JP2555443B2

JP2555443B2 - 音声パケット通信装置

Info

Publication number: JP2555443B2
Application number: JP1088096A
Authority: JP
Inventors: 和浩渡邉; 潔横田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1989-04-10
Filing date: 1989-04-10
Publication date: 1996-11-20
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JPH02268045A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は音声パケット通信装置、より具体的には、音
声パケットの廃棄を補間する音声パケット通信装置に関
する。

（従来の技術）音声パケット通信では、送信側は通常、伝送効率の向
上のため、入力した音声信号により音声フレームと無音
フレームの音声パケットを構成し、無音フレームについ
てはこれを音声パケットとして送出しない無音圧縮技術
を用い、また有音フレームについてはADPCMなどの予測
符号化による帯域圧縮技術を用いて、送信を行なってい
る。しかしADPCM等の予測符号化では、符号器と復号器
は、独立した内部情報を用いて次のサンプルの予測を行
ない、内部情報は同期状態を維持して更新されるように
構成されている。一旦、パケット廃棄が発生すると、符
号器と復号器との内部情報に非同期状態が発生し、その
ためバケット廃棄後受信した音声パケットの再生出力の
S/Nが大きく劣化する状態が継続する。

この対策として、藤谷宏他、「ADPCM符号化を用い
た音声バケット化の検討」昭和63年電子情報通信学会春
季全国大会論文集Ｂ−329に提案されたものがある。こ
の文献に開示されている装置では、各有音区間の始めに
符号器と復号器に対して同時にリセットを行なって強制
的に符号器と復号器の内部情報を一致させ、パケット廃
棄によるS/Nの劣化を最大、１有音区間に制限し、パケ
ット廃棄の発生した有音区間の次の有音区間ではS/Nの
劣化を回復するようにしていた。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上述の従来の方法では、パケット廃棄の発生
した有音区間では、依然として符号器と復号器の非同期
状態が発生し、したがって再生音声のS/N劣化が大き
く、満足する音声品質が得られないという問題があっ
た。

本発明は、このようなパケット廃棄が発生した有音区
間に対してもS/Nの劣化を最小とする、音声品質の優れ
た音声パケット通信装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明によれば、ディジタル音声信号を音声フレーム
に形成する音声フレーム形成手段と、音声フレーム内の
有音フレームが続く有音区間および無音フレームが続く
無音区間を検出し、有音および無音区間を表わす有無音
信号、ならびに有音区間のハングオーバ信号を出力する
音声検出手段と、音声フレームを圧縮符号化し、この符
号化された音声フレームを出力する符号化手段と、音声
フレームの有音フレームおよび無音フレームに一連の通
番を付与する通番付与手段と、符号化手段からの有音フ
レーム、および有音フレームの通番を含む音声パケット
を組み立てて送信するパケット組立て手段とを含む音声
パケット通信装置は、有無音信号により有音区間の先頭
で符号化手段をリセットするリセット手段と、有音区間
の後部を識別してこの後部を示すエンドパケット情報を
出力するエンドパケット情報生成手段とを有し、パケッ
ト組立て手段は、エンドパケット情報を含む音声パケッ
トを組み立てて送信する。

本発明によればまた、音声パケット通信装置は、有音
フレーム、この有音フレームおよび無音フレームに連続
して付与される通番、ならびに有音フレームが続く有音
区間の終りを示すエンドパケット情報を含む音声パケッ
トを受信し、この音声パケットを記憶してその受信順に
出力し、この記憶された音声パケットがすべて出力され
るとアンダーラン信号を生成する記憶手段と、記憶手段
から出力された音声パケットを、有音フレーム、通番お
よびエンドパケット情報に分解するパケット分解手段
と、通番の連続性、エンドパケット情報およびアンダー
ラン信号に基づいてパケット廃棄を検出し、このパケッ
ト廃棄を示す廃棄検出信号を出力するとともに、音声再
生の有音または無音を検出してその検出の結果を示す有
無音検出信号を出力する廃棄検出手段と、廃棄検出手段
から廃棄検出信号が出力されないときは、パケット分解
手段からの有音フレームを出力し、廃棄検出信号が出力
されると、有音フレームから補間データを作成して補間
データを出力する補間手段と、補間手段からの出力をデ
ィジタル信号に復号する復号手段と、廃棄検出手段から
の有無音検出信号が有音に変化すると復号手段をリセッ
トするリセット手段とを有する。

