CN102090138A

CN102090138A - 电信网络中用于级联式自由操作的方法和代码转换器实体

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Publication number: CN102090138A
Application number: CN2008801302923A
Authority: CN
Inventors: 弗朗西斯科·阿尼奥尼
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2028-07-07
Also published as: WO2010003451A1; EP2311295A1; CN102090138B

Abstract

本发明描述了一种用于使第一代码转换器实体(18)加入与第二代码转换器实体(22)的级联式自由操作会话的方法。所述代码转换器实体控制所述级联式自由操作会话，并控制将代码转换器插入到所述会话中。所述代码转换器实体还执行所述第一代码转换器实体(18)和所述第二代码转换器实体(22)的同步过程，并发送级联式自由操作帧(332)。在执行所述同步过程期间，将所述级联式自由操作帧(332)从所述第一代码转换器实体(18)发送到所述第二代码转换器实体(22)。还描述了一种体现本发明的代码转换器实体和程序。

Description

电信网络中用于级联式自由操作的方法和代码转换器实体

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的方法。还描述了一种体现本发明的代码转换器实体和程序。

背景技术

类似于全球移动通信系统(GSM)的移动无线电信网络的一个最重要的目的是提供用于其用户之间的语音传输的手段。

在常规呼叫配置下，例如在两个移动设备之间，首先在发端移动设备中对语音信号进行编码。编码产生已压缩的语音信号。在GSM中，多种数字语音编码算法用于语音编码，这导致根据算法的不同比特率。然后，通过空中接口发送已编码的信号。代码转换器在通信系统中的GSM编码格式与标准脉冲编码调制(PCM)格式之间转换语音信道编码，例如将16kbps信号转换为64kbps信号，以在通信网络的其他部分中进行传输。如果通过空中接口将语音信号发送到最终对其进行解码的目的地移动设备，则在另一代码转换器中将语音信号再次代码转换为16bps的比特率。将负责编码和解码的两个语音代码转换器的配置称为“级联式操作”。所述双重代码转换引起语音质量恶化，因而有待解决。

如果避免了对已压缩的语音信号的代码转换，则可以改善语音质量。如果将发端设备和目的地设备调整为使用相同的语音编码算法，则该方案是可行的。已经在GSM中对旨在避免代码转换并提高语音传输质量的级联式自由操作(TFO)进行了标准化。TFO适于传输根据国际电信联盟或第三代合作伙伴计划(3GPP)的自适应多速率(AMR)标准进行编码的例如在50-7000Hz或更大频率范围内的宽带语音。在AMR标准中，将若干比特率定义为强制的。在没有TFO的情况下，无法在基于PCM的网络中传输宽带语音。

如标准3GPP TS 28.062版本7.0.0(2007-06)所定义的级联式自由操作旨在避免语音呼叫期间的双重语音编码/解码。当发端设备和目的地设备使用TFO协议和相同的语音编解码时，可以在不对语音信号进行代码转换的情况下，将从发端设备接收到的语音帧发送到目的地设备。

在TFO协议下，在传输语音之前，执行同步过程。为了达成TFO连接中的同步以及整个TFO期间的同步，使用TFO消息作为控制操作的手段。在同步成功之后，交换TFO帧，并建立TFO。TFO同步的目的是检查参与呼叫的代码转换器实体是否能够进行TFO，以及编解码和编码标准是否匹配，例如使用GSM编码标准的设备是否与使用GSM编码标准的另一设备通信。TFO帧可以包含与同步、编解码类型、系统标识(例如GSM)、以及嵌入的TFO消息的缺失或存在相关的信息，以及其他信息。

由状态机支配在代码转换器实体中实施的TFO协议，该状态机包含两种状态，一种是协议处于常规操作的状态，以及一种是参与TFO会话的代码转换器的同步丢失的状态。当作为TFO端点的代码转换器实体开始接收由其远程TFO伙伴向其发送的TFO帧时，转移到常规操作的状态。当TFO端点停止从远程侧接收连续TFO帧时，转移到已经丢失同步的状态。

在切换的情况下，即，对在将移动站与移动电信网络相连的不同收发器或收发器站之间的正在进行的呼叫的传送进行切换的情况下，可以在该呼叫中引入新的代码转换器实体。在切换之后处理呼叫的新的代码转换器实体与远端代码转换器实体不同步。作为丢失同步的结果，留在呼叫中的代码转换器实体既不能从切换之前处理TFO的代码转换器实体接收帧，也不能从新的代码转换器实体接收帧。丢失同步引起作为起始点的代码转换器实体重新开始语音编码，但是在该情况下，从窄带语音而不是宽带语音开始生成已编码的语音。这导致了较低语音质量的传输，并且导致的其他效果可能进一步影响质量，比如语音路径延迟跳跃、语音失真、或者某一时间段内从宽带语音到窄带语音的倒退。

