TWI511500B - 用於具有不同條件之網路之適應型抖動緩衝區管理 - Google Patents

用於具有不同條件之網路之適應型抖動緩衝區管理 Download PDF

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TWI511500B
TWI511500B TW102132342A TW102132342A TWI511500B TW I511500 B TWI511500 B TW I511500B TW 102132342 A TW102132342 A TW 102132342A TW 102132342 A TW102132342 A TW 102132342A TW I511500 B TWI511500 B TW I511500B
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Hyeonkuk Jeong
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Nirav R Patel
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Description

用於具有不同條件之網路之適應型抖動緩衝區管理 優先權聲明
本申請案主張在2012年9月7日申請之美國臨時專利申請案第61/698,517號、在2012年9月7日申請之美國臨時專利申請案第61/698,519號及2012年9月7日申請之美國臨時專利第61/698,524號之優先權的權利。
本發明大體上係關於作為多媒體通信之部分之適應型抖動緩衝區管理領域。儘管抖動緩衝區之使用及適應型播放係眾所周知的，但該等實施例在存在語音或靜音的情況下之在最佳尖峰偵測及處置、網路特定動態適應及改良之播放適應方面提供顯著之增強。
固定及行動計算系統通常經由網路通信。該網路可為有線的或無線的，並可以離散部分或封包傳輸資料。當接收資料時，計算系統可連續地接收許多資料封包，並組合接收之資料封包以重新構造原始資料。
當資料封包自網路上之一個器件傳輸至網路上之另一器件時，個別封包可能經歷不同之傳輸時間以至其各別目的地。傳輸時間之此變更被稱為「抖動」或「網路抖動」，並可能係由排入佇列之差異及排程差異、經由網路的路由路徑之差異等等造成的。某一量之抖動可 能總存在於網路上，而在其他情況下，網路抖動可根據時間變化。網路阻塞、通信頻道上之熱點等等可能有助於網路上之抖動的暫時高值(通常稱為「尖峰」)。
當傳輸某些類型之資料時，網路抖動可能存在問題。舉例而言，當所傳輸之資料含有音訊及/或視訊資料時，常常必須暫時儲存某個數量之封包以緩衝資料，以使得在資料傳輸之接收端處之平滑播放係可能的。需要儲存之該數目之封包可為網路抖動之函數，並可能需要經最佳化以保持良好品質及低延遲。
補償網路抖動之一個特定方法利用多媒體器件的接收鏈中之抖動緩衝區。抖動緩衝區可經組態以在自網路接收資料封包時儲存目標數量之資料封包。控制單元可經組態以計算接收之資料封包中之至少一些資料封包之抖動值，並亦基於網路類型、條件及抖動估計緩衝區之目標大小。
結合抖動緩衝區，多媒體器件亦可利用播放適應單元來改良音訊及/或視訊資料之播放。播放適應單元可經組態以自抖動緩衝區擷取儲存之封包，將封包中之資料解碼成樣本並處理該等樣本，藉此控制緩衝區之實際大小以匹配適應型目標，同時保持相同播放速率。當處理音訊資料時，播放適應單元可偵測含語音或靜音之樣本。可根據需要伸展或壓縮含語音及靜音之樣本。語音之壓縮稱為「規整」，靜音之壓縮稱為「跳越」，且靜音之擴張稱為「翻製」。在一些情況下可能需要靜音期間(亦即，靜音添加及靜音移除)之適應樣本以保持效能及音訊品質。
在一實施例中，網路抖動之尖峰可經偵測並以跳躍尖峰或坡度尖峰為特徵。在抖動緩衝區大小估計期間可削平尖峰。留下所偵測之尖峰的退出條件可能基於下列中之至少一者：平均抖動平穩之判定； 抖動值在偵測尖峰前已返回至與抖動之位準類似的位準之判定；或已過去預定量之時間之判定。
在一些情況下，尖峰可能定期地在一些網路上發生，且特別對彼網路而言，尖峰可能需要不同之處理。舉例而言，某些網路可能執行可能導致週期尖峰之調諧開啟及調諧關閉。在另一實施例中，特別針對彼等網路而言，識別此等尖峰，且此等尖峰可能併入至最小抖動緩衝區大小中。藉由將網路特定尖峰併入至最小抖動緩衝區大小中，可降低定期處置該等尖峰之需要。亦可應用此實施例來說明(例如)由在編碼器側之樣本速率轉換後的排程封包傳輸造成之其他週期尖峰。
