JP3954851B2 - 受信装置及び受信方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声信号又はオーディオ信号を符号化してパケットに格納しこのパケットを伝送するパケット通信システムにおける受信装置及び受信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
音声信号を低レートで圧縮する音声符号化技術は、移動体通信における電波等の伝送路容量及び記録媒体の有効利用のために重要である。音声符号化技術の適用例として、ディジタル移動体通信における音声通話サービスがある。日本では、ＰＤＣ（Persoｎal DiGital Cellular）規格に基づいた移動体通信サービスが提供されている。また、欧州などではＧＳＭ（Global System For Mobile Communications）規格に基づいた移動体通信サービスが提供されている。これらは、基本的には有線系の回線交換方式と同様に送信側と受信側とで通信回線を確立し通話を成立させるものである。このため、音声データは、予め定められた時間間隔で同期がとれた状態で送受信が行われることになる。
【０００３】
これに対し、音声信号を音声符号化により圧縮して得られたデータを小さなまとまりに分割して一つ一つを送受信して通信を成立させるパケット通信が存在する。パケットには、一般的には、音声データのほかに送信先のアドレス、データ全体の位置を表す位置情報及び制御情報などが付加されている。
【０００４】
パケット通信においては、送信側と受信側で通信回線を成立させることがなく柔軟に経路選択が行なえるため、通信回線全体の効率化が行え、また、一装置に障害が出てもそこを迂回できるという利点もある。最近では、ＩＰ（Internet Protocol）によるパケット通信を用いて音声通話を行うＶｏＩＰ（Voice over ＩＰ）が注目されてきている。この技術を利用すればインターネット上での音声通話が可能になる。
【０００５】
パケット通信では、それぞれのパケットが辿る通信経路は必ずしも同一ではない。そのため、パケットは非同期に受信側に到着することになる。一方、音声を復号する音声復号装置は予め定められた時間間隔（これをフレーム周期と呼ぶ）にてデータを処理する。このため、非同期に到着するパケットをフレーム周期に同期させて音声復号装置にデータを送る処理が必要となる。一般的には、十分大きなサイズの受信バッファを用い、受信されたパケットを受信バッファで保持しつつ適切なタイミングでパケットの内のデータを復号化装置に与えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パケット通信システムにおいては、パケットが辿る通信経路によっては時間が掛かり過ぎ、本来到着していなければならない時間までにパケットが到着しないことが起こりえる（これをパケットロスと呼ぶ）。このような時に、受信バッファのデータ（不定データ）を復号化装置に送ってしまうと、復号化装置の動作が不安定になりバースト的な異音が生じてしまう。一般的には、不定データを送るようなことはせずに、例えば１フレーム前のデータを保存しておきこれを復号化装置に送ることにより異音の発生を防ぐなどの方法が用いられる。しかし、このような方法を用いてもフレームの置き換えによるフレーム間の不連続が生じ、結果として信号品質を大きく損なう音声又は音が復号されてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、パケット通信システムにおいて信号品質の劣化を防止することができる受信装置及び受信方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の受信装置は、非同期に入力されるパケットを一時的に記憶し予め定められたフレーム周期で前記パケットに含まれるデータを出力する受信装置において、非同期に入力される前記パケットを記憶し所定の時間間隔でデータを出力する受信バッファと、前記受信バッファから出力されるデータが有音を表すときに該データを一時的に記憶する記憶手段と、前記記憶手段から前記データが出力される度に１増加し、前記受信バッファの無音を表すパケットが廃棄される度に１減少するカウンタと、前記受信バッファにパケットが記憶されていない場合に前記記憶手段からデータを出力させて前記カウンタの値を１増加させ、前記受信バッファに無音を表すパケットが記憶されている場合に前記カウンタの値が０になるまで前記無音を表すパケットを廃棄させて前記廃棄させたパケットの数だけ前記カウンタの値を減少させる制御手段と、を具備する構成を採る。
【０００９】
この構成によれば、受信バッファのパケット及び記憶手段のデータの状態の判定結果に基づいて前記データの出力、前記記憶手段の前記データの更新又は前記パケットの廃棄の処理をするから、パケット通信システムにおいて信号品質の劣化を防止することができる。
【００２４】
本発明の受信方法は、非同期に入力されるパケットを一時的に記憶し予め定められたフレーム周期で前記パケットに含まれるデータを出力する受信装置の受信方法であって、非同期に入力される前記パケットを受信バッファに記憶し所定の時間間隔でデータを出力するステップと、前記受信バッファから出力されるデータが有音を表すときに該データを一時的に記憶手段に記憶するステップと、前記受信バッファにパケットが記憶されていない場合に前記記憶手段からデータを出力させてカウンタの値を１増加させ、前記受信バッファに無音を表すパケットが記憶されている場合に前記カウンタの値が０になるまで前記無音を表すパケットを廃棄させて前記廃棄させたパケットの数だけ前記カウンタの値を減少させるステップと、を具備するようにした。
【００２５】
この方法によれば、受信バッファのパケット及び記憶手段のデータの状態の判定結果に基づいて前記データの出力、前記記憶手段の前記データの更新又は前記パケットの廃棄の処理をするから、パケット通信システムにおいて信号品質の劣化を防止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、非同期に入力されるパケットを保持する受信バッファと、出力されるデータを一時的に記憶する記憶手段と、前記記憶手段から前記データが出力された回数をカウントするカウンタと、前記受信バッファの状態と前記カウンタの値に基づいて前記受信バッファの前記パケット及び前記記憶手段の前記データの状態を判定する状態判定手段と、前記状態判定手段の判定結果に基づいて前記データの出力、前記記憶手段の前記データの更新又は前記パケットの廃棄の処理をする制御手段と、を具備することである。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
【００２９】
受信装置１００は、非同期に入力されるパケットを一時的に記憶し予め定められたフレーム周期で前記パケットに含まれるデータを出力するものである。受信装置１００は、入力端子１０１、受信バッファ１０２、記憶装置１０３、カウンタ１０４、状態判定装置１０５、制御装置１０６、スイッチ装置１０７、１０８、廃棄装置１０９及び出力端子１１０を具備している。
【００３０】
受信バッファ１０２は、入力端子１０１に接続されている。記憶装置１０３は、受信バッファ１０２に接続されている。カウンタ１０４は、記憶装置１０３に接続されている。状態判定装置１０５は、受信バッファ１０２及びカウンタ１０４に接続されている。制御装置１０６は、受信バッファ１０２、記憶装置１０３及び状態判定装置１０５に接続されている。スイッチ装置１０７の１つの入力端子１０７ａは、受信バッファ１０２の出力端子に接続されている。スイッチ装置１０７の他の入力端子１０７ｂは、記憶装置１０３の出力端子に接続されている。スイッチ装置１０７の出力端子１０７ｃは、出力端子１１０に接続されている。また、スイッチ装置１０７は、制御装置１０６の出力端子に接続されている。スイッチ装置１０８の入力端子は、記憶装置１０３の出力端子に接続されている。スイッチ装置１０８の出力端子は、廃棄装置１０９の入力端子に接続されている。また、スイッチ装置１０８は、制御装置１０６の出力端子に接続されている。
【００３１】
音声符号化装置（図示せず）は、音声信号を符号化してパケットに入れてこのパケットを伝送路を通じて伝送する。入力端子１０１は、音声符号化装置から送信されるパケットをアンテナ及びＲＦ復調装置（図示せず）を介して受けて受信バッファ１０２に与える。
【００３２】
受信バッファ１０２は、非同期に入力されるパケットを保持する。記憶装置１０３は、一定の条件の下に受信バッファ１０２に保持されたパケットに含まれるデータを一時的に記憶する。カウンタ１０４は、記憶装置１０３からデータが出力された回数をカウントする。
【００３３】
状態判定装置１０５は、受信バッファ１０２の状態とカウンタ１０４の値に基づいて受信バッファ１０２の前記パケット及び記憶装置１０３のデータの状態を判定する。制御装置１０６は、状態判定装置１０５の判定結果に基づいてデータの出力、記憶装置１０３のデータの更新又はパケットの廃棄の処理をする。
【００３４】
スイッチ装置１０７は、制御装置１０６からの制御信号を受けて受信バッファ１０２又は記憶装置１０３のデータを選択して出力端子１１０に与える。スイッチ装置１０８は、制御装置１０６からの制御信号を受けて記憶装置１０３のデータを廃棄装置１０９に与える。廃棄装置１０９は、記憶装置１０３のデータを廃棄する。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態１に係る受信信装置１００の動作について、図１と共に図２を参照して詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る受信信装置１００の動作を説明するためのフロー図である。
