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面向分组的信息网络中具有实时需求的压缩信息的传输

基本信息

  • 申请号 CN00810080.2 
  • 公开号 CN1136748C 
  • 申请日 2000/06/27 
  • 公开日 2004/01/28 
  • 申请人 艾利森电话股份有限公司  
  • 优先权日期  
  • 发明人 J·K·P·加尔亚斯  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 瑞典斯德哥尔摩 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公司 
  • 当前专利状态 发明专利权部分无效宣告的公告 
  • 代理人 栾本生 
  • 有效性 失效 
  • 法律状态 失效
  •  

权利要求书


1.一种用于实时传输具有第一比特率的数字化数据流的方法,包 括步骤:  —在第一节点(11,MS,53)通过对所述数据流编码来进行压缩,      从而获得低于第一比特率的第二比特率; —在第一节点压缩之后为数据流提供奇偶校验位(CRC),从而使     数据流获得高于第二比特率并且低于第一比特率的第三比特     率; —通过包括一条无线链路(RL)和一条统计复用的面向分组的链路     (12,52,51)的传输链发送压缩数据流,其中所述无线链路     和所述面向分组的链路通过移动无线网(PLMN)中的一个无线     基站(BTS)被连接; —在第二节点(11,MS,53)对数据流解压缩,从而恢复第一比特     率; —在第二节点,将所述奇偶校验位(CRC)与所述数据流相比较,     以发现数据流中被错误检测的数据; 其中第一和第二节点中的至少一个是移动无线网(PLMN)的一部 分。

2.如权利要求1所述的方法,其中第一个和第二个节点中的一个 是具有通过一条无线链路(RL)的连接的移动台(MS)。

3.如权利要求1或2所述的方法,其中当数据流被压缩时,该数据 流被划分成为对应于确定长度时间周期的段,并且为每个段创建一个 含有表示该段的数据的参数的数据块(SPB)。

4.如权利要求3所述的方法,其中参数的重要性互相比较被分类, 并且根据重要性对数据块中参数的位置排序。

5.如权利要求4所述的方法,其中依据其重要性而将参数划分成 为两类,并且最重要类中的参数被提供用于错误检查的所述奇偶校验 位(CRC)。

6.如权利要求3所述的方法,其中在数据块中,每个参数由至少 两个具有不同权的比特表示,并且根据所述权对数据块中两个比特的 位置排序。

7.如权利要求6所述的方法,其中具有高权的比特被提供所述用 于错误检查的所述奇偶校验位(CRC)。

8.如权利要求3所述的方法,其中数据流组成数字转换的语音, 并且数据块(SPB)是一个语音块(SPB),参数是语音参数。

9.如权利要求3所述的方法,其中数据流是数字转换的视频信号。

10.如权利要求3所述的方法,其中即使在发送时数据块(SPB) 被错误检测到,数据块(SPB)也被发送到第二个节点(MS,11,53)。

11.如权利要求3所述的方法,其中第一和第二节点在所述移动无 线网(PLMN)中。

12.一种移动无线网络(PLMN),包括: 至少一个固定语音编码器单元(11),其具有一条到双工PCM链路 的连接、一条到面向分组的链路(12)的连接,具有用于压缩来自PCM 链路的语音流并将其以压缩形式作为语音块(SPB)流通过面向分组的 链路(12)传送的装置,并具有用于从面向分组的链路(12)接收语 音块流的装置,以及用于对语音块解码并形成一个解压缩的通过PCM链 路发送的语音流的装置, 连接到面向分组的链路并连接到至少一个无线链路(RL)的至少 一个基站(BTS),其具有用于从面向分组的链路接收语音块(SPB) 流并将语音块流通过无线链路(RL)传送的装置,还具有用于从无线 链路(RL)接收语音块流并将它们通过面向分组的链路(12)传送的 装置,以及 一个移动台(MS),其具有用于从无线链路(RL)接收语音块(SPB) 流的装置,用于对语音块(SPB)解码形成解压缩的语音流的装置,用 于电记录声音的装置,用于压缩已记录语音的装置,其中语音块(SPB) 被形成,以及用于通过无线链路发送语音块(SPB)的装置,其特征在 于: 用于在语音编码器单元(12)以及移动台(MS)中为被创建的语 音块(SPB)提供奇偶校验位的装置,以及 用于在移动台(MS)和语音编码器单元(11)中将所接收 的语音块(SPB)的内容与附随的奇偶校验位比较以发现可能的错误, 以便当出现错误时,能够在所接收语音块(SPB)的解码过程中隐藏错 误的装置。
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说明书

