專利名稱:一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的物理幀形成方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)，特別涉及一種用于移動(dòng)通信的物理幀形成方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
個(gè)人便攜電話系統(tǒng)(PHS系統(tǒng))主要用于解決固定電話終端在有限范圍內(nèi)的移動(dòng)性問題，特別適合于在用戶密度大而流動(dòng)性較小的地區(qū)使用，相比于全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)、IS-95系統(tǒng)以及第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，PHS系統(tǒng)具有更低的通信門檻，因而在日本、中國以及亞太地區(qū)得到大規(guī)模發(fā)展。PHS技術(shù)已經(jīng)成為了中國目前發(fā)展低速、小范圍內(nèi)移動(dòng)的無線市話系統(tǒng)的主流技術(shù)。
由于PHS系統(tǒng)在空中接口上沒有采用信道編碼、交織、功率控制等技術(shù)，加之基站覆蓋范圍小，導(dǎo)致基站數(shù)量多、盲區(qū)多、網(wǎng)絡(luò)中不同基站的重疊區(qū)復(fù)雜以及移動(dòng)性管理差等諸多問題，因而在復(fù)雜的無線信道環(huán)境以及干擾嚴(yán)重的覆蓋區(qū)域，PHS系統(tǒng)的語音質(zhì)量常發(fā)生惡化，系統(tǒng)性能下降。一個(gè)典型例子就是在小區(qū)的邊緣，來自本基站的覆蓋信號(hào)微弱以及來自相鄰基站的強(qiáng)干擾使得小區(qū)邊緣的傳輸出錯(cuò)概率增大，語音質(zhì)量惡化。此外，相比于GSM或者碼分多址(CDMA)網(wǎng)絡(luò)，PHS系統(tǒng)的發(fā)射功率較小，因而在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中，容易出現(xiàn)覆蓋不足以及過覆蓋的情況，這也會(huì)引起小區(qū)邊緣的通信出錯(cuò)概率增大。因此如何改進(jìn)和優(yōu)化PHS系統(tǒng)在小區(qū)邊緣的語音質(zhì)量對(duì)改善PHS系統(tǒng)的系統(tǒng)性能有著重要意義。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的物理幀形成方法，其可以改善惡劣信道條件下的通信服務(wù)質(zhì)量。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的物理幀形成方法，包含下列步驟(1)將語音信號(hào)劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，并且對(duì)每個(gè)所述數(shù)據(jù)塊獨(dú)立施行線性預(yù)測編碼算法以獲得一個(gè)與該數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的語音編碼數(shù)據(jù)幀；(2)對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)塊的所述語音編碼數(shù)據(jù)幀進(jìn)行信道編碼化處理，從而獲得多個(gè)信道編碼數(shù)據(jù)比特組；以及(3)將所述多個(gè)信道編碼數(shù)據(jù)比特組映射至一個(gè)或多個(gè)物理信道上。
在上述方法中，本發(fā)明采用一類基于塊間獨(dú)立的線性預(yù)測編碼(LPC)算法的語音編碼技術(shù)對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行編碼，這類語音編碼技術(shù)的典型實(shí)例為因特網(wǎng)低比特率編解碼器(Internet Low BitRate Codec)協(xié)議。由于此類語音編碼技術(shù)具有對(duì)通信出錯(cuò)率的敏感度低和支持高錯(cuò)/丟包率應(yīng)用環(huán)境的特點(diǎn)，因此本發(fā)明的方法可以改善惡劣環(huán)境下(如小區(qū)邊緣)的通信質(zhì)量。
此外，當(dāng)采用此類語音編碼技術(shù)對(duì)信源編碼時(shí)，即使采用簡單的方式進(jìn)行信道編碼化處理，也可使服務(wù)質(zhì)量有足夠的改善。在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施方式中，信道編碼化處理的步驟包含以重復(fù)編碼方式對(duì)語音編碼數(shù)據(jù)流進(jìn)行信道編碼。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施方式中，在步驟(1)和(2)之間還包括下列步驟對(duì)所述語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)至少一部分比特施行校驗(yàn)操作并將生成的校驗(yàn)碼插入所述語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)。由于提供了校驗(yàn)機(jī)制，因此可以對(duì)比較重要的語音編碼數(shù)據(jù)幀實(shí)行更為可靠的保護(hù)措施。