【００３６】
図２において、ｎは図１における同期信号生成装置（図示せず）で生成される同期信号の番号を表す。同期信号は復号化装置装置（図示せず）の処理の時間単位（フレーム）に相当するので、同期信号の番号をフレーム番号と呼ぶことにする。また、Ｃｎｔはカウンタ１０４の値を表すものとする。Ｃｎｔは、記憶装置１０３に記憶されている過去のデータを出力した回数から受信バッファ１０２の内の無音をあらわすパケットを廃棄した回数を減じたものを表す。また、ここでいう同期信号の長さ（フレームの長さ又はフレーム長）を２０ｍｓに想定して説明を行うが、この数値が本発明の範囲を限定するものでない。
【００３７】
まず、フレーム番号ｎとカウンタ１０４の値Ｃｎｔをゼロに設定し（ステップＳＴ２０１）、次に、受信バッファ１０２の状態とカウンタ１０４の値を参照し、受信バッファ１０２にｎ×Ｃｎｔ（ｎとＣｎｔとの積）より時間的に古いパケットが存在するかを状態判定装置１０５により判定を行う（ステップＳＴ２０２）。受信バッファ１０２に該当するパケットが存在する場合に、パケットの全てを廃棄するようにスイッチ装置１０８をオンにして受信バッファ１０２のパケットを廃棄装置１０９に送って廃棄装置１０９においてパケットの廃棄を行う（ステップＳＴ２０３）。次に、状態判定装置１０５は、受信バッファ１０２にパケットが存在するかを判定する（ステップＳＴ２０４）。
【００３８】
受信バッファ１０２にパケットが存在しないと判定された時、記憶装置１０３に記憶されている過去に出力されているデータを出力端子１１０から出力されるようにスイッチ装置１０７を接続し（ステップＳＴ２０５）、状態判定装置１０５からその情報を受けたカウンタ１０４はＣｎｔの値を１だけ加算し （ステップＳＴ２０６）、ステップＳＴ２１３に進む。ステップＳＴ２０４において受信バッファにパケットが存在すると判定された時、状態判定装置１０５はカウンタ１０４の値Ｃｎｔを参照し、その値が０より大きいかどうかを判定する（ステップＳＴ２０７）。Ｃｎｔが０より大きいと判定した時、状態判定装置１０５は受信バッファ１０２を参照し、受信バッファ１０２の内の時間的に一番古いパケットが有音を表すか無音を表すかを判定する（ステップＳＴ２０８）。一番古いパケットが無音を表すと判定された場合に状態判定装置１０５は受信バッファ１０２の最古のパケットを廃棄するようにスイッチ装置１０８を接続して当該パケットを廃棄装置１０９により廃棄を行う（ステップＳＴ２０９）。
【００３９】
次に、状態判定装置１０５は、その情報をカウンタ１０４に送り、カウンタ１０４ではカウンタＣｎｔの値を１だけ減じ（ステップＳＴ２１０）、その後にステップＳＴ２０２に戻る。
【００４０】
ステップＳＴ２０７でカウンタ値Ｃｎｔが０の場合又はステップＳＴ２０８で受信バッファ１０２の最古のパケットが有音を表すと状態判定装置１０５が判定した場合、状態判定装置１０５は受信バッファ１０２の最古のパケットのデータを出力端子１１０から出力するようにスイッチ装置１０７を接続し（ステップＳＴ２１１）、記憶装置１０３に記憶されている過去のデータを当該データに更新する（ステップＳＴ２１２）。
【００４１】
ステップＳＴ２１３では、フレーム番号ｎに１だけ加算して次のフレームの処理を行う準備をして、ステップＳＴ２１４で入力端子１０１から受信パケットが送られてきているかを判定し、送られてきている場合にはステップＳＴ２０２に進んで処理を継続する。ステップＳＴ２１４で入力端子１０２から受信パケットが送られてこない時に通信が終了したと判断され処理を終了する。
【００４２】
次に、本発明の実施の形態１の動作及び効果について、図１及び図２と共に図３乃至図７を参照して説明する。
【００４３】
受信バッファ１０２の状態と受信バッファ１０２に入力されるパケットの様子が図３に示されている。パケットは、時間に対する依存関係があり、アルファベットの順に出力されることが品質の良い音声を復号するために望ましい。ここで、フレーム番号ｎは同期信号で区切られる時間長（フレーム）の番号を表し、例えばフレーム長を２０ｍｓとした時０〜２０ｍｓはフレーム１と表し、２０ｍｓ〜４０ｍｓはフレーム２と表すものとする。受信バッファ１０２にはパケットＡが保持された状態から開始し、フレーム番号ｎに応じて入力パケット、受信パケット及び出力データの処理の様子を説明するものとする。入力パケットでＮＰはそのフレーム時にパケットが到着しないこと（Ｎo Ｐacket）を表し、同一フレームの番号に複数のパケットが存在する場合には、そのフレームで複数のパケットが到着した場合を表すものとする。また、パケットＡ〜Ｅは音声の存在する（有音）区間の符号化データを内在するパケットを表し、パケットＦ〜Ｈは音声信号の存在しない（無音）区間の符号化データを内在するパケットを表すものとする。
【００４４】
この条件の下での従来方法による受信パケットと出力パケットの様子が図４に示されている。フレームｎ＝１である時にパケットＢが入力され、受信バッファ１０２に保持されているパケットＡのデータが出力される。フレームｎ＝２である時にパケットが到着せず（ＮＰ）、受信バッファ１０２に保持されているパケットＢのデータが出力され、受信バッファ１０２は空になる。
【００４５】
フレームｎ＝３である時にもＮＰであり、受信バッファ１０２が空であるため前フレームで出力したデータを出力する。これは、パケットロスによる品質劣化を防ぐための基本的な補償法である。
【００４６】
次に、フレームｎ＝４である時にパケットＣが到着するが、当該パケットＣは出力されるべき時間に間に合わずに到着したものであるため廃棄され、前フレームで出力したデータを出力する。
【００４７】
フレームｎ＝５である時にパケットＥ、Ｄが到着し、パケットＤが出力されるべき時間に間に合わずに到着したものであるため廃棄され、パケットＥのデータが出力される。フレームｎ＝６である時にＮＰとなり、受信バッファ１０２が空であるため前フレームで出力したデータを出力する。フレームｎ＝７である時にはパケットＧ、Ｆ、Ｈが到着するため、時間的に間に合わなかったパケットＦが廃棄され、パケットＧのデータが出力される。
【００４８】
従来方法による出力データと本来望ましい理想的な出力データが図５に対比されている。図５を用いて理想的な出力データと従来法による出力データを比較すると、フレームｎ＝３、４、６で誤り補償が動作し前フレームで出力したデータを出力しているため復号音声に品質劣化が生じる。また、フレームｎ＝４とｎ＝５の間、フレームｎ＝６とｎ＝７の間でデータ同士に時間的な不連続が生じており、これも品質劣化の要因となる。
【００４９】
これに対し、本発明の実施の形態１における処理の様子が図６に示されている。フレームｎ＝１である時にパケットＢが入力され、受信バッファ１０２に保持されているパケットＡのデータが出力され記憶装置１０３がパケットＡのデータで更新される（ステップＳＴ２０４、ＳＴ２０７、ＳＴ２１１及びＳＴ２１２）。
【００５０】
フレームｎ＝２である時にＮＰとなり、受信バッファ１０２に保持されているパケットＢのデータが出力され記憶装置１０３のデータがパケットＢであるデータに更新される （ステップＳＴ２０４、ＳＴ２０７、ＳＴ２１１、ＳＴ２１２）。この時に、受信バッファ１０２は空になる。フレームｎ＝３である時もＮＰとなり、受信バッファ１０２が空であるため記憶装置１０３に記憶されているデータＢが出力されカウンタ１０４の値Ｃｎｔに１だけ加算されＣｎｔ＝１となる（ステップＳＴ２０４〜ＳＴ２０６）。
【００５１】
フレームｎ＝４である時にパケットＣが到着する。パケットＣは本来出力されるべき時間に間に合わず廃棄されるべきものであるが、本実施の形態１ではＣｎｔ＞０であり当該パケットＣが有音を表すため、当該パケットＣを廃棄せずに当該パケットＣのデータを出力し記憶装置１０３のデータを当該パケットＣのデータに更新する（ステップＳＴ２０４、ＳＴ２０７、ＳＴ２０８、ＳＴ２１１、ＳＴ２１２）。フレームｎ＝５である時にパケットＤ、Ｅが到着する。パケットＤは廃棄されるべきものであるが、本実施の形態１ではＣｎｔ＞０であり当該パケットＤが有音を表すため、当該パケットＤを廃棄せずにパケットＤのデータを出力し記憶装置１０３のデータをパケットＤのデータに更新する（ステップＳＴ２０４、ＳＴ２０７、ＳＴ２０８、ＳＴ２１１、ＳＴ２１２）。
【００５２】
フレームｎ＝６である時にＮＰであるが、受信バッファ１０２にパケットＥが存在しＣｎｔ＞０であり、かつ、パケットＥは有音を表すためパケットＥのデータを出力し記憶装置１０３のデータをパケットＥのデータ更新する（ステップＳＴ２０４、ＳＴ２０７、ＳＴ２０８、ＳＴ２１１、ＳＴ２１２）。フレームｎ＝７である時にパケットＧ、Ｆ、Ｈが到着し、Ｃｎｔ＞０であり、かつ、受信バッファ１０２の最古のパケットＦが無音を表すため、パケットＦを廃棄しＣｎｔから１を減じ（ステップＳＴ２０４、ＳＴ２０７、ＳＴ２０８、ＳＴ２０９、ＳＴ２１０）、その後に新たに受信バッファ１０２とカウンタ１０４の値Ｃｎｔに基づきパケットＧのデータを出力し、記憶装置１０３のデータをパケットＧのデータに更新する（ステップＳＴ２０４、ＳＴ２０７、ＳＴ２１１、ＳＴ２１２）。ステップＳＴ２０２〜ＳＴ２０３は、本実施の形態１における前記処理を有効に機能させるために必要な前処理である。
