JP2016158133A - 通信装置、遅延回復方法および遅延回復プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】受信バッファにおける遅延が発生した場合に、受信バッファのデータを破棄するか否かを容易に判定して遅延を回復すること。【解決手段】音声信号の送信または受信を行う通信装置であって、音声信号と、通信装置の送信状態または受信状態を示す状態信号と、を含む音声データを記憶する受信バッファと、受信バッファに記憶される音声データを読み出すデータ制御部と、受信バッファに記憶される音声データの数が予め定められた数より多い場合、遅延回復処理を行う受信バッファ制御部と、を備える。また、受信バッファ制御部は、遅延回復処理において、データ制御部によって読み出された音声データに含まれる状態信号に基づいて、受信バッファに記憶される音声データを破棄するか否かを判断するものである。【選択図】図１

Description

本発明は、音声パケット通信を行う通信装置、該通信装置における遅延回復方法およびプログラムに関するものである。

近年、インターネット等のネットワークを使用し、音声をパケット化した音声パケットをリアルタイムで伝送する技術がある。音声パケットを伝送する際、ネットワークの状態によっては、受信側での音声パケットの到達間隔にゆらぎが発生することがある。そこで、その対策として、音声パケットを一時的に受信バッファに記憶し、受信バッファで到達間隔のゆらぎを吸収させることが知られている。

ただし、受信バッファを設けることで、弊害も発生する。例えば、到達間隔のゆらぎにより、音声パケットの到達間隔には疎の状態と密の状態とが発生する。そして、音声パケットの到達間隔が疎の状態の場合、受信バッファ内のデータが空になってしまうことがある。このとき、受信側では、パケットの欠落を隠蔽するために、音声信号が無音となる補填データを用いて欠落したパケットを補填する処理が行われる。その後、音声パケットの到達間隔が密の状態となり、受信バッファに多数のデータが入力されると、先の補填処理にて補填した分のデータが受信バッファに蓄積され、遅延が発生する。このような遅延は、音声信号の劣化を引き起こす。

そこで、補填処理による遅延の対策として、受信バッファ内に想定外の数のデータが蓄積された場合に、受信バッファ内のデータを破棄することで、遅延を回復する技術が提案されている。例えば、特許文献１では、受信バッファ内に想定外の数のデータが蓄積された場合、受信バッファ内の音声信号が無音であるか否かを判定し、音声信号が無音の場合に当該データを破棄することで、受信バッファ内のデータ数を理想状態にする技術が提案されている。

特開２０００−３１２２２３号公報

特許文献１に記載されるように、音声信号が無音の場合に受信バッファ内のデータを破棄するためには、音声信号が無音か有音かを判定する処理が必要になる。特許文献１では、音声復号器により生成される合成音声信号からフレームパワーを算出し、算出したフレームパワーを閾値と比較することで、有音または無音の判定を行っている。この場合、全ての音声信号に対してフレームパワーを算出する必要があり、処理が煩雑になってしまう。

そこで、受信バッファにおける遅延が発生した場合に、受信バッファ内のデータを破棄するか否かを容易に判定して遅延を回復することが望まれていた。

本発明に係る通信装置は、音声信号の送信または受信を行う通信装置であって、音声信号と、通信装置の送信状態または受信状態を示す状態信号と、を含む音声データを記憶する受信バッファと、受信バッファに記憶される音声データを読み出すデータ制御部と、受信バッファに記憶される音声データの数が予め定められた数より多い場合、遅延回復処理を行う受信バッファ制御部と、を備え、受信バッファ制御部は、遅延回復処理において、データ制御部によって読み出された音声データに含まれる状態信号に基づいて、受信バッファに記憶される音声データを破棄するか否かを判断するものである。

本発明に係る遅延回復方法は、音声信号の送信または受信を行う通信装置における遅延回復方法であって、通信装置は、音声信号と、通信装置の送信状態または受信状態を示す状態信号とを含む音声データを記憶する受信バッファを備え、遅延回復方法は、受信バッファに記憶される音声データを読み出すステップと、受信バッファに記憶される音声データの数が予め定められた数より多いか否かを判断するステップと、受信バッファに記憶される音声データの数が予め定められた数より多い場合、読み出された音声データに含まれる状態信号に基づいて、受信バッファに記憶される音声データを破棄するか否かを判断するステップと、を含むものである。

本発明に係る遅延回復プログラムは、音声信号の送信または受信を行う通信装置における遅延回復プログラムであって、通信装置は、音声信号と、通信装置の送信状態または受信状態を示す状態信号とを含む音声データを記憶する受信バッファを備え、遅延回復プログラムは、受信バッファに記憶される音声データを読み出すステップと、受信バッファに記憶される音声データの数が予め定められた数より多いか否かを判断するステップと、受信バッファに記憶される音声データの数が予め定められた数より多い場合、読み出された音声データに含まれる状態信号に基づいて、受信バッファに記憶される音声データを破棄するか否かを判断するステップと、を通信装置に実行させるものである。

本発明によれば、状態情報を用いることで、容易に音声信号が有音または無音かを判定し、データ破棄の可否を判断することができる。これにより、受信バッファ内のデータ数を理想状態にして遅延を回復することが可能となる。

本発明の実施の形態１における通信装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態１におけるＲＴＰパケットのフォーマットの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるＲＴＰパケットの拡張ヘッダの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における音声データのフォーマットの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における送信無線装置の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における受信バッファの状態を説明するための図である。 本発明の実施の形態２における通信装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態２における受信操作装置の処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の通信装置および遅延回復方法の実施の形態を詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における通信装置１の概略構成図である。本実施の形態の通信装置１は、航空無線通信システムにおいて、航空機などへの音声信号の送信に使用される送信装置である。図１に示すように、通信装置１は、送信操作装置１００と、送信無線装置１１０とから構成される。送信操作装置１００と送信無線装置１１０とは、インターネットなどのネットワーク１２０を介して通信を行う。また、送信操作装置１００には、マイク１０１および押し釦スイッチ１０２が接続される。なお、マイク１０１および押し釦スイッチ１０２は、送信操作装置１００と一体型に設けられてもよい。本実施の形態の通信装置１では、送信操作装置１００に、マイク１０１および押し釦スイッチ１０２から音声信号Ｖｉｎおよびプレストーク信号ＰＴＴｉｎが入力され、ネットワーク１２０経由で送信無線装置１１０に送られる。送信無線装置１１０は、プレストーク信号ＰＴＴがオンの場合、音声信号Ｖを無線信号Ｒとして送出する。

