JPH0221748A - 音声パケット通信における廃棄パケット補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はパケット通信、とくにｅ４Ｋｂ／ｓ音声のパケ
ット通信において廃棄されたパケットを補償する廃棄パ
ケット補償装置に関するものである。

（従来の技術） 音声とデータを統合的に扱うことが可能な、ＰＣＭ符号
化方式による情報伝送速度８４Ｋｂ／ｓのパケット通信
が注目されている。パケット通信による音声通信は、音
声およびデータ信号の一元化の他に、音声信号のバース
ト性を利用して有音区間についてのみ音声パケットを伝
送すればよいことから、伝送路の空き時間を他の通信に
効率的に利用できる利点がある。

しかしパケット通信では、網内の輻幀時にあふれたパケ
ットが廃棄されることもある。また、パケット網内でパ
ケット伝送の遅延が生ずるので、受信側に蓄積バッファ
を設けて遅延やそのばらつきを補償する。しかし、蓄積
バッファの容量が有限であるとともに、音声の伝搬遅延
には聴覚による主観的な許容限界があるので、これを超
える遅延のパケットは廃棄される。このパケット廃棄に
よってその区間の音声が欠落するので、これに起因する
音声品質の劣化を軽減することが必要となる。

パケット欠落による音声品質の劣化を軽減するために、
欠落したパケットを補償するいくつかの従来方式がある
。１つのパケットが失われると。

音声区間の１パケツト長の音声が欠落するので、この欠
落区間を何らかの信号で置換することによって、補償す
る必要がある。たとえば、鈴木他による「高能率符号化
方式を用いた音声パケット通信における廃棄パケット補
償の検討」電子情報通信学会技術研究報告、第８７巻、
第３２０号、論文１８８７−８１　　（１１３８７年１
２月２４日）によれば、従来技術による補償方式として
零値置換方式および波形置換方式、たとえば前値置換方
式、が記載されている。

零値置換方式は、廃棄されたパケットの音声区間に相ち
する信号として零値のサンプルを用いる方式であり、た
とえば第４図（Ａ）に示す原音波形の欠落区間Ｔ１に対
して同（Ｂ）に示すような所定の値「０」のサンプルが
置換される。波形置換方式は、たとえば前値置換方式の
場合、廃棄されたパケットの区間に相当する信号に廃棄
パケットの直前のパケットのサンプル値で置換する方式
であり、同（Ｃ）に例示するような波形となる。

（発明が解決しようとする課題） これらのＰＣＭ符号化されたパケットの廃棄パケット補
償装置では、音声パケットの廃棄により再生音声の明瞭
さが低下する程度は、さほど重大ではない、したがって
問題は、波形の不連続性により再生音声に不快な雑音が
発生する点に集中される。上述の零値置換方式は、補償
のための処理が最も簡単であるが、波形の不連続性は大
きく、したがって信号品質の劣化が著しい、また波形置
換方式は、演算処理が複雑であるわりには、波形の不連
続性を完全に除去することが困難である。

したがって、いずれの従来方式でも再生音声の品質劣化
の問題があり、技術的に満足できるものではなかった。

本出願人はこれを改善すべく特許出願［音声パケット通
信における廃棄パケット補償装置」　（特願昭１３３−
１３０４４８　）をすでに出願した。この廃棄パケット
補償装置によって補償された音声信号波形の例をＯ次ホ
ールド方式として第４図（Ｄ）に示す。この方式では、
音声パケットの欠落を検出すると、直前のパケット区間
の最後のサンプル値で欠落部分の音声信号を補償する。

ここまでは零値置換方式と同じであるが、パケット欠落
区間が経過し、次のパケット区間でその信号値が最終の
サンプル値を横切った時、そのパケット区間で受信した
波形を出力するように切り換えることによって、波形の
連続性を確保している。したがって、零値置換方式や波
形置換方式に比べて音声パケット欠落の補償により発生
する不快な雑音を効果的に減少することができた。しか
し、この改善によってもなお、音声波形の周波数スペク
トルを精度よく復元するには至っていない。

