WO2008047560A1

WO2008047560A1 - Voice transmission apparatus

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Publication number: WO2008047560A1
Application number: PCT/JP2007/068883
Authority: WO
Inventors: Takashi Endoh
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2008-04-24
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Description

明細書

音声伝送装置

技術分野

[0001] 本発明は、音声を符号化して通信する音声伝送装置に関し、特に、無線 LAN (Lo cal Area Network)や携帯電話網等、一時的に途切れることのある通信路を経由する場合に、中断時間を短くするように改善した音声伝送装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、パケット交換網を通じて符号化した音声を伝送する装置や方法が知られており、例えば、「パケット交換方式」（特許文献 1参照）や「パケット通信方法」（特許文献 2参照）がある。

パケット交換網用の通信装置としては、 ATM (Asynchronous Transfer Mode )や IEEE802. 3等がある力、近年では、ケーブルテレビや ADSL (Assymetric D igital Subscriber Line)や光ファイバ一等による高速インターネット接続が家庭に普及したことにより、 IP (Internet Protocol)上で音声データを送受信して通話を可能とする VoIP (Voice over IP)装置が実用化され、 IP電話とも呼ばれている。

[0003] このような音声伝送装置の受信側では、パケット交換網で発生する伝送遅延の揺らぎを吸収するため、揺らぎ吸収バッファを備えている。

図 13は、従来のパケット交換方式を説明するブロック図である。図 13に示すように、従来のパケット交換方式においては、受信側に遅延差吸収用バッファを設け、送信側は同一通話に属するパケットにシーケンス番号を付加して送信し、受信側では受信パケットのシーケンス番号を監視しつつ受信パケットを遅延差吸収用バッファに格納し、また、当該通話に属する最初のパケットを受信した時点から定められた時間だけ経過した時点において、受信パケットの遅延差吸収用バッファから一定速度での読み出しを開始する。

[0004] 受信側では、受信パケットのシーケンス番号が抜けた場合には、抜けた個数だけ余分なパケットを前記遅延差吸収用バッファに格納する。更に、バッファがアンダフローしたら余分なパケットを揷入再生し、且つ、揷入後アンダフロー時に再生すべきであつたシーケンス番号を有するパケットを受信したときには、それを廃棄する。更に、遅延差吸収用バッファがオーバフローした場合には、オーバフローしたパケットを廃棄する。

これによつて再生タイミングを変更することなぐ一定のタイミングでバッファから読み出して再生することが可能になる。余分なパケットはダミー'パケットとも呼ばれ、無音や背景雑音或いは一つ前に届いたパケットを繰り返したパケットである。但し、バケツトの到着が早過ぎて遅延差吸収バッファがオーバフローした場合は、オーバフローしたパケットを廃棄して、再生タイミングを変更する。パケット廃棄等によりシーケンス番号が抜けていた場合には、余分なパケットをバッファに格納する。

[0005] 図 13において、受信回線 1からパケットを受信すると、シーケンス番号チェック回路

2は、受信パケットのシーケンス番号をチェックし、シーケンス番号が飛んだ場合には、その個数だけダミーパケット発生回路 3に通知して、音声の場合なら、無音パケット或いは背景雑音パケット等のダミーパケットを遅延差吸収バッファメモリ 4に書き込ませる。

また、シーケンス番号チェック回路 2は、遅延差吸収バッファメモリ 4がー杯で受信パケットを格納できないときには、そのパケットを廃棄する。更に、シーケンス番号チェック回路 2は、呼設定が行われた後に最初に到着するパケットを検出し、タイマ 5に通知して、確率的に十分な長さの時間 Dの後に、遅延差吸収バッファメモリ 4からのパケットの連続的再生をスタートさせる。

[0006] 一方、遅延差吸収バッファメモリ 4が空になり、アンダフローとなったときには、ダミーパケット発生回路 3からのダミーパケットを再生して、アンダフローした旨をシーケンス番号チェック回路 2に通知する。シーケンス番号チェック回路 2は、その後、当該パケットを受信した場合には、そのパケットを直ちに廃棄する。時間 Dの値、呼設定情報等は、制御回路 6から各回路に通知される。

現在、無線 LANや携帯電話網の普及により、このような無線通信路上で VoIPを実現することが要望されつつある。無線通信路は一時的に通信品質が悪化して、比較的長い時間通信が途絶えることがある。このときの挙動は、無線通信路の無線通信プロトコノレによる力 S、これについては、例えば、本発明人による、「データ通信装置」 ( 特開 2006— 101339号公報参照）や「データ通信装置」（特開 2006— 101340号公報参照）において、説明されている。

[0007] 即ち、比較的長い時間、通信が途絶えた後に、送信を待っていたパケットが大量に送信されると、場合によってはその下流で輻輳を起こしたり受信側での処理能力を圧迫したりする。この現象をディレイスパイクと呼ぶ。

また、従来、音声パケットを伝送する需要の増大に対応して、サービスクラスに応じた制御を行う QoS (QuaLity of Service)制御を備えた無線通信装置も現れている。この装置の場合、音声パケットに対しては遅延を少なくし、誤りや廃棄を許容するので、ディレイスパイクを生じさせなレ、ようにすることもできる。

特許文献 1 :特開平 01— 029141号公報

特許文献 2：特開平 04— 100454号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] このディレイスパイクを生じるような無線通信路で音声パケットを伝送すると、受信端末装置の揺らぎ吸収バッファがアンダフローした後に大量のパケットが到着するが、これらのうち再生時刻を過ぎているパケットは廃棄され、再生時刻に間に合ったパケットは再生される。

図 14は、従来技術において各部品又は装置を伝達される音声フレーム又はバケツトの様子を示す説明図である。図において、横軸は時間であり、音声フレーム及び音声フレームを格納したパケットが上から下へ伝達される様子を矢印で示してある。 1本の矢印が 1個の音声フレーム又はパケットを表しており、図を分力、り易くするために 4 個毎にハッチングを施してある。但し、このハッチングは便宜上のものでありデータタィプゃ機能の違レ、を示すものではな!/、。

[0009] 図 14に示すように、伝達に関わる部品や装置は、マイク、エンコーダ、無線送信部、第 1基地局、サーバ、第 2基地局、無線受信部 +揺らぎ吸収バッファ部、デコーダ、及びスピーカである。これらの部品や装置は、音声フレーム又はパケットを受け取つた後、ある遅延時間が経過してから出力する。この遅延時間は、各部品又は装置の動作に依るのであるが、エンコーダ、無線送信部、第 1基地局、第 2基地局、デコーダにおいては、 1フレーム又はパケット分の遅延を生じている。更に、サーバでは、 2. 5パケット分の遅延が生じている。揺らぎ吸収バッファ部では、初期化時に J個のパケットを蓄積する。但し、 J = 7である。 1個のパケットに 1個の音声フレームを格納しているので、所定蓄積時間 Tjは音声フレームの周期の J倍である。

[0010] 図 14では、先ず、音声伝送が定常状態になっている所から始まる。定常状態では、揺らぎ吸収バッファ部において、所定蓄積時間 Tj分に対応する J個のパケットが蓄積されている。この状態で設定した標準的な遅延を受けて、 4個のパケットが揺らぎ吸収バッファ部へ到着する様子が示されている。揺らぎ吸収バッファ部で Tjの遅延を受けた後、 4個の音声フレームが再生されている。

