JP4004669B2 - 音声パケット多重化方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声パケット多重化方法及び装置に係る。本発明は、特に、複数チャネルの音声データを多重化するときに、各チャネルの有音区間の一群の音声データである有音データ群（以下、トークスパートという。）毎に多重する順序を制御することで、特に転送効率を大きく且つ各音声パケットの遅延揺らぎを低減するようにした音声パケット多重化方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プライベート網や移動体通信網などでは、限られた回線容量を効率的に利用するために、音声情報の低ビットレート圧縮および無音圧縮等が広く用いられている。現在標準化されている８ｋｂｉｔ／ｓ以下の音声圧縮アルゴリズムの大半は、音声フレーム毎に数十から数百ビットの圧縮音声情報をバースト的に出力するものである。例えば、ＣＳ−ＡＣＥＬＰ（Conjugate Structure - Algebraic Code Excited Linear Prediction, ＩＴＵ−Ｔ(International Telecommunication Union - Telecommunication standardization sector) 勧告Ｇ．７２９）では、１０ｍｓの音声フレーム毎に１０バイトの圧縮音声情報を出力している。
【０００３】
このように低ビットレートに圧縮された音声情報を、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode, 非同期転送モード）網やフレームリレー網で伝送する場合、例えばＡＴＭでは、１チャネルの音声情報が１セル分蓄積するための遅延時間（セル化遅延）は、ビットレートの低下に比例して増大する。一例として、６４ｋｂｉｔ／ｓ音声のセル化遅延は６ｍｓであるのに対して、８ｋｂｉｔ／ｓ音声のセル化遅延は約５０ｍｓとなる。このようなセル化遅延を縮小するためには、セルのペイロードのデータ格納長を短くすれば良いが、伝送効率はそれに比例して低下してしまう。
【０００４】
このような背景から、低ビットレートの圧縮音声情報をパケット化し、パケット化された複数チャネルの圧縮音声情報を１つのＡＴＭセルのペイロードに格納することで、セル化遅延を軽減する転送方法の検討が、ＩＴＵ−ＴおよびＡＴＭＦｏｒｕｍで行われており、「ＡＡＬ２（ＡＴＭ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ２、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｉ．３６３．２）」として勧告されている。フレームリレーでも同様に、低ビットレートの圧縮音声情報をサブフレーム化し、複数チャネルのサブフレームを１つのフレームにまとめて転送する仕様が「Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｒｅｌａｙ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ＦＲＦ．１１」として規定されている。ＡＡＬ２やＦＲＦ．１１で規定される転送方法によって、セル化遅延もしくはフレーム化遅延の短縮と高効率伝送が可能になる。さらに、各圧縮音声情報はパケット化もしくはサブフレーム化されるため、無音圧縮技術が適用でき、これによって帯域削減効果が期待できる。無音圧縮とは、無音区間中は圧縮音声情報を非出力とする音声符号化方法であり、例えばＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７２９ ＡｎｎｅｘＢ等で勧告されている。
【０００５】
図１５に、従来における無音圧縮音声パケット多重化の動作についての説明図を示す。
【０００６】
図１５に示すように、従来の無音圧縮音声パケット多重化では、まず、チャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３の各圧縮音声情報にパケットヘッダを付与して、圧縮音声情報をパケット化する。つぎに、複数のパケット（ここでは、３チャネル）の生成順にＡＴＭセルのペイロードに格納して、セルヘッダを付与して複数チャネルの音声情報で１つのセルを構成する。さらに、ここでは、無音区間中は音声パケットが生成されないようにしている。以上のような方法により、例えば、無音率が５０％（音声の中で無音区間の占める割合が５０％）であったならば、パケットヘッダやセルヘッダ等のオーバヘッドを無視すると、理論上では５０％の帯域削減効果が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
複数チャネルの無音圧縮音声パケットをＡＴＭやフレームリレーにおいて多重する場合、前述した通り、無音率に応じた帯域削減効果が得られる。しかしながら、各チャネルの音声が有音状態であるか無音状態であるかは統計的要因に左右され、全チャネルの音声が全て有音状態にあり、圧縮音声パケットを一斉に生成することもあるし、その逆に、全チャネルの音声が全て無音状態にあり、圧縮音声パケットがまったく生成されないこともある。
【０００８】
すなわち、複数チャネルの無音圧縮音声パケットを多重する場合、従来方式のように、パケットの生成順に多重すると、その多重出力のトラヒック特性はＶＢＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）となる。そのため、限られた帯域を有効利用する場合、もしくはｒｔ−ＶＢＲ（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ＶＢＲ）制御が困難で音声帯域を保証するためにＤＢＲ（Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）で多重出力の帯域を設定する場合などでは、各チャネルの圧縮音声パケットに遅延揺らぎが生じる。限られた回線容量を有効に利用するためには多重数をいかに増やすかが重要であるが、多重数の増加とともに遅延揺らぎも大きくなる。
【０００９】
このように、複数チャネルの無音圧縮音声パケットを多重する場合、各チャネルの圧縮音声パケットに遅延揺らぎが生じるため、受信側の音声は間延びしたり、音声が途切れ途切れになる等、著しく品質が劣化する。受信側で、圧縮音声パケットの遅延揺らぎを吸収する手段としては、例えば、固定遅延付加方式のように、最初の圧縮音声パケットを受信した後、一定時間の間、受信したデータを一旦バッファに蓄積し、固定遅延を付加し、それから一定間隔で圧縮音声パケットを復号および再生していく方式がある。いずれにしても、圧縮音声パケットの遅延揺らぎによる音声品質の劣化を防ぐために、受信側では、遅延揺らぎの大きさに比例した揺らぎ吸収バッファが必要である。
【００１０】
以上に述べたように、複数チャネルの無音圧縮音声パケットをパケットの生成順に多重する場合、出力回線の利用効率と各チャネルの圧縮音声パケットの遅延揺らぎはトレードオフの関係にある。すなわち、回線の利用効率を上げるために多重数を増加させると圧縮音声パケットの遅延揺らぎが大きくなり、結果として、受信側に設けられる、各チャネルの圧縮音声パケットの遅延揺らぎを吸収するためのバッファも大きくなるという問題がある。
【００１１】
本発明は、以上の点に鑑み、複数チャネルの音声パケット、特に無音圧縮音声パケットを多重する場合、回線の利用効率を上げるために多重数を増加させても、各チャネルの音声パケットに遅延揺らぎが生じないようにすることを目的とする。すなわち、本発明は、各チャネルのトークスパート毎に多重するかどうかを決定し、多重出力は出力回線の帯域を上回る速度で出力されることはないようにし、各チャネルのトークスパート内の圧縮音声データに遅延揺らぎは生じないようにすることを目的とする。さらに、本発明は、受信側の音声品質を劣化することなく、受信側の遅延揺らぎ吸収バッファの容量を削減することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の解決手段によると、
有音区間の一群の音声データをひとつの有音データ群として、該有音データ群が各チャネル毎に入力され、
入力された有音データ群に対応するチャネル番号が入力され、
入力されたチャネル番号の中から、予め定められた一度に多重できる多重数以下の数のチャネル番号が選択され、
選択されたチャネル番号に従い多重順序が制御されて、該チャネル番号の有音データ群の音声データが多重された音声パケットを出力するようにした音声パケット多重化方法を提供する。
【００１３】
また、本発明の第２の解決手段によると、
音声データが入力され、各チャネル毎に有音区間の一群の音声データをひとつの有音データ群として格納するためのパケットバッファ部と、
前記パケットバッファ部に入力された有音データ群のチャネル番号を順次記憶し、さらに、そのチャネル番号の中から優先的に読み出されるチャネル番号を記憶するスケジューリング部と、
有音データ群の先頭又は最終データを識別し、チャネル番号毎に前記パケットバッファ部への有音データ群の音声データの書き込みを制御するとともに、前記スケジューリング部への該有音データ群のチャネル番号の書き込みを制御する書込制御部と、
前記スケジューリング部により記憶された優先的に読み出されるチャネル番号の順序に従い、予め定められた一度に多重できる多重数以下の数のチャネル番号を選択し、選択された該チャネル番号に従い多重順序を制御して、該チャネル番号に対応する有音データ群の音声データを多重した音声パケットを出力するための読み出し制御部を備えた音声パケット多重化装置を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（１）第１の実施の形態
図１に、本発明に係る音声パケット多重化装置の第１の実施の形態に関するシステム構成図を示す。これは、本発明を、複数チャネルの圧縮音声データを多重化してＡＴＭセルに変換するシステムに適用した実施の形態を示したものである。このシステムでは、音声の符号化処理を行う音声圧縮部１０と、圧縮された音声データを多重処理する音声多重処理部４０を備える。
【００１５】
音声圧縮部１０は、各チャネル毎に６４ｋｂｉｔ／ｓのＰＣＭ音声を圧縮符号化処理するＣＯＤＥＣ２０1〜２０nと、圧縮された符号化データを時分割多重する時分割多重処理部３０とを備える。音声圧縮部１０に入力された６４ｋｂｉｔ／ｓのＰＣＭ音声信号は、各チャネル毎にＣＯＤＥＣ２０1からＣＯＤＥＣ２０nで無音圧縮や低ビットレート圧縮等の適宜の圧縮処理及び符号化処理が施され、圧縮音声データに変換される。そして、各ＣＯＤＥＣ２０1〜２０nから出力された圧縮音声データは、時分割多重部３０で時分割多重されて、圧縮音声多重データとして、音声フレーム毎にバースト的に出力される音声多重処理部４０に送出される。
【００１６】
音声多重処理部４０は、圧縮音声パケット多重部５０、ＡＴＭセル組立部６０及び経路制御部７０を備える。音声圧縮部１０から多重出力された圧縮音声データは、圧縮音声パケット多重部５０でパケット多重処理が施され、ＡＴＭセル組立部６０でＡＴＭセルに組み立てられた後、ＡＴＭネットワーク８０へ送出される。その際、どのチャネルをどのＶＣコネクションに多重するか等の制御は、経路制御部７０によって制御する。
【００１７】
なお、本発明を適用するネットワークがフレームリレー網の場合は、ＡＴＭセル組立部６０をフレーム組立部に置換することにより、本発明を適用することができる。このとき、フレーム組立部では、圧縮音声パケット多重部５０で多重処理されたサブフレームを１つのフレームに組み立て、フレームリレー網へ送出する。同様に、適用するネットワークがＩＰ(Internet Protocol)ネットワークの場合は、ＡＴＭセル組立部６０をＩＰパケット組立部に置換することにより、本発明を適用することができる。このとき、ＩＰパケット組立部では圧縮音声パケット多重部５０で多重処理されたＩＰショートパケットを標準のＩＰパケットに組み立て、ＩＰネットワークへ送出する。その他にも、本発明は、適宜のネットワークに適用することができる。
【００１８】
図２に、本発明に係る音声パケット多重化装置の第１の実施の形態の構成図を示す。この図は、本発明の主要部分である圧縮音声パケット多重部５０の具体的な機能構成例を示したものである。
【００１９】
