JPH02288441A - 音声パケット受信回路 - 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】 し産業上の利用分野］ 本発明は音声パケット受信回路に関し、特に、音声パケ
ットの遅延補償を適切に実行しようとするものである。

［従来の技術］ 音声パケット通信に関しては、文献「パケット化音声通
信」（８！田達、電子通信学会誌、第６２巻、第２号、
１）ｌ）１８２−１８４．１９７９年２月）に記載され
ている。これには音声チャネルが１チヤネルのものが記
載されている。

この文献の図１に示されている音声パケット通信のモデ
ルによれば、音声パケット送信端末（送信側）において
音声の原信号を８ｋＨｚ　（標本化周期：１２５μｓ）
の周波数で標本化し、８ビツトデータへのＰＣＭ符号化
の後、その音声信号が一定のブロック長になるまでバッ
ファメモリにおいて蓄積する。このようにしてバッファ
メモリに蓄積されて得られた一定ブロック長の音声情報
信号に、着信番地と発信番地とを含むヘッダ信号を付加
して音声パケットを形成し、この音声パケットを伝送路
に送出する。パケット交換網内で交換処理された後、音
声パケット受信端末（受信側）に与えられた音声パケッ
トから音声信号を復号化し、標本化周期に戻して原音声
を再生する。

音声パケット通信ではデータパケット通信と異なり、音
声信号の伝送遅延時間を一定に保つ必要（音声の連続性
を確保する必要）があるため、この受信端末の処理過程
においてバッファメモリを用いて遅延変動を吸収するよ
うにしている。この遅延変動吸収のために付加する遅延
時間は、遅延変動の最大変化幅を補償すること、及び、
音声の通話品質を確保することを考慮して設定する必要
がある。

ところで、音声パケット通信の通話品質に影響を与える
主要因は、音声パケット化に伴う遅延時間、及び、パケ
ット交換網内での伝送エラーや交換機での待ち行列のオ
ーバフローによるパケット廃棄である。

上述の文献には、通話品質を確保すべく、遅延時間につ
いては会話に支障をきたさないために２５０ｍ５程度以
下にすること、またパケット廃棄率については廃棄補償
しない場合０．５％程度以下にすることが記載されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の音声パケット受信回路においては、上述の文献に
も示されているように、遅延変動吸収のためのバッファ
メモリ（遅延付加部）による遅延時間として、パケット
交換網内で受ける伝送遅延と遅延変動とを吸収するよう
な固定の一定遅延ＤＯが設定されていた。すなわち、最
初の音声パケットが受信回路に到着してから、この一定
遅延ＤＯを付加して音声を再生する方法が用いられてき
た。

しかし、遅延変動の量はパケット交換網内の通信トラヒ
ック状態により時間的に変動する。このような一定遅延
Ｄｏを付加する方法では、遅延変動の少ないときに過剰
な遅延時間の増加をもたらすことになる。すなわち、再
生音声の立上りを必要以上に遅らせることになる。また
、逆に、遅延変動の大きいときにはバッファメモリで遅
延吸収を行なうことができず、受信回路のバッファメモ
リでオーバーフローを生じてパケット廃棄の増加をもた
らすことになる。

すなわち、従来、用いられていた固定的に一定遅延ＤＯ
を付加する方法は、過剰遅延時間や、パケット廃棄率の
増加に伴なう音声の通話品質の劣化を発生させていたと
いう問題があった。

本発明は、以−ヒの点を考慮してなされたものであり、
通信トラヒックの変動を監視して、適応的に遅延変動の
吸収を行なうどとのできる音声パケット受信回路を提供
しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ かかる課題を解決するため、本発明においては、音声パ
ケット受信回路を、以下の各手段で構成した。

すなわち、受信された音声パケット中の音声情報信号を
入力して所定の遅延時間後に出力する、遅延変動を吸収
する遅延付加手段と、受信された音声パケット中のヘッ
ダ信号に基づいて音声パケット遅延時間を検出する音声
パケット遅延検出手段と、検出された音声パケット遅延
時間に基づいて、遅延付加手段によって付加すべき一定
遅延時間を算出する一定遅延時間算出手段と、算出され
た一定遅延時間に基づいて一定遅延時間の更新値を決定
する一定遅延更新手段とを設けた。また、遅延付加手段
から出力された音声情報信号を入力して音声パケットの
廃棄を検出する音声パケット廃棄検出手段と、検出され
た廃棄パケットに基づいてパケット廃棄率を算出するパ
ケット廃棄率算出手段と、算出されたパケット廃棄率に
基づいて遅延付加手段で付加する可変遅延時間の更新値
を決定する可変遅延更新手段とを備えた。

