CN1196356C - 用于基站控制器中的语音编码设备及其信号处理方法 - Google Patents

用于基站控制器中的语音编码设备及其信号处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种语音编码设备和方法,其可减少数字信号处理器的实时响应负担,从而改善了DSP的性能,减少由于发生滑移等而导致的数据损失,并减少由于数据损失而导致的数据重传。该语音编码设备包括:根据时分复用方法处理从移动交换中心接收到的语音信号和数据信号的TDM交换机;接收从交换机输出的语音信号和数据信号并执行特定数字信号处理的数字信号处理器;根据数字信号处理器的负载量调节从交换机向数字信号处理器传输的数据信号的数量的信号延迟器;以及控制数字信号处理器的CPU。

Description

用于基站控制器中的语音编码设备及其信号处理方法
技术领域
本发明涉及移动通信基站控制器,尤其涉及一种基于低速传输的语音编码设备。
背景技术
随着移动通信技术从模拟传输到数字传输的转变,国际标准组织把IS-95A,IS-95B和IS-95C发展成为同步移动通信网络的无线电区域(如,终端和基站之间)的传输标准。用于无线电区域的模拟传输标准是第一代技术,IS-95A是第二代技术,IS-95B是第2.5代技术,而IS-95C是第三代技术。
IS-95A是用于语音呼叫和低速(9.6Kbps)无线通信的传输标准。IS-95B标准与IS-95A标准相同,然而,该标准可为一个用户提供最大到8个的传输信道,并且其传输速度(64Kbps)是IS95-A标准传输速度的4~8倍。IS-95C是国际无线电传输标准,提供高速传输速度(128Kbps),同时与IS95-A和IS95-95B标准保持兼容。
图1是一个框图,显示了普通同步移动通信网络。
如图1所示,IS-95A和IS-95B标准通过电路传输信道传输语音呼叫和数据。在语音呼叫业务中,移动终端10利用压缩算法来压缩语音信号,并把所压缩的语音信号转换为数字信号。通过无线传输的特定过程向BTS(基站)30传输所转换的信号。基站30向BSC(基站控制器)40传输所接收的信号。
在BSC 40的语音编码器模块50中,BTS 30的信号被转换成脉冲编码调制(PCM)数据,然后通过移动交换中心(MSC)60向接收方的交换器传输该信号。
在数据业务中,经由BSC 40的语音编码器模块50和MSC 60,通过现有第二代网络电路传输信道向接收方的交换器传输移动终端10的数据信号。
参考图2,下文将描述现有的语音编码设备。
图2是一个框图,显示了现有语音编码设备。
如图2所示,现有语音编码设备50包含用于提供IS-95A/B语音呼叫业务和IS-95A数据业务的低速业务模块150以及用于提供IS-95B数据业务的高速模块160。
低速业务模块150包括用于控制BTS 30和BSC 40之间帧传输的输出,并控制软切换的中央处理单元(CPU)110;以及用于把从BTS 30接收到的语音数据转换成PCM数据的数字信号处理器(DSP)120。
此外,高速业务模块160包括用于控制BTS 30和BSC 40之间帧传输的输出,并控制软切换的CPU 115;以及用于执行高速数据传输业务(IS-95B数据业务)的系统间链路层协议(ISLP)专用CPU 130。ISLP是用于在如MSC 60或BSC 40的系统之间维持数据传输可靠性的协议。此外,其也是具有诸如比特填充功能和流控制功能等功能的链路层相关协议,并与高层数据链路控制(HDLC)处理相似。
在数字移动通信的早期,语音编码设备50主要执行用户的语音呼叫业务处理。然而,为响应对数据业务的巨大需求,语音编码设备50的DSP 120不仅执行语音呼叫业务,也执行低速数据传输业务(IS-95A数据业务)。在功能方面,DSP 120的上述性能的效率比较低。然而,因为通过现有语音通道可以执行数据业务,所以该性能有其优点。
随着IS-95B技术的出现,当在低速数据业务模块150中执行IS-95B技术中所需要的高速数据传输业务(64Kbps)时,在语音编码设备中会出现几种功能性问题。下文将描述上述问题。
第一,因为在DSP 120中必须执行用于高速数据传输的ISLP协议处理,所以为执行协议处理,就要求DSP 120的性能达到特定水平。尤其是,在需要实时响应的TDM(时分复用)传输中,DSP 120必须避免发生频繁中断。上述频繁中断会阻碍DSP 120的其它内部操作(协议处理等)。因此,DSP 120需要具有非常高的性能。
第二,在现有DSP 120中,很难修复由于颤动导致的传输错误。众所周知,IS-95B技术出现后,因为现有DSP 120没有用于从MSC 60接收的数据的缓冲功能,当发生同步信号的滑移时,数据损失将不可避免。在语音呼叫情况中,由于语音数据的特性,数据损失不会影响所传输的下一个数据。然而,在高速数据中,即使数据损失的单位为比特,也必须重传输所有数据。因在DSP 120中执行该过程,所以要求DSP 120具有较高的性能。
为解决上述提及的问题,用于执行IS-95B数据业务的高速业务模块160被添加到语音编码设备150中。为解决第二问题,在高速业务模块160的ISLP专用CPU 130中另外安装了HDLC控制器和缓冲器(或S/W队列)。现有语音编码设备50的低速业务模块150处理IS-95B语音呼叫业务。