圧縮音声パケット多重部５０は、パケットバッファ部５１、スケジューリングＦＩＦＯ部５２等を備える。パケットバッファ部５１は、時分割多重された複数チャネルの圧縮音声データをパケット多重するとき、各チャネルからの圧縮音声パケットの出力順序を調整して多重するため、各チャネル毎に圧縮音声データを一時的に格納するものである。スケジューリングＦＩＦＯ部５２は、例えば、どのチャネルの圧縮音声パケットを次に読み出すかというような読み出し競合を制御する。スケジューリングＦＩＦＯ部５２は、ここでは、出力方路毎に、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）とスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）の２種類のＦＩＦＯ及びセレクタ５２−３を有する。
【００２０】
パケットバッファ部５１への圧縮音声データの書き込みを制御する書込制御部として、チャネル番号識別部５３−１、有音／無音検出部５３−２、書込判定部５３−３、書込アドレス読み出し部５３−４、書込アドレス更新部５３−５及びセレクタ５３−６を備える。チャネル番号識別部５３−１は、到着した圧縮音声データのチャネル番号を識別する。チャネル番号の識別方法としては、例えば、チャネルのタイムスロットの位置に基づいて識別する方法、制御信号に含まれるチャネル番号に基づいて識別する方法等がある。また、有音／無音検出部５３−２は、到着した圧縮音声データが、有音データ又は無音データであるかを検出し、トークスパートの先頭・中間・最終データのいずれかであるか等を検出する。例えば、有音データの先頭データの判別は、到着する圧縮音声データを監視し、無音から有音になった場合にそれを判別することができる。最終データの判別は、例えば、最終データを示すＳＩＤ(Silence Insertion Descriptor)データであるか否かを識別することにより判定できる。例えば、一般に、通常のデータが１０バイト、ＳＩＤデータが２バイトというように異なったバイト長が設定されるため、バイト長により判定できる。なお、実際に無音を検出することにより最終データを判別しても良い。中間データの判別は、先頭データと最終データが検出できれば、その間のデータであれば中間データとして検出することができる。
【００２１】
一方、パケットバッファ部５１から圧縮音声データの読み出しを制御する読出制御部として、読出アドレス読み出し部５４−１、読出アドレス更新部５４−２、読出判定部５４−３、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４、セレクタ５４−５を備える。読出判定部５４−３は、音声多重処理部４０内の経路制御部７０若しくは他の制御装置又はその他の外部制御装置から方路番号が与えられ、これに従いパケットバッファ部５１からの圧縮音声データの読み出しを制御する。スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４は、スケジューリングＦＩＦＯ５２を制御する（具体的動作は、後述する。）。
【００２２】
また、出力部として、空パケット生成部５５−１、パケットヘッダ生成部５５−２、セレクタ５５−３を備える。空パケット生成部５５−１は、空パケットを生成する。パケットヘッダ生成部５５−２は、パケットヘッダを生成する。セレクタ５５−３は、空きパケット又はパケットバッファ部５１から読み出された圧縮音声データを選択する。読み出された圧縮音声データは、このようにしてパケット化及び多重化されて、圧縮音声パケットが出力される。
【００２３】
さらに、記憶部として、回線状態メモリ５７−１、書込アドレスメモリ５７−２、経路設定メモリ５７−３、読出アドレスメモリ５７−４を備える。回線状態メモリ５７−１は、パケットバッファ部５１の各チャネルの回線状態を管理する。回線状態メモリ５７−１には、例えば、各チャネル番号のパケットバッファの閉塞状態が記憶されている。書込アドレスメモリ５７−２は、書込アドレスを格納している。経路設定メモリ５７−３は、各チャネルの出力方路番号ＶＣＩＤ＃１〜＃ｉを格納している。経路設定メモリ５７−３には、例えば音声多重処理部４０の内の経路制御部７０若しくは他の制御装置やその他の外部制御装置から、各チャネルに対応する方路番号が与えられ、各々の方路番号が経路設定メモリ５７−３に記憶される。読出アドレスメモリ５７−４は、パケットバッファ部５１の読出アドレスを格納している。
【００２４】
以上のように構成された圧縮音声パケット多重部５０の動作について、図３および図４のフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
図３に、第１の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の入力動作を示すフローチャートを示す。このフローチャートは、圧縮音声パケット多重部５０に時分割多重された圧縮音声データが入力したときの動作を表すものである。また、図４に、第１の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の出力動作を示すフローチャートを示す。このフローチャートは、圧縮音声パケット多重部５０により圧縮音声データがパケット化及び多重化され、圧縮音声パケットとしてＡＴＭセル組立部６０に出力されるときの動作を表す。
【００２６】
時分割多重された圧縮音声データ入力時の動作について、図３を用いて説明する。まず、ステップＳ１において、あるチャネル番号の圧縮音声データが圧縮音声パケット多重部５０に到着する。ステップＳ２では、チャネル番号識別部５３−１が、到着した圧縮音声データのチャネル番号を識別する。さらに、ステップ２では、有音／無音検出部５３−２が、到着した圧縮音声データが有音か無音かどうかを識別する。このようにして、チャネル毎のトークスパートを検出することができる。
【００２７】
ステップＳ３では、書込判定部５３−３が、到着した圧縮音声データのチャネル番号に対応するパケットバッファ部５１内のパケットバッファへの書き込みが禁止されているかどうかを、回線状態メモリ５７−１から判定する。そして、もし、そのチャネル番号のパケットバッファへの書込が禁止されている状態（ここでは、この状態を閉塞状態と呼ぶ。）であった場合は、ステップＳ９で、到着した圧縮音声データを廃棄する。一方、到着した圧縮音声データのチャネル番号のパケットバッファが閉塞状態でない場合は、ステップＳ４で、書込アドレス読み出し部５３−４が、書込アドレスメモリ５７−２からパケットバッファ部５１への書込アドレスを読み出し、到着した圧縮音声データのチャネル番号のパケットバッファに圧縮音声データをバッファリングする。そして、書込アドレス更新部５３−５が、書込アドレスメモリ５７−２に記憶された書込アドレスを更新する。
【００２８】
次に、ステップＳ５で、書込判定部５３−３は、経路設定メモリ５７−３に基づき、到着した圧縮音声データの出力方路を判別する。ステップＳ６で、有音／無音検出部５３−２は、到着した圧縮音声データが、トークスパートの先頭データ、最終データ、あるいは中間データであるかを判別する。もし、到着した圧縮音声データがトークスパートの先頭データであった場合は、ステップＳ７で、書込判定部５３−３は、セレクタ５３−６を介して、該当する出力方路のスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）へ、到着した圧縮音声データのチャネル番号をキューイングする。また、到着した圧縮音声データがトークスパートの最終データであった場合は、ステップＳ８で、書込判定部５３−３が、パケットバッファ部５１に対して、到着した圧縮音声データのチャネル番号のパケットバッファを閉塞状態にする。
【００２９】
以上のように、複数チャネルから圧縮音声パケット多重部に到着した圧縮音声データはパケットバッファ部５１内に、各チャネル毎にバッファリングされる。その際、到着した圧縮音声データがトークスパートの最終データであった場合には、該当するチャネル番号のパケットバッファを閉塞状態として、書き込みを禁止するため、各チャネル番号のパケットバッファには、ひとつのチャネル番号に対してひとつのトークスパートの圧縮音声データしか格納されないことになる。
【００３０】
次に、パケットバッファ部５１にバッファリングされた圧縮音声データを読み出すときの動作を、図４のフローチャートを用いて説明する。まずステップＴ１では、読出判定部５４−３が、指定された方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）からチャネル番号を読み出す。この方路番号は、音声多重処理部４０内の経路制御部７０若しくは他の制御装置又は他の外部制御装置等から指定されることができる。次にステップＴ２で、読み出したチャネル番号が空き番号（以下、”ｅｍｐｔｙ”と呼ぶことにする）かどうかを判別する。
【００３１】
もし、ステップＴ２で、読み出したチャネル番号が”ｅｍｐｔｙ”であった場合は、ステップＴ１０で、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４は、該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にチャネル番号がキューイングされているかどうかを判別する。
【００３２】
そして、ステップ１０で、もし該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にチャネル番号がキューイングされていなかった場合は、ステップＴ１２で、読出判定部５４−３は、空パケット生成部５５によって生成された空パケットをセレクタ５５−３により読み出す。そして、ステップＴ１３で、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４は、該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へ”ｅｍｐｔｙ”をキューイングする。ここで、”ｅｍｐｔｙ”をスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）にキューイングする方法としては、例えば、ｅｍｐｔｙ生成部を設けてセレクタ５２−３により選択する方法、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４が直接”ｅｍｐｔｙ”を挿入する方法等、適宜の方法を採用することができる。
【００３３】
一方、ステップＴ１０で、該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にチャネル番号がキューイングされていた場合は、ステップＴ１１で、読出判定部５４−３が、該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）からチャネル番号を読み出す。
【００３４】
ステップＴ２で、スケジューリングＦＩＦＯ部５２から読み出されたチャネル番号が”ｅｍｐｔｙ”でなかった場合には、ステップＴ３で、読出アドレス読み出し部５４−１が、読出アドレスメモリ５７−４から該当するチャネル番号の読出アドレスを読み出し、パケットバッファ部５１の該当するチャネル番号の圧縮音声データを読み出す。そして、読出アドレス更新部５４−２が、読出アドレスメモリ５７−４のアドレスを更新する。
【００３５】
次に、ステップＴ４では、読み出した圧縮音声データがそのチャネル番号のパケットバッファの最終データであったかどうかの判別を行う。ステップＴ４で、最終データでなかったと判断された場合は、ステップＴ５で、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４が、読み出されたチャネル番号を再び該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングする。
【００３６】
