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摘要：基于时分复用技术的SDH传输系统中，VHF信号因丢包而造成的语音信号失真现象并不明显。然而，基于IP协议的数据分组交换技术的新一代传输PTN系统，因传输过程中出现的延迟和丢包，会造成大量的音频质量恶化。PTN中采取音频丢包补偿技术对丢失语音数据包进行修复和还原是十分必要的。本文通过具体分析发现引入媒体相关前向差错纠正语音丢包补偿算法。可以较好的解决此类问题，同时兼顾了信号质量和开销间的平衡问题。
关键词：丢包补偿；语音通信
引言
在电路交换网络，VHF信号不会出现因丢包引起的通话质量下降问题，但在分组交换的传输网络里，话音质量下降和话音通信时延，是一个必须面对的问题。音频丢包补偿（PLC）就是利用可能或已知的数据流，对丢失数据包进行有效的数学模拟补偿，对未知数据包进行有控制的进行消除或重建，来降低因丢包造成的及时通信音频信号恶化现象。通过下面的介绍和分析，我们可以找到一种补偿算法既解决了丢包问题对语音信号的影响，又可以兼顾因增加冗余数据对传输带宽的占用造成的时延问题。
1丢包及补偿
在某些行业VHF技术用于地空通信，PCM链路系统负责完成各远程无线通信站点和管制中心之间语音，数据信号的传输，其多路复用器采用64 kb/s位速率、A律编码的高质量语音编解码器G.711，通过脉码调制方式（PCM）将模拟语音信号数字化。现有的信号传送模式是SDH加PCM的方式对甚高频信号进行远距离传输。SDH可以是某网络自建的也可以租用运营商提供的E1线路，因为SDH是面向“连接”的，不会出现丢包的情况。但PTN网络是面向“业务”，数据是数据包为传输单位。基于IP的传输，不可避免的就是丢包和延时，其他对实时性要求不高的领域，丢包可以使用其他方式进行补偿，而且对用户的影响是没有察觉的。但丢失的语音数据就可能在人耳中被察觉。因此在基于PTN系统的语音传输系统中增加丢包补偿算法，可以有效的解决语音质量下降的问题。
2 问题分析
在分组交换传输网络中，语音信号传输增加丢包补偿技术是十分必要的，尤其民航的VHF信号。电路交换系统中不会出现的语音失真现象，在新一代的传输网络PTN系统中会大量出现。丢包补偿技术就是对丢失的数据进行分析和模拟，是丢失包前后两个数据平滑过渡，来优化语音通信质量。一般的补偿技术基本分为两种：一种是基于发送端的丢包补偿技术，另一种是基于接受端的丢包补偿技术。这两大类技术都是在提高音频质量和执行代价中获取平衡。复杂度高的还原音频效果好，抗丢包能力强，但执行中需要占用大量的传输带宽数据资源进行计算和评估。数据结构简单的丢包补偿算法，占用资源少，但复原效果有缺陷。在多种多样的算法中寻找一种适合VHF通信的丢包补偿技术，是首要研究的方向。
VHF地空通信属于敏感型实时交互式应用，双方对延时很敏感。因此，对系统资源占用度高、计算复杂的算法都不适合VHF通信。分析后发现在基于发送端丢包补偿技术中媒体相关的前向误差纠正算法是非常合适的技术，这个算法在编组过程中，仅产生较少的延时，同时带宽增加也是可以接受的。
3 解决的算法
下面对基于发送端的媒体相关前向差错纠正语音丢包补偿算法进行介绍，图1，语音信息传输过程中在发送端进行处理，采用n个数据包（n=4）传送同样的音频单元，中间如果出现丢包情况，语音数据可以从另外一个相关或相邻的数据包中复原和重建。图一模拟了在传输过程中数据包3丢失后，媒体相关前向差错纠正算法对丢包现象的重建过程。
第一个传输的复本称为主要编码，第二个传输的复本称为次要编码。次要编码可以是和第一个相同，但是大部分采用较低码率和较低音质的编码技术。编码器的选择取决于带宽需求和计算复杂度需求。
如果主要编码器能做到高音质和低碼率，那么次要编码器可以采用和主要编码器一样的方法。媒体相关前向差错纠正引起了包大小的额外开销。比如，8kHz PCM U律的主要编码器占用64kb/s带宽，全速率GSM编码的次要编码器占用13.2kb/s带宽，这样就增加了20%的带宽开销。但是，额外的带宽开销并不是固定而是可变的。通过上面的分析和计算，得出在分组交换网络中VHF信号使用媒体相关前向差错纠正语音丢包补偿算法既解决了丢包问题对语音信号的影响，又可以兼顾因增加冗余数据对传输带宽的占用造成的时延问题。
4 结论
在PTN传输系统中，利用语音丢包补偿技术可以有效解决因丢包原因引起的VHF通信质量下降的情况。从而在VHF地空通信中可以大面面积使用新的IP网络进行长距离数据传输。通过上文的分析表明在丢包补偿技术中，使用附加媒体相关前向差错纠正算法，可以很好的平衡引用差错纠正算法后信号质量和附加开销间的矛盾，实际上大大增加传输的效率。同时在使用的过程中不会引起额外的延时。再保障通信质量的同时，减少了对带宽的过渡占用。
参考文献：
[1]杜勇，徐盛，潘良. 因特网中分组语音传输的丢包恢复技术浅述[J]. 天津通信技术，2004，（1）.
