인터넷 환경에서 FEC 기능이 추가된 AMR음성 부호화기를 이용한 오디오 스트림 전송

Audio Stream Delivery Using AMR(Adaptive Multi-Rate) Coder with Forward Error Correction in the Internet

본 논문에서는 ETSI와 3GPP에서 차세대 이동통신 IMT-2000 서비스의 음성부호화기의 표준으로 채택한 AMR을 인터넷을 통한 멀티미디어 서비스에서 사용하기 위해 부가 정보를 이용한 손실 패킷 복구 방법이 첨가된 전송방법을 제시한다. 인터넷과 같은 패킷 교환 망에서의 음성 통신에서 과도한 패킷 손실은 급격한 음질 저하를 유발한다. 본 논문에서는 음성 패킷 데이터를 순방향 오류정정(FEC)의 부가 정보로 사용하고 연속 패킷 손실이 발생하였을 경우 오류 은닉방법을 사용하여 패킷 손실에 의한 음질 저하를 개선하는 방법을 제안한다. 순방향 오류정정방법 중 부가 음성 정보를 원래의 음성정보와 함께 보냄으로써 손실된 음성은 부가 음성 정보를 이용해 복구할 수 있다. 본 연구에서 사용한 AMR 음성 부호화기는 CELP기반의 음성 부호화기 이므로 음성 부호화기의 특징을 이용해 2개 이상의 군집오류가 발생했을 경우 패킷 손실이 일어나기 전후의 데이터를 이용해서 손실된 패킷으로 인한 영향을 최소로 하는 오류은닉 방법을 사용하였다. 제안된 방법의 성능을 평가하기 위해 AMR 부호화기의 고음질 압축 방법인 12.2 kbit/s 모드로 전송하는 방법과 ITU-T 표준안인 CS-ACELP로 전송하는 방법을 SNR과 MOS 측정을 통해 비교하였다. 제안된 방법이 10%의 평균 패킷 손실률에서 부호화기 자체의 오류은닉 기술을 적용한 AMR - 12.2 kbit/s 모드보다 MOS값에서는 1.1, SNR값은 5.61 dB 높았으며, 제안된 방법은 20%의 손실률에서도 통신 가능한 음질을 유지하였다.

In this paper, we present an audio stream delivery using the AMR (Adaptive Multi-Rate) coder that was adopted by ETSI and 3GPP as a standard vocoder for next generation IMT-2000 service in which includes combined sender (FEC) and receiver reconstruction technique in the Internet. By use of the media-specific FEC scheme, the possibility to recover lost packets can be much increased due to the addition of repair data to a main data stream, by which the contents of lost packets can be recovered. The AMR codec is based on the code-excited linear predictive (CELP) coding model. So we use a frame erasure concealment for CELP-based coders. The proposed scheme is evaluated with ITU-T G.729 (CS-ACELP) coder and AMR - 12.2 kbit/s through the SNR (Signal to Noise Ratio) and the MOS (Mean Opinion Score) test. The proposed scheme provides 1.1 higher in Mean Opinion Score value and 5.61 dB higher than AMR - 12.2 kbit/s in terms of SNR in 10% packet loss, and maintains the communicab1e quality speech at frame erasure rates lop to 20%.