一方、ステップＴ４で、パケットバッファから読み出した圧縮音声データがそのチャネル番号のパケットバッファの最終データであった場合は、ステップＴ６で、読出判定部５４−３が、そのチャネル番号のパケットバッファの閉塞状態を解除する。そして、ステップＴ７で、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４は、該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にチャネル番号がキューイングされているかどうかを判別する。もし、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にチャネル番号がキューイングされていなかった場合は、ステップＴ９で、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４は、”ｅｍｐｔｙ”を該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングする。一方、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にキューイングされているチャネル番号があった場合は、ステップＴ８で、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４は、先頭のチャネル番号をスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングする。
【００３７】
以上のように、圧縮音声パケット多重部５０が、読み出しタイミング毎に、指定された方路番号のスケジューリングＦＩＦＯから読み出されたチャネル番号のパケットバッファから圧縮音声データを読み出す。そして、読み出した圧縮音声データに、パケットヘッダ生成部５６で生成されたヘッダを付与しパケット化した後、ＡＴＭセル組立部６０にパケットを送出する。
【００３８】
また、ステップＴ４ならびにＴ５に示す通り、一旦スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）にキューイングされたチャネル番号は、そのチャネル番号のパケットバッファ内の圧縮音声データがすべて読み出されるまでは常にスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングされる。つまり、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）にキューイングされているチャネル番号のパケットバッファの圧縮音声データをスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にキューイングされているものよりも、常に優先的に読み出される。
【００３９】
次にスケジューリング部５２のスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）とスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）について、それぞれのキュー長と圧縮音声パケット多重部４０の入出力速度の関係について説明する。
【００４０】
スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）のキュー長は、実際に多重するチャネル数に等しい値に設定することができる。例えば、音声圧縮に８ｋｂｉｔ／ｓの圧縮アルゴリズムを用いるとし、ある方路に多重するチャネル数を１００とすると、圧縮音声パケット多重部５０の入力速度は８００ｋｂｉｔ／ｓで、該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）のキュー長は１００に設定される。
【００４１】
一方、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）のキュー長は、圧縮音声パケット多重部５０の出力速度や出力回線の帯域等によって定まる。また、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）のキュー長は、多重可能なトークスパート数に相当する。例えば上述の例で、圧縮音声パケット多重部５０のある方路に対する出力速度を４００ｋｂｉｔ／ｓとした場合は、一度に多重可能なトークスパート数は５０（４００／８）チャネルなので、該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）のキュー長は５０に設定される（ここでは便宜上、各ヘッダのオーバーヘッドを無視している、実際はオーバーヘッドを考慮する必要がある）。
【００４２】
つぎに、図５に、従来例および本発明における圧縮音声パケットの多重化動作の入出力タイミング図を示す。ここで、ある方路に対して、５チャネルの圧縮音声データが時分割多重されて入力されるものとし、パケット多重後の出力速度は、無音率を４０％として、３チャネル分とする。
【００４３】
図５の多重入力Ｌ１に示すように、５チャネルの圧縮音声データが時分割多重されて、圧縮音声パケット多重部に入力されるものとする。入力Ｌ１1、Ｌ１2、Ｌ１3、Ｌ１4、Ｌ１5は、多重入力Ｌ１の時分割多重データをチャネル１、チャネル２、チャネル３、チャネル４、チャネル５と、チャネル別に示したものである。図５に示すように、チャネル１（Ｌ１1）は、フレームＦ１からＦ４までトークスパートが続いた後、フレームＦ５からフレームＦ７まで無音区間となり、フレームＦ８から再びトークスパートが開始する。同様に、チャネル２（Ｌ１2）からチャネル５（Ｌ１5）までのトークスパートおよび無音区間が、図５に示すようなタイミングで発生し、圧縮音声データが圧縮音声パケット多重部５０に入力されるものとする。
【００４４】
従来方式では、圧縮音声データの到着順に多重するため、多重出力Ｌ２は、図５のＬ２（従来方式）に示すようなタイミングで出力される。すなわち、圧縮音声データ３−１から始まり、圧縮音声データ２−１、１−１、４−１、３−２、２−２、１−２、５−１、・・・という順序で出力される。そのため、フレームＦ２、Ｆ３およびＦ４のように、出力速度よりも速い速度で圧縮音声データが入力した場合、圧縮音声データの出力が待たされるため、各チャネルの圧縮音声パケットには遅延揺らぎが生じる。
【００４５】
一方、本発明の多重化方法によれば、まず、チャネル３（Ｌ１3）の圧縮音声データ３−１が到着すると、圧縮音声データ３−１はトークスパートの先頭のパケットであるため、チャネル番号３がスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）に書き込まれ、パケットバッファ部５１のチャネル番号３のパケットバッファに、それ以降のトークスパートの最終圧縮音声データ３−３までバッファリングされる。同様に、チャネル２およびチャネル１のトークスパートの先頭圧縮音声データ２−１、１−１が到着すると、チャネル番号２および１がスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）に書き込まれ、圧縮音声データ２−１から２−５までがパケットバッファ部５１のチャネル番号２のパケットバッファにバッファリングされ、圧縮音声データ１−１から１−４までがパケットバッファ部５１のチャネル番号２のパケットバッファにバッファリングされる。チャネル４およびチャネル５も同様にそれぞれスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にチャネル番号が、パケットバッファ部５１に圧縮音声データがバッファリングされる。
【００４６】
読み出し側では、まず、チャネル番号３、２、１がスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）に書き込まれ、それぞれのパケットバッファのデータがなくなるまで、チャネル番号３、２、１の順に読み出される。そして、チャネル番号３のパケットバッファから最終データ３−３を読み出したら、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）からチャネル番号４がスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へ書き込まれ、チャネル番号２、１、４の順に読み出す。同様にして、チャネル番号１のパケットバッファから最終データ１−４を読み出したら、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）からチャネル番号５がスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へ書き込まれ、チャネル番号４、２、５の順に読み出す。圧縮音声パケット多重部５０は、このような読み出し制御を行うことで、多重出力Ｌ２（本発明）に示すように、圧縮音声データ３−１、２−１、１−１、３−２、２−２、１−２、３−３、２−３、１−３、４−１、２−４、１−４、・・・という順に圧縮音声パケットを多重出力する。
【００４７】
図６に、チャネル１（Ｌ１1）およびチャネル５（Ｌ１5）の圧縮音声パケットの入出力タイミング図を示す。従来方式では、チャネル１およびチャネル５の各圧縮音声パケット出力には揺らぎが生じている。一方、本発明の多重化方法によれば、チャネル５の圧縮音声パケットの出力開始時刻は遅れるが、チャネル１およびチャネル５の各圧縮音声パケット出力に揺らぎは生じない。
【００４８】
図７、図８、図９及び図１０は、それぞれ、図５に示すＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点におけるスケジューリングＦＩＦＯ部５２の内部状態の変化を示す説明図である。
【００４９】
図７に示すように、Ａ点においてチャネル番号１の読み出し前の状態では、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）の先頭がチャネル番号１であるため、チャネル番号１の圧縮音声データ１−２を読み出す。また、Ａ点においてチャネル番号１の読み出し後の状態では、チャネル番号１をスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングする。
【００５０】
図８に示すように、Ｂ点においてチャネル番号１の読み出し前の状態では、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）の先頭がチャネル番号１であるため、チャネル番号１の圧縮音声データ１−４を読み出す。ここで、圧縮音声データ１−４はトークスパートの最終データであるため、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にキューイングされているチャネル番号があるかどうかを判定する。スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にはチャネル番号５がキューイングされているため、Ｂ点においてチャネル番号１の読み出し後の状態では、チャネル番号５をスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングする。
【００５１】
図９に示すように、Ｃ点においてチャネル番号２の読み出し前の状態では、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）の先頭がチャネル番号２であるため、チャネル番号２の圧縮音声データ２−５を読み出す。圧縮音声データ２−５はトークスパートの最終データであるため、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にキューイングされているチャネル番号があるかどうかを判定する。Ｃ点においてチャネル番号２の読み出し後の状態では、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にはキューイングされているチャネル番号が無いため、”ｅｍｐｔｙ”をスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングする。
【００５２】
図１０に示すように、Ｄ点において”ｅｍｐｔｙ”の読み出し前の状態では、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）の先頭が”ｅｍｐｔｙ”であるため、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にキューイングされているチャネル番号があるかどうかを判定する。スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にはチャネル番号４がキューイングされているため、Ｄにおいて”ｅｍｐｔｙ”の読み出し後の状態では、チャネル番号４から圧縮音声データ４−５を読み出し、チャネル番号４をスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングする。
【００５３】
