KR20060121938A - 무선 ＶｏＩＰ의 코덱 지원 용량 확장 - Google Patents

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KR20060121938A
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Abstract

본 발명은 패킷(packet) 네트워크를 통해 필요시 패킷을 드랍(drop)시킴으로써 음성 데이터를 전송하는 시스템에 관한 것이다.
음성 통신의 전송을 위한 셀룰러(cellular) 시스템의 패킷 데이터(packet data) 채널의 사용은, 에러 상태에서 수신되고 프레임(frame)의 지각 품질 중요도의 자가 생성 결정을 고려하고 음성 인코더에 의해 각 프레임에 하나씩 생성된 알고리즘에 따라, 수신기에 의해 송신기에 통보된 데이터 패킷들의 전송을 동적으로 제어함으로써 강화된다. 프레임 중요도의 계산은 코덱에 의존적이고, 프레임율 (다양한 레이트의 코덱들에 맞는), 신호 분류, 변환 특성, 배경 잡음, 이전의 프레임의 삭제 등을 포함하는 각각의 특정 프레임과 관련된 많은 속성들에 의존한다. 전송 및 재전송의 선택적 정리는 전송받은 음성 신호의 품질을 유지하거나 향상시키는 한편 셀룰러 시스템의 용량을 확장시킨다.
인코더, 프레임, 코덱 지원, 무선 VoIP

Description

무선 ＶｏＩＰ의 코덱 지원 용량 확장{Codec-assisted capacity enhancement of wireless VoIP}
본 발명은 무선 또는 다른 시스템을 사용하여 음성이나 기타 실시간 통신을 전송하는 것에 관한 것이다.
오늘날의 셀룰러 네트워크(cellular network)에서는, 무선 인터페이스(air interface)상의 음성 통신은 회로 교환(circuit-switched) 링크나 채널들을 통해 전송되고, 이는 통화가 지속되는 동안 유지된다. 향후, 음성 통신을 비롯한 모든 데이터의 전송은 비연결형(connectionless) 링크를 통해 전달되는 정보 패킷들(packets)을 이용해 이루어질 것이다. 음성 통신의 경우, 이러한 것은 보이스 오버 인터넷 프로토콜(Voice over Internet Protocol, VoIP)로 알려져 있다.
음성 품질과 시스템 용량 사이의 기본적인 균형은 모든 셀룰러 네트워크 내에 존재한다. 다른 조건이 같다고 하면, 어느 하나의 확장은 나머지 하나의 축소를 초래한다. 음성 코덱이 음성을 효율적으로 압축할 수 있는 경우, 시스템 용량이 커지고/거나 음성 품질이 개선되고, 무선 인터페이스 자체가 개선된 경우도 시스템 용량이 커진다.
종래에는 시스템 용량의 확장이나 음성 품질의 개선이 인코딩된 프레임들로 전송되는 무선 인터페이스 및 음성 코덱을 독립적으로 개선함으로써 이루어져 왔다. 그 예로, IS-127 음성 코덱 표준인 cdma 2000(R)이 IS-893 표준으로 대체되었다. 무선 인터페이스의 개선을 통해, cdma2000의 개정 0은 IS-95와 그 개정 표준 상의 시스템 용량을 현저하게 확대시켰다. 이 표준 개정들은 cdma2000 장비의 주요 업그레이드를 반영한다. 나아가 이 발명은 이러한 접근에 추가하거나 보완하여 보다 개선될 수 있다.
디코더에서부터 인코더로의 피드백의 사용은, 출력을 전송하는 채널과 코덱 사이의 링크의 확립 외에, 인코딩된 프레임을 전송하는 채널이나 음성 코덱의 기본 동작과의 충돌없이, 셀룰러 시스템 용량과 음성 품질 사이의 균형을 최적화하기 위한 통로를 여는 역할을 한다. 회로 교환(circuit-switched) 채널에서 패킷 교환(packet-switched) 채널로의 음성 통신 전송은 이러한 개선을 도입하는데 기회를 제공한다.
Cdma2000 무선 인터페이스 표준은 이제 무선 인터페이스를 통한 데이터 패킷 전송에 사용하기 위한 패킷 데이터 채널을 정의한다. 이러한 데이터 패킷 채널은, 매우 낮은 에러율로 필요시 재전송의 반복을 통해 지연 무관(delay-insensitive) 데이터의 고속 버스트(burst)를 전송하기 위해 최적화된다. 모든 패킷들이 똑같이 중요하고 필수적인 것으로 취급된다.
