JPH02205141A

JPH02205141A - パケット廃棄補償方法

Info

Publication number: JPH02205141A
Application number: JP1023803A
Authority: JP
Inventors: Masami Akamine; 政巳赤嶺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-02-03
Filing date: 1989-02-03
Publication date: 1990-08-15

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、音声パケット通信システムやＡＴＭ通信シス
テムにおけるパケット廃棄及びセル廃棄の補償方法に関
する。

（従来の技術）音声信号を符号化した後、パケット化しパケット単位で
通信するパケット通信システムが、実現されつつある。

パケット通信システムは、音声や画像、データなどの各
種メディアの信号を一元的に扱える他に音声信号のバー
スト性を利用して有音区間のみを伝送することにより回
線の効率的利用ができるという利点を有する。このため
、パケット通信及びＡＴＭ通信は、ｌ５ＤＮ、　ＢＩＳ
ＤＮ　（７）担手として注目され、研究開発が活発に行
われている。

しかし、パケット通信では、ネットワークでのふくそう
時やパケット遅延が大きい場合に、パケットの廃棄が行
われ、これにより音声の品質劣化が生じる。特に、適応
予測を用いるＡＤＰＣＭを符号化方式として用いる場合
には、パケット廃棄時の品質劣化が大きい。そこで、パ
ケット廃棄時の品質劣化が少ない符号化方式としてＥ■
ｂｅｄｅｄＤＰＣＭ方式がｒ　Ｅｍｂｅｄｅｄ　ＤＰＣ
Ｍ　ｆｏｒ　ｖａｒｌａｂｌｅ　ｂｉｔｒａｔｅ　ｔｒ
ａｎｓｍｌｓｓｌｏｎ　Ｊ　、（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ
、　Ｃ０Ｍ−２８，７。

ｐｐ、　１０４Ｇ−１０４６Ｕｕｌｙ　１９８０））　
　（文献１と呼ぶ）で提案されている。また、ＣＣＩＴ
ＴではＣＣＩＴＴ　５ＧＸＶＩＩＩ　ｒ　Ａｎｎｅｘ　
ｔｏ　Ｑｕｅｓｔｉｏｎ　Ｘ／ＸＶ　（Ｓｐｅｅｃｈ　
Ｐａｃｋｅｔ−１ｚａｔ１ｏｎ　）　　Ａｌｇｏｒｌｔ
ｈｍ　ａｎｄ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｆｏｒ　５ｐｅｅｃ
ｈＰａｃｋｅｔｌｚａｔｉｏｎ　Ｊ、（ＴＤ１３１．　
Ｇｅｎｅｖａ　８−１７　Ｊｕｎｅ１９８ｇ）　（文献
２と呼ぶ）の中で、音声パケット通信用符号化方式とし
てＥｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭをＧ、ＥＭＢとして暫定
勧告すると共に、音声パケットプロトコルをＧ、ＰＶＮ
Ｐとして暫定勧告している。

第４図と第５図は、暫定勧告Ｇ、ＥＭＢ方式のエンコー
ダ部とデコーダ部のブロック図である。ｔＪＪ図におい
て、エンコーダの人力は、μｍＰＣＭ又は、Ａ−ＰＣＭ
コーデックによりディジタル化された音声信号である。

６１０は、μｍＰＣＭ又はＡ−ＰＣＭの符号を線形のＰ
ＣＭ符号に変換するＰＣＮフォーマット変換器である。

また、６３０は適応量子化器であり、６７０は適応予測
器である。減算回路６２０は、人力信号と適応予測器６
７０の出力である予測信号との差分を計算し、適応量子
化器６３０へ送る。適応量子化器６３０は、入力した予
測差分信号を量子化し、ＡＤＰＣＭの符号として出力す
る。６４Ｇは、最大廃棄可能ビット数だけＡＤＰＣＭの
出力符号の下位ビットをマスクし、右にシフトするビッ
トマスク回路である。ビットマスク回路６４０の出力は
コアビットとして適応逆量子化器６５０へ送られ、適応
逆量子化器６５０はコアピットの逆量子化を行う。適応
逆量子化器の出力は、適応予測器６７０と加算回路６６
０へ送られる。加算回路６６０では、適応逆量子化器の
出力信号と適応予測器の出力信号を加算することにより
、局部復号信号も作成する。適応予測器６７０は、２次
の極と６次の零点をもつ適応フィルタであり、局部復号
信号と逆量子化された予測差分信号を入力し予測信号を
作成する。