（作用）本発明によれば、音声パケット通信装置の送信側で
は、ディタル音声信号を音声フレームに形成する際、有
音区間および無音区間を検出し、有無音信号およびハン
グオーバ信号を形成する。音声フレームは圧縮符号化さ
れ、音声フレームの有音フレームおよび無音フレームに
一連の通番が付与される。有音フレームおよび有音フレ
ームの通番を含む音声パケットが組み立てられて送信さ
れる。有無音信号により有音区間の先頭で符号化手段が
リセットされ、有音区間の後部を識別してエンドパケッ
ト情報が生成される。パケット組立て手段は、有音区間
の終りを示すエンドパケット情報を付加して音声パケッ
トを組み立てて送信する。

受信側では、このような音声パケットを受信して記憶
し、その受信順にこれを出力する。この記憶された音声
パケットがすべて出力されるとアンダーラン信号が生成
される。記憶手段から出力された音声パケットは、有音
フレーム、通番およびエンドパケット情報に分解され
る。廃棄検出手段は、通番の連続性、エンドパケット情
報およびアンダーラン信号に基づいてパケット廃棄を検
出し、また音声再生の有音または無音を検出する。廃棄
パケットが検出されないときは、パケット分解手段から
の有音フレームを出力し、検出されると、有音フレーム
から補間データを作成して出力する。この出力はディジ
タル信号に復号される。廃棄検出手段からの有無音検出
信号が有音に変化すると復号手段がリセットされる。こ
うして、通番およびエンドパケット情報によりパケット
廃棄を検出し、有音および無音に対応した補間が行なわ
れる。

（実施例）次に添付図面を参照して本発明による音声パケット通
信装置の実施例を詳細に説明する。第１図は本発明によ
る音声パケット通信装置の実施例を示す。本実施例の音
声パケット通信装置１は、交換網60を介して接続される
送信装置10と受信装置30を含む。送信装置10は、入力さ
れる音声信号をパケットに組み立て、有音区間の終りを
示すパケットエンドフラグPEFをこれに付加して交換網6
0へ送信する。受信装置30は、交換網60を介してこのパ
ケットを受信し、通番の不連続またはバッファのアンダ
ーランを検出すると、その直前のパケットのパケットエ
ンドフラグからその不連続またはアンダーランがパケッ
ト廃棄によるものか無音区間によるものかを識別し、そ
の識別結果に応じて有音または無音の補間を行なう。

送信装置10は音声フレーム形成回路12を有し、同回路
12は、入力端子11より連続して入力されるディジタル音
声信号を音声フレームとして形成してこれをその出力10
0より音声検出回路22および符号器14に出力する。音声
検出回路22は、音声フレーム形成回路12より出力された
音声フレーム100の有音、無音を判定し、その判定結果
を示す有・無音信号111をパケット組立回路18および送
信側リセット回路16に出力するとともに、ハングオーバ
信号112をパケットフラグ生成回路24に出力する。

通常、音声検出回路22では、入力された音声信号の平
均電力を算出し、この算出された平均電力を無音状態の
電力に相当する閾値と比較し、この平均電力が閾値より
高い場合を有音と判定する。これとともに本実施例で
は、閾値より低い、たとえば音声の子音部に代表される
ような電力の小さい音声を誤って無音と判定しないよう
に、ハングオーバと称する保護期間を設けている。

第３図に示すように、音声フレーム100の有音区間が
始まると、有・無音信号111がアクティブとなり、その
後、ハングオーバが起こると、ハングオーバ信号112が
アクティブとなる。両者はともに、有音区間の終りまで
継続する。本実施例の特徴のひとつをなすパケットフラ
グ生成回路24はタイマ（図示せず）を有し、これは、音
声検出回路22から出力されるハングオーバ信号112がア
クティブになると起動され、インアクティブになるとリ
セットされる。このタイマの計数値が、あらかじめ設定
された値を超えると、パケットフラグ生成回路24は、時
間長Ｔのエンドパケットフラグ信号113をアクティブに
し、これをパケット組立回路18に出力する。この時間Ｔ
は通常、「２」以上の値をとる。これは、有音期間の後
縁のＮ個の有音フレームについてエンドパケットフラグ
EPFがアクティブとなる値「１」で、網内のパケット廃
棄によりエンドパケットフラグがすべて失われるのを防
ぐためである。第３図の例ではＮを「２」としている。