【００５３】
本実施の形態１による出力パケットと本来望ましい理想的な出力パケットが図７に対比されている。図７に示すように、本実施の形態１による出力データはフレームｎ＝４〜６で１フレームだけ遅れて出力される（遅延が生じる）。これは、本実施の形態１の特徴であり、本来廃棄されるパケットＣ、Ｄのデータが１フレーム分の時間的な猶予を与えることにより廃棄されることなく有効に利用されることを意味する。これにより、誤り補償を動作させる必要がなく品質の高い復号信号を得ることができる。また、誤り補償が動作しているフレームｎ＝３とｎ＝４の間のデータ同士の時間的な不連続が軽減されており、この効果も復号信号の品質改善の一因となる。その一方で、フレームｎ＝４〜６で１フレームだけ遅延の生じる問題は信号の品質に大きな影響を与えることがなく、また，フレームｎ＝７で無音パケットを廃棄することにより遅延を無くしているので信号の品質に大きな影響を与えることがない。
【００５４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について、図面を参照して説明する。図８は、本発明の実施の形態２に係る受信装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２においては、本発明の実施の形態１と同じ構成要素及び動作のステップには同じ参照符号が付されている。
【００５５】
本発明の実施の形態２に係る受信装置８００は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００において、最大値制限装置８０１を追加してなる。すなわち、受信装置８００は、入力端子１０１、受信バッファ１０２、記憶装置１０３、カウンタ１０４、状態判定装置１０５、制御装置１０６、スイッチ装置１０７、１０８、廃棄装置１０９、出力端子１１０及び最大値制限装置８０１を具備している。最大値制限装置８０１は、カウンタ１０４に接続されている。最大値制限装置８０１は、カウンタ１０４の値が予め定められた最大値Ｃｎｔ＿ｍａｘより大きくならないよう制限するものである。
【００５６】
次に、本発明の実施の形態２に係る受信装置８００の動作について、図２及び図８と共に図９を参照して説明する。図９は、本発明の実施の形態２に係る受信装置８００の動作を説明するためのフロー図である。
【００５７】
図９に示すように、本発明の実施の形態２に係る受信装置８００の動作は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００の動作を説明するためのフローにおいて、ステップＳＴ２０５とステップＳＴ２０６との間にステップＳＴ９０１を追加してなる。
【００５８】
すなわち、受信バッファ１０２にパケットが存在しない時に（ステップＳＴ２０４）に記憶装置１０３に保持されているデータを出力し（ステップＳＴ２０５）、カウンタ１０４の値Ｃｎｔが予め定められた最大値Ｃｎｔ＿ｍａｘを超えない時に限り値Ｃｎｔに１を加算される（ステップＳＴ９０１、ステップＳＴ２０６）。このような制限を行うことにより、カウンタ１０４の値ＣｎｔがＣｎｔ＿ｍａｘを超えることがなくなる。
【００５９】
本実施の形態２によれば、本実施の形態１の効果に加えて、カウンタ１０４の値ＣｎｔがＣｎｔ＿ｍａｘ以下になるよう制限されるため、音声復号化装置（図示せず）で復号される音声データの最大遅延がＣｎｔ＿ｍａｘ×フレーム長以下になり、過度な遅延による音声通話の違和感を避けることができる。
【００６０】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について、図面を参照して説明する。図１０は、本発明の実施の形態３に係る受信装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態３においては、本発明の実施の形態１と同じ構成要素及び動作のステップには同じ参照符号が付されている。
【００６１】
本発明の実施の形態３に係る受信装置１０００は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００において、修正装置１００１を追加してなる。すなわち、受信装置１０００は、入力端子１０１、受信バッファ１０２、記憶装置１０３、カウンタ１０４、状態判定装置１０５、制御装置１０６、スイッチ装置１０７、１０８、廃棄装置１０９、出力端子１１０及び修正装置１００１を具備している。修正装置１００１は、記憶装置１０３の出力端子とスイッチ装置１０７の入力端子１０７ｂとの間に接続されている。
【００６２】
修正装置１００１は、記憶装置１０３に記憶されているデータをそのまま出力するのではなく、データの全て又は一部を修正して出力端子１１０に与える。修正装置１００１は、乱数を利用した周知の修正方法、又は、データの強さを示すパラメータを減衰する周知の修正方法等によりデータを修正する。
【００６３】
次に、本発明の実施の形態３に係る受信装置１０００の動作について、図２及び図１０と共に図１１を参照して説明する。図１１は、本発明の実施の形態３に係る受信装置１０００の動作を説明するためのフロー図である。
【００６４】
図１１に示すように、本発明の実施の形態３に係る受信装置１０００の動作は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００の動作を説明するためのフローにおいて、ステップＳＴ２０５の代わりにステップＳＴ１１０１を有するものである。
【００６５】
すなわち、受信バッファ１０２にパケットが存在しない時に（ステップＳＴ２０４）記憶装置１０３に保持されているデータを修正して出力する（ステップＳＴ１１０１）。
【００６６】
なお、本発明の実施の形態３は、本発明の実施の形態２に適用することができる。
【００６７】
本発明の実施の形態３によれば、本発明の実施の形態１又は実施の形態２の効果に加えて、修正装置１００１が、記憶装置１０３に記憶されているデータをそのまま出力するのではなく、データを修正するから、信号の品質の劣化を防止することができる。
【００６８】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について、図面を参照して説明する。図１２は、本発明の実施の形態４に係る受信復号化装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態４においては、本発明の実施の形態１と同じ構成要素及び動作のステップには同じ参照符号が付されている。
【００６９】
本発明の実施の形態４に係る受信復号化装置１２００は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００において、復号化装置１２０１及び有音無音判定装置１２０２を追加してなる。すなわち、受信復号化装置１２００は、入力端子１０１、受信バッファ１０２、記憶装置１０３、カウンタ１０４、状態判定装置１０５、制御装置１０６、スイッチ装置１０７、１０８、廃棄装置１０９、出力端子１１０、復号化装置１２０１及び有音無音判定装置１２０２を具備している。
【００７０】
復号化装置１２０１の入力端子は、受信装置１００の出力端子１１０に接続されている。復号化装置１２０１の出力端子は、出力端子１２０３に接続されている。有音無音判定装置１２０２は、復号化装置１２０１と状態判定装置１０５との間に接続されている。
【００７１】
有音無音判定装置１２０２は、復号化装置１２０１からの復号化信号の情報を受けて復号化信号が有音信号であるか無音信号であるかを判定し判定結果を状態判定装置１０５に与える。制御装置１０６は、状態判定装置１０５の判定結果を次フレームの処理に利用する。
【００７２】
次に、本発明の実施の形態４に係る受信復号化装置１２００の動作について、図２及び図１２と共に図１３を参照して説明する。図１３は、本発明の実施の形態４に係る受信復号化装置１２００の動作を説明するためのフロー図である。
【００７３】
図１３に示すように、本発明の実施の形態４に係る受信復号化装置１２００の動作は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００の動作を説明するためのフローにおいて、ステップＳＴ２０８の代わりにステップＳＴ１３０１を有するものである。
【００７４】
すなわち、受信バッファ１０２にパケットが存在する時に（ステップＳＴ２０４）、カウンタ１０４の値ＣｎｔがＣｎｔ＞０である時に（ステップＳＴ２０７）、（ｎ−１）フレームで処理したデータが無音かを判断する（ステップＳＴ１３０１）。ステップＳＴ１３０１において（ｎ−１）フレームで処理したデータが無音である時にステップＳＴ２０９において受信バッファ１０２の最古のパケットを廃棄する。また、ステップＳＴ１３０１において（ｎ−１）フレームで処理したデータが無音でない時にステップＳＴ２１１において受信バッファ１０２の最古のパケットのデータを出力する。
【００７５】
この場合に、これまでの実施の形態１〜３であれば受信バッファ１０２の最古のパケットが無音を表すかどうかで次の処理を決定していた。このような実施の形態１〜３では、パケットに含まれる情報から直接的に有音と無音を判定することができる時には有効である。例えば、パケットのヘッダにＤＴＸ情報が含まれる場合に、ここでは図示されない音声符号化装置が動作しないモードの時には無音を表すと考えることができる。また、パケットに含まれるデータからゲイン又はパワー情報が抽出できれば、当該ゲイン又はパワー値を基に有音信号又は無音の判定が行える。