送信操作装置１００は、管制センターなどに設置され、航空機等に送信するための音声が入力される操作卓である。図１に示すように、送信操作装置１００は、入力部１０３と、符号化処理部１０４と、ネットワークＩ／Ｆ（インターフェース）部１０５と、を備える。入力部１０３は、アナログ電子回路で実現される。符号化処理部１０４およびネットワークＩ／Ｆ部１０５は、ソフトウェアで実現される機能部として送信操作装置１００が備えるＣＰＵ（図示せず）によって、メモリまたはＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体（図示せず）に記憶されるプログラムを実行することで実現される。または、上記各部は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific IC）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路で実現されてもよい。

送信操作装置１００に接続されるマイク１０１に入力された音声は、電気信号に変換され音声信号Ｖｉｎとして入力部１０３へ出力される。押し釦スイッチ１０２は、プレストーク用の押釦スイッチであり、音声を入力する際に押下される。押し釦スイッチ１０２の接点情報（オン／オフ）は、入力部１０３へ出力される。

入力部１０３は、マイク１０１の音声信号Ｖｉｎを音声信号Ｖとして符号化処理部１０４へ出力し、押し釦スイッチ１０２の接点情報をプレストーク信号ＰＴＴとしてネットワークＩ／Ｆ部１０５へ出力する。音声信号Ｖはアナログ音声信号である。また、プレストーク信号ＰＴＴは、送信操作装置１００における音声送信状態を示す状態信号であり、押し釦スイッチ１０２が押下されたとき（送信状態のとき）オンとなり、押下されていないとき（非送信状態のとき）はオフとなる信号である。

符号化処理部１０４は、入力部１０３から入力される音声信号Ｖをデジタル信号へ変換するとともに符号化処理を行い、音声信号ＶｄとしてネットワークＩ／Ｆ部１０５へ出力する。なお、音声信号の符号化処理については、特に限定されるものではなく、既知の各種方式を用いることができる。

ネットワークＩ／Ｆ部１０５は、送信操作装置１００と送信無線装置１１０とのネットワーク通信に必要な各種フレームの生成およびプロトコル制御を行うものである。ネットワークＩ／Ｆ部１０５は、ＲＦＣ１８８９などで規定されるＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）で、送信無線装置１１０への伝送を行う。詳しくは、ネットワークＩ／Ｆ部１０５は、符号化処理部１０４から入力される音声信号Ｖｄと入力部１０３から入力されるプレストーク信号ＰＴＴとから、ＲＴＰパケットＰ１を生成する。

図２は、ＲＴＰパケットＰ１のフォーマットの一例を示す図である。ネットワークＩ／Ｆ部１０５は、音声信号ＶｄをＲＴＰパケットＰ１のペイロード３２へ割り当て、プレストーク信号ＰＴＴをコード化して拡張ヘッダ３１に割り当てる。図３は、ＲＴＰパケットＰ１の拡張ヘッダ３１の一例を示す図である。プレストーク信号ＰＴＴは、オンまたはオフの状態に応じてコード化され、拡張ヘッダ３１のＰＴＴｔｙｐｅ３１１に割り当てられる。具体的には、プレストーク信号ＰＴＴがオフの場合は「０ｘ００」が割り当てられ、オンの場合は「０ｘ０１」が割り当てられる。拡張ヘッダ３１のＳＱＵ３１２は、送信操作装置１００では未使用となり、固定値として「０」が割り当てられる。ＩＤ３１３はネットワークＩ／Ｆ部１０５と、送信無線装置１１０のネットワークＩ／Ｆ部１１１とのセッション時に付与される認識コードである。送信無線装置１１０のネットワークＩ／Ｆ部１１１は、拡張ヘッダ３１のＩＤ３１３を確認することで、送信操作装置１００からの信号か否かを判定することが可能となる。ネットワークＩ／Ｆ部１０５で生成されたＲＴＰパケットＰ１は、ネットワーク１２０を介して送信無線装置１１０のネットワークＩ／Ｆ部１１１へ出力される。

図１に戻って、送信無線装置１１０は、送信操作装置１００に入力された音声を航空機等に無線送信するための装置である。図１に示すように、送信無線装置１１０は、ネットワークＩ／Ｆ部１１１と、受信バッファ１１２と、受信バッファ制御部１１３と、補填処理部１１４と、データ制御部１１５と、復号化処理部１１６と、送信部１１７と、周期生成部１１８と、を備える。送信部１１７は、アナログ電子回路で実現される。ネットワークＩ／Ｆ部１１１と、受信バッファ１１２と、受信バッファ制御部１１３と、補填処理部１１４と、データ制御部１１５と、復号化処理部１１６とは、ソフトウェアで実現される機能部として送信無線装置１１０が備えるＣＰＵ（図示せず）によって、メモリまたはＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体（図示せず）に記憶されるプログラムを実行することで実現される。または、上記各部は、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤなどの電子回路で実現されてもよい。

ネットワークＩ／Ｆ部１１１は、ネットワーク１２０を介して、ＲＴＰパケットＰ１を受信し、受信したＲＴＰパケットＰ１から、音声信号Ｖｄおよびプレストーク信号ＰＴＴを抽出する。そして、抽出した音声信号Ｖｄおよびプレストーク信号ＰＴＴを編成し、音声データＤ１を生成する。ネットワークＩ／Ｆ部１１１は、ＲＴＰパケットＰ１を１パケット受信する毎に、音声データＤ１を生成し、受信バッファ１１２に書き込むとともに、補填処理部１１４へ出力する。

