CN101174922A - VoIP业务的发送、接收方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种VoIP业务的发送方法，包括步骤：对编码调制处理后的VoIP数据包进行频域扩频处理；对频域扩频处理后的数据包进行正交频分复用调制基带处理；以及将正交频分复用调制基带处理后的数据包发送。本发明还公开了一种VoIP业务的接收方法，包括步骤：接收经过正交频分复用调制基带处理后的数据包；对所述接收到的数据包进行正交频分复用解调基带处理；对进行正交频分复用解调基带处理后的数据包进行频域解扩处理；对频域解扩处理后的数据包进行解调译码处理。本发明还公开了一种VoIP业务的发送装置以及接收装置。本发明实现了减少语音数据包的重传次数，缩短语音数据包传输时延，并减轻系统的处理负荷及降低功耗。

Description

VoIP业务的发送、接收方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及VoIP业务的发送、接收方法及装置。

背景技术

VoIP(Voice over IP)是一种以IP电话为主，并推出相应的增值业务的技术。其基本原理就是：基于语音编码算法将发话端的模拟语音信号进行编码压缩处理，然后按传输协议对编码压缩后的语音数据进行打包，打包后的语音数据包经IP网络传输到目的地，目的接收端将收到的IP数据包解包并还原出语音数据，经过解码解压处理，恢复成原来的语音信号。采用VoIP技术，可以大大缩小语音数据对传输带宽的要求。在相同的传输带宽下，采用VoIP技术容纳的用户数是传统电信网的5～8倍。

WiMAX是一种宽带无线接入技术，其技术标准为IEEE802.16d和802.16e，802.16d/802.16e分别定义了固定/移动无线接入系统中接口物理层(PHY)和媒质接入控制层(MAC)的规范。随着无线VoIP应用的不断推广，在WiMAX网络上承载VoIP业务的需求也日渐迫切。在WiMAX网络上承载VoIP业务的难点在于系统对VoIP业务会话中端到端的服务质量(QOS，Qualityof Service)保证，也就是说，对于VoIP业务，网络需要实时保证端到端的时延小于400ms，数据误包率小于8％。

如图1所示，为现有技术基于WiMAX网络端到端传输VoIP业务的流程：语音编码单元101调用语音编码算法对电话机输入的语音数据流进行编码处理，将编码处理后的数据发送给数据打包单元102；数据打包单元102对编码后的语音数据进行打包处理，并将打包后的VoIP数据包送至WiMAX发送处理单元103；WiMAX发送处理单元103对打包后的VoIP数据包进行WiMAX承载处理，并将处理后的数据包发送到无线链路；上述VoIP数据包经无线链路传输给接收端的WiMAX接收处理单元104，WiMAX接收处理单元104接收VoIP数据包，并将接收到的VoIP数据包进行接收处理后送至数据解包单元105；数据解包单元105对接收到的VoIP数据包进行解包处理，并将解包处理后的数据包送至语音译码单元106；语音译码单元106调用语音译码算法对解包后的数据进行译码处理，并将译码后的数据流送给电话机。

目前，针对VoIP业务，WiMAX协议中没有描述WiMAX系统对VoIP业务数据包进行发送、接收的方法。WiMAX系统承载VoIP业务数据包的处理过程与WiMAX承载其他数据包的处理方式相同。为了保证VoIP业务的实时性，在调度上，WiMAX系统对VoIP业务采用优先级高的UGS(Unsolicited GrantService)和ErpTS(Extended real-time Polling Service)调度方式；在物理层处理流程上，针对VoIP业务，WiMAX系统没有引入一些附加环节来进一步保证VoIP业务的传输质量。WiMAX系统承载VoIP业务的处理流程如图2所示，这与系统承载普通数据包的处理流程一样。在图2中，WiMAX发送处理单元103对VoIP数据包的处理包括信道编码、符号调制、串/并转换、逆向快速傅立叶变换IFFT、并/串转换、加CP、脉冲成行。相应的，WiMAX接收处理单元104对接收到的VoIP数据包的处理包括去CP、串/并转换、快速傅里叶变换FFT、信道估计、频域均衡、并/串转换、符号解调、信道译码。当信道环境不好时，WiMAX系统启动适应性调制编码(AMC，Adaptive Modulation and Code)机制和混合自动重传请求(HARQ，Hybrid Automation Repeat reQuest)机制，AMC机制和HARQ机制的启动需复杂的检测算法参与，势必会增加系统的处理负荷，而且由于数据包的反复重传会增加数据包的传输时延，且功耗较大。

