CN1110458A - 移动式无线电通信系统的代码转换机和改进的陆地系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多用代码转换机，该转换机用以 在移动式无线电通信系统中同时对多个通信通路进 行编码/译码。该多用代码转换机包括一些数字信 号处理器DSP1-DSP9，这些处理器用以对几个通信 通路进行定时多路编码/译码。本发明还涉及一种 陆地系统，该陆地系统的各基地电台的无线电设备与 有关的代码转换设备之间配备有一个转接器。

Description

本发明涉及供移动式无线电通信系统使用的代码转换机和改进的陆地系统。

众所周知，移动式无线电通信系统需要使用所谓的“代码转换机”以将信息在脉码调制形式和适用供无线电发射用的更简洁的脉码调制形式之间编码译码。这样代码转换设备通常设置在无线电通信系统的陆地系统中。从美国专利说明书US.4，675，863和US.4，777，633中就先知道了为陆地系统中的每个通信通路都已配备各自的代码转换机。这个代码转换机通常是安置在陆地系统的一个基地电台内或接到该基地电台。这是一种高消费的解决方案，因为所有的通信通路很少同时都被占用，因此长期以来都未采用这种昂贵的代码转换设备。

最近又有人建议将代码转换设备从基地电台搬到移动方式电台通信交换中心去，因信号的脉码调制形式更简洁故可将基地电台与移动式电台通信交换中心之间的传输速率降低到无线电联系中获得的更低的传输速率。

本发明的目的是提供一种能同时处理几个通信通路的代码转换机。这种代码转换机可以叫做多路代码转换机。

上述目的是通过这样一种代码转换机实现的，该代码转换机用以将信息在脉码调制形式和更简洁、适用作无线电发射的脉码调制形式之间编码/译码，其特征在于，定时多路编码/译码装置，可对预定数目的通信通路进行定时多路编码/译码装置。

本发明的另一个目的是提供一种改进的且对可以得到的代码转换机转换能力能更充分利用的陆地系统。

这个目的是由移动式无线电通信系统的这样一种陆上系统实现的，该陆上系统包括多个用以将信息在脉码调制形式和更简洁、适用于无线电发射的脉码调制形式之间编码/译码的代码转换机，其特征在于，在该陆上系统基地电台的至少一组代码转换机和相应的无线电设备之间配备了一个转接器（Switch）。

本发明再一个目的是提供一种改进的、采用本发明的代码转换机的陆地系统。

这个目的是由移动式无线电通信系统的这样一种陆地系统实现的，该陆上系统包括用以将信息在脉码调制形式和更简洁、适用于无线电发射的脉码调制形式之间编码/译码的装置，其特征在于，至少某些所述信息编码/译码装置包括一个这样的代码转换机，它带有一些用以将预定数目的通信路进行定时多路编码/译码的装置，且在所述陆地系统的基地电台内的至少一组上述代码转换机及其相应的无线电设备之间配备了一个转接器。

结合以下附图参看下面的描述就能够更好地理解本发明、本发明的上述目的和其它目的以及其上述优点和其它优点。

图1    示出了供移动式无线电通信系统使用的一个已知的陆地系统的简化结构图;

图2    示出了本发明的、供移动式无线电通信系统使用的一种陆地系统的结构图;

图3    示出了按照本发明设计的代码转换机的结构图;

图4    示出了时分脉码调制信号的格式;

图5    示出了已压缩的脉码调制信号的格式;

图6    示出了图2所示的陆地系统内的代码转换机单元的一个最佳实施例。

在所有的附图中，相应的元件用同一符号表示。

图1所示的移动式无线电通信系统的传统的陆地系统包括一个移动式电台通信交换中心MSC，两个基地电台BS1和BS2与该MSC连接。移动式电台通信交换中心MSC的另一侧经一个转接器SW与公用电话网连接。各基地电台都分到许多无线电频率（射频），这些射频再由时间分割而划分成许多通信通路。信息发送到通信通路上之前按例如GSM（美国政府标准的手册）06.10条建议所述的步骤在代码转换机TRA1-TRA8中编码或压缩。在通信通路上接收的信息在同一个代码转换机中译码或扩展。在传统的陆上系统中，各通信通路都分到各自的用以进行这种编码/译码的代码转换机。但这种解决方案费用太高。因所有基地电台中的所有通信通路同时占用的机会很少，故通常不采用昂贵的代码转换设备。