図４は、１パケットの送信周期が２．５ｍｓの場合の音声データＤ１のフォーマットの一例を示す図である。音声データＤ１のＰＴＴ５０１には、ネットワークＩ／Ｆ部１１１が受信したプレストーク信号ＰＴＴがオンの場合は「１」が割り当てられ、オフの場合は「０」が割り当てられる。ＳＱ５０２は、送信無線装置１１０では未使用であり、固定値として「０」が割り当てられる。Ｐａｃｋｅｔ Ｎｕｍｂｅｒ５０３は、１パケット毎に付与されるパケット番号である。Ｖｏｉｃｅ Ｄａｔａ［ｎ］５０４（ｎ：１〜２０）は、音声信号Ｖｄである。ただし、図４に示すＶｏｉｃｅ Ｄａｔａ［ｎ］は一例であり、符号化方式によりビット数は変化する。

受信バッファ１１２は、例えば半導体メモリなどで構成され、ネットワークＩ／Ｆ部１１１によって生成された音声データＤ１を時系列に記憶する。

受信バッファ制御部１１３は、受信バッファ１１２に記憶される音声データＤ１の数を制御する制御部である。受信バッファ制御部１１３は、データ制御部１１５に対し、一定の周期で受信バッファ１１２に記憶される音声データＤ１を読み出す（リードする）データリード要求およびデータコードを出力する。データリード要求およびデータコードの出力を行う周期は、受信バッファ制御部１１３に内蔵する周期生成部１１８にて生成される。

また、受信バッファ制御部１１３は、受信バッファ１１２に記憶される音声データＤ１の数に応じて、異なるデータコードを出力する。詳しくは、ネットワーク１２０においてＲＴＰパケットＰ１の到達間隔にゆらぎが生じ、ＲＴＰパケットＰ１が到達しない間（すなわち疎状態）に、受信バッファ１１２内に記憶される音声データＤ１の数が０になる場合がある。この場合、受信バッファ制御部１１３は、データコードを「補填処理リード」とし、データリード要求とともにデータ制御部１１５に出力する。データコード「補填処理リード」は、受信バッファ１１２の補填処理を要求するものである。

また、受信バッファ１１２に記憶されるデータ数が０でない場合であって、受信バッファ１１２に記憶されるデータ数が許容範囲内である場合、受信バッファ制御部１１３は、データコードを「通常リード」とし、データリード要求とともにデータ制御部１１５に出力する。データコード「通常リード」は、受信バッファ１１２から１パケット分の音声データＤ１を読み出して送出することを要求するものである。また、受信バッファ１１２に記憶されるデータ数が許容範囲内である場合とは、受信バッファ１１２におけるデータ遅延時間がシステム的に問題ない場合をいう。

さらに、受信バッファ１１２に記憶されるデータ数が０でない場合であって、受信バッファ１１２に記憶されるデータ数が許容範囲外である場合、受信バッファ制御部１１３は、遅延回復処理を実行する。遅延回復処理では、受信バッファ制御部１１３は、データ制御部１１５によって読み出された音声データＤ１の音声信号Ｖｄが有音か無音かを判断する。ここで、航空無線通信システムの送信装置においては、通信装置１から電波を送出する際に使用されるプレストーク信号ＰＴＴがオンの場合は通話中であり音声信号Ｖｄが有音である可能性が高く、オフの場合は通話が無く音声信号Ｖｄが無音である可能性が高い。そこで、受信バッファ制御部１１３は、音声データＤ１のプレストーク信号ＰＴＴに基づいて、音声信号Ｖｄが有音か無音かの判定を行う。具体的には、音声データＤ１のプレストーク信号ＰＴＴがオンの場合は有音であると判断し、プレストーク信号ＰＴＴがオフの場合は無音であると判断する。

そして、音声信号Ｖｄが無音であると判断された場合、データコードを「破棄リード」とし、データリード要求とともにデータ制御部１１５に出力する。データコード「破棄リード」は、受信バッファ１１２から１パケット分の音声データＤ１を読み出して破棄することを要求するものである。

補填処理部１１４は、受信バッファ１１２に記憶される音声データＤ１の数が０(データ無し)の場合に、補填処理を行う処理部である。補填処理部１１４は、過去の音声データＤ１中の音声信号Ｖｄから、音声信号の劣化を最小限とするような補填用データを生成し、データ制御部１１５からの要求に応じて出力する。補填データは、例えば「ITU-T G.711 Appendix I」で規定される方法など、既知の方法を用いて生成することができる。

データ制御部１１５は、受信バッファ制御部１１３からのデータリード要求およびデータコードに応じた制御動作を行う。例えば、データ制御部１１５は、受信バッファ制御部１１３から入力されるデータコードが「通常リード」の場合、「通常リード」で規定されているデータリード先である受信バッファ１１２に対して通常リード制御を行う。具体的には、受信バッファ１１２に記憶される音声データＤ１のうち、最も古い１パケット分の音声データＤ１を読み出す（リードする）。これにより、受信バッファ１１２のデータ数が１減少する。そして、データ制御部１１５は、受信バッファ１１２から読み出した音声データＤ１を音声信号Ｖｄとプレストーク信号ＰＴＴに分離し、音声信号Ｖｄを復号化処理部１１６へ、プレストーク信号ＰＴＴを受信バッファ制御部１１３および送信部１１７へ、それぞれ出力する。

また、データ制御部１１５は、受信バッファ制御部１１３から入力されるデータコードが「破棄リード」の場合、「破棄リード」で規定されているデータリード先である受信バッファ１１２に対して破棄リード制御を行う。具体的には、受信バッファ１１２に記憶される音声データＤ１のうち、最も古い１パケット分の音声データＤ１を読み出す。これにより、受信バッファ１１２のデータ数が１減少する。そして、データ制御部１１５は、読み出した音声データＤ１を破棄する。すなわち、データ制御部１１５は、データコードが「破棄リード」の場合、読み出した音声データＤ１の音声信号Ｖｄおよびプレストーク信号ＰＴＴを復号化処理部１１６、ならびに送信部１１７および受信バッファ制御部１１３へ出力しない。