技术领域 本发明涉及电子信息传送,特别是涉及通过至少一条面向分组的传 输链路传输具有实时需求的压缩数据。
技术背景 在固定电话网中,两个用户之间的语音通常通过PCM链路传送。
对 于一条语音连接,PCM链路在每个方向给出64k比特/秒的传输容量。
以 声音形式的语音由电话的麦克风接收,麦克风构成一个模拟语音信 号。
通过以8k赫兹/秒的速率对模拟语音信号抽样,可以将模拟语音信 号转换成为PCM编码的语音信号,并且每个抽样被量化并给予一个二进 制表示。
此时,语音被转换成为64k比特/秒的比特流。
在移动无线网络中,通过移动无线网络中的一个移动台与一个固定 基站之间的无线连接将语音发送到对方。
可能的无线连接的数量由移动无线网络可用的无线频谱的规模(带 宽)限制。
由于可用的带宽总是窄的,所以它必须被最有效地使用。
因此,在大多数移动无线网络中,一条无线链路的传送容量大大低于 64k比特/秒。
例如,GSM网络具有通过语音无线链路的13k比特/秒的传 送容量。
为了可能在这样一个低带宽的信道上高质量地传输语音,语音被压 缩。
这是在语音编码器中进行的,该语音编码器对一个进入的未压缩 语音流(例如PCM编码语音流)编码。
从语音编码器输出的相应语音流 已经被压缩,从而具有比进入信号低得多的带宽。
在接收移动台,压 缩语音被解码,之后原始的模拟信号被再现为一个声音信号。
利用语音编码器,不管移动网络中的无线链路以及固定电话网中的 PCM链路的不同带宽,也可能建立一个固定电话和一个移动台之间的一 条语音连接,并获得对于该连接的高语音质量。
众所周知的GSM系统包括多个语音编码器单元。
它们集中位于网络 的固定部分。
它们通常位于一个基站控制器中,尽管可替代地,它们 也可以位于连接到一个移动变换中心。
这种语音编码器单元具有到PCM 链路(即到固定电话网和固定电话的一个链路)的一个连接。
语音编 码器单元还具有用于13k比特/秒语音的传送容量的第二链路的一个连 接。
该第二链路通向一个具有到移动台的无线连接的一个基站。
该第 二链路还具有双工连接。
语音编码器单元从PCM链路接收被数字化的64k比特/秒的语音 流。
进入语音被在语音编码器单元中压缩。
在语音编码时,即在压缩 时,表示原始语音信号的多个语音参数被创建。
这些语音参数中的一 个表示口腔以及语音中的基调是如何形成的,而其它参数表示和声。
进入流的20毫秒的周期被编码并在一个语音块中被格式化。
该语音块 含有语音参数并通过第二链路被发送。
通过第二链路以20毫秒间隔发 送的语音块流被移动台通过无线链路接收。
随后,这些语音块被在移 动台中解码,并利用语音参数将该语音再现为对于移动台用户的语 音。
在相反方向,即从移动台到固定网络中电话的语音,对模拟捕获的 语音信号进行抽样并量化,此时,以数字形式表示语音信号。
随后, 数字信号被语音编码,从而获得语音块。
这是在移动台中进行的。
所 有移动台都装备有一个语音编码器和语音解码器,以对语音块进行编 解码。
在移动台中创建的语音块被通过无线链路和第二链路发送到语音 编码器单元。
在语音编码器单元中,语音块被解码并随后通过PCM链路 以PCM编码格式发送到固定网络中的电话。
由一个相应的语音编码器单元来处理每个双工电路交换连接。
在基 站控制器中,多个语音编码器单元被提供,以处理相应的多个电路交 换连接。
提供从基站控制器到基站的一条由各语音编码器共享的传输连 接。
该语音连接由不同的连接链路在一个时隙的基础上共享。
上述第 二链路是这些连接链路中的一个。
这些连接链路具有称作Abis的一个 标准化接口,并且每个都有一个用于传输13k比特/秒的语音块的容 量。
为了通过Abis接口发送,一个语音块被格式化在一个语音帧中。
除了语音块之外,语音帧还含有一些控制比特,以便语音帧能够在基 站被正确接收。
语音帧的创建与语音块的创建在语音编码器中是平行 进行的。
同样,在语音编码器中完成整个语音块之前开始发送语音帧。
语音帧中的信息被划分成为每个5毫秒的四个部分周期。
在语音编码 时,创建对于整个周期有效的语音参数以及对于部分周期有效的语音 参数。
当从语音编码器单元通过第二链路发送语音帧时,语音参数被 对于各自的部分周期分组到一起,这样,对于第一个部分周期有效的 语音参数被首先发送,并且对于最后一个部分周期有效的语音参数被 最后发送。
由基站接收语音帧,并且语音参数被读取。
当已经在基站中接收了 整个语音帧时,语音块中的顺序被重新排列。
以一种简化方式描述, 这通过被分类为最重要的语音参数(而不管它们来自与哪个部分周 期)被分组在一起来进行。
之后,这些语音参数被进行检错编码。