역으로, 음성을 나타내는 데이터의 속성들(attributes)은 저속, 논-버스트(non burstiness), 지연 상관성(delay sensitivity), 허용오차(error tolerance)를 포함한다. 모든 패킷들이 지각적으로 동등한 것은 아니라는 것은 알려져 있는 사실이다. 이러한 음성의 개별 속성들이 패킷 데이터 채널의 디자인에 의해 특별히 고려되는 것은 아니다. 따라서 현재 시스템은 여분의 자원을 사용하고 그로 인해 불필요한 패킷의 재전송을 통해 처리율을 감소시킨다.
Cdma2000 패킷 데이터 채널이 음성 정보의 전달을 정의하는데 사용될 수 있는 반면, 개선은 음성 코딩의 특별한 어플리케이션(application)을 인코딩된 음성을 전송하는 채널에 연결함과 함께 음성의 특유의 성질을 고려함으로써 이루어질 수 있다.
현재의 셀룰러 시스템은 회로 교환 연결을 통해 음성을 전달한다. 코덱의 인코딩된 정보 프레임들을 전송하는 회로 교환 채널과 음성 코덱의 사이의 위치에서는 계층간 소통이 없다. 또한 음성 디코더에서 음성 인코더로의 피드백도 존재하지 않는다.
본 발명은 패킷(packet) 네트워크를 통해 필요시 패킷을 드랍(drop)시킴으로써 음성 데이터를 전송하는 시스템에 관한 것이다.
발명의 특징은 패킷 데이터 제어기에 음성 데이터 프레임의 상대적인 중요도(importance)를 지시하는 음성 중요도 유닛에 있다.
발명의 특징은 전송기로 피드백을 제공하여 중요도가 떨어지는 패킷을 드랍시키는 것이다.
발명의 또 다른 특징은 음성 인코더에 의해 프레임의 지각적 품질 중요도(perceptual quality importance)를 지시하는 것이다.
또한 본 발명은 현재 프레임율과 프레임 에러율 히스토리에 의해 프레임의 지각적 품질 중요도가 영향을 받는 특징이 있다.
프레임 중요도 지시자는 N 레벨로 양자화된다. 프레임 중요도 지시자는 프레임 중요도, 에러율, 시스템 용량 중 적어도 2개를 포함하는 두 개의 입력량에 의존적이다.
도 1은 발명을 개괄하는 시스템의 일 부분을 도시한다.
도 2는 우선순위의 다양한 카테고리 맵을 도시한다.
도 3은 발명의 전체 시스템의 전반적인 개괄을 도시한다.
도 3은 발명을 채용하고, 일반적인 마이크로폰(microphone), 배터리, 스피커, RF 송신기(transmitter) 등과 함께 전송 제어기(30), 인코더(10)를 구비한 이동 전화 핸드셋(mobile telephone handset, 305)을 포함하는 시스템을 도식적으로 예시하고 있으며, 상기 이동전화 핸드셋에 구비되는 요소들은 도면번호 305에 도식적으로 포함되어 있다. 화살표(340)는 핸드셋과 핸드셋이 위치한 특정 셀의 기지국(base station, 350)간의 신호의 RF 전송을 나타낸다.
상기 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템은 선택적으로 패킷들의 재전송을 억제한다.
무선 인터페이스(air interface)는 일반적으로 시스템의 가장 제한된 부분이기 때문에 여기의 재전송의 억제가 용량 개선에 가장 효과적인 방법이 될 것이다.
본 발명은 패킷 데이터 채널(packet data channel)의 스케줄러(scheduler)에 음성 데이터 프레임의 상대적 중요도를 지시해주는 음성 프레임 중요도 지시자를 정의한다. 이러한 지시자는 프레임의 자가 생성된 지각적 품질 중요도의 결정이고, 음성 인코더에 의해 각 프레임에 하나씩 생성된다. 프레임 중요도의 계산은 코덱에 의존적이며, 프레임율 (다양한 비율의 코덱들에 맞는), 신호 분류, 변환 특성, 배경 잡음 등을 포함하는 각각의 특정 프레임과 관련된 많은 속성들(attributes)에 의존한다.
다시 도 3을 보면, 기지국(350)은 유선 셋이거나 다른 모바일 핸드셋일 수도 있는 대상 고객의 핸드셋(390)과 연결된 텔레폰 네트워크(360)와 종래의 배열로 연결되어 있다. 이때 핸드셋 대신 다른 것과도 다양하게 연결 가능하다.
선택적 상자인 인터넷(370), 인트라넷(380)은 각각 콜(call)이 인터넷 또는 인터넷 프로토콜(인트라넷)을 사용하는 사설 네트워크를 통해 전송되는 것을 가리킨다. 실시예에서 음성은 VoIP 시스템을 사용하여 패킷 내에서 인코딩되고, 이에 따라 전반적인 시스템은 종래의 폰 네트워크 및/또는 인터넷이나 인트라넷을 사용할 수 있다.
