專利名稱：用減少時延增加語言交錯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字化語音的無線電傳輸，更具體地說，本發(fā)明涉及用減少時延來使無線電話傳輸?shù)陌胨俾示幋a語音交錯。
現(xiàn)代的數(shù)字無線電話系統(tǒng)是設(shè)計成全速率編碼語音的，而半速率編碼語音在語音編碼技術(shù)中將預(yù)見為最先進的。有三種這樣的系統(tǒng)GSM全歐洲數(shù)字蜂窩式系統(tǒng)(IS-54)和日本數(shù)字蜂窩式系統(tǒng)全都是時分多路(TDMA)無線電話系統(tǒng)。
例如，GSM系統(tǒng)是圍繞全速率語音編碼技術(shù)設(shè)計的，用于無線電傳輸?shù)拿總€(20ms)連續(xù)語音數(shù)據(jù)塊是以被稱為8交錯深度的8幀上的一個重復TDM時隙來數(shù)字化和錯誤的編碼的。換句話說，它采用8幀去恢復原來的20ms語音數(shù)據(jù)塊的所有段。傳輸比特率和幀長度是這樣的使得在說話語音與接收和重現(xiàn)語音之間的時延(實際上是整個往返行程時延)實際上察覺不到。如果交錯深度很大則時延將變成麻煩之事，即發(fā)生在“實時”的談話就不能覺察到;如果交錯深度很小，則時延將變成不重要了。但是，信息的一個幀出錯每次就要損失超過12.5%(1/8)，這將覺察到音頻質(zhì)量變劣了。
為了增加這些TDMA系統(tǒng)的容量，技術(shù)人員仍繼續(xù)以越來越低的比特率編碼語音。如果語音能被編碼成一半的比特數(shù)，則在同樣的無線電頻譜內(nèi)就能接納兩倍的用戶。人們習慣地預(yù)見到這種半速率編碼語音以及這種半速率編碼語音在他們的系統(tǒng)中的可用性。典型地，如在GSM系統(tǒng)中，可以想象當全速率用戶使用語音傳輸?shù)拿恳粠瑫r，半速率用戶則使用語音傳輸?shù)拿扛粢粋€的交替幀，而使得另外一個半速率用戶交錯使用交替幀，因此，系統(tǒng)容量增加一倍。隔幀使用既可加長時延又能減少交錯深度(導致單幀的損失與較大量的可懂語音的損失成比例)。
本發(fā)明的目的是克服這些缺點和實現(xiàn)下面描述中的點。
在TDM無線電話網(wǎng)絡(luò)中，提供一個用于引入不對稱鏈路、成幀交替和帶寬多路復用/共用/分配的裝置，其結(jié)果增加了交錯深度和減少了用傳統(tǒng)的半速率語音編碼方法的往返時延。
在下一行傳輸一側(cè)，收發(fā)信機用于接收來自通信道的已與另一個邏輯地共用同一個信道的幀多路復用信息帶寬的已編碼語音的幀;從另一個邏輯地共用同一信道的幀中分離分配給接收器的信息帶寬;和對由另一個幀中這樣分離出來的已編碼語音進行音頻重現(xiàn)解碼。
在上一行傳輸一側(cè)，收發(fā)信機用于編碼語音;與其它邏輯共用同一通信信道的幀交錯如此編碼成及時邏輯級聯(lián)的連續(xù)幀的語音;如把如此交錯的已編碼語音的連續(xù)幀傳輸?shù)酵ㄐ判诺馈?br> 本發(fā)明的其它目的、特點和優(yōu)點將從下面結(jié)合附圖的詳細描述中得到更清楚的理解，最好的理想模式將在最佳實施例中得到解釋(通過不受例子限制的方法。


圖1是本發(fā)明運行的最佳實施例的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的工作原理框圖;
圖2是圖1的無線電鏈路的時域圖。
圖1表示GSM蜂窩式無線電話網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)部分。它說明在一對全雙向(TDM)無線鏈路上，與典型的移動式(和便攜式)收發(fā)信機通信聯(lián)絡(luò)的典型的固定網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信機。
