專利名稱：一種實現多種速率適配和碼型變換的方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種實現多種(兩種及兩種以上)速率適配和碼型變換的方法及其裝置，尤其涉及對無線電信網和無線網中傳輸的數字信號進行速率適配和碼型變換的方法及其裝置。
背景技術：
通訊技術發(fā)展到今天，在保證通信質量的前提下，如何提高頻譜效率是我們最為關心的問題。在無線通訊技術，諸如GSM網絡中，這一點則體現的更加明顯。
目前，在一個基于GSM標準的移動通信系統(tǒng)中，提供了兩種以上傳輸速率和碼型變換的傳輸方式。具體來說，在協(xié)議GSM08.60中定義了全速率模式(FR)和增強型全速率模式(EFR)，數字語音業(yè)務或數據業(yè)務信號在其中進行了16kbit/s到64kbit/s的速率適配和碼型變換。同時，在協(xié)議GSM08.61中定義了半速率模式(HR)，數字語音業(yè)務或數據業(yè)務信號在其中進行了8kbit/s到64kbit/s的速率適配和碼型變換。相比之下，在同等的帶寬下，HR的頻譜效率比FR、EFR提高了一倍。但隨之而來的問題就是，如何在同一個通信系統(tǒng)中實現多種速率的適配和碼型變換？對于這個問題，在現有的實現技術中，對應于每一種速率和碼型變換的的傳輸方式，都提供一個獨立的速率適配和碼型變換單元，這種單元在物理上實際就是一些各自獨立的電路板，對應于FR、EFR、HR模式，分別提供實現各自速率適配和碼型變換功能的電路板。
這種實現技術雖比較直觀，但存在著諸多缺陷。
首先，隨著GSM技術的日臻完善和成熟，除了上述的FR、EFR、HR模式之外，還有其他多種速率的傳輸模式的出現。這樣，對每種傳輸模式都需要再各自重新設計一塊獨立的電路板來實現速率適配和碼型變換，升級能力很差。
其次，在不同時刻或不同地點，通信網絡中對于傳輸模式的使用情況非常的復雜，由于每種電路板只能處理單一的一種傳輸模式，并且這種處理能力也是有限的，因此，在這種方案下，要動態(tài)滿足對于多種傳輸速率不同使用數量的支持是非常困難的，可能需要不停地通過增加或更換電路板來實現，非常死板，不靈活。
最后，對應每種速率的電路板都是實現了速率適配和碼型變換功能，這些電路板在具體的電路實現上幾乎沒有區(qū)別，這樣，為每種傳輸模式獨立地提供一塊單板加大了成本投入，造成了極大的浪費。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種實現多種速率適配和碼型變換的方法，可以提高運算資源的利用率，節(jié)約成本。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種實現多種速率適配和碼型變換的方法，應用于包含多種碼型變換處理單元的裝置，包括以下步驟(a)開始工作后，對上行方向的各個通道進行循環(huán)掃描，檢測到有正確的業(yè)務信號傳輸時，完成速率適配，以及數據的接收和存儲；(b)對該通道傳輸的數據流的速率模式特征和碼型變換處理模式特征進行檢測，根據檢測結果確定所述通道數據流的傳輸模式；(c)將運算單元池中的資源分配給對應于所述傳輸模式的碼型變換處理單元，完成對該通道傳輸的數據流的碼型變換；(d)完成碼型變換后的數據再進行速率適配后傳輸到目的設備；(e)對于該通道下行方向傳輸的數據流，需完成反方向的速率適配，并用與上行方向相同的碼型變換處理單元完成碼型變換；(f)業(yè)務結束后，釋放該通道占用的運算單元資源。
進一步地，上述方法還可具有以下特點所述通道數據流的傳輸模式是動態(tài)的，在沒有檢測到正確的傳輸模式前為非激活模式，不為其分配運算資源。
進一步地，上述方法還可具有以下特點所述通道數據流的傳輸模式為全速率模式、增強型全速率模式和半速率模式中的一種。
進一步地，上述方法還可具有以下特點在上行方向上，是將16kbit/s或8kbit/s傳輸速率的數據流最終適配64kbit/s傳輸速率的數據流，在下行方向則相反。
進一步地，上述方法還可具有以下特點對數據流的速率模式特征和碼型變換處理模式特征的檢測是通過對接收數據中給定位置的比特數據進行讀取和判斷來實現的。
