JPH0223746A - 音声パケット終端回路 - 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） 本発明は音声パケット交換機、とくにその加入置端未収
容部に好適な音声パケット終端回路に関するものである
。

（従来の技術） 音声信号をたとえばＰＧＭ符号化してパケット化する音
声パケット通信は、データ通信と親和性があり、検討が
活発化している。たとえば津１）達による「パケット化
音声通信」電子通信学会誌、第８２巻、第２号、第１８
２〜１８４頁（１９８７年）によれば、無音圧縮や有音
の高能率符号化を行なうなどの技術により、音声情報の
冗長度を削減し、無音時間に他のデータ伝送を行なうこ
とが記載されている。またパケット通信は、速度が異な
る各種のデータ通信を統合するマルチメディア処理に適
しているから、実用化が進められている音声データ統合
網には有効な手段と考えられる。

しかし、パケット通信は元来、データ通信に適した蓄積
形の通信形態であるため、即時性のある音声通信では次
の点が問題となる。

（１）蓄積に伴うパケット伝搬遅延量が大きい。

（２）伝搬時間が網のトラヒックによりゆらぎを受ける
。

（３）蓄積に使用するバッファの容量を超える大きな遅
延のパケットが廃棄される。

（４）交換網の輻幀時にあふれたパケットが網内やパケ
ット分解部で廃棄される。

これらの問題点は、音声通信の場合、その実時間性と時
間の透過性を損なう要因となる。

具体的には、問題点（１）および（２）における伝送遅
延は、送話者の音声信号にエコーを与え、送話者はエコ
ーを聞きながら話すことになる。第６図のエコー関係図
に示すように、網遅延時間が２０ミリ秒（ｍｓ）までは
通話に支障がないが、これを超えると残響音となり、話
しにくくなる。５０ミリ秒を超えると音声の分離が生ず
る。これから、エコーの遅延時間およびレベルが適切で
ないと、通話に支障を生ずることがわかる。

問題点（３）および（４）によれば、音声の欠落が生ず
る。たとえば、第３図（ａ）に示すような原音声が符号
化およびパケット化されて通信網に送出され、受信側に
はパケット単位の信号の欠落を生ずることがある。この
ようなパケット欠落区間が生ずると、同図（ｂ）に示す
ように音声信号が部分的に欠落し、再生音声には受話者
にとって不快な雑音を与えることになる。

こうしたエコーおよび音声欠落は、いずれも再生音声の
品質を劣化させる。これら再生音声に生ずる２つの問題
に対し、前述の文献では、網構成を決めるパラメータを
最適化することでエコー発生の遅延時間の許容限界時間
を実用上差し支えない値にすることができるとし、また
２線φ４線変換回路がある場合はエコーサプレッサを必
要とするとしている。また、パケット廃棄率の問題につ
いては同様に、網構成を決めるパラメータを最適化する
ことで、パケット廃棄率を実用上差し支えない値とする
ことができることが記載されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような方法でパケット網を構成しようとす
ると、その設計段階での制約条件の項目が多い。したが
って、網構成の変更や修正が困難となり、柔軟なパケッ
ト通信網を実現することができないという問題があった
。