それに引き続いて、無線送信部と第 1の基地局の間の無線通信路が悪化し、時間 dの間は送信ができくなつている。但し、 dは音声パケット周期の 10倍である。この中断期間中も音声パケットは発生し続けており、無線送信部の前で滞留している。時間 dの経過後、無線通信路が回復すると無線送信部はパケットの送信を再開する力遅延時間 tl (ここでは、 1音声フレーム周期としている）を必要としており、 tl以上経過してから送信が再開する。

[0011] 送信が再開されると、滞留していたパケットがスパイク状に大量に送信される。このパケットは、下流の通信装置やサーバにスパイク状の負荷をかけるため、更に、遅延を生じたり輻輳を起こす可能性がある。時間 dは、揺らぎ吸収バッファ部の所定蓄積時間 Tjよりも 3フレーム分大きかったため、時間 tufで示す間、つまり、 3フレームの間、パケットの到着は再生タイミングに間に合わず、アンダフローが発生する。アンダフローの発生時には、パケットの補間が行われる。アンダフロー中の補間方法としては、前のフレームを外揷補間しつつゲインを段々小さくする方法を用いる。また、再生タイミングに間に合わな力、つたパケットは廃棄される。時間 tufの後、到着したパケットは、再生タイミングに間に合うので再生され始める。更に、大量に到着するパケットによつて、揺らぎ吸収バッファ部 21の所定蓄積時間 Tj分のパケットは、通信路が十分に広い帯域を持つ理想的な場合では速やかに回復される。

[0012] 但し、通信路は、一度に大量のパケットを伝送するだけの帯域を持たない場合がある。このため、パケットは更に遅延させられ、受信端末装置に到着するパケットのうち再生時刻に間に合わないものの割合が多くなる。この結果、帯域を圧迫して伝送しても再生時刻に間に合わずに無駄に廃棄されてしまうという問題がある。

また、通信路中には介在しているサーバがあり、仕様上の収容回線数を保証しなければならないため、スパイク状の負荷をサーバにかけることは危険であるという問題がある。

次に、 QoS制御を備えて遅延した音声パケットを早期に廃棄する無線通信路の場合を説明する。

[0013] 図 15は、従来技術において QoS制御を備えて遅延した音声パケットを早期に廃棄する無線通信路の様子を示す、図 14と同様の説明図である。図 15に示すように、この場合、無線送信部は無線通信路が途切れた時間 dの間、送信できないパケットを直ちに廃棄する。会話を目的とする音声伝送の際は、遅延は大きな品質評価値の下落を引き起こすことが知られており、遅延したパケットを廃棄することは重要な手段である。

時間 dの経過後、無線通信路が回復すると、無線送信部は送信を再開するが、遅延時間 tl (ここでは、 1音声フレーム周期としている）を必要としており、 tl以上経過してから送信が再開する。

[0014] パケットが到着し始めたとき、揺らぎ吸収バッファはアンダフローを生じ、空になっている。揺らぎ吸収バッファ部は、到着したパケットの再生タイミングを管理しているので、到着しても直ぐには再生せずに、所定蓄積時間 Tjの遅延を加味したタイミングで再生が開始される。これによつて、揺らぎ吸収バッファの蓄積量が回復する力アンダフローによって再生すべきパケットが到着していない時間が長くなるという問題がある。この間、最初は補間が行われる力やがて音声信号のゲインが下げられ、替わりに快適に感じられる雑音を出力するだけである。

本発明の目的は、伝送したパケットが無駄に廃棄されてしまうことがなぐサーバにスパイク状の負荷をかけず、また、アンダフローによって再生すべきパケットが到着していない時間が長くなるのを防止する音声伝送装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0015] 上記目的を達成するため、本発明に係る音声伝送装置は、音声データを格納したパケットをパケット交換網へ送信する送信部と、前記パケット交換網から前記パケットを受信する受信部と、前記受信部に設けられた、前記パケットの伝送遅延を吸収する揺らぎ吸収バッファ部と、前記送信部に設けられた、送信が一時的に行えない場合に送信すべき前記パケットを待ち行列に繋ぐ送信待ち制御部とを備える音声伝送装置において、前記送信待ち制御部は、前記待ち行列に繋がれている前記パケットの音声データの蓄積時間を算出する蓄積時間算出部を備え、前記送信待ち制御部は、前記蓄積時間算出部が算出した蓄積時間が閾値以下になるように、最も古く繋がれたパケットを前記待ち行列から取り出して廃棄することにより、新しいパケットを前記待ち行列に繋ぎ続け、前記閾値を前記揺らぎ吸収バッファ部の蓄積時間に等しくすることを特 ί毁としている。

[0016] また、本発明の一実施態様による音声伝送装置は、前記受信部が、前記揺らぎ吸収バッファ部の前記蓄積時間を前記送信待ち制御部へ通知し、前記送信待ち制御部は、通知された前記蓄積時間によって前記閾値を更新することが好ましい。

また、本発明の別の実施態様による音声伝送装置は、前記送信待ち制御部が、前記待ち行列に繋がれている前記パケットを廃棄するかどうか判定する廃棄判定部を備え、該廃棄判定部の判定に従って廃棄を行い、前記廃棄判定部は、前記待ち行列の最大の長さを Lとし、 k個のパケットの送信に対して 1個の割合でパケットの廃棄を行うとした場合に、前記個数 kを l≤k≤Lの範囲で変化させ、前記蓄積時間算出部が算出した蓄積時間が大きいほど前記個数 kを小さくし、蓄積時間が小さいほど前記個数 kを大きくするように判定することが好まし!/、。

発明の効果

[0017] 本発明によれば、伝送したパケットが無駄に廃棄されてしまうことがなぐサーバにスパイク状の負荷をかけず、また、アンダフローによって再生すべきパケットが到着してレ、な!/、時間が長くなるのを防止する。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]本発明の第 1実施の形態に係る音声伝送装置の送信部と受信部を示し、（a)は送信部のブロック図、（b)は受信部のブロック図である。

[図 2]図 1の音声伝送装置を用いたパケット交換網による通信システムを説明するブロック図である。

[図 3]送信部の処理の手順を示すフローチャート（その 1)である。

[図 4]送信部の処理の手順を示すフローチャート（その 2)である。

[図 5]無線送信部が送信不可能状態から送信可能状態へと変化した際に実行される処理手順を示すフローチャートである。

[図 6]本実施の形態において各部品又は装置を伝達される音声フレーム又はパケットの様子を示す説明図である。

[図 7]本発明の第 2実施の形態に係る音声伝送装置の送信部を示すブロック図であ

[図 8]カウンタ iに対する配列の参照値 r[i]と個数 kの関係を表で示す説明図である。

[図 9]第 2実施の形態において送信待ち制御部がエンコーダの音声フレーム周期のタイミングを受けて繰り返し行う処理の手順を示すフローチャートである。

[図 10]第 2実施の形態において各部品又は装置を伝達される音声フレーム又はパケットの様子を示す説明図である。

[図 11]第 2実施の形態において、アンダフローの回復が下流の遅延揺らぎを受けて更に遅延した場合における、各部品又は装置を伝達される音声フレーム又はバケツトの様子を示す説明図である。

[図 12]図 11との比較のために、廃棄割合を 3個に 1個に固定した場合における、各部品又は装置を伝達される音声フレーム又はパケットの様子を示す説明図である。