本發(fā)明要解決的另一技術問題是提供一種實現多種速率適配和碼型變換的裝置，提高系統(tǒng)的升級能力和靈活性，并節(jié)約成本。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種實現多種速率適配和碼型變換的裝置，包括在上行方向依次串接的第一接口單元，第一速率適配單元，碼型變換單元，第二速率適配單元以及第二接口單元，其特征在于，還包括速率模式檢測單元和資源分配單元，其中所述碼型變換單元包括多個并聯的不同處理模式的碼型變換處理單元；所述速率模式檢測單元用于讀取所述第一速率適配單元接收的通道數據流，并對其速率模式進行檢測，并向所述資源分配單元輸出檢測結果；所述資源分配單元用于檢測通道數據流的碼型變換處理模式，并根據速率模式和碼型變換處理模式的檢測結果，將該通道數據流輸入到相應處理模式的碼型變換處理單元進行處理。
進一步地，上述裝置還可具有以下特點所述碼型變換單元包括并聯的全速率模式處理單元、增強型全速率模式處理單元和半速率模式處理單元或者其中任意兩種。
進一步地，上述裝置還可具有以下特點該裝置由一塊電路板上的一個或多個數字信號處理器或者邏輯電路實現。
進一步地，上述裝置還可具有以下特點所述速率模式檢測單元包括一比較裝置，用于對傳輸數據流中給定位置的速率模式特征數據進行比較，檢測出該通道數據流的速率模式。
進一步地，上述裝置還可具有以下特點所述資源分配單元包括一個比較裝置，用于對傳輸數據流中給定位置的碼型變換處理模式特征數據進行比較，檢測出該通道數據流的碼型變換處理模式。
進一步地，上述裝置還可具有以下特點所述第一速率適配單元是將所述碼型變換單元輸出的數據流適配為16kbit/s或8kbit/s的傳輸速率或相反；所述第二速率適配單元是將碼型變換單元輸出的數據流適配為64kbit/s的傳輸速率或相反。
進一步地，上述裝置還可具有以下特點所述碼型變換處理單元為由所述資源分配單元實時確定的運算單元池。
由上可知，采用本發(fā)明實現多種速率適配和碼型變換的裝置和方法，與現有技術相比，充分挖掘了升級潛力，節(jié)省了投入成本，提高了使用的靈活性和資源的利用率。


圖1是一種具有多種速率適配和碼型變換單元的無線移動通信網的結構圖。
圖2是本發(fā)明實施例實現多種速率適配和碼型變換的裝置的結構圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本實施例的技術方案作進一步的詳細描述圖1表示了一個具有多種速率適配和碼型變換單元的GSM網的結構。基站(BTS)經基站控制器(BSC)到移動交換局(MSC)的傳輸為有線路徑，MSC和BSC的主要功能在于控制和交換。BTS和PSTN(公共電信網)扮演傳輸中的主要角色。MSC設計中有這樣一個思想，就是作為綜合業(yè)務數字網(ISDN)交換設備的一種變形。因此，MSC中的傳輸規(guī)范很接近ISDN的規(guī)范，交換電路的基礎是64kbit/s。具體地說，就是在GSM中沿用ITU-TG.703標準作為2048Kbit/s標準復用結構，其由32路64kbit/s信道(8bit)組成。由于GSM中傳輸信道小于16kbit/s，為了提高效率，在64kbit/s中引入子復用概念，將16kbit/s或8kbit/s數據流復用到64kbit/s的信道中。為了保證MSC具有ISDN的交換能力，傳輸鏈上還有另一個重要的部分速率適配和碼型變換單元(TRAU)，需要說明的是，TRAU可以放在傳輸鏈中BTS與MSC之間的不同的地方，來實現速率適配和碼型變換功能，圖1中TRAU位于BSC于MSC之間，這只是GSM通信網絡結構其中的一種。如圖1中所示，在上行方向上，TRAU將Abis接口的16kbit/s或8kbit/s的數據流速率適配和碼型變換為A接口64kbit/s的數據流和碼型，下行方向則恰恰相反，這樣TRAU就實現了多種速率適配和碼型變換功能。