【００７６】
しかし、パケット情報から有音信号又は無音信号の判定が行えるとは限らず、そのような場合には本実施の形態４が有効である。
【００７７】
なお、本発明の実施の形態４は、本発明の実施の形態２又は実施の形態３に適用することができる。
【００７８】
本実施の形態４は、復号化装置１２０１で音声を復号する時のパラメータ又は復号化信号などを用いて有音信号又は無音信号の判定を有音無音判定装置１２０２で行い、その判定結果を次のパケット処理で用いる。
【００７９】
このため、本実施の形態４によれば、本発明の実施の形態１、実施の形態２又は実施の形態３の効果に加えて、パケットから直接に有音信号又は無音信号の判定が行えない場合でも、パケットロスによる品質の劣化を防止することができる。
【００８０】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について、図面を参照して説明する。図１４は、本発明の実施の形態５に係る音声信号受信復号化装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態５においては、本発明の実施の形態１と同じ構成要素には同じ参照符号が付されている。
【００８１】
図１４に示すように、本発明の実施の形態５に係る音声信号受信復号化装置１４００は、ネットワーク１４０１に接続されている受信装置１００、音声復号化装置１４０２、及びＤＡ変換装置１４０３及び出力装置１４０４を具備している。
【００８２】
音声復号化装置１４０２の入力端子は、受信装置１００の出力端子に接続されている。ＤＡ変換装置１４０３の入力端子は、音声復号化装置１４０２の出力端子に接続されている。出力装置１４０４の入力端子は、ＤＡ変換装置１４０３の出力端子に接続されている。
【００８３】
受信装置１００は、ネットワーク１４０１から符号化されたディジタルの符号化音声信号を受けてディジタルの受信音声信号を生成して音声復号化装置１４０２に与える。音声復号化装置１４０２は、受信装置１００からのディジタルの受信音声信号を受けてこの受信音声信号に復号化処理を行ってディジタルの復号化音声信号を生成してＤＡ変換装置１４０３に与える。ＤＡ変換装置１４０３は、音声復号化装置１４０２からのディジタルの復号化音声信号を変換してアナログの復号化音声信号を生成して出力装置１４０４に与える。出力装置１４０４は、電気的信号であるアナログの復号化音声信号を空気の振動に変換して音波１４０５として人間の耳に聴こえるように出力する。
【００８４】
なお、本発明の実施の形態５は、受信装置１００の代わりに受信装置８００又は受信装置１０００を有するように構成してもよい。また、本発明の実施の形態５は、受信装置１００及び音声復号化装置１４０２の代わりに受信復号化装置１２００を有するように構成してもよい。
【００８５】
本発明の実施の形態５によれば、信号の品質の劣化を防止することができるから、良好な音声を出力することができる。
【００８６】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６について、図面を参照して説明する。図１５は、本発明の実施の形態６に係る音声信号受信復号化装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態５においては、本発明の実施の形態１と同じ構成要素には同じ参照符号が付されている。
【００８７】
図１５に示すように、本発明の実施の形態６に係る音声信号受信復号化装置１５００は、アンテナ１５０１、ＲＦ復調装置１５０２、受信装置１００、音声復号化装置１５０３、ＤＡ変換装置１５０４及び出力装置１５０５を具備している。
【００８８】
アンテナ１５０１は、電波１５０６としてのディジタルの符号化音声信号を受けて電気信号のディジタルの受信符号化音声信号を生成してＲＦ復調装置１５０２に与える。ＲＦ復調装置１５０２は、アンテナ１５０１からの受信符号化音声信号を復調して復調符号化音声信号を生成して受信装置１００に与える。
【００８９】
受信装置１００は、ＲＦ復調装置１５０２からの復調符号化音声信号を受けてディジタルの受信音声信号を生成して音声復号化装置１５０３に与える。音声復号化装置１５０３は、受信装置１００からのディジタルの受信音声信号を受けてこの受信音声信号に復号化処理を行ってディジタルの復号化音声信号を生成してＤＡ変換装置１５０４に与える。ＤＡ変換装置１５０４は、音声復号化装置１５０３からのディジタルの復号化音声信号を変換してアナログの復号化音声信号を生成して出力装置１５０５に与える。出力装置１５０５は、電気的信号であるアナログの復号化音声信号を空気の振動に変換して音波１５０７として人間の耳に聴こえるように出力する。
【００９０】
なお、本発明の実施の形態６は、受信装置１００の代わりに受信装置８００又は受信装置１０００を有するように構成してもよい。また、本発明の実施の形態６は、受信装置１００及び音声復号化装置１５０３の代わりに受信復号化装置１２００を有するように構成してもよい。
【００９１】
本発明の実施の形態６によれば、信号の品質の劣化を防止することができるから、良好な音声を出力することができる。
【００９２】
なお、本発明は、オーディオ信号を用いる受信装置、受信復号化装置又は音声信号復号化装置に適用することができる。また、本発明は、移動局装置又は基地局装置にも適用することができる。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受信バッファのパケット及び記憶手段のデータの状態の判定結果に基づいて前記データの出力、前記記憶手段の前記データの更新又は前記パケットの廃棄の処理をするから、パケット通信システムにおいて信号品質の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る受信装置の動作を説明するためのフロー図
【図３】本発明の実施の形態１の動作を説明するための図
【図４】従来の受信方法の動作を説明するための図
【図５】従来の受信方法による受信バッファのデータの状態と受信バッファのデータの理想的な状態を対比して示す図
【図６】本発明の実施の形態１に係る受信装置の動作を説明するための図
【図７】本発明の実施の形態１に係る受信装置の受信バッファのデータの状態と受信バッファのデータの理想的な状態を対比して示す図
【図８】本発明の実施の形態２に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態２に係る受信装置の動作を説明するためのフロー図
【図１０】本発明の実施の形態３に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態３に係る受信装置の動作を説明するためのフロー図
【図１２】本発明の実施の形態４に係る受信復号化装置の構成を示すブロック図
【図１３】本発明の実施の形態４に係る受信復号化装置の動作を説明するためのフロー図
【図１４】本発明の実施の形態５に係る音声信号受信復号化装置の構成を示すブロック図
【図１５】本発明の実施の形態６に係る音声信号受信復号化装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１００ 受信装置
１０１ 入力端子
１０２ 受信バッファ
１０３ 記憶装置
１０４ カウンタ
１０５ 状態判定装置
１０６ 制御装置
１０７、１０８ スイッチ装置
１０９ 廃棄装置
１１０ 出力端子
８００ 受信装置
８０１ 最大値制限装置
１０００ 受信装置
１００１ 修正装置
１２００ 受信復号化装置
１２０１ 復号化装置
１２０２ 有音無音判定装置
１４００ 音声信号受信復号化装置
１４０１ ネットワーク
１４０２ 音声復号化装置
１４０３ ＤＡ変換装置
１４０４ 出力装置
１５００ 音声信号受信復号化装置
１５０１ アンテナ
１５０２ ＲＦ復調装置
１５０３ 音声復号化装置
１５０４ ＤＡ変換装置
１５０５ 出力装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声信号又はオーディオ信号を符号化してパケットに格納しこのパケットを伝送するパケット通信システムにおける受信装置及び受信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
音声信号を低レートで圧縮する音声符号化技術は、移動体通信における電波等の伝送路容量及び記録媒体の有効利用のために重要である。音声符号化技術の適用例として、ディジタル移動体通信における音声通話サービスがある。日本では、ＰＤＣ（Persoｎal DiGital Cellular）規格に基づいた移動体通信サービスが提供されている。また、欧州などではＧＳＭ（Global System For Mobile Communications）規格に基づいた移動体通信サービスが提供されている。これらは、基本的には有線系の回線交換方式と同様に送信側と受信側とで通信回線を確立し通話を成立させるものである。このため、音声データは、予め定められた時間間隔で同期がとれた状態で送受信が行われることになる。
【０００３】
これに対し、音声信号を音声符号化により圧縮して得られたデータを小さなまとまりに分割して一つ一つを送受信して通信を成立させるパケット通信が存在する。パケットには、一般的には、音声データのほかに送信先のアドレス、データ全体の位置を表す位置情報及び制御情報などが付加されている。
【０００４】