そして、一定遅延更新手段及び可変遅延更新手段の出力
信号に基づいて、遅延付加手段が音声情報信号に遅延時
間を付加するようにした。

［作用］ 本発明において、遅延付加手段は、受信された音声パケ
ット中の音声情報信号を入力して所定の遅延時間後にこ
の音声情報信号を出力するものであり、これにより、パ
ケット交換網等での遅延変動が吸収される。この遅延付
加手段による遅延時間は、一定遅延時間と可変遅延時間
との和であり、この遅延時間は以下のように形成される
。

音声パケット遅延検出手段は、受信された音声パケット
中のヘッダ信号に基づいて音声パケット遅延時間を検出
する。一定遅延時間算出手段は、検出された音声パケッ
ト遅延時間に基づいて、遅延付加手段によって付加すべ
き一定遅延時間を算出する。一定遅延更新手段は、算出
された一定遅延時間に基づいて一定遅延時間の更新値を
決定する。

また、音声パケット廃棄検出手段は、遅延付加手段から
出力された音声情報信号を入力して音声パケットの廃棄
を検出する。パケット廃棄率算出手段は、検出された廃
棄パケットに基づいてパケット廃棄率を算出する。可変
遅延更新手段は、算出されたパケット廃棄率に基づいて
遅延付加手段で付加する可変遅延時間の更新値を決定す
る。

そして、このようにして決定された一定遅延時間及び可
変遅延時間の和時間だけ、遅延付加手段が音声情報信号
を遅延させる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳述する
。

ここで、第１図はこの実施例を示す機能ブロック図であ
る。

第１図において、図示しないパケット交換網に接続され
る入力端子１から音声パケットを取り込む。この音声パ
ケットに含まれている音声情報信号は、バッファメモリ
２０に与えられる。バッファメモリ２０は、一定遅延付
加部２１及び可変遅延付加部２２とから構成されている
。一定遅延付加部２１に対する遅延制御信号は一定遅延
制御部１０から与えられ、他方、可変遅延付加部２２に
対する遅延制御信号は可変遅延制御部３０から与えられ
る。

一定遅延制御部１０は、音声パケット遅延検出部１１と
、一定遅延算出部１２と、一定遅延更新部１３とからな
る。

受信された音声パケットのヘッダ信号は音声パケット遅
延検出部１１に与えられる。音声パケット遅延検出部１
１は、入力信号における音声のトークスパート（有音部
分）の先頭の音声パケットから、そのヘッダ信号に挿入
されている送信端末やパケット交換網内の交換機におい
て付加された遅延時間の情報を取出して一定遅延算出部
１２に与える。一定遅延算出部１２は、与えられた遅延
時間情報に基づいてトラヒック状態に関係しない遅延時
間（ヘッダ信号に挿入されている遅延時間情報によって
変化するが、トラヒック状態に関係しない遅延時間であ
るので、以下では、一定遅延時間と呼ぶ）を算出して一
定遅延時間部１３に与える。

この一定遅延更新部１３は、一定遅延算出部１２が算出
した一定遅延時間だけバッファメモリ２０の一定遅延付
加部２１が音声情報信号を遅延させるように制御する。

この一定遅延付加部２１によって一定遅延時間だけ遅延
された音声情報信号は、可変遅延付加部２２に与えられ
る。可変遅延付加部２２は、後述する可変遅延制御部３
０からの制御信号に応じた可変遅延時間だけ音声情報信
号を遅延させて出力端子２を介して次段（復号化部）に
出力する。この可変遅延付加部２２から出力された音声
情報信号はまた、可変遅延制御部３０に与えられる。