图2示出本发明的、用于移动式无线电通信系统的陆地系统的结构图。按照本发明，原先安置在基地电台BS1和BS2的各代码转换机现已搬到移动式电台通信交换中心MSC内的代码转换机单元TRABL中，且在基地电台BS1、BS2与代码转换机单元TRABL之间配备了一个转接器SWTRA。代码转换机单元TRABL的另一侧与转接器SW相连接，因转接器SW对应于图1的转接器SW，故代码转换机单元可接到公用电话网上。

这种设计有几个优点。一个优点是，基地电台BS1、BS2与移动式电台通信交换中心MSC之间的传输速率下降了。这是因为信息在这段距离内仍处于压缩状态的缘故。另一个优点是，无需象先前那样给每个通信通路都分配一个代码转换机。代之以现在的代码转换机单元TRABL包括一个共用源可供所有通信通路共享。因此某一通信通路在某一时刻通过转接器SWTRA与代码转换机单元TRABL中的一个代码转换机相关联，在下一时刻又可与该单元中的另一个代码转换相关联。

这种设计的一个重要优点是，代码转换机单元TRABL中代码转换机的个数可按所希望的要求减少。为此，单元TRABL中代码转换机的个数可比供基地电台BS1、BS2使用的通信通路的个数少。换句话说，转接器SWTRA形成一个集线器（concentrator），可使被占用的通信通路与代码转换机单元TRABL中现有的代码转换机相关联，而未被占用的通信路则与任何代码转换器无关。

为了便于清楚地描述本发明，在图2中将转接器SW和SWTRA画成两个独立的转接器。但在一个最佳实施例中，这些转接器被集成为一个公用的转接器。在这个实施例中，信号两次经过该转接器，一次是以压缩形式通过，一次是以扩展的形式通过。

在图2中，转接器SWTRA和代码转换机单元TRABL都设在移动式电台通信交换中心MSC内。而本发明的另一个实施例是将这些元件安置在各基地电台附近或甚至安置在基地电台内。但在这样的实施例中，每个基地电台都需要一个转接器，而在基地电台与移动式电台通信交换中心之间传输速率可被减小的这个优点消失了。

图3示出了按本发明设计且适用于图2的陆地系统的一个实施例。

下面将参照GSM标准来描述图3所示的代码转换机，但其原理也可应用到其它标准，例如美国标准IS-54。

在欧洲PCM（脉码调制）标准中，一个传输链路传输2048兆比特/秒，分布在32个信道（其中30个信道为话音信道），见图4。每个话音信道在各方向上传输64千比特/秒，这相当于公用电话网中的一个话音连接。每个这样的PCM话音信道在代码转换机中通过等待1280比特的PSM（脉冲斜度调制）码（＝20毫秒话音）被压缩成更简洁的形式，并将这些比特再编码成最大320比特（在GSM标准中为260比特）。存储此压缩信号的320比特块连同3个对应于其它3个压缩PCM话音信道类似的320比特块被压缩入一个公用的PCM话音信道中。这是按图5每PCM时隙使用2比特进行的。准备供同步化使用的信道1和准备供发信号使用的信道16都未被压缩，其格式不变，如图5所示。图4和图5中包含32个时隙的帧的总长度为125微秒。因此，压缩的结果是，图5中准备传输话音用的各时隙将会含有来自图4中的4个时隙的信息。不然也可以按图4中32个时隙同样的方式处理图5中的32个时隙，即它们仍然在含有32个信道的传输链路中形成一个帧。

在图2中，各传输链路命名为PCM_TL，而各PCM信道则命名为PCM_CH。压缩码的压缩/分离是在单元PCK中进行的。

GSM标准中话音编码/译码的算法包括一系列在GSM06.10建议中所述的方块。但这些方块都是给话音帧使用的，亦即，每个方块必须在该算法为下一个方块计算之前执行有关话音帧的一整帧或一预定部分的计算。这已在图3的代码转换机中得到使用。图中数字信号处理器DSP1-DSP6用于编码，数字信号处理器DSP7-DSP9用于信号译码。

图4的脉码调制信号PCM到达编码部分，该部分包括数字信号处理器DSP1-DSP6。这些不同的处理器分到GSM06.10号建议中的下列算法方块：

DSP1预处理

DSP2短期LPC分析

DSP3短期分析滤波器

DSP4  RPE格栅选择和编码

DSP5  LTP分析

DSP6  PRE格栅译码和定位，长期分析滤波器。

操作过程如下：PCM信号到达第一数字信号处理器DSP1。第一信道的话音帧（即1280比特PCM码）在总线B上被读入存储器RAM中。第一话音帧在数字信号处理器DSP1中处理，以执行第一算法方块的“预处理”。准备处理的数据取自上述RAM，而且最终结果存入同一RAM中。同时将下一个话音帧的数据读入RAM中。然后DSP1对此话音帧进行同样的操作。与此并行，DSP2通过总线B从RAM取出DSP1业已处理的数据，并对这些数据执行算法方块“短期LPC分析”。计算结果再传送给RAM。

