專利名稱：分組編碼信號(hào)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用碼分多址(CDMA)技術(shù)的通信系統(tǒng)，具體涉及可變編碼率語音編碼方法，用以在此類通信系統(tǒng)中配置著數(shù)字語音編碼的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多址鏈路內(nèi)減小系統(tǒng)的自干擾和增大系統(tǒng)的容量。
近些年來，已采用了各式各樣的技術(shù)以在一個(gè)有限地可應(yīng)用的射頻頻譜內(nèi)提供出多用戶移動(dòng)通信。這些技術(shù)中采用的方法包括有頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)，或者更一般地是這些方法的混合。過去十年內(nèi)，在設(shè)計(jì)商用蜂窩電信系統(tǒng)中已使用的所有這些方法有此類AMPS系統(tǒng)中應(yīng)用的FDMA，European Group Special Mobile(GSM)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用的FD/TDMA，更新的是美國(guó)電信工業(yè)協(xié)會(huì)(US TIA)在其IS—95標(biāo)準(zhǔn)中具體采用了的直接順序FD/CDMA方法。在IS—95標(biāo)準(zhǔn)中，一些用戶共享蜂窩通信頻段內(nèi)若干寬帶無線電信道中的一個(gè)信道。根據(jù)類似的FD/CDMA原理，還在為所謂的個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)設(shè)計(jì)幾種通信協(xié)議。
幾乎所有新近的蜂窩系統(tǒng)和PCS系統(tǒng)都應(yīng)用了數(shù)字語音編碼和正向信道誤碼校正作為話音通信的物理層。在這方面更有意思的是應(yīng)用話音有效性檢測(cè)(VAD)來辨明在某一個(gè)呼叫方方面存在或不存在語音。不存在語音時(shí)，語音編碼器可指令與其耦鏈的調(diào)制器或發(fā)射機(jī)將它們的輸出功率減小至零，或者暫時(shí)地發(fā)射出用以表明在某一個(gè)用戶地點(diǎn)只有背景噪聲的信息包。用這種方式來減小無線電發(fā)射機(jī)的負(fù)載周期可給出雙重益處，一是減少了功率損耗(在移動(dòng)裝置情況下可增加電池壽命)，二是減少了共享同一射頻頻譜的用戶之間的干擾。根據(jù)談話的情況，可做到發(fā)射功率的減少在40％至65％之間。功率減少量最終受限于對(duì)話音質(zhì)量降低所考慮的可接受程度，這種話音質(zhì)量降低是伴隨著重大的VAD技術(shù)的。
功率減少的可能性對(duì)于CDMA系統(tǒng)來說特別重要。在此類系統(tǒng)中，用戶容量是反比于系統(tǒng)自干擾量的。在TIA IS—95 FD/GD-MA標(biāo)準(zhǔn)中，借助于應(yīng)用可變編碼率語音編碼器來代替簡(jiǎn)單通斷或不連接傳輸方法，使CDMA方法得到稍許擴(kuò)展。在IS—95標(biāo)準(zhǔn)中，已編碼語音分離成20ms的時(shí)間段，語音編碼器可以以8000bps、4000bps、2000bps或800bps的有效比特率來選擇這類時(shí)間段進(jìn)行編碼。在基站到移動(dòng)站(正向傳輸)和移動(dòng)站到基站(反向傳輸)兩方向上，IS—95鏈路都可開發(fā)可變編碼率編碼。在正向鏈路情況下，借助于編碼的編碼率減小時(shí)按比例縮小輸出功率，從而可降低平均發(fā)射功率。信道符號(hào)的重復(fù)容許移動(dòng)接收機(jī)中進(jìn)行符號(hào)組合，因之可維持每個(gè)符號(hào)能量對(duì)噪聲功率譜密度之比，它決定了鏈路的性能。需要指出，在800bps傳輸期間，平均發(fā)射功率—因而系統(tǒng)自干擾—可減小到四分之一。對(duì)于一般的雙向通話將聚合的話音容量作出平均中，已經(jīng)估算出，當(dāng)應(yīng)用TIA標(biāo)準(zhǔn)IS—96中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)語音編碼和話音有效性檢測(cè)算法時(shí)，平均發(fā)射功率將降下到其標(biāo)稱值的約41％。這對(duì)于系統(tǒng)正向鏈路容量有重大的作用。
