专利名称：用减少时延增加语言交错的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字化语音的无线电传输，更具体地说，本发明涉及用减少时延来使无线电话传输的半速率编码语音交错。
现代的数字无线电话系统是设计成全速率编码语音的，而半速率编码语音在语音编码技术中将预见为最先进的。有三种这样的系统GSM全欧洲数字蜂窝式系统(IS-54)和日本数字蜂窝式系统全都是时分多路(TDMA)无线电话系统。
例如，GSM系统是围绕全速率语音编码技术设计的，用于无线电传输的每个(20ms)连续语音数据块是以被称为8交错深度的8帧上的一个重复TDM时隙来数字化和错误的编码的。换句话说，它采用8帧去恢复原来的20ms语音数据块的所有段。传输比特率和帧长度是这样的使得在说话语音与接收和重现语音之间的时延(实际上是整个往返行程时延)实际上察觉不到。如果交错深度很大则时延将变成麻烦之事，即发生在“实时”的谈话就不能觉察到;如果交错深度很小，则时延将变成不重要了。但是，信息的一个帧出错每次就要损失超过12.5%(1/8)，这将觉察到音频质量变劣了。
为了增加这些TDMA系统的容量，技术人员仍继续以越来越低的比特率编码语音。如果语音能被编码成一半的比特数，则在同样的无线电频谱内就能接纳两倍的用户。人们习惯地预见到这种半速率编码语音以及这种半速率编码语音在他们的系统中的可用性。典型地，如在GSM系统中，可以想象当全速率用户使用语音传输的每一帧时，半速率用户则使用语音传输的每隔一个的交替帧，而使得另外一个半速率用户交错使用交替帧，因此，系统容量增加一倍。隔帧使用既可加长时延又能减少交错深度(导致单帧的损失与较大量的可懂语音的损失成比例)。
本发明的目的是克服这些缺点和实现下面描述中的点。
在TDM无线电话网络中，提供一个用于引入不对称链路、成帧交替和带宽多路复用/共用/分配的装置，其结果增加了交错深度和减少了用传统的半速率语音编码方法的往返时延。
在下一行传输一侧，收发信机用于接收来自通信道的已与另一个逻辑地共用同一个信道的帧多路复用信息带宽的已编码语音的帧;从另一个逻辑地共用同一信道的帧中分离分配给接收器的信息带宽;和对由另一个帧中这样分离出来的已编码语音进行音频重现解码。
在上一行传输一侧，收发信机用于编码语音;与其它逻辑共用同一通信信道的帧交错如此编码成及时逻辑级联的连续帧的语音;如把如此交错的已编码语音的连续帧传输到通信信道。
本发明的其它目的、特点和优点将从下面结合附图的详细描述中得到更清楚的理解，最好的理想模式将在最佳实施例中得到解释(通过不受例子限制的方法。
图1是本发明运行的最佳实施例的网络和设备的工作原理框图;
图2是图1的无线电链路的时域图。
图1表示GSM蜂窝式无线电话网络的相关部分。它说明在一对全双向(TDM)无线链路上，与典型的移动式(和便携式)收发信机通信联络的典型的固定网络收发信机。
按照全速率运行时(在每一个方向上)，微音器(MIC)捕获(或者公共交换电话网提供)语音，编码器以13Kbps(22.8kbps用于防止错误)编码20ms编码语音(与来自CoDec的见长防止错误信息一起)交错变成8个时分多路复用(TDM)帧上重复时隙，已经编码和交错的语音由交错器在定时控制下由一个收发信机发送(TX)，并且由另外一个收发信机(Tx/Rx)接收(Rx)，由去交错机解除交错，并由解码器(CoDec)把重新构成的音频在扬声器中重现。该解码器使用长的防止错误信息重新构成不能从传输信道恢复的任一个语音帧。
图2表示在许多帧(0-22)上的每个连续帧中那些相同的一个(或几个)有规则重复的时隙。在每个帧中时隙包括由一个用户(A)或者更多用户(B)交错的20ms语音数据块组成的连续段。
图2a说明以交错深度8(8个语音段)、22.8kbps，全速率编码的语音对于16帧的整个往返时延，在帧8处用8帧时延而下行传输用另外8帧时延，则在那里的第一个20ms语音是可以恢复的。每个时隙仅有一个全双向的用户，即用户A，可以在成对信道上被接纳。如果以11.4kbps半速率编码语音，在每隔一个帧中传输，用户A在帧2、4、6和8中发送，而用户B在帧1、35和7中发送，往返行程的时延没有增加。如果恰好有一个帧出错或者不能恢复，这个交错深度为4将意为着有1/4(或25%)的信息损失掉，这是不能允许的。
图2b说明根据GSM半速率编码推荐的深度4交错器，但是从理论上推断为深度6。每一个20ms语音数据块应分成6段，(对用户A为A1-A6)，而每帧的每个时隙应包含一段来自现有20ms语音数据块和一段来自先前20ms语音数据块。来自同样20ms语音数据块的所有6段(例A1-A6)由虚线表示。典型地，用户A和用户B的帧相交替，结果使系统的容量加倍。按这种假设推断，帧删除可能产生编码语音的1/6(或17%)的容许损失，然而，在系统设计中往返行程时延将从预计的16帧不允许地增加到现在22帧。
