專利名稱：中繼器自適應(yīng)地對接收模擬信息數(shù)字編碼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對模擬信息數(shù)字編碼，特別涉及對模擬信息自適應(yīng)地數(shù)字編碼。
眾所周知，通信系統(tǒng)都包括多個通信單元、中繼器和調(diào)度站。中繼器與調(diào)度站實際上由數(shù)據(jù)鏈路如局域網(wǎng)(LAN)連接在一起。通信單元可以是數(shù)字通信單元(可收發(fā)數(shù)字信息)也可以是模擬通信單元(可收發(fā)模擬信息)。數(shù)字通信單元因發(fā)送數(shù)字信息，故它們能夠直接在數(shù)字基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上通信，而模擬通信單元因發(fā)送模擬信息，故它們不能與數(shù)字的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)兼容。鑒于這個原因，模擬通信單元不能在數(shù)字基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中起作用，除非接收的模擬信息在發(fā)送到LAN之前被數(shù)字化并且在傳送到一個接收模擬通信單元之前解碼回到模擬信號。
允許模擬通信單元在數(shù)字的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中工作的一個實施例是將模擬信號變換成為一種被選擇的數(shù)字編碼格式。這種選擇的數(shù)字編碼格式典型地按照數(shù)字基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的帶寬，例如選擇的數(shù)字編碼格式可以是4.8kbps矢量和激勵線性預(yù)測(VSELP)，Motorolaacronym，或64kbps脈碼調(diào)制(PCM)。一般地講，在數(shù)字編碼過程中使用的比特越多，模擬信息可以恢復(fù)得越準(zhǔn)確。反之，對模擬信息數(shù)字地編碼所使用的比特越少，模擬信息恢復(fù)得越不準(zhǔn)確。據(jù)此，雖然4.8kbpsVSELP數(shù)字編碼可能對于強的模擬信號(具有高的信號強度或低的信噪比)是好的，但對弱模擬信號(低的信號強度或高的信噪比)可能產(chǎn)生失真的表現(xiàn)，為此，經(jīng)數(shù)字編碼的模擬信號的質(zhì)量也許是不能接受的。與之相對照，雖然64kbpsPCM數(shù)字編碼可對弱模擬信號和強模擬信號都提供可接受的數(shù)字編碼，但要求相當(dāng)大的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的帶寬。
盡管在信號質(zhì)量保持相對恒定時上述的運行情況很好，但實際上信號質(zhì)量往往會變化。
鑒此，現(xiàn)在在數(shù)字基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中需要一種用以處理模擬通信單元的方法，根據(jù)信號強度自適應(yīng)地對接收的模擬信號數(shù)字編碼并使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的帶寬要求降低到最小程度。


圖1示出本發(fā)明的數(shù)字通信系統(tǒng)。
圖2A和2B示出可用于實現(xiàn)本發(fā)明的邏輯圖。
圖3示出“中繼器和調(diào)度站可用于實現(xiàn)本發(fā)明”的邏輯圖。
總括地講，本發(fā)明提供一種允許數(shù)字通信系統(tǒng)中的中繼器有效地支持模擬通信單元的方法和裝置。這是通過取出已接收的模擬信號并將它數(shù)字編碼以產(chǎn)生數(shù)字信號來實現(xiàn)的。數(shù)字編碼可以是脈碼調(diào)制(PCM)，自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制(ADPCM)，或矢量和激勵線性預(yù)測(VSELP)，Motorolaacronym，這是根據(jù)接收模擬信號的質(zhì)量選擇的。
現(xiàn)參照圖1-3更全面地敘述本發(fā)明。圖1示出一個數(shù)字通信系統(tǒng)，它包括中繼器101-105、數(shù)字總線106，調(diào)度站107和移動通信單元115-116。每個中繼器101-105包括一個天線108、一個接收機109、一個ABACUS(Motorolaacronym)110、一個數(shù)字信號處理器(DSP)111、一個接收信號強度指示(RSSI)112、一個微處理器113和存儲器114。如所周知的，數(shù)字總線106用于在一個通信系統(tǒng)中在中繼器與調(diào)度站之間發(fā)送和接收數(shù)字信息，并且可在大的地理區(qū)域中伸展。ABACUS電路110為接收機的中頻(IF)信號提供初始的高比特率的模/數(shù)變換。DSP用于對己接收的信號解調(diào)和再對解調(diào)的模擬信號數(shù)字編碼/解碼。RSSI的功能是指示己接收模擬信號的接收信號質(zhì)量。