然而，在IS—95空間接口標(biāo)準(zhǔn)及其關(guān)聯(lián)的IS—96語音編碼器標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)前實(shí)施中，每個(gè)正向話音鏈路是獨(dú)立地編碼的。也就是，各個(gè)語音編碼器不論共享同一射頻頻譜的其它話音信道如何，它們對(duì)維持可接受話音質(zhì)量所需的最小編碼率都作出各自的決定。這就是需要做到這樣，即使共享同一射頻頻譜的其它語音編碼器并不需要使其編碼率最小，每個(gè)語音編碼器中的編碼率決定算法也總會(huì)使其編碼率最小。例如，如果在一個(gè)基站上共享同一信道的全部語音編碼器要在一個(gè)低編碼率上同時(shí)試圖發(fā)射，則該基站上總輸出功率的減少意味著其每個(gè)語音編碼器可放寬采用下一個(gè)較高的編碼率，對(duì)系統(tǒng)容量不造成冒險(xiǎn)。由于對(duì)一個(gè)可變編碼率語音編碼器使其平均發(fā)射的編碼率最小時(shí)需要在話音質(zhì)量上折衷妥協(xié)，所以弧立的語音編碼不必要地放棄了話音質(zhì)量。另外，CDMA在處理容量時(shí)，將約束放到每個(gè)語音編碼器的發(fā)射編碼率上以便于暫時(shí)地提升容量，而這類約束必然是盲目地加上的，它不論對(duì)話音質(zhì)量的影響如何是使所有話音鏈路受到同樣的約束。這顯然是浪費(fèi)的，因?yàn)槿藗冎?，話音質(zhì)量依賴于許多不同的因素，所以存在著這樣的可能性，在區(qū)段/網(wǎng)孔內(nèi)感驗(yàn)到對(duì)話音質(zhì)量總體影響最小的情況下使特定編碼器的編碼率減小。
因此，對(duì)于一個(gè)FD/CDMA系統(tǒng)中正向鏈路上的全體語音編碼需要有一種方法和裝置，以便于與饋送信號(hào)給同一區(qū)段/網(wǎng)孔和射頻信道的所有其它語音編碼器協(xié)調(diào)一致地對(duì)各別的語音編碼器作出編碼率選擇的決策。


圖1以方框圖形式概略地示出先有技術(shù)的CDMA基站發(fā)射機(jī)。
圖2以方框圖形式概略地示出語音編碼標(biāo)準(zhǔn)TIA IS—96中規(guī)范的、先有技術(shù)的編碼率決策裝置。
圖3以方框圖形式概略地示出優(yōu)選實(shí)施例中利用的、并在語音編碼標(biāo)準(zhǔn)TIA IS—96中詳細(xì)說明了的一種碼書激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(CELP)語音編碼器類型。
圖4以方框圖形式概略地示出按照本發(fā)明應(yīng)用一個(gè)監(jiān)控處理器或編碼率控制器來對(duì)語音編碼分組。
圖5概略地示出按照本發(fā)明在一個(gè)區(qū)段/網(wǎng)孔發(fā)射出的功率受到約束下，當(dāng)使得該區(qū)段/網(wǎng)孔的總體語音質(zhì)量最佳化時(shí)，作為算法之一部分?jǐn)?shù)目中由編碼率控制器利用的一個(gè)編碼率/質(zhì)量表。
圖6以方框圖形式概略地示出按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)CDMA分組編碼法用的一個(gè)裝置。
圖7以方框圖形式概略地示出按照本發(fā)明、會(huì)有益于實(shí)現(xiàn)分組編碼的一個(gè)編碼率控制器。
借助于就各別的語音編碼器與其它的語音編碼器協(xié)調(diào)一致地作出編碼率選擇決策，一個(gè)碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)可以減小系統(tǒng)自干擾和增大系統(tǒng)容量。系統(tǒng)利用感覺上加權(quán)的誤碼量度(401)作為編碼率控制器(404)的輸入，由編碼率控制器(401)決定編碼率，并向編碼器(105)返送給選定的編碼率(402)。該系統(tǒng)這樣地給出最佳的話音質(zhì)量和系統(tǒng)容量，在根據(jù)需要而允許其它編碼器維持它們的編碼率的同時(shí)，可以使特定的編碼器降低它們的編碼率，改進(jìn)容量。當(dāng)系統(tǒng)容量需要暫時(shí)增加的那些時(shí)候，這樣做可以防止話音質(zhì)量的不必要下降。
本發(fā)明所說明的優(yōu)選實(shí)施例中關(guān)聯(lián)到的一個(gè)CDMA數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)是以美國(guó)電信工業(yè)協(xié)會(huì)(TIA)標(biāo)準(zhǔn)IS—95和IS—96為基礎(chǔ)的。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員可以理解到，本發(fā)明也可以應(yīng)用到任一種CDMA點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路(一般是數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中的正向鏈路)上，其中，可采用可變編碼率語音編碼來使自干擾減小。