在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施方式中，所述步驟(2)包括下列步驟(2a)以重復(fù)編碼方式將每個(gè)所述語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)的語音編碼數(shù)據(jù)比特變換為一個(gè)信道編碼數(shù)據(jù)比特組；以及(2b)對(duì)所述信道編碼數(shù)據(jù)比特組施行速率匹配操作以形成所述信道編碼數(shù)據(jù)流。
本發(fā)明的另外一個(gè)目標(biāo)是提供一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的物理幀形成系統(tǒng)，其可以改善惡劣信道條件下的通信服務(wù)質(zhì)量。
按照本發(fā)明的還有一個(gè)方面，提供了一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的物理幀形成系統(tǒng)，包含一個(gè)語音編碼處理裝置，用于將語音信號(hào)劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，并且對(duì)每個(gè)所述數(shù)據(jù)塊獨(dú)立施行線性預(yù)測編碼算法以獲得一個(gè)與該數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的語音編碼數(shù)據(jù)幀；一個(gè)信道編碼化處理裝置，與所述語音編碼處理裝置耦合，并用于對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)塊的所述語音編碼數(shù)據(jù)幀進(jìn)行信道編碼化處理，從而獲得多個(gè)信道編碼數(shù)據(jù)比特組；以及一個(gè)物理信道映射裝置，與所述信道編碼化處理裝置耦合，并用于將所述多個(gè)信道編碼數(shù)據(jù)比特組映射至一個(gè)或多個(gè)物理信道上。
在上述系統(tǒng)中，優(yōu)選的實(shí)施方式是還包括一個(gè)校驗(yàn)碼生成器，用于對(duì)所述語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)至少一部分比特施行校驗(yàn)操作并將生成的校驗(yàn)碼插入所述語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)。
出于在前面描述方法時(shí)提及的理由，上述系統(tǒng)提供了相同的優(yōu)點(diǎn)并且解決了相同的問題。
附圖簡述以下借助較佳實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作更為充分的闡述，其中圖1為過程示意圖，其示出了按照本發(fā)明的用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的編碼處理方法的一個(gè)較佳實(shí)施例；以及圖2為系統(tǒng)框圖，其示出了按照本發(fā)明的用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的編碼處理系統(tǒng)的一個(gè)較佳實(shí)施例。
具體實(shí)施方式在本發(fā)明中，移動(dòng)通信系統(tǒng)是指建立交換信息的兩端中至少有一方可以處于移動(dòng)狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它的實(shí)例包括但不限于蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)、尋呼系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、無繩電話系統(tǒng)、移動(dòng)集群通信系統(tǒng)等。雖然在下面將以個(gè)人便攜式電話系統(tǒng)(PHS系統(tǒng))為例來描述本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但是顯而易見的是，本發(fā)明的原理同樣也可推廣應(yīng)用于上述各種移動(dòng)通信系統(tǒng)，因此不應(yīng)將本發(fā)明的保護(hù)范圍僅局限于某個(gè)具體的移動(dòng)通信系統(tǒng)。