예를 들어, 기지국(350)은 사용자가 기지국과 함께 기지국과 로컬 폰 회사간의 커넥션(connection)을 제공하는 모바일 서비스 공급자와의 거래를 갖는 종래 배열의 일부분일 수 있다. 대상 콜은 폰 네트워크에 연결될 수 있는 셋(390)의 사용자에게 폰 네트워크를 통해 전송된다. 변형예에서, 사용자라고 불리는 사람은 송신자의 동료일 수 있고, 송신자 측과 수신자 측의 사업자에 의해 유지되는 동일한 인 트라넷에 연결될 수 있다.
발명의 다른 변형예에서 사용자는 인터넷을 통해 콜을 전송하는 것을 선택할 수 있는데, 이 경우 음성 데이터는 송신자 측의 인터넷 서비스 제공자(Internet Service Provider)의 접근 번호(access number)로 로컬 폰 회사의 장비를 통해 전송된 다음, 인터넷을 통해 전송될 것이다. 핸드셋(390)은 수신자 측의 모뎀이나 수신자 측 지역의 로컬 폰 회사로 연결될 수 있다.
상기는 추가적인 융통성이 콜 전송에 제공된다는 점에서, VoIP를 사용한 이점을 나타낸 것이다.
도 1은 도 3의 시스템의 일부분을 예시한 것인데, 핸드셋(305)과 기지국(350)의 부분을 보여준다. 왼편에서, 마이크로폰(microphone, 12)이 음성 인코더(10)의 사용자에 의해 음성 신호를 보낸다. 인코더(10)는 신호를 밖으로 보내고, 선(15) 상의 종래 신호를 패킷 데이터 채널(40)로 보낸다. 패킷 데이터 채널 상자(40)는 도 3의 화살표(340)에 의해 표시된 RF 송신기 및 수신기를 나타낸다. 도 1의 오른편에서는, 패킷 수신 기능 상자(50)는 패킷들(RF 수신, 복조기, 디코더 등을 포함하는)를 수신하고 선(45) 상의 ACK/NAK 신호를 아래에 기술되는 패킷 데이터 채널 제어기 상자(30)로 다시 전송하는 기지국(350)의 일부를 나타낸다. 선(45) 상의 신호는 특정 핸드셋에 프레임 에러율를 나타내는 처리된 신호를 추가적으로 포함할 수 있는데, 특정 핸드셋은 신호 경로에서의 장애물, 환경 잡음, 다른 핸드셋에 의한 시스템 용량의 크고 작은 부하 등과 같이 신호 전송에 영향을 줄 수 있는 다양한 요인들이 나타나는 적절한 기간에 걸쳐 평균화된 것이다. 처리 공정은 기지국(350)이나 모바일 서비스 공급자의 다른 장치 중 편리한 곳에서 이루어 질 수 있고, 이는 다른 기지국들로부터 데이터로 접근하는 것이 보다 용이할 것이다. 바람직하게는 상기 데이터가 핸드셋(350)에 의해 사용되는 채널에 가장 적합한 것이다.
도 1의 중심부에서, 패킷 데이터 채널 제어 상자(30)는 타이밍(timing), 전력 제어, 그 외 동류와 같이 종래의 기능들을 사용하고 동시에 재전송할 필요가 없다고 판단되는 패킷들의 재전송을 선택적으로 억제하여, 패킷 채널을 따라 패킷 전송을 제어한다. 이러한 특징은 패킷들이 성공적으로 수신되거나 타임아웃 리미트(timeout limit)에 도달할 때까지 재전송 패킷으로 셋업(setup)되던 종래의 패킷 디자인에서 벗어난 의미 있는 발전을 나타낸다.
도 1에서 패킷 수신 기능 상자(50)는 수신기 내에 있고, 패킷 데이터 채널 상자(40)는 채널과 송신기 내에 위치한 다른 유닛들을 나타낸다. 기지국과 모바일 핸드셋은 모두 전송과 수신을 하기 때문에, 그 사이에는 대응하는 기능 유닛들이 있을 것이다. 핸드셋이 일반적으로 다른 제조자에 의해 기지국을 제공하는 것으로 만들어질 것이고, 핸드셋의 전력과 가중치가 제한되어 있기 때문에 대응하는 유닛들이 똑같은 것일 필요는 없다.
