JP2762966B2 - 音声信号フレームのセル組立および分解方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声信号フレーム
のセル組立および分解方法に関し、特にＡＴＭ通信装置
にて音声信号フレームを音声セルに組立てあるいは音声
セルを分解して音声信号フレームを再生する場合の音声
信号フレームのセル組立および分解方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、非同期モードでデータ伝送を行
うＡＴＭ通信網を介してアナログ音声信号を伝送する場
合、まず、アナログ音声信号を符号化して所定長の音声
信号フレームを生成し、次に、これら音声信号フレーム
単位でＡＴＭセル（以下、セルという）へのセル化すな
わちセル組立を行って送信する。一方、受信したセルを
フレーム化すなわちセル分解を行って音声信号フレーム
を復元し、これら音声信号フレームを復号化することに
より元の音声信号を再生するものとなっている。

【０００３】従来、このような音声信号フレームのセル
組立および分解方法として、音声信号フレームが無音を
示す場合にはセルの転送を停止するとともに、受信側で
所定期間有音セルを受信しなかった場合には、無音区間
であると判断して無音の音声信号フレームを生成するこ
とにより、元の音声信号の無音区間を圧縮して伝送を行
う方法が提案されている（例えば、「音声パケット通信
における音声通信の劣化要因と対策」、電子情報通信学
会、交換研究会、ＳＥ８７−１０３など）。

【０００４】また、入力された音声信号を所定のサンプ
ル単位で有音／無音の検出を行うことにより音声信号の
有音区間を認識し、その音声信号から組み立てられた音
声セルのうち、有音区間の先頭位置に相当する先頭セ
ル、末尾位置に相当する末尾セル、有音区間内に相当す
る音声セルの順序、および無音区間の先頭セルなどを示
す各種制御情報をそれぞれの音声セルに格納して送信
し、受信側にて制御情報を参照することにより音声セル
を識別して再生することにより、音声信号を効率よく伝
送するものとなっていた（例えば、特開平４−７８２４
８号公報など）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、このよう
な従来の音声信号フレームのセル組立および分解方法で
は、単に無音区間を示す音声セルの送出を停止し、有音
区間を示す音声セルの受信に応じて音声信号を再生する
ものとなっているため、通信網での輻輳状態に応じて発
生するセル遅延ゆらぎについて考慮されておらず、例え
ば有音区間の先頭の音声セルがゆらぎにより遅延した場
合には、その音声セル直前の無音区間が延長されるとと
もに有音区間が遅延するなど、正確に音声を再生できな
いという問題点があった。

【０００６】また、特に後者の方法によれば、例えば有
音区間の末尾セルが網内で廃棄された場合、後続の音声
セルが廃棄されたのか、あるいは無音区間により送信さ
れなかったのか区別することが困難となり、廃棄された
音声セルに対する音声信号の補間処理を実施することが
できず、再生音声の劣化防止が不可能となり、音声品質
が低下するという問題点があった。本発明はこのような
課題を解決するためのものであり、セル転送遅延ゆらぎ
や音声セルの廃棄が発生した場合でも、より正確に音声
を再生するとともに、音声品質の劣化を抑制することが
できる音声信号フレームのセル組立およびセル分解方法
を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による音声信号フレームのセル組立方
法は、各音声信号フレームを一時的に格納する音声信号
フレーム送信バッファと、各音声信号フレームの有音／
無音を示す有音／無音情報を出力する有無音フレーム識
別部とを設けて、音声信号フレーム送信バッファおよび
有無音フレーム識別部から所定周期ごとに音声信号フレ
ームおよびこれに対応する有音／無音情報をそれぞれ読
出すとともに、読出した各音声信号フレームに対して読
出した順にシーケンス番号を生成し、読出した音声信号
フレームに対応する有音／無音情報が有音を示す場合に
は、音声信号フレームの直前に読出された所定数の音声
信号フレームの有音／無音を示すセル位置情報を生成
し、音声信号フレーム、シーケンス番号およびセル位置
情報に基づいてセルを組み立てるようにしたものであ
る。