然而，所論及的技術(shù)還能有益地使用于任何的通信系統(tǒng)中，事實(shí)上并且不限制于通信系統(tǒng)中。例如，本技術(shù)也能使用于這樣的場(chǎng)合，即語音編碼的實(shí)現(xiàn)是用以在只有有限存儲(chǔ)器空間的存儲(chǔ)裝置內(nèi)進(jìn)行存儲(chǔ)。實(shí)質(zhì)上，本技術(shù)盡可以應(yīng)用在這樣的用途中，即需要進(jìn)行編碼(對(duì)于語音、圖像、數(shù)據(jù)等)而對(duì)此編碼又涉及一些限制因素(關(guān)于功率電平、編碼質(zhì)量、系統(tǒng)容量、存儲(chǔ)器空間等)。
依靠對(duì)至少兩個(gè)編碼器來的編碼率決策信息的接收，以及根據(jù)至少這兩個(gè)編碼器方面的編碼率決策信息而對(duì)至少一個(gè)編碼器的編碼率作出的決定，由本方法和裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行分組編碼。在優(yōu)選實(shí)施例中，碼率決策信息是質(zhì)量信息，它使信號(hào)重建質(zhì)量與編碼編碼率的一個(gè)函數(shù)相關(guān)聯(lián)(在20ms時(shí)間段—20ms時(shí)間段的基礎(chǔ)上)。該質(zhì)量信息包括有(但并不限制于)由分析—綜合語音編碼器產(chǎn)生的感覺上加權(quán)的誤碼量度、信號(hào)噪聲比(S/N)、分段的(Segmented)S/N、對(duì)數(shù)倒頻譜(cepstal)距離、LPC(線性預(yù)測(cè)編碼)距離測(cè)量、以及BARK頻譜距離測(cè)量；所有這些是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)周知的。
這至少一個(gè)編碼器的編碼率決定上，是基于一種閾值準(zhǔn)則(它通常是預(yù)先確定的)。在優(yōu)選實(shí)施例中，該閾值準(zhǔn)則可包括有(但不限制于)指配有編碼器的區(qū)段/網(wǎng)孔的決輸出功率、一個(gè)相鄰區(qū)段/網(wǎng)孔的總輸出功率、一個(gè)服務(wù)著的基站的當(dāng)前傳輸功率電平、這至少兩個(gè)編碼器的當(dāng)前數(shù)據(jù)率，存儲(chǔ)裝置中可予應(yīng)用的存儲(chǔ)器空間、處理裝置中可予應(yīng)用的處理功率，以及一個(gè)預(yù)定頻譜中可預(yù)應(yīng)用的帶寬。還有，在優(yōu)選實(shí)施例中，編碼器都是可變編碼率的分析—綜合編碼器。這類編碼器可編碼的信號(hào)包括(但并不限制于)語音信號(hào)、視頻信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)。
圖1示出一個(gè)CDMA基站(102)正向鏈路的高水平結(jié)構(gòu)，它設(shè)計(jì)來用于TIA IS—95數(shù)字蜂窩無線電標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)選實(shí)施例。圖1的基站(102)實(shí)現(xiàn)特別是、可變編碼率語音編碼、正向誤碼校正、正向鏈路功率控制、多址擴(kuò)展以及調(diào)制和傳輸。圖1中，從公共交換電話網(wǎng)(PSTN)(100)來的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)μ律編碼的多路復(fù)用64kbps脈碼調(diào)制(PCM)T1鏈路(101)輸入到去復(fù)用器(DMUX)(103)上。然后，每路64kbps話音鏈路(104)各通過一個(gè)數(shù)字語音編碼器(105)。在通常的電路實(shí)現(xiàn)中，語音編碼功能的完成可采用許多通用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)芯片(諸如Motorola DSP56156處理器)、ROM編碼的DSP芯片或是專用集成電路(ASIC)。幾個(gè)這樣的處理器一般組裝在單一塊印刷電路板上(對(duì)于本發(fā)明這當(dāng)然不是必需的)，然后它能夠處理全體T1中繼線上的多路復(fù)用話音信道。在語音編碼后，附加上通常的、循環(huán)碼形式的誤碼校正碼(106)，隨后是BPSK(二相移相鍵控)調(diào)制(107)、Walsh掩蔽和短的偽噪聲(PN)序列擴(kuò)展(108)、低通濾波(109)、發(fā)射功率電平調(diào)整(110)和功率放大(111)，并最后傳輸?shù)揭苿?dòng)站(113)(為簡(jiǎn)明起見，未示出對(duì)射頻的頻移)。