目前，不但WiMAX系统存在上述问题，其他采用正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplex)、正交频分多址接入(OFDMA，Orthogonal Frequency Division Multiplex Access)作为物理层技术的宽带无线数据传输系统中都存在上述问题。

发明内容

本发明提供了一种VoIP业务的发送、接收方法，以减少在语音数据发送、接收过程中启动AMC和HARQ机制的机会，从而减少语音数据包的重传次数，缩短语音数据包传输时延，并减轻系统的处理负荷及降低功耗。

相应地，本发明还提供一种VoIP业务的发送、接收装置。

一种VoIP业务的发送方法，包括步骤：

对编码调制处理后的VoIP数据包进行频域扩频处理；

对频域扩频处理后的数据包进行正交频分复用调制基带处理；以及

将正交频分复用调制基带处理后的数据包发送。

一种VoIP业务的发送装置，包括：

扩频处理单元，用于对编码调制处理后的VoIP数据包进行频域扩频处理；

正交频分复用调制基带处理单元，用于对扩频处理单元进行频域扩频处理后的数据包进行正交频分复用调制基带处理；

发送单元，用于将正交频分复用调制基带处理单元处理后的数据包发送。

一种VoIP业务的接收方法，包括步骤：

接收经过正交频分复用调制基带处理后的数据包；

对所述接收到的数据包进行正交频分复用解调基带处理；

对进行正交频分复用解调基带处理后的数据包进行频域解扩处理；

对频域解扩处理后的数据包进行解调译码处理。

一种VoIP业务的接收装置，包括：

接收单元，用于接收经过正交频分复用调制基带处理后的数据包；

正交频分复用解调基带处理单元，用于对接收单元接收到的数据包进行正交频分复用解调基带处理；

解扩处理单元，用于对正交频分复用解调基带处理单元处理后的数据包进行频域解扩处理；

解调译码单元，用于对解扩处理单元进行频域解扩处理后的数据包进行解调译码处理。

本发明在现有语音数据的发送、接收方法基础上，通过增加对语音数据包进行频域扩频、频域解频的处理步骤，将单个符号分散到多个子载波上传输，以获得频率增益，再将多个子载波承载的符号进行等增益合并，保证系统在恶劣环境下也能可靠工作，从而减少了在VoIP数据发送、接收过程中启动AMC和HARQ机制的机会，从而减少了VoIP数据包的重传次数，缩短了VoIP数据包传输时延，进而还减轻了系统的处理负荷、以及降低了功耗。

附图说明

图1为现有技术基于WiMAX网络端到端传输业务的流程图；

图2为现有技术中WiMAX系统发送接收VoIP业务数据的流程图；

图3本发明实施例中VoIP业务数据发送方法流程图；

图4为本发明实施例中频域扩频处理的具体实施方法流程图；

图5为本发明实施例中VoIP业务数据发送装置的结构图；

图6为本发明实施例中VoIP业务数据接收方法流程图；

图7为本发明实施例中频域解扩处理的具体实施方法流程图；

图8为本发明实施例中VoIP业务数据接收装置的结构图。

具体实施方式

本发明实施例在现有语音数据发送方法的基础上，通过增加频域扩频处理的步骤，将单个符号分散到多个子载波上传输，以获得频率增益；相应的，在现有语音数据接收方法的基础上，通过增加频域解扩处理的步骤，将多个子载波承载的符号进行等增益合并。

下面结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。

本发明实施例提供的VoIP业务数据发送方法流程图如图3所示，包括步骤：

步骤310、对编码调制处理后的VoIP数据包进行频域扩频处理；

其中，频域扩频处理基于的扩频增益值为大于1的固定值或大于1的动态值。当扩频增益值为大于1的动态值时，需要预留扩频序列的一个码道用于传输扩频增益值。另外，为了避免频域扩频处理采用的扩频序列之间的相互干扰，最好选择相互正交的扩频序列，如Walsh、OVSF、CCK、LAS码序列等，也可以选择低互相关峰的扩频序列。

步骤320、对频域扩频处理后的数据包进行正交频分复用(OFDM)调制基带处理；

其中，OFDM调制基带处理具体包括串并转换、逆向快速傅立叶变换IFFT、并串转换、加CP、脉冲成行处理。

步骤330、将正交频分复用调制基带处理后的数据包发送。

对于只作语音通话的WiMAX终端，VoIP语音数据的发送过程可以直接采用上述流程。对于具有多媒体功能的WiMAX终端，在步骤310之前还可以包括判断是否承载VoIP语音数据业务的步骤，当承载非VoIP语音数据业务时，采用背景技术中的处理流程进行处理；当承载VoIP语音数据业务时，还可以包括测量传输信道的信噪比或误包率的步骤，当测量出的信噪比低于预设信噪比阈值或误包率大于预设误包率阈值时，对编码调制处理后的数据包进行频域扩频处理。

