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Dokumentenidentifikation DE102005012664A1 21.09.2006
Titel Verfahren und Anordnung zur Übertragung von Datenpaketen
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Bär, Nicolaus, 82319 Starnberg, DE;
Matthiesen, Fred, 80634 München, DE;
Speiser, Dieter, 86438 Kissing, DE
DE-Anmeldedatum 18.03.2005
DE-Aktenzeichen 102005012664
Offenlegungstag 21.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.09.2006
IPC-Hauptklasse H04M 11/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H03M 7/30(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Datenpakete, die Samples von Audiosignalen enthalten, werden in einem Speicher (SP) zwischengespeichert. Parallel werden die Samples ausgewertet und für das Hörverständnis nicht signifikante Samples werden zur Verringerung des Füllstandes des Speichers (SP) verworfen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anordnung zur Übertragung von Datenpaketen, die Samples von Audiosignalen enthalten.

Datenpakete, die Samples respektive digitalisierte Abtastwerte von Audiosignalen, wie Sprache oder Musik, enthalten, werden während oder nach der Übertragung in einem Speicher, respektive Buffer, zwischengespeichert. Beispielsweise ist für Sprachverbindungen, wie Voice over IP Verbindungen, kurz VoIP Verbindungen, ein Speicher bzw. Buffer vorgesehen, um zeitliche Schwankungen der Datenpaketrate bzw. so genannten Jitter der Datenpakete auszugleichen. Ein derartiger Speicher der letztgenannten Art wird auch als Jitter Buffer bezeichnet. Der Füllstand dieses Speichers bzw. des Jitter Buffers muss ständig angepasst werden, um eine minimale und relativ konstante Verzögerung der Datenpakete bzw. ein kontinuierliches Auslesen der Datenpakete aus dem Speicher zu gewährleisten.

Die Qualität einer Datenpaket-Verbindung, beispielsweise für Sprachsignale, wie eine Telefonverbindung mittels Voice over IP, wird unter anderem durch die Verzögerung bzw. das Delay der Datenpakete mit den Samples des Audio- bzw. Sprachsignals bestimmt. Eine gute Verbindung zeichnet sich durch eine geringe Verzögerung der Datenpakete aus. Das bedeutet, bei einer kontinuierlichen Datenpaketrate bzw. einem kontinuierlichen Datenfluss sollte der Füllstand des Speichers möglichst gering sein, um eine geringe Verzögerung zwischen Ein- und Auslesen der Datenpakete zu gewährleisten. Andererseits müssen Schwankungen der empfangsseitigen Datenpaketrate sicher ausgeglichen werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Übertragung von Datenpaketen, die Samples von Audiosignalen enthalten, die in einem Speicher zwischengespeichert werden, zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit einer Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zur Regelung bzw. zur Verringerung des Füllstandes des Speichers nur für das Hörverständnis nicht signifikante Samples des Speichers verworfen werden.

Der Vorteil besteht darin, dass durch die bewusst gewählte Auswahl von für das Hörverständnis nicht signifikanten Samples keine Sprachinformationen verloren gehen und eine gute Audio- bzw. Sprachqualität bei der Übertragung von Datenpaketen, die Samples von Audiosignalen enthalten, erzielt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie im Ausführungsbeispiel angegeben.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zur Erhöhung des Füllstandes einzufügende Samples vor, nach oder zwischen von für das Hörverständnis nicht signifikante Samples eingefügt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass auch bei einer Erhöhung des Füllstandes eine gute Audio- bzw. Sprachqualität bei der Übertragung von Datenpaketen erzielt wird, indem beispielsweise Sprachpausen einfach verlängert werden.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden für das Hörverständnis nicht signifikante Samples dadurch ermittelt, dass sie, beispielsweise durch Vergleich oder eine Schwellwertschaltung, einen Grenzwert der Lautstärke unterschreiten. Dies hat den Vorteil einer besonders einfachen Implementierung der Erfindung.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden für das Hörverständnis nicht signifikante Samples dadurch ermittelt, dass sie, beispielsweise mittels eines Sprachdecoders mit inhärentem Hörmodell, einen niedrigen Informationsinhalt aufweisen. Dies hat den Vorteil einer an das Hörverhalten noch besser angepassten Auswahl von Samples, wodurch eine noch bessere Regelung des Füllstandes und in der Folge eine noch bessere Audio- bzw. Sprachqualität bei der Übertragung von Datenpaketen erzielt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert.

Dabei zeigt:

1 eine Anordnung eines Speichers und eines Analysators zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

2 eine weitere Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt eine Anordnung zur Übertragung von Datenpaketen, bevorzugt für Datenpakete, die Samples von Audiosignalen enthalten, mit einem Speicher SP, einer zugeordneten Füllstandssteuerung FS und einem Analysator AN. Dem Speicher SP und dem Analysator AN werden empfangene Datenpakete, die Samples von Audiosignalen enthalten, zugeführt. Der Speicher SP speichert die Datenpakete bzw. die darin enthaltenen Samples zwischen und der Analysator AN wertet diese parallel dazu aus und ermittelt für das Hörverständnis nicht signifikante Samples. Der Analysator AN gibt ein Steuersignal an die Füllstandssteuerung FS ab, so dass diese zur Regelung des Füllstandes für das Hörverständnis nicht signifikante Samples verwerfen oder einfügen kann. Beispielsweise können zur Verringerung des Füllstandes des Speichers SP oder zur Vermeidung eines drohenden Überlaufs des Speichers SP für das Hörverständnis nicht signifikante Samples verworfen werden, so dass beispielsweise Pausen quasi unmerklich verkürzt werden.