さらに、データ制御部１１５は、受信バッファ制御部１１３から入力されるデータコードが「補填処理リード」の場合、「補填処理リード」で規定されているデータリード先である補填処理部１１４に対して補填リード制御を行う。具体的には、補填処理部１１４から１パケット分の補填データを読み出す。そして、データ制御部１１５は、補填処理部１１４から読み出した補填データを音声信号Ｖｄとして復号化処理部１１６へ出力する。

復号化処理部１１６は、データ制御部１１５から入力される音声信号Ｖｄの復号化処理を行うとともに、デジタル信号である音声信号Ｖｄをアナログ信号である音声信号Ｖｏｕｔに変換する。そして、音声信号Ｖｏｕｔを送信部１１７へ出力する。送信部１１７は、データ制御部１１５から入力されるプレストーク信号ＰＴＴがオンの場合、音声信号Ｖｏｕｔを無線信号Ｒとして送出する。

図５は、送信無線装置１１０の処理の流れを示すフローチャートである。本処理では、まず、ネットワークＩ／Ｆ部１１１によって、ＲＴＰパケットＰ１を受信したか否かが判断される（Ｓ１）。ＲＴＰパケットＰ１を受信していない場合は（Ｓ１：ＮＯ）、ステップＳ４に進む。一方、ＲＴＰパケットＰ１を受信した場合は（Ｓ１：ＹＥＳ）、受信したＲＴＰパケットＰ１から音声データＤ１が生成され（Ｓ２）、受信バッファ１１２に記憶される（Ｓ３）。これにより、受信バッファ１１２に記憶されるデータの数が１増加する。

そして、受信バッファ制御部１１３によって、周期生成部１１８にて生成される一定周期に達したか否かが判断される（Ｓ４）。ここで、一定周期に達していない場合（Ｓ４：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。一方、一定周期に達した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、受信バッファ１１２に記憶されるデータ数が０より大きいか否かが判断される（Ｓ５）。

受信バッファ１１２に記憶されるデータ数が０以下である場合（Ｓ５：ＮＯ）、すなわち、受信バッファ１１２に音声データＤ１が記憶されていない場合、受信バッファ制御部１１３から、データ制御部１１５に対しデータリード要求とともにデータコード「補填処理リード」が出力される（Ｓ６）。そして、データ制御部１１５によって補填リード制御が行われる（Ｓ７）。具体的には、データ制御部１１５によって、補填処理部１１４から１パケット分の補填データが読み出され、読み出された補填データが音声信号Ｖｄとして復号化処理部１１６へ出力される。そして、復号化処理部１１６において復号化され、送信部１１７から送出される。

一方、受信バッファ１１２に記憶される音声データＤ１の数が０より大きい場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、受信バッファ制御部１１３から、データ制御部１１５に対しデータリード要求とともにデータコード「通常リード」が出力される（Ｓ８）。そして、データ制御部１１５によって、通常リード制御が行われる（Ｓ９）。具体的には、データ制御部１１５によって、受信バッファ１１２から、最も古い１パケット分の音声データＤ１が読み出され、音声信号Ｖｄとプレストーク信号ＰＴＴに分離される。そして、音声信号Ｖｄが復号化処理部１１６へ、プレストーク信号ＰＴＴが受信バッファ制御部１１３および送信部１１７へ出力される。そして、復号化処理部１１６によって、音声信号Ｖｏｕｔに変換され、プレストーク信号ＰＴＴがオンの場合、送信部１１７から音声信号Ｖｏｕｔが無線信号Ｒとして送出される。これにより、受信バッファ１１２のデータ数が１減少する。

続いて、受信バッファ制御部１１３によって、受信バッファ１１２のデータ数が閾値以上であるか否かが判断される（Ｓ１０）。ここで、閾値は、許容範囲外の（すなわち問題のある遅延時間を引き起こす）データ数が、予め定められ、設定される。そして、受信バッファ１１２に記憶される音声データＤ１の数が閾値より少ない場合は（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ１の処理に戻る。一方、受信バッファ１１２に記憶される音声データＤ１の数が閾値以上の場合は（Ｓ１０：ＹＥＳ）、受信バッファ制御部１１３によって、遅延回復処理が開始される。そして、ステップＳ９において、データ制御部１１５より入力されたプレストーク信号ＰＴＴがオフであるか否かが判断される（Ｓ１１）。ここでは、プレストーク信号ＰＴＴに基づいて、音声信号Ｖｄが有音か無音かが判断される。

そして、プレストーク信号ＰＴＴがオフでない（すなわちオンである）場合（Ｓ１１：ＮＯ）、音声信号Ｖｄは有音である可能性が高いと判断され、ステップＳ１へ戻る。一方、プレストーク信号ＰＴＴがオフの場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、音声信号Ｖｄは無音である可能性が高いと判断され、受信バッファ制御部１１３から、データ制御部１１５に対し、データリード要求とともにデータコード「破棄リード」が出力される（Ｓ１２）。

そして、データ制御部１１５によって、破棄リード制御が行われる（Ｓ１３）。具体的には、データ制御部１１５によって、受信バッファ１１２から、最も古い１パケット分の音声データＤ１が読み出され、読み出された音声データＤ１が破棄される。すなわち、破棄リード制御においては、音声信号Ｖｄおよびプレストーク信号ＰＴＴが読み出されるものの、復号化処理部１１６ならびに送信部１１７および受信バッファ制御部１１３へは出力されない。これにより受信バッファ１１２のデータ数がさらに１減少し、一周期内で受信バッファ１１２のデータ数が合計２減少する。破棄リード制御後は、ステップＳ１に戻り、以降のステップを繰り返す。

図６は、受信バッファ１１２の状態を説明するための図である。なお、図６に示す音声データＤ１は、図４に示す音声データＤ１を簡略化したものである。図６（ａ）は、受信バッファ１１２に記憶される音声データＤ１の数が許容範囲内である場合を示す。すなわち、図６（ａ）では、受信バッファ１１２においてデータ遅延が発生していない状態である。この場合、図５のステップＳ９における通常リード制御が実施され、周期的に１パケット分の音声データＤ１が読み出され、送出される。