上述方法可以应用在采用OFDM、OFDMA作为物理层技术的宽带无线数据传输系统中，下面仅以基于WiMAX系统对VoIP业务数据包进行发送为例，对上述发送方法中的频域扩频处理的具体实施过程进行详细描述，如图4所示。

当扩频增益值为大于1的固定值时，扩频序列的所有码道都可用于传输数据包；当扩频增益值为动态值时，可以预留扩频序列的一个码道，用于传输当前的扩频增益值，其他码道用于传输数据包。

比如，采用频域直接序列扩频方式对编码调制后的VoIP数据包进行频域扩频处理，扩频增益值为固定值4、扩频序列为双极性正交扩频序列，则首先对编码调制后的串行符号A₁B₂C₃D₄进行串并转换，将其转换成并行A₁、B₂、C₃、D₄，然后由扩频增益值为4的双极性扩频序列分别对A₁、B₂、C₃、D₄并行进行调制，扩频序列的4个码道将按顺序并行输出调制后的{a₁、b₁、c₁、d₁}，{a₂、b₂、c₂、d₂}......{a₄、b₄、c₄、d₄}。可见，经频域扩频处理后，符号A₁被分散到子载波a₁、a₂、a₃、a₄中传输；符号B₂被分散到子载波b₁、b₂、b₃、b₄中传输；符号C₃被分散到子载波c₁、c₂、c₃、c₄中传输；符号D₄被分散到子载波d₁、d₂、d₃、d₄中传输。对各码道的输出按顺序进行码片级求和，得到串行符号L₁L₂L₃L₄，其中L_i＝a_i+b_i+c_i+d_i(i＝1、2、3、4)。

如果扩频增益值为动态值，则物理层从MAC获得当前的扩频增益配置，并对扩频码道和扩频增益值进行配置。当配置的扩频增益值为4时，存在4个这样的正交扩频序列，其中3个可用于承载数据业务，另一个用于传输扩频增益值。首先对已编码调制的串行符号A₁B₂C₃进行串并转换，将其转换成并行A₁、B₂、C₃、然后由扩频增益值为4的双极性正交扩频序列分别对A₁、B₂、C₃并行进行调制，扩频序列的3个码道将按顺序并行输出调制后的{a₁、b₁、c₁}，{a₂、b₂、c₂}......{a₄、b₄、c₄}。经频域扩频处理后，符号A₁被分散到子载波a₁、a₂、a₃、a₄中传输；符号B₂被分散到子载波b₁、b₂、b₃、b₄中传输；符号C₃被分散到子载波c₁、c₂、c₃、c₄中传输。对各码道的输出按顺序进行码片级求和得到串行符号L₁L₂L₃L₄，其中L_i＝a_i+b_i+c_i(i＝1、2、3、4)。当配置的扩频增益值为8时，存在8个这样的正交扩频序列，其中7个可用于承载数据业务，另一个用于传输扩频增益值。首先对已编码调制的串行符号A₁B₂C₃D₄E₅F₆G₇进行串并转换，将其转换成并行A₁、B₂、C₃、D₄、E₅、F₆、G₇，然后由扩频增益值为8的双极性正交扩频序列分别对A₁、B₂、C₃、D₄、E₅、F₆、G₇并行进行扩频调制，扩频序列的8个码道将按顺序并行输出调制后的{a₁、b₁、c₁、d₁、e₁、f₁、g₁}，{a₂、b₂、c₂、d₂、e₂、f₂、g₂}......{a₈、b₈、c₈、d₈、e₈、f₈、g₈}。可见，经频域扩频处理后，符号A₁被分散到子载波a₁、a₂、a₃、a₄、......、a₈中传输；符号B₂被分散到子载波b₁、b₂、b₃、b₄、......、b₈中传输；符号C₃被分散到子载波c₁、c₂、c₃、c₄、......、c₈中传输；符号D₄被分散到子载波d₁、d₂、d₃、d₄、......、d₈中传输；符号E₅被分散到子载波e₁、e₂、e₃、e₄、......、e₈中传输；符号F₆被分散到子载波f₁、f₂、f₃、f₄、......、f₈中传输；符号G₇被分散到子载波g₁、g₂、g₃、g₄、......、g₈中传输。对各码道的输出按顺序进行码片级求和，得到串行符号L₁L₂L₃L₄L₅L₆L₇L₈，其中L_i＝a_i+b_i+c_i+d_i+e_i+f_i+g_i(i＝1、2、3......8)。