以上のように、本発明においては、出力速度よりも速い速度で圧縮音声データが入力した場合、各チャネルのトークスパートの開始時刻順にデータを多重し、後から到着したトークスパートの出力を、前に到着したトークスパートの出力が終了するまで遅らせることで、トークスパート内の圧縮音声パケットには遅延揺らぎが生じない。
【００５４】
（２）第２の実施の形態
以上の説明では、音声多重処理部に、圧縮音声データが多重されて入力される場合を説明した。以下には、他の実施の形態として、各出力方路別に音声圧縮部及び圧縮音声パケット多重部が設けられ、音声多重処理部に圧縮音声データが多重されないで入力されるシステムについて説明する。
【００５５】
図１１に、本発明に係る音声パケット多重化装置の第２の実施の形態に関するシステム構成図を示す。このシステムでは、音声の符号化処理を行う音声圧縮部１１０と、圧縮された音声データを多重処理する音声多重処理部１４０を備える。音声圧縮部１１０は、各チャネル毎に６４ｋｂｉｔ／ｓのＰＣＭ音声を圧縮符号化処理するＣＯＤＥＣ２０1〜２０nを備える。音声多重処理部１４０は、出力方路分の圧縮音声パケット多重部１５０と、共通のＡＴＭセル組立部１６０を有する。この圧縮音声パケット多重部１５０は、第１の実施の形態と異なり、各出力方路毎に設けられたものである。各出力方路に対応する圧縮音声パケット多重部１５０は、それぞれ共通のＡＴＭセル組立部１６０に接続され、セルが組み立てられる。各構成要素の機能は、第１の実施の形態とほぼ 同様である。
【００５６】
図１２に、本発明に係る音声パケット多重化装置の第２の実施の形態の構成図を示す。この図は、本発明の主要部分である圧縮音声パケット多重部１５０の具体的な機能構成例を示したものである。
【００５７】
圧縮音声パケット多重部１５０は、パケットバッファ部１５１、スケジューリングＦＩＦＯ部１５２等を備える。第２の実施の形態では、スケジューリングＦＩＦＯ部１５２は、出力方路が決まっているため、ひとつのみ設けられる。スケジューリングＦＩＦＯ部１５２は、第１の実施の形態と同様に、スケジューリングＦＩＦＯ１（１５２−１）とスケジューリングＦＩＦＯ２（１５２−２）の２種類のＦＩＦＯ及びセレクタ１５２−３を有する。
【００５８】
パケットバッファ部１５１への圧縮音声データの書き込みを制御する書込制御部として、チャネル番号識別部１５３−１、有音／無音検出部１５３−２、書込判定部１５３−３、書込アドレス読み出し部１５３−４、書込アドレス更新部１５３−５を備える。一方、パケットバッファ部１５１から圧縮音声データの読み出しを制御する読出制御部として、読出アドレス読み出し部１５４−１、読出アドレス更新部１５４−２、読出判定部１５４−３、スケジューリングＦＩＦＯ制御部１５４−４を備える。また、出力部として、空パケット生成部１５５−１、パケットヘッダ生成部１５５−２、セレクタ１５５−３を備える。さらに、記憶部として、回線状態メモリ１５７−１、書込アドレスメモリ１５７−２、読出アドレスメモリ１５７−４を備える。チャネル番号識別部１５３−１及び有音／無音検出部１５３−２は、各圧縮音声データが並列に入力される点が第１の実施の形態と異なる。また、各構成要素の機能は、出力方路番号の制御線が使用されてない点以外、第１の実施の形態とほぼ同様である。
【００５９】
以上のように構成された圧縮音声パケット多重部１５０の動作について、図１３および図１４のフローチャートを用いて説明する。
【００６０】
図１３に、第２の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の入力動作を示すフローチャートを示す。また、図１４に、第２の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の出力動作を示すフローチャートを示す。第１の実施の形態と異なる点は、第２の実施の形態では方路番号毎に音声圧縮部及び圧縮音声パケット多重部が設けられているため、すでに内部又は外部の制御装置等により、対象となる音声圧縮パケット多重部の出力方路が設定されていることである。
【００６１】
時分割多重された圧縮音声データ入力時の動作について、図１３を用いて説明する。まず、ステップＳ１１において、あるチャネル番号の圧縮音声データが圧縮音声パケット多重部１５０に到着してからステップＳ１４まで、及びステップ１９の圧縮音声データ廃棄の処理は、第１の実施の形態と同様である。
【００６２】
ステップＳ１３で該当チャネルが閉塞中でなかった場合、ステップＳ１６で、有音／無音検出部１５３−２は、到着した圧縮音声データが、トークスパートの先頭データ、最終データ、あるいは中間データであるかを判別する。もし、到着した圧縮音声データがトークスパートの先頭データであった場合は、ステップＳ１７で、書込判定部１５３−３は、スケジューリングＦＩＦＯ２（１５２−２）へ、到着した圧縮音声データのチャネル番号をキューイングする。また、到着した圧縮音声データがトークスパートの最終データであった場合は、ステップＳ１８で、書込判定部１５３−３が、パケットバッファ部１５１に対して、到着した圧縮音声データのチャネル番号のパケットバッファを閉塞状態にする。
【００６３】
以上のように、複数チャネルから圧縮音声パケット多重部１５０に到着した圧縮音声データはパケットバッファ部１５１内に、各チャネル毎にバッファリングされる。
【００６４】
次に、パケットバッファ部１５１にバッファリングされた圧縮音声データを読み出すときの動作を、図１４のフローチャートを用いて説明する。まずステップＴ２０１では、読出判定部１５４−３が、スケジューリングＦＩＦＯ１（１５２−１）からチャネル番号を読み出す。次に、ステップＴ２０２で、読み出したチャネル番号が”ｅｍｐｔｙ”かどうかを判別する。これ以降の処理は、第１の実施の形態と同様である。
【００６５】
以上のように、圧縮音声パケット多重部１５０が、読み出しタイミング毎に、スケジューリングＦＩＦＯ１５２から読み出されたチャネル番号のパケットバッファから圧縮音声データを読み出す。そして、読み出した圧縮音声データに、パケットヘッダ生成部１５６で生成されたヘッダを付与しパケット化した後、ＡＴＭセル組立部１６０にパケットを送出する。
【００６６】
本発明によると、以上に述べたような第１及び第２の実施の形態で示された動作によって、各チャネルのトークスパート毎に、圧縮音声パケットを多重することができる。また、そのとき多重可能なトークスパート数を圧縮音声パケット多重部５０の各方路の出力速度や出力回線の帯域等に応じた値に設定することで、多重時の各圧縮音声パケットの遅延揺らぎを最小限に止めることが可能である。また、一度に多重できるトークスパート数を越えるトークスパートが入力した場合には、後から到着したトークスパートの出力は待たされるが、この遅延時間は無音区間に比べて短いので、遅延量的に問題はない。なお、無音圧縮音声データだけでなく、様々な圧縮処理された音声データ、又は圧縮処理されない音声データに対しても、本発明を適宜適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によると、以上のように、複数チャネルの音声パケットを多重する場合、回線の利用効率を上げるために多重数を増加させても、各チャネルの圧縮音声パケットに遅延揺らぎが生じないようにすることができる。すなわち、本発明によると、各チャネルのトークスパート毎に多重するかどうかを決定し、多重出力が出力回線の帯域を上回る速度で出力されることはないようにすることができ、各チャネルのトークスパート内の圧縮音声データに遅延揺らぎが生じないようにすることができる。さらに、本発明によると、受信側の音声品質を劣化することなく、受信側の遅延揺らぎを吸収するためのバッファ容量を削減することができる。
【００６８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る音声パケット多重化装置の第１の実施の形態に関するシステム構成図。
【図２】本発明に係る音声パケット多重化装置の第１の実施の形態の構成図。
【図３】第１の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の入力動作を示すフローチャート。
【図４】第１の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の出力動作を示すフローチャート。
【図５】従来例および本発明における圧縮音声パケットの多重化動作の入出力タイミング図。
【図６】チャネル１（Ｌ１1）およびチャネル５（Ｌ１5）の圧縮音声パケットの入出力タイミング図。
【図７】図５に示すＡ点におけるスケジューリングＦＩＦＯ部５２の内部状態の変化を示す説明図。
【図８】図５に示すＢ点におけるスケジューリングＦＩＦＯ部５２の内部状態の変化を示す説明図。
【図９】図５に示すＣ点におけるスケジューリングＦＩＦＯ部５２の内部状態の変化を示す説明図。
【図１０】図５に示すＤ点におけるスケジューリングＦＩＦＯ部５２の内部状態の変化を示す説明図。
【図１１】本発明に係る音声パケット多重化装置の第２の実施の形態に関するシステム構成図。
【図１２】本発明に係る音声パケット多重化装置の第２の実施の形態の構成図。
【図１３】第２の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の入力動作を示すフローチャート。
【図１４】第２の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の出力動作を示すフローチャート。
【図１５】従来における無音圧縮音声パケット多重化の動作についての説明図。
【符号の説明】
１０・・・音声圧縮部、２０・・・ＣＯＤＥＣ、３０・・・時分割多重部、４０・・・音声多重処理部、５０・・・圧縮音声パケット多重部、６０・・・ＡＴＭセル組立部、７０・・・経路制御部、８０・・・ＡＴＭネットワーク、５１・・・パケットバッファ部、５２・・・スケジューリングＦＩＦＯ部、５２−１・・・スケジューリングＦＩＦＯ１、５２−２・・・スケジューリングＦＩＦＯ２、５３−１・・・チャネル番号識別部、５３−２・・・有音／無音検出部、５３−３・・・書込判定部、５３−４書込アドレス読み出し部、５３−５・・・書込アドレス更新部、５４−１・・・読出アドレス読み出し部、５４−２・・・読出アドレス更新部、５４−３・・・読出判定部、５４−４・・・スケジューリングＦＩＦＯ制御部、５５−１・・・空パケット生成部、５５−２・・・パケットヘッダ生成部、５７−１・・・回線状態メモリ、５７−２・・・書込アドレスメモリ、５７−３・・・経路設定メモリ、５７−４・・・読出アドレスメモリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声パケット多重化方法及び装置に係る。本発明は、特に、複数チャネルの音声データを多重化するときに、各チャネルの有音区間の一群の音声データである有音データ群（以下、トークスパートという。）毎に多重する順序を制御することで、特に転送効率を大きく且つ各音声パケットの遅延揺らぎを低減するようにした音声パケット多重化方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プライベート網や移動体通信網などでは、限られた回線容量を効率的に利用するために、音声情報の低ビットレート圧縮および無音圧縮等が広く用いられている。現在標準化されている８ｋｂｉｔ／ｓ以下の音声圧縮アルゴリズムの大半は、音声フレーム毎に数十から数百ビットの圧縮音声情報をバースト的に出力するものである。例えば、ＣＳ−ＡＣＥＬＰ（Conjugate Structure - Algebraic Code Excited Linear Prediction, ＩＴＵ−Ｔ(International Telecommunication Union - Telecommunication standardization sector) 勧告Ｇ．７２９）では、１０ｍｓの音声フレーム毎に１０バイトの圧縮音声情報を出力している。
【０００３】
このように低ビットレートに圧縮された音声情報を、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode, 非同期転送モード）網やフレームリレー網で伝送する場合、例えばＡＴＭでは、１チャネルの音声情報が１セル分蓄積するための遅延時間（セル化遅延）は、ビットレートの低下に比例して増大する。一例として、６４ｋｂｉｔ／ｓ音声のセル化遅延は６ｍｓであるのに対して、８ｋｂｉｔ／ｓ音声のセル化遅延は約５０ｍｓとなる。このようなセル化遅延を縮小するためには、セルのペイロードのデータ格納長を短くすれば良いが、伝送効率はそれに比例して低下してしまう。
【０００４】