【０００８】したがって、音声信号フレーム送信バッフ
ァおよび有無音フレーム識別部から所定周期ごとに音声
信号フレームおよびこれに対応する有音／無音情報がそ
れぞれ読出されるとともに、読出された各音声信号フレ
ームに対して読出した順にシーケンス番号が生成され、
読出した音声信号フレームに対応する有音／無音情報が
有音を示す場合には、音声信号フレームの直前に読出さ
れた所定数の音声信号フレームの有音／無音を示すセル
位置情報が生成され、音声信号フレーム、シーケンス番
号およびセル位置情報に基づいてセルが組み立てられ
る。

【０００９】また、本発明による音声信号フレームのセ
ル分解方法は、音声信号フレームの順序を示すシーケン
ス番号に対応するアドレスを有し、受信した音声セルを
そのシーケンス番号に応じたアドレスに順次格納するセ
ル受信バッファを設けて、所定周期ごとに受信バッファ
内の各アドレスの内容をシーケンス番号順に検査し、こ
の内容が有効な音声セルを示す場合には有音セルと判断
して有音の音声信号フレームを生成し、内容が有効な音
声セルを示さない場合には、シーケンス番号順で後続す
る音声セルに含まれている所定のセル位置情報に基づい
て無音セルか廃棄セルかを判断し、無音または廃棄を示
す音声信号フレームを生成するようにしたものである。

【００１０】したがって、所定周期ごとに受信バッファ
内の各アドレスの内容がシーケンス番号順に検査され、
この内容が有効な音声セルを示す場合には有音セルと判
断されて有音の音声信号フレームが生成され、また内容
が有効な音声セルを示さない場合には、シーケンス番号
順で後続する音声セルに含まれている所定のセル位置情
報に基づいて無音セルか廃棄セルかが判断され、無音ま
たは廃棄を示す音声信号フレームが生成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施の形態である音声
信号フレームのセル組立および分解方法によるＡＴＭ通
信装置のブロック図であり、（ａ）は送信側、（ｂ）は
受信側の構成を示している。

【００１２】同図において、２は入力された音声信号１
を符号化し所定の音声信号フレームとして出力するとと
もに、音声信号の有音／無音を検出して各音声信号フレ
ームごとに有音／無音情報を付加して出力する符号化
器、３は符号化器２からの音声信号フレームを一時的に
格納する音声信号フレーム送信バッファ、４は符号化器
２からの音声信号フレームから有音／無音情報を抽出す
ることにより各音声信号フレームの有音／無音を識別す
る有無音フレーム識別部である。

【００１３】７は所定タイミングに応じて、音声信号フ
レーム送信バッファ３から音声信号フレーム４を順次読
出すとともに、個々の音声信号フレーム４に同期して有
無音フレーム識別部５から出力された有音／無音情報６
を検査し、有音を示す場合には各種音声セル制御情報に
基づいて音声セルを組立て、送信セル８として網側に出
力し、無音を示す場合にはセル組立およびセル送出を行
わないことによって無音セルの圧縮を行うセル組立部で
ある。

【００１４】また、１２は受信セル１１をセル受信バッ
ファ１３の所定アドレスに順次格納するバッファ書込み
制御部、１４はセル受信バッファ１３の各アドレスの内
容を検査して、その内容が有音セル、無音セルまたは廃
棄セルのいずれであるかを解析する受信セル解析部１５
と、受信セル解析部１５からの解析結果に応じて各種音
声信号フレーム１７を再生出力する音声信号フレーム再
生部１６とからなるセル分解部、１８は再生された音声
信号フレーム１７を復号化することにより音声信号を再
生する復号化部である。

【００１５】次に、図２を参照して、本発明の動作とし
て、音声信号フレームのセル組立動作について説明す
る。図２は、音声信号フレームのセル組立動作を示すタ
イミングチャートである。まず、符号化器２（図１参
照）に対して音声信号１が入力され、ここで所定の音声
信号フレームに順次符号化されるとともに、各音声信号
フレームに対応する音声信号１の有音／無音が検出さ
れ、その検出結果に基づく有音／無音情報が音声信号フ
レームに付加されて出力される。