对于非正交扩频序列，承载符号的码道数是固定的，也就是说，无论当前配置的扩频增益值取多大，配置承载符号的码道数目均相同。比如配置4个码道来承载扩频符号。当配置的扩频增益值为固定值时，这4个码道均可用于承载符号；当配置的扩频增益值为动态值时，其中3个可用于承载符号，另一个用于传输扩频增益值。为了简化起见，下面以配置固定扩频增益值为例进行阐述，此时配置的4个码道都用来承载扩频符号。若配置的扩频增益值为8，这时的频域扩频处理过程为：首先对已编码调制的串行符号A₁B₂C₃D₄进行串并转换，将其转换成并行A₁、B₂、C₃、D₄，然后由双极性扩频序列分别对A₁、B₂、C₃、D₄并行进行调制，扩频序列的4个码道将按顺序并行输出调制后的{a₁、b₁、c₁、d₁}，{a₂、b₂、c₂、d₂}......{a₈、b₈、c₈、d₈}。可见，经频域扩频处理后，符号A₁被分散到子载波a₁、a₂、a₃、a₄、......、a₈中传输；符号B₂被分散到子载波b₁、b₂、b₃、b₄、......、b₈中传输；符号C₃被分散到子载波c₁、c₂、c₃、c₄、......、c₈中传输；符号D₄被分散到子载波d₁、d₂、d₃、d₄、......、d₈中传输。对各码道的输出按顺序进行码片级求和得到串行符号L₁L₂L₃L₄L₅L₆L₇L₈，其中L_i＝a_i+b_i+c_i+d_i(i＝1、2、3......8)。

相应地，本发明实施例还提供一种VoIP业务发送装置，其结构如图5所示，包括：扩频处理单元510、正交频分复用调制基带处理单元520和发送单元530。

扩频处理单元510，用于对编码调制处理后的数据包进行频域扩频处理；

正交频分复用调制基带处理单元520，用于对扩频处理单元510进行频域扩频处理后的数据包进行正交频分复用调制基带处理；

发送单元530，用于将正交频分复用调制基带处理单元520处理后的数据包发送。

本发明实施例提供一种VoIP业务接收方法，其流程如图6所示，包括步骤：

步骤610：接收经过正交频分复用调制基带处理后的数据包；

步骤620：对接收到的数据包进行正交频分复用(OFDM)解调基带处理；

其中，OFDM解调基带处理具体包括去CP、串并转换、快速傅里叶变换、信道估计、频域均衡、并串转换处理。

步骤630、对进行正交频分复周解调基带处理后的数据包进行频域解扩处理；

其中，频域解扩处理基于的扩频增益值为大于1的固定值或大于1的动态值。当频域解扩处理基于的扩频增益值为大于1的动态值时，需要接收扩频增益值。另外，为了避免频域解扩处理采用的扩频序列之间的相互干扰，最好选择相互正交的扩频序列，如Walsh、OVSF、CCK、LAS码序列，当然也可以选择低互相关峰的扩频序列。

步骤640、对频域解扩处理后的数据包进行解调译码处理。

上述方法可以应用在采用OFDM、OFDMA作为物理层技术的宽带无线数据传输系统中，下面仅以基于WiMAX系统对VoIP业务数据包进行接收为例，对上述接收方法中的频域解扩处理的具体实施过程进行描述，如图7所示。

频域解扩处理与频域扩频处理相对应：频域解扩处理的实施方式与频域扩频处理的实施方式相对应、频域解扩处理与频域扩频处理的扩频增益值相同、频域解扩处理与频域扩频处理采用的扩频序列一致。

比如，当配置的扩频增益值为固定值时，发送方对已编码调制的串行A₁B₂C₃D₄采用扩频增益值为4、扩频序列为双极性正交扩频序列的直接序列进行扩频，接收方对OFDM解调基带处理后得到的串行样值数据L₁L₂......L₄采用扩频增益值为4的双极性正交扩频序列进行解扩。假设4个正交序列的极性分别为：a₁a₂a₃a₄；b₁b₂b₃b₄；c₁c₂c₃c₄；d₁d₂d₃d₄，则解扩过程为各扩频序列与OFDM解调基带处理后输出的样值序列作乘处理。对于第一个码道，相乘输出为a₁L₁，a₂L₂，a₃L₃，a₄L₄，求和处理后为符号A，其中A＝(a₁L₁+a₂L₂+a₃L₃+a₄L₄)/4。对于第二个码道，相乘输出为b₁L₁，b₂L₂，b₃L₃，b₄L₄，求和处理后为符号B，其中B＝(b₁L₁+b₂L₂+b₃L₃+b₄L₄)/4。对于第三个码道，相乘输出为c₁L₁，c₂L₂，c₃L₃，c₄L₄，求和处理后为符号C，其中C＝(c₁L₁+c₂L₂+c₃L₃+c₄L₄)/4。对于第四个码道，相乘输出为d₁L₁，d₂L₂，d₃L₃，d₄L₄，求和处理后为符号D，其中D＝(d₁L₁+d₂L₂+d₃L₃+d₄L₄)/4。符号A，B，C，D经信道均衡后转变为符号A₁、B₂、C₃、D₄，对其进行并串转换，转换成串行符号A₁B₂C₃D₄。

