CN101001403B - 扩展个人手持电话系统中的无编码转换操作 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在PHS中实现无编码转换操作TrFO的方法和能够执行该方法的PHS。它包含下述步骤：(1)根据PHS现有信令流程，在手机终端A、B之间产生UDI通道；(2)手机终端A把其所支持的编码器类型列表以及首选的编码方式告知手机终端B；(3)手机终端B根据自己所支持的编码器列表、接收到的手机终端A支持的编码器列表和首选编码方式，以及当前的无线环境，选定一个编码器；(4)手机终端B将选定的编码器和它支持的编码器列表告知手机终端A；(5)手机终端A、B以选定的编码器进行TrFO通信。采用本发明，可以在两个手机终端和网络都支持相同的编码器的情况下，无需进行语音编码转换，而保持良好的通信质量。

Description

扩展个人手持电话系统中的无编码转换操作

技术领域

本发明涉及电话通信技术，尤其涉及在个人手持电话系统(PHS)中实现话音的无编码转换操作的方法。

背景技术

现有的PHS主要用于解决固定电话终端在有限范围内的移动性问题。PHS充分利用固定电话网络资源，它采用的是ADPCM(自适应差分脉冲编码调制)的语音编码方式。其中，语音编码器起着至关重要的作用，没有编码器就几乎无法提供服务。语音编码器可以压缩语音数据，从而有效利用无论是在无线接口中还是在传输网络中都很昂贵的带宽资源。但是，由于ADPCM编码方式的抗衰落、抗干扰能力不很理想，为了提高PHS在恶劣情况下的通话能力，必须在PHS中引入新的语音编码方式，比如AMR(Adaptive Multi-Rate，自适应多速率)，iLBC(internet Low Bitrate Codec，互联网低数据位速率编译码)等。

PHS中引入新的语音编码器后，需要安装语音编码转换器，以便在不同的编码器之间实现不同编码的转换。但是这种编码转换会劣化通话质量。因此在无线通信系统中，当两个手机终端和网络都支持相同的编码器时，为了保持良好的通信质量，应当尽量避免进行语音编码转换。

支持在网络的两个手机终端之间不用编码转换器就可以进行高质量通信的一种途径是采用TrFO(无编码转换操作)技术。采用TrFO技术能在核心网中和核心网接口间直接传输压缩信息，并且能节省带宽。这种方式不仅可以用于端对端语音通信，而且还可以用于来自外网或者打往外网的通话。

发明内容

本发明的目的是提供一种扩展的PHS在采用AMR、iLBC等多种语音编码方式后实现TrFO连接的方法。

按照本发明，提供了一种在个人手持电话系统即PHS中实现无编码转换操作即TrFO的方法。个人手持电话系统包含手机终端A和与手机终端A关联的网关A、以及手机终端B和与手机终端B关联的网关B，该方法包含下述步骤：(1)根据PHS现有信令流程，在手机终端A和手机终端B之间产生无限制数字即UDI通道；(2)手机终端A把其所支持的编码器类型列表以及首选的编码方式告知手机终端B；(3)手机终端B根据自己所支持的编码器列表，接收到的手机终端A支持的编码器列表和首选编码方式，以及当前的无线环境，选定一个编码器；(4)手机终端B将选定的编码器和它支持的编码器列表告知手机终端A；(5)手机终端A和手机终端B以选定的编码器进行TrFO通信。

采用本发明，可以克服现有技术中的缺陷，从而当两个手机终端和网络都支持相同的编码器时，可以编码进行语音编码转换，而保持良好的通信质量。

附图简述

读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式后，将会清楚地理解本发明的各个方面和种种优点。其中，

图1是按照本发明在两个手机终端之间通过其各自的网关建立TrFO的整个过程；

图2是按照本发明建立TrFO过程中所使用的INFO的内容定义图；

图3示出本发明中所采用的编码头的格式，其中的比特数可以根据具体需要而定；

图4是图3中取10比特编码头格式时的一个例子；

图5示出本发明中经修改后的信息单元(IE)的格式；

图6示出图5中所示IE各个域的定义。

具体实施方式

在PHS中，在建立通话时，需要在两个手机终端之间协调彼此所支持的编码方式，并且应尽量避免编码转换，而实现TrFO连接。

在选择编码器类型的过程中，如果不存在可以支持的相同类型的编码器，那么就必须选定ADPCM作为默认的编码方式。因此，在本发明中，一直将ADPCM编码器包括在编码器列表中。由于编码器列表中包含有ADPCM编码器，这就意味着必须在通路中进行不同类型编码器的转换，因而在通路中无法建立TrFO，而必须插入编码转换器。只要在通路中插入了编码转换器，那么在建立通话后就必须激活带内TFO(Tandem Free Operation，无二次编解码操作)协议，这时由于需要引入编码转换器，所以会带来延迟，话音质量也会受到影响。

