大きく、次の１パケット分の入力音声が無音である場合には、前記エンコード部に１パケット分の音声データを破棄させ、前記パケット作成部にパケットのタイムスタンプを破棄した分だけ前にずらすよう指示することを特徴とする請求項１に記載の通信端末。