发明内容

本发明的目的是消除上述缺点，并提供一种用于电信网络中的级联式自由操作的有益方法。

根据本发明，执行权利要求1所述的方法。此外，本发明体现在如其他独立权利要求所述的代码转换器实体和程序中。在从属权利要求中描述了本发明的实施例。

提出了一种电信网络中的方法，用于使第一代码转换器实体加入级联式自由操作会话，所述级联式自由操作会话包括第二代码转换器实体。所述代码转换器实体控制所述级联式自由操作会话并控制将代码转换器插入到所述会话中，以及执行所述第一代码转换器实体和所述第二代码转换器实体的同步过程。在所提出的方法中，在执行所述同步过程期间，所述第一代码转换器实体向所述第二代码转换器实体发送级联式自由操作帧。

此外，本发明可以体现在电信网络中的一种用于加入与第二代码转换器实体的级联式自由操作会话的代码转换器实体中。所述代码转换器实体包括控制所述级联式自由操作会话的控制器。所述控制器还控制将代码转换器插入到所述级联式自由操作会话中。此外，所述控制器执行所述代码转换器实体和所述第二代码转换器实体的同步过程，以及控制在所述级联式自由操作会话期间在所述代码转换器实体之间发送级联式自由操作帧。在执行所述同步过程期间，所述控制器将所述级联式自由操作帧从所述代码转换器实体发送到所述第二代码转换器实体。

该方法还可以体现在一种例如存储在数据载体上或可加载到代码转换器实体中的程序中，例如作为信号序列。

所提出的方法和代码转换器实体能够在避免低语音质量传输的同时，使得代码转换器实体能够有利地加入与第二代码转换器实体的级联式自由操作会话。

在以下对如附图所示的优选实施例的详细描述中，本发明的前述和其他目的、特征及优点将变得更加显而易见。

附图说明

图1示出了移动无线网络的基本单元。

图2示出了级联式自由操作的状态机。

图3a示出了现有技术中的级联式自由操作会话的建立。

图3b示出了根据所提出的方法的级联式自由操作会话的建立。

图4示出了所提出的方法的流程图。

图5示出了适于执行所提出的方法的代码转换器实体。

具体实施方式

图1示出了移动电信网络的一些部分。基站收发器台(BTS)(12)、(14)和(24)向移动设备(10)和(26)发送无线信号(例如语音)，并从其接收信号。BTS由基站控制器(BSC)(30)、(32)控制。通常布置在BSC中的代码转换器实体(TRA)(16)、(18)和(20)支持对发送至/自移动设备(10)和(26)的语音进行解码/编码。为了简单起见，由移动交换中心(MSC)(20)表示的一个或多个中间网络也可以在移动设备(10)和(26)之间传送语音。

为了进行描述，假设移动设备(10)与移动设备(26)之间初始建立有级联式自由操作会话，并且该级联式自由操作会话经过基站收发器台(12)、代码转换器实体(16)、移动交换中心(20)、代码转换器实体(22)、以及基站收发器台(24)。TFO帧在两个方向上交换。在切换事件中，由切换之后服务于移动设备(10)的基站收发器台(14)命令代码转换器实体(18)尝试建立新的TFO会话。尽管将代码转换器实体(16)、(18)示出为相同BSC(32)的一部分，代码转换器实体也可以布置在不同的BSC中。代码转换器实体(16)退出上述已建立的级联式自由操作会话，并且这引起丢失与代码转换器实体(22)的同步。代码转换器实体(22)可能不会立即检测到丢失与代码转换器实体(16)的同步，并继续发送TFO帧，同时也期望接收到TFO帧。如果代码转换器实体(22)没有接收到三个连续的TFO帧，则根据GSM标准，它将进入意味着丢失同步的状态。为了在TFO会话中重新建立TFO，执行新的同步过程。为此，代码转换器实体(18)向代码转换器实体(22)发送TFO消息，指示其系统标识(例如GSM)以及所使用的语音编解码类型。代码转换器实体(22)通过向代码转换器实体(18)发送回TFO消息来指示其支持TFO。如果两个代码转换器实体使用兼容的语音编解码，则它们可以继续TFO会话。