そこで、音声パケットが網遅延の影響を受けてエコーを
生する問題、およびパケットの廃棄により生じた音声信
号の欠落による不快音を発生する問題に起因する通話音
声品質の劣化を防止するに際し、パケット通信網の構成
の変更や修正に柔軟性があることが要望されている。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決し、通話音
声の品質劣化が最小化され、柔軟性のあるパケット網を
構成できる音声パケット終端回路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、収容すべき２線
の加入者線に送受信される音声信号を第１の４線出力お
よび第１の４線入力における符号化された音声データに
変換する加入者回路手段と、第２の４線入力から音声デ
ータを受けて音声パケットに組み立てて交換網に送信し
、交換網から受信する音声パケットを分解して音声デー
タとして第２の４線出力に出力するパケット分解・組立
て手段との間に設けられ、第１の４線出力と第２の４線
入力との間、および第２の４線出力と第１の４線入力と
の間で音声データを転送する音声パケット終端回路は、
第２の４線出力から出力される音声データを一時蓄積し
これを並列データに変換する第１の記憶手段と、パケッ
ト分解・組立て手段が音声パケットを廃棄すると、少な
くとも廃棄された音声パケットの区間を補償 し、補償された並列データを出力する廃棄パケット補償
手段と、並列データを一時蓄積し、音声データに変換し
て第１の４線入力へこれを出力する第２の記憶手段と、
第１の４線出力から出力される音声データを一時蓄積し
、並列データにこれを変換する第３の記憶手段と、並列
データを一時蓄積し、これを音声データに変換して第２
の４線入力へこれを出力する第４の記憶手段と、廃棄パ
ケット補償手段の出力と第１の記憶手段の出力との間、
および第３の記憶手段の出力と第４の記憶手段の入力と
の間に接続され、第１の４線入力と第１の４線出力との
間に生ずる遠端加入者へのエコー成分を除去するエコー
打消し手段とを含む。

（作　用） 本発明によれば、パケット分解・組立て回路手段および
加入者回路に伝送する音声データは、第１ないし第４の
記憶手段のうちパケット分解・組立て回路手段および加
入者回路のそれぞれの出力および入力に対応したものの
間で並列データの形で転送される。エコー打消し手段は
、並列データに含まれ加入者回路で発生する遠端側端末
へのエコー成分を除去する。廃棄パケット補償手段は、
パケット分解・組立て回路がパケットの廃棄を検出する
と、その廃棄パケットの区間、その音声データを補償し
て音声の欠落を防ぐ。

（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終端
回路の実施例を詳細に説明する。

第１図は、音声パケット交換機における本発明による音
声パケット終端回路の実施例を示す。この音声パケット
交換機は、加入者端末装置１からの音声信号を符号化し
て音声データに変換し、これを音声パケットに組み立て
てパケット交換を行ない、また、交換された音声パケッ
トを分解して復号し、元の音声信号に変換して加入者端
末装置１へ出力する。

音声パケット交換機は、音声パケットの交換を行なうパ
ケット交換網８を有し、これに複数のパケット分解・組
立て回路５が収容されている。同図では、複雑化を避け
るためにそれらのうちの１回路のみを図示しである。パ
ケット分解・組立て回路５は、パケット交換網８へ送出
されるパケットを組み立て、またこれから受けたパケッ
トを分解する回路である。パケット分解・組立て回路５
に対応して音声パケット終端回路４が設けられ、この回
路４は、エコーのキャンセルおよび廃棄パケットの補償
を行なう機能を有する。音声パケット終端回路４の加入
者側には、加入者回路３が図示のように接続され、後者
に加入者端末装置ｌからの加入者線２が収容されている
。

加入者端末装置１と加入者回路３を接続する２線の加入
者線２には、送信音声信号１０および受信音声信号１１
が伝送される。加入者回路３は、送信音声信号１０を本
交換機で扱える情報伝送速度１３４Ｋｂ／ｓの音声デー
タに変換して４線出力１４より送出し、また４線人力１
５から入力する音声データを受信音声信号１１に復号す
る加入者収容部である。

パケット交換網８とパケット分解・組立て回路５との間
では、音声情報部および制御情報部からなる音声パケッ
トが送信線２０および受信線１８に送受信される。パケ
ット分解・組立て回路５は、受信したパケットの音声情
報部を取り出し、情報伝送速度８４Ｋｂ／ｓの音声デー
タに変換してこれを４線出力１７より出力する。また、
４線入力１８より入力される音声データをパケットに組
み立てて送信線２０より送信する。