此外,在语音帧通过无线链路发送之前,对该语音帧中最重要的比 特进行用尾比特的卷积编码形式的信道编码。
不太重要的比特保持不 被编码。
之后,该语音帧被交织。
通过收听试验,语音帧中语音参数的重要性被评价。
这是以如下方 式进行的,即收听者有机会评价在一个错误已经被插入到语音参数中 的一个之后被解码的语音的质量。
某些语音参数中的错误看来会导致 比其它语音参数中的错误更严重的质量干扰。
每个语音参数由多个比 特表示。
这些比特有不同的权,即对应于值为22的一个比特比对应于值 为20的一个比特更重要。
包括在一个语音帧中的所有比特的重要性被分 类。
该分类基于与每个比特的权组合的相应语音参数的重要性。
GSM 05.03版本6.1.2表2规定了对于根据全速率编码创建的语音块中的比 特的分类。
移动台和基站之间的无线连接易于遭受干扰。
结果是,在传输过程 中一些数据被破坏。
在检错编码的帮助下可以发现最重要语音参数中 的错误,并能够在某种程度上进行纠正。
不太重要的语音参数中的错 误就不会被发现。
正在开发用于语音编码的技术。
其结果是,目前制造的语音编码器 单元比GSM系统刚创建时可用的语音编码器单元好得多。
被标准化并用 于GSM系统的第一个语音编码器单元称作“全速率”。
后来又创造了其 它两种语音编码器。
其中的一种只使用全速率编码器的一半比特率通 过无线接口,因此称作半速率编码器。
另一种使用与全速率编码器相 同的比特率通过无线接口,但是产生更好的语音质量,因此称作增强 全速率编码器。
这三种类型的编码器在GSM系统中同时使用。
不同类型 的语音编码器被内置到不同的移动台中。
因此,一个语音编码器单元 必须能够处理所有类型的语音编码器。
一个基站重新组织语音参数,并以对于不同类型语音编码器不同的 方式对于最重要的语音参数提供检错编码。
在专利申请WO 97/37466中,建议代替移动无线网固定部分中的节 点之间的标准化接口,使用基于分组的传输。
在WO 97/37466中,建议 ATM(异步转移模式)网络来在节点之间传送分组数据。
WO 97/37466 试图解决的一个问题是,ATM信元(即通过ATM网络的传送数据的分组) 很难适应于语音帧的尺寸。
如WO 97/37466所述,使用基于分组的传输的一个优点是,可以使 用统计复用来进行通过参加链路的更有效的传输。
为了使传输更有效,将基于分组的传输与例如VAD(话音激活检 测)与DTX(不连续发送)结合使用。
VAD和DTX意味着在语音暂停期间 没有内容通过一条语音连接发送。
通过在GSM网络的基站控制器和基站 之间的链路上使用基于分组的传输,而不是标准化Abis接口,并通过 使用DTX和VAD,可以由比以前更多的连接来使用该链路。
用于这种提 高效率的概念是统计复用。
这是指由于可以用一种灵活的方式来在不 同用户之间共享该容量,可以用更有效的方式来使用一个确定的传输 容量。
有多个用于面向分组传输的协议。
正变得常用的一个协议是IP(互 联网协议)。
根据IP,创建一个用于传送消息的IP分组。
为该IP分组 提供一个IP头,该IP头含有用于两个端点之间的连接的信息。
在IP之上还使用另一个协议,例如TCP(传输控制协议)或UDP(用 户数据报协议)。
UDP主要用于实时业务。
UDP处理两个端点应用之间 的连接。
UDP创建一个有一个UDP头的UDP消息。
该UDP头说明在端点处 的网关号,该网关号对应于一个确定的应用。
对于传输节点之间的传输,功能被划分成为由相应数量的协议所支 持的层。
各协议之间的关系通常由一个协议栈来指示。
在IP协议之下, 还有不同替代方案的协议层,如使用HDLC(高级数据链路控制)、ATM 或帧中继的PPP(点到点协议)。
IP之下的各层创建具有例如由HDLC 得到的伴随的头的分组。
实时业务指其中用户交互参与业务并且其中传输延迟必须可以被 用户忽略的业务。
电话呼叫是典型的实时业务,而带有声音和图像的 视频会议是另一种实时业务。
面向分组的传输和IP基本上是为传输传统的数据业务而构造的。
这种数据业务通常忍耐延迟,但是对于数据的检错敏感。
由于人们对于使用用于实时业务的面向分组传输越来越感兴趣,所 以正在进行标准化QoS(业务质量)的工作。
这包括在面向分组传输中, 为不同类型的业务给予不同类型的优先级。
例如,实时业务获得对于 延迟的高优先级以及对于丢失的低优先级,而对于数据业务则相反。
简而言之,这是通过给予每个分组一个规定根据哪个优先级来在传输 中处理该分组的标签来实现的。
在满足QoS需求时会遇到许多困难。
在分组中检测到错误时,通常 将该分组丢弃。
