MÉTODO Y APARATO DESTINADOS A UNA MEMORIA TEMPORAL SUPRESORA DE FLUCTUACIÓN EN RETARDOS ADAPTATIVA.

Un aparato, que comprende: Una unidad de memorización (256) configurada para almacenar paquetes de datos y un primer controlador (254) configurado para comparar un número de paquetes almacenados en la unidad de memorización para un primer umbral de envolvente de tiempo de compresión y un primer umbral de envolvente de tiempo de expansión para la unidad de memorización,

estando, además, el primer controlador adaptado para generar una señal de control de envolvente de tiempo que indica la compresión si el número de paquetes memorizados es superior al primer umbral de envolvente de tiempo de compresión y para generar una señal de control de envolvente de tiempo que indica la expansión si el número de paquetes memorizados es superior al primer umbral de envolvente de tiempo de expansión, en donde el primer controlador está configurado para identificar el inicio y el final de una ráfaga de voz, en donde el primer controlador está configurado para identificar una parte final de la ráfaga de voz (510) y comprimir al menos un paquete en la parte final de la ráfaga de voz

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2005/030894.

Solicitante: QUALCOMM INCORPORATED.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 5775 MOREHOUSE DRIVE SAN DIEGO, CA 92121 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: KAPOOR,ROHIT, BLACK,PETER,JOHN, YAVUZ,MEHMET, SPINDOLA,Serafin Diaz.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 30 de Agosto de 2005.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H04L12/56D
  • H04L12/66 SECCION H — ELECTRICIDAD.H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04L TRANSMISION DE INFORMACION DIGITAL, p. ej. COMUNICACION TELEGRAFICA (disposiciones comunes a las comunicaciones telegráficas y telefónicas H04M; selección H04Q). › H04L 12/00 Redes de datos de conmutación (interconexión o transferencia de información o de otras señales entre memorias, dispositivos de entrada/salida o unidades de tratamiento G06F 13/00). › Disposiciones para la conexión entre redes que tienen diferentes tipos de sistemas de conmutación, p. ej. pasarelas.
  • H04L29/06C2
  • H04L29/06M8

Clasificación PCT:

  • G10L19/00 SECCION G — FISICA.G10 INSTRUMENTOS DE MUSICA; ACUSTICA.G10L ANALISIS O SINTESIS DE LA VOZ; RECONOCIMIENTO DE LA VOZ; PROCESAMIENTO DE LA VOZ O EL HABLA; CODIFICACION O DESCODIFICACION DEL AUDIO O LA VOZ.Técnicas de análisis-síntesis de la voz o de señales de audio para la reducción de la redundancia, p.ej. en codificadores vocales; Codificación o decodificación de la voz o de señales de audio, utilizando modelos filtro-fuente o el análisis psicoacústico (en instrumentos musicales G10H).
  • H04L12/56
  • H04L29/06 H04L […] › H04L 29/00 Disposiciones, aparatos, circuitos o sistemas no cubiertos por uno solo de los grupos H04L 1/00 - H04L 27/00. › caracterizadas por un protocolo.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.


Fragmento de la descripción:

Reclamación de prioridad bajo 35 U.S.C. § 119

La presente solicitud de patente reivindica prioridad para la solicitud provisional de Estados Unidos nº 60/606.036, titulada ―Memoria temporal supresora de fluctuaciòn en los retardos con el protocolo Voice Over IP para comunicaciones de conmutaciòn de paquetes‖, presentada con fecha 30 de agosto de 2004, asignada a su cesionario.

Antecedentes de la invención

Campo de la invención

La presente invención se refiere a sistemas de comunicaciones inalámbricas y en particular, a una memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos con Protocolo Voice over Internet (VoIP) para comunicaciones de conmutación de paquetes. La invención se aplica a cualquier sistema donde puedan perderse paquetes.

Antecedentes

En un sistema de comunicaciones, el retardo ‗extremo a extremo‘ de un paquete se puede definir como el tiempo transcurrido desde su generación en origen a cuando el paquete alcanza su destino. En un sistema de comunicaciones de conmutación de paquetes, el retardo para el desplazamiento de los paquetes desde su origen a su destino puede variar dependiendo de diversas condiciones operativas incluyendo, sin limitación, condiciones de canales y carga de la red. Las condiciones de los canales se refieren a la calidad del enlace inalámbrico. Algunos factores que determinan la calidad del enlace inalámbrico son la intensidad de la señal, la velocidad de un móvil y/o obstrucciones físicas.