按照全速率運行時(在每一個方向上)，微音器(MIC)捕獲(或者公共交換電話網(wǎng)提供)語音，編碼器以13Kbps(22.8kbps用于防止錯誤)編碼20ms編碼語音(與來自CoDec的見長防止錯誤信息一起)交錯變成8個時分多路復用(TDM)幀上重復時隙，已經(jīng)編碼和交錯的語音由交錯器在定時控制下由一個收發(fā)信機發(fā)送(TX)，并且由另外一個收發(fā)信機(Tx/Rx)接收(Rx)，由去交錯機解除交錯，并由解碼器(CoDec)把重新構(gòu)成的音頻在揚聲器中重現(xiàn)。該解碼器使用長的防止錯誤信息重新構(gòu)成不能從傳輸信道恢復的任一個語音幀。
圖2表示在許多幀(0-22)上的每個連續(xù)幀中那些相同的一個(或幾個)有規(guī)則重復的時隙。在每個幀中時隙包括由一個用戶(A)或者更多用戶(B)交錯的20ms語音數(shù)據(jù)塊組成的連續(xù)段。
圖2a說明以交錯深度8(8個語音段)、22.8kbps，全速率編碼的語音對于16幀的整個往返時延，在幀8處用8幀時延而下行傳輸用另外8幀時延，則在那里的第一個20ms語音是可以恢復的。每個時隙僅有一個全雙向的用戶，即用戶A，可以在成對信道上被接納。如果以11.4kbps半速率編碼語音，在每隔一個幀中傳輸，用戶A在幀2、4、6和8中發(fā)送，而用戶B在幀1、35和7中發(fā)送，往返行程的時延沒有增加。如果恰好有一個幀出錯或者不能恢復，這個交錯深度為4將意為著有1/4(或25%)的信息損失掉，這是不能允許的。
圖2b說明根據(jù)GSM半速率編碼推薦的深度4交錯器，但是從理論上推斷為深度6。每一個20ms語音數(shù)據(jù)塊應(yīng)分成6段，(對用戶A為A1-A6)，而每幀的每個時隙應(yīng)包含一段來自現(xiàn)有20ms語音數(shù)據(jù)塊和一段來自先前20ms語音數(shù)據(jù)塊。來自同樣20ms語音數(shù)據(jù)塊的所有6段(例A1-A6)由虛線表示。典型地，用戶A和用戶B的幀相交替，結(jié)果使系統(tǒng)的容量加倍。按這種假設(shè)推斷，幀刪除可能產(chǎn)生編碼語音的1/6(或17%)的容許損失，然而，在系統(tǒng)設(shè)計中往返行程時延將從預(yù)計的16幀不允許地增加到現(xiàn)在22幀。
圖2C說明根據(jù)本發(fā)明隨著減少時延而增加的交錯(深度6)。根據(jù)本發(fā)明，在上行傳輸時，每個半速率時隙包含來自現(xiàn)有的20ms語音數(shù)據(jù)塊的六段之一、來自先前的語音數(shù)據(jù)塊的一段和來自在它前面的語音數(shù)據(jù)塊的一段。分配的幀成對交替地將兩個分配給A，然后兩個分配給B，而不是在用戶A和用戶B之間交替地分配。這將使整個20ms語音數(shù)據(jù)塊適用于比在圖2b中說明的通常情況較早重現(xiàn)一幀。
為保持往返行程時延的目標，下行傳輸是按照與上行傳輸不對稱格式安排的，這在TDMA系統(tǒng)設(shè)計中是非常不規(guī)則的。在圖2c說明的下行傳輸中，除了成對幀按上行傳輸分配之外，每幀的時隙以1/3/2/3比例交替地分配在用戶A和用戶B之間，這可以認為是在用戶之間一個單TDM時隙的多路復用信息帶寬，(例如來自用戶的信號在單TDM時隙內(nèi)被交錯和傳輸)，也就是說兩個用戶(A和B)必須接收所有的幀和把分配給它的信息帶寬部分分出來。事實上，整個方案可被認為每幀“時隙”的數(shù)量合理地增加三倍，然而由那個方法看到，“時隙”分配算法是十分復雜的。
盡管如此，按照原來的多路復用帶寬，對于半速率編碼的整個往返行程時延現(xiàn)在已經(jīng)從22幀減少到16幀，對于原始設(shè)計系統(tǒng)的時延，并不比全速率編碼的時延差。利用這些不對稱的鏈路、成對幀交替和多路復用/共用/分配帶寬的技術(shù)，導致增加了交錯深度和減少由傳統(tǒng)的半速率方法的往返行程時延。
應(yīng)當注意為使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員更好理解如何實施圖2b介紹的GSM系統(tǒng)，舉例來說，在圖1中的交錯器可以采用如MotoroMotorola的DSP56000的再組合處理器。為了實施包含這種處理器的技術(shù)，用這種單塊器件的性能同樣很好，設(shè)有不合適的實驗。去交錯(如信號多路分路)是十分簡單的過程，并且，交錯(或者分別多路復用)的過程同樣能實現(xiàn)。