送信装置10は通番付与回路20を有し、これは、パケッ
ト組立回路18の音声フレーム100が入力されるごとに＋
１歩進するカウンタであり、カウント値115をパケット
組立回路18に出力する。

送信側リセット回路16は、音声検出回路22が出力する
有・無音信号111を微分してリセットパルス116を出力す
る。このリセットパルス116は、符号器14に入力される
各有音フレーム100の先頭の音声サンプルが入力される
直前に符号器14をリセットするようなタイミングで生成
される。符号器14は、このリセットパルス116により内
部情報を強制的に初期化し、音声フレーム形成回路12よ
り入力される音声フレーム100にADPCM符号などの予測符
号化を施して、その有音フレームの帯域を圧縮してパケ
ット組立回路18へ出力する。

パケット組立回路18は、符号器14により帯域圧縮され
た音声フレーム100を通番付与回路20より得られるカウ
ント値115とエンドフラグ生成回路24より得られるエン
ドパケットフラグ信号113により生成するエンドパケッ
トフラグEPFとを付加して音声パケットＰに組み立て
る。この音声パケットＰは、音声検出回路22から入力さ
れる有・無音信号111がアクティブの時に交換網60へ送
出される。

受信側装置30は受信バッファ32を有し、これは、交換
網60より音声パケットＰを受信して蓄積する。これによ
って、網60内での遅延時間のパケットＰごとの変動を吸
収して所定の遅延を確立する。蓄積されたパケットＰ
は、入力順にパケット分解回路34に出力される。バッフ
ァ32はさらに、パケットＰの有無を示すアンダーラン信
号311を生成し、これをパケット廃棄検出回路36に出力
する。

パケット分解回路34では、第４図に示すように、入力
された音声パケットＰを有音フレーム320,通番情報およ
びエンドパケットフラグFPFに分解し、有音フレーム320
を補間回路38に、通番312とエンドパケットフラグ信号3
13を廃棄検出回路36に出力する。

廃棄検出回路36は、パケット分解回路34より出力され
た通番312およびエンドパケットフラグ信号313と、受信
バッファ32より出力されるアンダーラン信号311とによ
り有音フレームであるか無音フレームであるかの判定、
およびパケット廃棄の検出を行なう。有無音フレームの
検出結果を示す有音検出信号314が選択回路46および受
信側リセット回路42に、また廃棄パケットの検出を示す
廃棄検出信号315が補間回路38にそれぞれ出力される。

補間回路33は、廃棄検出回路36より出力される廃棄検
出信号315がパケット廃棄を示していないときは、パケ
ット分解回路34より出力される有音フレーム320を何等
処理せずに復号器40へ出力するとともに、パケット廃棄
が発生した場合に備え、この有音フレームにより補間デ
ータ321を作成する。パケット廃棄が検出されると、補
間データ321と復号器40に出力し、補間データ321により
有音フレームの補間を行なう。

受信側リセット回路42は、廃棄検出回路36より出力さ
れる有音検出信号314を微分してリセットパルス316を復
号器40へ出力する。このリセットパルス316は、復号器4
0に入力される各有音区間の先頭の有音フレームの先頭
の音声サンプルが入力される直前に復号器40をリセット
するようなタイミングで生成される。

復号器40は、補間回路38から出力されるADPCM等で予
測符号化された有音フレームを復号し、これをディジタ
ル信号322の形で選択回路46に出力する。また、受信側
リセット回路42より供給されるリセットパルス316に応
動して内部情報を強制的に初期化する。

受信装置30は無音再生回路44を有し、これは、送信装
置10で無音圧縮され送出されなかった無音フレームを疑
似的に再生する回路である。無音再生回路44は通常、送
信装置10に入力端子11から入力された無音フレームの平
均電力に実質的に等しい電力を有するHOTHスペクトルノ
イズ317などの雑音を発生し、これを選択回路46に出力
する。選択回路46は、廃棄検出回路36の出力する有音検
出信号314が有音フレームの存在を示している場合、復
号器40の出力信号322を出力端子31に出力させ、有音検
出信号314が無音フレームに示している場合は、無音再
生回路44の出力の317を出力端子31に出力される。この
ようにして、パケットが廃棄されたときは補間データ32
1により生成した有音を、無音区間では無音再生回路44
で生成した無音を、出力端子31より出力される。