図６（ｂ）は、ネットワーク１２０においてＲＴＰパケットＰ１の到達時間にゆらぎが生じた場合を示す。図６（ｂ）に示すように、１パケットの送信周期において、数個のＲＴＰパケットＰ１が受信され、数個の音声データＤ１が受信バッファ１１２に入力されることがある。このように、短期間に数個の音声データＤ１が入力されると、図６（ｃ）に示すように、受信バッファ１１２のデータ数が許容範囲外（図６の例の場合７個）となる。この場合、受信バッファ１１２にシステム的に許容できない遅延が発生する。

このとき、上記図５のステップＳ１１に示すように、受信バッファ制御部１１３による遅延回復処理が開始され、プレストーク信号ＰＴＴに基づいて受信バッファ１１２内の音声データＤ１を破棄するか否かが判断される。図６（ｃ）の例では、受信バッファ１１２から読み出された音声データＤ１のプレストーク信号ＰＴＴ（３）はオンのため、データ制御部１１５による破棄リード制御（Ｓ１３）は行われない。一方、図６（ｄ）に示す例のように、受信バッファ１１２から読み出された音声データＤ１のプレストーク信号ＰＴＴ（４）がオフの場合、データ制御部１１５による破棄リード制御（Ｓ１３）が行われ、音声データＤ１（Ｖ（５）、ＰＴＴ（５））が破棄される。同様に、図６（ｅ）に示すように、受信バッファ１１２から読み出された音声データＤ１のプレストーク信号ＰＴＴ（６）がオフの場合、再度データ制御部１１５による破棄リード制御（Ｓ１３）が行われ、音声データＤ１（Ｖ（７）、ＰＴＴ（７））が破棄される。これにより、受信バッファ１１２内のデータ数が減少する。このように、受信バッファ１１２に記憶される音声データＤ１の数が許容範囲内となるまで遅延回復処理が繰り返される。

以上のように、本実施の形態では、受信バッファ１１２のデータ数が閾値以上の場合、データ制御部１１５による破棄リード制御によって、一周期内で受信バッファ１１２に記憶される音声データＤ１が２パケット分減少される。これは、通常制御時と比較して１パケット減少数が多い。その結果、受信バッファ１１２によるデータ遅延時間が１パケット分短縮し、受信バッファ１１２における遅延が改善される。また、プレストーク信号ＰＴＴがオフの場合にのみ、音声データＤ１の破棄リード制御が行われるため、通話中の音声データＤ１を破棄することがなく、通話中の音声信号に影響を与えない。さらに、プレストーク信号ＰＴＴを用いることで、追加の演算等を行うことなく、簡易な制御で容易に音声信号Ｖｄが有音か無音かを判断することができる。

実施の形態２．
続いて、本発明の実施の形態２について説明する。図７は、実施の形態２における通信装置２の概略構成図である。本実施の形態の通信装置２は、航空無線通信システムにおいて航空機などからの音声信号の受信に使用される受信装置である。図７に示すように、通信装置２は、受信無線装置２００と、受信操作装置２１０とから構成される。受信無線装置２００と受信操作装置２１０とは、ネットワーク２２０を介して通信を行う。また、受信操作装置２１０には、スピーカ２３１および表示装置２３２が接続される。なお、スピーカ２３１および表示装置２３２は、受信操作装置２１０と一体型に設けられてもよい。通信装置２では、受信無線装置２００で音声信号Ｖおよび受信検出信号であるスケルチ信号ＳＱをネットワーク２２０経由で受信操作装置２１０に伝送する。そして、受信操作装置２１０から音声信号Ｖｏｕｔがスピーカ２３１へ出力され、スケルチ信号ＳＱｏｕｔが表示装置２３２へ出力される。

受信無線装置２００は、航空機などから送信される無線信号Ｒを受信するための装置である。図７に示すように、受信無線装置２００は、受信部２０１と、符号化処理部２０２と、ネットワークＩ／Ｆ部２０３と、を備える。受信部２０１は、アナログ電子回路で実現される。符号化処理部２０２およびネットワークＩ／Ｆ部２０３は、ソフトウェアで実現される機能部として受信無線装置２００が備えるＣＰＵ（図示せず）によって、メモリまたはＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体（図示せず）に記憶されるプログラムを実行することで実現される。または、上記各部は、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤなどの電子回路で実現されてもよい。

受信部２０１は、電波信号である無線信号Ｒを受信し、音声信号Ｖを符号化処理部２０２へ出力し、スケルチ信号ＳＱｉｎをネットワークＩ／Ｆ部２０３へ出力する。スケルチ信号ＳＱｉｎは、受信無線装置２００における受信状態（受信検出状態）を示す状態信号であり、受信部２０１において無線信号Ｒを受信する場合にオンとなり、受信しない場合にオフとなる信号である。また、音声信号Ｖはアナログ音声信号である。

符号化処理部２０２は、音声信号Ｖをデジタル信号へ変換するとともに符号化処理を行い、音声信号ＶｄとしてネットワークＩ／Ｆ部２０３へ出力する。なお、音声信号Ｖの符号化処理については、特に限定されるものではなく、既知の各種方式を用いることができる。

ネットワークＩ／Ｆ部２０３は、符号化処理部２０２から入力される音声信号Ｖｄおよび受信部２０１から入力されるスケルチ信号ＳＱｉｎから、ＲＴＰパケットＰ２を生成し、受信操作装置２１０のネットワークＩ／Ｆ部２１１へ出力する。ＲＴＰパケットＰ２のフォーマットは、図２および図３に示す実施の形態１のＲＴＰパケットＰ１のフォーマットと同様である。ただし、図３に示す拡張ヘッダ３１のデータの割り当てにおいて、本実施の形態では、拡張ヘッダ３１のＰＴＴｔｙｐｅ３１１は、未使用となり、固定値として「０ｘ００」が割り当てられる。一方、拡張ヘッダ３１のＳＱＵ３１２には、ＳＱｉｎがオンの場合は「１」が割り当てられ、オフの場合は「０」が割り当てられる。ＩＤ３１３は、実施の形態１と同様にセッション時に受信無線装置２００に付与された認識コードである。受信操作装置２１０のネットワークＩ／Ｆ部２１１は、ＩＤ３１２を確認することで、受信無線装置２００からの信号か否かを判定することが可能となる。ネットワークＩ／Ｆ部２０３で生成されたＲＴＰパケットＰ２は、ネットワーク２２０を介して受信操作装置２１０のネットワークＩ／Ｆ部２１１へ出力される。