在HDLC层中的一个消息的头中以及UDP头中,包含一个 能够发现错误检测的校验和。
如果发现了一个错误,则将整个分组丢 弃。
目前,还不可能知道在位于分组的何处。
尽管可能忽略HDLC层中 的检错并且可能关闭UDP中用于检错的功能,但是有一个风险,即在到 其上的连接中,有一个重要错误(例如HDLC之外的一个协议层中地址 中的错误)没有被发现。
这进而又导致通信中(不仅在属于该连接的 信道中,还在其它信道中)更大的错误。
在UDP头中,除了网关地址之外,还含有一个校验和。
在端点接收 到消息时,UDP层将该消息的内容与校验和比较。
如果内容已经被改 变,则在比较中就会发现。
错误在消息中的位置仍然是未知的。
IETF(互联网工程任务组)是对互联网进行标准化的组织。
在给 IETF的一个建议中,(Larzon,Degermark和Pink)建议了UDP的一个 修改。
该修改称作UDP Lite,意思是UDP头中的校验和只覆盖UDP头, 或者可替代地,覆盖UDP头与UDP消息正在传输的有限部分的用户数 据。
从而在检错中可能知道错误驻留在消息的哪个部分。
但是如果校 验和对于UDP头和用户数据都起作用,则仍然可能不知道错误是驻留在 UDP头中还是驻留在用户数据中。
发明内容 在传输链的某个节点中,不断地错误地检测到在一个编码器中压缩 并实时通过一个面向分组的传输链发送到其中解压缩的解码器的数 据。
本发明解决的问题是即使压缩数据在传输链中的每个节点被错误 地检测到,也能够在解码器中良好地再现压缩数据。
本发明的一个目的是简化传输链中出现的节点中压缩数据的处 理。
简而言之,本发明建议即使压缩数据在从编码器到解码器的传输过 程中失真,无论如何也能够将它发送到解码器。
解码器决定如何修正 失真。
上述问题可以通过本发明的一种方法来解决,在该方法中,奇偶校 验位被在编码器中提供给压缩数据并与已编码数据一起通过整个传输 链发送到解码器。
在解码器中,将奇偶校验位与已编码数据进行比较, 从而发现任何错误。
在解码器中对数据解压缩,如果发现了错误,则 在编码过程中将隐藏任何错误。
还通过一个编码器单元来解决上述问题,该编码器单元通过在数据 流中创建表示数据的参数来压缩一个数据流。
这些参数被划分成为数 据块,并根据参数彼此之间的重要性来对数据块中参数的位置排序。
为数据块提供奇偶校验位,以便能够发现传输中的错误。
作为对数据 块中参数位置排序的一个替代,根据表示参数的比特的重要性来对这 些比特的位置排序。
例如移动台这样的解码器至今已经装备有用于将解压缩被接收的 压缩数据时隐藏被发现错误的良好装置。
不过,移动台中发现的错误 只是在到移动台的无线链路中引起的错误。
本发明的一个优点是解码 器用于隐藏错误的装置还可以用于在无线链路之外的其它传输链路中 出现的错误。
本发明还有一个优点是考虑压缩数据传输的节点无需知道数据是 如何被压缩的,以正确处理数据。
从而引入新类型的语音编码相当简 单。
例如,只有在新类型的语音编码器插入到移动台中时,才需要改 变语音编码器单元。
语音编码器单元出现在比基站中更少的节点中, 因此,它们更易于升级。
现在在优选实施例的帮助下以及参考附图来更详细地描述本发 明。
附图说明 图1a和1b表示在先前已知的用于在一个移动台和固定电话网中的 一个电话之间建立语音连接的各连接的节点框图。
图2表示用于对于Abis接口格式化的先前已知的语音帧的格式的 图。
图3a表示在一个语音帧中按照重要性排序的语音参数的先前已知 的图。
图3b表示在将检错编码提供给某些语音参数之后,如图3a所示的 相同语音参数的先前已知的图。
图3c表示在进一步重新组织语音参数并提供额外的尾比特之后, 如图3b所示的相同语音参数的先前已知的图。
图3d表示在将一个卷积码提供给某些语音参数之后,用于图3c中 的语音参数的先前已知的格式。
图4示意表示先前已知的协议栈。
图5表示用于第三代移动无线网络和传输网络的可能结构的框 图。
优选实施例 现在描述理解本发明所需要的第一个技术条件。
图1a表示移动无线网络PLMN中的一个移动台MS。
图1a中的移动无 线网络PLMN是一个GSM网络。
在移动台MS和固定公共电话网PSTN中的一 个电话之间建立一条语音连接。
呼叫通过GSM网络PLMN中的一个基站 BTS和一个语音编码器单元11(变码器和速率适配单元)连接到固定电 话网PSTN。
尽管有更多节点参与GSM网络PLMN,但是图1a只示出了本发 明所感关心的那些。
不过,图1a所示的节点和接口是先前已知的。
在 基站控制器中实现语音编码器11。
在固定网络PSTN的电话TLP和语音编码器单元11之间,呼叫通过一 条PCM链路传送。