在一些情況下，大尖峰在邊際條件下可定期發生，且削平該等尖峰還是在增加之播放延遲的成本下允許該等尖峰之間的取捨成為重要的因素。在另一實施例中，可利用策略來識別邊際條件，且該等策略將成本與容納此等尖峰相關聯，並使用百分位臨限值來容納或削平尖峰以用於抖動緩衝區大小估計。
在另一實施例中，當自網路阻塞或尖峰恢復時可調整抖動緩衝區大小。在此等情況中，隨著條件恢復，瞬時抖動可下降回至底限，但隨著與平均值之偏差開始增加，可導致抖動緩衝區大小之增加。即使在分佈式模型的情況中，用於估計作為窗內之最大與最小之差異的函數之抖動緩衝區的範圍可開始增加。此可能因為當自阻塞恢復時最小滯後可開始下降並實際上可因此增加範圍。當遇到此情況時，抖動緩衝區大小可保持在相同大小。
在另一非限制性實施例中，播放適應之使用可用於在音訊品質及保持接收鏈上之低延遲方面改良效能。
在一個實施例中，音訊樣本之瞬時及均方根(RMS)值兩者可一起使用以偵測靜音。因樣本之RMS值比瞬時值更緩慢地下降，故可以與靜音邊界之偏移量偵測靜音臨限值，藉此防止音素末尾被捨棄。
在另一實施例中，語音之RMS值可直接用於控制適應速率。隨著RMS值之增加，語音之機率可能更高且適應速率可能更低。此可移除使用更多進階演算法來偵測語音或靜音的需要，同時仍保持相同品質之音訊播放。
在另一實施例中，可使用臨限值來使得能夠規整。若歸因於諸如路面雜訊、背景音樂等等之因素而不能在超過預定臨限值的時間週期偵測到靜音，則可以低適應速率使得能夠規整，即使該等臨限值可能不能保證將使用規整。此可最小化由於長時間之拖延造成之大會話延遲。
雖然本發明易受各種修正及替代形式之影響，但在圖式中以舉例方式展示了其特定實施例，且將在本文中對其進行詳細描述。然而應瞭解，該等圖式及對其之詳細描述並非意欲將本發明限於所說明的特定形式，而正相反，本發明意欲涵蓋屬於附屬申請專利範圍所界定的本發明之精神及範疇內的所有修正、均等物或替代。本文中所使用之標題僅為達成組織性目的，且不意欲用以限制該描述之範疇。如遍及本申請案所使用，詞「可」以許可之意義(亦即，意謂有可能)而非強制性之意義(亦即，意謂必須)來使用。類似地，詞「包括」意謂包括(但不限於)。
各種單元、電路或其他組件可描述為「經組態以」執行一或多個任務。在此等上下文中，「經組態以」為廣泛的結構詳述，其一般意謂「具有」在操作期間執行該或該等任務之「電路」。因而，單元/電路/組件可經組態以甚至在單元/電路/組件當前未接通時仍執行任務。一般而言，形成對應於「經組態以」之結構的電路可包括硬體電路。類似地，為了描述之方便起見，各種單元/電路/組件可經描述為執行一或多個任務。此等描述應解釋為包括片語「經組態以」。敍述經組態以執行一或多個任務之單元/電路/組件明確地不意欲援引35 U.S.C.§ 112第六段對於彼單元/電路/組件之解釋。更一般而言，任意元件之技述明確地不意欲援引35 U.S.C.§ 112第六段對於彼元件之解釋，除非明確敍述語言「用於......之構件」或「用於......之步驟」。
100‧‧‧網路
102‧‧‧基地台
106A‧‧‧使用者器件
106B‧‧‧使用者器件
106N‧‧‧使用者器件
107‧‧‧有線區域網路
108‧‧‧終端機
202A‧‧‧基地台
202B‧‧‧基地台
206‧‧‧使用者設備
301‧‧‧封包
302‧‧‧封包
303‧‧‧封包
304‧‧‧封包
401‧‧‧接收介面
402‧‧‧抖動緩衝區
403‧‧‧控制器
404‧‧‧傳入之資料封包埠
405‧‧‧播放適應模組
406‧‧‧播放介面
501‧‧‧點
502‧‧‧波形
503‧‧‧偏差
601‧‧‧區塊
602‧‧‧區塊
603‧‧‧區塊
604‧‧‧區塊
605‧‧‧區塊
606‧‧‧區塊
607‧‧‧區塊
608‧‧‧區塊
609‧‧‧區塊
610‧‧‧區塊
611‧‧‧區塊
701‧‧‧點
702‧‧‧坡度
801‧‧‧區塊
802‧‧‧區塊
803‧‧‧區塊
804‧‧‧區塊
805‧‧‧區塊
806‧‧‧區塊
807‧‧‧區塊
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810‧‧‧區塊
811‧‧‧區塊
901‧‧‧區塊
902‧‧‧區塊
903‧‧‧區塊
904‧‧‧區塊
905‧‧‧區塊
906‧‧‧區塊
907‧‧‧區塊
908‧‧‧區塊
909‧‧‧區塊
910‧‧‧區塊
911‧‧‧區塊
1001‧‧‧波形
1001A‧‧‧抖動尖峰