패킷 데이터 채널 제어 상자(30)는 수신기(50)로부터 받은 ACK/NAK 신호를 입력으로 한다. NAK 신호는 재전송 기능을 제어하는 역할을 하고, 많은 입력들을 수신하는 우선순위 결정 유닛(20)으로부터 선(22)을 통해 입력으로 작용한다. 우선순위 결정 유닛(20)의 입력의 예로는 a) 인코더(10)에 의해 계산되고 선(14)을 통 해 전송되는 특정 프레임의 중요도; b) 수신기(50)로부터의 ACK/NAK 신호 및/또는 에러율 신호; c) 시스템 용량과 비교해서 시스템 부하의 통과 탤리(running tally)를 유지하는 기지국(350)에 나타나지 않은 수단으로부터 선(17)을 따라 진입하는 섹터(sector) 용량 상태를 들 수 있다.
시스템의 부하가 작은 경우에는, 패킷들이 성공적으로 수신되기 전까지는 재전송 패킷과 동작이 크게 충돌하지 않는다. 시스템의 부하가 큰 경우에는 디코더가 에러 은폐(error concealment)를 수행하기 때문에, 전송되는 음성의 품질에 크게 영향을 미치지 않는 중요도가 떨어지는 패킷들을 전송하지 않음으로써 다른 사용자에 대한 전송의 전반적인 품질이 개선될 수 있다.
따라서, 낮은 우선순위의 프레임들을 폐기함으로써, 정체현상(congestion)을 줄이고 가장 중요도가 높은 음성 프레임들의 재전송을 수행하여 모든 사용자들의 음성 품질이 개선될 수 있다.
현재 정의된 cdma2000 음성 서비스 옵션은 회로 교환 방식이다. cdma2000 시스템이 프레임의 약 1%의 에러율로 수신되도록 전송된 전력을 제어하는 한편, 음성 프레임들은 인코딩되어 수신기로 전송된다. 전송 종단(transmitting end), 특히 음성 인코더는 음성 디코더에 의해 에러 상태로 받는 특정 프레임에 대한 정보가 없다. 게다가 모든 음성 프레임들은 그들을 전송하는 cdma2000 무선 인터페이스에 의해 똑같은 중요도로 취급된다. cdma2000 패킷 데이터 채널은 (필요한 경우) 패킷의 반복되는 전송을 통해 높은 신뢰도의 데이터 패킷들을 전달하도록 설계되었다. 패킷들의 재전송은 많은 종류의 데이터(손실되기 쉽고, 지연에 큰 영향을 받지 않는) 필수적이지만, 이것이 음성 데이터의 경우에만 해당되는 것은 아니다.
음성 데이터의 전송을 위한 패킷 데이터 채널의 사용은, 회로 교환 시스템과는 대조적으로, 음성채널의 수신 종단(receiving end)이 음성 프레임이 정확한 전달을 받았는지 여부를 송신 종단으로 신호, 예를 들어 cdma2000 패킷 데이터 채널과 관련된 ACK/NAK 피드백, 를 보내주게 한다.
이러한 피드백은 인코딩된 음성 프레임이 재전송에 필요한지 여부나 음성 프레임을 모두 전송할 필요가 있는지를 결정하도록 음성 인코더로부터의 프레임 중요도 지시자와 함께 사용된다. 다시 말해, 일정 리미트(limit) 내에서 코덱이 손실될 수 있는 프레임들을 선택할 수 있다면, 더 큰 프레임 에러율이 허용될 수 있다. 전송 및 재전송에서의 이러한 선택적 정리는 셀룰러(cellular) 시스템의 용량을 확장시키는 한면, 수신된 음성 신호의 품질을 유지하거나 개선시켜 준다. 게다가 ACK/NAK 신호는 음성 인코더 자체에 의해 디코더에서의 에러 조건 정보에 기초하여 음성을 인코딩하는 방법을 결정하는데 사용될 수 있다.
요약해서 말하면, 본 발명의 중요한 컨셉은 음성 인코더에 의해 계산되는 프레임 중요도 지시자를 정의하고, 채널로부터의 피드백과 함께 프레임 중요도 지시자를 사용하여 패킷들의 전송 및 재전송에 관한 결정을 하여 시스템 용량 및/또는 음성 품질을 개선하기 위한 것이다. 구체적으로, 어플리케이션(application) 자체(음성 코덱)가 인코딩된 프레임 각각의 상대적 지각 중요도에 관한 무선 인터페이스에 정보를 제공한다. 이러한 컨셉은 어플리케이션(음성 코덱)에서부터 패킷 데이터 채널까지의 계층간 소통과 함께 음성 디코더에서부터 인코더로의 피드백의 사용 을 포함하는 것이다.
