CN101521558B - 自适应多速率的速率和相位调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种自适应多速率的速率调整方法及装置，在本地交换的情况下，本端MS的上行语音数据信息的编码速率也将受到对端MS的下行空口质量的影响，通过在本端BTS上对其请求本端MS的上行编码速率和对端MS请求的下行编码速率的比较，得到本端MS应该具有的编码速率，以此来保障本端MS的上行语音数据的编码速率可以同时满足本端的上行空口的无线环境要求和对端的下行空口的无线环境要求。本发明实施例还涉及一种自适应多速率的相位调整方法及装置，采取了由BTS保存语音数据信息一帧的时间，来保障CMI和CMR的相位一致的方案，使得两方MS可以实现正常通信。

Description

自适应多速率的速率和相位调整方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种自适应多速率的速率和相位调整方法及装置。 

背景技术

在已有的移动通信网络中，语音通信的简单系统结构如图1所示，主要包括：进行通信的两个移动台(Mobile Station，以下简称：MS)、两个基站收发信机(Base Transceiver Station，以下简称：BTS)及基站控制器(Base Station Controller，以下简称：BSC)3。其中，两个MS的一方可称为本端MS1，另一方为对端MS1′，与本端MS1相连接的为本端BTS2，另一端为对端BTS2′，在本端MS1、对端MS1′及BSC3中均包括有码变换器(Trans-Coder，以下简称：TC)。语音通信的过程为：本端MS1中的TC对本端MS1要发送的语音数据信息进行信源编码和信道编码，并发送至本端BTS2；本端BTS2对其接收到的编码语音数据信息进行信道解码，并发送至BSC3；BSC3中的TC在对接收到的语音数据信息进行信源解码；再将进行信源解码后的语音数据信息再进行信源编码，此时进行信源编码的速率与在本端MS1进行信源编码的速率不同；将BSC3中的TC完成信源编码的语音数据信息发送至对端BTS2′；对端BTS2′对接收到的语音数据信息进行信道编码，并发送至对端MS1′；对端MS1′再对其接收的语音数据信息进行信源解码和信道解码，从而完成本端MS1到对端MS1′的通信。同样，对端MS1′到本端MS1的语音数据信息的传输也是类似的过程，实际上，对端和本端仅是一个相对的概念，对端MS也可以看作是本端， 本端MS同样也可以看作是对端。 

在上述语音通信过程中，信源编/解码和信道编/解码的速率一般是相同的，并采用如下四种编/解码形式：增强型全速率(Enhanced Full Rate，以下简称：EFR)编/解码、全速率(Full Rate，以下简称：FR)编/解码、半速率(Half Rate，以下简称：HR)编/解码及自适应多速率(AdaptiveMulti-Rate，以下简称：AMR)编/解码。其中EFR、FR、HR三种编/解码业务都为单速率的，EFR编/解码速率为12.2Kbps，FR编/解码速率为13Kbps，HR编/解码速率为5.6Kbps，AMR编/解码与上述三种不同，一共有8种速率，分别为：12.2Kbps、10.2Kbps、7.95Kbps、7.4Kbps、6.7Kbps、5.9Kbps、5.15Kbps及4.75Kbps。 