パケット通信においては、送信側と受信側で通信回線を成立させることがなく柔軟に経路選択が行なえるため、通信回線全体の効率化が行え、また、一装置に障害が出てもそこを迂回できるという利点もある。最近では、ＩＰ（Internet Protocol）によるパケット通信を用いて音声通話を行うＶｏＩＰ（Voice over ＩＰ）が注目されてきている。この技術を利用すればインターネット上での音声通話が可能になる。
【０００５】
パケット通信では、それぞれのパケットが辿る通信経路は必ずしも同一ではない。そのため、パケットは非同期に受信側に到着することになる。一方、音声を復号する音声復号装置は予め定められた時間間隔（これをフレーム周期と呼ぶ）にてデータを処理する。このため、非同期に到着するパケットをフレーム周期に同期させて音声復号装置にデータを送る処理が必要となる。一般的には、十分大きなサイズの受信バッファを用い、受信されたパケットを受信バッファで保持しつつ適切なタイミングでパケットの内のデータを復号化装置に与えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パケット通信システムにおいては、パケットが辿る通信経路によっては時間が掛かり過ぎ、本来到着していなければならない時間までにパケットが到着しないことが起こりえる（これをパケットロスと呼ぶ）。このような時に、受信バッファのデータ（不定データ）を復号化装置に送ってしまうと、復号化装置の動作が不安定になりバースト的な異音が生じてしまう。一般的には、不定データを送るようなことはせずに、例えば１フレーム前のデータを保存しておきこれを復号化装置に送ることにより異音の発生を防ぐなどの方法が用いられる。しかし、このような方法を用いてもフレームの置き換えによるフレーム間の不連続が生じ、結果として信号品質を大きく損なう音声又は音が復号されてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、パケット通信システムにおいて信号品質の劣化を防止することができる受信装置及び受信方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の受信装置は、非同期に入力されるパケットを一時的に記憶し予め定められたフレーム周期で前記パケットに含まれるデータを出力する受信装置において、非同期に入力される前記パケットを記憶し所定の時間間隔でデータを出力する受信バッファと、前記受信バッファから出力されるデータが有音を表すときに該データを一時的に記憶する記憶手段と、前記記憶手段から前記データが出力される度に１増加し、前記受信バッファの無音を表すパケットが廃棄される度に１減少するカウンタと、前記受信バッファにパケットが記憶されていない場合に前記記憶手段からデータを出力させて前記カウンタの値を１増加させ、前記受信バッファに無音を表すパケットが記憶されている場合に前記カウンタの値が０になるまで前記無音を表すパケットを廃棄させて前記廃棄させたパケットの数だけ前記カウンタの値を減少させる制御手段と、を具備する構成を採る。
【０００９】
この構成によれば、受信バッファのパケット及び記憶手段のデータの状態の判定結果に基づいて前記データの出力、前記記憶手段の前記データの更新又は前記パケットの廃棄の処理をするから、パケット通信システムにおいて信号品質の劣化を防止することができる。
【００２４】
本発明の受信方法は、非同期に入力されるパケットを一時的に記憶し予め定められたフレーム周期で前記パケットに含まれるデータを出力する受信装置の受信方法であって、非同期に入力される前記パケットを受信バッファに記憶し所定の時間間隔でデータを出力するステップと、前記受信バッファから出力されるデータが有音を表すときに該データを一時的に記憶手段に記憶するステップと、前記受信バッファにパケットが記憶されていない場合に前記記憶手段からデータを出力させてカウンタの値を１増加させ、前記受信バッファに無音を表すパケットが記憶されている場合に前記カウンタの値が０になるまで前記無音を表すパケットを廃棄させて前記廃棄させたパケットの数だけ前記カウンタの値を減少させるステップと、を具備するようにした。
【００２５】
この方法によれば、受信バッファのパケット及び記憶手段のデータの状態の判定結果に基づいて前記データの出力、前記記憶手段の前記データの更新又は前記パケットの廃棄の処理をするから、パケット通信システムにおいて信号品質の劣化を防止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、非同期に入力されるパケットを保持する受信バッファと、出力されるデータを一時的に記憶する記憶手段と、前記記憶手段から前記データが出力された回数をカウントするカウンタと、前記受信バッファの状態と前記カウンタの値に基づいて前記受信バッファの前記パケット及び前記記憶手段の前記データの状態を判定する状態判定手段と、前記状態判定手段の判定結果に基づいて前記データの出力、前記記憶手段の前記データの更新又は前記パケットの廃棄の処理をする制御手段と、を具備することである。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
【００２９】
受信装置１００は、非同期に入力されるパケットを一時的に記憶し予め定められたフレーム周期で前記パケットに含まれるデータを出力するものである。受信装置１００は、入力端子１０１、受信バッファ１０２、記憶装置１０３、カウンタ１０４、状態判定装置１０５、制御装置１０６、スイッチ装置１０７、１０８、廃棄装置１０９及び出力端子１１０を具備している。
【００３０】
受信バッファ１０２は、入力端子１０１に接続されている。記憶装置１０３は、受信バッファ１０２に接続されている。カウンタ１０４は、記憶装置１０３に接続されている。状態判定装置１０５は、受信バッファ１０２及びカウンタ１０４に接続されている。制御装置１０６は、受信バッファ１０２、記憶装置１０３及び状態判定装置１０５に接続されている。スイッチ装置１０７の１つの入力端子１０７ａは、受信バッファ１０２の出力端子に接続されている。スイッチ装置１０７の他の入力端子１０７ｂは、記憶装置１０３の出力端子に接続されている。スイッチ装置１０７の出力端子１０７ｃは、出力端子１１０に接続されている。また、スイッチ装置１０７は、制御装置１０６の出力端子に接続されている。スイッチ装置１０８の入力端子は、記憶装置１０３の出力端子に接続されている。スイッチ装置１０８の出力端子は、廃棄装置１０９の入力端子に接続されている。また、スイッチ装置１０８は、制御装置１０６の出力端子に接続されている。
【００３１】
音声符号化装置（図示せず）は、音声信号を符号化してパケットに入れてこのパケットを伝送路を通じて伝送する。入力端子１０１は、音声符号化装置から送信されるパケットをアンテナ及びＲＦ復調装置（図示せず）を介して受けて受信バッファ１０２に与える。
【００３２】
受信バッファ１０２は、非同期に入力されるパケットを保持する。記憶装置１０３は、一定の条件の下に受信バッファ１０２に保持されたパケットに含まれるデータを一時的に記憶する。カウンタ１０４は、記憶装置１０３からデータが出力された回数をカウントする。
【００３３】
状態判定装置１０５は、受信バッファ１０２の状態とカウンタ１０４の値に基づいて受信バッファ１０２の前記パケット及び記憶装置１０３のデータの状態を判定する。制御装置１０６は、状態判定装置１０５の判定結果に基づいてデータの出力、記憶装置１０３のデータの更新又はパケットの廃棄の処理をする。
【００３４】
スイッチ装置１０７は、制御装置１０６からの制御信号を受けて受信バッファ１０２又は記憶装置１０３のデータを選択して出力端子１１０に与える。スイッチ装置１０８は、制御装置１０６からの制御信号を受けて記憶装置１０３のデータを廃棄装置１０９に与える。廃棄装置１０９は、記憶装置１０３のデータを廃棄する。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態１に係る受信信装置１００の動作について、図１と共に図２を参照して詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る受信信装置１００の動作を説明するためのフロー図である。
【００３６】
図２において、ｎは図１における同期信号生成装置（図示せず）で生成される同期信号の番号を表す。同期信号は復号化装置装置（図示せず）の処理の時間単位（フレーム）に相当するので、同期信号の番号をフレーム番号と呼ぶことにする。また、Ｃｎｔはカウンタ１０４の値を表すものとする。Ｃｎｔは、記憶装置１０３に記憶されている過去のデータを出力した回数から受信バッファ１０２の内の無音をあらわすパケットを廃棄した回数を減じたものを表す。また、ここでいう同期信号の長さ（フレームの長さ又はフレーム長）を２０ｍｓに想定して説明を行うが、この数値が本発明の範囲を限定するものでない。
【００３７】
まず、フレーム番号ｎとカウンタ１０４の値Ｃｎｔをゼロに設定し（ステップＳＴ２０１）、次に、受信バッファ１０２の状態とカウンタ１０４の値を参照し、受信バッファ１０２にｎ×Ｃｎｔ（ｎとＣｎｔとの積）より時間的に古いパケットが存在するかを状態判定装置１０５により判定を行う（ステップＳＴ２０２）。受信バッファ１０２に該当するパケットが存在する場合に、パケットの全てを廃棄するようにスイッチ装置１０８をオンにして受信バッファ１０２のパケットを廃棄装置１０９に送って廃棄装置１０９においてパケットの廃棄を行う（ステップＳＴ２０３）。次に、状態判定装置１０５は、受信バッファ１０２にパケットが存在するかを判定する（ステップＳＴ２０４）。