除了由于減少時延增加交錯深度提供了半速率編碼語音增強的誤碼性能之外，本發(fā)明另一個少有的優(yōu)點是，兩個半速率用戶(A和B)采用10ms偏移，從而把某些在網(wǎng)絡(luò)上的實時處理要求分配開。
于是，在TDM無線電話網(wǎng)絡(luò)中，已提供用于引入不對稱鏈路、成對幀交替和帶寬多路復用/共用/分配的裝置，其結(jié)果是增加交錯深度，并且減少了來自傳統(tǒng)半速率語音編碼方法的往返行程時延。
本發(fā)明優(yōu)選實施例已被描述和說明了。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解為，本發(fā)明的其它變形和改進也是可以實現(xiàn)的。
這些和其它所有的變形和改進都希望包括在附加的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有交錯設(shè)備的無線電收發(fā)信機包括一個具有串聯(lián)運行的接收部分；用于接收器接收通信信道已與其它邏輯地共用通信信道的幀多路復用信息帶寬的已編碼的語音的幀的裝置；用于由其它邏輯共用通信信道的幀分離分配到接收器的信息帶寬的裝置；和用于對于由其它的幀如此分離的已編碼語音的音頻重現(xiàn)解碼的裝置；和一個具有串聯(lián)運行的發(fā)送部分；用于編碼語音的裝置；用于與其它邏輯共用通信信道的幀交錯如此編碼及時邏輯級聯(lián)的連續(xù)幀語音的裝置；和用于將這樣交錯的已編碼語音的連續(xù)幀發(fā)送到通信信道的裝置置。
2.串聯(lián)連接運行的交錯設(shè)備包括用于由接收器接收來自通信信道已與其它邏輯地共用同一通信信道的幀多路復用信息帶寬的已編碼語音的幀的裝置;用于由其它邏輯共用同一信道的幀分離分配到接收器的信息帶寬的裝置;和用于由其它的幀如此分離已編碼語音的音頻重現(xiàn)的解碼裝置。
3.串聯(lián)連接運行的交錯設(shè)備包括用于由接收器接收來自通信信道的已與其它邏輯地共用通信信道的幀多路復用信息帶寬、分配到接收器的信息帶寬的已編碼語音的幀的裝置;和用于對由其它的幀如此分離的已編碼語音的音頻重現(xiàn)解碼的裝置。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于在單TDM幀即邏輯共用的信道的幀中單TDMA時隙的信息帶寬分配在多路用戶之間。
5.串聯(lián)連接運行的交錯設(shè)備包括用于接收來自通信信道已編碼語音的交錯連續(xù)幀的裝置;用于由其它邏輯共用同一信道的那些幀解除交錯及時邏輯級聯(lián)的連續(xù)已編碼語音的幀的裝置;和用于由其中的那個幀如此解除交錯已編碼的語音的音頻重現(xiàn)解碼的裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于接時邏輯級聯(lián)的連續(xù)已編碼的語音幀包括分配到同一接收器的已編碼語音的連續(xù)成對幀。
7.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于接收裝置包括無線電接收機。
8.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于語音編碼包括語音波形編碼和防止錯誤傳輸。
9.串聯(lián)連接運行的交錯設(shè)備包括用于由一個用戶在通信信道上發(fā)送已經(jīng)與其它邏輯共用通信信道的幀多路復用信息帶寬的已編碼語音的幀的裝置，用于與其它邏輯共用通信信道的幀多路復用分配到用戶的信息帶寬的裝置，和用于對與其它的那個幀如此多路復用已編碼語音的音頻重現(xiàn)的解碼裝置。
全文摘要
在TDM無線電話網(wǎng)絡(luò)中，具有用于引入不對稱鏈路、成對幀交替和帶寬多路復用/共用/分配。其結(jié)果增加了交錯深度和減少了來自傳統(tǒng)的半速率語音編碼方法的往返時延。
文檔編號H04W88/18GK1075039SQ9310055
公開日1993年8月4日 申請日期1993年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月17日
發(fā)明者斯蒂芬·L·斯皮爾 申請人:莫托羅拉公司