1001B‧‧‧抖動尖峰
1001C‧‧‧抖動尖峰
1002‧‧‧波形
1003‧‧‧波形
1101‧‧‧抖動值
1102‧‧‧波形
1103‧‧‧波形
1201‧‧‧區塊
1202‧‧‧區塊
1203‧‧‧區塊
1204‧‧‧區塊
1205‧‧‧區塊
1206‧‧‧區塊
1301‧‧‧區塊
1302‧‧‧區塊
1303‧‧‧區塊
1304‧‧‧區塊
1305‧‧‧區塊
1306‧‧‧區塊
1307‧‧‧區塊
1401‧‧‧網路
以下詳細描述參看隨附圖式，現簡略地描述該等隨附圖式。
圖1說明無線通信系統之實施例。
圖2說明與多個基地台通信之使用者器件之實施例。
圖3說明網路上之封包傳輸之實例。
圖4說明多媒體接收鏈之實施例之方塊圖。
圖5說明實例抖動波形。
圖6說明基於抖動尖峰偵測調整抖動緩衝區大小之實例流程圖。
圖7說明另一實例抖動波形。
圖8說明基於抖動坡度偵測調整抖動緩衝區大小之實例流程圖。
圖9說明基於百分位範圍調整抖動緩衝區大小之實例流程圖。
圖10說明具有週期尖峰之實例抖動波形。
圖11說明漸減之抖動波形之實例。
圖12說明基於抖動之降低的偵測調整抖動緩衝區大小之實例流程圖。
圖13說明在封包消失期間調整抖動緩衝區大小之實例流程圖。
圖14說明用於多媒體播放之資料路徑之實施例的方塊圖。
圖15說明播放路徑之實施例之方塊圖。
圖16說明適應技術之實例。
 縮寫
將以下縮寫用於本專利申請案中：LTE ：長期演進
UMTS ：通用行動電信系統
GSM ：全球行動通信系統
C-DRX ：連續斷開接收
UL ：上行鏈路
DL ：下行鏈路
術語
以下各者係用於本申請案中之術語之字彙表：使用者設備(UE)(或「UE器件」) ：行動的或攜帶型的並執行無線通信之各種類型之電腦系統器件中的任一者。UE器件之實例包括行動電話或智慧型電話(例如，基於iPhoneTM 、AndroidTM 之電話)、攜帶型遊戲器件(例如，Nintendo DSTM 、PlayStation PortableTM 、Gameboy AdvanceTM 、iPhoneTM )、膝上型電腦、PDA、攜帶型網際網路器件、音樂播放器、資料儲存器件或其他手持式器件等等。一般而言，可廣泛地界定術語「UE」或「UE器件」以包含使用者容易運送的且能夠無線通信之任意電子器件、計算器件及/或電信器件(或器件之組合)。
終端機 ：連接至有線區域網路或集線器之任意電腦系統。實例為連接至DSL數據機、電纜數據機、路由器或集線器之個人電腦。終端機亦包括電腦系統直接或間接地連接至基地台之可能但罕見的情況。
基地台(BS) ：術語「基地台」具有其通常意義之所有方面，且至少包括安裝在固定位置處之無線通信站並用於作為無線電話系統或無線電系統之部分而通信。
頻道 ：用於自發送器(傳輸器)傳送資訊至接收器之媒體。應注意，因術語「頻道」之特性可根據不同無線協定而不同，故本文中所使用之術語「頻道」可視為以與參考其使用術語之該類型之器件的標 準一致的方式使用。在一些標準中，頻道寬度可能為可變的(例如，取決於器件能力、頻帶條件等等)。舉例而言，LTE可支援1.4MHz至20MHz之可擴展頻道頻寬。與此相反，WLAN頻道可為22MHz寬，同時藍芽頻道可為1Mhz寬。其他協定及標準可包括不同頻道定義。此外，一些標準可定義並使用多種類型之頻道，例如，用於上行鏈路或下行鏈路之不同頻道及/或用於不同用途(諸如，資料、控制資訊等等)之不同頻道。
概述
計算器件可經由有限或無線網路連接。一些網路可以離散格式之部分(通常稱為「封包」)傳輸資料。經由各種網路器件之排程及排入佇列之差異可能導致正自源傳輸至目的地的封包之不同傳輸時間。在一些情況下，封包可以與其傳輸之次序不同之次序到達目的地。為恰當地重新構造傳輸之資料，可能有必要暫時儲存接收封包。音訊及/或視訊資料可為特別敏感之網路抖動，且一旦已接收資料封包音訊及/或視訊資料可能需要額外處理以保證流暢播放。
判定儲存之適當數目之封包以最小化對接收系統的效能之影響可能取決於網路之性質及封包之傳輸時間的即時變化。平衡儲存更多封包之額外延遲與封包之損失以提供所要位準之音訊及/或視訊品質係重要的。舉例而言，網路抖動中之尖峰可能導致估計大抖動緩衝區大小，藉此一旦抖動尖峰不再存在，則增加處理接收之資料封包之延遲。圖式所說明及下文所描述之實施例可提供用於識別、特徵化及削平網路上之抖動中的尖峰以保持導致高效能的抖動緩衝區目標大小的技術。
無線通信系統
圖1說明無線通信系統之實施例。注意，圖1之系統僅為可能之系統的一個實例，且在需要時，本發明之實施例可在各種系統中之任 一者中實施。