由DSP或其它器件用來構(gòu)成語音編碼器(105)以實(shí)現(xiàn)TIA IS—96標(biāo)準(zhǔn)處理的電路方框圖示于圖2中。如圖中所示，語音編碼器(105)可劃分成兩個(gè)主要部分編碼率決定與編碼。首先，考察編碼率決定的作用。在IS—96標(biāo)準(zhǔn)中，每個(gè)語音編碼器(105)將其有關(guān)的PCM信號(hào)流劃分成一個(gè)個(gè)由源語音波形的每160個(gè)樣值組成的20ms幀。每個(gè)幀的功率電平〔這是由自相關(guān)估值器(200)產(chǎn)生的幀自相關(guān)函數(shù)估值的零次延遲R(O)〕饋至一排比較器(203)上，由它們確定，幀功率超過了三個(gè)單調(diào)增加的閾電平中的哪一個(gè)。這三個(gè)閾電平是由平均值濾波器(201)上形成的語音信號(hào)功率電平非線性平均的二階內(nèi)插給出的。應(yīng)當(dāng)注意，所有這些處理步驟在TIA IS—96中完全地規(guī)定了。如果當(dāng)前幀的能量小于三個(gè)閾值的最低值，則該幀被申明為1/8編碼率幀；如果該幀的能量處在最低閾值與中間閾值之間，則該幀被申明為1/4碼率幀；如果該幀的能量處在中間閾值與最高閾值之間，則該幀被申明為1/2編碼率幀；最后，如果該幀的能量超過最高閾電平，則該幀被申明為全編碼率幀。這最后的步驟是由比較器(203)和解碼器(204)完成的，以產(chǎn)生出選定的編碼率(205)。
然后，選定的編碼率輸入到碼書激勵(lì)的線性預(yù)測(cè)(CELP)語音編碼函數(shù)(206)上，由它應(yīng)用該編碼率下具體的比特?cái)?shù)目來形成一個(gè)該語音幀的參數(shù)描述。在優(yōu)選實(shí)施例中，用來表明1/8編碼率幀已編碼參數(shù)的比特?cái)?shù)目是16(不計(jì)及用于誤碼校正/檢測(cè)的附加比特)；對(duì)于1/4編碼率幀是40比特；對(duì)于1/2編碼率幀是72比特；而對(duì)于全編碼率幀是160比特。雖然，在優(yōu)選實(shí)施例中，敘述的討論了CELP語音編碼，但其它的編碼技術(shù)同樣可以有益地予以使用，諸如特別是波形編碼，線性預(yù)測(cè)編碼(LPC)、子帶編碼(SBC)、碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(CELP)、隨機(jī)激勵(lì)線性性預(yù)測(cè)(SELP)、矢量合成激勵(lì)線預(yù)測(cè)(VSELP)、改進(jìn)的多頻帶激勵(lì)(IMBE)，以及自適應(yīng)差值脈碼調(diào)制(ADPCM)編碼算法。
為了清楚起見，需要較詳細(xì)地說明CELP語音編碼程序。圖3中示出了一個(gè)用于優(yōu)選實(shí)施例的CELP語音編碼器中信號(hào)處理的高水平方框圖。如圖3中所示，首先，從64kbps語音信號(hào)(104)接連的20ms幀中得到自相關(guān)函數(shù)的估值(309)〔通常，這是象編碼率決定程序中自相關(guān)估值器(200)一樣地完成的〕。其次，根據(jù)應(yīng)用例如Schur遞歸器(301)對(duì)所謂的正態(tài)方程的求解，得出短時(shí)間線性預(yù)測(cè)(STP)濾波系數(shù)(310)。STP濾波器(303)往往是一個(gè)格形濾波器，而STP系數(shù)是格形濾波器的反射系數(shù)。在利用線性頻譜配對(duì)或某種別的堅(jiān)實(shí)的量化方法進(jìn)行量化(302)后，將STP系數(shù)用來對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行濾波。得到的信號(hào)然后加到長(zhǎng)時(shí)間預(yù)測(cè)(LTP)濾波器(313)和(在CELP線性預(yù)測(cè)編碼器情況下的)碼書搜索程序上。LTP濾波器一般是一個(gè)一階遞歸濾波器，其反饋延遲和增益都可變，它們示明在圖3中的LTP延遲L(304)和LTP增益G(305)上。然后，編碼工作前進(jìn)到同時(shí)調(diào)整LTP延遲、LTP增益和碼書索引I(312)上，使得在LTP濾波器輸出中的平方誤差最小。接著，使L、G和I量化(經(jīng)常采用簡(jiǎn)單偏置的線性最化器方法)，將它們連同STP系數(shù)加到誤碼校正電路塊上。這種分析—綜合程序的性能可借助于對(duì)誤碼量度進(jìn)行加權(quán)來予以改進(jìn)，它使誤碼量度對(duì)人耳的頻率響應(yīng)聽覺來說為最小。這是由一個(gè)感覺加權(quán)濾波器(307)來完成的，它變更誤碼量度(308)以加強(qiáng)對(duì)人耳最敏感的那些頻率分量。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員能理解到，幾乎所有先進(jìn)的分析—綜合語音編碼器都可應(yīng)用來作成感覺上加權(quán)的誤碼量度。所以，如上面所述，本發(fā)明并非只是限制于CELP語音編碼器。
