CN1185262A - 预防语音串联编码的代码转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种代码转换器(TRCU1,TRCU2),含有用以预防移动通信系统中移动至移动(MS1,MS2)呼叫中的语音串联编码的装置,该系统采用一种可减少无线电路径上传输速率的语音编码方法。代码转换器(TRCU1,TRCU2)包括一种语音编码器(52,73)用以根据所述语音编码方法将语音信号编码为可传输到移动台的语音参数,并将从移动台处接收到的语音参数解码为语音信号,还包括一种PCM编码器(54,72)用以以PCM语音抽样的形式将上行线路语音信号发射到PCM接口,并从PCM接口处接收下行线路语音信号。除了常规操作外,该代码转换器在一个由PCM语音抽样的最低有效比特构成的子信道中通过PCM接口发射并接收语音参数。由此,可以预防串联编码,并同时保证标准PCM接口和信令以及与之相关的业务。
Description
本发明涉及一种代码转换器，其中包括用以预防移动通信系统中移动至移动呼叫中的语音串联编码的装置，该系统中采用一种可降低无线电路径上传输速率的语音编码方法；一种语音编码器，用以根据所述语音编码方法将被传输给移动台的语音信号编码成语音参数，并将从移动台处接收到的语音参数解码成语音信号；以及一种PCM编码器，用以以PCM语音抽样的形式向一个PCM接口发送上行线路语音信号并从该PCM接口接收下行线路语音信号。
近几年来，已经出现了全数字语音和数据传输的数字移动通信系统。至于移动通信网络，最受限的资源是移动台和基站之间的无线电路径。为减少无线电路径上无线电连接的带宽需求，语音传输利用可提供更低传输速率的语音编码方法，例如16或8kbit/s而非电话网中典型使用的传输速率64kbit/s。对于语音编码，移动台和固定网络终端必须有一个语音编码器和一个语音解码器。在网络端，语音编码功能可以定位在几个可选择的位置，例如基站或移动业务交换中心中。语音编码器和解码器通常位于离基站较远的所谓远程代码转换器单元中。在后种情况下，语音编码参数在专用帧中在基站和代码转换器单元之间传输。
在每个移动始发和移动终接语音呼叫中，代码转换器与网络端的语音连接相连。代码转换器将移动始发语音信号解码(上行线路)，并将移动终接语音信号编码(下行线路)。只要只有一个语音参与者是移动台而另一个是例如公共交换电话网(PSTN)的用户，此类方案就不会引起任何问题。
如果呼叫在两个移动台之间发生(移动至移动呼叫，MMC)，移动通信网络的操作涉及主叫移动台和移动业务交换中心之间的连接上的代码转换器，且相应地，涉及被叫移动用户和(相同或另一个)移动业务交换中心之间的第二代码转换器。然后作为常规呼叫交换的结果，移动业务交换中心(们)将这些代码转换器互连。换句话说，对于每个MMC呼叫，在一个串联中有两个代码转换器单元，并且为该呼叫执行两次语音编码和解码。这叫做串联编码。由于额外的语音编码和解码，串联编码使语音质量恶化，从而在移动通信网络中产生一种问题。迄今为止，由于很少的呼叫是MMC呼叫，所以串联编码还不是一个主要问题。然而，当移动台数目增加时，MMC呼叫的数量也将越来越高。
本发明的目的在于，预防串联编码并由此改善移动至移动呼叫中的语音质量。
本目的通过一种代码转换器实现，根据本发明其特征在于，该代码转换器包括用以在一个子信道中同时发送并接收所述语音参数和所述PCM语音抽样的装置，该子信道由所述PCM语音抽样的一个或多个最低有效比特形成。
本发明还涉及一种用以预防移动至移动呼叫中语音串联编码的方法，该方法包括以下几步：通过一种可减少传输速率并提供语音参数的语音编码方法将语音信号编码，在移动通信网络中通过无线电接口将语音参数发送到第一代码转换器，通过所述语音编码方法将该语音参数解码从而恢复所述语音信号，将来自第一代码转换器的所述语音信号作为PCM语音抽样发送到第二代码转换器。本发明方法其特征进一步在于，在一个子信道中将通过无线电接口接收到的所述语音参数随所述PCM语音抽样同时从第一代码转换器发送到第二代码转换器，该子信道由所述PCM语音抽样的一个或多个最低有效比特形成。
本发明进一步涉及一种构局，用以预防一个移动通信系统中的语音串联编码，在其中移动台和移动通信网络包括语音编码器用以以语音编码参数的形式以一种语音编码速率经由无线电路径传输语音信号，并且在该移动通信网络中移动至移动呼叫包括两个语音编码器的串联连接，在所述串联连接中的语音编码器之间有一个普通的PCM接口，其特征在于由PCM接口中的PCM语音抽样的一个或多个最低有效比特形成的子信道，用以通过移动通信网络转发由移动台中的语音编码器提供的语音编码参数，而无需移动通信网络的语音编码器执行解码或编码。