所說明之實施例包括基地台102，該基地台102經由傳輸媒體與一或多個使用者設備(UE)(或「UE器件」)106A至106N通信。
基地台102可為基地收發器台(BTS)或小區站台，且可包括使得能夠與UE 106A至UE 106N無線通信之硬體。基地台102亦可經裝配以與網路100通信。因此，基地台102可促進UE之間的及/或UE與網路100之間的通信。基地台102及UE可經組態以通過使用各種無線通信技術(諸如，LTE、UMTS、GSM、CDMA、WLL、WAN、WiFi、WiMAX等等)中之任一者之傳輸媒體通信。
在一些實施例中，有線區域網路107(諸如，電纜或DSL數據機、路由器、集線器等等)可耦接至網路100並可提供對終端機108之網路存取。在其他實施例中，終端機108可直接或經由基地台間接耦接至網路。
圖2說明與多個基地台通信之使用者設備器件。在各種實施例中，UE 206可對應於如圖1中所說明之器件106A至器件106N中之一者。UE 206可為具有無線網路連接性之裝置，諸如行動電話、手持式器件、電腦或平板電腦或幾乎任意類型之無線器件。UE 206可包括經組態以執行儲存在記憶體中之程式指令的處理器。在一些實施例中，UE 206可藉由執行此等儲存之指令執行本文中所述之實施例中之任一者。在其他實施例中，UE 206可包括可程式化硬體元件(諸如，FPGA(場可程式化閘陣列))，該可程式化硬體元件經組態以執行本文中所述之方法實施例中之任一者或本文中所述之方法實施例中之任一者的任意部分。
在各種實施例中，UE 206可經組態以週期間隔在基地台202A與基地台202B之間調諧開啟及調諧關閉。注意，圖2中所說明之實施例僅為實例。在其他實施例中，不同數目之UE器件可與不同數目之基 地台通信。
抖動偵測及補償
轉向圖3，描繪網路(諸如，如圖1中所說明之網路100)上之封包傳輸之實例。在時刻t0 ，傳輸封包A 301，且稍後在時刻t1 在目的地處接收封包A 301。在各種實施例中，封包可自UE器件(諸如，如圖1中所說明之UE器件106)或基地台(諸如，如圖1中所描繪之基地台102)傳輸。時刻t0 至時刻t1 之延遲可能為網路內之排入佇列及排程延遲的結果。在一些實施例中，在到達其目的地前，封包可經由一或多個基地台或UE器件中繼。在每一中繼站，隨著排程封包以用於再次傳輸可能產生額外之延遲。有可能封包可在到達時重新排序，如關於封包302及封包303所說明。
個別封包之傳輸時間的變化通常稱為「抖動」。可藉由採用封包之期望到達時間與封包到達之實際時間之間的差異來計算封包之抖動值。可使用來自先前所接收之封包之時間戳記資訊來判定期望之封包到達時間。自源(諸如，如圖1中所說明之UE器件106)傳輸之不同封包可以不同時間量行進至目的地，導致每一給定封包具有不同抖動。
為降低抖動之影響，在接收封包時，封包可儲存在緩衝區(本文中亦稱為「抖動緩衝區」)中。在圖4中所描繪之接收鏈之實施例中說明抖動緩衝區的實例。小抖動緩衝區可能不能容納封包抖動，導致在無實際資料的情況下執行抹除。大抖動緩衝區可容納封包抖動，但可能增加播放延遲。為了良好之音訊播放及低延遲，可能需要估計適應型及最佳抖動緩衝區大小。
在一些情況下，可定期或偶發地觀測高抖動，且高抖動可識別為尖峰。此等尖峰可為網路之特性或源於邊際條件之暫時條件。本文中所說明及描述之實施例可被導向至識別、特徵化及削平尖峰以用於抖動緩衝區大小估計。
可根據眾多設計風格中之一者設計抖動緩衝區402。在操作期間，接收介面401可自傳入之資料封包埠404接收資料封包。然後可將接收之資料封包儲存在抖動緩衝區402中。在一些實施例，控制器403可判定可儲存在抖動緩衝區402中之若干封包。
在各種實施例中，播放適應模組405可對自封包(該等封包自抖動緩衝區402移出佇列)解碼之樣本執行處理，諸如，語音識別。播放適應模組405亦可用於藉由以給定之適應速率擴展或收縮樣本來保持目標抖動緩衝區大小。
在一些實施例中，可針對抖動緩衝區之目標大小設置範圍。可利用「最大上限」或「最小底限」。接收器所連接至之該類型之網路(諸如，EDGE)可用於判定此上限及底限值。在其他實施例中，該類型之網路亦可用於設置用於尖峰偵測之一些臨限值，諸如，稍後將更詳細地描述之跳躍臨限值。