[図 13]従来のパケット交換方式を説明するブロック図である。

[図 14]従来技術において各部品又は装置を伝達される音声フレーム又はパケットの様子を示す説明図である。

[図 15]従来技術において QoS制御を備えて遅延した音声パケットを早期に廃棄する無線通信路の様子を示す、図 14と同様の説明図である。

符号の説明

10, 35 送信部

11 受信部

12 マイク 13 エンコーダ

14 パケット化部

15, 36 送信待ち制御部

16 メモリ

17 無線送信部

18 蓄積時間算出部

19 待ち行列

20 無線受信部

21 揺らぎ吸収バッファ部

22 逆パケット化部

23 デコーダ

24 スピーカ

25 第 1端末装置

26 第 2端末装置

27 第 1基地局

28 第 2基地局

29 IP網

30 サーノ

37 廃棄判定部

38 カウンタ

39 配列

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。 (第 1実施の形態）

図 1は、本発明の第 1実施の形態に係る音声伝送装置の送信部と受信部を示し、 ( a)は送信部のブロック図、（b)は受信部のブロック図である。図 1に示すように、送信部 10と受信部 11は、音声伝送装置を構成し、一体の端末装置に組み込まれて、無線データ通信を実現する基地局と通信する。送信部 10は、マイク 12、エンコーダ 13 、パケット化部 14、送信待ち制御部 15、メモリ 16、及び無線送信部 17を有しており、送信待ち制御部 15は、蓄積時間算出部 18と待ち行列 19を有している。受信部 11 は、無線受信部 20、揺らぎ吸収バッファ部 21、逆パケット化部 22、デコーダ 23、及びスピーカ 24を有して!/、る。

[0021] 図 2は、図 1の音声伝送装置を用いたパケット交換網による通信システムを説明するブロック図である。図 2において、図 1の送信部 10と受信部 11からなる音声伝送装置は、第 1端末装置 25と第 2端末装置 26として示されている。第 1端末装置 25は、第 1基地局 27との間で無線通信を行い、第 2端末装置 26は第 2基地局 28と無線通信を行う。第 1基地局 27と第 2基地局 28は、有線の通信路によってサービスを提供してレ、る事業者専用の IP網 29へと接続する。

第 1端末装置 25と第 1基地局 27の間では、無線レイヤプロトコルを実行することにより通信を実現している。第 1端末装置 25は、第 1基地局 27と無線通信路を確立した後、 IP網 29を経由したパケット通信を行う。第 2端末装置 26と第 2基地局 28の間も同様である。

[0022] IP網 29には、更に、サーバ 30が接続されており、通信される IPパケットは、一度サーバ 30に集められ、事業者固有の処理やサービスを実施した後、相手端末装置へ送られる。

図 1に示す、音声伝送装置を構成する送信部 10と受信部 11について説明する。ここで、第 1端末装置 25と第 1基地局 27の間、及び第 2端末装置 26と第 2基地局 28の間で、無線通信路が確立されているものとし、更に、送信部 10は、第 1端末装置 25 内にあり、受信部 11は第 2端末装置 26内にあり、音声を伝送するものとする。

[0023] 先ず、音声伝送を開始するための初期化段階において、蓄積時間算出部 18が記憶している蓄積時間 Ttを 0に初期化し、また、待ち行列 19を空に、また、送信待ち制御部 15の所定の閾値 Twと揺らぎ吸収バッファ部 21の所定蓄積時間 Tjを、共に所定の初期値で初期化しておく。本実施の形態では、この初期値は音声フレームの 7 個分の 140msである。但し、 1個の音声フレームは 20msである。

送信部 10において、音声は、マイク 12によって電気信号に変換され、エンコーダ 1 3へ入力される。エンコーダ 13は、電気信号を A/D変換し、公知の符号化方式である GSM (Global System for Mobile communication)— AMR (Adaptive Multi— Rate)で音声を符号化する。この場合、音声は 8kHzでサンプルされて 20m sのフレーム毎に符号化され、符号化速度は 12. 2kbpsである。

[0024] パケット化部 14は、 20ms分の音声フレームの 1個から数個を、第 2端末装置 26に宛てたパケットに格納する。パケット化の際に使用するプロトコルは、 RTP (Real-ti me Transport Protocol) UDP (User Datagram Protocol) ZIPで ¾>ο。丄個のパケットに格納する音声フレームの数が少ないほど遅延が短くなり、品質評価上好ましいが、総データ中に占めるプロトコルが使用するヘッダの割合が増えるために多くのスループットを必要とする、という短所がある。本実施の形態では、ネットワークは十分に広帯域であるため、 1個のパケットに 1個の音声フレームを格納する。

パケット化部 14は、作成したパケットをメモリ 16に記憶させ、更に、メモリ 16上のアドレスを送信待ち制御部 15へ通知する。送信待ち制御部 15は、待ち行列 19が空かどうか判定し、空であれば、無線送信部 17が送信可能状態にあるかどうかを判定する。

[0025] 無線送信部 17は、既に第 1基地局 27と無線データ通信を開始しているので、通常なら送信可能な状態であるはずであるが、一時的に無線通信路の品質が悪化し送信が不可能な状態になることがある。無線送信部 17は、この状態を表すレジスタを持つており、送信待ち制御部 15は、このレジスタを読み出して送信可能状態かどうかを判定する。送信可能状態ならば、送信待ち制御部 15は、通知されたアドレスを無線送信部 17へ通知する。無線送信部 17は、通知されたアドレスで識別されるメモリ 16 内のパケットを、無線通信路を通じて第 1基地局 27へ送信する。送信が完了すると、無線送信部 17はメモリ 16上のパケットを解放する。

[0026] その他の場合、つまり、待ち行列 19が空でない場合、又は無線送信部 17が送信可能状態でない場合、送信待ち制御部 15は、通知されたアドレスを蓄積時間算出部 18へ通知する。蓄積時間算出部 18は、通知されたアドレスで識別されるパケットに含まれる音声データの再生時間 Τρを求める。 1個のパケットに必ず 1個の音声フレームを格納する場合には、再生時間 Τρは 20msとなる。但し、 1個のパケットに格納する音声フレームの数が変動するような構成も可能であり、その場合、蓄積時間算出部 18は、通知されたアドレスで識別されるパケットを調べて再生時間 Tpを求める。 [0027] 蓄積時間算出部 18は、記憶している現在の蓄積時間が Ttであり、通知されたパケットの再生時間力 STpであるとすると、両者の和が閾値 Tw以下であるか否かを判定す

Tt+ Tp ≤ Tw (1)

両者の和が閾値 Tw以下の場合、蓄積時間算出部 18は、その和（Tt + Tp)で Ttの値を更新し、送信待ち制御部 15に対して、式（1)の不等式が満たされていることを通知する。この通知によって、送信待ち制御部 15は、通知されたアドレスを待ち行列 1 9に繋ぐ。

両者の和が閾値 Twを越える場合、蓄積時間算出部 18は、送信待ち制御部 15に対して、式（1)の不等式が満たされないことを通知する。この通知によって、送信待ち制御部 15は、待ち行列 19の中の順序が最も古いパケットのアドレスを取り出し、蓄積時間算出部 18に対して、そのパケットが待ち行列 19から削除されることを通知する。