本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、パケット
の欠落による音声の品質劣化を最小化する音声バク“ッ
ト通信における廃棄パケット補償装置を提供することを
目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上述の課題を解決するために、符号化された音
声信号を含むパケットを受けて音声信号の欠落を補償す
る音声パケット通信における廃棄パケット補償装置は、
パケットを受信してパケットから音声信号を取り出しま
たパケットの欠落を監視する受信手段と、受信手段にて
取り出された音声信号を受けて音声信号のパケット区間
における最終の値を保持する記憶手段と、音声信号を出
力する出力手段と、通常は、受信手段で取り出された音
声信号を出力手段へ与え、受信手段がパケットの欠落を
検出すると、記憶手段から最終の値を出力手段へ与え、
少なくとも欠落したパケットの区間において、および受
信手段にて取り出された音声信号が最終の値を横切るま
で、最終の値の出力を続ける制御手段とを含み、出力手
段は、制御手段から与えられた音声信号の低域成分を除
去する高域通過フィルタ手段を含む。

（作　用） 本発明によれば、通常は、受信手段で受信したパケット
から取り出された音声信号が出力手段へ出力される。受
信手段によりパケットの欠落が検出されると、記憶手段
に保持されている欠落パケットの直前の区間の最終の値
が出力手段へ出力される。この最終の値の出力は、少な
くとも欠落パケットの区間が経過して次の区間で受信手
段にて取り出された音声信号がその最終の値を横切るま
で続けられる。こうして、欠落パケットの音声区間より
も長い期間にわたって信号を０次ホールドする。０次ホ
ールドされた音声信号は、高域通過フィルタ手段によっ
て低域成分が除去される。

これによって、長い期間、同じ信号が出力されることに
より再生信号に生ずる直流または低周波の成分が除去さ
れ、不連続性の最小化された音声が再生される。

（実施例） 次に添付図面を参照して本発明による音声パケット通信
における廃棄パケット補償装置の実施例を詳細に説明す
る。

第１図を参照すると、本発明による音声パケット通信に
おける廃棄パケット補償装置の実施例では、たとえばＰ
ＣＭ符号化された８４Ｋｂ／ｓの音声信号を含むパケッ
トｌＯが装置人力１２に到来し、同パケット１０は、音
声パケット受信回路１４で受信され、最終的には音声再
生回路１６によりスピーカ１８から可聴音声１８として
再生される。

入力１２に到来する音声バケツ）１０は１本装置が接続
されているパケット網を経由したものであり、音声信号
としての実時間性にばらつきがあるのみならず、網内の
輻幀時にはあふれて廃棄されることもある。また、パケ
ット網内でパケット伝送に遅延が生ずるので、蓄積バッ
ファで遅延やそのばらつきが補償される。しかし、その
蓄積容量が有限であることと、音声の遅延には聴覚によ
る主観的な許容限界があることから、許容限界を超えて
遅延したパケットがあれば廃棄されることがある。

音声パケット受信回路１４は、このようなパケット１０
を到来順に受信して分解し、その入力順に実時間性のあ
る音声波形２０に変換する。その音声波形２０は同回路
１４の出力２２から音声再生切替回路２４および高域通
過フィルタ（）ＩＰＦ）　？Ｑを通して音声再生回路１
６に入力される。音声再生回路１６は、この音声信号２
０に応じてスピーカ１８を駆動し、これによって最終的
には再生音声１９が出力される。音声パケット受信回路
１４はまた、音声パケット１０の受信を監視し、その欠
落を検出すると、その出力４２を付勢して音声パケット
欠落検出信号を出力する受信パケット監視回路でもある
。

音声パケット受信回路１４の出力２２は、音声サンプル
記憶回路２８にも接続されている。同記憶回路２６は、
これに入力された音声信号２０の最新の１サンプル分の
値を記憶する記憶回路である。したがって、音声パケッ
トの特定の音声区間が終了した時点では、その区間の最
後のサンプル値が音声サンプル記憶回路２６に保持され
る。

音声サンプル記憶回路２６は２つの出力２８および３０
を有し、出力２８は音声再生切替回路２４に接続されて
いる。音声再生切替回路２４は、２つの入力２２および
２８を択一的に選択してその出力３２に接続するスイッ
チング回路である。その選択接続は、音声サンプル値比
較回路３４の出力３８、およびＯ次ホールド区間計数回
路３８の出力４０によって制御される。

音声サンプル値比較回路３４は、音声パケット受信回路
１４の出力２２と音声サンプル記憶回路２６の出力３０
とを比較し、前者からの信号波形２０が後者の出力レベ
ルを横切った時、その出力３Ｂを付勢する比較制御回路
である。音声再生切替回路２４は、この切替信号３６が
付勢されると、音声サンプル値記憶回路２８からの入力
２８の代りに音声パケット受信回路１４からの入力２２
をその出力３２に接続する。