在移动通信的一次通话过程中，采用AMR编/解码进行自适应速率调整的过程如下： 

如图2所示，该图中仅示出了一个MS与BSC间的通信关系，在MS与BTS间的空中接口(简称：空口)为Um口，MS往BTS发送数据的过程称为上行，反之，BTS往MS发送数据的过程称为下行；在BSC与BTS间的接口为Abis口，BTS往BSC发送数据的过程称为上行，反之，BSC往BTS发送数据的过程称为下行。本端MS上的TC每20ms编码出一帧AMR语音数据信息，并发送给本端BTS，为了标识该AMR语音数据信息的编码速率，则需要为该语音数据信息加上一个编码器模式指示(Codec Mode Indication，以下简称：CMI)字段标识，指示该语音数据信息的编码速率；在该语音数据信息中还需要增加指示对端MS的语音数据信息的编码速率，增加的编码器模式请求(Codec Mode Request，以下简称：CMR)字段标识就是用来发送该编码速率请求的，CMR标识的编码速率和本端的AMR语音数据信息的编码速率没有关系。在移动通信系统中，为了尽量缩小传输的语音数据信息的长度，提高空口的传输效率，并不是各个语音数据信息都增加CMI和CMR字段标识，而是采用交替间隔的方式，即若第一帧传输的语音数据信息中包括CMI，那么第二帧传输的语音数据信息就包括CMR， 而第二帧语音数据信息的编码传输速率默认等于第一帧的，故第二帧传输的语音数据中就不用再包括CMI字段标识了。这一规则适用于BTS与MS间的Um口的数据传输，BTS与BSC间的Abis口的数据传输。 

在上行过程，即MS通过BTS向BSC请求编码速率调整的过程为：MS根据接收到BTS下发的语音数据信息的译码质量，当对接收到的语音数据信息总是译码失败时，就在上行发送的语音数据信息中的CMR字段上标识一编码速率，即向BSC的TC发起编码速率调整请求，要求BSC发送下行数据时进行编码速率调整；BTS接收到MS的包括CMR字段标识的编码速率调整请求后，将该请求上行发送给BSC中的TC进行速率调整；在下行过程，即BSC通过BTS向MS请求编码速率调整的过程和上行过程一致，由BSC的TC发起包括CMR字段标识的编码速率调整请求，再由BTS决定，通过MS的TC进行速率调整。 

在上述整个速率调整过程中，在BTS上存在通过Um口和Abis口收发的语音数据信息中的CMI和CMR相位的一致性问题，即BTS在Um口和Abis口上收发的语音数据信息中的CMI/CMR需要严格的对应，如：某一时刻BTS需要通过Um口发送的语音数据信息中包括CMR字段标识，而BTS此时从Abis口收到的却是包括CMI字段标识的语音数据信息，这时BTS就无法处理，会出现语音数据信息的相位不一致问题。已有的移动通信协议中存在相应的相位调整机制，为：两方MS进行通信的初始通道建立时，BTS从BSC的TC上接收到其随机发送的语音数据信息，当BTS发现从ABIS口收到的语音数据信息中的CMI或CMR和需要从UM口发送的语音数据信息中的CMR或CMI相位不一致时，BTS可以通过ABIS口的码变换器及速率适配单元(Transcoder & RateAdaptation Unit，以下简称：TRAU)发送相位调整请求通知BSC中的TC进行相位调整；BSC中的TC将CMI和CMR的发送顺序对调一下即可。其中TRAU发送的相位调整请求中包括相关的相位请求标识，这样可以在通道建立初始即将相位对齐。 

AMR技术中，MS、BTS及BSC可以完成多种速率的编码和解码调整，并且 可以根据空口的无线环境来决定采用哪一种编/解码速率。当空口的无线环境较好时，可以采用较高速率的编/解码方式，实现高质量的通话；当空口的无线环境恶化时，为保障基本的通话清晰，会自适应调节，降低编/解码的速率。但是，AMR技术中，传输的语音数据的编/解码速率的调整必须经过BSC或MS中TC的控制来完成。如果脱离了TC的控制，将无法实现语音数据的编/解码速率的变换功能，AMR技术的优势将消失；编/解码的速率固定后，无法应对复杂多变的空口无线环境，性能上也无法和EFR等单速率编/解码技术相比较。 

一般的，在两方MS进行语音通信的实现方案中，传输的语音数据必须经过BTS及BSC中的TC处理才能完成从一个MS到另一个MS的传输。已有一种本地交换技术，如图3所示，是当BSC发现两个MS在同一个BTS或同一个BSC下时，不再要求语音数据信息按照原来的方式传输，而是通过BTS或者BSC直接将一个MS的语音数据传输给另一个MS，从而可以节约大量的线缆资源。如图3，虚线表示在一个BTS控制下的两个MS通信所经过的传输资源，并没有经过本地交换处理，要经过BSC中的TC处理；实线表示在一个BTS控制下两个MS通信所经过的传输资源，经过了本地交换处理，节省了TC资源，节省BTS到BSC的资源，及接口的信道占用传输资源。 