如圖2所示，本實施例實現多種速率適配和碼型變換的裝置中，第一接口單元，第一速率適配單元，由并聯的HR處理單元、FR處理單元和EFR處理單元組成的碼型變換單元，第二速率適配單元以及第二接口單元依次串接，在該傳輸路徑上，數字語音業(yè)務或數據業(yè)務信號在各個組件中的數據流向都是雙向的。此外，在上行方向(BTS至MSC方向)上，第一速率適配單元還與速率模式檢測單元連接，該速率模式檢測單元再連接到一個資源分配單元，由該資源分配單元從HR、FR和EFR處理單元中選擇一個接收第一、第二速率適配單元的信號。
本實施例裝置由數字信號處理器實現，但也可以用邏輯電路來實現，其中各個單元是邏輯單元，在物理上可以是一體的或存在于不同的硬件模塊之中。下面將具體說明各個單元的功能。
為了適應在Abis口16kbit/s或8kbit/s以及A口64kbit/s的傳輸，一些復用和去復用的操作是必不可少的，圖2中的第一、第二接口電路就是為了實現這些功能而專門設計的，這些電路比較通用，可以是專用的芯片或邏輯電路。
第一和第二速率適配單元用于完成速率適配，以及數據的接收和存儲，使得數字語音業(yè)務或數據業(yè)務信號在不同的速率上進行正確的傳輸，其中第一速率適配單元是將所述碼型變換單元輸出的數據流適配為16kbit/s或8bit/s的傳輸速率或反之；而第二速率適配單元是將碼型變換單元輸出的數據流適配為64kbit/s的傳輸速率或反之。
速率模式檢測單元用于讀取接收的數據，并對傳輸的數字語音業(yè)務或數據業(yè)務信號數據流的速率模式特征進行動態(tài)檢測。比如，在語音或數據業(yè)務幀控制信息中規(guī)定了某幾個比特數據專用于標識速率特征時，該速率模式檢測單元就是一比較器，對接收數據中給定位置的比特數據進行讀取判斷，實現識別速率目的。因為同種速率模式也有不同的碼型變換處理模式，比如FR、EFR同屬16kbit/s速率傳輸模式，因而在檢測出速率模式之后，還要對數據流的碼型變換處理模式特征進行檢測，這個功能由資源分配單元完成。本實施例的檢測方式是動態(tài)檢測，即在數據流進入本裝置之前，本裝置工作在一種缺省的工作狀態(tài)，沒有關于速率和碼型變換處理模式的任何信息，速率模式和碼型變換處理模式的確定僅僅由速率模式檢測單元和資源分配單元對數據流特征的檢測決定，這一點體現了本發(fā)明的智能化。值得注意的是，由于數據總是先從上行方向過來，所以只需要在上行方向設置速率模式檢測單元。
資源分配單元除了對數據流的碼型變換處理模式特征進行檢測(該檢測也可以通過比較器來完成)外，還用于分配運算單元池的資源，即在檢測出通道傳輸的模式之后并且有運算資源空閑的時候，則為該通道接通相應模式的處理單元。在數據流中沒有檢測到任意一種正確的傳輸模式之前，這些處理單元始終工作在一種未被激活的狀態(tài)，并不分配運算單元池的資源。并且對于這些運算單元池的資源，HR、EFR、FR三種模式是可以動態(tài)分配的。
HR處理單元、FR處理單元、EFR處理單元等碼型變換單元實際上是一個運算單元池，可以對不同速率和碼型變換處理模式的信號進行處理，與現有技術一塊電路板上只設有一種類型的碼型變換處理單元相比，本發(fā)明將多種類型的處理單元放置在同一塊電路板中，實現了在不同速率和碼型變換處理模式下的語音業(yè)務或數據業(yè)務信號的碼型變換。
在本實施例中，使用了兩個數字信號處理器作為碼型變換單元，當然其他的設計也是可能的，對于HR、EFR、FR模式它都能提供128個運算單元，對這128個運算單元的使用是動態(tài)的，可以單獨是HR、EFR、FR，或兩兩組合，也可以是三種兼而有之，并且在數量上的分配沒有約束，是可以任意分配的。例如，在某個地點和時刻，資源分配單元檢測到當前對于HR傳輸模式的使用數量較多，則將運算單元池的資源按數量分給HR處理單元(可通過調用相應的軟件算法來完成)，其余的則按當時的需求分配給EFR或FR處理單元。
這一點和現有技術相比也是一大改進，根據實際情況動態(tài)分配資源，可以使本裝置的功能發(fā)揮到最大限度，不會象現有技術一樣，一旦配置了FR的電路板，無論當時是否使用FR模式，它都工作在這種模式之下，并不能處理HR模式，也并不能將這些運算單元釋放給別的模式使用，對運算資源是一種很大的浪費。