相应地，本发明实施例还提供一种VoIP业务的接收装置，其结构如图8所示，包括：接收单元810、正交频分复用解调基带处理单元820、解扩处理单元830和解调译码单元840。

接收单元810，用于接收经过正交频分复用调制基带处理后的数据包；

正交频分复用解调基带处理单元820，用于对接收单元810接收到的数据包进行正交频分复用解调基带处理；

解扩处理单元830，用于对正交频分复用解调基带处理单元820处理后的数据包进行频域解扩处理；

解调译码单元840，用于对解扩处理单元830进行频域解扩处理后的数据包进行解调译码处理。

另外，上述本发明实施例提供的方法也可作为一种信道配置方案加到AMC配置表中。当如此实施时，该配置的启动可通过检测到的信干比(SINR)或误包率(BLER)来决定。当SINR1＜SINR＜SINR2时(SINR1和SINR2对应信噪比切换门限)时，采用上述方法进行处理。

本发明实施例采用频域扩频、解扩处理，引入了频率分集，获得了频率分集增益。频域扩频处理使单个符号分散到了多个子载波上进行传输，频域解扩处理将多个子载波承载的符号进行等增益合并，保证了个别子载波的衰落或干扰不会影响其他符号的传输，从而保证系统在恶劣环境下也能可靠工作，从而减少了在语音数据传输过程中启动AMC和HARQ机制的机会，从而减少语音数据包的重传次数，缩短语音数据包的传输时延，进而减轻系统的处理负荷，并降低功耗。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种VoIP业务的发送方法，其特征在于，包括步骤：

对编码调制处理后的VoIP数据包进行频域扩频处理；

对频域扩频处理后的数据包进行正交频分复用调制基带处理；以及将正交频分复用调制基带处理后的数据包发送。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括测量传输信道的信噪比或误包率的步骤；

当测量出的信噪比低于预设信噪比阈值或误包率大于预设误包率阈值时，对编码调制处理后的VoIP数据包进行频域扩频处理。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述频域扩频处理基于的扩频增益值为大于1的固定值或动态值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述频域扩频处理基于的扩频增益值为大于1的动态值时，还包括预留扩频序列的一个码道用于传输扩频增益值的步骤。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频域扩频处理采用相互正交的扩频序列或低互相关峰的扩频序列。

6.一种VoIP业务的发送装置，其特征在于，包括：

扩频处理单元，用于对编码调制处理后的VoIP数据包进行频域扩频处理；

正交频分复用调制基带处理单元，用于对扩频处理单元进行频域扩频处理后的数据包进行正交频分复用调制基带处理；

发送单元，用于将正交频分复用调制基带处理单元处理后的数据包发送。

7.如权利要求6所述的发送装置，其特征在于，还包括：

测量单元，用于测量传输信道的信噪比或误包率；

当测量单元测量出的信噪比低于预设信噪比阈值或误包率大于预设误包率阈值时，扩频处理单元对编码调制处理后的VoIP数据包进行频域扩频处理。

8.一种VoIP业务的接收方法，其特征在于，包括步骤：

接收经过正交频分复用调制基带处理后的数据包；

对所述接收到的数据包进行正交频分复用解调基带处理；

对进行正交频分复用解调基带处理后的数据包进行频域解扩处理；

对频域解扩处理后的数据包进行解调译码处理。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述频域解扩处理基于的扩频增益值为大于1的固定值或动态值。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述频域解扩处理基于的扩频增益值为大于1的动态值时，还包括接收所述扩频增益值的步骤。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述频域解扩处理采用相互正交的扩频序列或低互相关峰的扩频序列。

12.一种VOIP业务的接收装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收经过正交频分复用调制基带处理后的数据包；

正交频分复用解调基带处理单元，用于对接收单元接收到的数据包进行正交频分复用解调基带处理；

解扩处理单元，用于对正交频分复用解调基带处理单元处理后的数据包进行频域解扩处理；

解调译码单元，用于对解扩处理单元进行频域解扩处理后的数据包进行解调译码处理。

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