また、Ｏ次ホールド区間計数回路３８は、欠落した音声
パケットの区間を決定する制御回路である。この計数回
路３８は、音声バケー／ｌ’受信回路１４からの音声パ
ケット欠落検出信号出力４２により起動され、起動され
た時点からＮ個のパケット区間にわたって音声再生切替
回路２４の制御入力４０を付勢する。ここでＮは、パケ
ットｌＯの長さに応じて決定された所定の値をとり、通
常は１または２の自然数である。音声再生回路回ｉ！８
２４は、この切替信号４０が付勢されると、音声パケッ
ト受信回路１４からの入力２２の代りに音声サンプル記
ｔａ回路２６からの入力２８をその出力３２に接続する
。

通常の状態では、音声再生切替回路２４は、そのル制御
入力３６が付勢されていないので、音声パケット受信回
路１４からの入力２２をその出力３２に接続している。

たとえば第２図の左半分に例示するように、原音声信号
５０のバケツ）１０が欠落しない状態で音声パケット受
信回路１４で受信されると、バケツ）１０は同受信回路
１４にて分解されて実時間性のある音声信号２０に変換
される。この音声信号２０は、受信回路１４の出力２２
から音声再生切替回路２４によって音声再生回路１６に
供給され、高域通過フィルタ７０を通してスピーカ１８
から可聴音声として再生される。

たとえば第２図（Ａ）の中央に０次ホールド方式として
例示するように、原音声信号５０の一部のパケット区間
５２においてパケットの欠落が生ずると、そうでなけれ
ば点線５４で示すように音声信号が受信されるところを
、本実施例では実線５６で示す波形により欠落信号が補
償される８より具体的には、欠落が発生した直前のパケ
ット区間の最後の音声サンプルがその欠落区間５２に使
用される。

これは、受信されたパケット１０の音声サンプルが旧述
した最後の音声サンプル値を横切るまでの期間５６にお
いて、出力音声信号として使用される。

これを信号の０次ホールドと称する。

０次ホールド区間５Ｇでは、所定の音声サンプル値が１
パケット区間以上の長期間続くと、直流分または低周波
分を含む低域成分を発生する。これを除去するために本
実施例では、音声再生切替回路２４の出力３２を高域通
過フィルタ７０に入力している。高域通過フィルタ７０
は、このような低域成分を除去して１回（Ｂ）に符号７
４で示すような波形の信号をその出カフ２に出力する。

したがって、欠落したパケットの直曲のパケット区間の
最後の音声信号から低域成分を除去された信号７４が音
声再生回路１６に入力され、したがってスピーカ１８か
ら自然な音声が再生される。

音声パケット受信回路１４は音声バケツ）１０の受信を
監視している。その欠落を検出すると、受信回路１４は
出力４２を付勢してＯ次ホールド区間計数回路３８を起
動す、る６０次ホールド区間計数回路３８は、起動され
るとその時点からパケット欠落区間５２にわたって音声
再生切替回路２４の制御人力４０を付勢する。音声再生
切替回路２４は、これに応動して音声パケット受信回路
１４からの入力２２の代りに音声サンプル記憶回路２Ｂ
からの入力２８をその出力３２に接続する。これによっ
て、欠落の直前のパケット区間の最後の音声サンプルが
その欠落区間５２の音声信号として所定（Ｎ）のパケッ
ト区間長５Ｂにわたって音声サンプル記憶回路２６から
読み出される。これは、音声再生切替回路２４および高
域通過フィルタ７０を通して音声再生回路１６に入力さ
れ、その区間５８の音声１９として再生される。なお、
Ｎが２以上に設定されている場合、その区１！Ｊ１内に
到着したパケットがあれば、それは破棄される。

信号のＯ次ホールド区間５８が終了すると、第２図に示
すように再生開始区間６０に移行する。再生開始区間６
０では、音声サンプル値比較回路３４は音声バケー、）
受信回路１４の出力２２から得られる音声波形２０と音
声サンプル記憶回路２６の出力３０から得られる記憶サ
ンプル値とを比較し、前者が後者のレベルを横切った時
、すなわちこの例では前者が後者全下回った時、音声再
生切替回路２４の制御出力３６を付勢する。音声再生切
替回路２４は、これに応動して音声サンプル値記憶回路
２Ｇからの入力２８の代りに音声パケット受信回路１４
からの入力２２をその出力３２に接続する。これをごよ
って、以降は、その区間６０に到来したパケット１０の
音声信号２０が音声再生回路１Ｇにて再生される。こう
して通常状態に復帰し、原音声信号５０のパゲッ）１０
が音声再生回路１６に供給され、スピーカ１８から可聴
音声として再生される。なお、再生開始区間６０におい
て音声波形２０が音声サンプル記憶回路２６の出力３０
の値よりも小さくそのレベルを横切らない特殊ケースに
おいては、この区間、信号の０次ホールドを続け、この
区間が終了した時点で通常の状態に復帰するように動作
する。