El retardo ‗extremo a extremo‘ incluye los retardos introducidos en la red y los diversos elementos a través de los cuales pasa el paquete. Numerosos factores contribuyen al retardo extremo a extremo. La varianza en el retardo extremo a extremo se refiere como una fluctuación en los retardos (jitter). Puede hacer que se reciban paquetes después de que ya no sean útiles. Por ejemplo, en una aplicación de baja latencia, tal como la voz, si un paquete se recibe demasiado tarde, puede eliminarse por el receptor. Dichas condiciones dan lugar a la degradación en la calidad de la comunicación.

El documento WO 00/24144 A (TIERNAN COMMUNICATIONS, INC) de 27 de abril de 2000 (2000-04-27) describe un bucle de enganche de fase (PLL) para sincronizar paquetes que llegan con variaciones de retardo debido al modo de transferencia asíncrona (ATM) o multiplexación asíncrona. El bucle de enganche de fase comprende un circuito de recuperación para controlar la temporización de reloj y una unidad de recuperación de reloj que controla un nivel de memoria temporal del bucle PLL.

El documento US 2004/156397 A1 (HEIKKINEN ARI ET AL) de 12 agosto 2004 (2004-08-12) da a conocer un dispositivo que hace a los datos de voz codificados y en paquetes audibles para un oyente. El dispositivo comprende un decodificador de voz para realizar una operación de envolvente de tiempo para alargar o acortar una duración de una trama de voz.

El documento US-B1-6 496 794 (KLEIDER JOHN ERIC ET AL) de 17 de diciembre de 2002 (2002-12-17) da a conocer un sistema de comunicación que comprende una memoria temporal de capacidad/tamaño variable, una memoria temporal de voz, un bloque de control de la memoria temporal y un módulo de transición de tasa sin solución de continuidad, que pone en correlación los datos de voz previamente codificados a diferentes tasas y trunca o concatena y envuelve los datos de voz.

El documento US 2004/120309 A1 (KURITU ANTTI ET AL) de 24 de junio de 2004 (2004-06-24) describe un método para cambiar el tamaño de una memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos, en un sistema de comunicaciones, que comprende una red de paquetes para la memorización temporal intermedia de los paquetes recibidos, que contienen datos de audio para habilitar una compensación de retardos variables de los paquetes recibidos. Además, propone determinar que se cambie un tamaño de la memoria temporal supresora de fluctuación actual.

El documento de E. Moulines y W. Verhelst: ―Técnicas de dominio de tiempos y dominio de frecuencias para modificaciòn prosòdica de la voz‖, Speech Coding y Síntesis, páginas 519–555, XP002366713 da a conocer un modelo de producción de voz, las modificaciones a escala de tiempos y escala de pasos, la Transformada de Fourier de Tiempo Corto (STFT) como una representación gráfica de tiempo-frecuencia para el análisis, la modificación y la síntesis de señales lentamente variables con el tiempo. Además, las características de análisis y síntesis de STFT se definen como magnitudes variables con el tiempo.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de comunicaciones de la técnica anterior, en donde un terminal de acceso comprende una memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos;

La Figura 2 representa una memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos de la técnica anterior;

La Figura 3 es un cronograma que ilustra la transmisión, recepción y resolución de paquetes que dan lugar a un

―subdesbordamiento‖;

Las Figuras 4A y 4B son cronogramas que ilustran el cálculo de las duraciones óptimas de una memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos en dos entornos;

La Figura 5 es un cronograma que ilustra una ejecuciòn de ―subdesbordamientos‖ que resulta de paquetes retardados;

La Figura 6 es un diagrama de flujos que ilustra el cálculo de la magnitud de la memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos objetivo;

La Figura 7A es un cronograma que ilustra la transmisión de paquetes en un primer entorno;

La Figura 7B es un cronograma que ilustra la recepción de paquetes sin adaptación de una memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos.

La Figura 7C es un cronograma que ilustra la recepción de paquetes con la adaptación de una memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos, en donde el receptor puede recibir un paquete posteriormente a un tiempo previsto para el paquete.

La Figura 8A es un diagrama de flujo que representa un ejemplo de adaptación implícita de memoria temporal, que permite al receptor la recepción de un paquete posteriormente a un tiempo previsto para el paquete.