受信操作装置２１０は、管制センターなどに設置され、航空機等からの音声を受信し、出力する操作卓である。図７に示すように、受信操作装置２１０は、ネットワークＩ／Ｆ部２１１と、受信バッファ２１２と、受信バッファ制御部２１３と、補填処理部２１４と、データ制御部２１５と、復号化処理部２１６と、出力部２１７と、を備える。出力部２１７は、アナログ電子回路で実現される。ネットワークＩ／Ｆ部２１１と、受信バッファ２１２と、受信バッファ制御部２１３と、補填処理部２１４と、データ制御部２１５と、復号化処理部２１６とは、ソフトウェアで実現される機能部として受信操作装置２１０が備えるＣＰＵ（図示せず）によって、メモリまたはＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体（図示せず）に記憶されるプログラムを実行することで実現される。または、上記各部は、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤなどの電子回路で実現されてもよい。

ネットワークＩ／Ｆ部２１１は、ネットワーク２２０を介して、ＲＴＰパケットＰ２を受信し、受信したＲＴＰパケットＰ２から、音声信号Ｖｄおよびスケルチ信号ＳＱを抽出する。そして、抽出した音声信号Ｖｄおよびスケルチ信号ＳＱを編成し、音声データＤ２を生成する。音声データＤ２のフォーマットは、図４に示す実施の形態１の音声データＤ１のフォーマットと同様である。ただし、本実施の形態では、図４において、ＰＴＴ５０１は未使用であり、固定値として「０」が割り当てられる。ＳＱ５０２は、ネットワークＩ／Ｆ部２１１で受信したスケルチ信号ＳＱがオンの場合「１」が割り当てられ、オフの場合「０」が割り当てられる。Ｐａｃｋｅｔ Ｎｕｍｂｅｒ５０３、Ｖｏｉｃｅ Ｄａｔａ［ｎ］５０４は、実施の形態１と同じである。

ネットワークＩ／Ｆ部２１１は、ＲＴＰパケットＰ２を１パケット受信する毎に、音声データＤ２を生成し、受信バッファ２１２に書き込む。受信バッファ２１２は、実施の形態１と同様に、例えば半導体メモリで構成され、ネットワークＩ／Ｆ部２１１によって生成された音声データＤ２を時系列に記憶する。

受信バッファ制御部２１３は、実施の形態１と同様に、受信バッファ２１２に記憶される音声データＤ２の数を制御する制御部である。受信バッファ制御部２１３は、データ制御部２１５に対し、一定の周期で受信バッファ２１２の音声データを読み出すデータリード要求およびデータコードを出力する。データリード要求およびデータコードの出力を行う周期は、受信バッファ制御部２１３に内蔵する周期生成部２１８にて生成される。

受信バッファ制御部２１３は、実施の形態１と同様に、受信バッファ２１２に記憶される音声データＤ２の数に応じて、異なるデータコードを出力する。受信バッファ制御部２１３によるデータリード要求およびデータコード「補填処理リード」および「通常リード」の出力は、実施の形態１と同様である。また、実施の形態１では、データコード「破棄リード」を出力する際、プレストーク信号ＰＴＴに基づいて有音か無音かを判定していた。ここで、航空無線通信システムの受信装置においては、通信装置２が電波を受信した際に出力するスケルチ信号ＳＱがオンの場合は通話中であり音声信号Ｖｄが有音である可能性が高く、オフの場合は通話が無く音声信号Ｖｄは無音である可能性が高い。そこで、本実施の形態の受信バッファ制御部２１３は、音声データＤ２のスケルチ信号ＳＱに基づいて、音声信号Ｖｄが有音か無音かの判定を行う。具体的には、音声データＤ２のスケルチ信号ＳＱがオンの場合は有音であると判断し、スケルチ信号ＳＱがオフの場合は無音であると判断する。そして、音声信号Ｖｄが無音であると判断された場合、データコードを「破棄リード」とし、データリード要求とともにデータ制御部２１５に出力する。

補填処理部２１４は、受信バッファ２１２に記憶される音声データＤ２の数が０(データ無し)の場合に、補填処理を行う処理部である。補填処理部２１４の具体的な処理は、実施の形態１と同様である。

データ制御部２１５は、実施の形態１と同様に、受信バッファ制御部２１３からのデータリード要求およびデータコードに応じた制御を行う。詳しくは、データ制御部２１５は、受信バッファ制御部２１３からのデータコードが「通常リード」の場合、受信バッファ２１２から、最も古い１パケット分の音声データＤ２を読み出す。そして、読み出した音声データＤ２を音声信号Ｖｄとスケルチ信号ＳＱとに分離する。そして、音声信号Ｖｄを復号化処理部２１６へ、スケルチ信号ＳＱを受信バッファ制御部２１３および出力部２１７へそれぞれ出力する。

また、データ制御部２１５は、受信バッファ制御部２１３からのデータコードが「破棄リード」の場合、受信バッファ２１２から、最も古い１パケット分の音声データＤ２を読み出す。そして、読み出した音声データＤ２を破棄する。すなわち、データ制御部２１５は、データコードが「破棄リード」の場合、読み出した音声信号Ｖｄおよびスケルチ信号ＳＱを復号化処理部２１６、ならびに受信バッファ制御部２１３および出力部２１７へ出力しない。

さらに、データ制御部２１５は、受信バッファ制御部２１３からのデータコードが「補填処理リード」の場合、補填処理部２１４から１パケット分の補填データを読み出す。そして、データ制御部２１５は、補填処理部２１４から読み出した補填データを音声信号Ｖｄとして復号化処理部２１６へ出力する。