如上所述，為了支持高錯(cuò)/丟包率的應(yīng)用環(huán)境，本發(fā)明從信源端的編碼著手，采用一類基于塊間獨(dú)立的線性預(yù)測編碼(LPC)算法的語音編碼技術(shù)對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行編碼，以滿足惡劣信道環(huán)境下的通信質(zhì)量要求。此類技術(shù)的一個(gè)典型代表為因特網(wǎng)低比特率編解碼器(Internet Low Bit Rate Codec，以下簡稱為iLBC)協(xié)議，該協(xié)議原是為窄帶語音通信而設(shè)計(jì)的，適合在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行語音通信的編解碼。與傳統(tǒng)的ADPCM編碼器相比，iLBC編碼技術(shù)對(duì)通信出錯(cuò)率的敏感性要低得多，并且在較高的出錯(cuò)概率時(shí)依然能保持良好的系統(tǒng)性能。有關(guān)iLBC協(xié)議的具體描述可參見IETF RFC 3951(http://www.itef.org/rfc/rfc3951.txt)，其在此構(gòu)成本說明書的一部分內(nèi)容。
值得指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說，其它具有基于塊間獨(dú)立的線性預(yù)測編碼(LPC)算法特征的語音編碼技術(shù)也完全可應(yīng)用于本發(fā)明中，因此這里所述的iLBC協(xié)議或編碼技術(shù)僅具有示意性質(zhì)，不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的任何限定。
此外，這里所稱的LPC算法應(yīng)作廣義理解，換句話說，它不僅包括iLBC協(xié)議中所描述的具體算法，而且還涵蓋其它基于LPC原理的算法，如LPC-10、隨機(jī)代碼激勵(lì)線性預(yù)測編碼(CELP)、殘差信號(hào)激勵(lì)的線性預(yù)測編碼(RELP)和話音激勵(lì)的線性預(yù)測編碼(VELP)等。
以下借助圖1描述按照本發(fā)明的用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的編碼處理方法的一個(gè)較佳實(shí)施例。在該較佳實(shí)施例中，假設(shè)移動(dòng)通信系統(tǒng)為PHS系統(tǒng)，進(jìn)行編碼處理的是承載在業(yè)務(wù)信道(TCH信道)上的語音信號(hào)，由下面的描述將會(huì)看到，本發(fā)明方法的應(yīng)用并不涉及PHS系統(tǒng)中其它信道(例如信令信道)，因此本發(fā)明也具有降低系統(tǒng)升級(jí)成本、縮短開發(fā)周期的優(yōu)點(diǎn)。
如圖1，在步驟110中，輸入一個(gè)包含一定數(shù)量語音信號(hào)樣本的數(shù)據(jù)塊。按照iLBC編碼協(xié)議，話音采樣速率為8kHz，編解碼支持的數(shù)據(jù)塊或語音幀的時(shí)間長度為30毫秒(ms)和20毫秒(ms)兩種類型，這里假設(shè)采用20ms的時(shí)間長度類型，對(duì)應(yīng)的語音幀速率為15.2kbps，因此每個(gè)數(shù)據(jù)塊內(nèi)的樣本數(shù)量為240個(gè)。
接著在步驟120，利用LPC算法對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行語音編碼，從而獲得一個(gè)對(duì)應(yīng)該數(shù)據(jù)塊的語音編碼數(shù)據(jù)幀。該語音編碼數(shù)據(jù)幀的具體格式以及如何根據(jù)一個(gè)數(shù)據(jù)塊內(nèi)的語音樣本計(jì)算出相應(yīng)語音編碼數(shù)據(jù)幀的具體處理細(xì)節(jié)可參見IETF RFC 3951，此處不作贅述。
按照iLBC編碼協(xié)議，對(duì)于一個(gè)20ms的數(shù)據(jù)塊，所獲得的語音編碼數(shù)據(jù)幀包含303個(gè)比特，根據(jù)其比特差錯(cuò)或丟失的敏感度，每個(gè)數(shù)據(jù)幀內(nèi)的比特被劃分為三類，類別1的敏感度最高，占據(jù)了每幀內(nèi)前48個(gè)字節(jié)，類別2的敏感度次之，占據(jù)了幀內(nèi)其后的64個(gè)比特，類別3的敏感度最低，占據(jù)了幀內(nèi)最后191個(gè)比特。在本較佳實(shí)施例中，為了提供差錯(cuò)保護(hù)而又不致于使系統(tǒng)開銷過大，對(duì)步驟120獲得的語音編碼數(shù)據(jù)幀采取不均勻的差錯(cuò)保護(hù)，即，通過對(duì)類別1內(nèi)的比特作校驗(yàn)操作實(shí)現(xiàn)更可靠的保護(hù)，而類別1和2的合計(jì)255個(gè)比特不作保護(hù)。
為此在步驟130，對(duì)一個(gè)語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)前48個(gè)比特施行循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)操作，校驗(yàn)碼的長度可根據(jù)實(shí)際情況而定，例如在本較佳實(shí)施例中采用的是一個(gè)6比特的CRC奇偶校驗(yàn)操作，該CRC校驗(yàn)碼的生成多項(xiàng)式為G(D)＝D6+D5+D3+D2+D1+1 (1)假定類別1內(nèi)的比特從起始位開始算起的序號(hào)為Kd1，對(duì)于這里數(shù)據(jù)塊時(shí)間長度為20ms的情形，由于類別1的比特?cái)?shù)為48，因而Kd1的最大值為48。對(duì)類別1中第Kd1位比特?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)的方法如下d(0)D(Kd1+5)+d(1)D(Kd1+4)+...+d(Kd1-1)D(6)+p(0)D(5)+...+p(4)D+p(5)---(2)]]>