[0028] 蓄積時間算出部 18は、通知されたアドレスで識別されるパケットに含まれる音声データの再生時間 Tpを求め、現在の蓄積時間 Ttから減算する。つまり、（Tt— Tp)を求めて、これを新しい Ttの値として記憶する。次に、送信待ち制御部 15は、待ち行歹 IJ 19から該当のパケットのアドレスを取り除き、更に、対応するメモリ 16内のパケットデータを解放する。その後、送信待ち制御部 15は、新しいパケットを格納するべく通知されたアドレスを蓄積時間算出部 18へ通知する処理へ戻る。

この動作によって、待ち行列 19に格納されて送信待ちをするパケットに含まれる音声の再生時間の合計が、閾値 Tw以下となり、且つ、最新のパケットが待ち行列 19に繋がれていることになる。本発明では、この所定の閾値 Twを、揺らぎ吸収バッファ部 21の所定蓄積時間に等しくすることに特徴がある。

[0029] 無線送信部 17が、送信不可能状態から送信可能状態に変化すると、送信待ち制御部 15は、待ち行列 19の中に繋がれているパケットが有るか否かを判定する。パケットが有る場合、その中で順序が最も古いパケットを選択し、蓄積時間算出部 18に対して、そのパケットが待ち行列 19から削除されることを通知する。

蓄積時間算出部 18は、通知されたパケットの再生時間 Tpを求めて、蓄積時間 Tt から減算する。その後、送信待ち制御部 15は、待ち行列 19から該当パケットのァドレスを削除し、そのアドレスを無線送信部 17へ通知する。無線送信部 17は、通知されたアドレスで識別されるメモリ 16内のパケットを、無線通信路を通じて第 1基地局 27 へ送信する。送信が完了すると、無線送信部 17は、メモリ 16上の該当パケットを解放する。

[0030] この動作の最中であっても、新しい音声パケットを発生させ送信待ち制御部 15へ入力することが可能である。このパケットは、上述の動作に従って待ち行列 19に繋がれる。待ち行列 19に新しいパケットが繋がれる速度よりも、古いパケットが取り出される速度の方が大きいために、待ち行列 19は、速やかに減少して、やがて空になる。図 2において、第 1基地局 27は、送信部 10から受信したパケットの中から IP層以上のパケットデータを取り出し、これを IP網 29へ送信する。但し、 IPパケットは、第 2端末装置 26に宛てられているが、サービス及び管理上の必要からサーバ 30を経由する必要がある。このため、第 1基地局 27からサーバ 30へ宛てたパケットの中に、該 IP パケットをカプセル化する。サーバ 30は、受信したパケットを第 2の基地局を経由して第 2端末装置 26へ届ける。

[0031] 次に、受信部 11について説明する。受信部 11は、第 2端末装置 26に設けられている。無線受信部 20は、第 2基地局 28からパケットを受信する。受信したパケットデータに誤りがあった場合は廃棄し、正しければ揺らぎ吸収バッファ部 21へ渡される。揺らぎ吸収バッファ部 21では、通信の開始時に、所定の蓄積時間 Tj相当の音声フレームを蓄積する。所定の蓄積時間 Tjは、通信路の遅延の揺らぎをどの程度まで吸収するか、及び、音声品質評価上どの程度の遅延まで許すか、を勘案して決める。所定蓄積時間 Tj相当のパケット数を変對で表すことにし、本実施の形態では、 J = 7 パケット、即ち、 Tj = 140msとする。所定の蓄積時間 Tj相当の音声フレームを再生している間に、新しいパケットが到着しない場合、アンダフローが発生する。

[0032] 揺らぎ吸収バッファ部 21は、 Tjの倍程度のバッファを確保しておき、それを超えて到着したパケットはオーバフローを発生して!/、るので、到着したパケットを廃棄する。若しくはバッファ内の順序の最も古いパケットを廃棄して、到着したパケットをバッファに格納する構成でもよい。

RTPヘッダには、シーケンス番号やタイムスタンプを格納することができるため、廃棄ゃエラーによるパケットの損失を検出することができる。この場合、揺らぎ吸収バッファ部 21には、パケット損失を示すパケットを発生させて格納しておき、再生時には、デコーダ 23が備えている PLC (Packet Loss Concealment)を実行する。

[0033] PLCとしては、前のフレームを繰り返す方法、外揷によって補間する方法、心地の良い雑音を再生する方法等がある。また、 GSM— AMRの欠損したフレームの誤り隠蔽については、 f列えば、" AMR speech Codec ; Error concealment of lo st frames (Release 6) " , 3GPP TS 26. 091 V6. 0. 0 (2004— 12) .に、説明されている。

本実施の形態において、アンダフローが発生した場合、その後パケットが到着し始めると、揺らぎ吸収バッファ部 21は、通信の開始時と同様に、所定の蓄積時間 Tj相当の音声フレームを蓄積し遅延させる。蓄積量が所定の蓄積時間 Tjに達した後は、再生タイミングに従って、順序の古いパケットから順に読み出して逆パケット化部 22 へ渡し、再生を行う。

[0034] 或いは、従来技術のように、アンダフローが発生した場合、揺らぎ吸収バッファ部 2 1は、パケット損失と同様に、 RTPヘッダのシーケンス番号やタイムスタンプに基づいた再生タイミングをカウントし続け、再生タイミングに間に合わないパケットを廃棄し、遅延揺らぎが回復して再生タイミングに間に合うパケットの到着を待つことも可能であ揺らぎ吸収バッファ部 21において、通信の開始時に、所定の蓄積時間 Tj相当の音声フレームを蓄積した後は、再生タイミングに従って、順序の古いパケットから順に読み出して逆パケット化部 22へ渡す。

逆パケット化部 22は、渡されたパケットの中の音声フレームを取り出し、デコーダ 23 へ渡す。デコーダ 23は、符号を復号して音声フレームを作成しアナログ信号を出力する。アナログ信号は、スピーカ 24により音波となって、人の聴覚で聴取される。

[0035] 本実施の形態では、音声伝送を開始するための初期化段階におレ、て、送信待ち制御部 15の所定の閾値 Twと揺らぎ吸収バッファ部 21の所定蓄積時間 Tjを、共に所定の初期値で初期化した。しかし、通信路の遅延揺らぎの状況によっては、揺らぎ吸収バッファ部 21の所定蓄積時間 Tjを動的に変更することができる。この場合、第 2端末装置 26の受信部 11は、第 1端末装置 25の送信部 10の送信待ち制御部 15へ、新しい所定蓄積時間 Tjを通知する。第 2端末装置 26にも、送信部 1 0と無線送信部 17が存在し、第 1端末装置 25にも、受信部 11と無線受信部 20が存在しており、逆方向の通信路が形成されているため、これらを通じて通知を実行する。新しい所定蓄積時間 Tjの通知を受けた送信待ち制御部 15は、所定の閾値 Twを更新する。

[0036] 図 3は、送信部の処理の手順を示すフローチャート（その 1)であり、図 4は、送信部の処理の手順を示すフローチャート（その 2)である。但し、図 3の処理の前に、音声伝送を開始するための初期化段階において、蓄積時間算出部 18が記憶している蓄積時間 Ttを 0に初期化し、また、待ち行列 19を空に初期化しておくものとする。また、図 3に示す、送信部 10の処理は、連続した音声信号を符号化して送信するために、音声フレームの周期である 20ms毎に繰り返し実行される。