Zur Vermeidung einer drohenden Leerung des Speichers SP respektive eines Unterlaufs des Speichers SP können weitere Samples eingefügt werden. Vorteilhafterweise an Stellen, an denen für das Hörverständnis nicht signifikante Samples auftreten, so dass beispielsweise Pausen quasi unmerklich verlängert werden.

Für das Hörverständnis nicht signifikanter Samples können beispielsweise leise Audiosignal-Samples sein, die einen Grenzwert der Lautstärke unterschreiten bzw. einen geringen Pegel aufweisen oder Samples mit einem niedrigen Informationsgehalt.

Die Ermittlung von für das Hörverständnis nicht signifikanter Samples kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Pegel bzw. die Lautstärke des Audiosignal-Samples ermittelt wird und dieser Wert mit einem Grenzwert der Lautstärke verglichen wird, beispielsweise durch eine Vergleicherschaltung oder eine Schwellwertschaltung. In analoger Weise können Samples mit einem niedrigen Informationsgehalt durch eine Decoderschaltung mit integriertem psychoakustischem Hörmodell ermittelt werden.

Das Verwerfen der Samples im Speicher kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Analysator AN zeitlich synchronisiert mit dem Speicher bzw. seiner zugeordneten Füllstandssteuerung FS arbeitet und im Falle eines für das Hörverständnis nicht signifikanten Samples ein synchronisiertes Steuersignal, beispielsweise mit einem hohen oder niedrigen Pegel, an die Füllstandssteuerung FS abgibt.

2 zeigt eine weitere, gegenüber 1 erweiterte Anordnung. Diese weist zusätzlich eine RTP Check Einrichtung 100 und einen Decoder DEC auf, der dem Analysator AN zugeordnet ist und hier getrennt dargestellt ist. Bei dieser Anordnung wird ein empfangenes Voice over IP Paket des so genannten Real Time Protocols, kurz RTP, in der RTP Check Einrichtung auf seinen Zeitwert respektive seine Timestampe überprüft. Anschließend wird das Paket in den Speicher SP eingelesen und parallel dem Decoder DEC zugeführt. Dieser Decoder DEC ist für den so genannten Codec der verwendeten Audio-Datenpakete ausgelegt, beispielsweise für die Protokolle G.711, G.726, G.723 oder G.729. Dieser decodiert das Datenpaket bzw. die Samples und führt diese dem Analysator AN zu, der Samples bzw. Phasen mit für das Hörverständnis nicht signifikanter Samples bzw. mit niedrigem Informationsgehalt oder niedrigem Pegel ermittelt. Der Analysator AN gibt ein Steuersignal an die Füllstandssteuerung FS des Speichers SP ab, der eine erforderliche Anpassung des Füllstandes des Speichers SP zu Zeiten mit für das Hörverständnis nicht signifikanter Samples durchführt. Das geregelte Ausgangssignal des Speicher SP wird dann einem zweiten, nicht dargestellten Decoder, beispielsweise für die gleichen oben genannten Protokolle, zugeführt, der die Datenpakete mit einer veränderten Sample-Anzahl auswertet und Audioinformationen abgibt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch eine Regelung in Zeiten mit für das Hörverständnis nicht signifikanten Samples bzw. mit niedrigem Informationsgehalt oder niedrigem Pegel durch Löschen oder Einfügen von derartigen Samples der Füllstand des Speichers angepasst und dadurch die Audioqualität beispielsweise einer Voice over IP Verbindung verbessert, im Gegensatz zu einer Regelung zu beliebigen Zeitpunkten, beispielsweise wenn jemand spricht.

Das beschriebene Verfahren ist für Voice over IP Verbindungen besonders vorteilhaft, wenn die so genannte Silence Supression deaktiviert ist oder durch die Natur des Signals ein Wechsel in den Zustand Silence nicht möglich ist.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Übertragung von Datenpakten, die Samples von Audiosignalen enthalten, die in einem Speicher (SP) zwischengespeichert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Samples ausgewertet werden und dass für das Hörverständnis nicht signifikante Samples zur Verringerung des Füllstandes des Speichers (SP) verworfen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung des Füllstandes Samples eingefügt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung des Füllstandes einzufügende Samples vor, nach oder zwischen von für das Hörverständnis nicht signifikanten Samples eingefügt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als für das Hörverständnis nicht signifikante Samples solche Samples ermittelt werden, die eine Grenzlautstärke unterschreiten.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als für das Hörverständnis nicht signifikante Samples solche ermittelt werden, die einen niedrigen Informationsinhalt aufweisen.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Datenpakete Internet Protokoll Pakete übertragen werden.
  7. Anordnung zur Übertragung von Datenpaketen, die Samples von Audiosignalen enthalten, die einen Speicher (SP) mit zugeordneter Füllstandssteuerung (FS) und einen Analysator (AN) umfasst, wobei dem Speicher (SP) und dem Analysator (AN) die Datenpakete zugeführt werden, der Speicher (SP) diese zwischenspeichert, der Analysator (AN) für das Hörverständnis nicht signifikante Samples der Datenpakete ermittelt und ein Steuersignal an die Füllstandssteuerung (FS) abgibt, die zur Verringerung des Füllstandes des Speichers (SP) die für das Hörverständnis nicht signifikanten Samples im Speicher verwirft.
  8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Analysator (AN) einen Decoder umfasst.
  9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Decoder für G.711 oder G.726 oder G.723 oder G.729 Signale ausgeführt ist.
  10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Analysator (AN) eine Vergleicherschaltung umfasst, die Samples ermittelt, welche einen Grenzwert der Lautstärke unterschreiten.
  11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Analysator (AN) eine Decoderschaltung umfasst, die Samples mit einem niedrigen Informationsgehalt ermittelt.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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