廃棄検出回路36を第２図を参照してさらに詳しく説明
する。廃棄検出回路36は通番連続性検出回路50および制
御回路52より構成されている。通番連続性検出回路50
は、パケット分解回路34より出力される通番312の欠番
お有無を検出する。第４図の例では、欠番「４」「７」
〜「11」「13」を検出し、１個の欠番について１音声フ
レーム長に実質的に等しい期間、欠番検出信号411をア
クティブにする。欠番検出信号411は制御回路52に入力
される。

制御回路52は、受信バッファ32より出力されるアンダ
ーラン信号311と、通番連続性検出回路50が出力する欠
番検出信号411と、パケット分解回路34より得られるエ
ンドパケットフラグ信号313により、有音フレームおよ
び無音フレームの別を示す有音検出信号314と、パケッ
ト廃棄の有無を示す廃棄検出信号315を出力する。ま
た、パケット廃棄によりすべてのエンドパケットフラグ
情報が失われた場合の保護として連続したＭ個以上のパ
ケットの廃棄が検出された場合は、パケット廃棄により
エンドフラグ情報が失われたものとし、以後は無音を再
生するように構成されている。この値Ｍは、交換網60の
最大パケット廃棄率に比例して選ばれ、通常は３〜６程
度の範囲に設定される。

制御回路52はたとえば、パケットロスカウンタとエン
ドフラグとを有するソフトウエアにより実現でき、これ
は、第５図に示す動作フローに従って１音声フレームご
とに繰り返して実行され、有音検出信号314および廃棄
検出信号315を作成する。この動作フローでは、まず、
アンダーラン信号311がアクティブか否かを調べ（50
0），否の場合、欠番検出信号411がアクティブか否かを
調べる（502）。欠番検出信号411がインアクティブの場
合、パケットロスカウンタを「０」とし（504），有音
検出信号314をアクティブにし（506），かつ廃棄検出信
号315をインアクティブにする（508）。以上は廃棄のな
い場合である。

次に、廃棄が発生した場合に備え、エンドパケットフ
ラグ信号313がアクティブか否かを調べる（510）。そし
て、アクティブなら、制御回路52のエンドフラグを
「１」とする（512）。すなわち、有音区間を記憶す
る。否であればエンドフラグを「０」とし（514），す
なわち無音区間を記憶して、有音、無音の補間に備え
る。

欠番検出信号411がアクティブ（502）でアンダーラン
信号311もアクティブ（500）の場合、前回のエンドフラ
グが「１」が否かを調べる（520）。否であれば有音区
間中に交換網内でパケットの廃棄が生じたと判断される
ので、パケットロスカウンタを＋１歩進させ（530），
パケットロスカウンタの値がＭに等しいか否かを調べる
（532）。値がＭであると、エンドフラグを「１」とす
る（534）。この場合と、パケットロスカウンタの値が
Ｍでない場合は、有音検出信号314をアクティブにし（5
36），かつ廃棄検出信号315をアクティブにする（53
8）。

ステップ520においてエンドフラグが「１」を示して
いるときは無音区間であると判断されるので、パケット
ロスカウンタを「０」とし（252），有音検出信号314を
インアクティブにして（524）廃棄検出信号315もインア
クティブにする（526）。

本実施例の音声パケット通信装置では、特殊な場合と
して、有音区間の先頭のパケットが失われたときは、符
号器14と復合器40のリセットタイミングが異なるため
に、内部情報の非同期状態が発生することがある。しか
し、有音区間の前方では音声信号の電力が小さいため、
この非同期状態は内部情報の更新の際のリークにより急
速に回復する。したがって大きなS/N劣化が生ずること
はない。本実施例ではまた、連続した音声フレームの後
縁はエンドパケットフラグにより検出する構成をとって
いる。そのため、パケットフラグ生成回路24において値
Ｎを「２」以上とした場合、有音フレームの後縁に続く
最大Ｎ−１個の音声パケットが補間できないことがあ
る。しかし、この補間不可能な音声パケットはハングオ
ーバ期間に存在し、しかも、音声検出におけるハングオ
ーバ期間は本来、厳密なものでないので、この期間のパ
ケットの欠落によって再生音声の音質が損なわれる可能
性は少ない。