在圖5中說明描繪說明所計算抖動中之尖峰之實例波形。每一點501表示接收之封包之計算抖動值。在一些實施例中，可為每一接收之封包計算抖動值，而在其他實施例中，可為接收之封包中之一些封包計算抖動值。可計算所計算之抖動值之緩慢移動的平均值，且該平均值由波形502表示。亦可判定個別抖動值與緩慢移動的平均值的偏差(或差異)。為了清晰之目的，僅展示一些偏差503。與緩慢移動的平均值的此等偏差可用於判定在經由網路傳輸封包時抖動中之尖峰。圖5中所示之尖峰可由持續短時間週期的、約在時間t0 之抖動值的快速增加來表徵。此類型之抖動尖峰通常稱為「跳躍尖峰」。
跳躍尖峰(諸如在圖5中所說明之尖峰)可為在某一時刻將封包保持在網路中(此舉導致短暫之週期內未接收到封包)的結果。在短暫之週期後，封包之遞送恢復，且抖動位準返回至與尖峰前之位準相似之位準。注意，圖5中所示之網路抖動之描繪僅係一個實例，且在其他 實施例中，不同數目之尖峰及不同量值之尖峰可為可能的。
在圖6中說明偵測在網路中轉移之封包的跳躍尖峰之實例方法。共同參看圖5及圖6，該方法開始於區塊601。然後，封包可由介面電路(諸如，在圖4中所描繪之接收介面401)接收，然後，可計算每一接收之封包之抖動值(區塊602)。然後，可比較最早之抖動值與緩慢移動之平均值502(區塊603)。在一些實施例中，處理器或控制器(諸如，在圖4中所示之控制器403)可自緩慢移動之平均值減去每一抖動值。
然後，可比較抖動值與緩慢移動之平均值之所判定差異(諸如，偏差503)與預定跳躍臨限值與抖動偏差值之緩慢移動之平均值的乘積。在一些實施例中，預定跳躍臨限值可為連接至接收器之該類型之網路的函數。然後，該方法可取決於比較之結果(區塊604)。當偏差小於預定跳躍臨限值與緩慢移動之平均值之所計算的乘積時，該方法可隨後結束於區塊611。
當差異大於或等於先前所判定之乘積時，可能已偵測跳躍尖峰之開始(區塊605)。在一些實施例中，針對跳躍尖峰之持續時間，可限制或「削平」用於判定抖動緩衝區之目標大小之抖動值。藉由限制抖動緩衝區之目標大小，在各種實施例中，計算器件可防止估計大抖動緩衝區大小，且又防止將過量延遲引入封包接收路徑。
一旦已偵測到跳躍尖峰，即可隨後檢查後續之抖動值。然後可藉由比較後續之抖動值與抖動偏差之緩慢移動之平均值來判定後續抖動值中的相對變化，亦即，抖動「平穩度」之量測(區塊606)。然後，該方法可取決於判定之平穩度(區塊607)。當抖動係平穩的時，已到達跳躍尖峰之末尾(區塊608)且對抖動緩衝區之目標大小的任意限制可能已禁用，從而允許使用任意合適之演算法來判定目標抖動緩衝區大小。然後該方法可結束於區塊611。
當抖動不平穩時，則該方法可取決於當前之抖動位準與偵測尖 峰前之抖動位準的比較(區塊608)。在當前抖動位準近似等於偵測尖峰前之抖動位準時，可能已到達跳躍尖峰之末尾(區塊610)。然後該方法可結束於區塊611。
在當前之抖動位準高於跳躍尖峰開始前之抖動位準時，該方法可接著取決於自跳躍尖峰開始後已過去之時間量(區塊609)。在一些實施例中，當偵測到跳躍尖峰之開始時可啟動計數器或其他合適之計時電路。計時電路可追蹤預定時間量，且當已過去預定時間量時，可假定跳躍尖峰已結束。然後該方法可結束於區塊611。儘管並不滿足逾時條件，但先前所述之偵測方法(諸如，檢查抖動之平穩度)仍可用於判定跳躍尖峰是否已結束(區塊606)。
注意，圖6中所說明之操作中之一或多者描繪為以連續之方式執行。在其他實施例中，該等操作中之一或多者可平行執行或以不同於所說明之次序的次序執行。
網路抖動中之變化可以其他方式偵測。轉向圖7，說明抖動波形之另一實例。在實例波形中，描繪抖動資料之坡度之陡峭變化(通常稱「坡度尖峰」)。如上述關於圖5所描述，每一點702表示給定資料封包之計算之抖動值。在各種實施例中，計算之抖動值可取決於給定資料封包之到達時間及時間戳記。
坡度(亦即，每單位時間之抖動)可使用隨著一時間週期計算之多個抖動值來計算。舉例而言，坡度502可隨著在時刻t0 結束之一時間週期計算。為了清晰之目的，已展示僅一個坡度計算，但注意到在其他實施例中，可執行多個坡度計算。在時刻t0 ，抖動值之坡度突然變化。可使用此坡度變化(無論為正還是負)來指示坡度尖峰之開始。在一些實施例中，可使用抖動值中坡度尖峰之開始來調整抖動緩衝區之大小或限制抖動緩衝區之大小的變化。注意，圖7中說明之波形僅為實例，且在其他實施例中，抖動資料之坡度的不同變化可為可能的。
在圖8中說明偵測在網路中轉移之封包的坡度尖峰之實例方法。共同參看圖7及圖8，該方法開始於區塊801。封包可由介面電路(諸如，在圖4中所描繪之接收介面401)接收，然後，可計算每一接收之封包之抖動值(區塊802)。然後可計算抖動資料之坡度(區塊803)。在一些實施例中，處理器或控制器(諸如，在圖4中所說明之控制器403)可使用來自在不同時刻接收之資料封包之兩個或兩個以上抖動值計算坡度值。