另一方面，如果所有参与方，包括个人手机终端、PS和网关(GW)，都支持某一种不同于ADPCM的编码方式，比如AMR编码、iLBC编码等，就可以在建立通话前建立起端对端的TrFO，以降低网关的编码转换负担。如果已经成功建立了TrFO，那么在通路中就可以节省编码转换设备，使通信传输更有效。在这种情况下，所有通路中的网关都不必执行其编码转换功能，而在两个手机终端之间进行透明传输，实现TrFO。

参见图1。图中示出了按照本发明一种实施方式建立TrFO的过程：

(1)根据PHS现有信令流程，在两个手机终端A、B之间产生UDI通道；

(2)手机终端A把它支持的编码器类型列表以及它首选的编码方式通过其关联的网关用INFO信息告知手机终端A的网关；

(3)网关A把它支持的编码器列表、手机终端A支持的编码器类型列表以及它首选的编码方式用NNI信令告知网关B；

(4)网关B将包括手机终端A首选的编码器，手机终端A、网关A和网关B支持的编码器列表信息用INFO告知手机终端B；

(5)手机终端B根据收到的INFO、它自己支持的编码器列表以及当前的无线环境，选定一个编码器；

(6)手机终端B将选定的编码器和它支持的编码器列表用INFO告知网关B；

(7)网关B以NNI信令将手机终端B选定的编码器、网关B和手机终端B支持的编码器列表告知网关A；

(8)网关A用INFO将手机终端B选定的编码器、网关A支持的编码器列表、网关B和手机终端B支持的编码器列表告知手机终端A；

(9)手机终端A和手机终端B以选定的编码器进行TrFO通信。

上述TrFO的建立过程所使用的INFO其定义见图2所示。并且，手机终端A可以是主叫，也可以是被叫。这种能力的协商可以发生在通话建立的过程中，也可以发生在通话过程中。

为了支持包括AMR、iLBC在内的各种话音编码方式的能力协商，本发明扩展并修改了用于提供呼叫建立及维护和终止而设备之间逻辑网络连接的电信体系网络层协议的Q.931消息中的IEs(Information Element，信息单元)，即修改现有的IE中的保留字段。这样，在现有的呼叫过程中不会引入新的IE，从而不会引起基站与基站控制器(CS/CSC)丢弃为进行能力协商而使用的信令。

另外，为了协商手机终端与网关各自所支持的编码方式，我们使用一个带内编码头来区别所传递的信息是话音业务还是信令。即在每次呼叫建立过程中，需要在手机终端与其直接连接的网关之间交换编码类型列表、推荐的编码方式、选择的编码方式。在呼叫建立以后，手机终端与网关所选择的编码方式可以随着带内编码头的内容而发生动态变化。

图3中示出了本发明中所采用的编码头的格式。图中示例出以10个比特来表示编码头格式，但是实际上，所使用的比特数可以根据需要来决定。图中的modeindication(模式指示)与mode request(模式请求)各占用5个比特。

图4是该10比特编码头格式的举例说明。

其中，当Mode Indication的值为0、1、2、3、4，Mode Request的值也分别为0、1、2、3、4时，对应AMR速率为0、4.75、5.90、7.95、12.2Kbps的编码方式；当Mode Indication的值为5与Mode Request的值也为5时，对应iLBC编码方式；当Mode Indication的值为16、17、18，Mode Request的值也分别为16、17、18时，对应16、32、64Kbps速率的VoIP；当Mode Indication的值为24、25、26，Mode Request的值也分别为24、25、26时，对应16、32、64Kbps速率的Raw数据；当Mode Indication的值为31，Mode Request的值也为31时，对应16Kbps速率的信令；其余的暂且保留将来使用。

图5中示出了修改后的IE格式。图6中给出了IE各个域的定义。

图5中，Information Element Identifier(信息单元指示符)字段表示该语音编码信息单元的标识；Length字段表示该语音编码信息字段的长度；Reserved1(保留1)与Reserved2(保留2)都是保留字段；UDI rate ind(非限制性数字指示速率指示)字段指示使用的UDI通道速率；Codec Index(编译码器索引)字段与P/S字段一起表示推荐或者选择的编码方式；Sender Indication(发送者指示)字段指示该信息单元的发送者；Codec Type Indication(编译码器类型指示)字段表示编码类型。具体的各字段意义可以参考图6所示。

在TrFO的通话状态发生变化时(例如，不能再保持压缩语音传送、两个手机终端间的通话连接变成多方通话连接、切换到一个与当前编码器不兼容的网络，失步等等)，就应当能够视通路需要而插入一个或者一对编码转换器。如果这样会导致另一端语音编码方式的改变，那么它就应当通知相应的手机终端：语音编码已经改变，以重新协商新的语音编码方式。如果这种通话状态改变是临时的，那么它就应当能够去除插入的编码转换器，并通知相应的手机终端返回到原来的TrFO连接的状态，继续对压缩编码过的语音进行透明传输。