由上述描述可知，当AMR技术和本地交换技术相结合应用时，由于AMR技术依赖于TC进行速率调整，而本地交换技术为了节省线缆资源，语音数据信息的传输将不再经过TC，使得当MS间数据传输的空口的无线环境发生变化，MS请求速率变换时，难以正常响应速率变化请求，编码速率不再能自适应调整；如果MS间建立连接时，发生CMI和CMR相位不一致的情况，也无法进行适当的相位调整，可能造成MS无法正常解码，引起单方通信不畅或者大量的通话杂音。 

发明内容

本发明实施例提供一种自适应多速率的速率和相位调整方法及装置，使得当AMR技术和本地交换技术相结合应用时，可以实现编/解码速率的自适应调整及语音数据信息中的CMI和CMR的相位调整。 

本发明实施例提供了一种自适应多速率的速率调整方法，包括： 

本端基站收发信机接收来自于对端移动台的包括编码器模式变化请求的语音数据信息； 

保存所述编码器模式变化请求中的要求本端基站收发信机改变下行编码速率的信息； 

所述本端基站收发信机根据所述要求本端基站收发信机改变下行编码速率的信息和要求本端移动台改变上行编码速率的信息，确定所需要的编码速率； 

将所述所需要的编码速率写入编码器模式变化请求中，随语音数据信息下发给所述本端移动台。 

本发明实施例提供了一种自适应多速率的速率调整装置，包括： 

本端基站收发信机，用于接收来自于对端移动台的包括编码器模式变化请求的语音数据信息；保存所述编码器模式变化请求中的要求本端基站收发信机改变下行编码速率的信息；根据所述要求本端基站收发信机改变下行编码速率的信息和要求本端移动台改变上行编码速率的信息，确定所需要的编码速率；并将所述所需要的编码速率写入编码器模式变化请求中，随语音数据信息下发给所述本端移动台。 

本发明实施例还提供了一种自适应多速率的相位调整方法，包括： 

当基站收发信机接收到的与要发送的编码器模式变化指示相位不一致时，所述基站收发信机将保存当前接收到的所述编码器模式变化指示； 

设定时间后，当与要发送的所述编码器模式变化指示相位一致时，再发送保存的所述编码器模式变化指示。 

本发明实施例还提供了一种自适应多速率的相位调整方法，包括： 

当基站收发信机接收到的与要发送的编码器模式变化请求相位不一致时，所述基站收发信机将保存当前接收到的所述编码器模式变化请求； 

设定时间后，当与要发送的所述编码器模式变化请求相位一致时，再发送保存的所述编码器模式变化请求。 

本发明实施例还提供了一种自适应多速率的相位调整装置，包括： 

基站收发信机，用于判断其接收到的与要发送的编码器模式变化指示相位是否一致；若不一致，所述基站收发信机将保存当前接收到的所述编码器模式变化指示；并且设定时间后，当与要发送的所述编码器模式变化指示相位一致时，再发送保存的所述编码器模式变化指示。 

本发明实施例还提供了一种自适应多速率的相位调整装置，包括： 

基站收发信机，用于判断其接收到的与要发送的编码器模式变化请求相位是否一致；若不一致，所述基站收发信机将保存当前接收到的所述编码器模式变化请求；并且设定时间后，当与要发送的所述编码器模式变化请求相位一致时，再发送保存的所述编码器模式变化请求。 