在本发明的最佳实施例中，可根据移动通信网络的标准程序建立一个MMC呼叫，从而该连接有两个串联的代码转换器。在代码转换器与移动台之间传输的语音用一种可减小传输速率的语音编码方法编码。两个代码转换器都对该语音执行标准代码转换操作，即在一个代码转换器中将其解码成标准数字脉冲编码调制(PCM)语音抽样，该抽样被转发给第二代码转换器，并在那里以所述语音编码方法被编码。在由PCM语音抽样的一个或多个最低有效比特形成的子信道中，同时还传输根据所述语音编码方法从移动台处接收到的语音信息，即在任一个串联的代码转换器中都未对其执行任何代码转换操作(编码和解码)的语音参数。接收代码转换器主要选择根据此语音编码方法经由无线电接口被发送给接收移动台的语音信息。结果，主要只在移动台中执行语音编码，并且编码语音信息，即语音参数，不经串联编码地在移动通信网络中传输，从而改善了语音质量。当接收代码转换器不能在PCM语音抽样的最低有效比特中发现编码语音信息时，则以常规方式从PCM语音抽样中对将要经由无线电接口发送的语音信息进行编码。根据本发明，将PCM语音抽样的一个或多个最低有效比特用作一个子信道，由此引起的PCM连接语音质量的恶化微不足道，并且由于低比特速率的语音编码而导致的语音质量的恶化更衬托出这一影响的微弱。
以避免串联编码为唯一目的的本解决方案在业务信道外部需要信令，由于例如各种附加业务，该方案除了对各种网络元素的修改，还会导致许多其他问题。这些附加业务包括呼叫转移，呼叫保持(例如其中可由移动业务交换中心为主叫方提供音乐)，多用户业务(会议电话呼叫)等。例如，只要在代码转换器之间产生语音编码信息，发自该中心的广播或音乐就不会到达用户。由于本发明的串联连接的代码转换器之间存在一个普通的PCM接口，有可能保持此接口中涉及的所有标准信令以及附加业务，并避免上面公开的问题。在本发明的实施过程中，只需修改代码转换器。这些修改无需标准化，但可以以制造商特定的形式来实施，而不会产生任何兼容性问题。本发明可被应用于任何MMC呼叫，而无需考虑这些移动台是否位于同一移动业务交换中心的业务区内。其唯一前提是代码转换器之间的数字端对端连接；然而，没有这一连接并不引起任何附加问题，而仅仅中断根据本发明的“子信道”，这相当于常规的串联编码呼叫情况。
在移动通信系统中，代码转换器可定位在几个可选择的位置，例如基站中或与基站分开。在后种情况下，该代码转换器叫作远程代码转换器，而语音编码信息在移动通信系统中的基站和远程代码转换器之间在专用帧中传输，此帧还包括同步和控制信息。由此，经由两个串联连接的代码转换器之间的“子信道”，将从基站处接收到的帧略加修改转发到另一个基站，而这些代码转换器不执行任何编码或解码，就可避免MMC呼叫中的串联编码。接收代码转换器在PCM语音抽样的一个或两个最低有效比特中持续地搜寻同步，同时将PCM抽样编码。如果发现同步，接收代码转换器将从该子信道处接收到的帧发送给基站。如果不存在同步，或同步丢失，接收代码转换器将由标准PCM抽样编码并封装成帧的语音编码信息发送给基站。这样，代码转换器无需知道该呼叫是MMC呼叫，也无需知道需要串联预防模式。然而此信息可以以如下方式送给代码转换器，即，通过为从基站发送给代码转换器的帧(上行线路帧)提供信息，说明这些帧涉及一次MMC呼叫。这样，处理每一帧的决定基于专用帧中的信息。而且，帧处理可根据其中包括的控制信息而改变。错误帧处理和不连续传输(DTX)可作为特殊处理的示例被提及。
如果代码转换器位于基站中，一种解决方案是，遵循与远程代码转换器情况下相同的原则，将从无线电接口处接收到的语音编码信息转换成帧，将这些帧通过本发明的“子信道”发送到第二基站。
在下文中，将通过根据附图的最佳实施例来描述本发明，其中
图1举例说明了根据本发明的一种移动通信系统，
图2举例说明了根据GSM建议8.60的一种TRAU语音帧，
图3和4是TXDTX和RXDTX处理器的方框图说明。
本发明可应用于任何采用数字语音传输和语音编码技术以减少传输速率的移动通信系统。
一个示例是欧洲数字蜂窝移动通信系统GSM(移动通信的全球系统)，它正成为一种移动通信系统的世界范围标准。GSM建议中描述了GSM系统的基本元素。有关GSM系统的进一步描述，请参见GSM建议和M.Mouly&M.Pautet的“移动通信的GSM系统”，Palaiseau，France，1992，ISBN：2-9507190-0-7。
GSM及其修订，工作在1800MHz频段上的DCS1800(数字通信系统)，是本发明的主要目标，但这并不意味着本发明仅限于这些无线电系统。
图1非常简捷地描述了GSM系统的基本元素。移动业务交换中心MSC处理输入和输出呼叫的连接。它执行的操作类似于公共交换电话网(PSTN)的交换机的操作。此外，它还执行移动通信特有的操作，例如用户位置管理。移动台MS经由基站系统与中心MSC相连。基站系统包括基站控制器BSC和基站BTS。基站控制器BSC用于控制几个基站BTS。
GSM系统是完全数字化的，而且语音和数据传输也是完全数字化地执行，从而使语音的质量始终如一。在语音传输中，目前采用的语音编码方法是采用短期和长期预测的RPE-LTP(常规脉冲激发-长期预测)。该编码产生LAR，RPE和LTP参数，它们取代实际参数被发送。在GSM建议第6章中涉及了语音传输，在建议06.10中特别涉及到语音编码。在不远的将来，会采用其他编码方法，例如半速方法，而本发明会与之同样地使用。由于本发明不涉及语音编码方法，而且两种相互无关，因此这里将不对任一种语音编码方法作进一步描述。
当然，移动台必须有一个语音编码器和解码器用于语音编码。由于移动台的实施既不是本发明的基础也不是很特别的，因此这里不对其作更详尽描述。1.代码转换器与TRAU帧
