"Best effort" packet-switched networks, like the Internet, cannot offer a reliable transmission of real-time data such as voice and can lead to excessive packet losses under congestion. In real time packetized voice application, missing packets are the major source of voice quality degradation. Therefore, packet loss concealment (PLC) algorithms are needed to guarantee the QoS (Quality of Service) of VoIP (Voice over Internet Protocol). In this thesis, we describe a packet loss concealment scheme utilizing the next and previous good frames that follows and precedes lost packets, i.e., both-side information-based concealment. It is very natural to expect that this scheme should intuitively produce better concealment results than only the preceding frame information-based approach. The proposed concealment algorithm executes a phoneme comparison and both-side frame information-based waveform substitution to generate more suitable signal for the lost interval. In addition, it can be combined with other one-side PLC schemes such as the LP (Linear Prediction) based PLC algorithm, G.711 pitch waveform replication, recommended by ITU-T. Additional voice quality improvement is also obtained through this integration. Our proposed algorithm was evaluated by subjective quality test and compared with other PLC algorithms. According to the results, it provides more improved sound when the lost interval contains transition region or is too long to be concealed by utilizing only the preceding speech signal information.
오늘날 급속한 통신기술의 발달과 사용자들의 요구에 따라 인터넷은 기존의 데이터 전송뿐만 아니라 음성이나 영상을 전송할 수 있는 광대역의 멀티미디어 통합 망으로서 진화하게 되었다. 특히, 이러한 IP 네트워크를 통한 인터넷폰은 최근 많은 관심의 대상이 되고있다. 하지만 여러 가지 매력적인 장점에도 불구하고, 기존 공중전화망과 비교되는 통화품질 문제는 인터넷폰의 보급과 확산을 위해 개선 해야 할 가장 중요한 과제이다.
현재 인터넷폰의 통화품질 개선을 위해서 다양한 기술들이 연구되고 있으며 실제로 많은 시스템에도 적용되고 있다. 이중에서도 본 논문은 수신측 기반의 패킷손실 은닉 기술에 대해서 다루고 있다. 패킷손실이란 네트워크 상의 데이터 전송 중 훼손 되거나 없어진 데이터 패킷들을 의미하며, 인터넷폰에서의 통화품질 열화의 주요 원인 중 하나로 알려져 있다. 이에 대해서 패킷손실 은닉 알고리즘은 수신된 비트 스트림에 대해서 네트워크 상에서 사라진 데이터를 대신할 수 있는 합성 음성신호를 만들어 내는 것을 의미한다.
기존의 패킷손실 은닉 알고리즘들은 실 시간 처리를 위해서 패킷손실 이전의 수신 데이터를 이용하고 있지만, 음성변이 구간에서 일어날 수 있는 패킷손실이나 연속적으로 발생하는 패킷손실로 인하여 음성품질 개선에 한계가 있다. 이에 본 논문에서는 손실 이전의 패킷 정보 뿐만 아니라 손실 이후의 패킷 정보를 함께 이용하는 패킷손실 은닉 알고리즘을 제안 하였다. 제안한 알고리즘은 손실 구간 앞 뒤에 대한 피치검출과 스펙트럼 거리를 이용하여 동일 음소 여부를 결정하고 그 결과에 따라 손실 구간 전/후 패킷으로부터 음성신호 정보를 추출하여 양 방향 보상을 실시한다. 이런 과정을 통해서 패킷손실 구간에 더욱 적합한 합성 음성신호를 만들어 낼 수 있으며 보다 개선된 음성품질을 제공한다.
제안한 알고리즘의 음질 개선정도를 알아보기 위해서 ITU-T에서 제안한 G.711 음성코더용 패킷손실 은닉 알고리즘과 선형예측 기반의 패킷손실 은닉 알고리즘을 구현하였으며, 패킷손실율과 손실구간 길이에 대해서 각 알고리즘의 주관적 평가지표를 비교 하였다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 손실 이전 정보만을 이용한 기존의 알고리즘에 비해서, 음성변이 구간에 대한 손실이나 상대적으로 긴 연속적인 패킷손실에 대해서 추가적인 음성품질 개선을 가능하게 한다.