图2示出了级联式自由操作协议的状态机。可以假设存在两个代码转换器实体作为TFO会话中的双方，例如本地代码转换器实体和远端代码转换器实体。状态Not_Active(200)是协议的初始状态。在这种状态下，TFO协议没有激活，并且不执行语音编码。当建立新的语音呼叫或/和激活本地代码转换器实体并且需要建立TFO时，离开状态Not_Active(200)，并转移到状态Wakeup(WAK)(202)。在状态WAK(202)中，TFO协议等待，直到接收到语音采样为止。然后，执行到状态First_Try(FIT)(204)的转移。在状态Contact(CON)(206)中，从远端代码转换器实体接收请求消息。如果TFO伙伴所使用的编解码匹配，则发送确认消息，以检查从本地代码转换器实体到远端代码转换器实体的链路的数字透明度。一旦从远端代码转换器实体接收到TFO_ACK消息，则两个代码转换器实体都将获悉两个方向上的链路都是数字透明的。开始发送TFO帧，并从状态CON(206)转移到状态Konnect(KON)(208)。在该状态中，本地代码转换器实体只要从远端代码转换器实体接收到TFO消息，就向其发送TFO帧。第一个接收到的TFO帧引起转移到状态Operation(OPE)(210)。在这种状态下，代码转换器实体交换TFO帧，并且TFO连接是完全可操作的。

取决于切换是本地的还是远端的，TFO协议定义了不同的状态。在图1所述的导致由基站收发器台(14)命令代码转换器实体(18)尝试建立新的TFO会话的切换中，切换被视为代码转换器实体(16)和(18)侧的本地切换，以及代码转换器实体(22)侧的远端切换。对于本地切换，TFO协议的状态机转移到状态Fast_Try(FAT)(216)，然后转移到状态Fast_Contact(FAC)(218)，并随后转移到状态OPE。对于远端切换，状态机从状态OPE(210)转移到状态Sync_Lost(SOS)(212)，并在已经确定了远端切换的情况下可以进入状态Re_Kon(214)。

如上所述，当发生切换时，命令插入到通信路径中的新代码转换器实体建立新的TFO会话。新的代码转换器实体不知道存在与远端代码转换器实体的正在进行的TFO会话。图3a示出了在BTS、TRA、TFO和BSC平面处根据时间t同时建立的会话。在BTS平面(306)处，示出了从BTS发送到代码转换器实体的帧(308a)和(308b)。全局配置帧(308a)包含与BTS平面与TRA平面之间的通信的配置参数相关的信息。语音帧(308b)包含从BTS平面发送到TRA平面的语音。在TRA平面(304)处，示出了语音活动(310a、310b)。在TFO平面(302)处，示出为了建立新的TFO会话在代码转换器之间交换的消息(312a)、(312b)、(312c)和(312d)以及TFO状态机的关联状态(314a)、(314b)、(314c)、(314d)和(314e)。在BSC平面处，示出了来自BTS的输入TFO帧(306)的流。

通过从BTS平面向TRA平面发送TFO使能帧TFO_E(306)来产生针对TFO会话建立的命令。这引起新的代码转换器实体从状态WAK(314a)转移到状态FIT(314b)，并发送FILL消息(312a)，以与远端代码转换器实体同步。当新的代码转换器意识到接收到来自远端代码转换器实体的三个连续TFO帧(316)时，它将获悉TFO会话已经在进行中，并且已经发生了本地切换。新的代码转换器实体转移到状态FAT(314c)。通过发送TFO_DUP消息(312b)来控制至远端TFO伙伴的链路的透明度。如果新的代码转换器实体在从远端代码转换器实体接收到TFO帧之后又接收到了表示丢失同步的TFO消息，则新的代码转换器实体转移到状态FAC(314d)。然后，新的代码转换器实体转移到状态OPE(314c)，发送时间对齐比特T_bits(312c)，然后开始发送TFO帧(312d)。在开始从新的代码转换器实体接收TFO帧之前，远端代码转换器实体可能转移到状态SOS，这是因为它正在等待接收TFO帧，但是由于新的TFO会话的发起而可能无法及时接收到这些帧。如之前所提及的，对于宽带语音的传输，到状态SOS的转移是需要解决的问题。到状态SOS的转移还可能引入语音路径延迟和语音信号失真。