図 3及び図 4に示すように、送信部 10が処理を開始すると、先ず、エンコーダ 13が符号を出力する（ステップ S101)。マイク 12が出力している音声の電気信号を、ェンコーダ 13が A/D変換し、公知の符号化方式である GSM— AMRで音声を符号化する。この場合、音声は 8kHzでサンプルされて 20msのフレーム毎に符号化され、符号化速度は 12. 2kbpsである。

[0037] 次に、パケット化部 14がメモリ 16にパケットを作成する（ステップ S102)。つまり、パケット化部 14が、 20ms分の音声フレームの 1個を、第 2端末装置 26に宛てたバケツトに格納する。パケット化の際に使用するプロトコルは、 RTP/UDP/IPである。ノケット化部 14は、作成したパケットをメモリ 16に記憶させ、更に、メモリ 16上のアドレスを送信待ち制御部 15へ通知する。

[0038] 次に、待ち行列 19は空か否かを判断する（ステップ S103)。送信待ち制御部 15が、待ち行列 19は空か否かを判断した結果、空である (yes)場合、送信可能か否かを判断する（ステップ S104)。即ち、送信待ち制御部 15は、無線送信部 17は送信可能状態にあるかどうかを判断する。無線送信部 17は、既に第 1基地局 27と無線データ通信を開始しているので、通常なら送信可能な状態のはずである力一時的に、無線通信路の品質が悪化し送信が不可能な状態になることがある。無線送信部 17は、この状態を表すレジスタを持っており、送信待ち制御部 15は、このレジスタを読み出して送信可能状態かどうかを判断する。

[0039] この送信可能か否かの判断の結果、送信可能状態である (yes)場合、無線送信部 17にパケットを直ちに送信させる（ステップ S105)。送信待ち制御部 15は、通知されたアドレスを無線送信部 17へ通知し、無線送信部 17は、通知されたアドレスで識別されるメモリ 16内のパケットを、無線通信路を通じて第 1基地局 27へ送信する。送信が完了すると、無線送信部 17は、メモリ 16上のパケットを解放する。その後、処理を終了する。

[0040] 一方、待ち行列 19は空か否かを判断 (ステップ S103)した結果、空でない (no)場合、及び送信可能か否力、を判断 (ステップ S104)した結果、送信可能状態でない (n o)場合、蓄積時間算出部 18がパケットの音声の再生時間 Tpを求める (ステップ S 10 6)。つまり、蓄積時間算出部 18は、送信待ち制御部 15に通知されたアドレスで識別されるパケットに含まれる音声データの再生時間 Tpを求める。 1個のパケットに必ず 1 個の音声フレームを格納する場合には、再生時間 Tpは 20msとなる。但し、 1個のパケットに格納する音声フレームの数が変動するような構成も可能であり、その場合、蓄積時間算出部 18は、通知されたアドレスで識別されるパケットを調べて再生時間 Tp を求める。

[0041] 次に、蓄積時間 Ttと再生時間 Tpの和が閾値 Tw以下であるか否かを判断する（ステツプ S 107)。つまり、蓄積時間算出部 18は、記憶している現在の蓄積時間が Ttであり、通知されたパケットの再生時間力 STpであるとして、両者の和が閾値 Tw以下である（式（1)参照）か否かを判断する。判断の結果、両者の和 (Tt + Tp)が閾値 Tw以下である (yes)場合、蓄積時間算出部 18は、その和で Ttの値 (Tt=Tt + Tp)を更新する（ステップ S108)。更新後、送信待ち制御部 15は、通知されたアドレスをパケット待ち行列 19へ繋ぎ（ステップ S109)、その後、処理を終了する。

[0042] 一方、両者の和が閾値 Tw以下であるか否かを判断 (ステップ S107)した結果、閾値 Tw以下でな!/、 (no)場合、最も古レ、パケットを選択して通知する（ステップ S 110) 。つまり、送信待ち制御部 15が、待ち行列 19の中の順序が最も古いパケットのァドレスを取り出す。次に、蓄積時間算出部 18がパケットの音声の再生時間 Tpを求める（ステップ S i l l )。つまり、送信待ち制御部 15は、蓄積時間算出部 18に対し、取り出した最も古いパケットのアドレスを通知すると共に、そのパケットが待ち行列 19から削除されることを通知し、蓄積時間算出部 18は、通知されたアドレスで識別されるパケットに含まれる音声データの再生時間 Tpを求める。

[0043] その後、蓄積時間算出部 18が、現在の蓄積時間 Ttから再生時間 Tpを減算 (Tt Tp)し、得られた結果を、新しい Ttの値 (Tt=Tt— Tp)として記憶する（ステップ S11 2)。

次に、最も古いパケットを待ち行列 19から削除しメモリ 16からも開放する（ステップ S 113) ₀つまり、送信待ち制御部 15が、待ち行列 19から該当のパケットのアドレスを取り除き、更に、対応するメモリ 16内のパケットデータを解放する。

その後、ステップ S 106へ戻る。

[0044] このように、上述した処理を経ることにより、待ち行列 19に格納されて送信待ちをするパケットに含まれる音声の再生時間の合計が閾値 Tw以下となり、且つ、最新のパケットが待ち行列 19に繋がれていることになる。本発明では、この所定の閾値 Twを揺らぎ吸収バッファ部 21の所定蓄積時間 Tjに等しくすることに特徴がある。

図 5は、無線送信部が送信不可能状態から送信可能状態へと変化した際に実行される処理手順を示すフローチャートである。図 5に示すように、本実施の形態において無線送信部 17が送信不可能状態から送信可能状態へ変化すると、先ず、送信待ち制御部 15が、待ち行列 19の中に繋がれているパケットが有るかどうかを判断する（ステップ S201)。

[0045] 判断の結果、繋がれて!/、るパケットが有る (yes)場合は、最も古!/、パケットを選択して通知する（ステップ S202)。つまり、送信待ち制御部 15が、待ち行列 19の中で順序が最も古いパケットを選択し、蓄積時間算出部 18に対して、そのパケットが待ち行歹 IJ19から削除されることを通知する。一方、判断の結果、繋がれているパケットが無い (no)場合は、処理を終了する。

次に、蓄積時間算出部 18は、通知されたパケットの音声の再生時間 Tpを求める（ステップ S203)。その後、蓄積時間算出部 18が、再生時間 Tpを蓄積時間 Tt力も減算（Tt— Tp)する（ステップ S204)。

[0046] 次に、送信待ち制御部 15が、最も古いパケットのアドレスを待ち行列 19から削除する（ステップ S205)。その後、送信待ち制御部 15が、そのアドレスを無線送信部 17へ通知し、無線送信部 17は、通知されたアドレスで識別されるメモリ 16内のパケットを、無線通信路を通じて第 1基地局 27へ送信する（ステップ S206)。送信を完了した無線送信部 17は、メモリ 16上の該当パケットを解放する（ステップ S207)。

その後、送信待ち制御部 15が、無線送信部 17はまだ送信可能状態であるか否かを判断する（ステップ S208)。判断の結果、送信可能状態である (yes)場合、ステツプ S201へ戻り、送信可能状態でない (no)場合、処理を終了する。