编码转换控制机制保证在建立TrFO连接和恢复正常通话连接(两端都进行编码转换)时不会引起可觉察的时间延迟。

和现有的PHS系统相比，本发明只需要在网关和手机终端进行软件升级即可完成，并且提供了后向兼容，因此可以节省大量的硬件成本。

上文中参照附图对本发明的具体实施方式作了详尽描述。但本领域中的普通技术人员应当理解，在不偏离本发明的精神和由权利要求书所限定的保护范围的情况下，本领域中的普通技术人员还可以对具体实施方式中所给出的情况作各种修改。因此，参照附图对本发明所作的具体实施方式描述不应当被看作是对本发明的限定。

Claims (24)

1.一种在个人手持电话系统即PHS中实现无编码转换操作即TrFO的方法，所述个人手持电话系统包含手机终端A和与所述手机终端A关联的网关A、以及手机终端B和与所述手机终端B关联的网关B，其特征在于，所述方法包含下述步骤：

(1)根据所述PHS现有信令流程，在所述手机终端A和手机终端B之间产生无限制数字即UDI通道；

(2)所述手机终端A把其所支持的编码器列表以及首选的编码方式告知所述手机终端B；

(3)所述手机终端B根据自己所支持的编码器列表、接收到的手机终端A支持的编码器列表和首选编码方式以及当前的无线环境，选定一个编码器；

(4)所述手机终端B将选定的编码器和它支持的编码器列表告知所述手机终端A；

(5)所述手机终端A和所述手机终端B以选定的编码器进行TrFO通信；

其中所述方法还包含修改信息单元IE中的保留字段，以及包含使用INFO信息中的带内编码头来区别所传递的是话音业务还是信令。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述告知步骤(2)还包含步骤

(2a)在所述手机终端A告知所述手机终端B之前，首先将所述手机终端A所支持的编码器列表以及首选的编码方式告知所述网关A。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤(2a)之后还包含步骤

(2b)所述网关A将其所支持的编码器列表，和所述手机终端A支持的编码器列表以及首选的编码方式告知所述网关B。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2b)之后还包括步骤

(2c)所述网关B将包括所述手机终端A首选的编码方式、所述手机终端A、所述网关A和所述网关B支持的编码器列表告知所述手机终端B。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)还包含步骤

(4a)将所述手机终端B选定的编码器和它所支持的编码器列表告知所述网关B。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(4a)之后还包含步骤

(4b)所述网关B将所述手机终端B选定的编码器、所述网关B和所述手机终端B支持的编码器列表告知所述网关A。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(4b)之后还包含步骤

(4c)所述网关A将所述网关B和所述手机终端B支持的编码器列表告知所述手机终端A。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)是采用INFO信息来实现的，而所述选定一个编码器还根据所述手机终端B收到的INFO信息来进行。

9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2a)是采用INFO信息来实现的，而所述选定一个编码器还根据所述手机终端B收到的INFO信息来进行。

10.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(2c)是采用INFO信息来实现的，而所述选定一个编码器还根据所述手机终端B收到的INFO信息来进行。

11.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(4a)是采用INFO信息来实现的，而所述选定一个编码器还根据所述手机终端B收到的INFO信息来进行。

12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(4c)是采用INFO信息来实现的，而所述选定一个编码器还根据所述手机终端B收到的INFO信息来进行。

13.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2b)是采用网络节点接口即NNI信令来实现的。

14.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(4b)是采用网络节点接口即NNI信令来实现的。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述手机终端A是主叫方。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述手机终端A是被叫方。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包含修改信息单元IE的格式。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，将所述信息单元IE的格式修改成：

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述INFO信息定义为：

  信息   类型   长度   协议辨别   必选   1   通话参考   必选   3   消息类型   必选   1   编码器类型   必选   8

20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带内编码头含有模式指示和模式请求两部分，所述模式指示和所述模式请求占用的字节数相等。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述编码方式随所述带内编码头的内容动态变化。

22.如权利要求4或6所述的方法，其特征在于，所述手机终端A和B以及所述网关A和B的所述编码器列表中始终包含ADPCM编码器、AMR编码器和iLBC编码器。

23.一种个人手持电话系统即PHS，所述PHS包含手机终端A和与所述手机终端A关联的网关A、以及手机终端B和与所述手机终端B关联的网关B，其特征在于，所述PHS能够执行如权利要求1-7、15-21其中之一所述的实现无编码转换操作即TrFO的方法，并且手机终端A和B以及所述网关A和B的所述编码器列表中始终包含ADPCM编码器、AMR编码器、iLBC编码器，编码方式随所述带内编码头的内容动态变化。

24.如权利要求23所述的个人手持电话系统，其特征在于，所述PHS能够执行如权利要求1-7、15-21其中之一所述的实现无编码转换操作即TrFO的方法是通过在所述手机终端以及所述网关处进行软件升级来实现的。

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