由以上技术方案可知，本发明实施例的自适应多速率的速率和相位调整方法及装置，解决了当AMR技术和本地交换技术相结合应用，语音数据不再经过TC进行传输，MS请求速率变换时，难以正常响应速率变化请求，编码速率不再能自适应调整问题，及如果MS间建立连接，发生CMI和CMR相位不一致的情况，也无法进行适当的相位调整的问题。将原本由TC来完成的速率调整功能，由BTS来完成；原本由TC来完成的CMI，CMR相位调整功能，也由BTS来完成。 

下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。 

附图说明

图1为背景技术语音通信过程的结构示意图； 

图2为背景技术采用AMR编译码进行自适应速率调整的结构示意图； 

图3为已有本地交换技术的结构示意图； 

图4为本发明自适应多速率的速率调整方法实施例的流程示意图； 

图5A为本发明本地交换下MS通信的速率调整的示意图； 

图5B为本发明本地交换下MS通信的速率调整的另一示意图； 

图6为本发明自适应多速率的速率调整装置实施例的结构示意图； 

图7为本发明自适应多速率的相位调整方法实施例的流程示意图； 

图8为本发明自适应多速率的相位调整装置实施例的结构示意图。 

具体实施方式

在非本地交换情况下，如果BTS到MS的空口，即UM口的质量变化了，MS可能会对接收到的语音数据译码失败，此时，会要求BSC中的TC下行语音数据编码速率的改变来应对。而在执行本地交换后，由于没有了TC的处理，该语音数据编码速率的变化请求将会由与该MS进行通信的MS来响应，以保证两端的通信正常。 

如图4所示，为本发明自适应多速率的速率调整方法实施例的流程示意图，具体步骤如下： 

步骤101、本端BTS接收来自于对端MS的包括CMR的语音数据信息； 

步骤102、保存CMR中的要求本端BTS改变下行编码速率的信息； 

步骤103、本端BTS根据要求本端BTS改变下行编码速率的信息和要求本端MS改变上行编码速率的信息，确定所需要的编码速率； 

步骤104、将所需要的编码速率写入CMR中，随语音数据信息下发给本端MS。 

在本地交换情况下，由于没有了BSC中的TC对进行编码速率调整，若出现了本端MS的上行速率和对端MS的下行速率不一致的情况，则需要通过BTS对其进行调整。 

若对端MS对下行发来的语音数据信息进行译码时，发现成功率不高，即 译码总是失败，将在其上行发送的包括CMR的语音数据信息中请求降低BTS发送给它的语音数据信息的编码速率。该请求本来是应该发送到BSC中的TC，由BSC中的TC进行编码速率的调整，但在本地交换的情况下，并无TC，那么该请求就只有通过BTS发送至与对端MS进行通信的本端MS来响应。同样，若本端MS对下行发来的语音数据信息进行译码时，总是失败，也会通过BTS将调整编码速率的请求发送至对端MS来进行响应。 

在这里，BTS是本端MS和对端MS进行通信的关键，由本地交换的过程可知，在同一BSC下进行通信的两个MS，可在同一个BTS下，如图5A所示，也可以是在不同的BTS下，如图5B所示。将MS分为本端MS501和对端MS502，如图5A所示，在同一BTS下的两个MS，若对端MS502请求编码速率调整由本端MS501来响应，则通过的BTS称为本端BTS503；若本端MS501请求编码速率调整由对端MS502来响应，则通过的BTS称为对端BTS504。如图5B所示，在不同BTS下的两个MS，若对端MS502请求编码速率调整由本端MS501来响应，则通过对端BTS504将该请求发送给本端BTS503，通过本端BTS503由本端MS501来响应；若本端MS501请求编码速率调整由对端MS502来响应，则通过本端BTS503将该请求发送给对端BTS504，通过对端BTS504由对端MS502来响应。实际上，无论是同一BTS，还是不同BTS，都可以认为是通过BTS将速率调整信息发送给响应端的MS。下面以对端MS502请求编码速率调整由本端MS501来响应为例，对上述步骤进行具体阐述： 

