JP4056447B2 - デジタル通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル通信網を利用したＶｏＩＰ電話等のデジタル通信装置に関するものである。

近年、インターネットの普及とともにＶｏＩＰ（Voice over IP）、所謂「インターネット電話」が普及してきている。これは、インターネットで使われているＩＰネットワーク上で音声情報を伝達する技術を用いている。電話会社の電話の場合、高価な電話交換機が必要となるが、ＩＰネットワークの場合は安価なルータなどだけで済み器材価格も安価になり、電話サービスもその分安価に実現できる利点がある。

しかし、インターネットで行われているパケット通信は離散的なデータの通信には適しているものの、電話や放送等、音声や画像データ等の連続的なデータを受信側で即座に再生する形態の通信には不向きであって、例えば、電話の場合は音声が遅延するという問題がある。

そこで、特許文献１では、発呼側電話機から送信される音声情報をパケット化してインターネットを介して着呼側電話機に順次送信する発信局と、該発信局から送信されるパケットを受信して、該パケットに含まれる音声情報を着呼側電話機に順次送信する着信局と、を含む通話システムにおいて、パケットに含まれる音声情報の着信局から着呼側電話機への送信の遅れを表す送信遅延時間を計測し、その送信遅延時間に基づいて音声情報の一部を削除する方法が提案されている。ここで、音声情報の削除は着信局内で行っている。
特開平１０−１６４１２９号公報

通常は、ＶｏＩＰ電話機内で音声をＡ／Ｄ変換してパケット送信したり、受信したパケットをＤ／Ａ変換している。その際、Ｄ／Ａ変換時間がＡ／Ｄ変換時間よりも長くかかると、時間とともにこの差分が積算され音声の遅延を生じる。しかしながら、受信側の電話機では送信側からどれくらい音声が遅れているかを直接知ることはできない。

本発明は、音声の遅れをなくして通信品質を維持できるデジタル通信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、音声又は画像を取り込んでＡ／Ｄ変換してパケットデータをデジタル通信網へ出力する送信用手段と、デジタル通信網から音声又は画像データを受信してＤ／Ａ変換して出力する受信用手段とを備えたデジタル通信装置において、Ａ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換の時間を計測する計測手段を設け、Ａ／Ｄ変換時間よりもＤ／Ａ変換時間が短くなるように、Ｄ／Ａ変換時間を短縮することを特徴とする。

上記のデジタル通信装置において、前記Ｄ／Ａ変換時間は、受信したパケットを定期的に削除することにより短縮することができる。

また上記のデジタル通信装置において、前記Ｄ／Ａ変換時間は、受信したパケット内のタイムスロットを定期的に削除することにより短縮することができる。

また上記のデジタル通信装置において、前記Ｄ／Ａ変換時間は、前記受信用手段の基準クロックを変更することにより短縮することができる。

また上記のデジタル通信装置において、前記送信用手段は、音声を取り込むマイクと、該マイクからの音声を電気信号に変換する音声入力回路と、該音声入力回路からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、該デジタル信号を符号化する音声符号化部と、符号化されたデータをパケット送信するパケットデータ送信部と、前記デジタル通信網と接続する網出力回路とを有し、前記受信用手段は、前記デジタル通信網と接続する網入力回路と、パケットデータを受信するパケットデータ受信部と、該データの揺らぎ吸収処理を行う揺らぎ吸収バッファ部と、前記デジタル信号を復号化する音声復号化部と、復号化されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、該アナログ信号を音声に変換する音声出力回路と、音声を出力するスピーカとを有する構成とすることができる。

また上記のデジタル通信装置において、前記送信用手段は、画像を取り込むカメラと、該カメラからの画像を電気信号に変換する画像入力回路と、該画像入力回路からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、該デジタル信号を符号化する画像符号化部と、符号化されたデータをパケット送信するパケットデータ送信部と、前記デジタル通信網と接続する網出力回路とを有し、前記受信用手段は、前記デジタル通信網と接続する網入力回路と、パケットデータを受信するパケットデータ受信部と、該データの揺らぎ吸収処理を行う揺らぎ吸収バッファ部と、前記デジタル信号を復号化する画像復号化部と、復号化されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、該アナログ信号を画像に変換する画像出力回路と、画像を表示する表示部とを有する構成とすることができる。

本発明のデジタル通信装置によれば、Ａ／Ｄ変換時間よりもＤ／Ａ変換時間が長い場合に、パケットやタイムスロットを削除したり受信側の基準クロックを変更してＤ／Ａ変換時間を短縮することにより、音声の遅れをなくして通信品質を維持することができる。

以下、デジタル通信装置としてＶｏＩＰ電話機を例に説明する。図１はＶｏＩＰ電話機１０の構成を示すブロック図、図２は送信用手段の動作を示すフローチャート、図３は受信用手段の動作を示すフローチャート、図４は図３に続くフローチャートである。