其中p(0)，p(1)……p(5)為奇偶校驗(yàn)碼，當(dāng)被G(D)除的時(shí)候，將得到一個(gè)余數(shù)，其等于1+D+D2+D3+D4+D5(3)接著在步驟140中，將步驟130中所產(chǎn)生的6個(gè)奇偶校驗(yàn)比特添加在類別1的48個(gè)比特之后以形成包含校驗(yàn)碼的語音編碼數(shù)據(jù)幀(以下稱為復(fù)合語音編碼數(shù)據(jù)幀)，即u(k)＝d(k)，k＝0，1...，Kd1- (4)u(k)＝p(k-Kd1)，k＝Kd1，Kd1+1，...，Kd1+5 (5)這里的u(k)代表復(fù)合語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)的比特，k為該比特在復(fù)合語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)的序號(hào)，d(k)代表語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)的比特(以下又稱為信息比特)，p(k-Kd1)代表奇偶校驗(yàn)比特，以下將信息比特和校驗(yàn)比特統(tǒng)稱為語音編碼數(shù)據(jù)比特?？蛇x地，也可將這些奇偶校驗(yàn)比特置于該語音編碼數(shù)據(jù)幀所有的信息比特之后。
值得指出的是，本實(shí)施例中所采取的不均勻差錯(cuò)保護(hù)方式并非是唯一可行的選擇，實(shí)際上，在信道環(huán)境較好的場合下，可以完全省略這種差錯(cuò)保護(hù)措施，即省略步驟130和140，而在在信道環(huán)境很差或者對(duì)語音質(zhì)量要求很高的場合下，對(duì)三種類別的比特都采取差錯(cuò)保護(hù)措施。此外，校驗(yàn)方式并不僅限于CRC校驗(yàn)，例如還可以包括奇偶校驗(yàn)、累加和校驗(yàn)等諸多方式。又，本實(shí)施例的差錯(cuò)保護(hù)方式僅提供對(duì)信息比特的校驗(yàn)?zāi)芰?，但是也可以采用其它提供糾錯(cuò)能力的差錯(cuò)保護(hù)方式。以上所有這些變化或改動(dòng)都屬于本發(fā)明的原理和保護(hù)范圍。
隨后進(jìn)入步驟150，將上述復(fù)合語音編碼數(shù)據(jù)幀的比特(即語音編碼數(shù)據(jù)比特)變換為信道編碼數(shù)據(jù)比特。在移動(dòng)通信中，信道編碼技術(shù)是提高系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)可靠性的有效方法，為了保證有足夠高的編碼增益，常采用Turbo碼和卷積編碼之類實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的信道編碼。由于以iLBC協(xié)議為代表的基于塊間獨(dú)立的線性預(yù)測編碼(LPC)算法的語音編碼技術(shù)在惡劣環(huán)境下具有較好的強(qiáng)健性，因此本發(fā)明的方法對(duì)信道編碼性能的要求大大降低，可以采用相對(duì)簡單而容易實(shí)現(xiàn)的編碼技術(shù)進(jìn)行信道編碼。
在本較佳實(shí)施例中，步驟150采用編碼速率為1/4的重復(fù)編碼將一個(gè)復(fù)合語音幀的語音編碼數(shù)據(jù)比特變換為一組信道編碼數(shù)據(jù)比特，即C(4k)＝u(k)C(4k+1)＝u(k)C(4k+2)＝u(k)C(4k+3)＝u(k) for k＝0，1，...，Ku-1； (6)這里的c代表信道編碼數(shù)據(jù)比特，對(duì)于一個(gè)語音編碼數(shù)據(jù)比特u(k)，共有4個(gè)比特c(4k)、c(4k+1)、c(4k+2)和c(4k+3)與之對(duì)應(yīng)，Ku為一個(gè)復(fù)合語音編碼數(shù)據(jù)幀或語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)所含比特的數(shù)量。
步驟150也可采用編碼速率為1/1的重復(fù)編碼，此時(shí)C(k)＝u(k) for k＝0，1，...，Ku-1； (8)在這種編碼速率下，對(duì)于一個(gè)語音編碼數(shù)據(jù)比特u(k)，僅有1個(gè)比特c(k)與之對(duì)應(yīng)。
值得指出的是，本較佳實(shí)施例所述重復(fù)編碼方式僅具有示意性質(zhì)，本發(fā)明的實(shí)施方式并未將其它信道編碼方法(例如Turbo碼、卷積編碼和幀間交織或幀內(nèi)交織等)排除在外。