另外，依據本發(fā)明實現多種速率適配和碼型變換的裝置在實際中僅僅由一塊電路板設計而成，對于不同傳輸模式只需設計新的碼型變換處理單元(可通過在DSP中燒錄新的軟件算法實現)，并且這種設計對于電路板不需要做任何改動，升級能力很強。由于對于模式的動態(tài)檢測功能，使用起來非常靈活。另外，對于成本的節(jié)約也是顯而易見的。
現在以一應用實例來進行說明本發(fā)明實施例的方法，例如有一個移動用戶和一個公共電信網的固定用戶之間需要建立了一條雙向通信鏈路。移動用戶的移動臺(MS)工作在半速率HR模式，以8kbit/s的傳輸速率發(fā)送和接收數字語音業(yè)務或數據業(yè)務。同時，PSTN的用戶使用以64kbit/s的傳輸速率發(fā)送和接收數字語音業(yè)務或數據業(yè)務信號。本實施例方法由以下步驟完成對傳輸數據的速率適配和碼型變換步驟一，在剛剛開始工作的時候，第一速率適配單元對上行方向的各個通道進行循環(huán)掃描，確定是否有正確的數字語音業(yè)務或數據業(yè)務信號傳輸，當沒有檢測到任何正確的傳輸模式時，各個碼型變換處理單元工作在非激活模式，這種非激活模式基本上只需耗費很少的處理時間，可以降低系統(tǒng)的功耗，可以把它理解為是一種待機狀態(tài)；步驟二，當檢測到有數字語音業(yè)務或數據業(yè)務信號傳輸后，完成對數據流的接收和存儲，然后由速率模式檢測單元對傳輸數據流的速率模式特征進行動態(tài)檢測，判斷出是何種速率傳輸模式；步驟三，資源分配單元再對數據流的碼型變換處理模式特征進行檢測，并根據速率模式和碼型變換處理模式的檢測結果確定所述通道的傳輸模式，將運算單元池中的資源分配給該傳輸模式的碼型變換處理單元；這類似于一個選通開關的功能(如圖2所示)，在該應用實例中，速率模式檢測單元和資源分配單元將檢測到數據流具有HR模式的特征，則將本通道的工作模式標記為HR，使其從非激活的工作模式轉到HR的模式；步驟四，數據流輸入到HR處理單元完成碼型變換；步驟五，碼型變換完成后的數據送入第二速率適配單元進行速率適配，然后繼續(xù)傳輸到目的設備，至此，就實現了8kbit/s到64kbit/s的速率適配和碼型變換；步驟六，對于該通道下行方向傳輸的數據流，也就是固定用戶到移動臺的方向，需完成反方向的速率適配，并由同一碼型變換處理單元完成碼型變換，但和前者相比，一個重要的區(qū)別是沒有速率模式檢測過程，而僅僅是有速率適配過程，它實現的是64kbit/s到8kbit/s的速率適配和碼型變換。之所以在這個方向上沒有速率模式檢測過程，主要是因為在例子中A接口的速率通常是64kbit/s固定的，不會變化，因此沒有檢測的必要；步驟七，通話結束時，速率模式檢測單元在輸入到其中的數據流中將不會發(fā)現屬于任何一種傳輸速率模式的特征，這樣重新將該通道由激活的HR工作模式轉換為非激活工作模式，從而釋放該通道占用的運算單元資源，實現動態(tài)使用。
可以看出，實際上在本發(fā)明TRAU的設計中，FR、HR、EFR、非激活這幾種工作模式構成了一個狀態(tài)機，當然隨著業(yè)務的擴展，這個狀態(tài)機的狀態(tài)還會增加。
上面僅僅舉例描述了移動用戶和固定用戶間通信時，多種速率適配和碼型變換單元的工作過程，這個過程對于移動用戶和與移動用戶之間也是相同的，因此本發(fā)明對于使用HR、FR、EFR傳輸速率模式移動用戶間兩兩的通信也能應對自如，對于移動用戶在不同傳輸速率模式的實時切換也可支持。
在上述實施例中主要闡述了多種速率適配和碼型變化單元在GSM標準通信網的使用，但本發(fā)明裝置也可使用在其他的無線電信網和無線網中。
權利要求
1.一種實現多種速率適配和碼型變換的方法，應用于包含多種碼型變換處理單元的裝置，包括以下步驟(a)開始工作后，對上行方向的各個通道進行循環(huán)掃描，檢測到有正確的業(yè)務信號傳輸時，完成速率適配，以及數據的接收和存儲；(b)對該通道傳輸的數據流的速率模式特征和碼型變換處理模式特征進行檢測，根據檢測結果確定所述通道數據流的傳輸模式；(c)將運算單元池中的資源分配給對應于所述傳輸模式的碼型變換處理單元，完成對該通道傳輸的數據流的碼型變換；(d)完成碼型變換后的數據再進行速率適配后傳輸到目的設備；(e)對于該通道下行方向傳輸的數據流，需完成反方向的速率適配，并用與上行方向相同的碼型變換處理單元完成碼型變換；(f)業(yè)務結束后，釋放該通道占用的運算單元資源。