然後，可比較所計算之坡度(諸如，坡度702)與預定坡度臨限值與抖動偏差值之緩慢移動之平均值的乘積。在一些實施例中，預定坡度臨限值可為連接至接收器之該類型之網路的函數。然後，該方法可取決於比較之結果(區塊804)。當差異小於預先判定之乘積時，沒有偵測到尖峰，且可更新坡度值(區塊803)。
當差異大於或等於先前所判定之乘積時，已偵測到坡度尖峰(區塊805)。在一些實施例中，針對坡度尖峰之持續時間，可限制或「削平」用於判定抖動緩衝區之目標大小的抖動值。可在類似於描述用於如上文參考圖6描述之跳躍尖峰的方法之方法中執行坡度尖峰之進一步處理。
在圖9中說明選擇抖動緩衝區之目標大小之實例方法。該方法始於區塊901。然後，可偵測抖動尖峰(區塊902)。可累積所偵測尖峰之歷史記錄(區塊903)。在一些實施例中，處理器或控制器(諸如，在圖4中所說明之控制器403)可將關於所偵測之尖峰之資訊儲存在記憶體中。在各個實施例中，可儲存關於大小、持續時間及任何其他合適之資訊之資訊。然後可選擇第一位準或等級之延遲成本(區塊904)。在一些實施例中，延遲成本可對應於歸因於抖動緩衝區之大小而引入計算系統之延遲之量。
可進行關於多少先前所偵測及儲存之抖動尖峰可由對應於所選 位準之延遲之抖動緩衝區大小所補償(亦即，本文亦稱為被「覆蓋」)的判定(區塊905)。然後，該方法可取決於所覆蓋尖峰之百分比(區塊906)。
當所覆蓋尖峰之百分比滿足或超過用於彼等級之預定臨限值時，可隨後標記當前之延遲成本(區塊907)。在一些實施例中，當前之延遲成本可保存在記憶體中以用於進一步參考。一旦已標記當前之延遲成本，即可能增加等級位準(亦即，延遲之位準)(區塊908)。然後，該方法可取決於等級位準(區塊909)。當未達到最大等級時，可隨後進行多少先前所偵測之尖峰使用增加之等級位準覆蓋之新判定(區塊905)。然後該方法可自如上所述之區塊905繼續進行。當已達到最大等級時，將最後標記之成本添加至先前電腦目標抖動緩衝區大小(區塊910)。一旦已增加目標抖動緩衝區大小，該方法即可隨後在區塊911中結束。
在網路之一些實施例中，可能存在週期性的小抖動尖峰，該等小抖動尖峰為網路自身之函數且不隨時間或網路流量而變化。在圖10中描繪說明此實施例之抖動波形之實例。在圖10之實例波形中，說明若干小週期抖動尖峰(1001A至1001C)。在一些實施例中，尖峰1001A至1001C可導致如在波形1001中所描述之抖動緩衝區之目標大小的各別增加。在其他實施例中，可選擇如在波形1002中所描繪之抖動緩衝區之最小目標大小以補償此等抖動尖峰。在一些實施例中，抖動緩衝區之最小目標大小可防止對抖動緩衝區之目標大小之不斷的調整。圖10中所說明之波形僅為實例。注意，在其他實施例中，抖動尖峰可具有不同量值且以不同週期性出現。
在一些實施例中，上述之抖動偵測方案可導致目標抖動緩衝區大小之不良增加。在圖11中說明描繪在網路上傳輸之封包之抖動的降低的實例抖動波形。在所說明之實施例中，如上文關於圖4所述，判 定抖動值1101。在圖11中所說明之實例中，抖動值在時刻t0 開始降低。抖動之降低可能為自網路阻塞或尖峰恢復的結果。
在圖12中說明控制自網路接收封包之抖動緩衝區的目標大小的實例方法。可為所接收之封包計算抖動值(區塊1202)。然後，可比較計算之抖動值與緩慢移動之平均值(區塊1203)。在一些實施例中，可取決於所有先前接收之封包中之一些封包的抖動值計算緩慢移動之平均值。然後，該方法可取決於抖動是否降低之判定(區塊1204)。在一些實施例中，可比較多個所計算之抖動值與緩慢移動之平均值以判定統計趨勢。
如在波形1102中所示，抖動緩衝區之目標大小可由於歸因於用於計算緩慢移動之平均值的方法的抖動降低而增加。在一些實施例中，增加之抖動緩衝區目標大小將不良之延遲引入操作中(諸如，音訊播放)中。然而，波形1103說明不需要回應於抖動值之降低而改變抖動緩衝區目標大小的實施例。
當所計算之抖動不降低時，該方法結束於區塊1206。當所計算之抖動降低時，抖動緩衝區目標大小可保持在其當前值(區塊1205)。在一些實施例中，藉由保持抖動緩衝區目標大小，可避免處理資料封包時之額外延遲。一旦已進行判定以保持抖動緩衝區之當前目標大小，該方法即可隨後在區塊1206中結束。注意，圖12中所說明之方法僅為實例，且不同之操作及操作之不同次序係可能的及預期的。
注意，圖11中所描繪之波形僅為實例。在其他實施例中，抖動之不同變化及目標抖動緩衝區大小之不同變化可為可能的。