隨后進(jìn)入步驟160，對(duì)步驟150獲得的一組信道編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行速率匹配操作。下列表1示出了在不同承載速率下，無限制數(shù)字信息(Unrestricted Digital Information，以下簡稱為UDI)承載用于一個(gè)時(shí)間長度為20ms的iLBC編碼數(shù)據(jù)塊的實(shí)例。在本實(shí)施例中，如上所述，一個(gè)數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的語音編碼速率為15.2kbps，經(jīng)過iLBC編碼后，類別1的信息比特?cái)?shù)為48比特，類別2的信息比特?cái)?shù)為255比特，對(duì)類別1進(jìn)行CRC校驗(yàn)操作的校驗(yàn)比特?cái)?shù)為6比特，因此一個(gè)數(shù)據(jù)塊或一個(gè)復(fù)合語音編碼數(shù)據(jù)幀所含的語音編碼數(shù)據(jù)比特共計(jì)為309個(gè)比特。當(dāng)采用承載速率為16kbps的UDI承載并且重復(fù)編碼速率為1/1時(shí)，一組信道編碼數(shù)據(jù)所含比特?cái)?shù)仍為309個(gè)，由于PHS系統(tǒng)規(guī)定在該承載速率下物理信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度為320個(gè)比特，因此需要填充11個(gè)比特(例如在上述復(fù)合語音編碼數(shù)據(jù)幀的尾部添加11個(gè)連續(xù)的0比特)以匹配該長度(也即達(dá)到速率匹配)。同樣，對(duì)于承載速率為32kbps與64kbps的UDI承載，如果分別采用1/2和1/4的編碼速率，則一組信道編碼數(shù)據(jù)所含比特?cái)?shù)分別為618和1236個(gè)，由于PHS系統(tǒng)規(guī)定在這兩個(gè)承載速率下物理信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度為640和1280個(gè)比特，因此需要填充的比特?cái)?shù)分別為22和44。
表1
值得指出的是，步驟160的數(shù)據(jù)填充僅是示意性的，當(dāng)在本發(fā)明中采用其它語音編碼協(xié)議或者本發(fā)明應(yīng)用于其它移動(dòng)通信系統(tǒng)時(shí)，與一個(gè)語音編碼數(shù)據(jù)幀或復(fù)合語音編碼數(shù)據(jù)幀對(duì)應(yīng)的信道編碼數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)可能超過物理信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度，此時(shí)需要施行的速率匹配操作為數(shù)據(jù)打孔，即刪除一部分信道編碼數(shù)據(jù)比特。此外，如果與一個(gè)語音編碼數(shù)據(jù)幀或復(fù)合語音編碼數(shù)據(jù)幀對(duì)應(yīng)的信道編碼數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)恰好等于物理信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度，則步驟160可以省略。
經(jīng)過上述步驟150和160的處理，一個(gè)數(shù)據(jù)塊的信道編碼化處理即告完成。隨后進(jìn)入步驟170，將步驟160得到的一組信道編碼數(shù)據(jù)比特映射到相應(yīng)的物理信道上。對(duì)于本實(shí)施例的PHS系統(tǒng)，則是將該組信道編碼數(shù)據(jù)比特映射到一個(gè)TCH信道上的4個(gè)5毫秒的時(shí)分多址(TDMA)幀內(nèi)。雖然不同的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其物理信道映射的方式有所不同，但是對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說，并不需要?jiǎng)?chuàng)造性的活動(dòng)即可針對(duì)這些差異而對(duì)步驟170作相應(yīng)的改動(dòng)。
以上以一個(gè)數(shù)據(jù)塊的處理過程為例，描述了按照本發(fā)明方法的較佳實(shí)施方式，顯而易見的是，上面的描述并不意味著一個(gè)數(shù)據(jù)塊必須在前一數(shù)據(jù)塊全部完成步驟110～170的處理之后才能開始處理，實(shí)際上數(shù)據(jù)塊可以被連續(xù)處理，例如一個(gè)數(shù)據(jù)塊在步驟150進(jìn)行處理時(shí)，下一數(shù)據(jù)塊即可在步驟140進(jìn)行處理。此外，上面的描述并不意味著數(shù)據(jù)塊的處理順序必須與語音信號(hào)的發(fā)生順序一致，例如通過在數(shù)據(jù)塊內(nèi)配置合適的標(biāo)志來表示發(fā)生順序，就可以不必按照語音信號(hào)的發(fā)生順序?qū)?shù)據(jù)塊進(jìn)行處理。