图3b示出了如本发明所提出的在BTS、TRA、TFO和BSC平面处的根据时间t的同时TFO会话建立。它提出了对于上面所讨论的行为的解决方案。与图3a中的单元对应的单元由相应的附图标记表示。然而，与图3a相反，一旦通过从BTS层接收到TFO使能帧TFO_E(318)来命令新的代码转换器实体建立与远端代码转换器实体的新的TFO会话，则从新的代码转换器实体向远端代码转换器实体发送TFO帧(332)。在这种情况下，新的代码转换器实体从状态WAK(314a)转移到状态FIT(314b)，并发送FILL消息(330a)，以与远端代码转换器实体同步。然而，在这种情况下，可以将FILL消息(330a)嵌入到从新的代码转换器实体发送到远端代码转换器实体的TFO帧(332)内。在建立新的TFO会话的整个过程中，即在状态314c和314d中，继续发送TFO帧(332)，并在该时间段期间，可以将从新的代码转换器实体发送到其远端伙伴以建立新的TFO会话的所有TFO消息(330a)和(330b)嵌入到TFO帧(332)中。在接收到语音帧308b之前，TFO帧包括TFO消息，并且可选地包括缺省内容。

在实施例中，可以在开始建立新的TFO会话时启动定时器。可以将定时器缺省设置为在指定时间段(例如若干秒)之后到期。定时器的目的是控制TFO帧从新的代码转换器实体到远端代码转换器实体的发送。在该时间期间，执行图3b所述过程。如果定时器到期，并且新的代码转换器实体尚未从远端代码转换器实体接收到任何TFO帧，则在新的代码转换器实体中发起针对TFO建立的新的尝试。在这种情况下，同步优选地继续关于图3a所示的TFO帧的发送，并且将发送到远端伙伴的TFO消息独立于TFO帧加以发送。另一方面，如果新的代码转换器实体在到期之前从远端代码转换器实体接收到TFO帧，则定时器清零，并且两个代码转换器实体继续常规的TFO来交换TFO帧。在远程代码转换器实体不能根据所提出的方法处理同步的情况下，定时器允许倒退回现有的同步过程，并且可以避免在受扰通信的情况下TFO协议出错。

图4示出了在新的代码转换器实体中执行所提出的方法的流程图。当本地代码转换器实体与远端代码转换器实体之间存在正在进行的TFO会话(402)并且然后在步骤(404)发生切换(HO)时，命令新的代码转换器实体建立与远端代码转换器实体的TFO会话。在步骤(406)中，启动定时器，并且在步骤(408)中，新的代码转换器实体在向远端代码转换器实体发送TFO帧的同时发起TFO同步过程。在步骤(410)中，新的代码转换器实体通过交换指示远端代码转换器实体针对TFO的能力的请求和确认消息，来检查至远端代码转换器实体的链路是否是透明的。如果否，则在步骤(412)中丢弃TFO，并且不建立TFO。在相反的情况下，在步骤(414)中检查：在于步骤(406)中启动的定时器到期之前，新的代码转换器实体是否已经从远端代码转换器实体接收到TFO帧。如果已经接收到TFO帧，则TFO在步骤(418)中变成激活的，并且定时器优选地清零。如果在定时器到期之前尚未接收到TFO帧，则在步骤(416)中从具有窄带语音的PCM采样开始初始化新的TFO建立。

在所提出的方法中，减少了远端代码转换器实体从新的代码转换器实体接收到TFO帧的时间，这是由于一旦从新的代码转换器实体发起同步就开始发送帧。为此，避免了远端代码转换器实体中的TFO状态机从状态OPE转移到状态SOS，并且也避免了重新启动使用具有窄带语音的PCM采样作为输出的编码器。

所提出的方法可以应用于涉及TFO操作的任意场景，并且例如不一定将代码转换实体布置在收发站中，并且代码转换器实体例如也可以位于用户设备或者不同网络之间的转移节点处。该方法不受限于来自GSM网络的呼叫的情况，而是也可以用于全球移动电信系统(UMTS)网络。在UMTS网络中，可以在Node-B和无线网络控制器(RNC)中进行呼叫，并且代码转换器可以位于例如媒体网关中。所提出的方法也可以应用于从GSM网络到使用语音电话(VOIP)的终端的呼叫的情况。

本发明也可以体现在代码转换器实体(500)中，代码转换器实体(500)适于执行如上所述的方法的任意实施例。图5示出了这种代码转换器实体的实施例。代码转换器实体(500)包括控制器(508)、定时器(510)、一个或多个代码转换器(502)、(504)、以及接口(506)和(507)，接口(506)和(507)适于交换信号、消息或帧，以与外部实体或设备进行通信。