このような背景から、低ビットレートの圧縮音声情報をパケット化し、パケット化された複数チャネルの圧縮音声情報を１つのＡＴＭセルのペイロードに格納することで、セル化遅延を軽減する転送方法の検討が、ＩＴＵ−ＴおよびＡＴＭＦｏｒｕｍで行われており、「ＡＡＬ２（ＡＴＭ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ２、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｉ．３６３．２）」として勧告されている。フレームリレーでも同様に、低ビットレートの圧縮音声情報をサブフレーム化し、複数チャネルのサブフレームを１つのフレームにまとめて転送する仕様が「Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｒｅｌａｙ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ＦＲＦ．１１」として規定されている。ＡＡＬ２やＦＲＦ．１１で規定される転送方法によって、セル化遅延もしくはフレーム化遅延の短縮と高効率伝送が可能になる。さらに、各圧縮音声情報はパケット化もしくはサブフレーム化されるため、無音圧縮技術が適用でき、これによって帯域削減効果が期待できる。無音圧縮とは、無音区間中は圧縮音声情報を非出力とする音声符号化方法であり、例えばＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７２９ ＡｎｎｅｘＢ等で勧告されている。
【０００５】
図１５に、従来における無音圧縮音声パケット多重化の動作についての説明図を示す。
【０００６】
図１５に示すように、従来の無音圧縮音声パケット多重化では、まず、チャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３の各圧縮音声情報にパケットヘッダを付与して、圧縮音声情報をパケット化する。つぎに、複数のパケット（ここでは、３チャネル）の生成順にＡＴＭセルのペイロードに格納して、セルヘッダを付与して複数チャネルの音声情報で１つのセルを構成する。さらに、ここでは、無音区間中は音声パケットが生成されないようにしている。以上のような方法により、例えば、無音率が５０％（音声の中で無音区間の占める割合が５０％）であったならば、パケットヘッダやセルヘッダ等のオーバヘッドを無視すると、理論上では５０％の帯域削減効果が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
複数チャネルの無音圧縮音声パケットをＡＴＭやフレームリレーにおいて多重する場合、前述した通り、無音率に応じた帯域削減効果が得られる。しかしながら、各チャネルの音声が有音状態であるか無音状態であるかは統計的要因に左右され、全チャネルの音声が全て有音状態にあり、圧縮音声パケットを一斉に生成することもあるし、その逆に、全チャネルの音声が全て無音状態にあり、圧縮音声パケットがまったく生成されないこともある。
【０００８】
すなわち、複数チャネルの無音圧縮音声パケットを多重する場合、従来方式のように、パケットの生成順に多重すると、その多重出力のトラヒック特性はＶＢＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）となる。そのため、限られた帯域を有効利用する場合、もしくはｒｔ−ＶＢＲ（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ＶＢＲ）制御が困難で音声帯域を保証するためにＤＢＲ（Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）で多重出力の帯域を設定する場合などでは、各チャネルの圧縮音声パケットに遅延揺らぎが生じる。限られた回線容量を有効に利用するためには多重数をいかに増やすかが重要であるが、多重数の増加とともに遅延揺らぎも大きくなる。
【０００９】
このように、複数チャネルの無音圧縮音声パケットを多重する場合、各チャネルの圧縮音声パケットに遅延揺らぎが生じるため、受信側の音声は間延びしたり、音声が途切れ途切れになる等、著しく品質が劣化する。受信側で、圧縮音声パケットの遅延揺らぎを吸収する手段としては、例えば、固定遅延付加方式のように、最初の圧縮音声パケットを受信した後、一定時間の間、受信したデータを一旦バッファに蓄積し、固定遅延を付加し、それから一定間隔で圧縮音声パケットを復号および再生していく方式がある。いずれにしても、圧縮音声パケットの遅延揺らぎによる音声品質の劣化を防ぐために、受信側では、遅延揺らぎの大きさに比例した揺らぎ吸収バッファが必要である。
【００１０】
以上に述べたように、複数チャネルの無音圧縮音声パケットをパケットの生成順に多重する場合、出力回線の利用効率と各チャネルの圧縮音声パケットの遅延揺らぎはトレードオフの関係にある。すなわち、回線の利用効率を上げるために多重数を増加させると圧縮音声パケットの遅延揺らぎが大きくなり、結果として、受信側に設けられる、各チャネルの圧縮音声パケットの遅延揺らぎを吸収するためのバッファも大きくなるという問題がある。
【００１１】
本発明は、以上の点に鑑み、複数チャネルの音声パケット、特に無音圧縮音声パケットを多重する場合、回線の利用効率を上げるために多重数を増加させても、各チャネルの音声パケットに遅延揺らぎが生じないようにすることを目的とする。すなわち、本発明は、各チャネルのトークスパート毎に多重するかどうかを決定し、多重出力は出力回線の帯域を上回る速度で出力されることはないようにし、各チャネルのトークスパート内の圧縮音声データに遅延揺らぎは生じないようにすることを目的とする。さらに、本発明は、受信側の音声品質を劣化することなく、受信側の遅延揺らぎ吸収バッファの容量を削減することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の解決手段によると、
有音区間の一群の音声データをひとつの有音データ群として、該有音データ群が各チャネル毎に入力され、
入力された有音データ群に対応するチャネル番号が入力され、
入力されたチャネル番号の中から、予め定められた一度に多重できる多重数以下の数のチャネル番号が選択され、
選択されたチャネル番号に従い多重順序が制御されて、該チャネル番号の有音データ群の音声データが多重された音声パケットを出力するようにした音声パケット多重化方法を提供する。
【００１３】
また、本発明の第２の解決手段によると、
音声データが入力され、各チャネル毎に有音区間の一群の音声データをひとつの有音データ群として格納するためのパケットバッファ部と、
前記パケットバッファ部に入力された有音データ群のチャネル番号を順次記憶し、さらに、そのチャネル番号の中から優先的に読み出されるチャネル番号を記憶するスケジューリング部と、
有音データ群の先頭又は最終データを識別し、チャネル番号毎に前記パケットバッファ部への有音データ群の音声データの書き込みを制御するとともに、前記スケジューリング部への該有音データ群のチャネル番号の書き込みを制御する書込制御部と、
前記スケジューリング部により記憶された優先的に読み出されるチャネル番号の順序に従い、予め定められた一度に多重できる多重数以下の数のチャネル番号を選択し、選択された該チャネル番号に従い多重順序を制御して、該チャネル番号に対応する有音データ群の音声データを多重した音声パケットを出力するための読み出し制御部を備えた音声パケット多重化装置を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（１）第１の実施の形態
図１に、本発明に係る音声パケット多重化装置の第１の実施の形態に関するシステム構成図を示す。これは、本発明を、複数チャネルの圧縮音声データを多重化してＡＴＭセルに変換するシステムに適用した実施の形態を示したものである。このシステムでは、音声の符号化処理を行う音声圧縮部１０と、圧縮された音声データを多重処理する音声多重処理部４０を備える。
【００１５】
音声圧縮部１０は、各チャネル毎に６４ｋｂｉｔ／ｓのＰＣＭ音声を圧縮符号化処理するＣＯＤＥＣ２０1〜２０nと、圧縮された符号化データを時分割多重する時分割多重処理部３０とを備える。音声圧縮部１０に入力された６４ｋｂｉｔ／ｓのＰＣＭ音声信号は、各チャネル毎にＣＯＤＥＣ２０1からＣＯＤＥＣ２０nで無音圧縮や低ビットレート圧縮等の適宜の圧縮処理及び符号化処理が施され、圧縮音声データに変換される。そして、各ＣＯＤＥＣ２０1〜２０nから出力された圧縮音声データは、時分割多重部３０で時分割多重されて、圧縮音声多重データとして、音声フレーム毎にバースト的に出力される音声多重処理部４０に送出される。
【００１６】
音声多重処理部４０は、圧縮音声パケット多重部５０、ＡＴＭセル組立部６０及び経路制御部７０を備える。音声圧縮部１０から多重出力された圧縮音声データは、圧縮音声パケット多重部５０でパケット多重処理が施され、ＡＴＭセル組立部６０でＡＴＭセルに組み立てられた後、ＡＴＭネットワーク８０へ送出される。その際、どのチャネルをどのＶＣコネクションに多重するか等の制御は、経路制御部７０によって制御する。
【００１７】
なお、本発明を適用するネットワークがフレームリレー網の場合は、ＡＴＭセル組立部６０をフレーム組立部に置換することにより、本発明を適用することができる。このとき、フレーム組立部では、圧縮音声パケット多重部５０で多重処理されたサブフレームを１つのフレームに組み立て、フレームリレー網へ送出する。同様に、適用するネットワークがＩＰ(Internet Protocol)ネットワークの場合は、ＡＴＭセル組立部６０をＩＰパケット組立部に置換することにより、本発明を適用することができる。このとき、ＩＰパケット組立部では圧縮音声パケット多重部５０で多重処理されたＩＰショートパケットを標準のＩＰパケットに組み立て、ＩＰネットワークへ送出する。その他にも、本発明は、適宜のネットワークに適用することができる。
【００１８】
図２に、本発明に係る音声パケット多重化装置の第１の実施の形態の構成図を示す。この図は、本発明の主要部分である圧縮音声パケット多重部５０の具体的な機能構成例を示したものである。
【００１９】
圧縮音声パケット多重部５０は、パケットバッファ部５１、スケジューリングＦＩＦＯ部５２等を備える。パケットバッファ部５１は、時分割多重された複数チャネルの圧縮音声データをパケット多重するとき、各チャネルからの圧縮音声パケットの出力順序を調整して多重するため、各チャネル毎に圧縮音声データを一時的に格納するものである。スケジューリングＦＩＦＯ部５２は、例えば、どのチャネルの圧縮音声パケットを次に読み出すかというような読み出し競合を制御する。スケジューリングＦＩＦＯ部５２は、ここでは、出力方路毎に、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）とスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）の２種類のＦＩＦＯ及びセレクタ５２−３を有する。
【００２０】
パケットバッファ部５１への圧縮音声データの書き込みを制御する書込制御部として、チャネル番号識別部５３−１、有音／無音検出部５３−２、書込判定部５３−３、書込アドレス読み出し部５３−４、書込アドレス更新部５３−５及びセレクタ５３−６を備える。チャネル番号識別部５３−１は、到着した圧縮音声データのチャネル番号を識別する。チャネル番号の識別方法としては、例えば、チャネルのタイムスロットの位置に基づいて識別する方法、制御信号に含まれるチャネル番号に基づいて識別する方法等がある。また、有音／無音検出部５３−２は、到着した圧縮音声データが、有音データ又は無音データであるかを検出し、トークスパートの先頭・中間・最終データのいずれかであるか等を検出する。例えば、有音データの先頭データの判別は、到着する圧縮音声データを監視し、無音から有音になった場合にそれを判別することができる。最終データの判別は、例えば、最終データを示すＳＩＤ(Silence Insertion Descriptor)データであるか否かを識別することにより判定できる。例えば、一般に、通常のデータが１０バイト、ＳＩＤデータが２バイトというように異なったバイト長が設定されるため、バイト長により判定できる。なお、実際に無音を検出することにより最終データを判別しても良い。中間データの判別は、先頭データと最終データが検出できれば、その間のデータであれば中間データとして検出することができる。
【００２１】