（発明の効果） 本発明によれば、０次ホールドによる欠落バケント補償
に起因する不快な雑音が減少する。０次ホールドにより
生じた低域成分を高域通過フィルタで除去することによ
り、周波数スペクトルの精度の高い復元が可能となる。

また、補償のために記憶すべき信号も波形置換方式のよ
うに１パケット分よりはるかに少なく、演算処理も簡素
化される。

周波数スペクトルを従来方式と比較すると、第３Ａ図に
例示する周波数スペクトルを有する原音声信号は、零値
置換方式では第３Ｂ図に示すような周波数スペクトルを
呈し、また波形置換方式では第３Ｃ図に示すような周波
数スペクトルを呈する。これかられかるように、両従来
方式ともその周波数スペクトルは、原音信号の周波数ス
ペクトルからかなり相違している。本出願人の前述の先
願にょるＯ次ホールド方式では、第３Ｄ図に示すように
、その周波数スペクトルは原音のそれとほとんど変化し
ていない。本発明ではこれにさらに、第３Ｅ図に示すよ
うに、０次ホールドで生じた低域成分を高域通過フィル
タで除去するように構成しているので、低域の周波数ス
ペクトルが原音波形のそれに近づき、精度のよい音声再
生が行なわれていることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による音声パケット通信における廃棄パ
ケット補償装置の実施例を示すａ能ブロック図、 第２図は、第１図に示す実施例で欠落パケットを補償さ
れた音声信号の例をＯ次ホールド方式と比較して示す波
形図、 第３八図ないし第３Ｅ図は、従来方式、０次ホールト方
式および同実施例で欠落パケットを補償された音声信号
の周波数スペクトルの例を比較して示すスペクトル図。 第４図は、従来方式およびＯ次ホールド方式で欠落パケ
ットを補償された音声信号の例を示す波形図である。 １４． １６゜ ２４゜ ２Ｂ。 ３４゜ ３８゜ ７０゜ 主要部分の符号の１ 、音声パケット受信回路 、音声再生回路 、音声再生切替回路 、音声サンプル記憶回路 、音声サンプル値比較回路 、０次ホールド区間計数回路 、高域通過フィルタ 特許出願人　沖電気工業株式会社 代　理　人　香取　１雄 火山　隆夫 最大周波数（４ｋＨｚ） 原音の周波数ス被りトル 第３Ａ図 最大周ａ数（４ｋＨｚｌ 零値置換方式による周波数スペクトル 筋大周波数　［４ｋＨす 波形Ｆｉ換方式による周波数スイクトル第３Ｃ図 ０次ホ 最大周波数　［ａ　ｈｕｚ） ルトフ、試による周波数スぜクトル 第３Ｄ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、符号化された音声信号を含むパケットを受けて該音
   声信号の欠落を補償する音声パケット通信における廃棄
   パケット補償装置において、該装置は、 前記パケットを受信して該パケットから音声信号を取り
   出し、またパケットの欠落を監視する受信手段と、 該受信手段にて取り出された音声信号を受けて該音声信
   号のパケット区間における最終の値を保持する記憶手段
   と、 音声信号を出力する出力手段と、 通常は、前記受信手段で取り出された音声信号を前記出
   力手段へ与え、該受信手段が前記パケットの欠落を検出
   すると、前記記憶手段から前記最終の値を該出力手段へ
   与え、少なくとも該欠落したパケットの区間においてと
   、該受信手段にて取り出された音声信号が該最終の値を
   横切るまで、該最終の値の出力を続ける制御手段とを含
   み、 前記出力手段は、該制御手段から与えられた音声信号の
   低域成分を除去する高域通過フィルタ手段を含むことを
   特徴とする音声パケット通信における廃棄パケット補償
   装置。 ２、請求項１に記載の装置において、前記出力手段は、
   前記低域成分を除去された音声信号を可聴音声に再生す
   る再生手段を含むこと特徴とする廃棄パケット補償装置
   。