[2]黄春明. MPEG-2 AAC编解码器的研究与改进[D]. 福州大学，2005.
作者简介：郭凡丁，1982年4月，男，吉林长春人，学历：硕士，主任工程师，民航数据通信方向
关键词：丢包补偿；语音通信
引言
在电路交换网络，VHF信号不会出现因丢包引起的通话质量下降问题，但在分组交换的传输网络里，话音质量下降和话音通信时延，是一个必须面对的问题。音频丢包补偿（PLC）就是利用可能或已知的数据流，对丢失数据包进行有效的数学模拟补偿，对未知数据包进行有控制的进行消除或重建，来降低因丢包造成的及时通信音频信号恶化现象。通过下面的介绍和分析，我们可以找到一种补偿算法既解决了丢包问题对语音信号的影响，又可以兼顾因增加冗余数据对传输带宽的占用造成的时延问题。
1丢包及补偿
在某些行业VHF技术用于地空通信，PCM链路系统负责完成各远程无线通信站点和管制中心之间语音，数据信号的传输，其多路复用器采用64 kb/s位速率、A律编码的高质量语音编解码器G.711，通过脉码调制方式（PCM）将模拟语音信号数字化。现有的信号传送模式是SDH加PCM的方式对甚高频信号进行远距离传输。SDH可以是某网络自建的也可以租用运营商提供的E1线路，因为SDH是面向“连接”的，不会出现丢包的情况。但PTN网络是面向“业务”，数据是数据包为传输单位。基于IP的传输，不可避免的就是丢包和延时，其他对实时性要求不高的领域，丢包可以使用其他方式进行补偿，而且对用户的影响是没有察觉的。但丢失的语音数据就可能在人耳中被察觉。因此在基于PTN系统的语音传输系统中增加丢包补偿算法，可以有效的解决语音质量下降的问题。
2 问题分析
在分组交换传输网络中，语音信号传输增加丢包补偿技术是十分必要的，尤其民航的VHF信号。电路交换系统中不会出现的语音失真现象，在新一代的传输网络PTN系统中会大量出现。丢包补偿技术就是对丢失的数据进行分析和模拟，是丢失包前后两个数据平滑过渡，来优化语音通信质量。一般的补偿技术基本分为两种：一种是基于发送端的丢包补偿技术，另一种是基于接受端的丢包补偿技术。这两大类技术都是在提高音频质量和执行代价中获取平衡。复杂度高的还原音频效果好，抗丢包能力强，但执行中需要占用大量的传输带宽数据资源进行计算和评估。数据结构简单的丢包补偿算法，占用资源少，但复原效果有缺陷。在多种多样的算法中寻找一种适合VHF通信的丢包补偿技术，是首要研究的方向。
VHF地空通信属于敏感型实时交互式应用，双方对延时很敏感。因此，对系统资源占用度高、计算复杂的算法都不适合VHF通信。分析后发现在基于发送端丢包补偿技术中媒体相关的前向误差纠正算法是非常合适的技术，这个算法在编组过程中，仅产生较少的延时，同时带宽增加也是可以接受的。
3 解决的算法
下面对基于发送端的媒体相关前向差错纠正语音丢包补偿算法进行介绍，图1，语音信息传输过程中在发送端进行处理，采用n个数据包（n=4）传送同样的音频单元，中间如果出现丢包情况，语音数据可以从另外一个相关或相邻的数据包中复原和重建。图一模拟了在传输过程中数据包3丢失后，媒体相关前向差错纠正算法对丢包现象的重建过程。
第一个传输的复本称为主要编码，第二个传输的复本称为次要编码。次要编码可以是和第一个相同，但是大部分采用较低码率和较低音质的编码技术。编码器的选择取决于带宽需求和计算复杂度需求。
如果主要编码器能做到高音质和低碼率，那么次要编码器可以采用和主要编码器一样的方法。媒体相关前向差错纠正引起了包大小的额外开销。比如，8kHz PCM U律的主要编码器占用64kb/s带宽，全速率GSM编码的次要编码器占用13.2kb/s带宽，这样就增加了20%的带宽开销。但是，额外的带宽开销并不是固定而是可变的。通过上面的分析和计算，得出在分组交换网络中VHF信号使用媒体相关前向差错纠正语音丢包补偿算法既解决了丢包问题对语音信号的影响，又可以兼顾因增加冗余数据对传输带宽的占用造成的时延问题。
4 结论
在PTN传输系统中，利用语音丢包补偿技术可以有效解决因丢包原因引起的VHF通信质量下降的情况。从而在VHF地空通信中可以大面面积使用新的IP网络进行长距离数据传输。通过上文的分析表明在丢包补偿技术中，使用附加媒体相关前向差错纠正算法，可以很好的平衡引用差错纠正算法后信号质量和附加开销间的矛盾，实际上大大增加传输的效率。同时在使用的过程中不会引起额外的延时。再保障通信质量的同时，减少了对带宽的过渡占用。
参考文献：
[1]杜勇，徐盛，潘良. 因特网中分组语音传输的丢包恢复技术浅述[J]. 天津通信技术，2004，（1）.
[2]黄春明. MPEG-2 AAC编解码器的研究与改进[D]. 福州大学，2005.
作者简介：郭凡丁，1982年4月，男，吉林长春人，学历：硕士，主任工程师，民航数据通信方向