可変遅延制御部３０は、音声パケット廃棄検出部３１と
、パケット廃棄率算出部３２と、可変遅延更新部３３と
から構成されている。

音声パケット廃棄検出部３１は、バッファメモリ２０の
可変遅延付加部２２から出力された音声情報信号を入力
して廃棄されたパケットを検出する。ここで、廃棄され
たパケットとは、パケット交換網や当該音声パケット受
信回路のバッファメモリのオーバーフローによって廃棄
されたものの他、前のパケットについての音声情報信号
のバッファメモリ２０から出力時点までに、次のパケッ
トについての音声情報信号がバッファメモリ２０に入力
されないために生じる瞬断（アンダーランによる瞬断：
第２図参照）をも含むものとする。

検出された廃棄パケット情報はパケット廃棄率算出部３
２に与えられる。パケット廃棄率算出部３２は、音声の
トークスパートについてのパケット廃棄率を求め、さら
に、一定時間ＴＡ当たりのパケット廃棄率を算出して可
変遅延更新部３３に与える。

可変遅延更新部３３は、算出された一定時間当たりのパ
ケット廃棄率に基づいて可変遅延時間ＤＶを算出して上
述した可変遅延付加部２２に与えてこの可変遅延時間Ｄ
Ｖだけ音声情報信号を遅延させる。

次に、遅延付加に関するアルゴリズムを述べる。

バッフアメモリ２０全体の遅延付加時間りは、−定遅延
をＤＣ１可変遅延ＤＶとすると、（１）式で表わされる
。

Ｄ＝ＤＣ＋ＤＶ　　　　　　　　　　　・（１）一定遅
延ＤＣは、送信側、パケット交換網側でヘッダ信号に付
与された遅延時間をそれぞれｄｓ、ｄＮとすると、関数
ｆ（）を用いて（２）式で表わされる。

ＤＣ＝ｆ　（ｄＳ　＋ｄＮ　）　　　　　　　・・・（
２）なお、関数ｆ（）は、送信側、パケット交換網側で
ヘッダ信号に付与された遅延時間ｄＳ、ｄＮの和時間を
確率的に考慮して、遅延補償が適切になされる確率を所
定の確率以上に確保することができるようにする関数で
ある。なお、和時間ｄＳ＋ｄＮの現れ形は、指数分布又
は正想分布に従うと考えられ、関数ｆ（＞はこのような
分布に応じたものとなっている。

また、可変遅延ＤＶは、音声パケットのトークスパート
当たりの総パケット数を８丁、廃棄されたパケット数を
ＳＰとし、これらの比（パケット廃棄率）を一定時間Ｔ
Ａ単位で積算して、パケット廃棄率の増減に比例した増
減関数ｇ（＞を用いると、（３）式で表わされる。

ＤＶ　＝ｇ　　（Σ−ＳＰ　／Ｓ丁　）　　　　　　　
＝・（３）このようにして求められた一定遅延時間ＤＣ
及び可変遅延時間ＤＶが、それぞれ一定遅延付加部２１
及び可変遅延付加部２２に与えられる。

第２図はこの実施例の音声パケットの音声情報について
のタイムチャートを示している。

音声のトークスパートの先頭パケット（第２図（Ａ）参
照）には、そのヘッダ信号中に送信端末及びパケット交
換網内の交換機において付加された遅延時間の情報があ
る。この遅延時間情報を音声パケット遅延検出部１１で
検出して最終的に一定遅延ＤＣを算定する。

一方、音声パケット出力信号における音声情報信号のト
ークスパートの総パケット数とトークスパート中の廃棄
パケット数との比率であるトークスパート当たりのパケ
ット廃棄率を求めるため、音声パケット廃棄検出部３１
とパケット廃棄率算出部３２があり、さらに複数のトー
クスパートを集計した一定時間′ｒへ当たりのパケット
廃棄率を算出する。このパケット廃棄率に基づき最終的
に可変遅延ＤＶを算定する。

従って、先頭パケットが受信されてその音声情報信号が
バッファメモリ２０に入力され始めた時点から、一定遅
延時間ＤＣ及び可変遅延時間ＤＶの和時間を経過した第
２図（Ｂ）に示すような時点からバッファメモリ２０か
ら音声情報信号が読み出される。