PCM链路以用抽样频率8K赫兹产生的量化抽样的形式 传送呼叫。
这得到了传送到PCM链路的64k比特/秒的语音流。
64k比特/ 秒是通常用于在固定网络PSTN中的电话TLP之间连接呼叫的容量。
呼叫在移动台MS和基站BTS之间通过一条无线连接RL传送,在基站 BTS和语音编码器单元11之间通过具有Abis接口的固定链路A(后文称 作Abis链路A)传送。
无线链路RL和Abis链路A具有13k比特/秒的用于 语音的传输容量。
在语音编码器单元11中,将来自电话TLP的64k比特/秒的进入语音 流压缩。
从语音编码器得到相应的语音流,但是速率为13k比特/秒。
在Abis链路A和无线链路RL上将压缩语音流发送到移动台MS。
在移动台 MS中,语音被解码并转换成为声音。
由麦克风记录移动台MS中作为声音捕获的以及要发送到电话TLP 的语音,从而形成一个模拟信号。
该模拟语音信号被抽样并量化,从 而获得一个数字语音流。
以与语音编码器单元11中相同的方式在移动 台MS中对该数字语音流编码,并通过无线链路RL和Abis链路12发送到 语音编码器单元11。
在语音编码器单元中对语音解码并作为64k比特/ 秒的已抽样语音流通过PCM链路13发送到电话TLP。
将从PCM链路到语音编码器单元11的进入语音流划分成为20毫秒 的周期。
对于每个20毫秒周期,语音编码器单元11形成一个含有表示 该语音的多个语音参数的语音块SPB。
图3a表示通过语音编码根据“全 速率”得到的语音块SPB。
语音块SPB含有表示语音参数的260个比特。
每个参数由至少两个比特表示。
这些比特对应于标称值20,21,22等, 其中对应于22的比特具有表示20的比特更高的权。
通过收听试验,不同 语音参数的重要性被给予客观的评价。
在规范GSM 05.05版本6.1.2表2 中,对语音帧中每个比特的重要性进行分类。
该分类基于相应语音参 数的重要性以及比特的权。
这些比特被划分成为类I和类II,其中类I 指一个比特比类II的比特更重要。
在类I中有两组,Ia和Ib,其中Ia 比Ib更重要。
根据全速率编码,组Ia包括50个比特,组Ib包括135个比 特,类II包括78个比特。
在图3a中,根据重要性对语音块SPB中的比特的位置排序,组Ia首 先在语音块SPB中,之后是组Ib的比特,最后是属于组/类II的比特。
不过,在语音编码器单元11中,语音块SPB中的比特没有根据其重要性 排序,而是后来当语音块SPB已经发送到基站BTS时进行排序。
在语音块SBP发送到基站BTS之前,它被格式化并赋予控制/校验 位,从而构成一个语音帧SPF。
语音帧SPF如图2所示。
语音帧SPF包括 20个双八位字节,每个对应于语音帧SPF中的一行/排。
每个双八位字 节含有16个比特。
语音帧中的第一个双八位字节由零构成,剩余的双 八位字节中的第一个比特由1构成。
后面的双八比特字节CNTB含有校验 位。
这还在GSM 08.60版本5.1.1(1998年2月)中描述。
语音帧SPF中 后面的双八位字节称作五个组21-25,如图2中虚线所示。
第一个双八位字节组21用于表示对于整个20毫秒周期有效的语音 参数组。
四个后面的双八位字节组22-25用于表示对于出自总的20毫 秒周期的相应5毫秒的部分周期有效的语音参数。
这样,第二个组22含 有对于出自总的20毫秒的第一个5毫秒的部分周期有效的语音参数,并 且后面的组23表示对于第二个5毫秒的部分周期有效的语音参数等。
语音块SPB的数据对应于通过Abis链路A的13k比特/秒的比特率。
不过,语音帧SPF的数据对应于通过Abis链路A的更高的比特率16k比特 /秒。
语音帧SPF的创建与语音块SBP的创建是同时的,因此需要按照时 间顺序对语音参数排序。
在整个语音帧SPF完成之前开始发送语音帧 SPF。
其原因是尽可能有效地使用Abis链路的13k比特/秒的发送容量以 避免延迟。
当基站BTS接收到整个语音帧SPF时,语音参数就被从语音帧SPF中 读出,并且语音块SPB中的比特的位置被按照其重要性来排序。
从而获 得如图3a所示的顺序。
为了能够发现在无线传输之后在移动台MS错误 地接收到属于组1a的语音参数的任何情况,三个奇偶校验位CRC被提供 给对应于组1a中的语音参数的语音帧SPF中的比特,见图3b。
根据循环 编码“循环冗余校验”的检错原理来提供奇偶校验位CRC。
该循环编码 是块码。
之后,根据类I的语音参数被再次重新排序并被提供四个尾比特 TAIL,见图3c。
类I中的语音参数卷积编码,从而使得比特数从189个 比特增加到378个比特。