一方、パケットバッファ部５１から圧縮音声データの読み出しを制御する読出制御部として、読出アドレス読み出し部５４−１、読出アドレス更新部５４−２、読出判定部５４−３、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４、セレクタ５４−５を備える。読出判定部５４−３は、音声多重処理部４０内の経路制御部７０若しくは他の制御装置又はその他の外部制御装置から方路番号が与えられ、これに従いパケットバッファ部５１からの圧縮音声データの読み出しを制御する。スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４は、スケジューリングＦＩＦＯ５２を制御する（具体的動作は、後述する。）。
【００２２】
また、出力部として、空パケット生成部５５−１、パケットヘッダ生成部５５−２、セレクタ５５−３を備える。空パケット生成部５５−１は、空パケットを生成する。パケットヘッダ生成部５５−２は、パケットヘッダを生成する。セレクタ５５−３は、空きパケット又はパケットバッファ部５１から読み出された圧縮音声データを選択する。読み出された圧縮音声データは、このようにしてパケット化及び多重化されて、圧縮音声パケットが出力される。
【００２３】
さらに、記憶部として、回線状態メモリ５７−１、書込アドレスメモリ５７−２、経路設定メモリ５７−３、読出アドレスメモリ５７−４を備える。回線状態メモリ５７−１は、パケットバッファ部５１の各チャネルの回線状態を管理する。回線状態メモリ５７−１には、例えば、各チャネル番号のパケットバッファの閉塞状態が記憶されている。書込アドレスメモリ５７−２は、書込アドレスを格納している。経路設定メモリ５７−３は、各チャネルの出力方路番号ＶＣＩＤ＃１〜＃ｉを格納している。経路設定メモリ５７−３には、例えば音声多重処理部４０の内の経路制御部７０若しくは他の制御装置やその他の外部制御装置から、各チャネルに対応する方路番号が与えられ、各々の方路番号が経路設定メモリ５７−３に記憶される。読出アドレスメモリ５７−４は、パケットバッファ部５１の読出アドレスを格納している。
【００２４】
以上のように構成された圧縮音声パケット多重部５０の動作について、図３および図４のフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
図３に、第１の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の入力動作を示すフローチャートを示す。このフローチャートは、圧縮音声パケット多重部５０に時分割多重された圧縮音声データが入力したときの動作を表すものである。また、図４に、第１の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の出力動作を示すフローチャートを示す。このフローチャートは、圧縮音声パケット多重部５０により圧縮音声データがパケット化及び多重化され、圧縮音声パケットとしてＡＴＭセル組立部６０に出力されるときの動作を表す。
【００２６】
時分割多重された圧縮音声データ入力時の動作について、図３を用いて説明する。まず、ステップＳ１において、あるチャネル番号の圧縮音声データが圧縮音声パケット多重部５０に到着する。ステップＳ２では、チャネル番号識別部５３−１が、到着した圧縮音声データのチャネル番号を識別する。さらに、ステップ２では、有音／無音検出部５３−２が、到着した圧縮音声データが有音か無音かどうかを識別する。このようにして、チャネル毎のトークスパートを検出することができる。
【００２７】
ステップＳ３では、書込判定部５３−３が、到着した圧縮音声データのチャネル番号に対応するパケットバッファ部５１内のパケットバッファへの書き込みが禁止されているかどうかを、回線状態メモリ５７−１から判定する。そして、もし、そのチャネル番号のパケットバッファへの書込が禁止されている状態（ここでは、この状態を閉塞状態と呼ぶ。）であった場合は、ステップＳ９で、到着した圧縮音声データを廃棄する。一方、到着した圧縮音声データのチャネル番号のパケットバッファが閉塞状態でない場合は、ステップＳ４で、書込アドレス読み出し部５３−４が、書込アドレスメモリ５７−２からパケットバッファ部５１への書込アドレスを読み出し、到着した圧縮音声データのチャネル番号のパケットバッファに圧縮音声データをバッファリングする。そして、書込アドレス更新部５３−５が、書込アドレスメモリ５７−２に記憶された書込アドレスを更新する。
【００２８】
次に、ステップＳ５で、書込判定部５３−３は、経路設定メモリ５７−３に基づき、到着した圧縮音声データの出力方路を判別する。ステップＳ６で、有音／無音検出部５３−２は、到着した圧縮音声データが、トークスパートの先頭データ、最終データ、あるいは中間データであるかを判別する。もし、到着した圧縮音声データがトークスパートの先頭データであった場合は、ステップＳ７で、書込判定部５３−３は、セレクタ５３−６を介して、該当する出力方路のスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）へ、到着した圧縮音声データのチャネル番号をキューイングする。また、到着した圧縮音声データがトークスパートの最終データであった場合は、ステップＳ８で、書込判定部５３−３が、パケットバッファ部５１に対して、到着した圧縮音声データのチャネル番号のパケットバッファを閉塞状態にする。
【００２９】
以上のように、複数チャネルから圧縮音声パケット多重部に到着した圧縮音声データはパケットバッファ部５１内に、各チャネル毎にバッファリングされる。その際、到着した圧縮音声データがトークスパートの最終データであった場合には、該当するチャネル番号のパケットバッファを閉塞状態として、書き込みを禁止するため、各チャネル番号のパケットバッファには、ひとつのチャネル番号に対してひとつのトークスパートの圧縮音声データしか格納されないことになる。
【００３０】
次に、パケットバッファ部５１にバッファリングされた圧縮音声データを読み出すときの動作を、図４のフローチャートを用いて説明する。まずステップＴ１では、読出判定部５４−３が、指定された方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）からチャネル番号を読み出す。この方路番号は、音声多重処理部４０内の経路制御部７０若しくは他の制御装置又は他の外部制御装置等から指定されることができる。次にステップＴ２で、読み出したチャネル番号が空き番号（以下、”ｅｍｐｔｙ”と呼ぶことにする）かどうかを判別する。
【００３１】
もし、ステップＴ２で、読み出したチャネル番号が”ｅｍｐｔｙ”であった場合は、ステップＴ１０で、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４は、該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にチャネル番号がキューイングされているかどうかを判別する。
【００３２】
そして、ステップ１０で、もし該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にチャネル番号がキューイングされていなかった場合は、ステップＴ１２で、読出判定部５４−３は、空パケット生成部５５によって生成された空パケットをセレクタ５５−３により読み出す。そして、ステップＴ１３で、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４は、該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へ”ｅｍｐｔｙ”をキューイングする。ここで、”ｅｍｐｔｙ”をスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）にキューイングする方法としては、例えば、ｅｍｐｔｙ生成部を設けてセレクタ５２−３により選択する方法、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４が直接”ｅｍｐｔｙ”を挿入する方法等、適宜の方法を採用することができる。
【００３３】
一方、ステップＴ１０で、該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にチャネル番号がキューイングされていた場合は、ステップＴ１１で、読出判定部５４−３が、該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）からチャネル番号を読み出す。
【００３４】
ステップＴ２で、スケジューリングＦＩＦＯ部５２から読み出されたチャネル番号が”ｅｍｐｔｙ”でなかった場合には、ステップＴ３で、読出アドレス読み出し部５４−１が、読出アドレスメモリ５７−４から該当するチャネル番号の読出アドレスを読み出し、パケットバッファ部５１の該当するチャネル番号の圧縮音声データを読み出す。そして、読出アドレス更新部５４−２が、読出アドレスメモリ５７−４のアドレスを更新する。
【００３５】
次に、ステップＴ４では、読み出した圧縮音声データがそのチャネル番号のパケットバッファの最終データであったかどうかの判別を行う。ステップＴ４で、最終データでなかったと判断された場合は、ステップＴ５で、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４が、読み出されたチャネル番号を再び該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングする。
【００３６】
一方、ステップＴ４で、パケットバッファから読み出した圧縮音声データがそのチャネル番号のパケットバッファの最終データであった場合は、ステップＴ６で、読出判定部５４−３が、そのチャネル番号のパケットバッファの閉塞状態を解除する。そして、ステップＴ７で、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４は、該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にチャネル番号がキューイングされているかどうかを判別する。もし、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にチャネル番号がキューイングされていなかった場合は、ステップＴ９で、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４は、”ｅｍｐｔｙ”を該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングする。一方、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にキューイングされているチャネル番号があった場合は、ステップＴ８で、スケジューリングＦＩＦＯ制御部５４−４は、先頭のチャネル番号をスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングする。
【００３７】
以上のように、圧縮音声パケット多重部５０が、読み出しタイミング毎に、指定された方路番号のスケジューリングＦＩＦＯから読み出されたチャネル番号のパケットバッファから圧縮音声データを読み出す。そして、読み出した圧縮音声データに、パケットヘッダ生成部５６で生成されたヘッダを付与しパケット化した後、ＡＴＭセル組立部６０にパケットを送出する。
【００３８】
また、ステップＴ４ならびにＴ５に示す通り、一旦スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）にキューイングされたチャネル番号は、そのチャネル番号のパケットバッファ内の圧縮音声データがすべて読み出されるまでは常にスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングされる。つまり、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）にキューイングされているチャネル番号のパケットバッファの圧縮音声データをスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にキューイングされているものよりも、常に優先的に読み出される。
【００３９】