按照这样的方式，第一话音帧由所有的数字信号处理器DSP1-DSP6逐个处理。每个步骤得出的结果都传送到RAM，准备由该链系中的下一个数字信号处理器取走。与此同时，随后的话音帧依序按同样的方式由其它的数字信号处理器来处理。对八个话音帧执行整个编码算法之后，就可以由接口I/O单元从RAM取出已压缩的、脉冲调制过的代码CPCM，以在下一步传送给基地电台。

按类似的方式在数字信号处理器DSP7-DSP9中对已编码的信息译码。这些处理器执行下列算法方块：

DSP7  RPE格栅译码和定位，长时间合成滤波器

DSP8    短期合成滤波器

DSP9    后处理

图3所示的本发明代码转换机的实施例，其特征在于，并行处理几个信道的话音帧，每个数字信号处理器对各信道的话音帧执行特定的算法方块。但当一个算法方块自身特别费时时，可以让两个或多个数字信号处理器执行该算法块的一部分。另一种可能性是采用例如两个相同的信号处理器执行相同的算法方块，但在不同的话音信道上进行。第一个处理器可以例如处理奇数的话音帧，而第二个处理器处理偶数话音帧。这样就可以加速在时间上重要的算法方块。还可以组合这些实施例。

所建议的代码转换机的主要优点是，所包括的数字信号处理器为了试图实施的算法方块可被优化。例如，一些处理器可以是8比特处理器，而另一些处理器可以是16比特处理器。在已知的只处理一个通信通路的代码转换机中就没有这种灵活性，但考虑到代码转换机数字信号处理器所需的处理速度和字长，不得不采取折衷方案。

鉴于不同的数字信号处理器DSP1-DSP9不必须是通用的处理器，而只是力图执行极其特殊的算法方块，因而也可以就各自的算法方块制定各个处理器。这就是说，与通用处理器相比，这些处理器可得到明显地简化。于是，这个特点可将整个代码转换机（例如供8个通信通路使用的）集成在超大规模集成（VLSI）电路中。

本发明的代码转换机的另一个优点是减少了延迟。供GSM系统使用的一种传统的代码转换机每个射频使用8个通信通路，因将信息编码成简洁的形式而产生的延迟约7毫秒。本发明代码转换机相应的延迟约2毫秒。

图6示出了适用于图2所示的陆地系统的代码转换机方块TRABL的一个最佳实施例。代码转换机方块TRABL包含根据本发明的、适当数量的代码转换机组。在此实例中，各组包含三个代码转换机。第一组包括例如代码转换机MTRA1、MTRA2、MTRA3。在这里，在参考标号中的字母“M”表示图3的“多路”代码转换机。各多路代码转换机右侧输出/接收已压缩的脉码调制CPCM码，该码在目前情况下包含压缩入两个64千比特/秒PCM信道的八个2比特信道。每个多路代码转换机左侧的输出和输入信号含有八个64千比特/秒PCM信道。

在采用了图6的代码转换机方块的本发明的陆地系统的一个最佳实施例中，由于多路代码转换机的个数小于与该代码转换机方块连接的各基地电台使用的射频数（或是通信通路数除以8），因而能达到参照图2所进行的说明中所述的集中情况。

很明显，本领域的技术人员在不超出所附的权利要求书中限定范围的情况下是可以对本发明作出一些不同的变化和修改的。

Claims (5)

1、移动式无线电通信系统的陆地系统中的一种代码转换机，用以将信息在脉码调制形式(PCM)与适用于无线电发射的更简洁的脉码调制形式(CPCM)之间编码/译码，其特征在于，其用以对预定个数的通信通路进行定时多路编码/译码的装置(DSP1-DSP9)。

2、如权利要求1所述的代码转换机，其特征在于，所述各通信通路与相同的射频有关。

3、如权利要求1或2所述的代码转换机，其特征在于，至少一个数字信号处理器（DSP1-DSP9）用以在各通信通路的各时隙内对信息进行定时多路编码/译码。

4、如权利要求3所述的代码转换机，其特征在于，3个通信通路数得到处理。

5、如权利要求3所述的代码转换机，其特征在于，8个通信通路得到处理。

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