音声パケット終端回路４は、図示のように加入者回路３
とパケット分解・組立て回路５との間にあって、両回路
からの４線人力１４および１７を対応する受信バッファ
４３および４１でそれぞれ受け、それらを対応する送信
バッファ４２および４４に転送してそれらの４線出力１
８および１５からそれぞれ送出する。その間に、従来技
術による音声パケット通信の問題点であったパケット廃
棄による欠落音声を補償し、加入者回路３で発生する遠
端加入者側へのエコーを打ち消す。

加入者回路３は、図示のようにハイブリッド回路（Ｈ）
　３１、符号器３２および復号器３３を有する。ハイブ
リッド回路３１は、加入者端末装置１にて２線の加入者
線２に送受する音声信号１０および１１と符号器３２へ
の４線の音声信号１０および復号器３３よりの４線の音
声信号】ｌの相互変換、および分離を行なう変換回路で
ある。送信音声信号１０は、符号器３２に与えられ、た
とえばＰＣＭ符号または高能率符号などの８４Ｋｂ／ｓ
の音声データに符号化され、その出力１４より音声パケ
ット終端回路４に出力される。また、音声パケット終端
回路４より入力１５に受信されるＢ４Ｋｂ／ｓの音声デ
ータは、復号器３３により受信音声信号１１に変換され
、ハイブリッド回路３１を通して加入者線２へ送出され
る。

音声パ斤ット終端回路４は２つの受信バッファ４１およ
び４３を有し、一方の受信バッファ４１は、パケット分
解・組立て回路５の出力１７より入力される直列な音声
データを一時蓄積して並列データに変換し、その出力２
３より廃棄パケット補償回路４５へ、また選択回路４６
を通ってエコーキャンセル回路４８の遠端側入力端子２
５へ出力する。他方の受信バッファ４３は、加入者回路
３の出力１４より入力される直列な音声データを一時蓄
積して並列データに変換し、その出力２２よりエコーキ
ャンセル回路４８の近端側入力端子２０へ出力する。

音声パケット終端回路４はまた、２つの送信バッファ４
２および４４を有し、一方の送信バッファ４２ハ、エコ
ーキャンセル回路４８の遠端側出力２４から並列データ
が入力され、これを直列なデータに変換してバッファ出
力１８よりパケット分解・組立て回路５へ出力する。他
方の送信バッファ４４は、エコーキャンセル回路４８の
近端側出力２１から並列データが入力され、これを直列
なデータに変換してバッファ出力１５より加入者回路３
へ出力する。

これかられかるように、バッファ４２および４４は、バ
ッファ４４および４３とそれぞれ対称な処理機能を有す
る。

これらのバッファ４１〜４４は、音声データを直列デー
タとして送出する際に使用されるル則あるいはＡ則の非
直線圧伸符号化特性および線形符号化特性を実現するこ
とができる。また、バッファ４１〜４４の間で音声デー
タが並列形式に速度変換されて転送されるのは、エコー
キャンセル回路４８などの終端回路４での内部処理を有
利に有利に行なうためである。エコーキャンセル回路４
８は、加入者回路３で発生する遠端加入者側へのエコー
をキャンセルする回路であり、これについては後に詳述
する。

パケット分解・組立て回路５は、音声パケット終端回路
４の送信バッファ４２から出力ぶれる音声データをパケ
ットに組み立ててパケット交換網８へ送出する。また、
パケット交換網８から受けたパケットを分解して音声パ
ケット終端回路４の受信バッファ４１へ送出する。パケ
ット廃棄・組立て回路５には廃棄パケット検出回路６が
接続され、後者は、前者におけるパケット分解の状況を
接続線３０を通して監視し、パケット交換網８から受信
したパケットのうち廃棄されたものがあるか否かを検出
する。その検出結果は、廃棄パケット検出回路６の制御
出力２４から音声パケット終端回路４の廃棄パケット補
償制御部４７に出力される。なお、第１図において、制
御線は点線にて示され、実線はデータ線を示す。