[0047] この閾値 Tw力、揺らぎ吸収バッファ部 21の所定蓄積時間 Tjに等しいという特徴によって生じる、本実施の形態の動作を説明する。

図 6は、本実施の形態において各部品又は装置を伝達される音声フレーム又はパケットの様子を示す説明図である。図において、横軸は時間であり、音声フレーム及び音声フレームを格納したパケットが上から下へ伝達される様子を矢印で示してある。 1本の矢印が 1個の音声フレーム又はパケットを表しており、図を分かり易くするために 4個毎にハッチングを施してある。但し、このハッチングは便宜上のものでありデータタイプや機能の違レ、を示すものではなレ、。

[0048] 図 6に示すように、伝達に関わる部品や装置は、マイク 12、エンコーダ 13、送信待ち制御部 15 +無線送信部 17、第 1基地局 27、サーバ 30、第 2基地局 28、無線受信部 20 +揺らぎ吸収バッファ部 21、デコーダ 23、スピーカ 24である。これらの部品や装置は、音声フレーム又はパケットを受け取った後、ある遅延時間が経過してから出力する。この遅延時間は、各部品又は装置の動作に依るのであるが、エンコーダ 13 、無線送信部 17、第 1基地局 27、第 2基地局 28、デコーダ 23においては、 1フレーム又はパケット分の遅延を生じている。更に、サーバ 30では、 2. 5パケット分の遅延が生じている。揺らぎ吸収バッファ部 21では、初期化時に J個のパケットを蓄積する。但し、 J = 7である。 1個のパケットに 1個の音声フレームを格納しているので、所定蓄積時間 Tjは音声フレームの周期の J倍である。

[0049] 図 6にあっては、揺らぎ吸収バッファ分のパケットを通過させるための負荷が発生する力その負荷や輻輳の危険は無制限に増えたりしない。ここでは、先ず、音声伝送が定常状態になっている所から始まる。定常状態では、揺らぎ吸収バッファ部 21において、所定蓄積時間 Tj、即ち、 J個のパケットが蓄積されている。この状態で設定した標準的な遅延を受けて、 4個のパケットが揺らぎ吸収バッファ部 21へ到着する様子が示されている。揺らぎ吸収バッファ部 21で Tjの遅延を受けた後、 4個の音声フレームが再生されている。

[0050] それに引き続いて、無線送信部 17と第 1基地局 27の間の無線通信路が悪化し、時間 dの間は送信ができくなつている。但し、 dは音声パケット周期の 10倍である。無線送信部 17が送信不可能な状態になると、送信待ち制御部 15が蓄積を開始する。この中断期間 dの間も、音声パケットは発生し続けている力送信待ち制御部 15の待ち行列 19に保存しているのは、所定蓄積時間 Tjに相当するパケット、即ち、 J = 7個分である。

時間 dの経過後、無線通信路が回復すると、無線送信部 17は送信を再開するが、遅延時間 tl (ここでは、 1音声フレーム周期としている）を必要としており、 tl以上経過してから送信が再開する。

[0051] 送信が再開されると、送信待ち制御部 15の待ち行列 19に繋がれていたパケットが、スパイク状に送信される。但し、そのパケットの個数は、 J = 7個である。揺らぎ吸収ノッファ部 21の所定蓄積時間 Tjは、音声の品質評価上それほど大きくはできないが、無線通信路の中断時間は、ときにかなり大きくなる。

本実施の形態では、いかに中断時間が大きくなろうとも、一定数 (J個）のパケットしか蓄積しないため、輻輳の危険やサーバ 30の負荷を圧迫する危険が軽減される。また、 QoSを備えた従来例と比べると、より早い時点で再生を開始しても、揺らぎ吸収ノッファ部 21を回復することができるため、中断時間を短くすることができる。

[0052] 通信が途切れた時間 dは、揺らぎ吸収バッファ部 21の所定蓄積時間 Tjよりも 3フレーム分大きかったため、図 6では時間 tufで示す間、つまり、 3フレームの間、パケットの到着は再生タイミングに間に合わず、アンダフローが発生する。アンダフローの発生時にはパケットの補間が行われる。アンダフロー中の補間方法としては、前のフレームを外揷補間しつつ、ゲインを段々小さくしていく。この補間は、図 6においては点線の矢印で示されてレ、る。

[0053] また、再生タイミングに間に合わなかったパケットは廃棄される。時間 tufの後に到着したパケットは、再生タイミングに間に合うので再生され始める。更に、所定蓄積時間 Tj分のパケットは、速やかに到着する。これらを再生するには、時間 Tjがかかり、この再生が終わった時点で、揺らぎ吸収バッファ部 21の蓄積量は所定蓄積時間 Tj分に達し、定常状態に復帰する。

(第 2実施の形態）

[0054] 図 7は、本発明の第 2実施の形態に係る音声伝送装置の送信部を示すブロック図である。図 7に示すように、送信部 35は、送信待ち制御部 15に代えて、パケットの廃棄を判定する機能を備えた送信待ち制御部 36を有して!/、る。送信待ち制御部 36は、蓄積時間算出部 18と待ち行列 19に加えて、廃棄判定部 37を有しており、廃棄判定部 37は、カウンタ 38及び配列 39を有している。その他の構成及び作用は、送信部 10 (図 1参照）と同様である。

[0055] 音声符号の特徴として、音声フレームがランダムに欠損したとしても、前後のフレームから外揷すれば、主観評価値はそれほど低下しないことが挙げられる。本実施の形態は、この特徴を利用して、送信待ち制御部 36で音声フレーム廃棄を行い、受信部 11に廃棄されたパケットを外揷補間させる。これによつて、主観評価値の小さな低下を伴いつつも、伝送の効率を上げ、サーバ 30やネットワーク装置に加わるスパイク状の負荷を解消する。

[0056] 無線送信部 17が、送信不可能状態から送信可能状態に変化すると、廃棄判定部 3 7は、それが保持するカウンタ 38を 0に初期化する。送信待ち制御部 36は、ェンコ一ダ 13の音声フレーム周期のタイミングを受けて繰り返し動作を行う。送信待ち制御部 36は、待ち行列 19の中に繋がれているパケットが有るか否かを判定する。パケットが有る場合、その中で順序が最も古いパケットを選択し、蓄積時間算出部 18に対してそのパケットが待ち行列 19から削除されることを通知する。蓄積時間算出部 18は、通知されたパケットの再生時間 Tpを求めて、蓄積時間 Ttから減算する。

[0057] 送信待ち制御部 36は、待ち行列 19から該当パケットのアドレスを削除し、更に、廃棄判定部 37に通知して、判定を実行させる。廃棄判定部 37は、カウンタ 38の値を変数 iで、配列 23を rで表すとして、 iをインデクスとした配列の値 r[i]を参照する。配列 2 3には、 1又は 0の値、即ち、送信すべきカウントのときには 0が、廃棄すべきカウントのときには 1が、記憶されている。このため、廃棄判定部 37は、配列 23の参照値 r[i] を判定結果として、送信待ち制御部 36へ通知し、更に、カウンタ 38を 1だけ増加させ

[0058] この廃棄判定部 37の判定結果に応じて、送信待ち制御部 36は、パケットを廃棄又は送信させる。パケットを廃棄する場合、送信待ち制御部 36は、メモリ 16上の該当パケットを解放し、その後、再度パケットが有るか否力、を判定する動作に戻る。ノケットを送信させる場合、そのアドレスを無線送信部 17へ通知する。無線送信部 17は、通知されたアドレスで識別されるメモリ 16内のパケットを、無線通信路を通じて第 1基地局 27へ送信し、送信が完了すると、メモリ 16上の該当パケットを解放する。