次にスケジューリング部５２のスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）とスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）について、それぞれのキュー長と圧縮音声パケット多重部４０の入出力速度の関係について説明する。
【００４０】
スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）のキュー長は、実際に多重するチャネル数に等しい値に設定することができる。例えば、音声圧縮に８ｋｂｉｔ／ｓの圧縮アルゴリズムを用いるとし、ある方路に多重するチャネル数を１００とすると、圧縮音声パケット多重部５０の入力速度は８００ｋｂｉｔ／ｓで、該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）のキュー長は１００に設定される。
【００４１】
一方、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）のキュー長は、圧縮音声パケット多重部５０の出力速度や出力回線の帯域等によって定まる。また、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）のキュー長は、多重可能なトークスパート数に相当する。例えば上述の例で、圧縮音声パケット多重部５０のある方路に対する出力速度を４００ｋｂｉｔ／ｓとした場合は、一度に多重可能なトークスパート数は５０（４００／８）チャネルなので、該当する方路番号のスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）のキュー長は５０に設定される（ここでは便宜上、各ヘッダのオーバーヘッドを無視している、実際はオーバーヘッドを考慮する必要がある）。
【００４２】
つぎに、図５に、従来例および本発明における圧縮音声パケットの多重化動作の入出力タイミング図を示す。ここで、ある方路に対して、５チャネルの圧縮音声データが時分割多重されて入力されるものとし、パケット多重後の出力速度は、無音率を４０％として、３チャネル分とする。
【００４３】
図５の多重入力Ｌ１に示すように、５チャネルの圧縮音声データが時分割多重されて、圧縮音声パケット多重部に入力されるものとする。入力Ｌ１1、Ｌ１2、Ｌ１3、Ｌ１4、Ｌ１5は、多重入力Ｌ１の時分割多重データをチャネル１、チャネル２、チャネル３、チャネル４、チャネル５と、チャネル別に示したものである。図５に示すように、チャネル１（Ｌ１1）は、フレームＦ１からＦ４までトークスパートが続いた後、フレームＦ５からフレームＦ７まで無音区間となり、フレームＦ８から再びトークスパートが開始する。同様に、チャネル２（Ｌ１2）からチャネル５（Ｌ１5）までのトークスパートおよび無音区間が、図５に示すようなタイミングで発生し、圧縮音声データが圧縮音声パケット多重部５０に入力されるものとする。
【００４４】
従来方式では、圧縮音声データの到着順に多重するため、多重出力Ｌ２は、図５のＬ２（従来方式）に示すようなタイミングで出力される。すなわち、圧縮音声データ３−１から始まり、圧縮音声データ２−１、１−１、４−１、３−２、２−２、１−２、５−１、・・・という順序で出力される。そのため、フレームＦ２、Ｆ３およびＦ４のように、出力速度よりも速い速度で圧縮音声データが入力した場合、圧縮音声データの出力が待たされるため、各チャネルの圧縮音声パケットには遅延揺らぎが生じる。
【００４５】
一方、本発明の多重化方法によれば、まず、チャネル３（Ｌ１3）の圧縮音声データ３−１が到着すると、圧縮音声データ３−１はトークスパートの先頭のパケットであるため、チャネル番号３がスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）に書き込まれ、パケットバッファ部５１のチャネル番号３のパケットバッファに、それ以降のトークスパートの最終圧縮音声データ３−３までバッファリングされる。同様に、チャネル２およびチャネル１のトークスパートの先頭圧縮音声データ２−１、１−１が到着すると、チャネル番号２および１がスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）に書き込まれ、圧縮音声データ２−１から２−５までがパケットバッファ部５１のチャネル番号２のパケットバッファにバッファリングされ、圧縮音声データ１−１から１−４までがパケットバッファ部５１のチャネル番号２のパケットバッファにバッファリングされる。チャネル４およびチャネル５も同様にそれぞれスケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にチャネル番号が、パケットバッファ部５１に圧縮音声データがバッファリングされる。
【００４６】
読み出し側では、まず、チャネル番号３、２、１がスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）に書き込まれ、それぞれのパケットバッファのデータがなくなるまで、チャネル番号３、２、１の順に読み出される。そして、チャネル番号３のパケットバッファから最終データ３−３を読み出したら、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）からチャネル番号４がスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へ書き込まれ、チャネル番号２、１、４の順に読み出す。同様にして、チャネル番号１のパケットバッファから最終データ１−４を読み出したら、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）からチャネル番号５がスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へ書き込まれ、チャネル番号４、２、５の順に読み出す。圧縮音声パケット多重部５０は、このような読み出し制御を行うことで、多重出力Ｌ２（本発明）に示すように、圧縮音声データ３−１、２−１、１−１、３−２、２−２、１−２、３−３、２−３、１−３、４−１、２−４、１−４、・・・という順に圧縮音声パケットを多重出力する。
【００４７】
図６に、チャネル１（Ｌ１1）およびチャネル５（Ｌ１5）の圧縮音声パケットの入出力タイミング図を示す。従来方式では、チャネル１およびチャネル５の各圧縮音声パケット出力には揺らぎが生じている。一方、本発明の多重化方法によれば、チャネル５の圧縮音声パケットの出力開始時刻は遅れるが、チャネル１およびチャネル５の各圧縮音声パケット出力に揺らぎは生じない。
【００４８】
図７、図８、図９及び図１０は、それぞれ、図５に示すＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点におけるスケジューリングＦＩＦＯ部５２の内部状態の変化を示す説明図である。
【００４９】
図７に示すように、Ａ点においてチャネル番号１の読み出し前の状態では、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）の先頭がチャネル番号１であるため、チャネル番号１の圧縮音声データ１−２を読み出す。また、Ａ点においてチャネル番号１の読み出し後の状態では、チャネル番号１をスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングする。
【００５０】
図８に示すように、Ｂ点においてチャネル番号１の読み出し前の状態では、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）の先頭がチャネル番号１であるため、チャネル番号１の圧縮音声データ１−４を読み出す。ここで、圧縮音声データ１−４はトークスパートの最終データであるため、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にキューイングされているチャネル番号があるかどうかを判定する。スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にはチャネル番号５がキューイングされているため、Ｂ点においてチャネル番号１の読み出し後の状態では、チャネル番号５をスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングする。
【００５１】
図９に示すように、Ｃ点においてチャネル番号２の読み出し前の状態では、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）の先頭がチャネル番号２であるため、チャネル番号２の圧縮音声データ２−５を読み出す。圧縮音声データ２−５はトークスパートの最終データであるため、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にキューイングされているチャネル番号があるかどうかを判定する。Ｃ点においてチャネル番号２の読み出し後の状態では、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にはキューイングされているチャネル番号が無いため、”ｅｍｐｔｙ”をスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングする。
【００５２】
図１０に示すように、Ｄ点において”ｅｍｐｔｙ”の読み出し前の状態では、スケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）の先頭が”ｅｍｐｔｙ”であるため、スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にキューイングされているチャネル番号があるかどうかを判定する。スケジューリングＦＩＦＯ２（５２−２）にはチャネル番号４がキューイングされているため、Ｄにおいて”ｅｍｐｔｙ”の読み出し後の状態では、チャネル番号４から圧縮音声データ４−５を読み出し、チャネル番号４をスケジューリングＦＩＦＯ１（５２−１）へキューイングする。
【００５３】
以上のように、本発明においては、出力速度よりも速い速度で圧縮音声データが入力した場合、各チャネルのトークスパートの開始時刻順にデータを多重し、後から到着したトークスパートの出力を、前に到着したトークスパートの出力が終了するまで遅らせることで、トークスパート内の圧縮音声パケットには遅延揺らぎが生じない。
【００５４】
（２）第２の実施の形態
以上の説明では、音声多重処理部に、圧縮音声データが多重されて入力される場合を説明した。以下には、他の実施の形態として、各出力方路別に音声圧縮部及び圧縮音声パケット多重部が設けられ、音声多重処理部に圧縮音声データが多重されないで入力されるシステムについて説明する。
【００５５】
図１１に、本発明に係る音声パケット多重化装置の第２の実施の形態に関するシステム構成図を示す。このシステムでは、音声の符号化処理を行う音声圧縮部１１０と、圧縮された音声データを多重処理する音声多重処理部１４０を備える。音声圧縮部１１０は、各チャネル毎に６４ｋｂｉｔ／ｓのＰＣＭ音声を圧縮符号化処理するＣＯＤＥＣ２０1〜２０nを備える。音声多重処理部１４０は、出力方路分の圧縮音声パケット多重部１５０と、共通のＡＴＭセル組立部１６０を有する。この圧縮音声パケット多重部１５０は、第１の実施の形態と異なり、各出力方路毎に設けられたものである。各出力方路に対応する圧縮音声パケット多重部１５０は、それぞれ共通のＡＴＭセル組立部１６０に接続され、セルが組み立てられる。各構成要素の機能は、第１の実施の形態とほぼ 同様である。
【００５６】
図１２に、本発明に係る音声パケット多重化装置の第２の実施の形態の構成図を示す。この図は、本発明の主要部分である圧縮音声パケット多重部１５０の具体的な機能構成例を示したものである。
【００５７】
圧縮音声パケット多重部１５０は、パケットバッファ部１５１、スケジューリングＦＩＦＯ部１５２等を備える。第２の実施の形態では、スケジューリングＦＩＦＯ部１５２は、出力方路が決まっているため、ひとつのみ設けられる。スケジューリングＦＩＦＯ部１５２は、第１の実施の形態と同様に、スケジューリングＦＩＦＯ１（１５２−１）とスケジューリングＦＩＦＯ２（１５２−２）の２種類のＦＩＦＯ及びセレクタ１５２−３を有する。
【００５８】