ここで、一定遅延時間だけでなく、これに可変遅延時間
を加えた遅延時間によって遅延補償を行なうようにして
いるので、あるトークスパートにおいて第２図（Ｂ）に
示すように廃棄パケットが生じても、可変遅延時間が更
新されて補償時間を変えるので（一定遅延時間も更新さ
れることはあるが）、パケット廃棄が以降のトークスパ
ートで生じることを減少できる。

第３図は本実施例の音声パケットの遅延変動についての
タイムチャートである。

第３図（Ａ１）〜（Ａ３〉は、正常動作時を示しており
、音声パケット出力信号の１・−クスパートは正常に再
生されている。他方、第３図（Ｂ１）〜（Ｂ３）は、異
常動作時を示しており、可変遅延時間が適切でなくて音
声パクット出力信号のトークスパートにアンダーランに
よる瞬断（パケット廃棄）が発生している。しかし、こ
のパケット廃棄によって可変遅延時間が更新される。従
って、以降のトークスパートにおけるパケット廃棄の可
能性は小さくなる。

上述の実施例によれば、音声パケットのトークスパート
単位でパケット交換網等で付加された遅延量に基づき一
定遅延付加量を更新するため、−時的なパケット交換網
の遅延変動に対処することができる。また、音声パケッ
トの複数のトークスパート単位でパケット廃棄率に基づ
き可変遅延付加量を更新するため、バッファメモリのオ
ーバフロー量やアンダーラン量を減少させることができ
、パケット廃棄率を減少させることができる。

なお、上述の実施例においては、一定遅延付加部と可変
遅延付加部とを別個に設けたものを示したが、遅延付加
部として１個のものを用い、一定遅延更新部の出力と可
変遅延更新部の出力とを加算してその１個の遅延付加部
を＄ＩＩ御するようにしても良い。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、音声パケットのトーク
スパート単位でパケット交換網で付加された遅延量に基
づき一定遅延付加量を更新すると共に、音声パケットの
複数のトークスパート単位で求めたパケット廃棄率に基
づき可変遅延付加量を更新するようにしたので、−時的
なパケット交換網の遅延変動に対処することができ、か
つ、遅延付加部（バッファメモリ）のオーバフロー量を
減少させることができてパケット廃棄率を減少させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による音声パケッＩ・受信回路の一実施
例を示すブロック図、第２図は音声パケットの音声情報
信号についてのタイムチャート、第３図は音声パケット
の遅延変動についてのタイムチャートである。 １０・・・一定遅延制御部、１１・・・音声パケット遅
延検出部、１２・・・一定遅延算出部、１３・・・一定
遅延更新部、２０・・・バッファメモリ、２１・・・一
定遅延付加部、２２・・・可変遅延付加部、３０・・・
可変遅延制御部、３１・・・音声パケット廃棄検出部、
３２・・・パケット廃棄率算出部、３３・・・可変遅延
更新部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 音声パケット送信端末より送出され、パケット交換網内
   を伝達された音声パケットを受信する音声パケット受信
   端末に設けられた、音声パケットの遅延変動を吸収する
   音声パケット受信回路において、 受信された音声パケット中の音声情報信号を入力して所
   定の遅延時間後に出力する、遅延変動を吸収する遅延付
   加手段と、 受信された音声パケット中のヘッダ信号に基づいて音声
   パケット遅延時間を検出する音声パケット遅延検出手段
   と、 検出された音声パケット遅延時間に基づいて、上記遅延
   付加手段によって付加すべき一定遅延時間を算出する一
   定遅延時間算出手段と、 算出された一定遅延時間に基づいて一定遅延時間の更新
   値を決定する一定遅延更新手段と、上記遅延付加手段か
   ら出力された音声情報信号を入力して音声パケットの廃
   棄を検出する音声パケット廃棄検出手段と、 検出された廃棄パケットに基づいてパケット廃棄率を算
   出するパケット廃棄率算出手段と、算出されたパケット
   廃棄率に基づいて上記遅延付加手段で付加する可変遅延
   時間の更新値を決定する可変遅延更新手段とを備え、 上記一定遅延更新手段及び上記可変遅延更新手段の出力
   信号に基づいて、上記遅延付加手段が音声情報信号に遅
   延時間を付加するようにしたことを特徴とする音声パケ
   ット受信回路。