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通道數據流的傳輸模式是動態(tài)的，在沒有檢測到正確的傳輸模式前為非激活模式，不為其分配運算資源。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述通道數據流的傳輸模式為全速率模式、增強型全速率模式和半速率模式中的一種。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在上行方向上，是將16kbit/s或8kbit/s傳輸速率的數據流最終適配64kbit/s傳輸速率的數據流，在下行方向則相反。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，對數據流的速率模式特征和碼型變換處理模式特征的檢測是通過對接收數據中給定位置的比特數據進行讀取和判斷來實現的。
6.一種實現多種速率適配和碼型變換的裝置，包括在上行方向依次串接的第一接口單元，第一速率適配單元，碼型變換單元，第二速率適配單元以及第二接口單元，其特征在于，還包括速率模式檢測單元和資源分配單元，其中所述碼型變換單元包括多個并聯的不同處理模式的碼型變換處理單元；所述速率模式檢測單元用于讀取所述第一速率適配單元接收的通道數據流，并對其速率模式進行檢測，并向所述資源分配單元輸出檢測結果；所述資源分配單元用于檢測通道數據流的碼型變換處理模式，并根據速率模式和碼型變換處理模式的檢測結果，將該通道數據流輸入到相應處理模式的碼型變換處理單元進行處理。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述碼型變換單元包括并聯的全速率模式處理單元、增強型全速率模式處理單元和半速率模式處理單元或者其中任意兩種。
8.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，該裝置由一塊電路板上的一個或多個數字信號處理器或者邏輯電路實現。
9.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述速率模式檢測單元包括一比較裝置，用于對傳輸數據流中給定位置的速率模式特征數據進行比較，檢測出該通道數據流的速率模式。
10.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述資源分配單元包括一個比較裝置，用于對傳輸數據流中給定位置的碼型變換處理模式特征數據進行比較，檢測出該通道數據流的碼型變換處理模式。
11.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一速率適配單元是將所述碼型變換單元輸出的數據流適配為16kbit/s或8kbit/s的傳輸速率或相反；所述第二速率適配單元是將碼型變換單元輸出的數據流適配為64kbit/s的傳輸速率或相反。
12.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述碼型變換處理單元為由所述資源分配單元實時確定的運算單元池。
全文摘要
本發(fā)明公開一種實現多種速率適配和碼型變換的方法及其裝置，該裝置的碼型變換單元包括多個并聯的不同處理模式的碼型變換處理單元；還包括對上行方向通道數據流的速率模式進行檢測的速率模式檢測單元，以及檢測通道數據流的碼型變換處理模式并為相應傳輸模式的處理單元分配資源的資源分配單元。本發(fā)明方法在根據檢測結果確定所述通道數據流的傳輸模式之后，才將運算單元池中的資源分配給對應于該傳輸模式的碼型變換處理單元，以完成對該通道傳輸的數據流的碼型變換。本發(fā)明裝置與現有技術相比，充分挖掘了升級潛力，節(jié)省了投入成本，提高了使用的靈活性。
文檔編號H04L1/00GK1784032SQ20041009625
公開日2006年6月7日 申請日期2004年11月29日 優(yōu)先權日2004年11月29日
發(fā)明者馬俊峰, 布宇, 代富貴 申請人:中興通訊股份有限公司