ＶｏＩＰ電話機は、インターネットや公衆デジタル回線等のデジタル通信網を介して他の電話機に接続される。他の電話機はＶｏＩＰ電話機の他に固定電話機や移動電話機でもよい。

図１に示すように、ＶｏＩＰ電話機１０は、音声を取り込んでＡ／Ｄ変換してパケットでデータをデジタル通信網２６へ出力する送信用手段と、デジタル通信網２６から音声データを受信してＤ／Ａ変換して出力する受信用手段と、Ａ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換の時間を計測する計測部とを備え、これらは制御部２５で制御される。

この送信用手段は、音声を取り込むマイク１１と、マイク１１からの音声を電気信号に変換する音声入力回路１２と、音声入力回路１２からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１３と、デジタル信号を符号化する音声符号化部１４と、符号化されたデータをパケット送信するパケットデータ送信部１５と、デジタル通信網２６と接続する網出力回路１６とから構成される。

一方、受信用手段は、デジタル通信網２６と接続する網入力回路１７と、パケットデータを受信するパケットデータ受信部１８と、該データの揺らぎ吸収処理を行う揺らぎ吸収バッファ部１９と、デジタル信号を復号化する音声復号化部２０と、復号化されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２１と、該アナログ信号を音声に変換する音声出力回路２２と、音声を出力するスピーカ２３とから構成される。

次に、音声送信時のＶｏＩＰ電話機１０の動作を図２を参照して説明する。ＶｏＩＰ電話機１０の使用中には、ステップＳ１０においてマイク１１で音声を取り込み、ステップＳ１１へ進んで音声入力回路１２において、マイク１１で取り込んだ音声を電気信号に変換する。

続いて、ステップＳ１２へ進んで、Ａ／Ｄ変換部１３において音声入力回路１２からのアナログ信号をデジタル信号に変換するとともに、計測部２４が所定時間にＡ／Ｄ変換されるパケット数を計測する。そして、ステップＳ１３へ進んで音声符号化部１４において、デジタル信号を符号化する。

次に、ステップＳ１４へ進んでパケットデータ送信部１５において、符号化されたデータをパケット送信する処理を行い、ステップＳ１５へ進んで網出力回路１６からデジタル通信網２６へパケットデータを出力する。

また、通話先から送信されてきたパケットデータの処理を図３、図４を参照して説明する。ステップＳ２０において網入力回路１７がデジタル通信網２６からパケットデータを受信すると、ステップＳ２１へ進んでパケットデータ受信部１８において、パケットデータの受信処理を行う。

続いて、ステップＳ２２へ進んで揺らぎ吸収バッファ部１９において、受信したデータの揺らぎ吸収処理を行う。その後、ステップＳ２３へ進んで音声復号化部２０において、デジタル信号を復号化し、ステップＳ２４へ進んでＤ／Ａ変換部２１において、復号化されたデジタル信号をアナログ信号に変換するとともに、計測部２４が所定時間にＤ／Ａ変換されるパケット数を計測する。

次に、ステップＳ２５へ進んで音声出力回路２２において、アナログ信号を音声に変換し、ステップＳ２６へ進んでスピーカ２３から音声を出力する。

その後、図４のステップＳ２７へ進んで、ステップＳ１２で計測したＡ／Ｄ変換時のパケット数とステップＳ２４で計測したＤ／Ａ変換時のパケット数とを比較する。ステップＳ２７においてＤ／Ａ変換時のパケット数がＡ／Ｄ変換時のパケット数以上である場合は、受信の遅延による音声の遅れはないと判断し、ステップＳ２０へ戻り、そのまま受信等の処理を続ける。一方、ステップＳ２７においてＤ／Ａ変換時のパケット数がＡ／Ｄ変換時のパケット数未満である場合は、受信の遅延による音声の遅れが発生していると判断し、ステップＳ２８、続いてステップＳ２９へ進んで、ステップＳ２０、ステップＳ２１と同様にパケットデータの受信処理を行う。

そして、ステップＳ２９からステップＳ３０へ進んで所定のパケットを削除した後、ステップＳ２２へ進む。なお、所定のパケットとは直近にパケット受信処理したパケットの１つとすることができる。

例えば、上記の送受信の時間差が１０ｐｐｍである場合、そのままステップＳ２０〜ステップＳ２６を繰り返していると、３０分後の音声の遅れは１８ｍｓにまで累積されることになる。

このように、Ａ／Ｄ変換時のパケット数とＤ／Ａ変換時のパケット数とを比較し、Ｄ／Ａ変換が遅れている場合にはパケット（例えば、１パケット２０ｍｓ）を削除することにより、音声の遅れをなくすことができる。なお、パケットを削除する代わりにパケット内のタイムスロットを削除したり、受信用手段の基準クロックを変更してもよい。例えば、タイムスロットが１２５μｓの場合にはタイムスロットを１つ削除しても音声が途切れるほどの長さではない。また例えば、基準クロックを変更して受信用手段のタイムスロットを１２４．８μｓとしても音色が変わるほどの変化ではない。