【００３８】
受信バッファ１０２にパケットが存在しないと判定された時、記憶装置１０３に記憶されている過去に出力されているデータを出力端子１１０から出力されるようにスイッチ装置１０７を接続し（ステップＳＴ２０５）、状態判定装置１０５からその情報を受けたカウンタ１０４はＣｎｔの値を１だけ加算し （ステップＳＴ２０６）、ステップＳＴ２１３に進む。ステップＳＴ２０４において受信バッファにパケットが存在すると判定された時、状態判定装置１０５はカウンタ１０４の値Ｃｎｔを参照し、その値が０より大きいかどうかを判定する（ステップＳＴ２０７）。Ｃｎｔが０より大きいと判定した時、状態判定装置１０５は受信バッファ１０２を参照し、受信バッファ１０２の内の時間的に一番古いパケットが有音を表すか無音を表すかを判定する（ステップＳＴ２０８）。一番古いパケットが無音を表すと判定された場合に状態判定装置１０５は受信バッファ１０２の最古のパケットを廃棄するようにスイッチ装置１０８を接続して当該パケットを廃棄装置１０９により廃棄を行う（ステップＳＴ２０９）。
【００３９】
次に、状態判定装置１０５は、その情報をカウンタ１０４に送り、カウンタ１０４ではカウンタＣｎｔの値を１だけ減じ（ステップＳＴ２１０）、その後にステップＳＴ２０２に戻る。
【００４０】
ステップＳＴ２０７でカウンタ値Ｃｎｔが０の場合又はステップＳＴ２０８で受信バッファ１０２の最古のパケットが有音を表すと状態判定装置１０５が判定した場合、状態判定装置１０５は受信バッファ１０２の最古のパケットのデータを出力端子１１０から出力するようにスイッチ装置１０７を接続し（ステップＳＴ２１１）、記憶装置１０３に記憶されている過去のデータを当該データに更新する（ステップＳＴ２１２）。
【００４１】
ステップＳＴ２１３では、フレーム番号ｎに１だけ加算して次のフレームの処理を行う準備をして、ステップＳＴ２１４で入力端子１０１から受信パケットが送られてきているかを判定し、送られてきている場合にはステップＳＴ２０２に進んで処理を継続する。ステップＳＴ２１４で入力端子１０２から受信パケットが送られてこない時に通信が終了したと判断され処理を終了する。
【００４２】
次に、本発明の実施の形態１の動作及び効果について、図１及び図２と共に図３乃至図７を参照して説明する。
【００４３】
受信バッファ１０２の状態と受信バッファ１０２に入力されるパケットの様子が図３に示されている。パケットは、時間に対する依存関係があり、アルファベットの順に出力されることが品質の良い音声を復号するために望ましい。ここで、フレーム番号ｎは同期信号で区切られる時間長（フレーム）の番号を表し、例えばフレーム長を２０ｍｓとした時０〜２０ｍｓはフレーム１と表し、２０ｍｓ〜４０ｍｓはフレーム２と表すものとする。受信バッファ１０２にはパケットＡが保持された状態から開始し、フレーム番号ｎに応じて入力パケット、受信パケット及び出力データの処理の様子を説明するものとする。入力パケットでＮＰはそのフレーム時にパケットが到着しないこと（Ｎo Ｐacket）を表し、同一フレームの番号に複数のパケットが存在する場合には、そのフレームで複数のパケットが到着した場合を表すものとする。また、パケットＡ〜Ｅは音声の存在する（有音）区間の符号化データを内在するパケットを表し、パケットＦ〜Ｈは音声信号の存在しない（無音）区間の符号化データを内在するパケットを表すものとする。
【００４４】
この条件の下での従来方法による受信パケットと出力パケットの様子が図４に示されている。フレームｎ＝１である時にパケットＢが入力され、受信バッファ１０２に保持されているパケットＡのデータが出力される。フレームｎ＝２である時にパケットが到着せず（ＮＰ）、受信バッファ１０２に保持されているパケットＢのデータが出力され、受信バッファ１０２は空になる。
【００４５】
フレームｎ＝３である時にもＮＰであり、受信バッファ１０２が空であるため前フレームで出力したデータを出力する。これは、パケットロスによる品質劣化を防ぐための基本的な補償法である。
【００４６】
次に、フレームｎ＝４である時にパケットＣが到着するが、当該パケットＣは出力されるべき時間に間に合わずに到着したものであるため廃棄され、前フレームで出力したデータを出力する。
【００４７】
フレームｎ＝５である時にパケットＥ、Ｄが到着し、パケットＤが出力されるべき時間に間に合わずに到着したものであるため廃棄され、パケットＥのデータが出力される。フレームｎ＝６である時にＮＰとなり、受信バッファ１０２が空であるため前フレームで出力したデータを出力する。フレームｎ＝７である時にはパケットＧ、Ｆ、Ｈが到着するため、時間的に間に合わなかったパケットＦが廃棄され、パケットＧのデータが出力される。
【００４８】
従来方法による出力データと本来望ましい理想的な出力データが図５に対比されている。図５を用いて理想的な出力データと従来法による出力データを比較すると、フレームｎ＝３、４、６で誤り補償が動作し前フレームで出力したデータを出力しているため復号音声に品質劣化が生じる。また、フレームｎ＝４とｎ＝５の間、フレームｎ＝６とｎ＝７の間でデータ同士に時間的な不連続が生じており、これも品質劣化の要因となる。
【００４９】
これに対し、本発明の実施の形態１における処理の様子が図６に示されている。フレームｎ＝１である時にパケットＢが入力され、受信バッファ１０２に保持されているパケットＡのデータが出力され記憶装置１０３がパケットＡのデータで更新される（ステップＳＴ２０４、ＳＴ２０７、ＳＴ２１１及びＳＴ２１２）。
【００５０】
フレームｎ＝２である時にＮＰとなり、受信バッファ１０２に保持されているパケットＢのデータが出力され記憶装置１０３のデータがパケットＢであるデータに更新される （ステップＳＴ２０４、ＳＴ２０７、ＳＴ２１１、ＳＴ２１２）。この時に、受信バッファ１０２は空になる。フレームｎ＝３である時もＮＰとなり、受信バッファ１０２が空であるため記憶装置１０３に記憶されているデータＢが出力されカウンタ１０４の値Ｃｎｔに１だけ加算されＣｎｔ＝１となる（ステップＳＴ２０４〜ＳＴ２０６）。
【００５１】
フレームｎ＝４である時にパケットＣが到着する。パケットＣは本来出力されるべき時間に間に合わず廃棄されるべきものであるが、本実施の形態１ではＣｎｔ＞０であり当該パケットＣが有音を表すため、当該パケットＣを廃棄せずに当該パケットＣのデータを出力し記憶装置１０３のデータを当該パケットＣのデータに更新する（ステップＳＴ２０４、ＳＴ２０７、ＳＴ２０８、ＳＴ２１１、ＳＴ２１２）。フレームｎ＝５である時にパケットＤ、Ｅが到着する。パケットＤは廃棄されるべきものであるが、本実施の形態１ではＣｎｔ＞０であり当該パケットＤが有音を表すため、当該パケットＤを廃棄せずにパケットＤのデータを出力し記憶装置１０３のデータをパケットＤのデータに更新する（ステップＳＴ２０４、ＳＴ２０７、ＳＴ２０８、ＳＴ２１１、ＳＴ２１２）。
【００５２】
フレームｎ＝６である時にＮＰであるが、受信バッファ１０２にパケットＥが存在しＣｎｔ＞０であり、かつ、パケットＥは有音を表すためパケットＥのデータを出力し記憶装置１０３のデータをパケットＥのデータ更新する（ステップＳＴ２０４、ＳＴ２０７、ＳＴ２０８、ＳＴ２１１、ＳＴ２１２）。フレームｎ＝７である時にパケットＧ、Ｆ、Ｈが到着し、Ｃｎｔ＞０であり、かつ、受信バッファ１０２の最古のパケットＦが無音を表すため、パケットＦを廃棄しＣｎｔから１を減じ（ステップＳＴ２０４、ＳＴ２０７、ＳＴ２０８、ＳＴ２０９、ＳＴ２１０）、その後に新たに受信バッファ１０２とカウンタ１０４の値Ｃｎｔに基づきパケットＧのデータを出力し、記憶装置１０３のデータをパケットＧのデータに更新する（ステップＳＴ２０４、ＳＴ２０７、ＳＴ２１１、ＳＴ２１２）。ステップＳＴ２０２〜ＳＴ２０３は、本実施の形態１における前記処理を有効に機能させるために必要な前処理である。
【００５３】
本実施の形態１による出力パケットと本来望ましい理想的な出力パケットが図７に対比されている。図７に示すように、本実施の形態１による出力データはフレームｎ＝４〜６で１フレームだけ遅れて出力される（遅延が生じる）。これは、本実施の形態１の特徴であり、本来廃棄されるパケットＣ、Ｄのデータが１フレーム分の時間的な猶予を与えることにより廃棄されることなく有効に利用されることを意味する。これにより、誤り補償を動作させる必要がなく品質の高い復号信号を得ることができる。また、誤り補償が動作しているフレームｎ＝３とｎ＝４の間のデータ同士の時間的な不連続が軽減されており、この効果も復号信号の品質改善の一因となる。その一方で、フレームｎ＝４〜６で１フレームだけ遅延の生じる問題は信号の品質に大きな影響を与えることがなく、また，フレームｎ＝７で無音パケットを廃棄することにより遅延を無くしているので信号の品質に大きな影響を与えることがない。
【００５４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について、図面を参照して説明する。図８は、本発明の実施の形態２に係る受信装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２においては、本発明の実施の形態１と同じ構成要素及び動作のステップには同じ参照符号が付されている。
【００５５】