图2C说明根据本发明随着减少时延而增加的交错(深度6)。根据本发明，在上行传输时，每个半速率时隙包含来自现有的20ms语音数据块的六段之一、来自先前的语音数据块的一段和来自在它前面的语音数据块的一段。分配的帧成对交替地将两个分配给A，然后两个分配给B，而不是在用户A和用户B之间交替地分配。这将使整个20ms语音数据块适用于比在图2b中说明的通常情况较早重现一帧。
为保持往返行程时延的目标，下行传输是按照与上行传输不对称格式安排的，这在TDMA系统设计中是非常不规则的。在图2c说明的下行传输中，除了成对帧按上行传输分配之外，每帧的时隙以1/3/2/3比例交替地分配在用户A和用户B之间，这可以认为是在用户之间一个单TDM时隙的多路复用信息带宽，(例如来自用户的信号在单TDM时隙内被交错和传输)，也就是说两个用户(A和B)必须接收所有的帧和把分配给它的信息带宽部分分出来。事实上，整个方案可被认为每帧“时隙”的数量合理地增加三倍，然而由那个方法看到，“时隙”分配算法是十分复杂的。
尽管如此，按照原来的多路复用带宽，对于半速率编码的整个往返行程时延现在已经从22帧减少到16帧，对于原始设计系统的时延，并不比全速率编码的时延差。利用这些不对称的链路、成对帧交替和多路复用/共用/分配带宽的技术，导致增加了交错深度和减少由传统的半速率方法的往返行程时延。
应当注意为使本领域普通技术人员更好理解如何实施图2b介绍的GSM系统，举例来说，在图1中的交错器可以采用如MotoroMotorola的DSP56000的再组合处理器。为了实施包含这种处理器的技术，用这种单块器件的性能同样很好，设有不合适的实验。去交错(如信号多路分路)是十分简单的过程，并且，交错(或者分别多路复用)的过程同样能实现。
除了由于减少时延增加交错深度提供了半速率编码语音增强的误码性能之外，本发明另一个少有的优点是，两个半速率用户(A和B)采用10ms偏移，从而把某些在网络上的实时处理要求分配开。
于是，在TDM无线电话网络中，已提供用于引入不对称链路、成对帧交替和带宽多路复用/共用/分配的装置，其结果是增加交错深度，并且减少了来自传统半速率语音编码方法的往返行程时延。
本发明优选实施例已被描述和说明了。本领域的普通技术人员可以理解为，本发明的其它变形和改进也是可以实现的。
这些和其它所有的变形和改进都希望包括在附加的权利要求范围之内。
权利要求
1.一种具有交错设备的无线电收发信机包括一个具有串联运行的接收部分；用于接收器接收通信信道已与其它逻辑地共用通信信道的帧多路复用信息带宽的已编码的语音的帧的装置；用于由其它逻辑共用通信信道的帧分离分配到接收器的信息带宽的装置；和用于对于由其它的帧如此分离的已编码语音的音频重现解码的装置；和一个具有串联运行的发送部分；用于编码语音的装置；用于与其它逻辑共用通信信道的帧交错如此编码及时逻辑级联的连续帧语音的装置；和用于将这样交错的已编码语音的连续帧发送到通信信道的装置置。
2.串联连接运行的交错设备包括用于由接收器接收来自通信信道已与其它逻辑地共用同一通信信道的帧多路复用信息带宽的已编码语音的帧的装置;用于由其它逻辑共用同一信道的帧分离分配到接收器的信息带宽的装置;和用于由其它的帧如此分离已编码语音的音频重现的解码装置。
3.串联连接运行的交错设备包括用于由接收器接收来自通信信道的已与其它逻辑地共用通信信道的帧多路复用信息带宽、分配到接收器的信息带宽的已编码语音的帧的装置;和用于对由其它的帧如此分离的已编码语音的音频重现解码的装置。
4.如权利要求2所述的设备，其特征在于在单TDM帧即逻辑共用的信道的帧中单TDMA时隙的信息带宽分配在多路用户之间。
5.串联连接运行的交错设备包括用于接收来自通信信道已编码语音的交错连续帧的装置;用于由其它逻辑共用同一信道的那些帧解除交错及时逻辑级联的连续已编码语音的帧的装置;和用于由其中的那个帧如此解除交错已编码的语音的音频重现解码的装置。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于接时逻辑级联的连续已编码的语音帧包括分配到同一接收器的已编码语音的连续成对帧。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于接收装置包括无线电接收机。
8.如权利要求5所述的设备，其特征在于语音编码包括语音波形编码和防止错误传输。
9.串联连接运行的交错设备包括用于由一个用户在通信信道上发送已经与其它逻辑共用通信信道的帧多路复用信息带宽的已编码语音的帧的装置，用于与其它逻辑共用通信信道的帧多路复用分配到用户的信息带宽的装置，和用于对与其它的那个帧如此多路复用已编码语音的音频重现的解码装置。
全文摘要
在TDM无线电话网络中，具有用于引入不对称链路、成对帧交替和带宽多路复用/共用/分配。其结果增加了交错深度和减少了来自传统的半速率语音编码方法的往返时延。
文档编号H04W88/18GK1075039SQ9310055
公开日1993年8月4日 申请日期1993年1月16日 优先权日1992年1月17日
发明者斯蒂芬·L·斯皮尔 申请人:莫托罗拉公司