Cdma2000시스템에 적합하게 설계된 현재의 음성 코덱들은 사실상 가변 레이트(variable-rate)를 가진다. 각각의 음성 프레임(또는 무응답)은 처음에 설계된 cdma2000 회로 교환 레이트(rate)의 설정에 따라 4가지의 레이트 중 어느 하나로 인코딩된다. 예를 들어, 풀 레이트(full-rate) 프레임은 1/8 레이트 프레임보다 많은 정보를 전송하고, 일반적으로 잘못된 송신을 받은 경우에는 더 큰 음성 품질 손실을 입게 된다. 1/8 레이트 프레임은 스피커가 응답하지 않을 때 배경 잡음을 인코딩하는데 익숙하다. 이 프레임들의 높은 에러율은 전형적으로 허용된다.
또 다른 요인은 지각적 음성 품질에 의한 인코딩된 음성 프레임의 중요도가 그들이 같은 레이트일 때에도 다를 수 있다는 것이다. 이처럼 얼마간 코덱에 의존적인 속성(attribute)이 음성 인코더에서 측정될 수 있다. 말하자면, 음성 인코더가 인코딩된 음성 프레임의 상대적 중요도의 정량적인 측정을 할 가능성이 존재한다는 것이다. 셀룰러 시스템 같은 에러 프론(error-prone) 채널에서는, 수신된 음성의 품질이 인코딩된 음성의 고유 품질뿐만 아니라, 프레임 에러의 분포와 함께 수신된 프레임들의 프레임 에러율에 의존적이다. 프레임 에러의 버스트(birst)가 랜덤 에러보다 훨씬 더 위험하지만, 불행히도 셀룰러 시스템에서는 일반적인 것이다. 에러 프론 환경에 적합하게 설계된 음성 디코더는 에러 은폐 알고리즘을 포함하는데, 이 알고리즘은 작은 에러 버스트를 처리하도록 설계된다.
따라서, 전송될 음성 프레임의 지각적 중요도는 다음의 요인들에 의존한다: A) 인코딩된 음성(음성 인코더라고 알려진)의 각각의 특정 프레임의 전체 고유 음 성 품질에 대한 코덱 종속적(codec-specific) 중요도 결정. 가변 레이트 코덱에서 이 프레임 중요도 또한 현재 프레임율의 기능임을 주의해야한다. 일반적으로 프레임율이 높아질수록 전송되는 정보의 양이 많아지고 프레임의 가변성이 커진다.
B) cdma2000 수신 종단(지금까지는 수신기에만 알려진)에 의해 에러가 나타난 프레임의 프레임 에러 히스토리(레이트, 버스트, 특정 에러 프레임).
그 외에도 쓸모 있고 유용한 정보가 포함된다. C) 셀룰러 시스템의 특정 섹터의 로딩. 섹터의 부하가 작은 경우, 패킷의 전송 및 재전송을 줄이기 위한 긴급성(urgency)이 떨어진다. 섹터에 과부하가 걸린 경우, 패킷들의 전송과 재전송을 줄이기 위한 긴급 요청이 많아진다. 도 1에서 보는 바와 같이, 인코딩된 음성 프레임을 위한 프레임 우선순위를 생성해내기 위해 세 개의 입력이 주어진다. 음성 프레임 우선순위 결정 (Speech Frame Priority Determination) 모듈이 이 공정을 처리한다.
발명의 실시예는 다음과 같다: 음성 프레임 우선순위 결정 (Speech Frame Priority Determination) 모듈에 대한 세 개의 입력(A, B, C)은 다섯 개의 레벨로 양자화된다. 프레임 품질 중요도(A)에 관해서, 일반적으로, 디자인은 각 코덱에 특정될 것이다. 그 결정에 입력은 프레임율, 신호의 분류( 유성음, 무성음 등), 이전의 프레임과 비교하여 현재 프레임의 전송 특성들, 고정된 배경 잡음 등을 포함할 것이다.
출력은 5개의 레벨로 양자화된 프레임 중요도 지시자가 될 것이며, 이 때 1은 가장 중요도가 낮은 것을 의미하고 5는 중요도가 가장 높은 것을 의미한다. ACK/NAK 에러율 프레임은 다음과 같이 처리될 수 있다:
에러율은 설정 값(set point)보다 훨씬 아래에 있고, 최근 또는 현재에 에러 버스트가 없다.
에러율은 설정 값보다 약간 아래에 있고, 최근 또는 현재에 에러 버스트가 없다.
에러율이 설정 값과 동일하고, 현재 에러 버스트가 없다.
에러율이 설정 값을 약간 상회하거나, 에러 버스트는 최근에는 있었지만 현재에는 없다.