【００１６】この音声信号フレームは、音声信号フレー
ム送信バッファ３に一時的に格納されるとともに、有無
音フレーム識別部５により有音／無音情報が抽出され
る。セル組立部７は、音声信号フレーム送信バッファ３
から周期Ｔごとに所定長の音声信号フレーム４を読出す
とともに、これに同期して有無音フレーム識別部５から
出力された有音／無音情報６を取り込んで音声セルを組
み立てる。

【００１７】なお周期Ｔは、例えば音声信号フレームが
１６ＫＬＤ−ＣＥＬＰ方式に基づく場合、１セル分に相
当する２０ｍｓとなり、この周期Ｔ長分の音声信号フレ
ーム４（２０ｍｓ分＝４０バイト）が順次読出される。
また、セル組立部７は、読み込んだ音声信号フレーム４
ごとにシーケンス番号（ＳＮＣ：SequenceNumber of Ce
ll）を生成するとともに、各音声信号フレーム４と同期
して入力された有音／無音情報６を順次記憶し、直前に
読み込んだ所定数の音声信号フレーム４に対応する有音
／無音情報６からなるセル位置情報（ＣＴＩ：Cell Tra
nsmission Information ）を生成する。

【００１８】これら音声信号フレーム４および各種制御
情報に基づいて、図３に示すような音声セルが生成され
る。音声信号フレーム４は、ペイロード部（ＰＡＹＬＯ
ＡＤ）に格納され、シーケンス番号およびセル位置情報
は、それぞれヘッダ部のＳＮＣフィールドおよびＣＴＩ
フィールドに格納される。なお、ＳＮＣフィールドおよ
びＣＴＩフィールドのサイズは、遅延ゆらぎ吸収バッフ
ァの容量、および個々の符号化方式に基づく遅延許容時
間に依存する。

【００１９】例えば、遅延許容時間を越えて到着した音
声セルは、当初の音声信号から遅延が大きくなるため、
このような音声セルに対するセル位置情報を転送しても
あまり意味がない。図３の場合には、ＳＮＣフィールド
およびＣＴＩフィールドとして５ビット設けられてい
る。またセル位置情報の各ビットは、そのセル位置情報
が格納される音声セルの直前に処理された５つの音声信
号フレーム４について、それぞれ有音（＝「１」）／無
音（＝「０」）を示している。

【００２０】したがって、図２に示すように、シーケン
ス番号＃１の音声信号フレーム４以前は無音フレームで
あったとすると、このＣＴＩは「０００００」となると
ともに、シーケンス番号の増加とともにこのＣＴＩの各
ビットが左にシフトして、シーケンス番号＃３のＣＴＩ
は「０００１１」となる。また、無音の音声信号フレー
ム＃４，＃５に続くシーケンス番号＃６のＣＴＩは「１
１１００」となる。

【００２１】このようにして、音声信号１に応じて生成
された音声信号フレームが所定長ごとに読み込まれてシ
ーケンス番号＃１・・が付与されるとともに、個々の音
声信号フレーム４に対応する有音／無音情報６が無音を
示す場合には音声セルの組立および送出が行われず（未
送出）、一方、有音／無音情報６が有音を示す場合に
は、前述のシーケンス番号およびセル位置情報を含む音
声セルが組み立てられ、送信セル８として出力される。

【００２２】次に、図４を参照して、受信セルを音声信
号フレームに分解する場合セル分解動作について説明す
る。図４は、音声信号フレームへのセル分解動作を示す
タイミングチャートである。特に、送信側から所定周期
Ｔにて送信された送信セル８に、通信網の輻輳状態など
によりゆらぎが発生しているとともに、特にシーケンス
番号＃３の有音セルが廃棄された場合を例に説明する。

【００２３】バッファ書込み制御部１２（図１参照）
は、受信セル１１のヘッダ部に格納されているシーケン
ス番号に基づいて、その受信セル１１をセル受信バッフ
ァ１３の所定のアドレスに順次格納する。セル受信バッ
ファ１３では、図５に示すように、受信セル１１のシー
ケンス番号＃１〜＃３２に対応して、その受信セル１１
を格納するアドレス０〜３１が固定的に割り当てられて
いる。