適応量子化器６３０のビット数とフィードバックされる
コアビット数は、用いるアルゴリズムに依る。例えば３
２　Ｋｂｐｓ　（４，２）アルゴリズムは、量子化が４
ビフトでコアピットが２ビツトである。第４図において
、適応量子化器６３０はフィードフォワードパスを形成
し、ビットマスク回路６４０と適応逆量子化器６５０、
適応予測器６７０はフィードバックパスを形成する。

次にデコーダの動作について説明する。第５図のデコー
ダは、コーグと同様にビットマスク回路６８０とフィー
ドバック適応逆量子化器６９０、適応予測器７１０から
成るフィードバックパスとフィードフォワード適応逆量
子化器７２ＧとＰＣＭフォーマット変換回路７４０を含
むフィードフォワードパスから構成される。フィードバ
ックパスは、コーグとデコーダで全く同一である。

ビットマスク回路６８０は人力したＡＤＰＣＭ符号の上
位のコアピットを残して下位ビットをマスクし右シフト
することにより、コアピットのみをフィードバック適応
逆量子化器６９０へ送る。フィードバック適応量子化器
６９０はコアピットの逆量子化を行う。適応予測器７１
０は、６９０の出力である逆量子化された予測・差分信
号と加算回路７００の出力である局部復号信号を入力と
して、予測信号を出力する。ネットワーク上でのビット
廃棄はＡＤＰＣＭ符号の下位ビットから行われ、コアピ
ットの伝送は保証される。このため、デコーダ側のビッ
トマスク回路６８０の出力は、コーグ側のビットマスク
回路６４０の出力と同一のものが得られる。

従って、適応逆量子化器６９０，６５０及び適応予測器
７１０，６７０の出力は、コーグとデコーダで全く同一
である。

フィードフォワード適応量子化器７２０は、ＡＤＰＣＭ
出力符号のコアビットと廃棄されずに残ったビットの逆
量子化を行う。加算回路７３０は、フィードフォワード
適応量子化器７２０の出力と適応予測器７１０の出力を
加算し、復号信号を作成する。得られた復号信号は、Ｐ
ＣＭフォーマット変換回路７４０へ出力され、そこで、
線形のＰＣＭ符号からμｍＰＣＭまたはＡ−ＰＣＭ符号
へ変換される。７５０はＡＤＰＣＭ−ＰＣＭ−ＡＤＰＣ
Ｍのように同期タンデム接続による誤差を防止するため
のタンデム接続補正回路である。

通常のＥｍｂｅｄｅｄではないＡＤＰＣＭで出力符号の
ビット廃棄が生じた場合、逆量子化された予測差分信号
はコーグとデコーダで異った値となる。

この結果、量子化器と予測器の適応処理がコーグとデコ
ーダで異なる非同期動作になると共に、廃棄による誤差
が、合成フィルタによりフィルタリングされるため、ビ
ット廃棄による品質劣化が増大する。

一方、前述したＥｓｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭでは、コア
ピットのみを予測器にフィードバックしているので、コ
アピットを除いた下位のビットがネットワーク上で廃棄
されても、コーグとデコーダの非同期動作は生じない。

また、コーグとデコーダで予測信号は同一となるので、
廃棄されたビット数に相当する量子化誤差が直接、復号
信号に加算されるだけであり、ビット廃棄による品質劣
化は少ない。

Ｅｇ＋ｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭのこのような特性を活か
した音声パケットの構成法及びプロトコルが文献２で述
べられている。

第６図は、文献２に記載のパケットフォーマットである
。図においてビット１はＬＳＢ、　　ビット８はＭＳＢ
を表す。Ｐ　Ｄ　（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｄｉｓｃｒｌｍ
ｌ−ｎａｔｏｒ）は、音声パケットとそれ以外のパケッ
トを区別するためのものである。Ｂ　Ｄ　Ｉ　（Ｂｌｏ
ｃｋＤｒｏｐｐｉｎｇ　（ｎｄｌｃａｔｏｒ）は、パケ
ット化した初期状態で廃棄できるブロック数とネットワ
ークの各ノード上で廃棄できるブロック数を示す。ここ
で、ブロックは、符号化のフレームを１６ｍ５（１２８
サンプル）として、音声の符号化出力をビット単位で１
フレーム分集めた１２８ビット単位の情報である。Ｔ　
Ｓ　（Ｔｉｍｅ　Ｓｔａｍｐ）は、ネットワークの各ノ
ードで生じた遅延量の累和を示す。ＣＴ（Ｃｏｄｉｎｇ
　Ｔｙｐｅ　）は、パケット作成の際に用いた音声符号
化の方法を示すフィールドである。