圖2A和2B示出中繼器可能結(jié)合用以實現(xiàn)本發(fā)明的邏輯圖。當(dāng)從通信單元收到信號時(200)該過程開始。確定己接收的信號是模擬的還是數(shù)字的。如果它是可數(shù)字讀出信號，則己接收的信號是數(shù)字信息，否則是模擬信號。如果己接收的信號是數(shù)字的，則將該信號按照一種己知的方式發(fā)送到數(shù)字網(wǎng)絡(luò)。為了減少帶寬，己接收的數(shù)字信號在被發(fā)送到數(shù)字網(wǎng)絡(luò)之前可被或不被壓縮(202)。不管是哪一種情況，都按己知的方式來處理，鑒此，除了為便于理解本發(fā)明之外，不再作進一步的討論。
如果接收的信號是模擬的，則確定己接收的模擬信息的質(zhì)量(203)。該質(zhì)量由RSSI確定，RSSI測量射頻(RF)信號的絕對信號強度和/或其信噪功率比。接著，將己接收的模擬信息的質(zhì)量與兩個信號質(zhì)量門限值比較(204)。為了便于討論，這兩個信號質(zhì)量門限值是6dB的RF信噪比和/或12dB加或減一些滯后。如果己接收的模擬信息的質(zhì)量高于第一信號質(zhì)量值(或6dB)(205)，并且低于第二信號質(zhì)量值(或12dB)(208)，接收的模擬信息根據(jù)第一數(shù)字編碼格式進行數(shù)字編碼(211)，例如32kbpsADPCM，然后標(biāo)記為按第一數(shù)字編碼格式(32kbpsADPCM)數(shù)字編碼(212)。如果己接收的模擬信息的質(zhì)量低于第一信號質(zhì)量值(或bdB)(205)，則己接收模擬信息按照第二數(shù)字編碼格式如64kbpsPCM數(shù)字編碼(64kbpsPCM比32kbpsADPCM要求更大的帶寬)(206)，然后標(biāo)記為按照第二數(shù)字編碼格式(64kbpsPCM)數(shù)字編碼(207)。如果己接收模擬信息自的質(zhì)量高于第一信號質(zhì)量值(或6dB)(205)，并高于第二信號質(zhì)量值(或12dB)(208)，則己接收的模擬信息按照第三數(shù)字編碼格式數(shù)字編碼(209)，第三數(shù)字編碼格式例如4.8kbpsVSELP，它要求的帶寬比64kbpsPCM和32kbpsADPCM小些，然后標(biāo)記為按照第三數(shù)字編碼格式(4.8kbpsVSELP)編碼(210)。在己接收模擬信息己被數(shù)字編碼并標(biāo)記為按照一種特定的數(shù)字編碼格式數(shù)字編碼之后，經(jīng)數(shù)字編碼的信號被發(fā)送到數(shù)字總線(213)。
接著，檢查并確定自從接收到模擬信號以來是否經(jīng)歷了預(yù)定的時間量(214)。該預(yù)定的時間量或時間間隔是由通信單元的移動性決定的。例如，如果通信單元具有高的移動性，則時間間隔可能是1秒，如果通信單元具有低的移動性，則時間間隔可能是一分鐘?；旧希A(yù)定時間間隔可以是對于通信系統(tǒng)是合適的任何時間值。如果預(yù)定的時間量己到期，則再次確定接收的模擬信息的信號質(zhì)量(203)。如果預(yù)定的時間期間還沒有到期，則中繼器確定模擬信息是否仍在接收(215)。如果不再接收模擬信息，則過程結(jié)束。如果仍在接收模擬信息，則該中繼器確定自從接收到模擬信息以來是否已到預(yù)定的時間段并且繼續(xù)執(zhí)行如上所述的過程直到模擬信息不再接收為止(214)。只要正在接收模擬信息，就要在預(yù)定的時間間隔內(nèi)檢查信息的質(zhì)量。這樣做可在信息傳輸期間其質(zhì)量變化時能夠選擇不同的數(shù)字編碼方法來對己接收的模擬信息數(shù)字編碼。
圖3示出中繼器和/或調(diào)度站可以用來實施本發(fā)明的邏輯圖。該處理過程在從數(shù)字總線接收數(shù)字包時開始(300)。一旦收到數(shù)字包時，就檢查該數(shù)字包，以進行標(biāo)記(301)。標(biāo)記表明該數(shù)字包是否是己被數(shù)字編碼的接收模擬信息。該標(biāo)記還表明用于數(shù)字編碼該模擬信息的數(shù)字編碼格式的類型。如果接收的數(shù)字包未被標(biāo)記，則將它作為數(shù)字信息發(fā)送給通信單元或調(diào)度站(302)。如果接收的數(shù)字包被標(biāo)記了，則根據(jù)該標(biāo)記來識別數(shù)字編碼格式(303)。接著根據(jù)由標(biāo)記所表明的數(shù)字編碼格式對接收的數(shù)字包進行解碼，以再產(chǎn)生該模擬信息(304)。最后，將再產(chǎn)生的模擬信息發(fā)送到其它的模擬通信單元，結(jié)束該過程(305)。