パケットバッファ部１５１への圧縮音声データの書き込みを制御する書込制御部として、チャネル番号識別部１５３−１、有音／無音検出部１５３−２、書込判定部１５３−３、書込アドレス読み出し部１５３−４、書込アドレス更新部１５３−５を備える。一方、パケットバッファ部１５１から圧縮音声データの読み出しを制御する読出制御部として、読出アドレス読み出し部１５４−１、読出アドレス更新部１５４−２、読出判定部１５４−３、スケジューリングＦＩＦＯ制御部１５４−４を備える。また、出力部として、空パケット生成部１５５−１、パケットヘッダ生成部１５５−２、セレクタ１５５−３を備える。さらに、記憶部として、回線状態メモリ１５７−１、書込アドレスメモリ１５７−２、読出アドレスメモリ１５７−４を備える。チャネル番号識別部１５３−１及び有音／無音検出部１５３−２は、各圧縮音声データが並列に入力される点が第１の実施の形態と異なる。また、各構成要素の機能は、出力方路番号の制御線が使用されてない点以外、第１の実施の形態とほぼ同様である。
【００５９】
以上のように構成された圧縮音声パケット多重部１５０の動作について、図１３および図１４のフローチャートを用いて説明する。
【００６０】
図１３に、第２の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の入力動作を示すフローチャートを示す。また、図１４に、第２の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の出力動作を示すフローチャートを示す。第１の実施の形態と異なる点は、第２の実施の形態では方路番号毎に音声圧縮部及び圧縮音声パケット多重部が設けられているため、すでに内部又は外部の制御装置等により、対象となる音声圧縮パケット多重部の出力方路が設定されていることである。
【００６１】
時分割多重された圧縮音声データ入力時の動作について、図１３を用いて説明する。まず、ステップＳ１１において、あるチャネル番号の圧縮音声データが圧縮音声パケット多重部１５０に到着してからステップＳ１４まで、及びステップ１９の圧縮音声データ廃棄の処理は、第１の実施の形態と同様である。
【００６２】
ステップＳ１３で該当チャネルが閉塞中でなかった場合、ステップＳ１６で、有音／無音検出部１５３−２は、到着した圧縮音声データが、トークスパートの先頭データ、最終データ、あるいは中間データであるかを判別する。もし、到着した圧縮音声データがトークスパートの先頭データであった場合は、ステップＳ１７で、書込判定部１５３−３は、スケジューリングＦＩＦＯ２（１５２−２）へ、到着した圧縮音声データのチャネル番号をキューイングする。また、到着した圧縮音声データがトークスパートの最終データであった場合は、ステップＳ１８で、書込判定部１５３−３が、パケットバッファ部１５１に対して、到着した圧縮音声データのチャネル番号のパケットバッファを閉塞状態にする。
【００６３】
以上のように、複数チャネルから圧縮音声パケット多重部１５０に到着した圧縮音声データはパケットバッファ部１５１内に、各チャネル毎にバッファリングされる。
【００６４】
次に、パケットバッファ部１５１にバッファリングされた圧縮音声データを読み出すときの動作を、図１４のフローチャートを用いて説明する。まずステップＴ２０１では、読出判定部１５４−３が、スケジューリングＦＩＦＯ１（１５２−１）からチャネル番号を読み出す。次に、ステップＴ２０２で、読み出したチャネル番号が”ｅｍｐｔｙ”かどうかを判別する。これ以降の処理は、第１の実施の形態と同様である。
【００６５】
以上のように、圧縮音声パケット多重部１５０が、読み出しタイミング毎に、スケジューリングＦＩＦＯ１５２から読み出されたチャネル番号のパケットバッファから圧縮音声データを読み出す。そして、読み出した圧縮音声データに、パケットヘッダ生成部１５６で生成されたヘッダを付与しパケット化した後、ＡＴＭセル組立部１６０にパケットを送出する。
【００６６】
本発明によると、以上に述べたような第１及び第２の実施の形態で示された動作によって、各チャネルのトークスパート毎に、圧縮音声パケットを多重することができる。また、そのとき多重可能なトークスパート数を圧縮音声パケット多重部５０の各方路の出力速度や出力回線の帯域等に応じた値に設定することで、多重時の各圧縮音声パケットの遅延揺らぎを最小限に止めることが可能である。また、一度に多重できるトークスパート数を越えるトークスパートが入力した場合には、後から到着したトークスパートの出力は待たされるが、この遅延時間は無音区間に比べて短いので、遅延量的に問題はない。なお、無音圧縮音声データだけでなく、様々な圧縮処理された音声データ、又は圧縮処理されない音声データに対しても、本発明を適宜適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によると、以上のように、複数チャネルの音声パケットを多重する場合、回線の利用効率を上げるために多重数を増加させても、各チャネルの圧縮音声パケットに遅延揺らぎが生じないようにすることができる。すなわち、本発明によると、各チャネルのトークスパート毎に多重するかどうかを決定し、多重出力が出力回線の帯域を上回る速度で出力されることはないようにすることができ、各チャネルのトークスパート内の圧縮音声データに遅延揺らぎが生じないようにすることができる。さらに、本発明によると、受信側の音声品質を劣化することなく、受信側の遅延揺らぎを吸収するためのバッファ容量を削減することができる。
【００６８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る音声パケット多重化装置の第１の実施の形態に関するシステム構成図。
【図２】本発明に係る音声パケット多重化装置の第１の実施の形態の構成図。
【図３】第１の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の入力動作を示すフローチャート。
【図４】第１の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の出力動作を示すフローチャート。
【図５】従来例および本発明における圧縮音声パケットの多重化動作の入出力タイミング図。
【図６】チャネル１（Ｌ１1）およびチャネル５（Ｌ１5）の圧縮音声パケットの入出力タイミング図。
【図７】図５に示すＡ点におけるスケジューリングＦＩＦＯ部５２の内部状態の変化を示す説明図。
【図８】図５に示すＢ点におけるスケジューリングＦＩＦＯ部５２の内部状態の変化を示す説明図。
【図９】図５に示すＣ点におけるスケジューリングＦＩＦＯ部５２の内部状態の変化を示す説明図。
【図１０】図５に示すＤ点におけるスケジューリングＦＩＦＯ部５２の内部状態の変化を示す説明図。
【図１１】本発明に係る音声パケット多重化装置の第２の実施の形態に関するシステム構成図。
【図１２】本発明に係る音声パケット多重化装置の第２の実施の形態の構成図。
【図１３】第２の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の入力動作を示すフローチャート。
【図１４】第２の実施の形態の圧縮音声パケット多重部の出力動作を示すフローチャート。
【図１５】従来における無音圧縮音声パケット多重化の動作についての説明図。
【符号の説明】
１０・・・音声圧縮部、２０・・・ＣＯＤＥＣ、３０・・・時分割多重部、４０・・・音声多重処理部、５０・・・圧縮音声パケット多重部、６０・・・ＡＴＭセル組立部、７０・・・経路制御部、８０・・・ＡＴＭネットワーク、５１・・・パケットバッファ部、５２・・・スケジューリングＦＩＦＯ部、５２−１・・・スケジューリングＦＩＦＯ１、５２−２・・・スケジューリングＦＩＦＯ２、５３−１・・・チャネル番号識別部、５３−２・・・有音／無音検出部、５３−３・・・書込判定部、５３−４書込アドレス読み出し部、５３−５・・・書込アドレス更新部、５４−１・・・読出アドレス読み出し部、５４−２・・・読出アドレス更新部、５４−３・・・読出判定部、５４−４・・・スケジューリングＦＩＦＯ制御部、５５−１・・・空パケット生成部、５５−２・・・パケットヘッダ生成部、５７−１・・・回線状態メモリ、５７−２・・・書込アドレスメモリ、５７−３・・・経路設定メモリ、５７−４・・・読出アドレスメモリ
Claims (10)
- 有音区間の一群の音声データをひとつの有音データ群として、該有音データ群が各チャネル毎に入力され、
入力された有音データ群に対応するチャネル番号が入力され、
入力されたチャネル番号の中から、予め定められた一度に多重できる多重数以下の数のチャネル番号が選択され、
選択されたチャネル番号に従い多重順序が制御されて、該チャネル番号の有音データ群の音声データが多重された音声パケットを出力するようにした音声パケット多重化方法。 - 前記多重数より多くの数の他のチャネルの有音データ群が入力された場合には、後から到着した前記他のチャネルの有音データ群の出力を、それよりも前に到着したチャネルの有音データ群の出力が終了するまで遅らせることを特徴とする請求項１記載の音声パケット多重化方法。
- 前記多重数を、出力回線の帯域に応じて設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の音声パケット多重化方法。
- 有音データ群が入力される際、あるひとつのチャネルに対してひとつの有音データ群の音声データのみを記憶するようにし、記憶された音声データがすべて読み出される前に同一チャネルの次の有音データ群の音声データが到着した場合には、その音声データを廃棄することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の音声パケット多重化方法。
- 多重順序の制御は、
入力された有音データ群のチャネル番号を順次記憶し、
記憶されたチャネル番号の中から、さらに到着順序に基づき前記多重数以下の数のチャネル番号を選択し、
選択されたチャネル番号により多重順序を調整し、
選択されたいずれかのチャネル番号の有音データ群に含まれる音声データが全て出力された後に、選択されずに記憶されている他のチャネル番号を新たに選択して、多重順序を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の音声パケット多重化方法。 - 音声データが入力され、各チャネル毎に有音区間の一群の音声データをひとつの有音データ群として格納するためのパケットバッファ部と、
前記パケットバッファ部に入力された有音データ群のチャネル番号を順次記憶し、さらに、そのチャネル番号の中から優先的に読み出されるチャネル番号を記憶するスケジューリング部と、
有音データ群の先頭又は最終データを識別し、チャネル番号毎に前記パケットバッファ部への有音データ群の音声データの書き込みを制御するとともに、前記スケジューリング部への該有音データ群のチャネル番号の書き込みを制御する書込制御部と、
前記スケジューリング部により記憶された優先的に読み出されるチャネル番号の順序に従い、予め定められた一度に多重できる多重数以下の数のチャネル番号を選択し、選択された該チャネル番号に従い多重順序を制御して、該チャネル番号に対応する有音データ群の音声データを多重した音声パケットを出力するための読み出し制御部を備えた音声パケット多重化装置。 - 前記スケジューリング部は、
優先的に読み出される予め定められた多重数以下の数のチャネル番号を記憶した第１のスケジューリングメモリと、非優先的に読み出されるチャネル番号を記憶した第２のスケジューリングメモリを備え、
入力された有音データ群のチャネル番号を前記第２のスケジューリングメモリに順次記憶し、
前記第１のスケジューリングメモリに空きが有る場合、前記第２のスケジューリングメモリに記憶されたチャネル番号を第１のスケジューリング記憶部に選択して記憶し、
前記第１のスケジューリングメモリに記憶されたチャネル番号に従い、前記パケットバッファ部から音声データの読み出しを制御することを特徴とする請求項６に記載の音声パケット多重化装置。 - 第１のスケジューリングメモリのキュー長を、出力回線の条件に従い決定される一度に多重できる有音データ群の最大数に基づいて決定することを特徴とする請求項６又は７のいずれかに記載の音声パケット多重化装置。
- 第２のスケジューリングメモリのキュー長を、入力される音声データのチャネル数により決定することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の音声パケット多重化装置。
- 有音データ群の先頭又は最終音声データを、音声の有無又は音声データ長の違いによって識別する有音／無音検出部をさらに備えた請求項６乃至９のいずれかに記載の音声パケット多重化装置。
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