本発明の実施の形態２に係る受信装置８００は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００において、最大値制限装置８０１を追加してなる。すなわち、受信装置８００は、入力端子１０１、受信バッファ１０２、記憶装置１０３、カウンタ１０４、状態判定装置１０５、制御装置１０６、スイッチ装置１０７、１０８、廃棄装置１０９、出力端子１１０及び最大値制限装置８０１を具備している。最大値制限装置８０１は、カウンタ１０４に接続されている。最大値制限装置８０１は、カウンタ１０４の値が予め定められた最大値Ｃｎｔ＿ｍａｘより大きくならないよう制限するものである。
【００５６】
次に、本発明の実施の形態２に係る受信装置８００の動作について、図２及び図８と共に図９を参照して説明する。図９は、本発明の実施の形態２に係る受信装置８００の動作を説明するためのフロー図である。
【００５７】
図９に示すように、本発明の実施の形態２に係る受信装置８００の動作は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００の動作を説明するためのフローにおいて、ステップＳＴ２０５とステップＳＴ２０６との間にステップＳＴ９０１を追加してなる。
【００５８】
すなわち、受信バッファ１０２にパケットが存在しない時に（ステップＳＴ２０４）に記憶装置１０３に保持されているデータを出力し（ステップＳＴ２０５）、カウンタ１０４の値Ｃｎｔが予め定められた最大値Ｃｎｔ＿ｍａｘを超えない時に限り値Ｃｎｔに１を加算される（ステップＳＴ９０１、ステップＳＴ２０６）。このような制限を行うことにより、カウンタ１０４の値ＣｎｔがＣｎｔ＿ｍａｘを超えることがなくなる。
【００５９】
本実施の形態２によれば、本実施の形態１の効果に加えて、カウンタ１０４の値ＣｎｔがＣｎｔ＿ｍａｘ以下になるよう制限されるため、音声復号化装置（図示せず）で復号される音声データの最大遅延がＣｎｔ＿ｍａｘ×フレーム長以下になり、過度な遅延による音声通話の違和感を避けることができる。
【００６０】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について、図面を参照して説明する。図１０は、本発明の実施の形態３に係る受信装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態３においては、本発明の実施の形態１と同じ構成要素及び動作のステップには同じ参照符号が付されている。
【００６１】
本発明の実施の形態３に係る受信装置１０００は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００において、修正装置１００１を追加してなる。すなわち、受信装置１０００は、入力端子１０１、受信バッファ１０２、記憶装置１０３、カウンタ１０４、状態判定装置１０５、制御装置１０６、スイッチ装置１０７、１０８、廃棄装置１０９、出力端子１１０及び修正装置１００１を具備している。修正装置１００１は、記憶装置１０３の出力端子とスイッチ装置１０７の入力端子１０７ｂとの間に接続されている。
【００６２】
修正装置１００１は、記憶装置１０３に記憶されているデータをそのまま出力するのではなく、データの全て又は一部を修正して出力端子１１０に与える。修正装置１００１は、乱数を利用した周知の修正方法、又は、データの強さを示すパラメータを減衰する周知の修正方法等によりデータを修正する。
【００６３】
次に、本発明の実施の形態３に係る受信装置１０００の動作について、図２及び図１０と共に図１１を参照して説明する。図１１は、本発明の実施の形態３に係る受信装置１０００の動作を説明するためのフロー図である。
【００６４】
図１１に示すように、本発明の実施の形態３に係る受信装置１０００の動作は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００の動作を説明するためのフローにおいて、ステップＳＴ２０５の代わりにステップＳＴ１１０１を有するものである。
【００６５】
すなわち、受信バッファ１０２にパケットが存在しない時に（ステップＳＴ２０４）記憶装置１０３に保持されているデータを修正して出力する（ステップＳＴ１１０１）。
【００６６】
なお、本発明の実施の形態３は、本発明の実施の形態２に適用することができる。
【００６７】
本発明の実施の形態３によれば、本発明の実施の形態１又は実施の形態２の効果に加えて、修正装置１００１が、記憶装置１０３に記憶されているデータをそのまま出力するのではなく、データを修正するから、信号の品質の劣化を防止することができる。
【００６８】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について、図面を参照して説明する。図１２は、本発明の実施の形態４に係る受信復号化装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態４においては、本発明の実施の形態１と同じ構成要素及び動作のステップには同じ参照符号が付されている。
【００６９】
本発明の実施の形態４に係る受信復号化装置１２００は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００において、復号化装置１２０１及び有音無音判定装置１２０２を追加してなる。すなわち、受信復号化装置１２００は、入力端子１０１、受信バッファ１０２、記憶装置１０３、カウンタ１０４、状態判定装置１０５、制御装置１０６、スイッチ装置１０７、１０８、廃棄装置１０９、出力端子１１０、復号化装置１２０１及び有音無音判定装置１２０２を具備している。
【００７０】
復号化装置１２０１の入力端子は、受信装置１００の出力端子１１０に接続されている。復号化装置１２０１の出力端子は、出力端子１２０３に接続されている。有音無音判定装置１２０２は、復号化装置１２０１と状態判定装置１０５との間に接続されている。
【００７１】
有音無音判定装置１２０２は、復号化装置１２０１からの復号化信号の情報を受けて復号化信号が有音信号であるか無音信号であるかを判定し判定結果を状態判定装置１０５に与える。制御装置１０６は、状態判定装置１０５の判定結果を次フレームの処理に利用する。
【００７２】
次に、本発明の実施の形態４に係る受信復号化装置１２００の動作について、図２及び図１２と共に図１３を参照して説明する。図１３は、本発明の実施の形態４に係る受信復号化装置１２００の動作を説明するためのフロー図である。
【００７３】
図１３に示すように、本発明の実施の形態４に係る受信復号化装置１２００の動作は、本発明の実施の形態１に係る受信装置１００の動作を説明するためのフローにおいて、ステップＳＴ２０８の代わりにステップＳＴ１３０１を有するものである。
【００７４】
すなわち、受信バッファ１０２にパケットが存在する時に（ステップＳＴ２０４）、カウンタ１０４の値ＣｎｔがＣｎｔ＞０である時に（ステップＳＴ２０７）、（ｎ−１）フレームで処理したデータが無音かを判断する（ステップＳＴ１３０１）。ステップＳＴ１３０１において（ｎ−１）フレームで処理したデータが無音である時にステップＳＴ２０９において受信バッファ１０２の最古のパケットを廃棄する。また、ステップＳＴ１３０１において（ｎ−１）フレームで処理したデータが無音でない時にステップＳＴ２１１において受信バッファ１０２の最古のパケットのデータを出力する。
【００７５】
この場合に、これまでの実施の形態１〜３であれば受信バッファ１０２の最古のパケットが無音を表すかどうかで次の処理を決定していた。このような実施の形態１〜３では、パケットに含まれる情報から直接的に有音と無音を判定することができる時には有効である。例えば、パケットのヘッダにＤＴＸ情報が含まれる場合に、ここでは図示されない音声符号化装置が動作しないモードの時には無音を表すと考えることができる。また、パケットに含まれるデータからゲイン又はパワー情報が抽出できれば、当該ゲイン又はパワー値を基に有音信号又は無音の判定が行える。
【００７６】
しかし、パケット情報から有音信号又は無音信号の判定が行えるとは限らず、そのような場合には本実施の形態４が有効である。
【００７７】
なお、本発明の実施の形態４は、本発明の実施の形態２又は実施の形態３に適用することができる。
【００７８】
本実施の形態４は、復号化装置１２０１で音声を復号する時のパラメータ又は復号化信号などを用いて有音信号又は無音信号の判定を有音無音判定装置１２０２で行い、その判定結果を次のパケット処理で用いる。
【００７９】
このため、本実施の形態４によれば、本発明の実施の形態１、実施の形態２又は実施の形態３の効果に加えて、パケットから直接に有音信号又は無音信号の判定が行えない場合でも、パケットロスによる品質の劣化を防止することができる。
【００８０】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について、図面を参照して説明する。図１４は、本発明の実施の形態５に係る音声信号受信復号化装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態５においては、本発明の実施の形態１と同じ構成要素には同じ参照符号が付されている。
【００８１】
図１４に示すように、本発明の実施の形態５に係る音声信号受信復号化装置１４００は、ネットワーク１４０１に接続されている受信装置１００、音声復号化装置１４０２、及びＤＡ変換装置１４０３及び出力装置１４０４を具備している。
【００８２】