에러율이 설정 값을 훨씬 상회하거나 최근 또는 현재에 에러 버스트가 있다.
섹터 용량(C)에 관해, 현재 섹터의 로딩이 5개의 레벨로 양자화 되는데, 1은 시스템 동작 억제 상태(outage)를 의미하고(예를 들어, 조금 낮은 임계값 아래의 용량), 5는 부하가 걸리지 않은 시스템을 의미한다.
다음으로 프레임 중요도가 max(A, B, C)로 계산될 수 있고 5개의 값 중 하나로 추정된다. 프레임 중요도 값은 전송할 프레임의 우선순위를 정하기 위한 스케줄러의 입력값이 된다. 5개의 값은 아래와 같이 다음의 의미를 가질 수 있다:
a) 프레임을 모두 전혀 전송하지 않는다;
b) 재전송의 시도 없이, 낮은 우선순위의 프레임을(스케줄러에 의해 결정된 대로) 전송한다;
c) 제한된 재전송을 시도와 동시에 보통의 우선순위로 프레임을 전송한다.
d) 타임아웃(timeout) 시까지 재전송 시도하고 보통의 우선순위로 프레임을 전송한다.
e) 타임아웃(timeout) 시까지 재전송을 시도하면서 높은 우선순위로 프레임을 전송한다.
도 1은 수신기(기지국에서)가 오른편에 있고 송신기와 선택 기능이 왼편에 있는(핸드셋 내에 있는) 비대칭적 위치를 나타내는 것은 간단히 도식한 것이다. 본 기술의 당업자는 핸드셋에 의해 수신된 손실된(failed) 패킷에 문제가 있음을 알 것이다. 기지국은 이에 이용 가능한 더 많은 전력을 보유하고 있더라도 기지국으로부터의 신호가 약한 지역에 핸드셋이 위치할 수 있어, 기지국으로부터 온 프레임들이 에러들를 가진다.
따라서, 도 1은 어느 하나의 관점에서의 위치를 나타내는 것으로 해석될 것이고, 발명의 구현하는 것에서부터 기지국에서 핸드셋으로 전송하는 것까지의 이점이 또한 존재한다.
게다가, 발명이 핸드셋-기지국과 같이 본래 비대칭적 위치에 있는 것으로 제한되지는 않으며, 피드백을 통해 에러 프론 채널로 들어갈 수 있을 것이다. 덧붙여 발명이 음성과 비디오 같은 실시간(real-time) 통신에 한정되지 않고, 다른 수단을 통해서도 효과를 볼 수 있을 것이다.
다른 접근 방법은, 도 2에서 나타난 바와 같이, 입력 A와 B의 코덱 프레임 우선순위 기능을 성립하고 섹터 용량(C)에 대한 도면을 작성하는 것이다. 적절한 사분면(quadrant)이 스케줄러(scheduler)에 의해 얻어진 접근을 정의한다.
따라서, y축은 도 1에서 선(22)을 통해 전송된 것과 같은 우선순위 기능이 고, x축은 도 1의 선(17)을 통해 전송되는 섹터 용량이다. 도 2는 4개의 사분면에서 도식적으로 그룹화된 결과를 보여준다. 왼편에서, 시스템의 부하는 작고, 재전송의 임계값이 상대적으로 낮다. UL 사분면에서는, 채널의 부하가 작고 프레임의 우선 순위가 높다면, 불량 프레임이 전송되는데 성공하거나 시스템이 타임 아웃될 때까지 재전송된다. 하위 레벨에서, LL 사분면은 대상 프레임의 중요도가 떨어지는 경우라도 시스템이 이를 재전송함으로써 음성 품질을 개선하도록 한다.
오른편에서는, 시스템의 부하가 상대적으로 크고 재전송의 임계값이 왼편보다 높을 것이다. UR 사분면에서, 채널은 과부하가 된다. 따라서 가장 높은 우선순위의 프레임만이 재전송될 것이다. 패킷이 상대적으로 높은 우선순위를 갖는 경우라도, 심지어 NAK 신호가 송신기로 보내지는 경우에도 이의 재전송이 일어나지 않는다. 앞서 논의한 바와 같이, 채널 로딩의 원인은 한정된 사용량이 될 것이지(많은 사용자들이 부족한 전송 시간 소스를 두고 경쟁한다.), 설비의 파손 때문은 아니다.
LR 사분면에서는, 시스템은 또한 동작중이고 프레임의 중요도는 낮다. 따라서 모든 사용자가 최소한의 적정 수용 품질로 전송하는 것이 가능하도록, 모든 사용자의 음성의 질을 떨어뜨리는 것을 통해 전반적인 시스템 용량이 커진다.