還需要指出的是，在上述實(shí)施例中，步驟150和160的信道編碼化處理是對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊單獨(dú)進(jìn)行的，但是這只是示意性的，當(dāng)采用的信道編碼化處理(例如WCDMA基帶處理流程中所用的幀間交織)需要在不同的數(shù)據(jù)塊之間進(jìn)行操作時(shí)，也完全可以應(yīng)用本發(fā)明的方法，此時(shí)步驟150和160應(yīng)作相應(yīng)的修改，使得能夠?qū)Χ鄠€(gè)語音編碼數(shù)據(jù)幀或復(fù)合語音編碼數(shù)據(jù)幀進(jìn)行信道編碼操作，從而生成相應(yīng)的一組或多組信道編碼數(shù)據(jù)比特。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說，如何根據(jù)實(shí)際情況對(duì)上述圖1所示過程作適應(yīng)性的修改是顯而易見的事情。
最后，在有些應(yīng)用中(例如VoIP業(yè)務(wù))，物理幀也不必按照數(shù)據(jù)塊的處理順序向接收方發(fā)送，并且也無需確保這些物理幀按照數(shù)據(jù)塊的處理順序到達(dá)接收方，在這類應(yīng)用中，為了確保接收方按照發(fā)生的順序還原語音信號(hào)，可在物理幀內(nèi)設(shè)置一定的標(biāo)志來表示該發(fā)生順序。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說，這種修改也是顯而易見的。
以下借助圖2描述按照本發(fā)明的用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的編碼處理系統(tǒng)的一個(gè)較佳實(shí)施例。如圖2所示，該實(shí)施例的物理幀形成系統(tǒng)200包含一個(gè)語音編碼處理裝置210、一個(gè)信道編碼化處理裝置220、一個(gè)物理信道映射裝置230和一個(gè)校驗(yàn)碼生成器240，其中，語音編碼處理裝置210耦合至信道編碼化處理裝置220和校驗(yàn)碼生成器240，信道編碼化處理裝置220耦合至校驗(yàn)碼生成器240和物理信道映射裝置230，下面對(duì)這些裝置作進(jìn)一步的描述。
語音編碼處理裝置210包含一個(gè)語音采樣單元212、一個(gè)緩存器214和一個(gè)語音編碼單元216。語音采樣單元212可以采用高速模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，其以一定的采樣速率對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行采樣并作模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)樣本被輸出至緩存器214內(nèi)，這些信號(hào)樣本可以成組地存儲(chǔ)在緩存器214內(nèi)，每組即一個(gè)數(shù)據(jù)塊。緩存器214可以采用各種高速存儲(chǔ)器件，例如隨機(jī)存取訪問存儲(chǔ)器(DRAM)等。語音編碼單元216利用線性預(yù)測編碼算法對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行語音編碼，從而獲得一個(gè)相應(yīng)的語音編碼數(shù)據(jù)幀，在一個(gè)較佳實(shí)施方式中，語音編碼單元216對(duì)數(shù)據(jù)塊的處理方式基于iLBC協(xié)議。
語音編碼單元216連接至信道編碼化處理裝置220的信道編碼單元222和校驗(yàn)碼生成器240，當(dāng)語音編碼數(shù)據(jù)幀需要提供差錯(cuò)保護(hù)時(shí)，其被輸出至校驗(yàn)碼生成器240，否則直接被送至信道編碼單元222。
校驗(yàn)碼生成器240可按照上述步驟130和140所述的方式，對(duì)語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)的比特施行循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)操作，并將生成的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼插入所述語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)，從而形成上述復(fù)合語音編碼數(shù)據(jù)幀。
信道編碼化處理裝置220包括信道編碼單元222和速率匹配單元224。信道編碼單元222除了與語音編碼單元216相連以外，還連接至校驗(yàn)碼生成器240，從而分別接收語音編碼數(shù)據(jù)幀或復(fù)合語音編碼數(shù)據(jù)幀組成。在信道編碼單元222內(nèi)，這些語音編碼數(shù)據(jù)幀或復(fù)合語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)的比特被變換為信道編碼數(shù)據(jù)比特，例如可以按照步驟150所述的方式，將每個(gè)語音編碼數(shù)據(jù)幀或復(fù)合語音編碼數(shù)據(jù)幀變換為相應(yīng)的一組信道編碼數(shù)據(jù)比特。速率匹配單元224與信道編碼單元222相連，通過諸如打孔或填充之類的速率匹配操作使每組信道編碼數(shù)據(jù)比特與物理信道傳輸數(shù)據(jù)的長度相匹配。