Ｓ　Ｅ　Ｑ　（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ　Ｎｕｍｂｅｒ）はパ
ケットの続き順を示す番号であり、パケットが紛失した
時に用いられる。Ｎ　Ｓ　（Ｎｏｔｓｅ　Ｆｉｅｌｄ）
は、背景ノイズのレベルヲ示ｔ　７　イー　／ｌ／ドで
ある。Ｎ０Ｎ−ＤＩ？０ＰＰＡＢｌ、ＥＯＣＴＥＴＳは
Ｅｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭ出力のコアピットのブロッ
クであり、ネットワーク上で廃棄できない情報ノフィー
ルトテある。０ＰＴＩＯＮＡＬ　ＤＲＯＰＰＡＢＬＥＢ
ＬＯＣＫＳは、Ｅｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭの下位ビッ
トのブＯ−／りであり、ネットワーク上でシステムから
要求があった場合に廃棄できる情報フィールドである。

パケットの先頭と後尾には、レイヤ２のヘッダとトレイ
ラが付く。第６図のフォーマットをもつパケットを用い
たパケットネットワークのプロトコルでは、パケット廃
棄は、パケット内の０ＰＴＩＯＮＡＬＤＲＯＰＰＡＢＬ
Ｅ　ＢＬＯＣＫを廃棄することにより行われる。

以上が従来のＥｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭとパケットフ
ォーマットを用いたパケット廃棄補償法である。この方
法は情報の廃棄がパケット内すなわち、ビット単位で行
われる場合は前述したように品質劣化が少ない方法であ
る。しかし、パケット単位で廃棄が生じた場合には、Ｅ
ｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭのコアビット廃棄されるので
品質の劣化が生じる。パケット廃棄によって１フレ一ム
分（１６ａｓ）の信号が完全に欠落し元の音声信号が再
生できなくなる。この状態は、１フレームで終わるわけ
ではなく、エンコーダとデコーダの非同期動作のため、
１フレーム以上続くことになる。パケット単位の廃棄の
補償法として、廃棄されたパケットの前後のパケットの
信号から補間再生する方法があるが、ＡＤＰＣＭの出力
である予測差分信号は相関が除去された信号であるので
、１フレーム（１２８サンプル）分離れたサンプルを用
いて補間しても補間の効果はほとんどなく品質劣化は避
けられない。

（発明が解決しようとする課題）Ｅｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭを用いた従来のパケット廃
棄補償法は、パケット単位の廃棄が生じた場合、Ｅｍｂ
ｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭのコアピットも廃棄されるので、
元の音声信号が再生できなくなると共に、エンコーダと
デコーダが非同期動作となるため、品質劣化が大きいと
いう問題点を有する。

本発明はこのような問題点に鑑みて行われ、パケット単
位の廃棄に対しても品質劣化の少ないパケット廃棄補償
法を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明はＥｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭの出力サンプル系
列を奇数サンプル系列と偶数サンプル系列に分ける手段
と、奇数サンプル系列と偶数サンプル系列を別々にパケ
ット化する手段と、受信側で廃棄されたパケットを知る
手段と、パケット廃棄がない場合には、奇数サンプル系
列のパケットと偶数サンプル系列のパケットを用いてＥ
ｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭの出力サンプル系列を再生す
る手段と、奇数サンプル系列のパケットと偶数サンプル
系列のパケットのうち一方のパケットが廃棄された場合
には、他方のパケットの奇数又は偶数のサンプル系列に
補間処理を行いＥｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭの出力サン
プル系列を再生する手段を有するというものである。

（作　用）Ｅｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭはビット単位の廃棄すなわ
ちパケット内のブロック廃棄に対し品質劣化の少ない符
号化法であり、本発明では音声を符号化する手段として
Ｅｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭを用いる。Ｅｍｂｅｄｅｄ
ＡＤＰＣＭの出力サンプル系列を奇数サンプル系列と偶
数サンプル系列に分ける手段は、奇数サンプル系列と偶
数サンプル系列を別々にパケット化する手段の前処理と
して用いられる手段である。奇数サンプル系列と偶数サ
ンプル系列を別々のパケットにして伝送することはパケ
ット廃棄によっである区間のＥｓｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣ
Ｍの符号が完全に消失する確率を非常に小さくする効果
がある。受信側には、廃棄パケットを知る手段とＥｍｂ
ｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭ符号系列再生手段があり、廃棄パ
ケットを知る手段の出力はＥｓｂａｄｅｄ　ＡＤＰＣＭ
符号系列再生手段に送られる。