パケット廃棄による音声データの欠落に起因する加入者
側の音声品質劣化を補償するために、本実施例では廃棄
パケット補償回路４５とその関連回路が設けられている
。廃棄パケット補償回路４５は、パケット交換機にて生
ずるパケット廃棄による欠落音声を補償する回路である
。これは後に詳述する。廃棄パケット補償回路４５の出
力２７は、選択回路４６を介してエコーキャンセル回路
４８の遠端側人力２５に接続されている。選択回路４６
は、２つの接続端子２６および２７のいずれかを選択的
にエコーキャンセル回路４８の遠端側人力２５に接続す
るスイッチ回路であり、その選択動作は、点線２８にて
概念的に示すように廃棄パケット補償制御部４７の制御
下にある。

廃棄パケット制御部４７は、通常の状態では選択回路４
６を図示の接続状態にして、受信バッファ４１の出力２
３をエコーキャンセル回路４８の遠端側人力２５に接続
しておく。パケット分解舎組立て回路５において受信パ
ケットの廃棄が検出されると、廃棄パケット検出回路６
の出力により廃棄パケット補償制御部４７への制御線２
８を付勢する。制御部４７はこれに応動して選択回路４
６および廃棄パケット補償回路４５への制御線２６を付
勢する。そこで選択回路４６は、端子２７をエコーキャ
ンセル回路の遠端側入力端子２５に接続し、廃棄パケッ
ト補償回路４５から出力される補間データが遠端側入力
端子２５に与えられる。この状態は、少なくとも廃棄パ
ケットの区間以上にわたって継続される。

したがって、選択回路４６の出力端子には、パケット廃
棄が検出されないときは、パケット分解・組立て回路５
から受けた受信データが現われ、パケット廃棄が検出さ
れたときは、廃棄パケット検出後数パケット区間に及ぶ
範囲で廃棄パケット補償回路４５の出力するデータが現
われる。これは、パケット廃棄によって生ずる音声デー
タの欠落に起因する信号の不連続による不快音の発生、
すなわち受話音声の品質劣化が音声符号化速度６４Ｋｂ
／ｓでは主要な問題であり、この不快音を防止するには
、欠落したパケットの部分以降も廃棄パケット補償回路
４５での音声データの補償処理を必要とするためである
。

たとえば第３図（ａ）に示すような原音波形を伝送する
音声パケット区間であるパケットの欠落が発生すると、
欠落パケットの補償をしなければ、同図（ｂ）に示すよ
うに音声信号が部分的に欠落し、再生音声には受話者に
とって不快な雑音を与えてしまうであろう。廃棄パケッ
ト補償回路４５は、このような不快音の発生を防止する
ための回路である。この回路４５に有利に適用される補
償方式は、たとえば零値置換方式、波形置換方式および
Ｏ次ホールド方式がある。これらの３方式の補償波形の
例を第４図に示す。同図（ａ）に示す原音波形の欠落区
間を補間する場合、零値置換方式では、同図（ｂ）に示
すように零値のサンプルを用いる。波形置換方式では、
同（Ｃ）に示すように廃棄の直前の一定区間の最も類似
するサンプル値を使用して欠落区間を補償する。０次ホ
ールド方式では、同（ｄ）に示すように、廃棄パケット
の直前のサンプル値で欠落区間の信号を置換し、次の再
生区間の波形との連続性を保つものである。これは本出
願人による係属中の特許出願、特願昭６３１３０４４８
に詳述されているものが有利に適用される。

ところで、加入者回路３においてハイブリッド回路３１
に入力される受信音声信号１１は、ハイブリッド回路３
１の減衰特性だけ同回路３１の出力する音声信号１０に
回り込んで遠端の送話者に戻り、エコーとして聴取され
る。これを防ぐため、音声パケット終端回路４にエコー
キャンセル回路４８が設けられている。エコーキャンセ
ル回路４８は、近端側の端子２０から入力される並列デ
ータから加入者回路３で発生したエコー成分を除去する
。このエコー打消し動作は、遠端側入力端子２５に到来
する音声データをもとに適応的に行なわれる。