物理信道映射裝置230與速率匹配單元224相連，將經(jīng)過速率匹配后的各組信道編碼數(shù)據(jù)比特映射至一個(gè)或多個(gè)物理信道上，從而通過空中接口發(fā)送給接收方。例如在PHS系統(tǒng)中，每組信道編碼數(shù)據(jù)比特可被映射至一個(gè)TCH信道上的4個(gè)5毫秒的TDMA幀內(nèi)。
在上述系統(tǒng)200中，語音編碼單元216、編碼單元222和速率匹配單元224、映射裝置230和校驗(yàn)碼生成器240的功能都可借助可運(yùn)行實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的軟件的硬件來實(shí)現(xiàn)，這里所稱硬件的例子包括但不限于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、微處理器、專用集成電路(ASIC)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。此外，上述這些功能的每一個(gè)既可以由相應(yīng)的一個(gè)硬件獨(dú)立負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)，也可以由若干個(gè)硬件以協(xié)同方式實(shí)現(xiàn)，或者，上述這些功能中的若干個(gè)功能可以由一個(gè)硬件獨(dú)立負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)，這些實(shí)現(xiàn)方式的變化應(yīng)都屬于本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍之內(nèi)。
在閱讀上述披露內(nèi)容之后，其它修改對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說將是顯而易見的。這種修改可能涉及到移動(dòng)通信系統(tǒng)及其部件單元內(nèi)已經(jīng)公知的特征，并且這些特征可以代替這里已經(jīng)描述的特征或者以添加的方式應(yīng)用。
在本說明書和權(quán)利要求
書中，出現(xiàn)在一個(gè)單元之前的詞語“一個(gè)”并未將多個(gè)這種單元的情形排除在外。而且詞語“包含”并未排除除所列單元或步驟以外還有其它單元或步驟存在的情形。
權(quán)利要求
1.一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的物理幀形成方法，其特征在于，包含下列步驟(1)將語音信號(hào)劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，并且對(duì)每個(gè)所述數(shù)據(jù)塊獨(dú)立施行線性預(yù)測編碼算法以獲得一個(gè)與該數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的語音編碼數(shù)據(jù)幀；(2)對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)塊的所述語音編碼數(shù)據(jù)幀進(jìn)行信道編碼化處理，從而獲得多個(gè)信道編碼數(shù)據(jù)比特組；以及(3)將所述多個(gè)信道編碼數(shù)據(jù)比特組映射到一個(gè)或多個(gè)物理信道上。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中，在步驟(1)和(2)之間還包括下列步驟對(duì)所述語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)至少一部分比特施行循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)操作并將生成的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼插入所述語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)。
3.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中，所述步驟(2)包括下列步驟(2a)以重復(fù)編碼方式將每個(gè)所述語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)的語音編碼數(shù)據(jù)比特變換為一個(gè)信道編碼數(shù)據(jù)比特組；(2b)對(duì)所述信道編碼數(shù)據(jù)比特組施行速率匹配操作以形成所述信道編碼數(shù)據(jù)流。
4.如權(quán)利要求
3所述的方法，其中，所述重復(fù)編碼方式的編碼速率為1/1。
5.如權(quán)利要求