控制器(508)适于控制与另一代码转换器实体(例如代码转换器实体(514))的级联式自由操作会话。控制器(508)还适于控制将诸如代码转换器(502)和(504)的代码转换器插入到级联式自由操作会话及其移除。控制器(508)还适于执行代码转换器实体(500)与代码转换器实体(514)的同步过程。为此，通过接口(506)，从代码转换器实体(500)发送指示代码转换器实体的系统标识(例如GSM)和所使用的语音编解码器类型的TFO消息，并通过接口(512)从代码转换器实体(514)接收该TFO消息。代码转换器实体(514)通过经由接口(512)将TFO消息发送回代码转换器实体(500)来指示其支持TFO。控制器(508)还适于控制在TFO会话期间从代码转换器实体(500)向代码转换器实体(514)发送TFO帧。代码转换器实体(500)与代码转换器实体(514)之间的通信由箭头(516)示出。

控制器(508)适于控制在执行同步过程期间，从代码转换器实体(500)向代码转换器实体(514)发送TFO帧。在这种情况下，可以在TFO帧中嵌入为了同步而从代码转换器实体(500)发送到代码转换器实体(514)的TFO消息。

控制器(508)可以包括定时器(510)，定时器(510)适于限定控制器(508)从代码转换器实体(500)向代码转换器实体(514)发送TFO帧的时间段。定时器的到期导致新的同步过程的发起。

可以将如上所述的代码转换器实体的单元实施为硬件或软件或者二者的组合。

上述实施例很好地达成了本发明的目的。然而，应当理解，在没有脱离由权利要求所限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以作出改变。

Claims

1.一种电信网络中的用于使第一代码转换器实体(18)加入级联式自由操作会话的方法，所述级联式自由操作会话包括第二代码转换器实体(22)，其中，所述代码转换器实体适于控制所述级联式自由操作会话，并控制将代码转换器插入到所述会话中；适于执行所述第一代码转换器实体(18)和所述第二代码转换器实体(22)的同步过程；以及适于发送级联式自由操作帧(332)，所述方法的特征在于：在执行所述同步过程期间，将所述级联式自由操作帧(332)从所述第一代码转换器实体(18)发送到所述第二代码转换器实体(22)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在切换之后将所述第一代码转换器实体(18)插入到所述会话中，在所述切换期间将所述第二代码转换器实体(24)保留在所述会话中。

3.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，通过执行所述第一代码转换器实体(18)和所述第二代码转换器实体(22)的同步过程，在所述两个代码转换器实体之间交换用于使所述第一代码转换器实体(18)和所述第二代码转换器实体(22)加入所述级联式自由操作会话的操作信息。

4.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，所述级联式自由操作帧(332)包括宽带语音。

5.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，由定时器(510)控制发送所述级联式自由操作帧(332)的时间段。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述定时器(510)到期时，发起新的同步过程。

7.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，在所述级联式自由操作帧(332)中嵌入：在执行所述同步过程期间从所述第一代码转换器实体(18)发送到所述第二代码转换器实体(22)的、控制所述级联式自由操作的消息(330a、330b)。

8.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，所述第二代码转换器实体(22)中的级联式自由操作包括操作状态(210)，其中，所述第二代码转换器实体(22)从所述第一代码转换器实体(18)接收级联式自由操作帧(332)，以及其中，当所述第二代码转换器实体(22)停止从所述第一代码转换器实体(18)接收连续的级联式自由操作帧(332)时，发生到非操作状态的转移。

9.一种用于电信网络的代码转换器实体(500)，所述代码转换器实体(500)适于加入级联式自由操作会话，所述级联式自由操作会话包括第二代码转换器实体(514)，所述代码转换器实体(500)包括控制器(508)，所述控制器(508)适于控制所述级联式自由操作会话并控制将代码转换器(502、504)插入到所述会话中；适于执行所述代码转换器实体(500)和所述第二代码转换器实体(514)的同步过程；以及适于控制在所述级联式自由操作会话期间发送级联式自由操作帧(332)，所述代码转换器实体(500)的特征在于：所述控制器(508)适于在执行所述同步过程期间，将所述级联式自由操作帧(332)从所述代码转换器实体(500)发送到所述第二代码转换器实体(514)。

10.根据权利要求9所述的代码转换器实体(500)，其中，所述控制器(508)包括定时器(510)，所述定时器(510)用于设置发送所述级联式自由操作帧(323)的时间段。

11.根据权利要求10所述的代码转换器实体(500)，其中，所述控制器(508)适于在所述时间段到期时，发起新的同步过程。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的代码转换器实体(500)，其中，所述代码转换器实体(500)适于在所述级联式自由操作帧(332)中嵌入：在执行所述同步过程期间要发送到所述第二代码转换器实体(514)的、控制所述级联式自由操作的消息(330a、330b)。

13.根据权利要求9-12中任一项所述的代码转换器实体(500)，适于执行根据权利要求2-4或8中任一项所述的方法。

14.一种适于执行根据权利要求1-8中任一项所述的方法的程序。