在网络端，涉及语音编码和速率匹配的各种操作集中在代码转换器单元TRAU(代码转换器/速率适配器单元)中。根据制造商的选择，TRAU可位于系统中几个可选择的位置。代码转换器单元的接口包括朝向移动业务交换中心MSC的64kbit/sPCM(脉冲编码调制)接口(A接口)，和朝向基站BTS的16或8kbit/sGSM接口。涉及到所述接口，GSM建议中也使用术语上行线路和下行线路，上行线路为从基站BTS到移动业务交换中心MSC的方向，而下行线路即为相反方向。
当TRAU的位置远离基站BTS时，信息在基站和代码转换器/速率适配器单元TRAU之间在所谓的TRAU帧中传输。TRAU帧根据建议08.60包括320比特，而根据建议08.61则包括160比特。现在根据其中的信息内容定义有四种不同的帧类型。它们是语音，操作/维护，数据，和所谓的空闲语音帧。
通常，代码转换器单元TRAU位于移动业务交换执行MSC中，但它还可以是基站控制器BSC或基站BTS的一部分。远离基站BTS的代码转换器单元必须接收无线电接口上的信息用以有效解码。对于代码转换器的这种控制和同步，在基站和代码转换器单元之间的16kbit/s信道上使用一种专用带内信令。该信道还被用于语音和数据传输。在GSM建议08.60和08.61中描述了代码转换器单元的这种远程控制。在下文中只涉及根据建议08.60的系统，但所描述的方法也可轻而易举地应用于根据建议08.61的系统。
为执行同步，每个帧的头两个八比特字节包括16个同步比特。此外，构成一个帧的各16比特字(两个八比特字节)的第一比特是一个同步检测比特。除了包含实际语音，数据或操作/维护信息的比特外，每个帧还包括控制比特，用以传送帧类型的信息和数目可变的其他帧类型专用的信息。而且，例如，语音和空闲帧的最后四个比特T1-T4被分配给上述的时间排列。
图2举例说明了一个含有21个控制比特C1-C21的TRAU语音帧，此外该帧的最后4个比特T1-T4被分配给时间排列。实际的语音信息比特位于八比特字节4-38中。实际上，语音信息包括RPE-LTP(常规脉冲-长期预测)语音编码方法的LAR，RPE和LTP参数。除了该帧所有的业务量比特都处于逻辑状态“1”外，该空闲话音帧与图2中阐述的话音帧类似。
GSM建议8.60将控制比特定义如下。比特C1-C4决定帧类型，即C1C2C3C4＝1110＝下行线路语音帧，而C1C2C3C4＝0001＝上行线路语音帧。比特C5决定信道类型，即C5＝0＝全速信道，而C5＝1＝半速信道。比特C6-C11是用以时间排列的控制比特。比特C12-C15是上行线路方向的帧标志，而C16是下行线路方向的帧标志，主要涉及不连续传输。GSM08.60和06.31中描述了帧标志的编码和使用。C12是不良帧标志BFI，它也用于连续传输中，即BFI＝0＝好帧而BFI＝1＝不良帧。C13-C14建立SID代码(无声描述符)。C15是时间排列比特TAF。C17是下行线路DTX比特，以显示是在下行线路(DTX＝1)中还是在上行线路(DTX＝0)中使用不连续传输。比特C18-C21是上行线路方向上的备用比特。C16是SP比特，以显示在下行线路方向上所述帧是否包括语音。在下行方向上，其他的控制比特是备用比特。
根据建议08.60，现在又出现了一种更新型的GSM建议08.61，其中也定义了几种TRAU帧类型，但其中使用的控制比特与GSM建议08.60中的不同。然而，涉及本申请的发明的所有基本解决方案都可在根据GSM建议08.61的移动通信系统中轻而易举地实施。2.不连续传输DTX
不连续传输DTX涉及一种方法，可在语音的暂停期间中断无线电路径上的传输。其目的在于，减少发射机的功率消耗(主要涉及移动台)以及无线电路径上的总噪声级(影响系统容量)。DTX导致本发明的串联预防操作中的一些特殊特征，因此下文首先使用GSM系统作为示例来探讨常规的DTX。
不连续传输的执行要通过三个主要的要素。在发射端需要话音激活检测VAD，用以检查受检验的信号包括语音还是只包括背景噪声。在GSM建议6.32中确定了VAD操作，并且它根本上基于对信号能量和频谱改变的分析。此外，在发射端还需要可计算背景噪声参数的操作。基于从发射端得到的噪声参数，在接收端产生所谓的舒适噪声，从而使接收者免受在背景噪声下语音和完全无声之间的令人不愉快的切换。不连续传输的所有要素大多数基于一种执行RPE-LTP编码的语音编解码器及其内部参数。2.1发射端(代码转换器下行线路DTX)的功能
图3举例说明了处理发射端不连续传输的操作，即TXDTX处理器(发射DTX)。它将语音帧持续地发送给通信系统。该语音帧用控制比特中的SP(语音)标记来标志，以表明所述帧是否包括语音或者它是否是一个包括有关背景噪声信息的所谓的SID帧(无声描述符)用以在接收端产生舒适噪声。根据从话音激发检测单元处得到的VAD标记来确定SP标记。当VAD标记归零时，表明在信号中未检测到语音，则当计算背景噪声参数所需数目的帧已经通过后，SP标记也会转变为零。无线电系统的发射单元进一步发射这种用零SP标记标志并包括噪声参数的帧，此后无线电路径上的传输被中断。然而，TXDTX处理器继续将包含噪声信息的帧发送给无线电系统，该系统在预定的时间间隔处将这些帧中的一个发送到无线电路径上，以更新接收端的噪声参数。当在信号中再次检测到语音时，将SP标记设定为1并重新开始连续传输。