第５図において望域８０が加入者回路３のエコー減衰量
である。この減衰量８０は、エコー検知限界８２に及ば
ないので、送話者は自己の音声をエコーとして聞くこと
になる。エコーキャンセル回路４８はそこで、線８４に
示すようなエコー打消し特性を有し、この特性８４はエ
コー検知限界特性８２より高く設定されているので、送
話者はエコーを感知しない。このエコー打消し特性８４
は、ＦＩＲ形および１１Ｒ形アダプテイブフイルタ等で
有利に実現される。

なお、第１図の実施例では、エコー打消しにエコーキャ
ンセル回路４８を用いたが、この代りにエコーサプレッ
サを用いてもよい。また、廃棄パケット補償回路４５に
は、前置補間、零値補間、平均値補間およびＯ次ホール
ド補間などの様々な補間アルゴリズムが有効に適用され
る。

ところでパケット分解・組立て回路５は、パケット交換
網８より音声パケットを受信線１９に受信すると、その
音声情報部を直列な音声データに変換して４線出力１７
より出力する。音声データは、音声パケット終端回路４
の受信バッファ４１に一時蓄積され、並列データに変換
される。通常の状態では、選択回路４Ｂは受信バッファ
４１の出力２３をエコーキャンセル回路４８に接続して
いるので、この並列データは、エコーキャンセル回路４
８を通り送信バッファ４４に入力される。これは、送信
バッファ４４で直列な音声データに変換され、出力１５
より８４Ｋｂ／ｓの速度で加入者回路３の復号器３３へ
出力される。音声データは、受信音声信号１１に復号さ
れ、ハイブリッド回路３１より加入者線２へ送出される
。これにより加入者は、端末装置１で音声信号１１の再
生音声を聞く。

パケット分解・組立て回路５は、許容時間を超えて受信
したパケットやバッファからあふれたパケットがあると
、これを廃棄する。また、パケット交換網８の内部で発
生したパケット単位のデータ廃棄を受けたパケットを受
信する。このパケット廃棄は、信号線３０により廃棄パ
ケット検出回路６により検出され、同検出回路６は、廃
棄パケット補償制御部４７に検出信号２８を送出する。

制御部４７は、これに応動して廃棄パケット補償回路４
５および選択回路４６への制御信号２８を有意にする。

選択回路４６は、廃棄パケット補償回路４５とエコーキ
ャンセル回路４８を接点２７を介して接続する。廃棄パ
ケット補償回路４５は、前述の補間アルゴリズムによっ
て補間データを作成している。そこでこの補間データは
、廃棄パケット補償回路４５からエコーキャンセル回路
４８に入力される。これは、少なくともその廃棄パケッ
ト区間にわたって継続される。

この補間データは、前述した受信音声データと同様にし
てエコーキャンセル回路４８から送信バッファ４４に出
力され、さらに加入者回路３を通って加入者端末装置１
へ送出され、音声として再生される。

廃棄パケットを補償すべき区間が終了すると、廃棄パケ
ット検出回路６は検出信号２９を消勢し、これによって
廃棄パケット補償回路４５は補間データの出力を停止す
る。これとともに、選択回路４６は端子２６の側に切り
換えられ、系は通常の状態の復帰する。

第２図に本発明の他の実施例を示す。第１図と同様の機
能要素は同じ番号にて示す。第１図の実雄側と相違する
点は、音声パケット終端回路４に高域通過フィルタ（Ｈ
ＰＦ）　４９が設置されていることである。高域フィル
タ４８は、図示のように選択回路４６とエコーキャンセ
ル回路４８の遠端側人力２５との間に介挿され、パケッ
ト廃棄区間で廃棄パケット補償回路４５かも出力される
補間データの低域周波数成分を減衰させるものである。