この動作の最中であっても、新しい音声パケットを発生させて送信待ち制御部 36へ入力することが可能である。このパケットは、上述の動作に従って待ち行列 19に繋がれる。待ち行列 19に新しいパケットの繋がれる速度よりも、古いパケットが取り出される速度の方が大きいため、待ち行列 19は、速やかに減少しやがて空になる。

[0059] 配歹 IJrには、カウンタ iが小さいほど廃棄割合が大きぐカウンタ iが大きいほど廃棄割合が小さくなるように設計された値力 S、予め記憶されている。但し、廃棄割合は 2分の 1より大きくはしない。本発明は、このようなパケット個数 kを次のように設計することに特徴がある。

待ち行列 19の、閾値 Twに対応した最大の長さを Lとし、 k個のパケットの送信に対し 1個の割合でパケットの廃棄を行うとした場合、個数 kを、 l≤k≤Lの範囲で変化させる。個数 kは、最初 1とし、カウンタ iが大きくなるにつれて同じか大きくなるように変化させる。このようにして作成した配歹 IJrの例を、図 8に示す。

[0060] 図 8は、カウンタ iに対する配列の参照値 r[i]と個数 kの関係を表で示す説明図である。図 8においては、揺らぎ吸収バッファ部 21が所定蓄積時間 Tjで蓄積するパケットの個 ¾Jが 7の場合、個数 kを 2としており、 3個に 1個の割合でパケットを廃棄することを基礎として!/、る。音声フレーム 3個分の再生時間を 2個のフレームで実現するため、送信速度は 3/2倍に上がったことになる。但し、実際のパケットは、音声フレーム周期の間隔のまま伝送する。このとき、総数 W= 21個の音声フレームを再生し終えた時に、揺らぎ吸収バッファ部 21が、所定蓄積 ¾J = 7個を回復し定常状態に復帰する。このため、図 8の配歹 IJrは 21個分の値を持っており、そのうち 7個が廃棄されるようになっている。

[0061] 廃棄したパケットの分は外揷補間されるので、廃棄割合を 2分の 1より大きくすることは好ましくない。また、できれば 2分の 1よりも小さくしたほうが音声品質は向上する。一般に、 k個の送信に対して 1個のパケットを廃棄し、送信速度の向上倍率を nとすると次の式が成り立つ。

n= (k+ l) /k (2)

総数 W個のパケットを再生している間に、 n倍の速度で W個のパケットが伝送され、更に、所定蓄積 ¾J個の蓄積が達成されることから、次の式が成り立つ。

W/n+J=W (3)

··· W=j/ (l - (l/n) )

.·. W=J X (k+ 1)

[0062] このように、廃棄割合を小さくして個数 kを大きくすれば音声品質は向上するが、揺らぎ吸収バッファ部 21が回復して定常状態に戻るまでに送信する総パケット数 Wは、増加する。

図 9は、第 2実施の形態において送信待ち制御部がエンコーダの音声フレーム周期のタイミングを受けて繰り返し行う処理の手順を示すフローチャートである。図 9に示すように、先ず、待ち行列 19に有るか否かを判断する（ステップ S301)。つまり、送信待ち制御部 36が、待ち行列 19の中に繋がれているパケットが有るかどうか判定す

[0063] 判断の結果、パケットが有る (yes)場合、最も古レ、パケットを選択して通知する（ステップ S302)。最も古いパケットを選択して通知した後、送信待ち制御部 36が、待ち行歹 IJ19の中で順序が最も古いパケットを選択し、蓄積時間算出部 18に対してそのパケットが待ち行列 19から削除されることを通知する。

一方、判断の結果、パケットが無い (no)場合、処理を終了する。

次に、蓄積時間算出部 18が、通知されたパケットの音声の再生時間 Tpを求め（ステツプ S303)、その後、蓄積時間算出部 18が、再生時間 Tpを蓄積時間 Ttから減算 (Tt=Tt— Tp)する（ステップ S304)。

[0064] 次に、最も古いパケットを待ち行列 19から削除する（ステップ S305)。つまり、送信待ち制御部 36が、待ち行列 19から該当パケットのアドレスを削除する。

その後、廃棄判定部 37が、カウンタ 38の値を変数 iで、配列 23を rで表すとして、 i をインデクスとした配列の値 r[i]を参照し、これを判定結果とする（ステップ S306)。更に、廃棄判定部 37は、カウンタ 38を 1だけ増加させる。

次に、廃棄判定部 37が、廃棄か否かを判断する（ステップ S307)。判断の結果、廃棄する (yes)場合、送信待ち制御部 36は、メモリ 16上の該当パケットを解放し (ステップ S308)、その後、ステップ S301へ戻る。

[0065] 一方、判断の結果、廃棄しな!/、 (no)場合、送信待ち制御部 36が、そのアドレスを無線送信部 17へ通知し、無線送信部 17は、通知されたアドレスで識別されるメモリ 1 6内のパケットを、無線通信路を通じて第 1基地局 27へ送信する (ステップ S309)。送信を完了した後、無線送信部 17は、メモリ 16上の該当パケットを解放し (ステップ S 310)、その後、処理を終了する。

このように、上述した処理は、エンコーダ 13の音声フレーム周期で繰り返し実行されるため、待ち行列 19の長さは、無線送信部が送信不可能状態から送信可能状態へと変化した際に実行される処理（図 5参照）の場合よりも、ゆっくりと減っていく。

[0066] 図 10は、第 2実施の形態において各部品又は装置を伝達される音声フレーム又はパケットの様子を示す説明図である。図において、横軸は時間であり、音声フレーム及び音声フレームを格納したパケットが上から下へ伝達される様子を矢印で示してある。 1本の矢印力個の音声フレーム又はパケットを表しており、図を分かり易くするために 4個毎にハッチングを施してある。但し、このハッチングは便宜上のものでありデータタイプや機能の違レ、を示すものではなレ、。

[0067] 図 10では、図 6と違って、無線送信部 17が音声フレーム周期と同じ間隔でパケットを送信するため、サーバ 30やその他の通信装置にスパイク状の負荷をかけない。また、無線送信部 17から送信されるパケットの数は、廃棄判定部 37に従った廃棄によつて減っている。廃棄するパケットは、図中、 X印で示してある。図 10にあっては、廃棄割合は 1/3を基本とし、 k= lから k = 4の間で変化させた場合を示す。ここでは、先ず、音声伝送が定常状態になっている所から始まる。定常状態では、揺らぎ吸収バッファ部 21において、所定蓄積時間 Tj、即ち、 J個のバケツトが蓄積されている。この状態で、設定した標準的な遅延を受けて 4個のパケットが揺らぎ吸収バッファ部 21へ到着する様子が示されている。揺らぎ吸収バッファ部 21で、所定蓄積時間 Tjの遅延を受けた後、 4個の音声フレームが再生されている。

[0068] それに引き続いて、無線送信部 17と第 1基地局 27の間の無線通信路が悪化し、時間 dの間は送信ができくなつている。但し、 dは音声パケット周期の 10倍である。無線送信部 17が送信不可能な状態になると、送信待ち制御部 36が蓄積を開始する。この中断期間 dの間も、音声パケットは発生し続けている力送信待ち制御部 36の待ち行列 19に保存しているのは、所定蓄積時間 Tjに相当するパケット、即ち、 J = 7個分である。