雖然在上文討論中描述了兩個門限值，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易認(rèn)識到還可使用多個門限電平。例如，一個不同的門限值可以用來表明何時使用64kbpsPCM、32kbpsADPCM、16kbpsADPCM、8kbpsVSELP、4.8kbpsVSELP等對接收的模擬信息數(shù)字編碼。
由于使模擬信息被數(shù)字化和自適應(yīng)地被壓縮，在RF信號質(zhì)量變化的整個傳輸期間能夠保持接收的模擬信息的聲頻質(zhì)量，又由于大多數(shù)信號是以平均的RF信號質(zhì)量接收的，允許高度的話音編碼壓縮，因此本發(fā)明可使得對數(shù)字總線的平均帶寬要求減小到最低限度，而仍然保持聲頻質(zhì)量。按照這樣的方式，數(shù)字鏈路比對所有接收的模擬信息通常只使用一種數(shù)字編碼格式如64kbpsPCM時，可容納更多的呼叫。
權(quán)利要求
1.一種可在內(nèi)含有限數(shù)量的中繼器和多個通信單元的通信系統(tǒng)中使用的使有限數(shù)量的中繼器的每個中繼器自適應(yīng)地對模擬信息數(shù)字編碼的方法，其中有限數(shù)量的中繼器是經(jīng)過數(shù)字總線可操作地連接在一起的，其中至少第一組多個通信單元利用有限數(shù)量的中繼器收發(fā)模擬信息，其特征在于該方法包括以下步驟a)由有限數(shù)量的中繼器的第一中繼器接收來自第一組的通信單元的模擬信息，以產(chǎn)生接收的模擬信息；b)由上述第一中繼器確定接收的模擬信息的信號質(zhì)量；c)由上述第一中繼器將接收的模擬信息的信號質(zhì)量與一個第一信號質(zhì)量值相比較；d)當(dāng)接收的模擬信息的信息的信號質(zhì)量高于第一信號質(zhì)量值時，按照第一數(shù)字編碼格式對接收的模擬信息數(shù)字編碼以產(chǎn)生第一數(shù)字編碼的信息；及e)當(dāng)接收的模擬信息的信號質(zhì)量低于第一信號質(zhì)量值時，按照第二數(shù)字編格式對接收的模擬信息數(shù)字以產(chǎn)生第二編碼的信息，其中第一數(shù)字編碼格式要求的帶寬比第二數(shù)字編碼格式小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用已建立的數(shù)字編碼格式，直到預(yù)定的時間期間到期為止，當(dāng)預(yù)定的時間期間到期時，根據(jù)隨后接收的模擬信息的信號質(zhì)量重新確定所用的數(shù)字編碼格式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，包括以下步驟f)由上述第一中繼器將第一數(shù)字編碼的信息標(biāo)記為第一標(biāo)記的信息，以表明接收的模擬信息是按第一數(shù)字編碼格式數(shù)字編碼的;及g)由上述第一中繼器將第二數(shù)字編碼的信息標(biāo)記為第二標(biāo)記的信息，按照表明接收的模擬信息是以第二數(shù)字編碼格式數(shù)字地編碼的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，包括以下步驟h)由有限數(shù)量的中繼器的第二中繼器經(jīng)過該數(shù)字總線接收第一標(biāo)記信息，或者接收第二標(biāo)記信息，以產(chǎn)生接收的標(biāo)記信息;及i)當(dāng)接收的標(biāo)記信息是第一標(biāo)記信息時由上述第二中繼器使用第一數(shù)字編碼格式對接收的標(biāo)記信息進行解碼;當(dāng)接收的標(biāo)記信息是第二標(biāo)記信息時使用第二數(shù)字編碼格式對接收的標(biāo)記信息進行解碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，包括以下步驟h)由調(diào)度站經(jīng)過該數(shù)字總線接收第一標(biāo)記信息，或者接收第二標(biāo)記信息，以產(chǎn)生接收的標(biāo)記信息，其中該調(diào)度站可操作地連接到該數(shù)字總線;及i)由該調(diào)度站對接收的標(biāo)記信息解碼，當(dāng)接收的標(biāo)記信息是第一標(biāo)記信息時，使用第一數(shù)字編碼格式;當(dāng)接收的標(biāo)記信息是第二標(biāo)記信息時，使用第二數(shù)字編碼格式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，包括以下步驟f)將接收的模擬信息的信號質(zhì)量與第二信號質(zhì)量值相比較，其中第二信號質(zhì)量值大于上述的第一信號質(zhì)量值;和g)當(dāng)接收的模擬信息的信號質(zhì)量高于第二信號質(zhì)量電平時，按照第三數(shù)字編碼格式對接收的模擬信息數(shù)字編碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于包括f)該第一中繼器接收來自第二組多個通信單元發(fā)送的數(shù)字信息，以產(chǎn)生接收的數(shù)字信息;及g)該第一中繼器確定輸入的信息是接收的數(shù)字信息還是接收的模擬信息。
