专利名称：时分多址移动站到移动站矢量和激励线性预测编解码器旁路系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字蜂窝系统中的信号处理，更具体地涉及在TDMA移动站到移动站连接中提供从串接到单个矢量和激励线性预测(VSELP)语音编码器/解码器配置的自动切换能力的方法。
背景技术：
数字信号处理器(DSPs)用于数字移动蜂窝无线系统中，能够为TDMA信道提供回声抵消、语音编码器/解码器(编解码器)功能以及信道编码器/解码器功能。在一些设备中，这些数字信号处理器在蜂窝基础设施交换机一侧执行回声抵消。一些设备制造商在蜂窝系统的蜂窝区基站端提供这些功能。在这两种情况下，语音和信道编码器/解码器(编解码器)的设计和实现都遵从于通信技术工业委员会(CTIA)的数字蜂窝暂行标准(IS-54)规范。
在TDMA移动站到陆地连接中，从陆地源到达数字信号处理器的音频信号首先要进行回声抵消。然后以8∶ 1的比例将回声抵消信号压缩成IS-54 VSELP信号格式并对压缩信号进行信道编码，再通过空中发送到移动站。到达移动站的VSELP信号进行信道解码，然后用于通过语音解码器重构为原来的音频信号。整个语音编码和解码过程对重构的语音信号引入了可感觉的编码噪声。在反向(移动站到陆地)传输的音频信号要进行同样的编码和解码过程，但是数字信号处理器不进行回声抵消。
一个TDMA移动站到移动站连接基本上是通过在两个数字信号处理器之间背对背地连接两个TDMA移动站到陆地的呼叫来实现。因此，每个方向上传输的音频信号都要经过一前一后地操作的两次语音编码和解码过程。因此，在每端引入的编码噪声都会降低每个用户收到的音频信号质量。
因此，存在一种降低移动站到移动站通信过程中产生的编码噪声量的需要。
发明概述根据本发明的设计，为数字信号处理器提供了自动切换配置的能力，使得两个数字信号处理器可以自动识别TDMA移动站到移动站连接并旁路数字信号处理器内部的语音编码和解码过程。两个数字信号处理器虚拟地在信道编解码器处连接。因此增强了端到端的音频信号质量并改善了系统性能。
根据本发明的一个方面，提供了一种数字蜂窝无线系统，它使数字移动无线设备能够通过无线蜂窝区基站和移动交换局在彼此之间以及与公用交换电话网之间进行通信，所述数字蜂窝无线系统具有数字信号处理器装置，用于提供音频信号的回声抵消、语音编码/解码以及信道编码/解码，包括第一数字信号处理器，能够对来自本地数字移动电话的音频信号进行回声抵消、语音编码/解码以及信道编码/解码；第二数字信号处理器，能够对来自远端数字移动电话的音频信号进行回声抵消、语音编码/解码以及信道编码/解码；消息发射机，向远端数字信号处理器发射带内信令信息；消息接收机，在本地数字信号处理器中检测带内信令信息；以及控制器，监视从所述远端消息发射机到本地消息接收机的信令信息的传输，其中，当所述本地消息接收机检测到来自所述远端消息发射机的表示数字移动站到移动站连接已经建立的带内信令信息时，所述第一和第二数字信号处理器能够切换到旁路模式以便旁路语音编码/解码和回声抵消功能，从而使得每个数字移动无线设备可以通过所述信道编码/解码功能在彼此之间以VSELP格式直接交换音频信号。
附图的简单描述附
图1是表示通过网络交换一侧的两个数字信号处理器的移动站到移动站连接的框图；附图2是表示带有根据本发明实施例激活的编解码器旁路特性的移动站到移动站连接的框图；附图3表示根据本发明实施例带有移动站到移动站协议比特挪用的8比特PCM抽样的一个帧；附图4表示根据本发明另一个实施例的VSELP信号的一个帧；附图5是接收机状态图的说明；
附图6是发射机状态图的说明；附图7是表示对应于图6中图表的发射机状态机输出的表格；附图8a-8g是表示控制器、消息接收机和发射机操作的流程图；附图8h和8I是PCM和VSELP输入处理器的流程图；附图9是表示PCM和VSELP信号传输的内部使用的通信的时间表的图；附图10是描述语音解码器输入信息的表；附图11是表示回声抵消器和语音编解码器之间TDMA帧结构的图；以及附图12是表示移动站到移动站通信中不同的信号通道以及TDMA连接的框图。
优选实施例的详细描述参考图1，我们已经显示了一个框图以说明两个蜂窝用户之间的网络连接。在这个实施例中，用户通过各个独立的电话交换机在公用电话交换网上通信。但是，在某些情况下，两个用户可能通过同一个电话交换机彼此通信。例如，像北方电信(Northern Telecom)的DMS-MTX这样的移动电话交换机可以连接多达250个蜂窝区基站。从而，在一个小城市中用同一移动交换机对所有蜂窝区基站服务是可能的。因此，单个移动交换机实际上可以对两个彼此之间需要通信链路的用户服务。
在图1中，第一用户100通过第一蜂窝区基站110和移动电话交换机112以及第二蜂窝区基站121和移动电话交换机122与第二用户120通信。第一和第二移动电话交换机彼此之间通过PSTN 130通信。
如上所示，数字信号处理器113和123或是与交换机连接的外围设备的一部分，或是蜂窝区基站基础设施的一部分。数字信号处理器提供从μ律(或A律PCM，根据所使用的标准而定)到VSELP(矢量和激励线性预测)的话音代码转换能力，反之亦然。多个DS-1载波接口电路用于通过中继线114和124分配到达及来自蜂窝区基站的话音和控制消息。
数字信号处理器一般包括多个供应商提供的多个信号处理器。一个这样的处理器就是Motorola的560001DSP。
在TDMA移动站到陆地连接中，从陆地源，即PSTN 130，到达数字信号处理器的音频信号首先要在回声抵消器115中进行回声抵消。回声抵消过的信号然后在语音编解码器116中以8∶1比例压缩成IS-54VSELP信号格式，压缩过的信号在信道编解码器117中进行信道编码并通过无线单元或蜂窝区基站110经由空中送到移动用户100。到达移动站的VSELP信号进行信道解码，然后用于通过语音解码器重构原始音频信号。整个语音编码和解码过程对重构的语音信号引入了可感觉的编码噪声。在反向(移动站到陆地)传输的音频信号要经过同样的编码和解码过程，但是没有数字信号处理器进行的回声抵消。回声抵消在该连接的PSTN一侧被提供以消除语音编码和TDMA传输过程所引入的延时的影响。从数字信号处理器到移动站的连接等效于带有由于语音编码和TDMA传输所带来的相当大延时的四线连接。回声出现在网络一侧，因此在数字信号处理器中抵消。
当实现了诸如图1中所示的TDMA移动站到移动站连接时，在这种情况下，两个TDMA移动站到陆地的呼叫基本上是在交换机一侧的两个数字信号处理器之间背对背连接的。每个方向上传输的音频信号要经过一前一后地操作的两次语音编码和解码过程。因此每端引入的编码噪声会降低每个用户收到的音频信号质量。
本发明的编解码器旁路特性是为用交换机一侧连接的两个具有旁路能力的数字信号处理器实现TDMA移动站到移动站通信而设计的。这里，我们规定连接到交换机一侧的意思是数字信号处理器的操作在交换机端完成而不是在蜂窝基础设施的蜂窝区基站端完成。如前所示，一些蜂窝基础设施具有连接在链路的基站端的数字信号处理器，从而使得回声抵消、语音编码和信道编码是在蜂窝区基站完成的。
编解码器旁路的实现是以确定一个数字信号处理器直接与移动站到移动站连接中的另一个(或它本身)相链接为基础的。旁路特性包括两个部分数字信号处理器通信协议和语音编解码器旁路机制。
正如参考图2所示的，数字信号处理器通信协议用于建立同一移动站到移动站连接中的两个增强数字信号处理器210和211之间的通信。一旦信号交换成功，每个数字信号处理器就激活旁路机制，以VSELP格式向另一个数字信号处理器发射移动音频信号，并完成语音编解码器的旁路。注意虚线212不是物理链路，而是代表两个数字信号处理器之间的虚通道或逻辑通道。
通信协议在任何时刻都是激活的，以建立并维持与远端数字信号处理器的通信。在图2的实施例中，本地数字信号处理器用标号210表示而远端数字信号处理器用标号211表示。通信过程通过带内信令完成并且与回声抵消、语音编码/解码和信道编码/解码应用无关。通信协议的操作在所有TDMA连接(移动站到陆地及移动站到移动站)中对系统用户是透明的。
正如后面将要更详细解释的，协议的设计包括三个功能模块消息接收机、控制器以及消息发射机。它们分别负责带内信令检测、对话及旁路控制、带内信令发射。消息接收机和消息发射机的操作彼此独立。消息控制器作为它们之间的一个链接，根据消息接收机的输出更新消息发射机的状态。
用于TDMA信道的具有旁路能力的数字信号处理器的去向信号215在PCM或编解码器旁路两种模式中以64 kbps的速率发射到交换机。该信号包括两类信息——本地移动用户音频信号及带内信令信息。用户音频信号及带内信号的格式在内部处理器通信过程的不同阶段中切换/改变。
本地移动站音频信号以两种格式之一传递到远端移动站。在非VSELP旁路模式中，信息作为8比特PCM抽样序列发送。在编解码器旁路模式中，发送扩充到64 kbps数据流的VSELP信号帧。
定义了两种协议消息。具体地，等长的两个消息用于来自语音解码器输出216的PCM抽样序列，一个消息用于来自语音解码器输入217的VSELP字节流(见图2)。
为PCM序列定义的第一个消息是数字信号处理器标识符，第二个是对远端DSP标识符的确认。缺省地，本地数字信号处理器210在反向上向交换机发射语音解码器的输出以及DSP标识符。这些消息在64kbps的数字链路上以每秒400比特的速率发射。由于PCM传输中信道带宽的限制，运用比特挪用实现带内信令。每个PCM消息比特通过从8比特的PCM抽样中替换单个用户音频信号比特来发送。这个比特挪用方案等间隔地进行。PCM字节中的比特位置以及比特挪用间隔的选择要使在接收机端对PCM信号可感觉的影响最小。
在旁路模式，每个20ms VSELP信号帧也以64 kbps的速率发射。协议在去向的20ms一帧159比特的VSELP信息前面缀以标识VSELP信号的VSELP消息。注意图10中所示的表，它表示159比特的帧加上3个CRC比特，共162比特。假如一帧VSELP数据占据数字信道所提供带宽的一部分，那么协议将与VSELP帧有关的附加信息(例如VSELP校验和)加在VSELP字节流中。
图3表示叠加上了PCM消息信息的8比特PCM抽样的一个帧。这里，X代表PCM信息比特而O是消息比特。在该图中，比特挪用在每三个PCM抽样上出现一次。但是，在实际呼叫过程中，PCM比特挪用每20个抽样在1比特上进行。这个速率当然依赖于系统的操作参数。
正如后面将定义的，图4表示包括VSELP消息和VSELP信号的VSELP帧结构。
接收机状态机和发射机状态机控制协议操作。对于来自交换机的PCM和VSELP输入，接收机状态机分别具有图5中所示的两个状态。状态转换以20ms帧为基础进行。在输入帧开始时由于没有VSELP消息，系统进入并停留在状态R1达20ms。在检测到VSELP消息后立即进入并停留在状态R2达20ms。在正常TDMA移动站到陆地通信中，状态机总是在状态R1中工作。在TDMA移动站到移动站呼叫中的编解码器旁路过程中，它在状态R2中工作。
图6中所示的发射机状态机具有四个状态——T1到T4。每个状态规定到远端数字信号处理器的本地移动站信号(如果存在的话)的类型和格式。每个状态也确定写到输出流的消息类型——DSP标识符、DSP确认、或VSELP消息。状态转换通过所收到的远端DSP消息而被激励。
图7的表格表示数字信号处理器输出的定义。每个状态在单个用户信号格式和协议消息类型的发射上有明显区别。协议消息总是写入输出216中(见图2)。状态T1是系统初始化和缺省的操作状态。在与远端DSP消息的同步丢失的情况下，不管当前状态如何，发射机状态机都回到状态T1。在状态T1，消息发射机223在PCM抽样序列上叠加上PCM消息“DSP标识符”。甚至在没有具有旁路能力的远端数字信号处理器的时候也是如此。直到接收机214处来向“DSP标识符”或多个“DSP确认”确认远端数字信号处理器211的存在时，协议才切换到状态T2。在状态T2中发射机发送“DSP确认”消息以便对收到了远端“DSP标识符”进行确认。发射机在状态T3和T4都以VSELP格式发射用户信号。当从远端数字信号处理器收到了对其本身身份的“DSP确认”时，协议就切换到状态T3。这个信号交换过程的目的是在以VSELP旁路模式建立连接之前保证合理的双向通信和平稳的转换。状态T4是最后状态，其中TDMA移动站到移动站连接处于全双工编解码器旁路模式。尽管状态T3和T4都指定了VSELP信号的传输，但是仅当数字信号处理器的输入也是VSELP格式时才进入状态T4。当接收到特殊的系统消息时进入第五状态，图6中未加表示。在这个状态，语音解码器输出不加改变地进入回声抵消器225和PSTN 130。
当去掉特殊消息或同步丢失时再次进入状态T1。
在应用中这样的措施是必要的，例如移动站激活的DTMF音产生，这时DTMF音在语音编码器上产生并且只以PCM格式提供。这个设计也为切换提供了手动禁止编解码器旁路特性的能力。图8a到8i是代表发射机和接收机状态机、消息发射机和接收机以及PCM和VSELP输入处理器操作指令的流程图。图8a表示控制器的流程图。由于状态转换按每20ms的规律而出现，控制器每20ms被调用一次。图8b表示控制器启动的接收机更新流程图。即，根据是否收到VSELP消息将接收机状态设置为R1或R2。发射机状态机经过图8c和8d所示的4个独立的状态而更新，其中状态T1是系统初始化和缺省的操作状态。图8e是图2中所示的消息发射机223的操作流程图。发射机每20ms被调用一次。每个PCM消息在多个20ms的PCM抽样帧上发射。VSELP信号被分开并写入输出缓存器项的最低有效部分。各项的最高有效部分具有类似低幅度PCM抽样的比特码型。这样做是为了当VSELP信号被误收为PCM抽样时减少所感到的影响。图2中的消息接收机214的操作流程图示于图8f和8g。消息接收机对每个输入抽样被调用一次。去向的PCM或VSELP消息的开始通过消息发射机同步于20ms帧的开始。因此远端PCM或VSELP消息的检测定义了本地数字信号处理器所看到的远端帧结构的开始。
图8h和8i描述了用于处理来自交换机的线性化的PCM抽样或VSELP信号的例程。PCM和VSELP处理器例程被设计为以不同的操作模式恰当地读取PCM或VSELP输入数据。PCM和VSELP处理器例程在语音编码器输入处完成。注意在图8i中，缺省为关掉半周期升余弦窗。在VSELP到PCM转换时该窗对转换后的第一个完整的PCM抽样帧打开。PCM抽样被其权重范围从0到1的余弦窗所衰减，这样就会产生以0初始状态开始的平滑过渡。到这个例程的PCM输入抽样是16比特线性格式。
正如前面早已指出的，协议设计包括三个功能模块消息接收机214、控制器213、以及消息发射机223。它们分别负责带内信号检测、对话控制和带内信号发射。消息接收机和消息发射机的操作是彼此无关的。消息控制器作为它们之间的链接以便根据消息接收机的输出更新消息发射机状态。
消息接收机214的功能是在来自远端数字信号处理器211的输入中检测并识别带内信令信息。该操作是异步于本地数字信号处理器TDMA帧结构在逐抽样的基础上进行的，作为缺省，本地数字信号处理器210从交换机一侧接收PCM输入信号并且消息接收机214试图捕获与输入协议消息的同步。在PCM信号接收过程中，消息接收机214监视每个输入字节的指定比特。只有在收到了多个DSP标识符之后才能确认远端数字信号处理器211和一个确定的数字连接的存在。一旦确认了DSP标识符，消息接收机的操作就与远端数字信号处理器211的帧结构同步。消息接收机继续监视输入字节流，等待新的协议消息。当在远端输入帧的开始收到了VSELP消息时，就确认了远端数字信号处理器到本地数字信号处理器在虚或逻辑通道212上的编解码器旁路。当消息接收机不能在输入中检测到新的PCM或VSELP消息时，就丢失了与远端数字信号处理器的同步，消息接收机返回到在同步捕获模式中的操作。
控制器213根据消息接收机输出、也根据出现任何特殊消息时操作发射机和接收机的状态机，以便确定状态机的适当操作模式。
消息发射机223负责以适当格式将本地移动音频信号和协议消息写入输出缓存器。将“DSP标识符”或“DSP确认”消息叠加到DSP PCM输出序列上，或者用VSELP消息和信息字节构造VSELP输出帧。图7的表格表示对于不同的发射机状态的发射机输出格式以及对应的消息类型。
消息发射机的操作通过控制器213来驱动。该操作也与本地TDMA帧结构同步。正如图3和图4中所表示的，每个消息比特写入在20ms(160字节)输出字节序列中明确定义的位置上。每个所选的消息以完整长度发射。直到当前消息的最后比特发送之后，发射机才将新消息写入输出流中。
协议设计中消息接收机和消息发射机之间松散的耦合有两个好处。第一是消息接收机不必与本地TDMA帧结构同步。由于传输延时造成的影响，来自远端数字信号处理器的一个20ms帧在到达时必然不同步于本地TDMA帧。协议设计允许消息接收机锁定到输入消息上，而不管本地TDMA的定时。第二个好处是在DSP/DSP数字链路上以相对方向穿越的数据类型可以是非对称的。信号格式不要求是PCM/PCM或VSELP/VSELP。当本地数字信号处理器可能以VSELP格式发射本地移动用户信息时，远端数字信号处理器可能以PCM抽样来响应。
回声抵消器应用在具有旁路能力的数字信号处理器的非旁路模式过程中，语音编解码器224以8比特PCM格式每20ms直接向回声抵消器225发送160个抽样。线性到PCM的转换操作直接在语音编解码器的语音解码器输出上执行。所产生的PCM字节从语音编解码器传递到回声抵消器225，然后针对指定的TDMA信道写入到数字信号处理器在交换机一侧的输出215，不再在回声抵消器上进行信号处理。
在本地数字信号处理器210到远端数字信号处理器211方向上的编解码器旁路过程中，用户音频信号数据直接从语音解码器输入(信道解码器输出)217中以VSELP压缩信号格式取出、与VSELP消息组帧。通过回声抵消器225送到数字信号处理器输出。回声抵消器225的输入/输出缓存器每20ms要为每个TDMA话音信道接收共160个字节(以PCM或VSELP格式)。
具有旁路能力的回声抵消器软件以16-比特线性格式通过输入/输出缓存器每次两个字节向语音编解码器发射回声抵消的抽样。另外，来自回声抵消器上消息接收机的信令信息发射到语音编解码器上的控制器。这个信息包括输入/输出缓存器帧中的远端VSELP字节数、远端消息类型以及远端消息错误计数。
一旦远端数字信号处理器211的存在被消息接收机214证实，就针对一个TDMA信道跳过回声抵消器225。而且，既然在直接数字信号通道上没有混合，就不需要抵消器。在远端数字信号处理器被证实之后，从远端数字信号处理器到回声抵消器的输入抽样就只进行PCM到线性的转换。所产生的16比特线性抽样写入回声抵消器为语音编解码器提供的输入/输出缓存器，好象它们是回声抵消过的抽样一样。
对来自远端数字信号处理器的VSELP输入字节做不同的处理。当输入VSELP信号的20ms帧(160字节)被消息接收机214证实之后，来自远端数字信号处理器211的每个被确认的VSELP字节就伴随着0字节直接写入用于相应的语音编解码器的输入/输出缓存器中。
因此，回声抵消器每20ms通过同一个缓存器向语音编解码器发送共320个字节。在没有远端数字信号处理器时信号被进行回声抵消。否则，信号就直接从回声抵消器发送到用于语音编解码器的输入/输出缓存器中。语音编解码器应用语音编解码器上的控制器和消息发射机每20ms被调用一次。控制器在各输入/输出缓存器中取得来自消息接收机的输入并且使状态机起作用以确定下一个发射机状态(见图8a-8g)。消息发射机作为控制器的从设备并将供回声抵消器用的适当数据和消息写到20ms的输入/输出缓存器中。
图9表示语音编解码器与回声抵消器以及信道编码器通信的时间表的例子。参考图2和9，我们注意到在VSELP信号从信道编解码器226到语音编解码器224的传递完成之后，语音解码器224和消息发射机223按这个顺序被激活。在编解码器旁路的情况下，在本地数字信号处理器到远端数字信号处理器的方向上，不激活解码器。这个过程的输出将在同一20ms TDMA帧内在时隙“X”中被装载到输入/输出缓存器中以便发送到回声抵消器(图9)。
在语音编解码器接收了来自回声抵消器的输入/输出缓存器的内容后，就激活控制器以根据来自消息接收机的新信息更新状态机。如果需要的话，调用语音编码器以压缩线性输入抽样。压缩的语音信号在下一个20ms帧的时隙“X”中发送到信道编解码器。
两类数据可以从语音编解码器传递到回声抵消器。这些数据可以是语音解码器输出或语音解码器输入，依据本地消息发射机的状态而定。在任一种情况下，都将160字节写入用于回声抵消器的输入/输出缓存器中。
在具有旁路能力的数字信号处理器软件设计中，线性到8比特μ律/A律PCM的转换在非VSELP旁路模式中为语音解码器的输出抽样而激活。所产生的PCM抽样(8比特字节序列)被叠加上PCM消息，如图3中所示。
在编解码器旁路过程中，消息发射机将VSELP格式的语音解码器输入直接写入输入/输出缓存器。到语音解码器输入的VSELP信号的每个20ms帧包括159比特的压缩语音信号以及3比特的CRC状态信息。这个信息按照图10表中所示顺序以28字节提供给语音解码器输入。
消息发射机将这28个VSELP信息字节以4比特为单元分开，并从最高有效单元开始将每个单元写入独立的输入/输出缓存器项。特别的是，每个4比特的单元从第二最低有效比特或比特“1”开始写入输入/输出字节，以防可能与两个数字信号处理器之间移动站到移动站呼叫中T1中继线上的T1信令信息相冲突。每个输入/输出缓存器所剩的最高有效比特用固定码型填充以使得完整的字节看起来象小幅度的μ律/A律PCM编码。这样做是为了在VSELP信号被错误识别或接收为PCM信号时减少不希望的感觉影响。
因此，输入/输出缓存器包括VSELP消息字节，后面跟着28×2大小的VSELP信息字节。附加的校验和字节被加到信息字节中。剩余的输入/输出缓存器项出于同样目的也以同样的固定码型被填充。
传递从远端数字信号处理器接收的两类数据——16比特线性抽样序列以及VSELP字节流。
由于传输延时的影响，在直接TDMA移动站到移动站连接中，来自远端数字信号处理器的VSELP压缩信号帧可能与本地20ms的帧结构不一致。
如图11中所示，从回声抵消器到语音编解码器的本地20ms数据帧内容有以下几种组合—全部线性抽样(帧i)，—线性抽样继之以VSELP信号，当处于PCM到VSELP转换换时(帧j)时，—来自两个相邻20ms帧的VSELP信号(帧k，见下节C)，—来自一个单个20ms帧的VSELP信号(帧k，见下节C)，—VSELP信号继之以线性抽样，当处于VSELP到PCM转换时(帧l)。
正如前面所指出的，除了用户语音信号以外，回声抵消器还向语音编解码器发送信令信息。这个信令信息包括每个20ms输入/输出缓存器传输的VSELP字节计数。零计数表明全部是线性抽样传输，而非零计数表示传输中出现的有效VSELP字节数。读取每个输入/输出缓存器内容时特别注意VSELP信号的出现。在具有旁路能力的数字信号处理器加载中实现的PCM和VSELP信号的传输和管理的例子如下A.全部线性抽样传输当VSELP字节计数为零时，语音编码器同一般情况一样处理完整的20ms线性抽样帧。远端20ms帧结构对本地编码过程没有影响。
B.在全部线性抽样传输之后的非零VSELP字节计数这个组合标志着PCM到VSELP(非VSELP到编解码器旁路)的转换。采取两个操作之一为信道编码器重构VSELP信息帧。选择判决是根据每个输入/输出缓存器传输中VSELP信息的完整性。
如果本地和远端成帧结构之间的关系是重构20ms语音帧所需的所有远端VSELP信息落入单次输入/输出缓存器传输中，则将VSELP信息重新格式化并直接发送到信道编解码器(CC)，而不调用语音编码器。重新格式化过程包括提取并连接4比特的单元，首先是最高有效单元，以便重构28个VSELP信息字节。
如果成帧关系是每20ms语音帧的远端VSELP信息跨越两个相邻本地帧的边界，VSELP信息就出现在两个输入/输出缓存器传输中。当前本地帧中出现的VSELP信息存储在存储器中与下次传输中出现的剩余VSELP信息组合起来。在复制到存储器中之后，输入/输出缓存器中这个部分的VSELP信息被零幅度的线性抽样所取代。输入/输出缓存器中的完整帧就认为是包括全部线性抽样并传递到语音编码器以供压缩。
C.带非零VSELP字节计数的连续帧在远端到本地数字信号处理器旁路过程中，从回声抵消器到语音编解码器的连续输入/输出缓存器帧被VSELP信号填充。VSELP字节计数等于它的最大值并保持恒定，直到本地数字信号处理器丢失了与远端VSELP信号的同步。在VSELP到PCM(VSELP到非VSELP旁路)转换过程中，本地20ms帧包括部分VSELP信号和部分PCM线性抽样，VSELP字节计数小于它的最大值。
稳定编解码器旁路全部VSELP传输如果存在足够的20ms语音重构所需的VSELP信息，就重新格式化并发送VSELP字节。否则，缓存器就包含来自两个相邻20ms帧的两组部分VSELP信息。在这种情况下，成一帧的VSELP信息就用来自前一次输入/输出缓存器传输的存储器中存储的部分VSELP信息以及在当前输入/输出缓存器传输中出现的第一组VSELP信息重构。重构的VSELP信息被重新格式化并发送到信道编解码器。存储器被第二组VSELP信息更新以供下一帧使用。
VSELP同步丢失部分VSELP传输如果在前一次输入/输出缓存器传输中有足够的VSELP信息用于20ms语音的重构，那么语音编码器将整个输入/输出缓存器传输作为全部线性抽样处理。如果存储器中存有部分VSELP信息，那么应该与当前帧中的部分VSELP信息合成在一起，重构成一帧的VSELP信息，如同上面的“全部VSELP传输”这种情况。
因此，当存在足够的重构20ms语音帧所需的VSELP信息时，语音编码器就被跳过。否则，语音编码器处理来自回声抵消器的所有线性抽样。在任一情况中，语音编解码器都以同样格式向信道编解码器提供VSELP压缩信息。在语音编码器/解码器被重新激活之前，要复位编码器状态。这就保证了编码器不会从一个未知状态开始。在从旁路到非旁路的转换之后，将一个平滑余弦加权函数施加到从远端处理器到达的第一个PCM帧上以便抑制转换噪声。
循环冗余校验(CRC)如图12所示，移动站到移动站TDMA呼叫包括三个信号通道。两个通道经过移动站和相应的数字信号处理器之间的空中，而第三个通道则在两个数字信号处理器之间。移动站到移动站TDMA呼叫受到这三个通道上信道误码的影响，尽管它们的误码率均不相同。
根据IS-54规范，每个VSELP语音解码器运行一个由移动站和陆地终端之间的信道的CRC状态驱动的状态机。在出现连续的CRC错误时，语音编码器重复由以前收到的无CRC错误的传输得到的线性预测系数(LPC)信息和帧能量。在后一种情况，添加一个衰减因子。具有旁路能力的数字信号处理器加载是以这样的方式设计的，即，使移动站到移动站特性对移动站是透明的。设计的重点是使串行链路看起来象是到达端用户的单个TDMA信道。在移动站到移动站连接中，IS-54规定的状态机仅通过接收移动站响应通道“L1”和/或通道“L3”上的CRC错误而激活一次。下文详述响应CRC错误所包括的操作。
假设CRC错误是“S1”的信道解码器在反向通道“L1”上检测到的。运行在编解码器旁路模式中的“S1”将3比特CRC状态信息以及收到的VSELP信号一起传递给“S2”中的信道解码器，而不是象TDMA移动站到陆地连接中那样运用状态机以重复LPC和帧能量。除了所规定的IS-54 VSELP信号，语音编码器也向“S2”中的信道编码器发送所收到的CRC状态。如果从“S1”来了一个非零CRC状态就设置信道编码器中的一个标志，否则就清除该标志。如果设置了标志，信道编码器就为收到的VSELP信号计算CRC值。
信道编码器不是向移动站“M2”发射所计算的CRC以及VSELP信号，而是发送前6个连续CRC错误的VSELP信号以及所计算的CRC的二进制反码。CRC的不匹配实际上强加到了移动站“M2”。实际上，通道“L1”的CRC错误在移动站“M2”看来就好象是通道“L3”的CRC错误并且据此进行相应操作。“S2”中的语音编码器从“S1”接收的3比特CRC状态信息值实际上是不重要的并且随后丢弃。
在编解码器旁路过程中通道“L2”上的传输错误以VSELP校验和量度来监视。在编解码器旁路过程中，消息发射机在输出的3比特CRC状态信息和12个感觉上最有意义的VSELP比特上计算VSELP校验和。校验和数字在VSELP帧中被发射到远端数字信号处理器。当收到一帧VSELP信息时，远端数字信号处理器在收到的3比特CRC状态信息和收到的VSELP比特上计算新的VSELP校验和。所计算的VSELP校验和与收到的同一帧的VSELP校验和做比较。如果两个校验和不同，就检测通道“L2”上的“CRC错误”，并如同前段所述，通知远端信道编码器。
只有一个VSELP信号复制状态机在每个端到端TDMA移动站到移动站连接中被激活。保证信号复制状态机操作的连续性。在一个以上通道上出现CRC错误的情况下，重构信号帧能量按照IS-54中所规定的逐渐衰减直到全部无噪声。如果两个独立的状态机响应连续的或同时的CRC错误而激活，则会观察到重构信号帧能量中的起伏。
所计算的CRC在第七个或后面连续的CRC错误无改变的情况下发送。反之，帧能量“R0”被设置为零以迫使移动站“M2”上的移动音频信号完全无噪声。
权利要求
1.一种数字蜂窝无线系统，它使数字移动无线设备能够通过无线蜂窝区基站和移动交换局在彼此之间以及与公用交换电话网之间进行通信，所述数字蜂窝无线系统具有数字信号处理器装置，用于提供音频信号的回声抵消、语音编码/解码以及信道编码/解码，包括第一数字信号处理器，能够对来自本地数字移动电话的音频信号进行回声抵消、语音编码/解码以及信道编码/解码；第二数字信号处理器，能够对来自远端数字移动电话的音频信号进行回声抵消、语音编码/解码以及信道编码/解码；消息发射机，向远端数字信号处理器发射带内信令信息；消息接收机，在本地数字信号处理器中检测带内信令信息；以及控制器，监视从所述远端消息发射机到本地消息接收机的信令信息的传输，其中，当所述本地消息接收机检测到来自所述远端消息发射机的表示数字移动站到移动站连接已经建立的带内信令信息时，所述第一和第二数字信号处理器能够切换到旁路模式以便旁路语音编码/解码和回声抵消功能，从而使得每个数字移动无线设备可以通过所述信道编码/解码功能在彼此之间以VSELP格式直接交换音频信号。
2.根据权利要求1定义的数字蜂窝系统，其特征在于，所述第一和第二数字信号处理器之间的通信包括一个移动用户音频信号和带内信令信息。
3.根据权利要求2定义的数字蜂窝系统，其特征在于，当处在非VSELP模式中时音频信号和带内信令信息作为PCM序列发射，当处在回声抵消和语音编解码器旁路模式中时以VSELP信号帧发射。
4.根据权利要求3定义的数字蜂窝系统，其特征在于，所述PCM序列包括8比特PCM序列且所述VSELP信号帧包括扩充成64kbs数据流的VSELP信号。
5.根据权利要求3定义的数字蜂窝系统，其特征在于，通过将在多个音频信号帧上的一个PCM消息的一个比特替换用户音频信号比特来实现PCM带内信令。
6.根据权利要求5定义的数字蜂窝系统，其特征在于，所述PCM带内信令信息包括数字信号处理器标识符消息以及数字信号处理器确认消息中的至少一个。
7.根据权利要求6定义的数字蜂窝系统，其特征在于，所述用户音频信号比特的替换是在预先选定的间隔上进行的，该间隔要小到足以降低切换到旁路模式所需的时间延时，但是要大到足以使可感觉的对接收机处PCM信号的影响最小。
8.根据权利要求7定义的数字蜂窝系统，其特征在于，所述预先选定的间隔是每20个抽样1比特。
9.根据权利要求8定义的数字蜂窝系统，其特征在于，所述DSP标识符和DSP确认消息是通过将16个用户音频信号比特替换为在多个音频信号帧上的消息比特而组成的。
10.根据权利要求2定义的数字信号处理器，其特征在于，远端数字信号处理器的存在是通过在所述消息接收机上收到来向DSP标识符而确认的。
11.根据权利要求10定义的数字信号处理器，其特征在于，当远端消息发射机发射的DSP确认消息在本地消息接收机上被重复收到时，语音解码功能被旁路，而且当VSELP信息在所述本地消息接收机上收到时，语音编码功能被旁路。
12.根据权利要求10定义的数字信号处理器，其特征在于，当远端消息发射机发射的VSELP信息被本地消息接收机收到时，语音编码/解码功能被旁路。
13.根据权利要求11定义的数字信号处理器，其特征在于，当从VSELP旁路到非VSELP旁路模式转换时，PCM抽样被升余弦窗定标以便产生平滑过渡。
14.根据权利要求13定义的数字信号处理器，其特征在于，当从VSELP旁路到非VSELP旁路模式转换时，语音编码/解码功能被复位以便产生平滑过渡。
15.根据权利要求11定义的数字信号处理器，其特征在于，旁路模式可以通过指示控制器解除激活消息发射机而结束。
16.根据权利要求4定义的数字蜂窝系统，其特征在于，每个VSELP信号帧包括为标识VSELP信号而在每帧中重复的VSELP消息、VSELP编码的用户信息、校验和及弱PCM抽样的固定码型。
17.根据权利要求16定义的数字蜂窝系统，其特征在于，所述VSELP编码的用户信息写入一个输入/输出缓存器的最低有效项中。
18.根据权利要求3定义的数字蜂窝系统，其特征在于，远端数字移动电话能够从由所述本地数字移动电话到达的信号中知道在所述第一DSP中出现的CRC错误，方法是通过将所述带CRC状态信息的VSELP信号发送到所述第二数字信号处理器并且随后针对第一组连续的CRC错误向所述远端数字移动电话发送所述带所计算CRC的二进制反码的VSELP信号，由此通知所述远端数字移动电话出现了CRC错误。
全文摘要
在TDMA移动站到移动站连接中,端到端的音频信号质量以及系统性能可以通过为数字信号处理器提供自动切换配置的能力来改善,该能力使得移动站到移动站通信连接中的每个数字信号处理器可以自动识别TDMA移动站到移动站连接并旁路数字信号处理器内部的语音编码和解码过程。两个数字信号处理器虚拟地在信道编解码器处连接。
文档编号H04M7/12GK1170492SQ95196891
公开日1998年1月14日 申请日期1995年12月13日 优先权日1994年12月19日
发明者H·庞, R·拉比波尔, 朱仲祥 申请人:北方电讯有限公司