復号化処理部２１６は、データ制御部２１５から入力される音声信号Ｖｄの復号化処理を行うとともに、デジタル信号である音声信号Ｖｄをアナログ信号である音声信号Ｖに変換する。そして、音声信号Ｖを出力部２１７へ出力する。出力部２１７は、復号化処理部２１６から入力される音声信号Ｖを音声信号Ｖｏｕｔとして、スピーカ２３１へ出力する。また、データ制御部２１５から入力されるスケルチ信号ＳＱをスケルチ信号ＳＱｏｕｔとして、表示装置２３２へ出力する。

スピーカ２３１は、出力部２１７から入力される音声信号Ｖｏｕｔを音声として出力する。また、表示装置２３２は、受信検出用のＬＥＤであり、スケルチ信号ＳＱｏｕｔがオンの場合、点灯して通信装置２が受信を検出していることを通知する。

図８は、受信操作装置２１０の処理の流れを示すフローチャートである。本処理では、まず、ネットワークＩ／Ｆ部２１１によって、ＲＴＰパケットＰ２を受信したか否かが判断される（Ｓ２１）。ＲＴＰパケットＰ２を受信していない場合は（Ｓ２１：ＮＯ）、ステップＳ２４に進む。一方、ＲＴＰパケットＰ２を受信した場合は（Ｓ２１：ＹＥＳ）、受信したＲＴＰパケットＰ２から音声データＤ２が生成され（Ｓ２２）、受信バッファ２１２に記憶される（Ｓ２３）。これにより、受信バッファ２１２に記憶されるデータの数が１増加する。

そして、受信バッファ制御部２１３によって、周期生成部２１８にて生成される一定周期に達したか否かが判断される（Ｓ２４）。ここで、一定周期に達していない場合（Ｓ２４：ＮＯ）、ステップＳ２１に戻る。一方、一定周期に達した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、受信バッファ２１２に記憶されるデータ数が０より大きいか否かが判断される（Ｓ２５）。

受信バッファ２１２に記憶されるデータ数が０以下である場合（Ｓ２５：ＮＯ）、すなわち、受信バッファ２１２に音声データＤ２が記憶されていない場合、受信バッファ制御部２１３から、データ制御部２１５に対しデータリード要求とともにデータコード「補填処理リード」が出力される（Ｓ２６）。そして、データ制御部２１５によって補填リード制御が行われる（Ｓ２７）。具体的には、データ制御部２１５によって、補填処理部２１４から１パケット分の補填データが読み出され、読み出された補填データが音声信号Ｖｄとして復号化処理部２１６へ出力される。そして、復号化処理部２１６において復号化され、出力部２１７からスピーカ２３１へ出力される。

一方、受信バッファ２１２に記憶される音声データＤ２の数が０より大きい場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、受信バッファ制御部２１３から、データ制御部２１５に対しデータリード要求とともにデータコード「通常リード」が出力される（Ｓ２８）。そして、データ制御部２１５によって、通常リード制御が行われる（Ｓ２９）。具体的には、データ制御部２１５によって、受信バッファ２１２から、最も古い１パケット分の音声データＤ２が読み出され、音声信号Ｖｄとスケルチ信号ＳＱに分離される。そして、音声信号Ｖｄが復号化処理部２１６へ、スケルチ信号ＳＱが受信バッファ制御部２１３および出力部２１７へ送信される。そして、復号化処理部２１６によって音声信号Ｖに変換され出力部２１７からスピーカ２３１へ出力される。これにより、受信バッファ２１２のデータ数が１減少する。

続いて、受信バッファ制御部２１３によって、受信バッファ２１２のデータ数が閾値以上であるか否かが判断される（Ｓ３０）。ここで、許容範囲外の（すなわち問題のある遅延時間を引き起こす）データ数が、予め閾値として定められる。そして、受信バッファ２１２のデータ数が閾値より少ない場合は（Ｓ３０：ＮＯ）、ステップＳ２１の処理に戻る。一方、受信バッファ２１２に記憶される音声データＤ２の数が閾値以上の場合は（Ｓ３０：ＹＥＳ）、受信バッファ制御部２１３によって、遅延回復処理が開始される。そして、ステップＳ２９でデータ制御部２１５から入力されたスケルチ信号ＳＱがオフであるか否かが判断される（Ｓ３１）。

ここで、スケルチ信号ＳＱがオフでない（すなわちオンである）場合（Ｓ３１：ＮＯ）、音声信号Ｖｄは有音である可能性が高いと判断され、ステップＳ２１へ戻る。一方、スケルチ信号ＳＱがオフの場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、音声信号Ｖｄは無音である可能性が高いと判断され、受信バッファ制御部２１３から、データ制御部２１５に対し、データリード要求とともにデータコード「破棄リード」が出力される（Ｓ３２）。

そして、データ制御部２１５によって、破棄リード制御が行われる（Ｓ３３）。具体的には、データ制御部２１５によって、受信バッファ２１２から、最も古い１パケット分の音声データＤ２が読み出され、読み出された音声データＤ２が破棄される。すなわち、破棄リード制御においては、読み出された音声信号Ｖｄおよびスケルチ信号ＳＱが復号化処理部２１６、ならびに出力部２１７および受信バッファ制御部２１３へ出力されない。これにより受信バッファ２１２のデータ数がさらに１減少し、一周期内で受信バッファ２１２のデータ数が合計２減少する。破棄リード制御後は、ステップＳ２１に戻り、以降のステップを繰り返す。

以上のように、本実施の形態においても、受信バッファ２１２のデータ数が閾値以上の場合、データ制御部２１５による破棄リード制御によって、受信バッファ２１２における遅延が改善される。また、スケルチ信号ＳＱがオフの場合にのみ、音声データＤ２の破棄制御が行われるため、通話中の音声データＤ２を破棄することがなく、通話中の音声信号に影響を与えない。さらに、スケルチ信号ＳＱを用いることで、追加の演算等を行うことなく、簡易な制御で容易に音声信号Ｖｄが有音か無音かを判断することができる。