因此在不连续传输中，在发射端需要一种计算背景噪声参数的操作。上述的发射端编码器产生表示背景噪声的参数。除开普通参数，选择那些可提供有关噪声等级和频谱的参数来表示已被转换为LAR系数的背景噪声，即块最大值和反射系数。在四个语音帧的时间周期内，进一步计算所选参数的平均值。在四个语音块的时间周期内，计算四个块最大值的公用值。这些帧按上述方式在无线电路径上传输。由此，只有部分语音参数被发送，而某些参数被一个由96个零组成的SID代码字所取代。其他未被使用的参数被编码为零。2.2接收端操作(代码转换器上行线路DTX)
相应地，接收端的不连续传输由一个RXDTX(接收DTX)处理器来处理，其结构如图4所示。它从无线电系统接收帧，并根据控制比特中包含的三个标记来处理它们。
BFI标记(不良帧标志)表明所考虑的帧是否包括敏感信息。即例如，如果该帧已在无线电路径上被恶化到一定程度，以致无法在基站的无线电部分中将其再现，则使用BFI标记来标志所述的帧是否合格。当接收到这样一个不良帧，即BFI标记值为1的帧时，在解码前用先前帧的语音参数取代所述帧的语音参数。如果接收到几个用BFI标记标志的帧时，将执行根据GSM建议的静噪操作。上述BFI标记处理的唯一例外是一种上行线路DTX情况，即已经接收到一个有效的SID更新帧，但是此后尚未接收到BFI值为0的标准语音帧。在这种上行线路DTX情况中，一个含有BFI标记的帧表明，应该继续产生舒适噪声。这一点还可选择性地通过发送空闲帧来执行。
SID标记包括两个比特，用它来根据该帧中特定形成的代码中的误码将由无线电系统发送的SID帧分类。根据此分类来确定以后如何使用该帧。如果SID值为2而BFI值为0，它是一个有效的SID帧可用来更新噪声参数。
使用TAF标记(时间排列标记)来表明所考虑的帧是否已用在此子系统外部的信令中，即其目的主要在于表明何时预期下一次SID更新。
依赖于上述三种标记的组合，根据GSM建议06.11或06.21和06.21或06.22和06.31或06.41来执行涉及舒适噪声产生的操作，例如静噪，但一般地说，在接收到一个新的有效SID帧后可起动舒适噪声产生或更新舒适噪声。
舒适噪声产生相应地采用上述的解码器来产生背景噪声。按正常方式使用从发射端接收到的平均参数，并且它们在下一次更新前保持不变。其他参数值的设定使得抽取格和13个RPE抽样的位置是帧专用的分配整数，分别均匀地分布在0-3和1-6的范围中。长期的残留信号的时延参数a在子帧中按次序被设定为值40，120，40，120，即依次为最小值和最大值，而在所有的子帧中长期残留信号的增益参数都设定为零。3.现有技术MMC呼叫
当在现有技术移动通信系统中实现一次移动台MS始发呼叫时，从基站BTS处将相应的信令转发到移动业务交换中心MSC，MSC在例如PSTN线路和上述A接口的线路之间依次建立连接。同时，代码转换器单元TRAU被分配并连接到A接口线路。移动业务交换中心MSC进一步指令基站控制器BSC将主叫移动台MS与之通信的基站BTS连到所分配的A接口线路上。基站控制器BSC在A接口线路与主叫MS与之通信的基站BTS之间建立连接。基站BTS独立地处理无线电路径上的呼叫建立。由此，建立的连接串联地包括移动台MS，基站BTS，基站控制器BSC，代码转换器单元TRCU和移动业务交换中心MSC。这样，使用此连接在MS-TRCU之间传输编码语音，并在BTS-TRCU之间传输TRAU帧。
当现有技术移动通信系统在两个移动台MS之间处理MMC呼叫(移动到移动呼叫)时，有关主叫移动台以与上述相似的方式执行呼叫连接，但现在移动业务交换中心在分配给主叫MS的A接口线路和分配给被叫MS的A接口线路之间建立连接。被叫MS的A接口线路与第二代码转换器单元相连。从所述的第二代码转换器单元到被叫移动台MS的基站将建立一次连接。换句话说，对于每个MMC呼叫将串联地连接两个代码转换器单元，而且该呼叫被编码及解码两次。这被称为串联编码，由于其额外编码和解码而使语音质量恶化。4.根据本发明的MMC呼叫
在本发明中，可根据移动通信网络的常规过程连接MMC呼叫，以使该呼叫包括两个串联结构的代码转换器TRCU。经由所述的两个串联编码代码转换器TRCU将从基站BTS接收到的帧略加改动发送到第二基站BTS，而无需代码转换器执行任何语音编码或解码，就可避免MMC呼叫中的串联编码。结果，只在移动台MS中执行语音编码，并且通过移动通信网络转发语音参数，从而与传统串联编码相比极大地改善了语音质量。
代码转换器可实现几种不同的编码类型，例如全速和半速，并为每种编码类型包括一种根据本发明的串联预防模式。作为选择，可以将表示不同类型的代码转换器TRCU汇聚在一起，用以从中一个呼叫一个呼叫地选择出一种合适的代码转换器。
除了增加下述的信令过程外，Abis接口可与之相同。在Abis接口的TRAU帧中，如下所述，在本发明的主要实施例中唯一的附加是，在上行线路中显示串联预防模式，并在下行线路中通知缺少同步或同步误差。
下文将根据本发明的最佳实施例描述一种构局，用以预防在移动业务交换中心MSC中的MMC呼叫串联编码。为清楚起见，该描述将分为三部分：上行线路传输BTS-TRCU，代码转换器间传输TRCU-TRCU，下行线路传输TRCU-BTS。