在網路之一些實施例中，可能存在未接收到封包之時段(通常稱「消失」)。在此等情況下，網路上之器件可感知因為具有大量抖動之網路而造成之封包損失。回應於此，器件可增加抖動緩衝區之目標大小。一旦再次接收到資料封包，抖動緩衝區之目標大小的增加即可 向資料封包之處理添加不需要之延遲。在圖13中說明用於處置消失期間的抖動緩衝區之目標大小之實例方法。該方法始於區塊1301。然後可計算傳入之封包之抖動值(區塊1302)。在一些實施例中，控制器或處理單元(諸如，在圖4中所說明之控制器403)可計算抖動值。一旦已計算抖動值，即可隨後儲存抖動值以形成抖動值之歷史記錄(區塊1303)。
然後，該方法可取決於資料封包是否可用(區塊1304)。當仍在接收封包時，為新到達之抖動封包計算抖動值，且該方法可自如上所述之區塊602繼續。
當不再接收封包時，保留抖動值之歷史記錄(區塊1305)。在一些實施例中，可基於使用所保存之歷史記錄重新計算目標抖動緩衝區大小。一旦已保存抖動值之歷史記錄，抖動緩衝區之目標大小即可維持在其最後值(區塊1306)。在一些實施例中，藉由將抖動緩衝區之目標大小維持在其最後值，一旦再次接收封包，接收器件即可儲存若干封包之值。然後該方法可結束於區塊1307。注意，圖13之流程圖中所說明之操作中之一些操作描繪成以連續之方式執行。在其他實施例中，可並行執行操作中之一或多者。
播放適應
在圖14及圖15中展示接收鏈之基於封包流之視圖。為調整抖動緩衝區之大小以匹配來自控制器(諸如，圖4中之控制器403)之估計，可使用「規整」、「跳越」或「翻製」中之一者。為實施此等技術，可在解碼樣本中偵測靜音或語音週期。在一些實施例中，語音之收縮可為必須的且使用規整。適應之速率可為另一考慮之因素，且該速率可基於各種因素，諸如，類似於靜音/語音、調整量、距離偵測上次靜音之時間等等。在圖16中說明可能之適應方法之實例。
在一些實施例中，音訊樣本之瞬時及均方根(RMS)值可一起使用 以偵測靜音。因樣本之RMS值比瞬時值更緩慢地下降，故可以與靜音邊界之偏移量偵測靜音臨限值，藉此防止音素末尾被捨棄。
在另一實施例中，語音之RMS值可直接用於控制適應速率。隨著RMS值之增加，語音之機率可能更高且適應速率可能更低。在一些實施例中，此可移除使用更多進階演算法來偵測語音或靜音的需要，同時仍保持相同品質之音訊播放。
在另一實施例中，可使用臨限值來迫使規整。若歸因於背景雜訊(例如，來自路面雜訊或背景音樂)而在長時間內未能偵測到靜音，則可以低適應速率執行規整，即使該等臨限值可能不能保證將使用規整。在各種實施例中，此可最小化由於長時間之拖延造成之大會話延遲。
儘管上文已相當詳細地描述了實施例，但熟習此項技術者一旦完全理解以上揭示便將明顯看出眾多變化及修正。預期將以下申請專利範圍解釋為涵蓋所有此等變化及修正。
401‧‧‧接收介面
402‧‧‧抖動緩衝區
403‧‧‧控制器
404‧‧‧傳入之資料封包
405‧‧‧回放適應模組
406‧‧‧播放介面

Claims (20)

  1. 一種用於抖動緩衝區(jitter buffer)管理之裝置，其包含：一介面單元，其經組態以自一網路接收複數個資料封包；一緩衝區，其經組態以取決於一大小估計儲存所接收之該複數個封包之一部分；一控制單元，其經組態以：計算所接收之該複數個資料封包中之每一資料封包的抖動值；及偵測該等計算之抖動值中之至少一個尖峰(spike)，其中該偵測之至少一個尖峰包括一跳躍尖峰或一坡度尖峰；累積一偵測尖峰歷史記錄(history)；取決於該偵測之至少一個尖峰之一削平大小(clipped size)及包括於該偵測尖峰歷史記錄中之由該大小估計之一當前值所補償之偵測尖峰之一數目之一判定而判定該緩衝區的該大小估計；及取決於以下各者中之至少一者判定該偵測之至少一個尖峰之一末端：一平均抖動值係平穩(flat)之一判定；該等計算之抖動值已返回至該偵測之至少一個尖峰前的一位準之一判定；或已經過一預定之時間週期之一判定。
  2. 如請求項1之裝置，其中該控制單元進一步經組態以：取決於網路特性偵測週期尖峰；及取決於該等偵測之週期尖峰判定該緩衝區之一最小大小。
  3. 如請求項1之裝置，其中該控制單元進一步經組態以：偵測邊際網路條件；判定與調整該緩衝區的該大小估計以容納由該等偵測之邊際 網路條件造成之尖峰相關聯的一成本；及取決於該判定之成本削平由該等偵測之邊際網路條件造成之該等尖峰。
  4. 如請求項1之裝置，其中該控制單元進一步經組態以回應於一阻塞週期或一尖峰已結束之一判定而保持該大小估計。