在這一背景下，現(xiàn)在可以說明按照本發(fā)明的分組語音編碼。從圖1和圖2中顯然可知，先有技術(shù)中，每個(gè)正向鏈路語音編碼器的編碼率是獨(dú)立地決定的。也就是，每個(gè)64kbps話音鏈路的編碼率僅僅決定于對(duì)該語音信號(hào)的信號(hào)處理。由于一個(gè)CDMA系統(tǒng)的正向鏈路中自干擾的總量(因而系統(tǒng)容量)取決于每個(gè)編碼器的平均編碼編碼率，所以又顯然可知，為了做到工作在最大可能的容量上，每個(gè)語音編碼器的編碼率決策算法必須設(shè)計(jì)得能始終求出最小可能的編碼率。而由于每一個(gè)語音編碼器獨(dú)立地工作，它們并不知道在基站天線(112)上發(fā)射著的總功率(因而系統(tǒng)的自干擾)。由于要達(dá)到低的平均編碼率時(shí)必定損失語音質(zhì)量，這就意味著，當(dāng)該系統(tǒng)不工作在它的最大容量上時(shí)，或者等效地說，不發(fā)射出它的最大配令功率時(shí)，則整個(gè)系統(tǒng)的語音質(zhì)量將不必要地遭受到損失。換句話說，獨(dú)立的語音編碼會(huì)使基站上總的瞬時(shí)輸出功率有大的差異。
在許多的CDMA功率控制算法中，由于對(duì)一個(gè)網(wǎng)孔或區(qū)段來的總發(fā)射功率設(shè)定有嚴(yán)格的限制，所以用來對(duì)各別鏈路編碼的編碼率必須保持不必要地較低。此外，人們知道，數(shù)字編碼話音鏈路的主觀感覺質(zhì)量不僅取決于所應(yīng)用著的語音編碼器，還取決于別的因素，諸如說話者性別、音調(diào)、揚(yáng)聲器響應(yīng)及聲學(xué)背景噪聲的類型/級(jí)別之類的環(huán)境因素。因此，對(duì)每個(gè)鏈路獨(dú)立地編碼時(shí)，將無法認(rèn)識(shí)到這樣的情況，即一個(gè)鏈路在編碼率上的減小相對(duì)于另一個(gè)鏈路在編碼率上的等量減小(因而相對(duì)于另一個(gè)揚(yáng)聲器)，在感覺上的總話音質(zhì)量方面會(huì)是損失得較少。此外，在TIA IS—96標(biāo)準(zhǔn)里具體實(shí)施的當(dāng)前技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)編碼率決策時(shí)并未利用到感覺上加權(quán)的編碼誤碼量度。
圖4中所示的方法可以用來克服這些缺點(diǎn)。圖4中，每個(gè)語音編碼器(105)就每個(gè)20ms幀對(duì)于四種候選編碼率(在另外的實(shí)施例中也可以多于四種編碼率)之每一個(gè)上語音幀的編碼所產(chǎn)生的感覺加權(quán)誤碼量度(401)作出估值。然后，將這個(gè)信息加回到一個(gè)監(jiān)督用的編碼率控制器(404)上。隨后，編碼率控制器(404)形成一個(gè)類同于圖5中那樣的碼率/質(zhì)量表，它表明了對(duì)于報(bào)告給編碼率控制的N個(gè)語音編編碼率之每一個(gè)由于在每一種候選編碼率上進(jìn)行編碼而產(chǎn)生的感覺上加權(quán)的誤碼量度。
使網(wǎng)孔或區(qū)段上總話音質(zhì)量最佳的一個(gè)簡(jiǎn)單方法是一開始先認(rèn)定，所有N個(gè)話音信道具有相同的發(fā)射功率。使全部編碼器(105)都置于最低的候選編碼率上，而總發(fā)射功率P由編碼率控制器(404)進(jìn)行計(jì)算。在此情況下，發(fā)射功率P簡(jiǎn)單地等于全部N個(gè)編碼器方面諸編碼率值的總和，這里的編碼率值對(duì)于1/8編碼率是1/8，對(duì)于1/4編碼率是1/4，依此類推。然后，編碼率控制器(404)對(duì)于N個(gè)編碼器之任一個(gè)在編碼率/質(zhì)量表中尋找出與當(dāng)前候選編碼率相對(duì)應(yīng)的最大一項(xiàng)。這等效于對(duì)于選定編碼率的當(dāng)前集合標(biāo)識(shí)出最差話音質(zhì)量(也即是最大感覺加權(quán)誤碼)的編碼器。將該編碼器的編碼率增加到次最高的編碼率上，并重新計(jì)算發(fā)射功率P。這個(gè)過程繼續(xù)下去，直至P值超過某一總功率閾值T，到此時(shí)刻該程序終結(jié)。有一種改進(jìn)的方法可使此程序適應(yīng)于編碼率/質(zhì)量表中諸項(xiàng)，這些項(xiàng)已受到與每一編碼器相關(guān)聯(lián)的發(fā)射增益的加權(quán)。這一點(diǎn)可以從功率電平控制電路中提取得到。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員會(huì)理解到，這個(gè)程序的總體效果是通過某些編碼器碼率的減小來降低功率，而工作在低些的編碼率上的那些編碼器的話音質(zhì)量受到最少的下降。