首先图1中假设，在基站BTS1覆盖区内有一个移动台MS1，它起动一次MMC呼叫并将其建立到位于基站BTS3覆盖区内的第二移动台MS2。在此情况下，根据GSM建议对移动始发呼叫MOC执行常规的呼叫建立。该呼叫建立涉及MS1和基站控制器BSC1之间的信令，以及移动业务交换中心MSC1和访客位置寄存器VLR(未显示)之间的信令，用以用户鉴别及交换加密密钥。MSC1接收来自MS1的B用户电话簿号码，当它发现B用户是另一个移动用户时，它根据GSM建议对B用户的本地位置寄存器HLR(未显示)进行一次询问。由于B用户位于MSC1区域的事实，作为响应HLR把路由地址送给MSC1。结果，MSC1根据GSM建议执行移动终接呼叫MTC的呼叫建立，该呼叫建立涉及对访客位置寄存器VLR的数据库查询，移动台MSC2的寻呼，加密密钥的鉴别，交换，等等。
MSC1为两个移动台MS1和MS2保留一个专用的A接口的PCM线路。此外，MSC1为MS1保留代码转换器单元TRCU1，为MS2保留与相应的A接口PCM线路相连的代码转换器TRCU2。MSC1建立连接MS1-TRCU1和MS2-TRCU2，以及在分配给MS1的A接口线路和分配给MS2的A接口线路之间的连接。由此，MS1和MS2之间有一个语音连接拥有串联的两个代码转换器TRCU1和TRCU2。在代码转换器之间，存在A接口，即数字PCM连接。
在呼叫建立过程中，严格遵循GSM建议。然而，可以改变呼叫建立使得当MSC1检测到MMC呼叫并需要预防串联编码时，它将有关的信息发送给基站BTS1和BTS2。这段信息可包括在现有消息中。4.1上行线路传输BTS-TRCU
在下文中只描述上行线路传输BTS1-TRCU1。上行线路传输BTS3-TRCU2以相同原则执行。当在GSM建议中确定的BTS1信道编解码器单元CCU接收到有关串联预防模式的信息时，它提供给上行线路TRAU帧如下信息，即向代码转换器TRCU1表示这些帧涉及一次MMC呼叫，并且在其之外不执行任何语音解码。该信息可在上行线路TRAU帧的自由控制比特C18-C21中的一个或其组合中传输。对于串联预防操作，还可以确定控制比特C1-C4通知的新帧类型。在下面的示例中，用控制比特C21表示串联预防模式，即C21＝0＝串联预防模式，而C21＝1＝常规模式。
然而必须注意到，无需TRAU帧传输任何有关串联预防的信息，便可执行本发明。换句话说，移动业务交换中心MSC既不通知基站该呼叫是一次MMC呼叫，也不告之使用了基站上行线路方向上的TRAU帧的控制比特，即C21，来通知串联预防。在此情况下TRCU1也不检测控制比特C21，而是如下所述持续地工作在控制比特值C21＝0，即串联预防模式状态。然而，由于该示例是两者中更复杂的一种，它描述的是一个采用信令和C21控制比特的实施例。
图5所示的流程图阐释了根据本发明的代码转换器TRCU1上行线路方向的操作。从基站BTS1处接收到一个TRAU语音帧之后，代码转换器TRCU1对接收到的TRAU帧执行在GSM建议中确定的除语音解码以外的所有程序(块51)。在块51中处理的TRAU帧继续到语音解码52与辅助程序53。
此外，块51检测帧中控制比特C21的状态。如果控制比特C21处于状态1，TRCU1工作在常规操作模式并将TRAU帧传输至语音解码，而非辅助程序53。在此情况下，TRCU1的操作完全以GSM建议为根据。
语音编码52以GSM建议为根据，从语音编码参数中产生一个数字语音信号以应用于脉冲编码调制(PCM)块54，该块通过根据例如CCITT建议G.711-G.716的脉冲编码调制(PCM)，将数字语音信号转换为64kbit/s比特速率。脉冲编码调制(PCM)工作在64kbit/s速率，从而语音信号以每125微秒的速率抽样，即抽样速率为8kHz，通过采用A定律或u定律编码，将每个抽样的振幅量化为8比特代码。块54将PCM语音抽样经A接口发送给TRCU2。
然而不论其他情况如何，如果块51检测到BTS1已经将控制比特C21＝0插入到TRAU帧中，则TRCU1转换为串联预防模式。在串联预防模式下，块51将TRAU帧发送给解码52和辅助程序53。在块52中解码的语音信号被提供给PCM块54，在其中如在常规操作模式中一样被编码成PCM语音抽样。
辅助程序块53根据GSM建议08.60(或08.61)产生一个TRAU帧，该帧通过PCM块和A接口被转发给第二代码转换器。因为不执行解码，被转发给A接口的TRAU帧本质上包括与从基站BTS1接收到的帧相同的语音参数和控制数据。然而，块53检测接收到的TRAU帧的控制比特，并且可能根据其内容执行辅助操作，这些操作可能会改变被发送给A接口的TRAU帧的内容。
在接收到一个不良的上行线路TRAU帧，也就是用值为1的BFI标记标志的TRAU帧之后，块53用先前上行线路TRAU帧的语音参数取代所述上行线路TRAU帧的语音参数，并在将所述TRAU帧向前发送到A接口和TRCU2之前，设定BFI标记的值为0。如果接收到几个用BFI标记标志的上行线路TRAU帧，块53根据GSM建议对语音参数的值执行静噪程序，并在将其发送到A接口之前，设定不良TRAU帧中的BFI标记值为0，但此情况下也不执行解码。
唯一例外是上行线路TDX情况，此时空闲语音帧或用值为1的BFI标记标志的TRAU帧只表明，块53应该继续产生舒适噪声。
当块53接收到一个有效的SID更新时，它的操作与常规上行线路DTX情况下相同，即激活舒适噪声的产生或用参数更新舒适噪声，但仍不执行解码。