  5. 如請求項1之裝置，其進一步包含一播放適應模組，其中該播放適應模組經組態以：自該緩衝區接收資料封包；將該等資料封包處理成樣本；及取決於該緩衝區的該大小估計與該緩衝區之一實際大小之間的一差異修改該等樣本。
  6. 如請求項5之裝置，其中為修改該等樣本，該播放適應模組進一步經組態以取決於語音能量之一瞬時值及每一樣本之該語音能量的一均方根(RMS)值判定每一樣本是否含有語音或靜音。
  7. 一種用於抖動緩衝區管理之方法，其包含：自一網路接收複數個資料封包；取決於一大小估計將所接收之該複數個封包之一部分儲存於一緩衝區中；計算所接收之該複數個資料封包之每一資料封包的抖動值；及偵測該等計算之抖動值中之至少一個尖峰，其中該偵測之至少一個尖峰包括一跳躍尖峰或一坡度尖峰；累積一偵測尖峰歷史記錄；取決於該偵測之至少一個尖峰之一削平大小及包括於該偵測尖峰歷史記錄中之由該大小估計之一當前值所補償之偵測尖峰之一數目之一判定而判定該緩衝區的該大小估計；及 取決於以下各者中之至少一者判定該偵測之至少一個尖峰之一末端：一平均抖動值平穩之一判定；該等計算之抖動值已返回至該偵測之至少一個尖峰前的一位準之一判定；或已過去一預定之時間週期之一判定。
  8. 如請求項7之方法，其進一步包含：取決於網路特性偵測週期尖峰；及取決於該等偵測之週期尖峰判定該緩衝區之一最小大小。
  9. 如請求項7之方法，其進一步包含：偵測邊際網路條件；判定與調整該緩衝區的該大小估計以容納由該等偵測之邊際網路條件造成之尖峰相關聯的一成本；及取決於該判定之成本削平由該等偵測之邊際網路條件造成之該等尖峰。
  10. 如請求項7之方法，其進一步包含：回應於一阻塞週期或一尖峰已結束之一判定而保持該大小估計。
  11. 如請求項7之方法，其進一步包含：自該緩衝區接收資料封包；將該等資料封包處理成樣本；及取決於該緩衝區的該大小估計與該緩衝區之一實際大小之間的一差異修改該等樣本。
  12. 如請求項11之方法，其中修改該等樣本包含：取決於語音能量之一瞬時值及每一樣本之該語音能量的一均方根(RMS)值判定每一樣本是否含有語音或靜音。
  13. 如請求項11之方法，其中修改該等樣本包含：取決於每一樣本之語音能量的一均方根(RMS)值判定每一樣本是否含有語音或靜音。
  14. 如請求項13之方法，其中修改該等樣本包含：回應於在超過一預定臨限值之一時間週期內未偵測到靜音之一判定而以一低速率規整。
  15. 一種用於抖動緩衝區管理之系統，其包含：一第一器件，其耦接至一網路，其中該第一器件經組態以經由該網路傳輸複數個資料封包；及一第二器件，其耦接至該網路，其中該第二器件經組態以：接收該複數個資料封包；取決於一大小估計儲存該等接收之資料封包之一部分；計算所接收之該複數個資料封包中之每一資料封包的抖動值；及偵測該等計算之抖動值中之至少一個尖峰，其中該偵測之至少一個尖峰包括一跳躍尖峰或一坡度尖峰；累積一偵測尖峰歷史記錄；取決於該偵測之至少一個尖峰之一削平大小及包括於該偵測尖峰歷史記錄中之由該大小估計之一當前值所補償之偵測尖峰之一數目之一判定而判定該緩衝區的該大小估計；及取決於以下各者中之至少一者判定該偵測之至少一個尖峰之一末端：一平均抖動值平穩之一判定；該等計算之抖動值已返回至該偵測之至少一個尖峰前的一位準之一判定；或已過去一預定之時間週期之一判定。
  16. 如請求項15之系統，其中該第二器件進一步經組態以：取決於網路特性偵測週期尖峰；及取決於該等偵測之週期尖峰判定該緩衝區之一最小大小。
  17. 如請求項15之系統，其中該第二器件進一步經組態以：偵測邊際網路條件； 判定與調整該緩衝區的該大小估計以容納由該等偵測之邊際網路條件造成之尖峰相關聯的一成本；及取決於該判定之成本削平由該等偵測之邊際網路條件造成之該等尖峰。
  18. 如請求項15之系統，其中該第二器件進一步經組態以回應於一阻塞週期或一尖峰已結束之一判定而保持該大小估計。
  19. 如請求項16之系統，其中該第二器件進一步經組態以：自該緩衝區接收資料封包；將該等資料封包處理成樣本；及取決於該緩衝區的該大小估計與該緩衝區之一實際大小之間的一差異修改該等樣本。
  20. 如請求項15之系統，其中為修改該等樣本，該第二器件進一步經組態以取決於語音能量之一瞬時值及每一樣本之該語音能量的一均方根(RMS)值判定每一樣本是否含有語音或靜音。
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