【００２４】セル分解部１４の受信セル解析部１５は、
セル転送時の遅延揺らぎを吸収するため、シグナリング
信号を受信した後に有音セルを最初に受信してから、遅
延ゆらぎ吸収時間αだけタイミングを遅らせた後に、最
初の検査を行う。その後は、所定周期Ｔにてセル受信バ
ッファ１３のアドレス順に、すなわち音声信号フレーム
の順序を示すシーケンス番号順に、そのアドレスの格納
内容を検査する。したがって、読出しアドレスとして、
音声セルが受信されなかったアドレス、すなわち無音セ
ルや廃棄セルに対応するアドレスも周期Ｔごとに検査さ
れるため、無音区間が正確に再生される。

【００２５】セル受信バッファ１３の検査対象アドレス
に有効なデータが格納されている場合には有音と判断し
てその内容を読出し、音声信号フレーム再生部１６に出
力する。これに応じて、音声信号フレーム再生部１６に
て、所定の音声信号フレーム１７が再生されて復号化部
１８に出力され、ここで音声信号１９に復号化されて出
力される。

【００２６】一方、セル受信バッファ１３の検査対象ア
ドレスに有効なデータが格納されていない場合には、そ
の受信セルに後続する受信セルのヘッダ部に格納されて
いるセル位置情報を検査して、その受信セルが有音セル
か無音セルかを判断し、有音セルを示す場合には通信網
内にて廃棄された廃棄セルと判断するとともに、無音セ
ルを示す場合には送信されなかった無音セルと判断し、
その旨を音声信号フレーム再生部１６に通知する。

【００２７】すなわち、図４に示すように、シーケンス
番号＃３の有音セルが受信側で受信されなかった場合、
次に受信されたシーケンス番号＃６の受信セル１１のヘ
ッダ部からセル位置情報「１１１００」が参照され、シ
ーケンス番号＃３に対応する右から３ビット目が「１」
（＝有音）を示すことから、廃棄セルと判断される。同
様にして、シーケンス番号＃４，５に対応する右から
２，１ビット目が「０」（＝無音）を示すことから、無
音セルと判断される。

【００２８】これに応じて、音声信号フレーム再生部１
６では、廃棄または無音を示す音声信号フレーム１７が
生成されて復号化部１８に出力され、ここで廃棄の場合
には直前の音声信号フレーム１７から音声信号フレーム
補間処理が行われて、適当な音声信号１９が出力される
とともに、無音の場合には無音を示す所定の音声信号１
９が出力されるものとなる。

【００２９】このように、送信側では、各音声信号フレ
ームに対するシーケンス番号と直前の所定数の音声信号
フレームに対応する有音／無音情報を示すセル位置情報
とを有音セルに格納して所定周期ごとに送信し、受信側
では、所定周期ごとにシーケンス番号順に受信セルを検
査し、有効な音声信号フレームが得られない場合には後
続する受信セルのセル位置情報から廃棄セルまたは無音
セルを判断するようにしたので、セル転送遅延ゆらぎや
音声セルの廃棄が発生した場合でも、再生遅れを生じる
ことなく正確に音声を再生できるとともに、音声信号フ
レーム補間処理を有効に用いて音声品質の劣化を抑制す
ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、音声信
号フレームのセル組立方法として、各音声信号フレーム
に対して読出した順にシーケンス番号を生成するととも
に、音声信号フレームの直前に読出された所定数の音声
信号フレームの有音／無音を示すセル位置情報を生成
し、音声信号フレームが有音である場合にのみ、これら
音声信号フレーム、シーケンス番号およびセル位置情報
に基づいてセルを組み立てるようにしたものである。ま
た、音声信号フレームのセル分解方法として、音声信号
フレームの順序を示すシーケンス番号に対応するアドレ
スを有し、受信した音声セルをそのシーケンス番号に応
じたアドレスに順次格納するセル受信バッファを設け
て、所定周期ごとに受信バッファ内の各アドレスの内容
をシーケンス番号順に検査し、特に内容が有効な音声セ
ルを示さない場合には、シーケンス番号順で後続する音
声セルに含まれている所定のセル位置情報に基づいて無
音セルか廃棄セルかを判断し、無音または廃棄を示す音
声信号フレームを生成するようにしたものである。