下面是一處更為復(fù)雜的方法。象上面那樣假定，在高的話務(wù)負(fù)載期間編碼率降低方案的目的(也就是預(yù)定的準(zhǔn)則)是保持總發(fā)射功率小于某一閾值T，這里，T值按照當(dāng)前的負(fù)載狀態(tài)設(shè)定。對(duì)于由基站提供服務(wù)的區(qū)段/網(wǎng)孔，定義一個(gè)語音質(zhì)量的普遍量度Q，作為N個(gè)話音信道方面選定編碼率的當(dāng)前集合上主觀感覺誤碼的總和。每個(gè)編碼器的初始化使得在最大編碼率上進(jìn)行編碼。然后，估量Q值，并應(yīng)用上面所述的或是等功率假設(shè)或是加權(quán)發(fā)射功率方法計(jì)算相應(yīng)的發(fā)射功率。
在編碼率控制器(404)不得到應(yīng)用時(shí)，這種方法出現(xiàn)簡(jiǎn)化的情況，這時(shí)依靠對(duì)每個(gè)DSP可予應(yīng)用的計(jì)算資源的時(shí)間分割，使每個(gè)DSP對(duì)幾個(gè)話音鏈路進(jìn)行編碼。在那種情況下，編碼率選擇程序可以應(yīng)用在由DSP實(shí)現(xiàn)著編碼的那些數(shù)目的話音信道上。圖6上概略地示出一種裝置，它可以應(yīng)用來實(shí)施本方案。圖6中，例如是Mo-torola DSP56156的單一個(gè)DSP(603)通過一個(gè)時(shí)分復(fù)用串行總線或者一個(gè)通常的并行地址/數(shù)據(jù)總線進(jìn)行通信。編碼率決策信息和編碼率選擇指令在控制用DSP(603)與用以通過總線(604)供語音編碼的諸DSP(602)之間流通。在另一個(gè)方法中，控制用DSP(603)可省掉，由諸編碼器DSP(602)之一升位來完成全局的編碼率控制器功能，并對(duì)一個(gè)或多個(gè)話音信道進(jìn)行語音編碼。
圖7以方框圖形式概略地示出一種編碼率控制器(404)，它可以有益地實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明的分組編碼。編碼率控制器(404)包含有從許多編碼器(105)中接收編碼率決策信息(401)的裝置(700)。在優(yōu)選實(shí)施例中，編碼率決策信息是質(zhì)量信息，它包括有一個(gè)感覺上加權(quán)的誤碼量度。接收裝置(700)的輸出進(jìn)入判定裝置(703)，它根據(jù)預(yù)定的準(zhǔn)則決定編碼要求。預(yù)定準(zhǔn)則中包括有上面所述的閾值準(zhǔn)則之類。判定裝置(703)的輸出進(jìn)入調(diào)整裝置(706)，它根據(jù)編碼率決策信息和預(yù)定準(zhǔn)則對(duì)于許多個(gè)編碼器中的任一個(gè)編碼器調(diào)整編碼率。在預(yù)定準(zhǔn)則是總發(fā)射功率或可予應(yīng)用的存儲(chǔ)器空間的方案中，如上面所述，調(diào)整裝置(706)通常將對(duì)具有最差質(zhì)量的編碼器(根據(jù)或是總發(fā)射功率或是可予應(yīng)用的存儲(chǔ)器空間及一個(gè)閾值的決定/計(jì)算)提高編碼碼率。然而，諸如系統(tǒng)容量之類的某些預(yù)定準(zhǔn)則，對(duì)于特定的編碼器可能要求調(diào)整裝置(706)降低編碼率。
雖然，已具體地示明了本發(fā)明，并參照特定的實(shí)施例作出了說明，但本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員知道，可以對(duì)此作出形式上和細(xì)節(jié)上的各種改變，它們偏離不開本發(fā)明的精神和范疇。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)信號(hào)進(jìn)行分組編碼的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟從至少兩個(gè)編碼器上接收編碼率決策信息；根據(jù)至少兩個(gè)編碼器方面的編碼率決策信息，決定至少一個(gè)編碼器的編碼率。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，這至少兩個(gè)編碼器還包括分析—綜合編碼器。