前述のように、パケット廃棄区間では、廃棄パケット補
償回路４５かも補間データが出力されるが、その補間ア
ルゴリズムによっては、これによって付加され原音波形
にはない周波数成分が含まれることがある。この周波数
成分は、直流分側に多いので、低域フィルタ４９は、こ
の低域周波数成分を除去して再生音声の品質をさらに改
善するものである。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、受信した音声パケ
ットにパケット廃棄に判なうデータの欠落が存在した場
合、廃棄パケット補償手段が補間データを出力し、パケ
ット廃棄による音声データの欠落を補償するので、加入
者端末における音声品質の劣化が防止される。さらに、
廃棄パケ・シト補償手段の出力を高域濾波することによ
り、補間データに付加される原音にない低域スペクトル
が除去され、音声品質がさらに改善される。加入者回路
における４線入力と４線出力の間で発生する遠端側加入
者へのエコーは、エコー打消し手段で適応的に除去され
る。

こうして、音声パケット交換機におけるエコーおよびパ
ケット廃棄に起因する音声品質の劣化の問題がパケット
交換機の加入溝端未収容部において解決され、音声品質
が向上する。このように、パケット交換網の構築設計の
際、加入溝端未収容部については網遅延およびパケット
廃棄に関する制約を与えないようにしている。つまり、
加入者回路および加入者端末装置の特性に依存すること
なく、音声パケット通信の品質が向上し、パケット交換
網の構築の際の余裕度が大きくなる効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による音声パケット終端回路の実施例を
示す機能ブロック図、 第２図は本発明の他の実施例を示す、第１図と同様の機
能ブロック図、 第３図は原音波形と、音声パケットの欠落による再生波
形の例を示す波形図、 第４図は同実施例における廃棄パケット補償回路による
再生波形の例を示す波形図、 第５図は音声パケットのエコー減衰特性の例を示すグラ
フ、 第６図は音声通信における網遅延とエコーの関係を示す
解説図である。 主要部分の符号の説明 加入者端末装置 加入者回路 音声パケット終端回路 パケット分解・組立て回路 ６　。 ４５゜ ４７゜ ４８゜ ４９゜ 、廃棄バケツ 、廃棄バケツ 、廃棄バケツ 、エコーキャ 、高域通過フ ト検出回路 ト補償回路 ト補償制御部 ンセル回路 イルタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、収容すべき２線の加入者線に送受信される音声信号
   を第１の４線出力および第１の４線入力における符号化
   された音声データに変換する加入者回路手段と、 第２の４線入力から音声データを受けて音声パケットに
   組み立てて交換網に送信し、該交換網から受信する音声
   パケットを分解して音声データとして第２の４線出力に
   出力するパケット分解・組立て手段との間に設けられ、 第１の４線出力と第２の４線入力との間、および第２の
   ４線出力と第１の４線入力との間で前記音声データを転
   送する音声パケット終端回路において、該終端回路は、 第２の４線出力から出力される前記音声データを一時蓄
   積し、これを並列データに変換する第１の記憶手段と、 前記パケット分解・組立て手段が音声パケットの廃棄を
   検出すると、該廃棄された音声パケットの区間を補償し
   、補償された並列データを出力する廃棄パケット補償手
   段と、 前記並列データを一時蓄積し、前記音声データに変換し
   て第１の４線入力へこれを出力する第２の記憶手段と、 第１の４線出力から出力される前記音声データを一時蓄
   積し、並列データにこれを変換する第３の記憶手段と、 並列データを一時蓄積し、これを前記音声データに変換
   して第２の４線入力へこれを出力する第４の記憶手段と
   、 前記廃棄パケット補償手段の出力と第１の記憶手段の出
   力との間、および第３の記憶手段の出力と第４の記憶手
   段の入力との間に接続され、第１の４線入力と第１の４
   線出力との間に生ずる遠端加入者へのエコー成分を除去
   するエコー打消し手段とを含むことを特徴とする音声パ
   ケット終端回路。 ２、請求項１に記載の終端回路において、該終端回路は
   、前記エコー打消し手段と前記廃棄パケット補償手段の
   出力の間に接続され、該廃棄パケット補償手段で補償さ
   れた並列データに含まれる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終端
   回路。