8.一種可在內(nèi)含有限數(shù)量的中繼器和多個通信單元的通信系統(tǒng)中使用的使中繼器自適應(yīng)地對模擬信息數(shù)字編碼的方法，其中有限數(shù)量的中繼器是經(jīng)過數(shù)字總線可操作地連接在一起的，其中至少第一組多個通信單元利用有限數(shù)量的中繼器收發(fā)模擬信息，其特征在于該方法包括以下步驟a)該中繼器接收來自第一組的通信單元的模擬信息，以產(chǎn)生接收的模擬信息;b)該中繼器確定接收的模擬信息的信號質(zhì)量;c)該中繼器將接收的模擬信息的信號質(zhì)量與第一信號質(zhì)量值相比較;d)當(dāng)接收的模擬信息的信號質(zhì)量高于第一信號質(zhì)量值時，按照第一數(shù)字編碼格式對接收的模擬信息數(shù)字編碼以產(chǎn)生第一數(shù)字編碼的信息;及e)當(dāng)接收的模擬信息的信號質(zhì)量低于第一信號質(zhì)量值時，按照第二數(shù)字編碼格式對接收的模擬信息數(shù)字編碼以產(chǎn)生第二數(shù)字編碼的信息，其中第一數(shù)字編碼格式要求的帶寬比第二數(shù)字編碼格式小些。
9.一種可在通信系統(tǒng)中使用的改進的中繼器，其中該通信系統(tǒng)內(nèi)含有限數(shù)量的改進的中繼器和多個通信單元，其中有限數(shù)量的改進的中繼器經(jīng)過數(shù)字總線可操作地連接在一起，其中至少第一組的多個通信單元利用有限數(shù)量的改進的中繼器收發(fā)模擬信息，其中所做的改進包括第一接收裝置，用于從第一組通信單元接收模擬信息;第一確定裝置，可操作地連接到第一接收裝置，用于確定模擬信息的信號質(zhì)量;第一比較裝置，可操作地連接到第一確定裝置，用于將模擬信息的信號質(zhì)量與第一信號質(zhì)量值相比較;第一數(shù)字編碼裝置，可操作地連接到第一接收裝置和第一比較裝置，當(dāng)接收的模擬信息的信號質(zhì)量高于第一信號質(zhì)量值時，按照第一數(shù)字編碼格式對該模擬信息數(shù)字編碼以產(chǎn)生第一數(shù)字編碼的信息;和第二數(shù)字編碼裝置，可操作地連接到第一接收裝置和第一比較裝置，當(dāng)接收的模擬信息的信號質(zhì)量低于第一信號質(zhì)量值時，按照第二數(shù)字編碼格式對模擬信息數(shù)字編碼以產(chǎn)生第二數(shù)字編碼的信息，其中第一數(shù)字編碼格式要求的帶寬比第二數(shù)字編碼格式小些。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的改進的中繼器，其特征在于包括第二接收裝置，可操作地連接到該數(shù)字總線，經(jīng)過該數(shù)字總路線從該通信系統(tǒng)中的另一個中繼器接收標(biāo)記的信息以產(chǎn)生接收的標(biāo)記信息;和解碼裝置，可操作地連接到第二接收裝置，用對接收的標(biāo)記信息解碼，當(dāng)接收的標(biāo)記信息是第一標(biāo)記的信息時，使用第一數(shù)字編碼格式;當(dāng)接收的標(biāo)記信息是第二標(biāo)記信息時，使用第二數(shù)字編碼格式。
全文摘要
本方法可實現(xiàn)根據(jù)信號強度自適應(yīng)的對已接收的模擬信息數(shù)字編碼。中繼器一旦從通信單元接收到模擬信息時，就被確定接收的模擬信息的信號質(zhì)量再將接收的模擬信息的信號質(zhì)量與第一信號質(zhì)量值相比較。如果接收的模擬信息的信號質(zhì)量高于第一信號質(zhì)量值，則按照第一數(shù)字編碼格式對接收的模擬信息數(shù)字編碼。如果接收的模擬信息的信號質(zhì)量低于第一信號質(zhì)量值，則按照第二數(shù)字編碼格式對接收的模擬信息數(shù)字編碼。
文檔編號H04B1/10GK1102756SQ94190075
公開日1995年5月17日 申請日期1994年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月25日
發(fā)明者德拉諾·F·馬里奧, 貝內(nèi)特·L·理查德 申請人:莫托羅拉公司