【００３１】したがって、受信セルの有無にかかわら
ず、所定周期でシーケンス番号順にセル受信バッファの
内容が検査され、その検査結果に応じて有音、無音また
は廃棄を示す音声信号フレームが生成されるものとな
り、セル転送遅延ゆらぎや音声セルの廃棄が発生した場
合でも、再生遅れを生じることなく正確に音声を再生す
ることが可能となる。また、送信側から受信側に有音お
よび無音セルの発生状況が確実に通知されて無音セルと
廃棄セルとが識別されるものとなり、音声信号フレーム
を音声信号に復号化する場合の音声信号フレーム補間処
理を有効に用いて音声品質の劣化を抑制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態である音声信号フレー
ムのセル組立および分解方法によるＡＴＭ通信装置のブ
ロック図である。

【図２】 音声信号フレームのセル組立動作を示すタイ
ミングチャートである。

【図３】 音声セルの構成例を示す説明図である。

【図４】 音声信号フレームへのセル分解動作を示すタ
イミングチャートである。

【図５】 セル受信バッファの構成例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１…音声信号、２…符号化器、３…音声信号フレーム送
信バッファ、４…音声信号フレーム、５…有無音フレー
ム識別部、６…有音／無音情報、７…セル組立部、８…
送信セル、１１…受信セル、１２…バッファ書込み制御
部、１３…セル受信バッファ、１４…セル分解部、１５
…受信セル解析部、１６…音声信号フレーム再生部、１
７…音声信号フレーム、１８…復号化部、１９…音声信
号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04L 12/56 H04L 12/28 H04Q 11/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された音声信号を符号化して順次音
   声信号フレームを生成するとともに、これら音声信号フ
   レームから音声セルを順次組み立てて、所定周期で送信
   する通信装置において、 各音声信号フレームを一時的に格納する音声信号フレー
   ム送信バッファと、 各音声信号フレームの有音／無音を示す有音／無音情報
   を出力する有無音フレーム識別部とを設けて、 音声信号フレーム送信バッファおよび有無音フレーム識
   別部から所定周期ごとに音声信号フレームおよびこれに
   対応する有音／無音情報をそれぞれ読出すとともに、読
   出した各音声信号フレームに対して読出した順にシーケ
   ンス番号を生成し、 読出した音声信号フレームに対応する有音／無音情報が
   有音を示す場合には、前記音声信号フレームの直前に読
   出された所定数の音声信号フレームの有音／無音を示す
   セル位置情報を生成し、前記音声信号フレーム、シーケ
   ンス番号およびセル位置情報に基づいてセルを組み立て
   るようにしたことを特徴とする音声信号フレームのセル
   組立方法。
2. 【請求項２】 音声信号フレームを有する音声セルを受
   信して分解し、その内容に応じた各種音声信号フレーム
   を生成するとともに、各種音声信号フレームを復号化す
   ることにより所定の音声信号を再生して出力する通信装
   置において、 音声信号フレームの順序を示すシーケンス番号に対応す
   るアドレスを有し、受信した音声セルをそのシーケンス
   番号に応じたアドレスに順次格納するセル受信バッファ
   を設けて、 所定周期ごとに受信バッファ内の各アドレスの内容をシ
   ーケンス番号順に検査し、 この内容が有効な音声セルを示す場合には有音セルと判
   断して有音の音声信号フレームを生成し、 前記内容が有効な音声セルを示さない場合には、シーケ
   ンス番号順で後続する音声セルに含まれている所定のセ
   ル位置情報に基づいて無音セルか廃棄セルかを判断し、
   無音または廃棄を示す音声信号フレームを生成するよう
   にしたことを特徴とする音声信号フレームのセル分解方
   法。