JP2869092B2 - 固定長パケット化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は音声等のアナログ信号をディジタル化し、
冗長度を抑圧し効率よく符号化し、パケット化あるいは
セル化して送受信するパケット化方法に関する。

「従来の技術」 従来音声をパケット化する場合、パケット化の単位は
ある一定の時間間隔でパケット化するのが普通であっ
た。これまでは固定の符号化レートが用いられて来たた
め、パケット化時間が一定であればパケット長も一定と
なった。しかし可変レートの符号化を適用すると、パケ
ット化時間一定のもとではその符号化出力長すなわちパ
ケット長は可変となる。可変長のパケットを扱うシステ
ムではそれでよいが、たとえばATM（非同期伝送）のセ
ルのように交換，伝送の効率を考えて固定長のパケット
のみを採るシステムへ適用する場合は問題となる。

可変ビットレート符号化の制御は、入力音声のたとえ
ば符号化予測利得やパワー等を求めてその演算値から最
適な符号化レートを決める。この制御には通常ある時間
長以上の音声サンプルが必要であり、その時間長単位に
ビットレートを可変に制御することになる。しかしその
時間長を固定にすると、その時のビットレートに依り符
号化出力長は可変となる。この時間長の単位をタイムブ
ロックと呼ぶこととし、一つのタイムブロックは同一の
ビットレートをとるものとする。タイムブロックを固定
とし、一つのタイムブロックを一つのパケットに組み立
てる場合は、当然パケット長は可変となる。これを固定
長のパケットにしようとすると、タイムブロック長は最
大のビットレートの場合の符号化出力長がパケット長と
等しくなるように決められ、それにより低いビットレー
トの場合はダミービットを付加して固定長のパケットに
することになる。しかしそれでは単位時間当りの発生パ
ケット数は、ビットレートに拘わらず常に一定となり、
可変レート化の意味がない。そこで固定タイムブロック
のもとで効率よくパケット化するには、一つのパケット
に複数のビットレートの異なるタイムブロックを格納す
るなどの方法が考えられるが、パケットに完全にデータ
を詰め込もうとすると一つのタイムブロックが複数のパ
ケット間に分離することにより、パケット分解，復号時
の処理が複雑化する。特にパケット廃棄時のビットレー
ト同期が困難となる。また一つのタイムブロックを複数
のパケットに分離させないようにすると、やはりダミー
ビットの付加は必須で、効率のよいパケット化に限度が
ある。

この発明の目的は可変ビットレート符号化の出力を固
定長のパケットに効率よく組み立てる固定長パケット化
方法を提供することにある。

「課題を解決するための手段」 この発明による固定長パケット化方法は、複数のサン
プル数を１ブロックとする入力信号を、１サンプル当た
り何ビットで符号化すれば最適かをビットレート判定回
路で判定し、その判定されたビットレートで入力信号を
符号化処理部で符号化し、パケット化及びパケット送信
回路でその符号化出力を一定のビット長にまとめ、その
時のビットレート情報を含んだヘッダを付与してパケッ
トに組み立て送信するパケット化方法において、パケッ
トのビット長をＤ、ビットレート判定回路で判定される
入力信号の１サンプル当たりの符号化ビットレートがｂ
とされる時、ビットレートの可変単位である上記１ブロ
ックの入力信号のサンプル数ｎを、ｎ＝D/bとなるよう
に選定される。

「実施例」 第１図にこの発明を適用したパケット伝送システムを
示す。信号入力端子11にたとえば音声信号の64kbpsμ1a
wPCM符号列が入力され、この符号列はビットレート判定
回路12に入力され、その信号が演算され、その符号化に
最適なビットレートが判定される。その演算としては例
えば入力信号のパワーや符号化予測利得等がある。符号
化処理部13ではビットレート判定回路12で判定したビッ
トレートに従って入力端子11からの入力信号が符号化処
理され、かつその制御が行われる。たとえば可変速度符
号化法として量子化ビット数そのものを変えて行う場合
は、ビットレート判定回路12の処理時間分だけ音声サン
プルをバッファリングする回路が符号化処理部13の中に
含まれ、またビットドロップにより可変速度化する場合
はその廃棄処理機能が符号化処理部13の中に含まれる。
パケット化およびパケット送信回路14は符号化処理部13
の符号化出力をまとめビットレート情報等を含んだヘッ
ダを付加してパケットに組み立ててパケット出力端子15
より伝送路16へ送信する。