1～6中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，按照因特網(wǎng)低比特率編解碼器(Internet Low Bit Rate Codec)協(xié)議將語音信號(hào)劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，并且對(duì)每個(gè)所述數(shù)據(jù)塊獨(dú)立施行線性預(yù)測編碼算法以獲得一個(gè)與該數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的語音編碼數(shù)據(jù)幀。
6.如權(quán)利要求
5所述的方法，其中，所述移動(dòng)通信系統(tǒng)為個(gè)人便攜電話系統(tǒng)(PHS系統(tǒng))。
7.一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的物理幀形成系統(tǒng)，其特征在于，包含一個(gè)語音編碼處理裝置，用于將語音信號(hào)劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，并且對(duì)每個(gè)所述數(shù)據(jù)塊獨(dú)立施行線性預(yù)測編碼算法以獲得一個(gè)與該數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的語音編碼數(shù)據(jù)幀；一個(gè)信道編碼化處理裝置，與所述語音編碼處理裝置耦合，并用于對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)塊的所述語音編碼數(shù)據(jù)幀進(jìn)行信道編碼化處理，從而獲得多個(gè)信道編碼數(shù)據(jù)比特組；以及一個(gè)物理信道映射裝置，與所述信道編碼化處理裝置耦合，并用于將所述多個(gè)信道編碼數(shù)據(jù)比特組映射至一個(gè)或多個(gè)物理信道上。
8.如權(quán)利要求
7所述的系統(tǒng)，其中，所述移動(dòng)通信系統(tǒng)為個(gè)人便攜電話系統(tǒng)(PHS系統(tǒng))。
9.如權(quán)利要求
7所述的系統(tǒng)，其中，還包括一個(gè)校驗(yàn)碼生成器，用于對(duì)所述語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)至少一部分比特施行校驗(yàn)操作并將生成的校驗(yàn)碼插入所述語音編碼數(shù)據(jù)幀內(nèi)。
10.如權(quán)利要求
7～9中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述語音編碼處理裝置按照因特網(wǎng)低比特率編解碼器(Internet Low BitRate Codec)協(xié)議將語音信號(hào)劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，并且對(duì)每個(gè)所述數(shù)據(jù)塊獨(dú)立施行線性預(yù)測編碼算法以獲得一個(gè)與該數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的語音編碼數(shù)據(jù)幀。
專利摘要
本發(fā)明提供一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的物理幀形成方法和系統(tǒng)。所述方法包含下列步驟將語音信號(hào)劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，并且對(duì)每個(gè)所述數(shù)據(jù)塊獨(dú)立施行線性預(yù)測編碼算法以獲得一個(gè)與該數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的語音編碼數(shù)據(jù)幀；對(duì)所述多個(gè)數(shù)據(jù)塊的所述語音編碼數(shù)據(jù)幀進(jìn)行信道編碼化處理，從而獲得多個(gè)信道編碼數(shù)據(jù)比特組；將所述多個(gè)信道編碼數(shù)據(jù)比特組映射到一個(gè)或多個(gè)物理信道上。本發(fā)明的方法采用一類基于塊間獨(dú)立的線性預(yù)測編碼(LPC)算法的語音編碼技術(shù)對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行編碼，具有對(duì)通信出錯(cuò)率的敏感度低和支持高錯(cuò)/丟包率應(yīng)用環(huán)境的特點(diǎn)，可以改善惡劣環(huán)境下(如小區(qū)邊緣)的通信質(zhì)量。此外，即使采用簡單的方式進(jìn)行信道編碼化處理，也可使服務(wù)質(zhì)量有足夠的改善。
文檔編號(hào)H04W28/06GK1992920SQ200510112293
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月29日
發(fā)明者張晶, 羅家亮 申請(qǐng)人:Ut斯達(dá)康通訊有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan