CN100385976C - 提高通信终端互通的语音质量的方法及通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高通信终端互通的语音质量的方法和通信系统。在终端接通初始阶段，终端和接入网均作语音编解码，接入网输出到核心网的是解码后的PCM语音数据；接入网对该PCM语音数据添加特定标志；同时，接入网检测来自核心网的PCM语音数据，若检测到该特定标志时，或在连续的一帧长的自核心网的数据内检测到相同的帧头帧尾标志且帧头帧尾的距离不小于该帧数据编码后的字节数时，接入网不再作语音的编解码，这样，终端便实现了只在终端进行编解码的互通。本发明的实施可以大幅提高接入网语音质量，达到更好的通讯效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高通信终端互通的语音质量的方法及系统，尤其涉及一种提高采用同样语音编解码标准的终端互通的语音质量的方法及系统。
背景技术
整个电信网可以看作由两部分组成，市话端局以上为核心网，市话端局或远端模块以下至用户终端部分称为接入网。整个电信网的组成如图1所示。
为使每个终端在接入网中占用较小的传输带宽，达到提高接入网容量的目的，用户终端和接入网的语音往往需要进行编解码。核心网的语音是64kbps(千比特每秒)的PCM(脉冲波形编码)语音。当两个接入网的终端实现互通时，则需要经过两次语音编解码。从理论上讲，语音编码均是根据某一语音数学模型来对语音进行压缩编码，这些模型只能是实际情况的一种近似。若以64kbps PCM波形编码为MOS(平均意见分)满分，则无论何种语音编解码标准，都是低于满分的，也就是均对语音质量造成了下降，因而，尽量减少两个通信终端互通时所经过的语音编解码次数应是提高通话质量的一个重要的方法。
传统的提高接入网语音质量的方法主要是选用语音质量尽量好的编解码标准以及尽量减小传输的误码率，但是，如上述，即使再好的编解码标准也不如不作编解码的语音质量好。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种提高通信终端互通的语音质量的方法，所述通信终端为采用同样的语音编解码标准的终端。通过减少语音编解码的次数可提高所述终端互通的语音质量。
本发明的方法包括以下步骤：
(1)在终端互通后的初始阶段，终端及接入网均进行语音编解码，其中，接入网对来自终端的语音数据进行解码后向核心网输入PCM语音数据，经核心网传输后传给接入网，然后接入网编码后传给另一终端；
(2)接入网在向核心网输入所述PCM语音数据时将该数据中连续的N个字节的最低位修改为同步头标志和编解码标准标志，简称N位标志；同时，接入网检测来自核心网的PCM语音数据时，判断所述数据的连续的N个字节的最低位是否可拼接出所述的N位标志；
(3)当接入网在设定时限内，检测出来自核心网的PCM语音数据满足连续的N个字节的最低位能够拼接出所述的N位标志时，接入网对来自终端的编码后的语音数据不再进行解码，而是加上帧头帧尾标志发送给核心网；同时接入网如果在在连续的一帧长的自核心网的数据内检测到同样的帧头帧尾标志，且帧头帧尾的距离不小于该帧数据编码后的字节数，对来自核心网的数据也不再进行编码，去掉帧头帧尾后将语音数据发送给终端，直至通讯结束；
(4)否则，接入网不再进行步骤(2)而且接入网不再检测来自核心网的PCM语音数据，而是对数据仍进行编解码，直至通讯结束。
优选地，所述方法中N的选择不超过一帧的字节数。
优选地，所述方法中N等于64。
优选地，所述方法中步骤(3)中所述设定时限为不超过100-300帧语音数据。
本发明的另一目的是提供一种提高终端互通的语音质量的通信系统，包括核心网、接入网及用户终端，其特征在于，所述接入网包括以下处理单元：
(1)编解码单元，该单元在终端互通后的初始阶段对语音数据进行编解码、并向核心网输出PCM语音数据；
(2)N位标志处理单元，该单元指示编解码单元向核心网输出所述PCM语音数据时将其中所述数据连续的N个字节的最低位修改为同步头标志和编解码标准标志共N位，并同时检测来自核心网的PCM语音数据、判断所述数据连续的N个字节的最低位是否可拼接出所述的N位标志；
该单元在设定时限内检测出来自核心网的PCM语音数据连续的N个字节最低位能够拼接出所述的N位标志时，则指示编解码单元不再进行语音数据的编解码，否则指示编解码单元在向核心网输出所述PCM语音数据时不作所述数据连续的N个字节的最低位修改，而对数据仍进行编解码；
(3)帧头帧尾标志的处理单元，该单元在接入网将来自终端的编码后的语音数据不进行解码时对语音数据加上帧头帧尾标志发送给核心网，同时检测来自核心网的数据是否为有相同的帧头帧尾标志的数据；该单元在设定时限内检测到所述相同的帧头帧尾标志的数据且帧头帧尾的距离不小于该帧数据编码后的字节数时，将该语音数据去掉帧头帧尾发送给终端；
(4)误码处理单元，该单元在误码发生时，进行误码处理。
优选地，所述通信系统中N的选择不超过一帧的字节数。
优选地，所述通信系统中N等于64。
优选地，所述设定时限为不超过100-200帧语音数据。
由于任何语音编解码标准均会造成语音质量的下降，另外，语音编解码级联越多，语音质量下降越大，因此，此发明所提供的方法和通讯系统使得采用同样语音编解码标准的终端在互通时只在终端进行编解码，省去了接入网编解码的步骤，使接入网语音质量得到明显的改善。
附图说明
结合附图阅读，本发明的目的、特征和优点更容易理解。附图中：
图1为电信网的组成示意图；
图2为信道接通开始一段时间内接入网输出至核心网的PCM语音数据格式，长度为语音解码后的帧长度；
图3为转为仅在终端进行语音编解码后接入网输出至核心网的PCM语音数据格式，长度为语音解码后的帧长度；
图4为两终端接通初始阶段经终端、接入网编解码互通的示意图；
图5为两终端转入只经终端编解码互通的示意图。
具体实施方式
在终端互通后的初始阶段，终端及接入网均进行语音编解码，其中，接入网对来自终端的语音数据进行解码后向核心网输入PCM语音数据，经核心网传输后传给接入网，然后接入网编码后传给另一终端。以语音编解码标准ITU G.729为例，一帧语音PCM数据为80字节。
接入网的N位标志处理单元在向核心网输出所述PCM语音数据时将该数据中连续的64个字节的最低位修改为同步头标志和编解码标准标志(简称N位标志)；同时，接入网检测来自核心网的PCM语音数据时，判断连续的64个字节数据的最低位是否可拼接出所述的N位标志。
其中，N位标志的选择不超过语音解码后的一帧的字节数，即对语音编解码标准ITU G.729N不超过80，这样是为了作一帧的解码便可作一次N位标志的添加。N值过小时，则很容易发生误判断，即将非N位标志判断为N位标志；而N值过大时，则将使检测运算量大，消耗较多的DSP(Digital Signal Processing)资源。实验发现，N值为64是一个比较好的折中值。
图2示出了信道接通开始一段时间内接入网输出至核心网的PCM语音数据格式，其N位标志为64位。图中bit0～bit7表示接入网向核心网输出的PCM语音数据(8比特)的比特0～比特7。在连续64字节数据的最低位即bit0处设置了64位的N位标志，其中60bits FAS表示60比特同步头标志；4bits vocoder type表示4比特终端语音编解码标准标志。这两组比特共同组成64位的N位标志。Info data表示语音解码输出的PCM数据。
当接入网检测出来自核心网的PCM语音数据的连续的64个字节的最低位能够拼接出所述的64位的N位标志时，则接入网不再进行语音数据的编解码；否则，当接入网在100-200帧语音数据内检测不到N位标志时，对语音数据仍进行编解码，同时，接入网不再检测来自核心网的PCM语音数据，直至通讯结束。其中，100-200帧语音数据为设定时限，如果该时限太长，则浪费DSP资源；如果该时限太短，则容易引起错过N位标志，造成误判断。100-200帧为优选的时限。
接入网检出N位标志时，帧头帧尾标志的处理单元对来自终端的编码后的语音数据不进行解码，而是加上帧头帧尾标志发送给核心网，同时在100-200帧语音数据内检测来自核心网的数据是否为有同样的帧头帧尾标志的数据且帧头帧尾的距离不小于该帧数据编码后的字节数：若是则不作编码，去掉帧头帧尾将语音数据发送给终端，直至通讯结束；若无则由误码处理单元按误码处理(由于误码处理方法属于现有技术，在此不再累赘)。
图3为转为仅在终端进行语音编解码后接入网输出至核心网的PCM语音数据格式。图中bit0～bit7含义与图2相同。Head_H和Head_L为两连续字节，共同组成头标志字。同样，Tail_H和Tail_L组成尾标志字。Coded_byte0、Coded_bytei表示第0、第i个语音编码，其中每个语音编码为1个字节即8比特。若语音编码数据中两个连续的字节组成的一个字与头或尾标志相同(这样的一个字会和头尾标志产生混淆)，则在此两字节中间加入破坏字节(破坏字节与前后的字节组成的字和头尾标志不相同)，解析端作相反处理去除此破坏字节。由于语音编解码标准均远大于2∶1的压缩比，所以头尾标志、语音编码数据再考虑加入的破坏字节仍然不会占满一帧(G.729为80字节)，此时可加FF(文件结束标志)等数据。
图4、图5分别示出了为两终端接通初始阶段经终端、接入网编解码互通情况及两终端转入只经终端编解码互通的情况。其中接入网A和接入网B均为支持本发明方法的接入网，可以是同一接入网，也可是不同的接入网。图4中，如果终端A和B语音编解码标准不相同，则不会进入图5所示的互通状态，如果终端A和B的语音编解码标准相同，则可实现只在终端进行语音编解码的互通。
如果两个终端对应的接入网其中一个或两个为不支持本发明方法的接入网，或者两终端语音编解码标准不同，则不会进入一次语音编解码的互通。接入网在一定的时限(一般设为语音编解码100-200帧的时间)内检测不到上述N位标志或帧头帧尾标志则不再向核心网发送N位标志。
通常，两个终端从两次编解码的互通转为一次编解码的互通只需几十毫秒的时间，即语音编解码几帧的时间。由于核心网传输非常小的误码率，本发明使得采用同样语音编解码标准的终端在互通时只在终端进行编解码，省去了接入网编解码的步骤，使接入网语音质量得到明显的改善。
Claims (8)
1.一种提高通信系统中终端互通的语音质量的方法，所述通信系统包括核心网、接入网及用户终端，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)在终端互通后的初始阶段，终端及接入网均进行语音编解码，其中，接入网对来自终端的语音数据进行解码后向核心网输入PCM语音数据，经核心网传输后传给接入网，然后接入网编码后传给另一终端；
(2)接入网在向核心网输入所述PCM语音数据时将该数据中连续的N个字节的最低位修改为同步头标志和编解码标准标志，简称N位标志；同时，接入网检测来自核心网的PCM语音数据时，判断所述数据的连续的N个字节最低位是否可拼接出所述的N位标志；
(3)当接入网在设定时限内，检测出来自核心网的PCM语音数据满足连续的N个字节的最低位能够拼接出所述的N位标志时，接入网对来自终端的编码后的语音数据不再进行解码，而是加上帧头帧尾标志发送给核心网；同时接入网如果在连续的一帧长的来自核心网的数据内检测到同样的帧头帧尾标志，且帧头帧尾的距离不小于该帧数据编码后的字节数，对来自核心网的数据也不再进行编码，去掉帧头帧尾后将语音数据发送给终端，直至通讯结束；
(4)否则，接入网不再进行步骤(2)而且接入网不再检测来自核心网的PCM语音数据，而是对数据仍进行编解码，直至通讯结束。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N的选择不超过一帧的字节数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N等于64。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述设定时限为不超过100-200帧语音数据。
5.一种提高终端互通的语音质量的通信系统，包括核心网、接入网及用户终端，其特征在于，所述接入网包括以下处理单元：
(1)编解码单元，该单元在终端互通后的初始阶段对语音数据进行编解码、并向核心网输出PCM语音数据；
(2)N位标志处理单元，该单元指示编解码单元向核心网输出所述PCM语音数据时将其中所述数据连续的N个字节的最低位修改为同步头标志和编解码标准标志共N位，并同时检测来自核心网的PCM语音数据、判断所述数据连续的N个字节的最低位是否可拼接出所述的N位标志；
该单元在设定时限内检测出来自核心网的PCM语音数据连续的N个字节最低位能够拼接出所述的N位标志时，则指示编解码单元不再进行语音数据的编解码，否则指示编解码单元在向核心网输出所述PCM语音数据时不作所述数据连续的N个字节的最低位修改，而对数据仍进行编解码；
(3)帧头帧尾标志的处理单元，该单元在接入网将来自终端的编码后的语音数据不进行解码时对语音数据加上帧头帧尾标志发送给核心网，同时检测来自核心网的数据是否为有相同的帧头帧尾标志的数据；该单元在设定时限内检测到所述相同的帧头帧尾标志的数据且帧头帧尾的距离不小于该帧数据编码后的字节数时，将该语音数据去掉帧头帧尾发送给终端；
(4)误码处理单元，该单元在误码发生时，进行误码处理。
6.如权利要求5所述的通信系统，其特征在于，N的选择不超过一帧的字节数。
7.如权利要求5所述的通信系统，其特征在于，所述N等于64。
8.如权利要求5所述的通信系统，其特征在于，所述设定时限为不超过100-200帧语音数据。
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