简而言之，可以说除解码以外，所有由GSM建议06.11或06.21确定的操作都被执行，并且BFI标记被设定为0，上行线路DTX被如下处理。在根据GSM建议06.31或06.41接收SID帧之后，执行根据GSM建议06.12或06.22的舒适噪声产生，不过在此情况下也不执行解码，但将被修改的参数封装进帧中。在这些将被向前发送给A接口的标记中根本不改变控制比特。
在根据GSM建议08.61的TRAU帧中，控制比特进一步包括一个UFI标记和一个用于循环冗余校验(CRC)的检查和，它会在把TRAU帧向前发送给A接口之前，引起接收到的TRAU帧的语音参数的改变。对于根据GSM建议08.61的TRAU帧，万一需要改变有关的参数时，除了其他操作，代码转换器TRCU1必须计算新的CRC检查和。
块53将以串联预防模式处理的TRAU帧传输到PCM块，在此处将TRAU帧插入由最低有效比特(例如8kbit/s语音编码)或两个最低有效比特(例如16kbit/s语音编码)构成的“子信道”中，从而将其合并为常规PCM语音抽样。甚至可以采用更多数目的最低有效比特，但这会导致更显著的语音质量恶化。
图6阐释了将根据图2的TRAU帧插入到160个连续的8比特PCM抽样中。在每个PCM抽样中，插入TRAU帧的两个比特来取代PCM语音抽样的两个最低有效的比特。PCM抽样1-8包括同步零，PCM抽样9-18包括控制比特C1-C15，PCM抽样19-155包括数据比特，PCM抽样156-160包括控制比特C16-C21和T1-T4。PCM抽样的六个最高有效比特是PCM语音抽样的原始比特(用符号x标志)。
在本发明的最佳实施例中，如果TRCU1处于常规状态(C21＝1)，PCM块54不把TRAU帧的比特插入到PCM语音抽样的两个最低有效比特中，也就是说发送给A接口的该抽样的所有比特都是PCM抽样的原始比特。由于在以例如一个PSTN用户作为一个呼叫方的呼叫中未采用串联预防，上述方法便可避免语音质量的不必要恶化。
然而，TRCU1可以连续地工作在串联预防模式下，即它一直在PCM抽样中执行TRAU帧的插入。在此情况下接收端要作出决定，是使用PCM抽样还是PRAU帧。其优点便是移动业务交换中心MSC和基站BTS1不必知道该呼叫是MMC呼叫，因为本发明所需的所有修改都集中在代码转换器上。在此情况下，也不按上述方式使用控制比特C21。它所导致的缺点是，其语音质量略次于对PSTN的常规呼叫。如果使用根据建议08.61的帧和由一个最低有效比特构成的子信道，在实际中就不会注意到此恶化。
代码转换器TRCU2还包括一个根据图5的用于上行线路方向上业务的发射单元。4.2代码转换器TRCU1-TRCU2之间的传输
TRCU2以与上述代码转换器TRCU1相同的方式，处理从基站BTS3处接收到的上行线路TRAU帧，并在检测到C21＝0后进行到串联预防模式，或者永远处于预防模式。类似地，以下述有关TRCU2的方式，TRCU1处理从A接口接收到的TRAU帧和PCM抽样。
在代码转换器TRCU1和TRCU2之间，根据GSM建议08.60或08.61的TRAU帧经由A接口在由PCM语音抽样的一个或多个最低有效的比特构成的子信道中传输。在代码转换器TRCU1和TRCU2之间的传输中，与基站BTS1和代码转换器TRCU1之间的使用相同，还可以使用根据GSM建议08.60和08.61的同步方法。4.3下行线路传输TRCU2-BTS3
在下文中，只描述在代码转换器TRCU2处来自A接口的接收，以及下行线路传输TRCU2-BTS3。对于在代码转换器TRCU1处来自A接口的接收和下行线路传输TRCU1-BTS3，可采用相同的原则。
图7所示的流程图阐释了根据本发明的下行线路方向上的代码转换器TRCU2操作。根据GSM建议08.60或08.61，接收代码转换器TRCU2的同步块71在从A接口接收到的PCM抽样的子信道中，即在一个或两个最低有效比特中，持续地搜寻同步。与TRAU帧的同步通过帧中的同步零和1来发生。在呼叫开始当尚未发现同步时，或在呼叫期间当同步已丢失时，要等候接收足够数目的TRAU帧，以确保已发现一个包括TRAU帧的8或16kbit/s子信道，而不是常规PCM抽样的最低有效比特中的一个随机同步模式。与帧的同步被持续执行，并根据可能的定时变化改变分析所用的时间周期。
分离块72使PCM语音抽样分离到编码块73，并使TRAU帧分离到处理块74。
编码块73的作用是，完全根据GSM建议，将PCM语音抽样编码成更低速率语音编码方法的语音编码参数。PCM抽样的编码持续发生，而与是否已实现与TRAU的同步无关。
如果尚未发生与TRAU的同步，或者正在等候校验或同步，已经从PCM语音抽样被编码的语音编码参数从编码块73被传送至处理块75。处理块75在根据GSM建议08.60或08.61将这些帧传输到基站BTS3之前，将语音编码参数插入到TRAU帧中，并为其执行在GSM建议中为代码转换器TRAU2确定的所有程序。
如果已经发生与TRAU帧的同步，则不将语音编码参数从编码块73传送至处理块75。相反，将从A接口处接收到的TRAU帧提供给处理块75，该TRAU帧已经在辅助处理块74中被处理。对于这些TRAU帧，处理块75执行在GSM建议中为代码转换器确定的所有程序，并根据GSM建议08.60(或08.61)产生TRAU帧，以通过Abis接口转发BTS3。当没有执行语音编码时，将被转发的TRAU帧本质上包括与通过A接口接收到的TRAU帧相同的语音参数和控制数据。然而，辅助处理块74检查从A接口接收到的TRAU帧的控制比特，并可能根据其内容执行辅助操作，由此可能改变被传送给BTS3的TRAU帧的内容。