なお、Ｄ／Ａ変換の遅れの計測には、パケット内のタイムスロットを用いてもよい。これにより、パケットを用いて計測するよりも短時間で正確に計測できる。

上記の実施形態ではＶｏＩＰ電話機を例に音声データの送受信について説明したが、画像データを送受信する場合にも本発明を利用することができる。

この場合のデジタル通信装置は、送信用手段が、画像を取り込むカメラと、該カメラからの画像を電気信号に変換する画像入力回路と、該画像入力回路からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、該デジタル信号を符号化する画像符号化部と、符号化されたデータをパケット送信するパケットデータ送信部と、デジタル通信網２６と接続する網出力回路とを有し、受信用手段が、デジタル通信網２６と接続する網入力回路と、パケットデータを受信するパケットデータ受信部と、該データの揺らぎ吸収処理を行う揺らぎ吸収バッファ部と、デジタル信号を復号化する画像復号化部と、復号化されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、該アナログ信号を画像に変換する画像出力回路と、画像を表示する表示部とを有する構成とすることができる。

また、この構成による送受信の動作は、図２〜図４中の音声に関する部分を画像に置き換えたものとすることができる。

これにより、テレビ電話等の画像と音声を同時に再生する場合でも画像や音声の遅れをなくすことができる。

本発明は、固定電話や移動電話等の各種電話機をはじめ音声を送受信するデジタル通信装置や、テレビ電話等の映像と音声を同時に送受信するデジタル通信装置に利用することができる。

本発明のＶｏＩＰ電話機の構成を示すブロック図である。 本発明の送信用手段の動作を示すフローチャートである。 本発明の受信用手段の動作を示すフローチャートである。 図３に続くフローチャートである。

符号の説明

１０ ＶｏＩＰ電話機（デジタル通信装置）
１１ マイク
１２ 音声入力回路
１４ 音声符号化部
１５ パケットデータ送信部
１６ 網出力回路
１７ 網入力回路
１８ パケットデータ受信部
１９ 揺らぎ吸収バッファ部
２０ 音声復号化部
２１ Ｄ／Ａ変換部
２２ 音声出力部
２３ スピーカ
２４ 計測部
２５ 制御部
２６ デジタル通信網

Claims (6)

1. 音声又は画像を取り込んでＡ／Ｄ変換してパケットデータをデジタル通信網へ出力する送信用手段と、デジタル通信網から音声又は画像データを受信してＤ／Ａ変換して出力する受信用手段とを備えたデジタル通信装置において、
   Ａ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換の時間を計測する計測手段を設け、Ａ／Ｄ変換時間よりもＤ／Ａ変換時間が短くなるように、Ｄ／Ａ変換時間を短縮することを特徴とするデジタル通信装置。
2. 前記Ｄ／Ａ変換時間は、受信したパケットを定期的に削除することにより短縮することを特徴とする請求項１記載のデジタル通信装置。
3. 前記Ｄ／Ａ変換時間は、受信したパケット内のタイムスロットを定期的に削除することにより短縮することを特徴とする請求項１記載のデジタル通信装置。
4. 前記Ｄ／Ａ変換時間は、前記受信用手段の基準クロックを変更することにより短縮することを特徴とする請求項１記載のデジタル通信装置。
5. 前記送信用手段は、音声を取り込むマイクと、該マイクからの音声を電気信号に変換する音声入力回路と、該音声入力回路からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、該デジタル信号を符号化する音声符号化部と、符号化されたデータをパケット送信するパケットデータ送信部と、前記デジタル通信網と接続する網出力回路とを有し、
   前記受信用手段は、前記デジタル通信網と接続する網入力回路と、パケットデータを受信するパケットデータ受信部と、該データの揺らぎ吸収処理を行う揺らぎ吸収バッファ部と、前記デジタル信号を復号化する音声復号化部と、復号化されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、該アナログ信号を音声に変換する音声出力回路と、音声を出力するスピーカとを有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のデジタル通信装置。
6. 前記送信用手段は、画像を取り込むカメラと、該カメラからの画像を電気信号に変換する画像入力回路と、該画像入力回路からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、該デジタル信号を符号化する画像符号化部と、符号化されたデータをパケット送信するパケットデータ送信部と、前記デジタル通信網と接続する網出力回路とを有し、
   前記受信用手段は、前記デジタル通信網と接続する網入力回路と、パケットデータを受信するパケットデータ受信部と、該データの揺らぎ吸収処理を行う揺らぎ吸収バッファ部と、前記デジタル信号を復号化する画像復号化部と、復号化されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、該アナログ信号を画像に変換する画像出力回路と、画像を表示する表示部とを有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のデジタル通信装置。

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