La Figura 8B es un diagrama de estado de modos de operación para una memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos.

La Figura 9 es un cronograma que ilustra la aplicación de la adaptación de una memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos, según otro ejemplo de la invención.

La Figura 10 es un diagrama que ilustra la transmisión de información de voz en ráfagas según una realización ejemplo, en donde el retardo una memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos no es suficiente para evitar la colisión de datos.

La Figura 11 es un diagrama de bloques de un sistema de comunicaciones que incorpora una memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos.

La Figura 12 es un diagrama de bloques de una parte de un receptor que comprende una memoria temporal supresora de una fluctuación en los retardos adaptativa y una unidad de envolvente de tiempo.

La Figura 13A ilustra un ejemplo de una memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos que comprende umbrales de compresión y de expansión.

La Figura 13B ilustra un ejemplo de una memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos, comprendiendo múltiples umbrales de compresión y de expansión.

La Figura 14 es un cronograma que ilustra una envolvente de tiempo a la recepción de paquetes que tienen varios retardos.

La Figura 15 es un cronograma que ilustra ejemplos: i) compresión de una parte de silencio de un segmento de voz y ii) expansión de una parte de silencio de un segmento de voz.

La Figura 16 es un cronograma que ilustra una señal de voz, en donde se pueden repetir partes de la señal de voz.

La Figura 17A es un diagrama que ilustra un segmento de voz, en donde se identifica el número de muestras de PCM en una ventana de referencia para una operación de adición–solapamiento, referida como RWindowSize y en donde se identifica un objetivo o tamaño de segmento deseado, referido como Segment.

La Figura 17B es un diagrama que ilustra la aplicación de una operación de adición–solapamiento...

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato, que comprende:

Una unidad de memorización (256) configurada para almacenar paquetes de datos y un primer controlador

(254) configurado para comparar un número de paquetes almacenados en la unidad de memorización para un primer umbral de envolvente de tiempo de compresión y un primer umbral de envolvente de tiempo de expansión para la unidad de memorización, estando, además, el primer controlador adaptado para generar una señal de control de envolvente de tiempo que indica la compresión si el número de paquetes memorizados es superior al primer umbral de envolvente de tiempo de compresión y para generar una señal de control de envolvente de tiempo que indica la expansión si el número de paquetes memorizados es superior al primer umbral de envolvente de tiempo de expansión, en donde el primer controlador está configurado para identificar el inicio y el final de una ráfaga de voz, en donde el primer controlador está configurado para identificar una parte final de la ráfaga de voz (510) y comprimir al menos un paquete en la parte final de la ráfaga de voz.

2. El aparato según la reivindicación 1, en donde el primer controlador está adaptado, además, para comparar el número de paquetes memorizados para un conjunto de umbrales de envolventes de tiempo de compresión y un conjunto de umbrales de envolvente de tiempo de expansión en donde cada uno del conjunto de umbrales de envolvente de tiempo de compresión y cada uno del conjunto de umbrales de envolvente de tiempo de expansión corresponden a porcentajes únicos de un retardo objetivo para la unidad de memorización.

3. El aparato según la reivindicación 1, en donde el primer controlador está configurado, además, para generar la señal de control de envolvente de tiempo para expansión si se recibe un siguiente paquete secuencial después de un tiempo de reproducción previsto para el siguiente paquete secuencial.

4. El aparato según la reivindicación 3, en donde el primer controlador está configurado, además, para promediar un estado de la unidad de memorización a través de una ventana temporal, antes de comparar el número de paquetes memorizados con los umbrales de envolvente de tiempo.

5. El aparato según la reivindicación 4, en donde el primer controlador está configurado, además, para filtrar el número de paquetes memorizados en la unidad de memorización a través de una ventana temporal.

6. El aparato según la reivindicación 5, en donde el primer controlador está configurado, además, para determinar una duración objetivo del retardo y determinar la ventana temporal como una función de la duración del retardo objetivo.

7. El aparato según la reivindicación 6, en donde el primer controlador está configurado, además, para determinar la duración del retardo objetivo como un número objetivo de paquetes a memorizar en la unidad de memorización.

8. El aparato según la reivindicación 4, en donde el primer controlador está configurado, además, para comparar un número medio de paquetes memorizados en la unidad de memorización con los umbrales de la envolvente de tiempo.

9. El aparato según la reivindicación 1, en donde el primer controlador está configurado, además, para generar la señal de control de envolvente de tiempo que es una señal de control multiestado.