（発明の効果）このように本発明によれば、受信装置で有音区間と無
音区間とを、また無音区間とパケット廃棄とを区別し、
廃棄パケットについての補間処理を行なうことができ
る。したがって再生音声のS/Nが向上する。また、一時
的に大きなバケット廃棄が発生して補間処理が不可能な
状態に陥っても、各有音区間ごとに符号器と復号器の同
期化が図られる。したがって再生音声の品質劣化は最小
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による音声パケット通信装置の実施例を
示す中継方式図、第２図は、第１図に示す実施例における廃棄検出回路の
構成例を示す機能ブロック図、第３図は同実施例における送信装置の動作例を示す動作
図、第４図は同実施例における受信装置の動作例を示す動作
図、第５図は廃棄検出回路のアルゴリズムの例を示すフロー
図である。主要部分の符号の説明１……音声パケット通信装置 10……送信装置 12……音声フレーム形成回路 14……符号器 16……送信側リセット回路 18……パケット組立回路 20……通番付与回路 22……音声検出回路 24……パケットフラグ生成回路 30……受信装置 32……受信バッファ 34……パケット分解回路 36……廃棄検出回路 38……補間回路 40……復号器 42……受信側リセット回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル音声信号を複数の音声フレーム
に形成する音声フレーム形成手段と、前記音声フレームを、有音フレームが続く第１有音区
間、無音フレームが続く無音区間および電力の小さい音
声が続く第２有音区間に区別して検出し、前記第１有音
区間および前記第２有音区間を表わす有無音信号、なら
びに前記第２有音区間を表わすハングオーバ信号を出力
する音声検出手段と、前記音声フレーム形成手段から入力される前記音声フレ
ームを圧縮符号化し、該符号化された音声フレームを出
力する符号化手段と、前記有無音信号により前記第１有音区間の先頭で前記符
号化手段をリセットするリセット手段と、前記ハングオーバ信号により前記第２有音区間の後部を
識別して該後部を示すエンドパケット情報を出力するエ
ンドパケット情報生成手段と、前記符号化された音声フレームに一連の通番を付与する
通番付与手段とを有し、前記符号化手段からの前記符号化された音声フレーム、
前記通番および前記エンドパケット情報を含む音声パケ
ットを組み立てて、前記有無音信号により前記第１有音
区間および前記第２有音区間の前記音声パケットを送信
することを特徴とする音声パケット通信装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置において、前記エン
ドパケット情報生成手段は、前記ハングオーバ信号の出
力後から前記第２有音区間の終りまで、前記音声パケッ
トが複数出力される期間、前記エンドパケット情報を出
力することを特徴とする音声パケット通信装置。
【請求項３】前記音声パケットを受信し、該音声パケッ
トを記憶してその受信順に出力し、該記憶された音声パ
ケットがすべて出力されるとアンダーラン信号を生成す
る記憶手段と、該記憶手段から出力された前記音声パケットを、前記有
音フレーム、前記通番および前記エンドパケット情報に
分解するパケット分解手段と、前記通番の連続性、前記エンドパケット情報および前記
アンダーラン信号に基づいてパケット廃棄を検出し、該
パケット廃棄を示す廃棄検出信号を出力するとともに、
再生音声の有音または無音を検出してその結果を示す有
無音検出信号を出力する廃棄検出手段と、該廃棄検出手段から前記廃棄検出信号が出力されないと
きは、前記パケット分解手段からの前記有音フレームを
そのまま出力し、該廃棄検出信号が出力されると、前記
記憶手段に記憶されている前記有音フレームから補間デ
ータを作成して該補間データを出力する補間手段と、該補間手段からの出力をディジタル信号に復号する復号
手段と、前記廃棄検出手段からの前記有無音検出信号が有音に変
化すると前記復号手段をリセットするリセット手段とを
有し、前記復号手段は前記リセット手段によりリセット後、前
記ディジタル信号に復号して出力することを特徴とする
請求項１記載の音声パケット通信装置。
【請求項４】請求項３に記載の装置において、前記廃棄
検出手段は、所定の数を超える個数の一連のパケットの
廃棄を検出すると、前記有無音検出信号の表示を無音と
することを特徴とする音声パケット通信装置。