[0069] 送信が再開されると、送信待ち制御部 36は、外部から供給される音声フレーム周期に従って繰り返し動作を行う。待ち行列 19に繋がれていたパケットが取り出され、廃棄判定部 37が廃棄か送信かを判定する。パケットが廃棄された場合、送信待ち制御部 36は、再度待ち行列 19の中の次のパケットを取り出して動作を繰り返す。

通信が途切れた時間 dは、揺らぎ吸収バッファ部 21の所定蓄積時間 Tjよりも 3フレーム分大きかったため、図 10では時間 tufで示す間、つまり、 3フレームの間、バケツトの到着は再生タイミングに間に合わず、アンダフローが発生する。アンダフローの発生時には、パケットの補間が行われる。アンダフロー中の補間方法としては、前のフレームを外揷補間しつつ、ゲインを段々小さくしていく。この補間は、図 10では点線の矢印で表されている。

[0070] また、再生タイミングに間に合わな力たパケットは廃棄される。時間 tufの後に到着したパケットは、再生タイミングに間に合うので再生され始める。但し、廃棄判定部 37が廃棄を指示したパケットは欠損しているので、補間が行われる。この補間は、図 10では点線の矢印で表されている。アンダフローの場合のパケット損失は連続して生じる力廃棄判定部 37は、パケット損失が連続しないように廃棄を指示している。図 10においては、送信待ち制御部 36が、外部から供給される音声フレーム周期に従って動作しているため、パケットの間隔は変化していない。このため、揺らぎ吸収バッファ部 21の蓄積量は、ゆっくりと回復する。所定蓄積時間 Tj分のパケットは、 W = 3 XJ個のパケットの再生が完了した時点で達成され、その後、定常状態に復帰する。

[0071] 図 11は、第 2実施の形態において、アンダフローの回復が下流の遅延揺らぎを受けて更に遅延した場合における、各部品又は装置を伝達される音声フレーム又はパケットの様子を示す説明図である。

図 11は、サーバ 30が、通常音声パケット周期の 2. 5倍、つまり、 50msで処理を行つていたところ、更に、遅延 dsを生じた状態を示しており、遅延 dsは、音声パケット周期の 2倍、つまり、 40msの場合である。遅延して受信部 11の揺らぎ吸収バッファ部 2 1に到着したパケットは、再生タイミングに間に合わずに廃棄され、代わりにパケットが補間されて、アンダフローによる損失時間 tufが増加している。時間 tufは、図 6では音声パケット周期の 3倍であった力 S、図 11では 7倍である。加わった遅延 dsの倍の時間力損失時間 tufに加わっている。

[0072] このように、廃棄割合が大きい品質の悪い区間がアンダフローし、廃棄割合が小さい品質の良い区間が再生されており、揺らぎ発生時の再生開始時刻が早くなつている。つまり、バースト損失がランダム損失に変換されている。

本実施の形態では、このアンダフローによる損失時間 tufの増加を抑制することができる。これは、廃棄判定部 37が、古いパケットの廃棄割合を大きくしていることによる。比較のために、廃棄割合を 3個に 1個、即ち、 k = 2に固定した場合の様子を、図 12に示す。

[0073] 図 12は、図 11との比較のために、廃棄割合を 3個に 1個に固定した場合における、各部品又は装置を伝達される音声フレーム又はパケットの様子を示す説明図である。図 12においては、損失時間 tufが音声パケット周期の 9倍であり、加わった遅延 ds の 3倍の時間が損失時間 tufに加わっている。これは、個数 kが大きいほどパケットの到達時刻が遅ぐ再生タイミングと到達時刻の差が広がるまでに時間力 Sかかるためである。

従って、本実施の形態では、図 11に示すように、下流の通信路が揺らいで遅延が増えても、早期に再生を開始し、且つ、再生される部分の廃棄割合は小さくして音声品質を向上させることができる。つまり、早期の再生開始と良好な音声品質の両方の長所を兼ね備えている。

[0074] このように、本発明によれば次の効果及び利点が得られる。

先ず、再生されないものは送らないので、無駄に廃棄されてしまうことはなぐ使用しなレ、通信インフラを備えておく無駄がなレ、。

また、揺らぎ吸収バッファがアンダフローするほど送信ができない場合でも、通信が再開した際に揺らぎ吸収バッファの所定蓄積時間分のパケットから送信を開始するので、遅延した全てのパケットを送信する従来例に比べて輻輳やサーバの負荷を圧迫することを軽減すること力 Sできる。また、遅延した音声パケットを廃棄する QoSを備えた従来例と比べて、より早い時点で再生を開始しても、揺らぎ吸収バッファを回復すること力 Sできるため、中断時間を短くすること力 Sできる。

[0075] また、通信路上の通信装置やサーバへのスパイク状の負荷の増大を避けること、若しくは負荷の増大量を一定割合以内に制御することができる。

更に、下流の通信路が揺らいで遅延が増えても、早期の再生開始と良好な音声品質の両方の要望を満たすように改善することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態により説明したが、この実施の形態に限定されるものではない。従って、本発明の趣旨を逸脱することなく変更態様として実施するものも含むものである。

[0076] 本願は、日本国特許出願第 2006— 264847号（2006年 9月 28日出願）の優先権の利益を主張し、その全内容が参照により、本願明細書に取り込まれている。

Claims

請求の範囲

[1] 音声データを格納したパケットをパケット交換網へ送信する送信部と、

前記パケット交換網から前記パケットを受信する受信部と、

前記受信部に設けられた、前記パケットの伝送遅延を吸収する揺らぎ吸収バッファ部と、

前記送信部に設けられた、送信が一時的に行えない場合に送信すべき前記バケツトを待ち行列に繋ぐ送信待ち制御部と

を備える音声伝送装置にお!/、て、

前記送信待ち制御部は、前記待ち行列に繋がれて!/、る前記パケットの音声データの蓄積時間を算出する蓄積時間算出部を備え、

前記送信待ち制御部は、前記蓄積時間算出部が算出した蓄積時間が閾値以下になるように、最も古く繋がれたパケットを前記待ち行列から取り出して廃棄することにより、新しいパケットを前記待ち行列に繋ぎ続け、

前記閾値を前記揺らぎ吸収バッファ部の蓄積時間に等しくすることを特徴とする音伝达装 1#。

[2] 前記受信部は、前記揺らぎ吸収バッファ部の前記蓄積時間を前記送信待ち制御部へ通知し、

前記送信待ち制御部は、通知された前記蓄積時間によって前記閾値を更新することを特徴とする請求項 1に記載の音声伝送装置。

[3] 前記送信待ち制御部は、前記待ち行列に繋がれている前記パケットを廃棄するかどうか判定する廃棄判定部を備え、該廃棄判定部の判定に従って廃棄を行い、前記廃棄判定部は、前記待ち行列の最大の長さを Lとし、 k個のパケットの送信に対して 1個の割合でパケットの廃棄を行うとした場合に、前記個数 kを 1≤k≤L( |g 囲で変化させ、前記蓄積時間算出部が算出した蓄積時間が大きいほど前記個数 kを小さくし、蓄積時間が小さいほど前記個数 kを大きくするように判定することを特徴とする請求項 1に記載の音声伝送装置。