首先，对端MS502若对下行接收的语音数据信息经常译码失败，则说明BTS到对端MS502的下行空口质量不好，不能达到通话标准；本端BTS503将接收对端MS502发送的包括CMR的语音数据信息，该CMR字段中标识了对端MS502请求降低的编码速率；然后本端BTS503需要将该语音数据信息中请求降低的编码速率，即要求变化的速率进行保存；本端BTS503接收本端MS501上行发送的语音数据信息，并进行译码；根据译码成功率判断本端MS501上行空口的质量，若本端BTS503译码总是失败，则本端MS501上行空口的质量较差，需要请求本端MS501降低编码速率；若本端BTS503译码成功率很高， 则说明本端MS501上行空口的质量较好，且还可以提高编码速率，那么请求本端MS501提高编码速率；本端BTS503保存要求本端MS501改变上行发送语音数据信息的编码速率；比较对端MS502发送的要求改变的编码速率和本端BTS503请求本端MS501要改变的编码速率，得出本端MS501发送上行语音数据信息时，所需要的编码速率。 

该所需要的编码速率即，既可以保证本端MS501的上行数据的空口质量，又可以满足对端MS502的下行数据的空口质量。例如：本端MS501的编码速率范围是(1Kbps、2Kbps、4Kbps、6Kbps)，本端BTS503经判断，本端MS501的上行语音数据信息的编码速率需要采用4Kbps，对端MS502请求其下行语音数据信息的编码速率要使用3Kbps，那么本端BTS503经比较，会下发编码速率为2Kbps的请求给本端MS501，经本端MS501中TC将上行数据的编码速率变为2Kbps。当然，也必须同时保证速率2Kbps在对端MS502的编码速率范围内。 

由上述可知，原本MS的上行速率只由该MS的上行空口质量决定，BTS接收到上行语音数据信息后，分析译码结果，来决定是否要通过下发包括CMR的语音数据信息来通知本端MS改变其上行速率。在本实施例中，本端MS的上行语音数据信息的编码速率也将受到对端MS的下行空口质量的影响，通过在本端BTS上对其请求本端MS的上行编码速率和对端MS请求的下行编码速率的比较，得到本端MS应该具有的编码速率，以此来保障本端MS的上行语音数据的编码速率可以同时满足本端的上行空口的无线环境要求和对端的下行空口的无线环境要求。 

如图6所示，为本发明自适应多速率的速率调整装置的结构示意图，包括：本端BTS603，用于接收来自于对端MS602的包括CMR的语音数据信息；保存CMR中的要求本端BTS603改变下行编码速率的信息；根据要求本端BTS603改变下行编码速率的信息和要求本端MS601改变上行编码速率的信息，确定所需要的编码速率；并将所需要的编码速率写入CMR中，随语音数据信息下发给本端MS601。 

本端MS601，用于接收要求本端MS601改变上行编码速率的信息；并改变其上行编码速率；对端MS602，用于若对下发的语音数据信息译码失败，则向本端BTS603发送包括CMR的语音数据信息。 

在本端BTS603与对端MS602之间还可以进一步包括有：对端BTS604，用于通过其将对端MS602发送的包括CMR的语音数据信息发送到本端BTS603。 

在本实施例中，通过在本端BTS603上对其请求本端MS601的上行编码速率和对端MS602请求的下行编码速率的比较，得到本端MS601应该具有的编码速率，以此来保障本端MS601的上行语音数据的编码速率可以同时满足本端的上行空口的无线环境要求和对端的下行空口的无线环境要求，从而达到了在本地交换情况下AMR技术的实现。 

如图7所示，为本发明自适应多速率的相位调整方法实施例的流程示意图。实施本地交换技术后，通信过程不再通过TC，那么也将无法再经过TC进行CMI和CMR的相位调整。在本实施例中，进行CMI和CMR的相位调整是通过如下步骤实现的： 

步骤201、BTS接收到的与要发送的CMI相位不一致时，BTS将保存当前接收到的CMI；或者是，BTS接收到的与要发送的CMR相位不一致时，BTS将保存当前接收到的CMR； 