卷积码使得可能在移动台MS中接收之后纠正类 I比特中的有限数量的错误。
由卷积码为确定的位置提供比其它位置更 好的保护,并且在重新排序中,最重要的语音参数被放置在最受保护 的位置。
在378个类I比特之后,放置78个表示类II的语音参数的比特, 而无需检错编码。
图3d表示已编码语音块CSPB,其此时包括456个比 特。
从而在基站BTS中完成图3d中的语音块CSPB的编码。
在通过无线链路RL发送已编码语音块CSPB之前,该语音块被交 织,即被划分以在到移动台MS的多个TDMA字符组中发送。
上面描述的GSM网络PLMN中先前已知的功能是为了有功于理解本 发明。
本发明的一个先决条件是使用通过语音编码器单元11和基站BTS 之间的固定链路的面向分组的传输来代替面向电路的传输。
Abis接口 意味着面向电路的传输。
参考图1a先前称作Abis链路A的链路在后文中 称作固定链路12。
下面,讨论图1b。
图1a和1b之间的区别是在相同的 链路上,在图1a中,使用语音编码器11和基站BTS之间的面向电路的传 输而在图1b中使用面向分组的传输。
根据本发明,在语音编码器单元11而不是基站BTS中为语音块SPB 提供检错编码。
之后,在通过固定链路12和通过无线链路RL的传输过 程中使用检错编码。
因此,当移动台MS接收到语音块时,不管错误是 在通过固定链路12还是通过无线链路RL的传输过程中出现,都能够发 现错误。
在上行链路中,移动台MS提供一个被创建的带有检错编码的 语音块SPB并将其通过无线链路RL发送。
根据本发明,通过固定链路12 将语音块SPB发送到语音编码器单元11,而将检错编码留下。
对于根据“全速率”的语音编码,语音编码器单元11根据语音参数 的重要性而对其在语音块SPB中的位置排序,以便获得如图3a所示的顺 序。
之后,类Ia中的50个比特被提供根据“循环冗余校验”的三个奇 偶校验位。
带有构成用于检错的编码的这三个奇偶校验位CRC,语音块 SPB含有263个比特。
具有263个比特的已编码语音块SPB被提供有校验位,构成一个语 音帧SPF。
语音帧SPF被发送到基站BTS。
语音帧SPF没有与Abis链路A 上发送的语音帧相同的格式,而是,原则上,它具有如图3c中的语音 块相同的格式,被提供有额外的校验位。
校验位规定所使用的编码类 型等,以便基站BTS和移动台中的解码器能够正确处理语音块SPB。
在 基站中,具有263比特的语音块SPB被读取,并且类I比特被重新排序, 以连同图3c和3d的上述方式提供纠错卷积编码。
此时,语音块SPB包括 456个比特。
这456个比特被交织并在多个TDMA字符组中发送到移动台 MS。
当使用基于分组的传输时,在语音块SPB通过固定链路12发送之 前,语音编码器11创建对于20毫秒周期的整个语音块SPB。
这使得语音 编码器单元可能根据语音参数的重要性而对其在语音块SPB中的位置 排序。
上述实施例表示如何为根据“全速率”语音编码创建的一个语音块 进行编码。
根据“半速率”和“增强全速率”语音编码创建的语音块 SPB以类似方式出现。
这意味着语音块SPB中的语音参数的位置被根据 其重要性排序。
之后,重要的语音参数被根据“循环冗余校验”提供 奇偶校验位CRC。
这以与出现在目前基站BTS中相同的方式出现在语音 编码器11中。
对于“增强全速率”,在语音块SPB被从语音编码器单元11发送之 前,目前就已经为语音块SPB中重要的语音参数提供有根据“循环冗余 校验”的奇偶校验位。
不过,编码之前没有根据语音参数的重要性来 对其位置排序,目的只是在通过固定链路12的传输过程中的检错。
当 已经在基站BTS中接收到语音块SPB时,由语音编码器单元11提供的奇 偶校验位被清除。
代替地,基站BTS对语音块SPB中的语音参数的位置 重新排序,并且之后将奇偶校验位CRC提供给重要的语音参数。
由基站 BTS提供的奇偶校验位CRC被用于通过无线链路RL的传输过程中的检 错。
图4表示在语音编码器单元11和基站BTS之间的传输过程中使用的 具有不同协议层的协议栈PSCK。
在栈PSCK的最高层驻留应用。
在这种 情况下,应用是语音编码的语音,以具有用于对语音解压缩的控制信 息的语音块SPB的形式。
由应用层在移动台MS和语音编码器单元11之间 传送语音编码的语音。
下面的UDP层被用于传送应用。
在UDP层之下有一个IP层。
IP层处理传输链的两个端点之间(通常 是在服务器和路由器之间或路由器之间)的传输业务。
由于GSM中的标 准化无线链路RL不适用于分组传输,所以由语音编码器单元11和基站 BTS构成用于IP的端点。