3.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，編碼率決策信息還包括由這至少兩個(gè)編碼器產(chǎn)生的質(zhì)量信息。
4.權(quán)利要求3的方法，其特征在于，質(zhì)量信息還包含由分析—綜合語音編碼器產(chǎn)生的感覺上加權(quán)的誤碼量度、信號(hào)噪聲比(S/N)，分段的(segmenled)S/N、對(duì)數(shù)倒頻譜(cepstral)距離、LPC距離測(cè)量、以及BARK頻譜距離測(cè)量。
5.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，對(duì)至少一個(gè)編碼器決定編碼率的步驟還包括根據(jù)一個(gè)閾值準(zhǔn)則對(duì)至少第一編碼器決定編碼率的步驟。
6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于，閾值準(zhǔn)則中還包含指配著編碼器的區(qū)段/網(wǎng)孔的總輸出功率或是相鄰區(qū)段/網(wǎng)孔的總輸出功率，由一個(gè)服務(wù)著的基站傳輸?shù)漠?dāng)前功率電平，這至少兩個(gè)編碼器的當(dāng)前數(shù)據(jù)率，存儲(chǔ)裝置中可予應(yīng)用的存儲(chǔ)器，處理裝置中可予應(yīng)用的處理功率，以及一個(gè)預(yù)定頻譜中可予應(yīng)用的帶寬。
7.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，這至少兩個(gè)編碼器還包括至少兩個(gè)可變編碼率的編碼器。
8.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述信號(hào)還包括語音信號(hào)、視頻信號(hào)、或數(shù)據(jù)信號(hào)。
9.一個(gè)通信系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)進(jìn)行分組編碼的一種方法，該方法包含以下步驟從許多編碼器中接收編碼率決策信息；對(duì)發(fā)射機(jī)計(jì)算總發(fā)射功率；將計(jì)算得到的該發(fā)射機(jī)的總發(fā)射功率與一個(gè)閾值進(jìn)行比較；當(dāng)該發(fā)射機(jī)的總發(fā)射功率低于閾值時(shí)，根據(jù)編碼率決策信息對(duì)于產(chǎn)生出最差質(zhì)量的編碼器提高編碼率。
10.權(quán)利要求9的方法，其特征在于，還包括對(duì)接收步驟、計(jì)算步驟、比較步驟和提高編碼率步驟進(jìn)行重復(fù)的步驟，直至對(duì)該發(fā)射機(jī)計(jì)算得到的總發(fā)射功率處于或高于閾值。
11.一種對(duì)信號(hào)進(jìn)行分組編碼的方法，其特征在于，包括以下步驟從許多編碼器中接收編碼率決策信息；決定存儲(chǔ)裝置中可予應(yīng)用的存儲(chǔ)器空間；根據(jù)編碼率決策信息和所決定的存儲(chǔ)裝置中可予應(yīng)用的存儲(chǔ)器空間，對(duì)于產(chǎn)生最差質(zhì)量的編碼器提高編碼率。
12.一種對(duì)信號(hào)進(jìn)行分組編碼的方法，其特征在于，包括以下步驟從許多編碼器中接收編碼率決策信息；根據(jù)預(yù)定的準(zhǔn)則決定編碼要求；根據(jù)編碼率決策信息和預(yù)定準(zhǔn)則，對(duì)許多編碼器中的任一個(gè)編碼器調(diào)整編碼率。
13.權(quán)利要求12的方法，其特征在于，預(yù)定準(zhǔn)則中還包含指配著編碼器的區(qū)段/網(wǎng)孔的總輸出功率或是相鄰區(qū)段/網(wǎng)孔的總輸出功率，由一個(gè)服務(wù)著的基站傳輸?shù)漠?dāng)前功率電平，這至少兩個(gè)編碼器的當(dāng)前數(shù)據(jù)率，存儲(chǔ)裝置中可予應(yīng)用的存儲(chǔ)器空間，處理裝置中可予應(yīng)用的處理功率，以及一個(gè)預(yù)定頻譜中可予應(yīng)用的帶寬。
14.一種對(duì)信號(hào)進(jìn)行分組編碼的裝置，該裝置包括用以從至少兩個(gè)編碼器中接收編碼率決策信息的裝置；連接到該接收裝置上，根據(jù)這至少兩個(gè)編碼器方面的編碼率決策信息，用以對(duì)至少一個(gè)編碼器決定編碼率的裝置。
15.權(quán)利要求14的裝置，其特征在于，這至少兩個(gè)編碼器還包括分析—綜合語音編碼器。
16.權(quán)利要求15的裝置，其特征在于，編碼率決策信息還包含由這至少兩個(gè)編碼器產(chǎn)生的質(zhì)量信息。