以上が本発明の実施の形態の説明であるが、本発明は、上記の実施の形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で様々な変形や組み合わせが可能である。例えば、上記実施の形態では、航空無線通信システムの送信機または受信機に本発明を適用した例について説明したが、これに限定されるものではなく、種々のシステムに本発明を適用可能である。また、上記実施の形態では、送信機能のみを備える通信装置１と、受信機能のみを備える通信装置２について説明したが、通信装置１の送信機能と通信装置２の受信機能の両方を備える通信装置に本発明を適用してもよい。

さらに、上記実施の形態では、システムに問題のある遅延時間を引き起こすデータ数として１つの閾値を予め定め受信バッファ１１２のデータ数が当該閾値以上の場合に、遅延回復処理（Ｓ１１〜Ｓ１３）を行うとしたが、遅延回復処理を開始する第１の閾値と、遅延回復処理を終了する第２の閾値とをそれぞれ設けてもよい。この場合、第１の閾値は、システムに問題のある遅延時間を引き起こすデータ数とされ、第２の閾値は第１の閾値よりも小さい数であって、例えば２とされる。そして、受信バッファ１１２のデータ数が第１の閾値以上となった場合に遅延回復処理が開始され、受信バッファ１１２のデータ数が第２の閾値以下となった場合に、遅延回復処理が終了される。このように構成することで、遅延回復処理の実施頻度を減らすことができる。

１、２ 通信装置、１００ 送信操作装置、１０１ マイク、１０２ 押し釦スイッチ、１０３ 入力部、１０４、２０２ 符号化処理部、１０５、１１１、２０３、２１１ ネットワークＩ／Ｆ部、１１０ 送信無線装置、１１２、２１２ 受信バッファ、１１３、２１３ 受信バッファ制御部、１１４、２１４ 補填処理部、１１５、２１５ データ制御部、１１６、２１６ 復号化処理部、１１７ 送信部、１１８、２１８ 周期生成部、１２０、２２０ ネットワーク、２００ 受信無線装置、２０１ 受信部、２１０ 受信操作装置、２１７ 出力部、２３１ スピーカ、２３２ 表示装置。

Claims (11)

1. 音声信号の送信または受信を行う通信装置であって、
   前記音声信号と、前記通信装置の送信状態または受信状態を示す状態信号と、を含む音声データを記憶する受信バッファと、
   前記受信バッファに記憶される前記音声データを読み出すデータ制御部と、
   前記受信バッファに記憶される前記音声データの数が予め定められた数より多い場合、遅延回復処理を行う受信バッファ制御部と、を備え、
   前記受信バッファ制御部は、前記遅延回復処理において、前記データ制御部によって読み出された前記音声データに含まれる前記状態信号に基づいて、前記受信バッファに記憶される前記音声データを破棄するか否かを判断することを特徴とする通信装置。
2. 前記状態信号は、前記通信装置が音声送信状態であることを示すプレストーク信号であり、
   前記受信バッファ制御部は、前記データ制御部によって読み出された前記音声データに含まれる前記プレストーク信号がオフの場合に、前記受信バッファに記憶される前記音声データを破棄すると判断することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記状態信号は、前記通信装置が受信検出状態であることを示すスケルチ信号であり、
   前記受信バッファ制御部は、前記データ制御部によって読み出された前記音声データに含まれる前記スケルチ信号がオフの場合に、前記受信バッファに記憶される前記音声データを破棄すると判断することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
4. 前記データ制御部は、前記受信バッファ制御部によって前記受信バッファに記憶される前記音声データを破棄すると判断された場合、前記受信バッファに記憶される前記音声データを読み出して破棄することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の通信装置。
5. 前記音声信号を補填する補填データを生成する補填処理部をさらに備え、
   前記データ制御部は、前記受信バッファに記憶される前記音声データの数が０の場合、前記補填処理部で生成される前記補填データを読み出すことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の通信装置。
6. 前記音声信号および前記状態信号を受信し、受信した前記音声信号および前記状態信号を編成して前記音声データを生成し、前記受信バッファに書き込むインターフェース部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の通信装置。
7. 前記データ制御部は、前記受信バッファ制御部からの要求に従って、一定の周期で前記受信バッファに記憶される前記音声データのうち、最も古い音声データを読み出すものであることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の通信装置。
8. 前記音声信号を無線信号として送出する送信部をさらに備え、
   前記データ制御部は、前記受信バッファから読み出した前記音声データに含まれる前記音声信号を、前記送信部に出力するものであることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の通信装置。
9. 前記音声信号をスピーカに出力する出力部をさらに備え、
   前記データ制御部は、前記受信バッファから読み出した前記音声データに含まれる前記音声信号を前記出力部に出力するものであることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の通信装置。
10. 音声信号の送信または受信を行う通信装置における遅延回復方法であって、
    前記通信装置は、前記音声信号と、前記通信装置の送信状態または受信状態を示す状態信号とを含む音声データを記憶する受信バッファを備え、
    前記遅延回復方法は、
    前記受信バッファに記憶される前記音声データを読み出すステップと、
    前記受信バッファに記憶される前記音声データの数が予め定められた数より多いか否かを判断するステップと、
    前記受信バッファに記憶される前記音声データの数が予め定められた数より多い場合、前記読み出された音声データに含まれる前記状態信号に基づいて、前記受信バッファに記憶される前記音声データを破棄するか否かを判断するステップと、を含むことを特徴とする遅延回復方法。
11. 音声信号の送信または受信を行う通信装置における遅延回復プログラムであって、
    前記通信装置は、前記音声信号と、前記通信装置の送信状態または受信状態を示す状態信号とを含む音声データを記憶する受信バッファを備え、
    前記遅延回復プログラムは、
    前記受信バッファに記憶される前記音声データを読み出すステップと、
    前記受信バッファに記憶される前記音声データの数が予め定められた数より多いか否かを判断するステップと、
    前記受信バッファに記憶される前記音声データの数が予め定められた数より多い場合、前記読み出された音声データに含まれる前記状態信号に基づいて、前記受信バッファに記憶される前記音声データを破棄するか否かを判断するステップと、を前記通信装置に実行させることを特徴とする遅延回復プログラム。

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