在下文中，将描述辅助处理块74的辅助特征。
如果通过上行线路TRAU帧由BTS3(或经某些其他方法)发送的TRCU2被设定在下行线路DTX关模式，块74只需将帧的类型改变为常规下行线路语音帧的类型，便可转发从A接口接收到的TRAU帧。也就是说，在根据GSM建议08.60的帧中，辅助处理块74设定控制比特C1-C4来表示TRAU帧是一个下行线路帧，即C1C2C3C4＝1110，并总是设定SP比特和空闲比特为1。
如果设定下行线路DTX为开，辅助处理块74将从A接口接收到的TRAU帧的类型改变为常规下行线路语音帧的类型(如果对其控制信息而言它们是常规语音帧)，从而向前发送TRAU帧。在从A接口接收到的所有可根据控制比特被解释为舒适噪声产生帧的TRAU帧中，即在TRCU2可将其解释归属于上行线路DTX的舒适噪声产生帧的那些帧中，SP标记保持为0，并将SID代码词设定为无用的语音参数，而其他的无用语音参数也被设定为0。当从A接口处接收到一个常规的语音帧时，在这些下行线路帧中再次将SP设定为1。
代码转换器TRCU1也包括根据图7的接收单元，用以处理下行线路方向上的语音信息。
还可以改变上述代码转换器TRCU1和TRCU2的操作，以使TRCU2下行线路辅助处理块74对从BTS1处接收到的帧执行各种修改(即，包括上面为TRCU1上行线路辅助处理块53确定的操作)，并且使TRCU1下行线路辅助处理块74对从BTS2处接收到的TRAU帧执行各种修改(即，包括为TRCU2上行线路辅助处理块53确定的各种操作)，由此获得一种随操作的位置而略微变化的结构。在此情况下，TRCU1以此方式将上行线路帧转发给TRCU2，TRCU2也相应地转发给TRCU1。
上述示例描述了在移动业务交换中心MSC1区域内的一次MMC呼叫。本发明还可应用于各个移动台MS定位在不同的移动业务交换中心的MMC呼叫。
假设在根据图1的系统中，位于基站BTS1和移动业务交换中心MSC1区域内的MS1将一个呼叫发送给位于基站BTS4和移动业务交换中心MSC2区域内的移动台MS3。MMC呼叫的开始过程如先前示例，但现在本地位置寄存器HLR将移动业务交换中心MSC2的地址返回给移动业务交换中心MSC1。MSC1将呼叫路由选择到MS2，并包括信令中的信息，即该呼叫是一个MMC呼叫。MSC1以先前示例中的方式，执行代码转换器TRCU1的分配和到移动台MS1方向的呼叫建立。依次，MSC2分配代码转换器TRCU3并执行到移动台MS3的呼叫建立，其方法与先前示例中MSC1执行代码转换器TRCU2的分配和到移动台MS2的呼叫建立的方法相同。在移动业务交换中心MSC1和MSC2之间建立了一个连接，并将代码转换器TRCU1和TRCU3串联连接。此后如先前示例一样，执行BTS-TRCU之间的TRAU帧上行信令传输，TRCU-BTS之间的下行线路传输和代码转换器之间的传输。
这些附图及其描述仅意于阐述本发明。但是应该明了，对本发明的实施例可给予改变，而毫不偏离所附权利要求书的范围和精神。
Claims (22)
1.一种代码转换器，包括用以预防移动通信系统中移动到移动(MS1，MS2)呼叫中的语音串联编码的装置，该系统采用一种语音编码方法以减少无线电路径上的传输速率，
一种语音编码器(52，73)，用以根据所述的语音编码方法将要发送到移动台的语音信号编码为语音参数，并将从移动台处接收到的语音参数解码为语音信号，
一种PCM编码器(54，72)，用以以PCM语音抽样的形式将上行线路语音信号发射给PCM接口，并将从PCM接口处接收下行线路语音信号，其特征在于
该代码转换器进一步包括用以在由所述PCM语音抽样的一个或多个最低有效比特和所述PCM语音抽样同时构成的一个子信道中，发射(53，54)并接收(71，72，74)所述语音参数的装置。
2.一种如权利要求1中所述的代码转换器，其特征在于
语音参数通过所述子信道在语音帧中传输，且所述语音帧也传送控制与同步信息，
从该子信道接收到的帧是下行线路帧，而将要发送给该子信道的帧是上行线路帧。
3.一种如权利要求1中所述的代码转换器，其特征在于
该代码转换器被分配用以转发从移动台接收到的被解码为PCM语音抽样和在所述子信道中未被解码的语音参数。
4.一种如权利要求2或3中所述的代码转换器，其特征在于
该代码转换器被分配用以无需编码地将在一个帧中从所述子信道接收到的，但可能根据上行线路帧的控制信息被修改的语音参数转发至移动台，
该编码器被分配用以持续地将PCM语音抽样编码为语音参数，
该代码转换器被分配用以当该代码转换器没有从所述子信道处正确地接收语音参数时，将从PCM语音抽样编码而成的语音参数发射到移动台。
5.一种如权利要求4中所述的代码转换器，其特征在于，根据各帧的同步信息的代码转换器内部的同步程序，且该代码转换器被分配用以在从该子信道接收到的帧中持续地搜寻帧同步，并当发现同步时判定帧为正确接收。
6.一种如权利要求2，3，4或5中所述的代码转换器，其特征在于，这些帧是根据GSM建议08.60或08.61的TRAU帧。