在图1b中,没有示出语音编码器单元11和基站 BTS之间的路由器,但是在已实现的网络中应当有一个用于控制业务量 的路由器。
在IP层之下有一个层PPP(点到点协议),其由HDLC(高级数据链 路控制)来承载,其下是例如层SDH(同步数字系列)或PDH(准同步 数字系列),其中通常在移动电话网中提供E1(2048M比特/秒)。
对 于IP之下的各层,可以使用对于图4所示的协议的替代协议,例如ATM (异步转移模式)。
由一个UDP消息来承载在下行链路中从语音编码器单元11发送的 一个语音块SPB。
该UDP消息含有语音块SPB以及一个UDP头。
UDP头含有 到基站BTS中的一个接收应用的网关号,也就是使用无线接口中的一个 特定时隙的逻辑业务信道,以及语音编码器单元11中的一个发送网 关。
UDP头还含有一个用于发现传输过程中失真数据的任何情况的校验 和(即奇偶校验位)。
IP层将UDP消息封装在一个IP分组中。
IP分组除了包括UDP消息 外,还包括具有到所述基站BTS的一个IP地址的IP头。
利用IP地址和UDP 网关号,语音块SPB被标识,这些语音块属于移动台MS和固定电话TLP 之间的语音连接。
IP头还含有一个校验和,但是这只对IP头起作用。
HDLC层,即承载HDLC分组中的IP分组的层还为HDLC分组提供对整 个HDLC分组起作用的一个校验和。
面向分组的传输和根据图4的协议栈PSCK通常用于数据传输。
与语 音不同,数据对于检错敏感但能够处理延迟。
在HDLC分组中的校验和 的帮助下发现一个错误时,通常请求数据的重发。
如果校验和指示一 个错误,则对于短延迟的请求使得一个语音块的重发不可能。
HDLC头和UDP头中的校验和都可以被设置为零,其中不执行用于检 查UDP消息被正确检测的纠错。
根据本发明,两个校验和都被设置为 零,因此即使在从语音编码器单元11发送期间在其中出现了一个错 误,语音块SPB也能够被发送到移动台MS。
作为将UDP层中的校验和设置为零的一个替代方案,使用一个校验 和,根据建议UDP Lite,它只对UDP头或者只对UDP头和内容的有限部 分起作用。
移动台MS中的语音编码器以及语音编码器单元11被装备有当语音 块SPB被解压缩时,有效地隐藏语音块SPB中的错误的功能。
该功能已 经插入到现有的移动台MS中。
利用先前已知的技术,就可能使用移动台MS用于只对于在通过无 线链路RL发送期间出现的错误处理被错误检测的语音块SPB的有效方 法。
由于本发明,还能够在移动台MS的语音编码器中处理通过固定链 路12的传输期间出现的错误。
如果没有本发明,并将HDLC分组和UDP头中的校验和设置为零,则 不可能发现在固定链路12中出现的语音块SPB中的错误。
相反,如果使 用校验和,则当出现错误检测时,即使该错误只涉及不太重要的语音 参数,整个语音块SPB也将被丢弃。
如GSM网络PLMN所示,语音编码器单元11包括在目前可用的移动无 线网络中。
在第三代系统中,根据建议,语音编码器单元11将不作为 移动无线网固定部分的一部分。
而是语音编码器单元出现在移动无线 网之外的所谓媒体网关中。
图5表示用于第三代系统3G的可能结构,其中电信和数据通信混合 在一起。
目前,给出一个功能划分来代替将网络分为数据或电信网。
传输网51(骨干网)只维护传输业务。
作为传统电话以及互联网通信 的业务由独立的接入网52、54、55使用传输网51提供。
接入网52、54、 55通过媒体网关53接入传输网。
接入网52、54、55之一是无线接入网 52。
无线接入网52提供用于与移动台MS通过无线链路RL的通信的承载 业务。
无线接入网52包括多个无线基站BTS。
无线基站BTS可适用于不 同的无线接入技术。
目前在无线接入网52中正在省掉插入到移动无线网PLMN中的多个 功能。
而是这些功能作为通过传输网51获得的独立业务被提供。
这种 功能之一是例如移动性(移动性管理),其使得可能独立于移动台MS 位于无线接入网52的覆盖区域的何处而将一个来话呼叫路由到一个确 定的移动台MS。
无线接入网52中不包括的另一个功能是语音编码。
使用无线接入 网52用于通信的移动台MS被提供由语音编码器。
移动台中的语音编码 器可以是多种类型。
对应于插入到GSM网络中的那些语音编码器单元的 语音编码器单元11出现在媒体网关53中。
当连接到电话接入网54的一 个移动台MS和一个电话TLP之间进行语音通信时,一个已编码压缩语音 流就从移动台MS经无线链路RL,通过无线接入网52和媒体网关53,还 通过传输网51发送到连接到电话接入网54的媒体网关53。
在后面的媒 体网关中,对语音流解码。