10. El aparato según la reivindicación 9, en donde el primer controlador está configurado, además, para determinar una duración de retardo objetivo para la unidad de memorización, en donde la unidad de memorización es una memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos adaptativa y en donde la duración objetivo del retardo es un retardo de memoria temporal supresora de fluctuación en los retardos objetivo.

11. El aparato según la reivindicación 1, en donde el primer controlador está adaptado, además, para iniciar la compresión de al menos un paquete cuando un número de paquetes memorizados es superior a la magnitud objetivo del retardo.

12. El aparato según la reivindicación 11, en donde el primer controlador está configurado, además, para mantener una tasa dada de subdesbordamientos debido a paquetes retardados.

13. El aparato según la reivindicación 12, en donde el primer controlador está configurado, además, para calcular la duración objetivo del retardo como:

Si (PERdelay< TARGET_VALUE) entonces

DEJTTTER_DELAY=DEJITTER_DELAY—CONSTANT; Si(PERdelay>TARGET_VALUE&&PERdelay>=last_PERdelay) Entonces

DEJITTER_DELAY = DEJITTER_DELAY + CONSTANT;

Set DEJITTER_DELAY=MAX(MIN_JITTER, DEJITTER_DELAY);

y

5 DEJITTER DELAY=MIN(MAX_DEJITTER_DELAY),

en donde PERdelay es una tasa de subdesbordamientos debido a paquetes retardados, TARGET_VALUE es una tasa objetivo de paquetes retardados, DEJITTER_DELAY es la duración objetivo del retardo de la memoria temporal supresora de la fluctuación en los retardos adaptativa, CONSTANT es un valor predefinido y MAX_JITTER y MIN_JITTER son valores predefinidos que representan, respectivamente, las duraciones objetivo de los retardos máxima y mínima.

14. El aparato según la reivindicación 13, en donde el primer controlador está configurado, además, para calcular el valor PERdelay de:

PERdelay = PER_CONSTANT x PERdelay + (1 — PER_CONSTANT) x Current_PERdelay

en donde PER_CONSTANT es la constante de tiempo para el filtro utilizado para la estimación de PERdelay.

15 15. El aparato según la reivindicación 14, en donde el primer controlador comprende:

una unidad de cálculo de errores de paquetes configurada para calcular el Current_PERdelay como una tasa de

paquetes retardados, en donde los paquetes retardados se reciben después de un tiempo de reproducción previsto y en

donde se calcula el Current_PERdelay.

16. El aparato según la reivindicación 15, en donde la unidad de cálculo de errores de paquetes está configurad para calcular el Current_PERdelay como una relación de paquetes retardados a paquetes totales recibidos, incluyendo los paquetes retardados, medida desde una última actualización de PERdelay a una actualización actual y calculada como:

**(Ver fórmula)**

17. El aparato según la reivindicación 16, en donde el primer controlador está configurado para identificar 25 una primera parte de paquetes recibidos, en donde la primera parte corresponde a una ráfaga de voz y en donde la ráfaga de voz comprende una pluralidad de paquetes secuenciales.

18. El aparato según la reivindicación 17, en donde el primer controlador está configurado para identificar la primera parte codificando esa primera parte.

19. El aparato según la reivindicación 18, en donde el primer controlador está configurado para determinar un 30 tiempo de reproducción previsto para un primer paquete de la ráfaga de voz y para iniciar la reproducción del primer paquete de la ráfaga de voz antes del tiempo de reproducción previsto.

20. El aparato según la reivindicación 19, estando el primer controlador configurado, además, para iniciar la expansión de posteriores paquetes después de la reproducción del primer paquete.

21. El aparato según la reivindicación 11, en donde el primer controlador está configurado para identificar 35 la parte final de la ráfaga de voz mediante una tasa de codificación de paquetes recibidos.

22. El aparato según la reivindicación 21, en donde el primer controlador está configurado para identificar la parte final de la ráfaga de voz mediante un indicador de silencio.

23. El aparato según la reivindicación 22, en donde el primer controlador está configurado para identificar la parte final de la ráfaga de voz mediante un indicador de final de ráfaga de voz.