17.權(quán)利要求16的裝置，其特征在于，質(zhì)量信息中還包含由分析—綜合語音編碼器產(chǎn)生的感覺加權(quán)誤碼量度、信號(hào)噪聲比(S/N)、節(jié)段的S/N、對(duì)數(shù)倒頻譜距離、LPC距離測(cè)量、以及BARK頻譜距離測(cè)量。
18.權(quán)利要求14的裝置，其特征在于，對(duì)至少一個(gè)編碼器用以決定編碼率的裝置還包括有根據(jù)一個(gè)閾值準(zhǔn)則對(duì)這至少第一編碼器用以決定編碼率的裝置。
19.權(quán)利要求18的裝置，其特征在于，閾值準(zhǔn)則中還包含指配著編碼器的區(qū)段/網(wǎng)孔的總輸出功率或是相鄰區(qū)段/網(wǎng)孔的總輸出功率，由一個(gè)服務(wù)著的基站傳輸?shù)漠?dāng)前功率電平，這至少兩個(gè)編碼器的當(dāng)前數(shù)據(jù)率，存儲(chǔ)裝置中可予應(yīng)用的存儲(chǔ)器空間，處理裝置中可予應(yīng)用的處理率，以及一個(gè)預(yù)定頻譜中可予應(yīng)用的帶寬。
20.權(quán)利要求14的裝置，其特征在于，這至少兩個(gè)編碼器還包括至少兩個(gè)可變編碼率編編碼率。
21.權(quán)利要求14的裝置，其特征在于，所述信號(hào)還包含或是語音信號(hào)、視頻信號(hào)、或是數(shù)據(jù)信號(hào)。
22.一個(gè)通信系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)進(jìn)行分組編碼的裝置，該裝置包含用以從許多編碼器中接收編碼率決策信息的裝置；連接到該接收裝置上，用以對(duì)該發(fā)射機(jī)計(jì)算總發(fā)射功率，并將計(jì)算得到的該發(fā)射機(jī)的總發(fā)射功率與一個(gè)閾值進(jìn)行比較的裝置；連接到該計(jì)算裝置上，當(dāng)該發(fā)射機(jī)的總發(fā)射功率低于閾值時(shí)，根據(jù)編碼率決策信息，對(duì)產(chǎn)生出最差質(zhì)量的編碼器用以提高編碼率的裝置。
23.一種對(duì)信號(hào)進(jìn)行分組編碼的裝置，該裝置包含用以從許多編碼器中接收編碼率決策信息的裝置；連接到該接收裝置上，用以決定存儲(chǔ)裝置中可予應(yīng)用的存儲(chǔ)器空間的裝置；連接到該決定裝置上，根據(jù)編碼率決策信息和所決定的存儲(chǔ)裝置中可予應(yīng)用的存儲(chǔ)器空間，對(duì)產(chǎn)生出最差質(zhì)量的編碼器提高編碼率的裝置。
24.對(duì)信號(hào)進(jìn)行分組編碼的一種裝置，其特征在于，該裝置包含用以從許多編碼器中接收編碼率決策信息的裝置；連接到該接收裝置上，根據(jù)預(yù)定的準(zhǔn)則，用以決定編碼要求的裝置；連接到?jīng)Q定裝置上，根據(jù)編碼率決策信息和預(yù)定準(zhǔn)則，對(duì)于許多編碼器中的任何一個(gè)編碼器調(diào)整編碼率的裝置。
25.根據(jù)要求24中的裝置，其特征在于，根據(jù)預(yù)定準(zhǔn)則用以決定編碼要求的裝置還包含有根據(jù)指配著編碼器的區(qū)段/網(wǎng)孔的總輸出功率或是相鄰區(qū)段/網(wǎng)孔的總輸出功率、由一個(gè)服務(wù)著的基站傳輸?shù)漠?dāng)前功率電平、這至少兩個(gè)編碼器的當(dāng)前數(shù)據(jù)率、存儲(chǔ)裝置中可予應(yīng)用的存儲(chǔ)器空間、處理裝置中可予應(yīng)用的處理功率以及一個(gè)預(yù)定頻譜中可予應(yīng)用的帶寬，而用以決定編碼要求的裝置。
全文摘要
依靠對(duì)個(gè)別的語音編碼器同其它語音編碼器協(xié)調(diào)一致地作出編碼率選擇決策，使一個(gè)碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)減小自干擾和增大系統(tǒng)容量。系統(tǒng)中利用感覺加權(quán)誤碼量度(401)作為一個(gè)編碼率控制器(404)的輸入，由該控制器向諸編碼器(105)返送選定的編碼率(402)。系統(tǒng)可給出最佳話音質(zhì)量和系統(tǒng)容量，在容許其它編碼器保持其碼率下，可使特定的編碼器能減小編碼率、提高容量。當(dāng)系統(tǒng)容量需暫時(shí)增大時(shí)，它可防止話音質(zhì)量受到不必要的損失。
文檔編號(hào)H03M7/30GK1121375SQ94191789
公開日1996年4月24日 申請(qǐng)日期1994年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月17日
發(fā)明者肯尼斯·斯圖爾特, 邁克爾·科津 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司