드랍될 수 있는 낮은 우선순위의 패킷과 높은 우선순위의 패킷 사이를 나누는 경계의 선택은 시스템의 설계자와 작동자에 의한 판단 필요에 달려있다. 드랍되는 패킷과 재전송되는 패킷 사이의 패킷 중요도를 구분짓는 경계는 도 2의 오른편과 왼편사이의 경계와는 다르다. 경계가 고정될 필요는 없으며, 시스템 로딩과 같 은 환경에 의해 변할 것이다.
마지막으로, 도 1에서 나타난 바와 같이, 음성 인코더 자체에 직접 연결된 패킷 데이터 채널 ACK/NAK의 선택적 피드백 선(점선으로 나타난, 55)이 존재할 수 있다. 에러가 있는 특정 프레임의 정보를 고려하고 나아가 인코딩된 음성의 견실함과 품질을 향상시키기 위해, 음성 코덱 알고리즘의 디자인에 이러한 피드백이 고려될 것이다.
음성 인코더는 음성 디코더에서의 알려진 프레임의 손실을 이용하도록 디자인될 것이다. 그러한 접근으로, 음성 프레임은 디코더에서의 프레임 손실을 복구하는 것이 개선되는 방법으로 인코딩된다. 프레임의 손실이 디코더에서 일어나지 않는다면, 예를 들어 전송 조건이 좋다면, 음성 프레임은 에러 복구에 관심을 덜 가지고 더 좋은 음성 품질을 제공하는 알고리즘으로 인코딩될 수 있다. 이러한 피드백은 수신기에서 FER 조건에 의존하는 동적 프레임 우선순위 리스트를 제시하기 위해 음성 인코더에 의해 사용될 수 있다.
종래에는, 인코더는 피드백 입력을 갖지 않았다. 본 발명에 따른 시스템에서는 피드백 신호(예를 들어, 앞서 예를 들은 이전의 몇 개의 패킷들이 손상된 신호)는 현재 패킷에 할당된 중요도에 영향을 준다. 연속되는 몇 개의 패킷들의 손상은 에러 버스트라고 불리는데, 시스템 설계자에 의해 설정된 임계값을 갖는다. 이 손상은 단 한 명의 사용자에게 영향을 주는 랜덤 효과(random effect)일 것이기 때문에, 사용자 우선순위 변화(user priority change)로 불릴 수 있다.
또한, 모든 사용자에 대한 평균 프레임 에러율이 일정값을 상회하는 경우, 재전송의 임계값은 모든 사용자에 대해 낮은 우선순위의 패킷들을 드랍시키는 쪽으로 변화된다. 이것은 모든 사용자에 대한 동일한 정도로 영향을 주기 때문에 시스템 효과(system effect)로 불린다.
본 발명이 제한된 수의 실시예와 관련해 기술되었지만, 본 기술의 당업자는 다음의 청구항의 진의(spirit)와 범위(scope)내에서 다른 실시예를 구성할 수 있음을 인정할 것이다.

Claims (24)

  1. 통신 채널을 통해 음성을 전송하는 시스템으로서,
    일련의 인코딩된 음성 프레임들을 생성하도록 음성 데이터 입력에 응답하는 인코더를 포함하는 전송 유닛;
    상기 인코딩된 음성 프레임들을 수신기로 전송하기 위한 채널; 및
    상기 전송 유닛으로 ACK(acknowlegement) 신호를 보내는 ACK 수단 및 수신 수단을 포함하는 수신 유닛을 포함하되,
    상기 전송 유닛은 상기 수신 유닛으로부터의 ACK 신호에 응답하여 패킷들을 재전송하는 패킷 제어 수단을 포함하고;
    상기 제어 수단은 상기 패킷 제어로 우선순위 신호를 생성하여 전송하도록 상기 인코더로부터의 중요도 신호 및 적어도 상기 ACK 신호에 응답하는 우선순위 모듈을 포함하고;
    상기 패킷 제어 수단은 재전송을 억제하도록 상기 우선순위 신호에 응답하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 전송 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패킷 제어 수단은 상기 우선순위 신호가 재전송 임계값보다 낮을 경우, 에러 상태로 수신된 패킷의 재전송을 억제하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 전송 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 우선순위 모듈의 출력이 상기 ACK 신호 및 상기 중요도 신호의 값에 응답하는 것을 특징으로 하는 음성 전송 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 우선순위 모듈의 출력이 상기 ACK 신호 및 상기 중요도 신호의 값에 응답하는 것을 특징으로 하는 음성 전송 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전송기는 셀의 로딩을 반영하는 상기 수신기에 프레임 에러율 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 음성 전송 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 우선순위 신호값이 모든 사용자에 대한 평균 프레임 에러율을 반영하는 것을 특징으로 하는 음성 전송 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    특정 사용자에 전송되는 상기 우선순위 신호값이 특정 사용자에 대해 현재 뙤는 최근에 발생한 에러 버스트에 응답하여 증가하는 것을 특징으로 하는 음성 전 송 