然后,语音流被已解码地通过电话接入网 PSTN以更高比特率例如作为PM编码信号发送。
在相反方向,即从电话TLP到移动台MS的方向,语音流被未压缩地 通过电话接入网PSTN发送到连接到传输网51的媒体网关53。
在媒体网 关53中,通过编码将语音流压缩。
然后,将被压缩的流经传输网51通 过媒体网关53经无线接入网52发送到移动台MS。
在移动台中,根据创 建哪个声音而将语音流解码。
在移动台MS与连接在传输网51和电话接入网54之间的媒体网关之 间的传输中,使用面向分组的传输。
可能使用如图4所示的UDP层与IP 层,但是也可以使用替代协议。
在语音编码期间,用于移动台MS以及媒体网关43中的语音编码器 的类型将语音划分成为短周期,并为每个周期创建语音参数。
之后, 以类似于根据全速率、半速率和增强全速率的语音编码的方式在语音 块中发送语音参数。
另一个优点是多种不同类型的语音编码器可以用于媒体网关43 中,而无需在传输语音块SPB过程中涉及的节点必须使得传输适应于所 使用的语音编码的类型。
由于已编码语音将通过更多节点发送,从而增加了数据被曲解的风 险,所以本发明对于第三代系统3G比对于目前的移动无线网PLMN更重 要。
如果发现了一个错误,则重要的是由语音编码器而不是处理传输 的节点之一来处理该错误。
此外,不仅是语音还有其它的实时业务也被压缩后发送。
这些业务 中的某些,如视频业务需要大带宽。
为了有效地使用传输网51,信息 流被例如通过视频编码压缩。
例如,可以在连接到无线接入网52的第一终端T1和连接到互联网 55的第二终端T2之间实时地建立一条双工视频连接。
终端T1和T2如图5 所示。
每个终端T1和T2被装备有视频和语音编码器和解码器。
在两个 终端T1和T2之间发送视频和语音信号。
根据本发明,被压缩的语音和 视频信号被提供检错编码。
应当指出,即使在用于压缩信息的传输链中没有包括无线链路 RL,本发明也是重要的。
即使已编码比特或语音参数的位置没有按照重要性排序,也可以将 编码提供给所选择的语音参数或比特。
但是,如果比特和/或参数的位 置被排序,则这应当在编码器中进行。
从而包括在传输链中的节点不 需要进一步重新排序并简化了传输。
此外,在语音块SPB中,对最重要的比特或语音参数的位置进行排 序还有一个重要原因。
在通过固定链路12的面向分组的传输过程中以 及在第三代网络3G中,有时会出现过载。
过载的结果是出现延迟以及 分组被丢弃。
对语音块SPB中的语音参数或比特的位置进行排序简化了在无线 接入网52或传输网51的链路12或任何链路上过载期间能够丢弃不太重 要的语音参数或比特,而使得更重要的语音参数或比特通过链路12发 送。
本发明没有给出在拥塞期间丢弃不太重要的语音参数/比特的完整 解决方案,但是对语音参数/比特排序是对于这点成为可能的一个重要 的先决条件。
本发明有利地与申请号为09/275069的美国专利申请中所 描述的发明结合使用。
后一个专利申请给出了在过载期间如何丢弃分 组的各部分的解决方案。
通过根据在语音块SPB中的重要性来对比特的位置排序,还可能将 语音块划分成为不同的语音帧SPF,并使得语音帧在具有不同优先级的 分组中发送。
例如,更重要的比特被在给予高优先级的分组中发送以 到达端点,而不太重要的比特被在具有较低优先级的另外分组中发 送,以到达端点。
用于QoS的标准使得可能发送具有不同优先级的分 组。
“面向电路”是指在链路12中的总传输容量中,每个时间单元有一 个确定的容量用于多个不同连接中的每一个。
还假设链路12处理基站 BTS和相应数量的语音编码器11之间的多个语音连接的传输。
这里,“面向分组”指在正在进行的所有语音连接之间共享链路12 中的总传输容量,并且容量被分配给在此刻有信息要发送的一个连 接。
利用事先定义的格式的分组来传输语音。
DTX(不连续发送)是用 于检测语音中的暂停以及用于在暂停期间终止创建语音块SPB的技 术。
因此,利用DTX,更少的语音块SBP被通过链路12发送,并且对于 每个语音连接,当在较长的时间段来看时,需要通过链路12的更少的 传输容量。
这里,“检错编码”是指为被发送的信息提供额外的比特,例如奇 偶校验位,以使得信息被接收时,可能与该额外的比特相比较。
有多 种类型的检错编码。
最常见的组是块编码。
“循环冗余校验”是组块 编码的一部分。
当然,本发明并不局限于上面描述的以及图中所示的实施例;而是 可以在下述专利权利要求的范围内对本发明进行修改。
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