例として、入力信号を音声信号の64kbpsμ1awPCM、符
号化処理部13を40kbps、32kbps、24kbps、16kbpsの４種
類のレートをとるADPCM符号に符号化する場合を説明す
る。ビットレート判定回路12では１サンプル当たりの符
号化ビット数が5,4,3,2ビットのいずれかを決定するこ
とになる。パケットの情報領域長を64バイト固定と仮定
すると、５ビットで符号化する場合のタイムブロック長
は12.75ms,102サンプル（64×8/5）、同様に４ビットの
場合が128サンプル、３ビットが170サンプル、２ビット
が256サンプルとなる。

第２図はタイムブロック長可変によるビットレート判
定回路12での判定制御を説明する図で、信号入力端子11
から入力信号の入力を開始すると共に時間長のカウント
を開始し、入力信号に対し演算処理を行い、時間長がt₁
＝12.75msとなり、102個の音声サンプルを入力した時点
でそれまでの演算結果をもとに５ビットで符号化するか
どうかを判定する。５ビットで符号化するのが最適と判
定した場合は、その102個分のサンプルに対し符号化処
理部13で符号化出力が５ビット／サンプルとなるように
制御する。パケット化およびパケット送信回路14でのそ
の出力（102×５）にダミービット２ビットを付加して6
4バイトとし、符号化を５ビットで行ったという情報を
ヘッダとして付加してパケットに組み立て送信し、処理
はタイムブロック処理開始に戻り、次の音声信号を入力
すると共に時間長のカウントを新たに開始して同様な判
定処理を行う。ビットレート判定回路12で５ビットでの
符号化が最適ではないと判定した場合は、時間長のカウ
ントは継続し、102サンプルの入力データと、これに連
続する入力データに対して判定演算処理を続行し、処理
開始からの時間長がt₂＝16msとなり、128サンプルを入
力した時点で今度は４ビット符号化が最適かどうかを判
定する。以下同様にして３ビット符号化か２ビット符号
化かの判定まで行い、たとえば２ビット符号化が最適と
判定した場合は処理開始より入力した256サンプルを２
ビットで符号化し、その符号化出力をパケット化し、次
の入力サンプルから新たに同様のビットレート判定処理
を開始する。

受信側では伝送路16より伝送されたパケットをパケッ
ト入力端子17を通じてパケット受信回路18で受信し、パ
ケット受信回路18は受信したパケットのパケットヘッダ
からビットレートを読み取ってパケット分解を行い、そ
の分解されたパケットをそのパケットに対するビットレ
ートに従って復号化処理部19で復号化処理を行い、復号
された音声信号を信号出力端子21に出力する。

「発明の効果」 このようにして、この発明によればビットレートに従
って単位時間当たりのパケット発生個数が変化し、本来
の可変速度通信の効果を発揮することができ、しかもパ
ケット長が一定であるからたとえばATM通信網に適用で
きる。また一つのパケットは一つのタイムブロックで構
成され、同一の符号化レートに対応しているため、一つ
のパケットに異なるビットレートの複数のタイムブロッ
クが格納されたり、一つのタイムブロックが複数のパケ
ット間に分離する場合と比較して制御がしやすく、パケ
ット廃棄が生じても符号化レート自体の制御は正しく行
える。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が適用されるパケット伝送方式を示す
ブロック図、第２図はこの発明の固定長パケット化方法
の処理例を示す流れ図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のサンプル数を１ブロックとする入力
   信号を、１サンプル当たり何ビットで符号化すれば最適
   かをビットレート判定回路で判定し、その判定されたビ
   ットレートで上記入力信号を符号化処理部で符号化し、
   パケット化及びパケット送信回路でその符号化出力を一
   定のビット長にまとめ、その時のビットレート情報を含
   んだヘッダを付与してパケットに組み立て送信するパケ
   ット化方法において、 上記パケットのビット長をＤ、上記ビットレート判定回
   路で判定される上記入力信号の１サンプル当たりの符号
   化ビットレートがｂとされる時、ビットレートの可変単
   位である上記１ブロックの入力信号のサンプル数ｎを、
   ｎ＝D/bとなるように選定したことを特徴とする固定長
   パケット化方法。