7.一种如权利要求2，3，4，5或6中所述的代码转换器，其特征在于，该代码转换器是一种远离基站的远程代码转换器，所述远程代码转换器被分配用以通过使用本质上与所述子信道中使用的帧类似的帧来与基站通信，并且代码转换器之间的所述同步本质上与基站和代码转换器之间的同步类似。
8.一种如权利要求7中所述的代码转换器，其特征在于
不良的上行线路帧包括一个不良帧标记，
该代码转换器对从基站接收到的上行线路帧中发生不良帧标记作出响应，用以将先前帧的语音编码信息插入到要向前发送的帧中，并删除不良帧标记。
9.一种如权利要求7中所述的代码转换器，其特征在于
该代码转换器对从基站接收到的几个连续的上行线路帧中发生不良帧标记作出响应，用以对语音编码信息执行预定的静噪操作，而在将其封装进帧中和向前发送之前不将其解码，并用以删除不良帧标记。
10.一种如权利要求9中所述的代码转换器，其特征在于
这些帧是根据GSM建议08.60或08.61的TRAU帧，
所述静噪操作符合无解码的GSM建议06.11或06.21。
11.一种如权利要求7中所述的代码转换器，其特征在于
这些帧是根据GSM建议08.60或08.61的TRAU帧，
按GSM建议06.11或06.21和06.12或06.22和06.31或06.41中任一种的确定来执行所有与舒适噪声产生有关的操作，诸如静噪。
12.一种如权利要求7中所述的代码转换器，其特征在于
在上行线路方向上的不连续传输期间，该代码转换器对接收到一个根据GSM建议06.31或06.41是有效SID帧的TRAU帧作出响应，用以根据GSM建议06.12或06.22无解码地执行舒适噪声更新与产生。
13.一种如权利要求7中所述的代码转换器，其特征在于
在上行线路方向上的不连续传输期间，该代码转换器对接收到一个用值为1以表明它是一个不良帧或空闲话音帧的BFI比特标志的帧作出响应，用以根据GSM建议06.12或06.22无解码地持续产生舒适噪声。
14.一种如权利要求1，2，3，4或5中所述的代码转换器，其特征在于
这些帧是对应于GSM建议08.60或08.61的TRAU帧，
该代码转换器对从PCM接口接收到一个作为常规语音帧的TRAU帧作出响应，用以将帧类型改变为常规下行线路语音帧，并将该帧向前发送到基站。
15.一种如权利要求7中所述的代码转换器，其特征在于
这些帧是对应于GSM建议08.60或08.61的TRAU帧，
该代码转换器对从A接口接收到一个作为常规语音帧的TRAU帧作出响应，用以将帧类型改变为常规下行线路语音帧，并将SP比特和空闲比特设定为1。
16.一种如权利要求13中所述的代码转换器，其特征在于
在上行线路方向上的不连续传输期间，该代码转换器对从A接口接收到一个TRAU帧作出响应，该TRAU帧可被解释作根据建议06.31或06.41更新或产生舒适噪声的帧，用以将该帧下行线路方向改变为SP比特值为0，SID代码词设定为无用语音参数，其余无用参数值为0的帧。
17.一种如权利要求1中所述的代码转换器，其特征在于控制连到主叫和被叫移动台的基站的呼叫信号信息的移动服务交换中心，和有关该呼叫的可能其他网络元素，以及在该呼叫期间使用的语音编码预防。
18.一种如权利要求7-17中所述的代码转换器，其特征在于，这些帧是对应于GSM建议08.60或08.61的TRAU帧，并且在移动到移动呼叫中基站上行线路帧包括一个语音编码禁止标记，根据GSM建议08.60或08.61，所述语音编码禁止标记包括一个值，以决定帧类型域中的新TRAU帧类型，或一个含有自由控制比特的TRAU帧或它们的一个组合。
19.一种如先前权利要求中任一种所述的代码转换器，其特征在于，这些帧是对应于GSM建议08.60或08.61的TRAU帧，并且该代码转换器对包含语音编码禁止标记的上行线路帧执行除解码以外的所有常规操作。
20.一种如权利要求7-17中所述的代码转换器，其特征在于，基站与代码转换器之间的同步与代码转换器之间的同步符合GSM建议08.60或08.61。
21.一种方法，用以预防移动至移动呼叫中的语音串联编码，该方法包括以下几步：
通过一种可减少传输速率并提供语音参数的语音编码方法将语音信号编码，
在移动通信网络中，经由无线电接口将该语音参数传输到第一代码转换器，
通过所述语音编码方法将该语音参数解码，以恢复所述语音信号，
将所述语音信号作为PCM语音抽样从第一代码转换器传输到第二代码转换器，其进一步特征在于
在一个由所述PCM语音抽样的一个或多个最低有效比特构成的子信道中，将经由无线电接口接收到的所述语音参数随所述PCM语音抽样同时从第一代码转换器传输到第二代码转换器。
22.一种构局，用以预防移动通信系统中的语音串联编码，其中移动台(MS1，MS2)和移动通信网络包括语音编码器用以以语音编码参数的形式以一种语音编码速率经由无线电路径传输语音信号，并且其中的移动至移动呼叫包括移动通信网络中两个语音编码器(TRCU1，TRCU2)的串联连接，在所述串联连接中的语音编码器之间有一个常规的PCM接口，其特征在于用PCM接口中PCM语音抽样的一个或多个最低有效比特形成的子信道，用以通过移动通信网络转发由移动台中的语音编码器提供的语音编码参数，而在移动通信网络的语音编码器(TRCU1，TRCU2)中不执行解码或编码。
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