40 24. Un método para procesar datos en paquetes, que comprende:

almacenar paquetes de datos en una unidad de memorización;

determinar una duración objetivo del retardo (100) para la unidad de memorización;

evaluar un estado de la unidad de memorización con respecto a la duración objetivo del retardo, en donde el estado de la unidad de memorización es una medida de los datos almacenados en dicha unidad de memorización; iniciar una envolvente de tiempo de al menos un paquete desde la unidad de memorización si el estado de la memorización viola la duración objetivo del retardo; 5 identificar el inicio y el final de una ráfaga de voz; identificar una parte final de la ráfaga de voz (510) y comprimir al menos un paquete en la parte final de la ráfaga de voz. 25. El método según la reivindicación 24, que comprende: calcular la duración objetivo del retardo como: 10 Si (PERdelay< TARGET_VALUE)(102) entonces DEJITTER_DELAY=DEJITTER_DELAY—CONSTANT(104); Si (PERdelay>TARGET_VALUE&&PERdelay>last_PERdelay)(103) entonces DEJITTER_DELAY=DEJITTER_DELAY+CONSTANT(108); Set DEJITTER_DELAY=MAX(MIN_JITTER,DEJITTER_DELAY)(110); 15 y DEJITTER_DELAY=MIN(MAX_JITTER,DEJITTER_DELAY)(112),

en donde PERdelay es una tasa de subdesbordamientos debido a paquetes retardados, TARGET_VALUE es una tasa objetivo de paquetes retardados, el DEJITTER_DELAY es la duración objetivo del retardo de la memoria temporal supresora de fluctuación en retardos adaptativa, CONSTANT es un valor predefinido y MAX_JITTER y

20 MIN_JITTER son valores predefinidos, que corresponden, respectivamente, a las duraciones objetivo del retardo máxima y mínima. 26. El método según la reivindicación 25, que comprende: generar una señal de control de envolvente de tiempo; recibir una pluralidad de paquetes secuenciales y 25 añadir-solapar segmentos en respuesta a la señal de control de envolvente de tiempo. 27. El método según la reivindicación 26, en donde la operación de añadir-solapar comprende: combinar al menos dos de la pluralidad de segmentos como:

**(Ver fórmula)**

en donde OutSegment es un segmento añadido-solapado resultante, Segment1 y Segment2 son los segmentos 30 a añadirse-solaparse, WindowSize corresponde a un primer segmento y RWindowSize corresponde a un segundo segmento. 28. El método según la reivindicación 27, en donde la operación de añadir-solapar comprende además: identificar un aparte de correlación máxima entre el primer segmento y el segundo segmento. 29. El método según la reivindicación 28, en donde identificar la parte de correlación máxima entre el primer 35 segmento y el segundo segmento comprende, además: identificar la parte de correlación máxima calculando la correlación máxima como:

32

**(Ver fórmula)**

en donde x representa el primer segmento, y representa el segundo segmento de voz, m representa la ventana de correlación, i es una valor de índice y d representa la parte de correlación. 30. El método según la reivindicación 24, que comprende, además: establecer una envolvente de tiempo de una pluralidad de paquetes secuenciales; inhibir la envolvente de tiempo para al menos un paquete secuencial, en donde el al menos un paquete

secuencial es posterior a la pluralidad de paquetes secuenciales y

habilitar la envolvente de tiempo subsiguiente a ese al menos un paquete secuencial.

31. El método según la reivindicación 24, que comprende, además:

calcular una tasa de envolvente de tiempo, en donde la tasa de envolvente de tiempo es un número de

paquetes en el envolvente de tiempo a través de una ventana temporal y

iniciar la envolvente de tiempo de paquetes como una función de la tasa de envolvente de tiempo.

32. Un medio de almacenamiento legible por ordenador que contiene un conjunto de instrucciones, cuyo

conjunto de instrucciones comprende:

una rutina de entrada para almacenar paquetes de datos en una unidad de memorización;

una rutina del cálculo de la duración objetivo del retardo para determinar una duración objetiva del

retardo para la unidad de memorización;

una primera rutina para evaluar un estado de la unidad de memorización con respecto a la duración objetivo del retardo, en donde el estado de la unidad de memorización es una medida de los datos almacenados en esa unidad de memorización;

una segunda rutina que inicia la envolvente de tiempo de al menos un paquete desde la unidad de

memorización si el estado de la memorización viola la duración objetivo del retardo;

identificar el inicio y el final de una ráfaga de voz;

identificar una parte final de la ráfaga de voz (510) y

comprimir al menos un paquete en la parte final de la ráfaga de voz.


 

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