Ｅ＋ｇｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭ符号系列再生手段は、パ
ケット廃棄がない場合には奇数サンプル系列のパケット
と偶数サンプル系列のパケットから直接Ｅｍｂｅｄｅｄ
ＡＤＰＣＭの符号系列を再生し、奇数サンプル系列のパ
ケットと偶数サンプル系列のパケットのうち一方が廃棄
された場合には他方のパケットのサンプル系列に補間処
理を行いＥｓｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭの符号系列を再生
する。このＥ■ｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭ符号系列再生法
は、パケット単位の廃棄がなく、パケット内のブロック
単位の廃棄のみが生じた場合には、従来のＥｍｂｅｄｅ
ｄ　ＡＤＰＣＭと同一の優れた特性をもち品質劣化が少
ない。パケット単位の廃棄が生じた場合でも、予測が不
完全であるため、Ｅｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭの出力サ
ンプル系列には近接サンプル間に相関があり、奇数サン
プル系列から偶数サンプル系列又は偶数サンプル系列か
ら奇数サンプル系列を補間再生することが可能で、品質
の劣化は少ない。

（実施例）以下、本発明に係る一実施例を図面を参照して説明する
。第１図は本発明の一実施例に係る音声パケット通信シ
ステムのブロック図である。

第１図において、１００は入力端子であり、μ−ＰＣＭ
又はＡ−ＰＣＭコーデックによりディジタル化された音
声信号の有音部が入力される。

１１０はＥｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭ　−ｒ−ン：７−
ダであり、第４図にブロック図を示した従来のＥｍｂｅ
ｄｅｄ　ＡＤＰＣＭエンコーダである。１２０はＥｍｂ
ｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭの符号系列を奇数サンプル系列と
偶数サンプル系列に分解する符号系列再生回路であり、
その出力はパケット化部へ送られる。パケット化部では
、入力した奇数サンプル系列と偶数サンプル系列を別々
に、奇数、偶数の順に１２８サンプル単位で第６図のフ
ォーマットでパケット化する。パケットは、ネットワー
ク上に送出され受信側でパケット分解部１４０へ人力さ
れる。パケット分解部１４０では、パケットがそれぞれ
の情報に分解される。１５０はパケット廃棄検出回路で
あり、第６図のフォーマットのＳＥＱの情報をもとに、
パケット廃棄の有無と、廃棄されたパケットが奇数サン
プル系列のパケットと偶数サンプル系列のパケットのう
ちどれかを検出し、その結果を符号系列再生回路１７０
へ送る。バッファ回路１６０は、バケット分解部１４０
で得られたＥｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭの符号系列を少
なくとも３パケット分蓄積するメモリ回路である。符号
系列再生回路１７０は、ＥＩｌｂｅｄｅｄＡＤＰＣＭの
符号系列を再生する回路であり、第２図のフローチャー
トに示す処理を行う。パケット廃棄検出回路の出力がパ
ケット廃棄がないことを示す場合には、奇数サンプル系
列と偶数サンプル系列を交互に並び替えることによりＥ
ｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭの符号系列を再生する。パケ
ット廃棄があって、廃棄パケットが奇数サンプル系列の
パケットである場合には偶数サンプル系列に補間処理を
行うことによりＥａ＋ｂｃｄｅｄ　ＡＤＰＣＭの符号系
列を再生する。

廃棄パケットが偶数サンプル系列のパケットである場合
は、奇数サンプル系列に補間処理を行うことによりＥｍ
ｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭの符号系列を再生する。

第３図は補間処理回路の一構成例を示すブロック図であ
る。この回路では、廃棄されずに残った奇数又は偶数サ
ンプル系列を入力端子２００から入力し、スイッチ回路
２１０でサンプル間に０を挿入する。スイッチ回路２１
０の端子２２０にはＯが入力される。サンプル間に０が
挿入された信号系列は、帯域幅が２　ＫＨｚのローパス
フィルタに入力される。Ｅｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭの
奇数サンプル系列及び偶数サンプル系列は、Ｅｔｉｂｅ
ｄｅｄ　ＡＤＰＣＭの符号系列のスペクトルを２ＫＩＩ
ｚで折り返したスペクトルをもつ。２１１Ｋｚのローパ
スフィルタは、ＥｍｂｅｄｅｄＡＤＰＣＭの符号系列の
少なくとも２１１Ｋｚまでのスペクトル成分を再生する
ために用いられる。補間処理の方法としてはローパスフ
ィルタを用いる方法の他に平均値補間を用いてもよい。