音声復号化装置１４０２の入力端子は、受信装置１００の出力端子に接続されている。ＤＡ変換装置１４０３の入力端子は、音声復号化装置１４０２の出力端子に接続されている。出力装置１４０４の入力端子は、ＤＡ変換装置１４０３の出力端子に接続されている。
【００８３】
受信装置１００は、ネットワーク１４０１から符号化されたディジタルの符号化音声信号を受けてディジタルの受信音声信号を生成して音声復号化装置１４０２に与える。音声復号化装置１４０２は、受信装置１００からのディジタルの受信音声信号を受けてこの受信音声信号に復号化処理を行ってディジタルの復号化音声信号を生成してＤＡ変換装置１４０３に与える。ＤＡ変換装置１４０３は、音声復号化装置１４０２からのディジタルの復号化音声信号を変換してアナログの復号化音声信号を生成して出力装置１４０４に与える。出力装置１４０４は、電気的信号であるアナログの復号化音声信号を空気の振動に変換して音波１４０５として人間の耳に聴こえるように出力する。
【００８４】
なお、本発明の実施の形態５は、受信装置１００の代わりに受信装置８００又は受信装置１０００を有するように構成してもよい。また、本発明の実施の形態５は、受信装置１００及び音声復号化装置１４０２の代わりに受信復号化装置１２００を有するように構成してもよい。
【００８５】
本発明の実施の形態５によれば、信号の品質の劣化を防止することができるから、良好な音声を出力することができる。
【００８６】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６について、図面を参照して説明する。図１５は、本発明の実施の形態６に係る音声信号受信復号化装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態５においては、本発明の実施の形態１と同じ構成要素には同じ参照符号が付されている。
【００８７】
図１５に示すように、本発明の実施の形態６に係る音声信号受信復号化装置１５００は、アンテナ１５０１、ＲＦ復調装置１５０２、受信装置１００、音声復号化装置１５０３、ＤＡ変換装置１５０４及び出力装置１５０５を具備している。
【００８８】
アンテナ１５０１は、電波１５０６としてのディジタルの符号化音声信号を受けて電気信号のディジタルの受信符号化音声信号を生成してＲＦ復調装置１５０２に与える。ＲＦ復調装置１５０２は、アンテナ１５０１からの受信符号化音声信号を復調して復調符号化音声信号を生成して受信装置１００に与える。
【００８９】
受信装置１００は、ＲＦ復調装置１５０２からの復調符号化音声信号を受けてディジタルの受信音声信号を生成して音声復号化装置１５０３に与える。音声復号化装置１５０３は、受信装置１００からのディジタルの受信音声信号を受けてこの受信音声信号に復号化処理を行ってディジタルの復号化音声信号を生成してＤＡ変換装置１５０４に与える。ＤＡ変換装置１５０４は、音声復号化装置１５０３からのディジタルの復号化音声信号を変換してアナログの復号化音声信号を生成して出力装置１５０５に与える。出力装置１５０５は、電気的信号であるアナログの復号化音声信号を空気の振動に変換して音波１５０７として人間の耳に聴こえるように出力する。
【００９０】
なお、本発明の実施の形態６は、受信装置１００の代わりに受信装置８００又は受信装置１０００を有するように構成してもよい。また、本発明の実施の形態６は、受信装置１００及び音声復号化装置１５０３の代わりに受信復号化装置１２００を有するように構成してもよい。
【００９１】
本発明の実施の形態６によれば、信号の品質の劣化を防止することができるから、良好な音声を出力することができる。
【００９２】
なお、本発明は、オーディオ信号を用いる受信装置、受信復号化装置又は音声信号復号化装置に適用することができる。また、本発明は、移動局装置又は基地局装置にも適用することができる。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受信バッファのパケット及び記憶手段のデータの状態の判定結果に基づいて前記データの出力、前記記憶手段の前記データの更新又は前記パケットの廃棄の処理をするから、パケット通信システムにおいて信号品質の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る受信装置の動作を説明するためのフロー図
【図３】本発明の実施の形態１の動作を説明するための図
【図４】従来の受信方法の動作を説明するための図
【図５】従来の受信方法による受信バッファのデータの状態と受信バッファのデータの理想的な状態を対比して示す図
【図６】本発明の実施の形態１に係る受信装置の動作を説明するための図
【図７】本発明の実施の形態１に係る受信装置の受信バッファのデータの状態と受信バッファのデータの理想的な状態を対比して示す図
【図８】本発明の実施の形態２に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態２に係る受信装置の動作を説明するためのフロー図
【図１０】本発明の実施の形態３に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態３に係る受信装置の動作を説明するためのフロー図
【図１２】本発明の実施の形態４に係る受信復号化装置の構成を示すブロック図
【図１３】本発明の実施の形態４に係る受信復号化装置の動作を説明するためのフロー図
【図１４】本発明の実施の形態５に係る音声信号受信復号化装置の構成を示すブロック図
【図１５】本発明の実施の形態６に係る音声信号受信復号化装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１００ 受信装置
１０１ 入力端子
１０２ 受信バッファ
１０３ 記憶装置
１０４ カウンタ
１０５ 状態判定装置
１０６ 制御装置
１０７、１０８ スイッチ装置
１０９ 廃棄装置
１１０ 出力端子
８００ 受信装置
８０１ 最大値制限装置
１０００ 受信装置
１００１ 修正装置
１２００ 受信復号化装置
１２０１ 復号化装置
１２０２ 有音無音判定装置
１４００ 音声信号受信復号化装置
１４０１ ネットワーク
１４０２ 音声復号化装置
１４０３ ＤＡ変換装置
１４０４ 出力装置
１５００ 音声信号受信復号化装置
１５０１ アンテナ
１５０２ ＲＦ復調装置
１５０３ 音声復号化装置
１５０４ ＤＡ変換装置
１５０５ 出力装置
Claims (8)
- 非同期に入力されるパケットを一時的に記憶し予め定められたフレーム周期で前記パケットに含まれるデータを出力する受信装置において、非同期に入力される前記パケットを記憶し所定の時間間隔でデータを出力する受信バッファと、前記受信バッファから出力されるデータが有音を表すときに該データを一時的に記憶する記憶手段と、前記記憶手段から前記データが出力される度に１増加し、前記受信バッファの無音を表すパケットが廃棄される度に１減少するカウンタと、前記受信バッファにパケットが記憶されていない場合に前記記憶手段からデータを出力させて前記カウンタの値を１増加させ、前記受信バッファに無音を表すパケットが記憶されている場合に前記カウンタの値が０になるまで前記無音を表すパケットを廃棄させて前記廃棄させたパケットの数だけ前記カウンタの値を減少させる制御手段と、を具備することを特徴とする受信装置。
- 前記カウンタの値が予め定められた最大値より大きくならないように制限する最大値制限手段を有することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
- 前記記憶手段から前記データを出力する時に前記データの強さを示すパラメータを減衰させるように前記データを修正する修正手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の受信装置。
- 請求項１から請求項３のいずれかに記載の受信装置と、前記受信装置から出力されたデータを復号して復号化信号を得る復号化装置と、前記カウンタの値が１以上の時に前記復号化信号が有音か無音かを判定する有音無音判定装置と、を具備し、前記制御手段は、前記復号化信号が無音である場合に前記受信バッファに記憶されている最古のパケットを廃棄させることを特徴とする受信復号化装置。
- 請求項１から請求項３のいずれかに記載の受信装置又は請求項４に記載の受信復号化装置を具備することを特徴とする音声信号受信復号化装置。
- 請求項１から請求項３のいずれかに記載の受信装置又は請求項４に記載の受信復号化装置を具備することを特徴とする移動局装置。
- 請求項１から請求項３のいずれかに記載の受信装置又は請求項４に記載の受信復号化装置を具備することを特徴とする基地局装置。
- 非同期に入力されるパケットを一時的に記憶し予め定められたフレーム周期で前記パケットに含まれるデータを出力する受信装置の受信方法であって、非同期に入力される前記パケットを受信バッファに記憶し所定の時間間隔でデータを出力するステップと、前記受信バッファから出力されるデータが有音を表すときに該データを一時的に記憶手段に記憶するステップと、前記受信バッファにパケットが記憶されていない場合に前記記憶手段からデータを出力させてカウンタの値を１増加させ、前記受信バッファに無音を表すパケットが記憶されている場合に前記カウンタの値が０になるまで前記無音を表すパケットを廃棄させて前記廃棄させたパケットの数だけ前記カウンタの値を減少させるステップと、を具備することを特徴とする受信方法。
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