步骤202、在设定时间后，当与要发送的CMI相位一致时，再发送保存的CMI；或者是，在设定时间后，当与要发送的CMR相位一致时，再发送保存的CMR。 

具体为：如果在通话建立初始，例如BTS识别到要发送的下行语音数据信息中的CMI的相位和空口Um接口应该接收的相位不一致，即此时Um口应该接收的为语音数据信息中的CMR时，会保存当前要发送的包括CMI的语音数据信息；等待一帧语音数据信息的时间，到下一帧语音数据信息发送时，即下一帧要发送的是包括CMR的语音数据信息，此时相位相同，再将保存的包括CMI的语音数据信息下发。 

在两方MS通话过程中，如果发生小区切换，是否通过TC进行通信的情 况发生改变，即可能由非本地交换变为本地交换；或者还是非本地交换，只是TC有了变更，而造成了CMI和CMR相位的变更，这两种情况下，BTS均可以通过TC发送至BTS上的语音数据信息中的标志位获知得到变化情况，在有TC的情况下会通知TC进行相位调整；没有TC的情况下，在BTS中进行语音数据信息的缓存，进而实现相位的调整。 

本实施例采取了由BTS保存语音数据信息一帧的时间，来保障CMI和CMR的相位一致的方案，使得两方MS可以实现正常通信。 

如图8所示，为本发明自适应多速率的相位调整装置实施例的结构示意图，包括：BTS8，用于判断其接收到的与要发送的CMI相位是否一致；若不一致，BTS8将保存当前接收到的CMI；并且设定时间后，当与要发送的CMI相位一致时，再发送保存的CMI；或者是，包括：BTS8，用于判断其接收到的与要发送的CMR相位是否一致；若不一致，BTS8将保存当前接收到的CMR；并且设定时间后，当与要发送的CMR相位一致时，再发送保存的CMR。 

综上所述，本发明实施例可以在无法获知本地交换技术是否执行的情况下，应对两种不同的情况：当没有启动本地交换时，或者在开始不执行本地交换，之后由于MS位置的更新，执行本地交换技术时都正常支持AMR速率调整及相位调整。 

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 

Claims (4)

1.一种自适应多速率的速率调整方法，其特征在于包括：

本端基站收发信机接收来自于对端移动台的包括编码器模式变化请求的语音数据信息；

保存所述编码器模式变化请求中的要求本端基站收发信机改变下行编码速率的信息；

所述本端基站收发信机根据所述要求本端基站收发信机改变下行编码速率的信息和要求本端移动台改变上行编码速率的信息，确定所需要的编码速率；

将所述所需要的编码速率写入编码器模式变化请求中，随语音数据信息下发给所述本端移动台。

2.根据权利要求1所述的自适应多速率的速率调整方法，其特征在于在所述本端基站收发信机接收来自于对端移动台的包括编码器模式变化请求的语音数据信息之前还包括：若对端移动台对下发的语音数据信息译码失败，则向本端基站收发信机发送所述包括编码器模式变化请求的语音数据信息。

3.根据权利要求2所述的自适应多速率的速率调整方法，其特征在于，所述向本端基站收发信机发送所述包括编码器模式变化请求的语音数据信息包括：

若所述对端移动台和本端移动台属于同一个基站收发信机，则对端移动台将所述包括编码器模式变化请求的语音数据信息直接发送到所述本端基站收发信机；或

若所述对端移动台和本端移动台属于不同的基站收发信机，则对端移动台将所述包括编码器模式变化请求的语音数据信息通过对端基站收发信机发送到本端基站收发信机。

4.根据权利要求1所述的自适应多速率的速率调整方法，其特征在于在所述本端基站收发信机根据所述要求本端基站收发信机改变下行编码速率的信息和要求本端移动台改变上行编码速率的信息，确定所需要的编码速率之前还包括：

所述本端基站收发信机接收所述本端移动台发送的语音数据信息，并对其进行译码；

根据译码结果选择所述要求本端移动台改变上行编码速率的信息。

Images