すなわち、奇数又は偶数サンプル系列をｄ　（ｎ−１）
　、　　ｄ　（ｎ＋１）として廃棄されたサンプルｄ　
（ｎ）を次式により補間する。

ｄ　（ｎ）　＝　」−ｔ　ｄ　（ｎ−１）　＋　ｄ　（
ｎｉｌ）　１また、最適な補間係数を送信側で求めて、
伝送し、その係数を用いて補間してもよい。

符号系列再生回路の出力は、Ｅｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣ
Ｍデコーダ１８０へ送られ、そこで音声信号の復号が行
われる。ＥＩｌｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭデコーダは、第
５図の構成をもつ従来のＥｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭデ
コーダである。

このように、本実施例のパケット通信システムでは、パ
ケット廃棄があった場合でも、ＥｍｂｅｄｅｄＡＤＰＣ
Ｍの符号系列を再生することができるので、品質劣化が
少ない。補間再生はローパスフィルタにより行われるの
で、復号音声は、高域成分が若干抑圧される程度で品質
劣化は少ない。

以上の実施例では、Ｅｉｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭ符号系
列を奇数サンプル系列、偶数サンプル系列の２つに分け
たが、２以」二の任意の複数系列に分けてもよい。

［発明の効果］以」−述べたように、本発明では、ＥｍｂｅｄｅｄＡＤ
ＰＣＭを用いて音声符号化を行っているので、ビット単
位の情報廃棄すなわちパケット内の情報廃棄に対し品質
劣化が少ないばかりではなく、Ｅｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰ
ＣＭの符号系列を奇数サンプル系列と偶数サンプル系列
に分け、それぞれを別々のパケットで送り、奇数と偶数
のサンプル系列のパケットのどちらか一方が廃棄された
場合には残ったパケットのサンプル系列から補間処理に
より廃棄されたサンプル系列を再生するので、パケット
単位の廃棄に対しても品質劣化が少ないという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る音声パケット通信シス
テムのブロック図、第２図は、第１図に記載の符号系列
再生回路の動作を示すフローチャート、第３図は本発明
の一実施例に係る補間処理回路の一構成例を示すブロッ
ク図、第４図は従来のＥｉｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭのエ
ンコーダ部のブロック図、第５図は従来のＥｍｂｅｄｅ
ｄ　ＡＤＰＣＭのデコーダ部のブロック図、第６図は、
従来のパケットフォーマットを示す図である。１００．２００．６００・・・入力端子、１１０−Ｅｍ
ｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭエンコーダ部コー２０・・・符
号系列分解回路、１３０・・・パケット化部、１４０・・・パケット分解部、１５０・・・パケット廃棄検出回路、１６０・・・バッファ回路、１７０・・・符号系列再生回路、１８０−Ｅｍｂｅｄｅｄ　ＡＤＰＣＭデコーダ部、２１
０・・・スイッチ回路、２３０・・・ローパスフィルタ６１０・・・ＰＣＭフォーマット変換回路、６２０・・
・減算回路、６３０・・・適応量子化器、６４０．６８０・・・ビットマスク回路、６５０・・・
適応逆量子化器、６６０．７００，７３０・・・加算回路、６７０．７１
０・・・適応予測器、６９０・・・フィードバック適応逆量子化器、７２０・
・・フィードフォワード適応逆量子化器、７４０・・・
ＰＣＭフォーマット変換回路、７５０・・・タンデム接
続補正回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）音声信号の有音部分もパケット単位で伝送する音
声パケット通信システムにおいて、送信側にＥｍｂｅｄ
ｅｄ符号化を行う手段とＥｍｂｅｄｅｄ符号系列を奇数
サンプル系列と偶数サンプル系列に分ける手段と、奇数
サンプル系列と偶数サンプル系列を別々にパケット化し
伝送する手段を有し、受信側に、パケットを分解する手
段と、廃棄されたパケットを知る手段と、受信したパケ
ットを蓄積する手段と、Ｅｍｂｅｄｅｄ符号系列を再生
する手段と、Ｅｍｂｅｄｅｄ復号化を行う手段を有する
ことを特徴とするパケット廃棄補償方法。
（２）Ｅｍｂｅｄｅｄ符号系列を再生する手段は、パケ
ット廃棄がない場合には奇数サンプル系列のパケットと
偶数サンプル系列のパケットを用いてＥｍｂｅｄｅｄ符
号系列を再生し、奇数サンプル系列のパケットと偶数サ
ンプル系列のパケットのうち一方が廃棄された場合には
、他方のパケットで伝送された奇数又は偶数のサンプル
系列に補間処理を施しＥｍｂｅｄｅｄ符号系列を再生す
る機能を有することを特徴とする請求項１記載のパケット廃棄補償方法。