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    특정 사용자에 전송되는 상기 우선순위 신호값이 특정 사용자에 대한 현재 또는 최근에 발생한 에러 버스트에 응답하여 증가하는 것을 특징으로 하는 음성 전송 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 인코더는 음성 데이터의 인코딩 방식을 조정함으로써 에러율 신호에 응답하는 것을 특징으로 하는 음성 전송 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    특정 사용자에게로 전송되는 상기 우선순위 신호값이 특정 사용자에 대해 현재 또는 최근에 발생한 에러 버스트에 응답하여 증가하는 것을 특징으로 하는 음성 전송 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 재전송 수단은 상기 에러율 신호가 임계값을 상회하는 경우 낮은 우선 순위 프레임들을 선택적으로 드랍시키는 것을 특징으로 하는 음성 전송 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 재전송 수단은 상기 에러율 신호가 임계값에 못 미치는 경우 높은 우선 순위의 프레임들을 선택적으로 재전송시키는 것을 특징으로 하는 음성 전송 시스템.
  13. 통신 채널을 통해 음성을 전송하는 시스템 내에서 컴퓨터에 의해 실행할 수 있는 명령을 구현하는 컴퓨터로 독출 가능한 프로그램 저장 매체를 포함하는 제품에 있어서,
    상기 시스템은,
    일련의 인코딩된 음성 프레임들을 생성하도록 음성 데이터 입력에 응답하는 인코더를 포함하는 전송 유닛;
    상기 인코딩된 음성 프레임들을 수신기로 전송하기 위한 채널; 및
    상기 전송 유닛으로 ACK(acknowlegement) 신호를 보내는 ACK 수단 및 수신 수단을 포함하는 수신 유닛을 포함하되,
    상기 전송 유닛은 상기 수신 유닛으로부터의 ACK 신호에 응답하여 패킷들을 재전송하는 패킷 제어 수단을 포함하고;
    상기 제어 수단은 패킷 제어로 우선순위 신호를 생성하여 전송하도록 상기 인코더로부터의 중요도 신호 및 적어도 상기 ACK 신호에 응답하는 우선순위 모듈을 포함하고;
    상기 패킷 제어 수단은 재전송을 억제하도록 상기 우선순위 신호에 응답하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 패킷 제어 수단은 상기 우선순위 신호가 재전송 임계값보다 낮을 경우, 에러 상태로 수신된 패킷의 재전송을 억제하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 우선순위 모듈의 출력이 상기 ACK 신호 및 상기 중요도 신호의 값에 응답하는 것을 특징으로 하는 제품.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 우선순위 모듈의 출력이 상기 ACK 신호 및 상기 중요도 신호의 값에 응답하는 것을 특징으로 하는 제품.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 전송기는 셀의 로딩을 반영하는 상기 수신기로 프레임 에러율 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 제품.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 우선순위 신호의 값이 모든 사용자에 대한 프레임 에러율 평균치를 나타내는 것을 특징으로 하는 제품.
  19. 제13항에 있어서,
    특정 사용자에 전송되는 상기 우선순위 신호값이 특정 사용자에 대해 현재 또는 최근에 발생한 에러 버스트에 응답하여 증가하는 것을 특징으로 하는 제품.
  20. 제18항에 있어서,
    특정 사용자에 전송되는 상기 우선순위 신호값이 특정 사용자에 대해 현재 또는 최근에 발생한 에러 버스트에 응답하여 증가하는 것을 특징으로 하는 제품.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 인코더는 음성 데이터의 인코딩 방식을 조정함으로써 에러율 신호에 응답하는 것을 특징으로 하는 제품.
  22. 제21항에 있어서,
    특정 사용자에게 전송되는 상기 우선순위 신호값이 특정 사용자에 대해 현재 또는 최근에 발생한 에러 버스트에 응답하여 증가하는 것을 특징으로 하는 제품.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 재전송 수단은 상기 에러율 신호가 임계값을 상회하는 경우 낮은 우선 순위의 프레임들을 선택적으로 드랍시키는 것을 특징으로 하는 제품.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 재전송 수단은 상기 에러율 신호가 임계값에 못 미치는 경우 높은 우선순위의 프레임들을 선택적으로 재전송시키는 것을 특징으로 하는 제품.
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