然而,如上所述,在把语音编码设备50双工为IS-95A业务模块150和IS-95B业务模块160的过程中,也存在下列问题。
第一,在系统中存在资源管理和效率问题。在有限的MSC匹配资源的情况下,通过在系统中用低速业务模块150和高速业务模块160形成双工通道,会在呼叫处理资源管理和分配中引起困难,且系统扩展性有限。所有的语音呼叫必须经过低速业务模块150,然而,在高速数据业务中,因没有使用低速业务模块150的选择器资源(CPU),所以其效率很低。
第二,存在并行业务提供的问题。
并行业务是指IS-95B用户同时请求语音呼叫业务和高速数据呼叫业务,或在保持高速数据呼叫的同时开始语音呼叫。并行业务是移动通信用户业务选项之一,且已经建立了该选项标准。如上所述,现有语音编码设备50被分为用于IS-95A的业务模块150和用于IS-95B的业务模块160,因而不能支持并行业务。其原因在于低速业务模块150和高速业务模块160不能同时支持选择器资源(CPU),而只能单独支持。
引入以上的参考资料以帮助更好地理解附加或可选的细节、特征和/或技术背景。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种能够利用低速传输DSP而执行高速传输业务的语音编码设备和方法。
根据一个实施例,语音编码设备用于移动通信系统中的基站控制器,包括:交换机,用于接收从移动交换中心传输的语音信号和数据信号;缓冲装置,连接至交换机,用于对来自交换机的数据信号的传输进行缓冲;数字信号处理器,其连接至交换机,用于接收语音信号,并连接至缓冲装置,用于接收来自缓冲装置的经缓冲的数据信号并对于接收的语音信号和数据信号执行预定的数字信号处理。
根据本发明的一个实施例,一种用于移动通信系统的基站控制器中使用的语音编码设备的信号处理方法包括:通过使用交换机接收从移动交换中心传输的语音信号和数据信号;通过使用缓冲装置缓冲从交换机接收的数据信号;以及通过使用数字信号处理器,接收来自交换机的语音信号和来自缓冲装置的经缓冲的数据信号,并对从交换机接收的接收语音信号和从缓冲装置接收的缓冲数据信号执行预定的数字信号处理。
附图说明
参考附图详细描述本发明,其中,相同数字指代相同部件。
附图帮助更好地理解本发明,并在此结合构成本申请的一部分,附图说明本发明的实施例并和说明书一起解释本发明的原理,附图中:
图1是一个框图,显示了普通同步移动通信网络;
图2是一个框图,显示了现有语音编码设备的功能;
图3是一个框图,显示了根据本发明一个实施例的语音编码设备;
图4是一个详细框图,显示了根据本发明一个实施例的语音编码设备;
图5是流程图,显示了根据本发明一个实施例的语音编码方法;以及
图6示例性地显示了TDM帧延迟器的操作。
优选实施例说明
下文将参考附图来叙述本发明的实施例。
图3是一个框图,显示了根据本发明一个实施例的语音编码设备,图4是详细框图,显示了根据本发明一个实施例的语音编码设备。
如图3和图4所示,语音编码设备包括根据时分复用方法而处理从MSC(移动交换中心)60接收到的语音信号和数字信号的TDM交换机230;用于接收从交换机230输出的语音信号和数据信号并执行特定信号处理的DSP 210;根据DSP 210的负载量而调节从交换机230向DSP210传输的数据信号量的信号延迟器(或TDM帧延迟器)220;用于控制DSP 210的CPU 110。
如图6所示,信号延迟器220包括:用于把交换机230的输出信号转换成并行信号的串并转换器330;用于存储并行信号的缓冲器320;用于把存储在缓冲器320中的信号转换成串行信号并向DSP 210传输该信号的并串转换器310;以及用于控制缓冲器320的信号输入/输出的缓冲器控制器340。
串并转换器330和并串转换器310是具有把串行数据转换成并行数据的功能和把并行数据转换成串行数据的功能的转换器。
在现有语音编码设备50的结构中,DSP 210直接连接到TDM交换机230。尤其是,在现有技术中,在DSP 210和TDM交换机230之间不存在用于缓冲的附加硬线,在操作中,DSP 210附属于TDM交换机230。然而,在根据本发明的一个实施例的语音编码设备240中,在DSP 210和TDM交换机230之间存在TDM帧延迟器220。因此,利用现有的语音呼叫业务处理DSP来执行高速数据业务,而不必使用附加高数据传输(或HDLC控制)CPU。
图5是流程图,显示了根据本发明的一个实施例的语音编码方法。
如图5所示,语音编码方法包括:当从MSC 60到TDM交换机230的信号是语音信号时,直接向DSP 210传输该信号,如S2所示,当该信号是数据信号时,通过信号延迟器220向DSP 210传输该信号;通过检查DSP 210的负载量而调节从信号延迟器220向DSP 210传输的传输信号量;以及对所传输的语音信号(或数据信号)执行特定的数字信号处理。
传输量调节可包括:如S3所示,把向DSP 210传输的信号转换成并行信号;如S4所示,在缓冲器内存储该并行信号;如S5所示,把所存储的信号转换成串行信号,并在缓冲器控制器340的控制下,向DSP210传输该串行信号。
图6示例性地显示了TDM帧延迟器的操作。
参考图4~图6,下文将详细描述根据本发明一个实施例的语音编码设备的操作。
首先描述IS-95A/B数据传输业务。在从MSC 60传输的时分复用数据(高速ISLP或低速ISLP数据)中,TDM交换机230提取特定时隙的数据,并向TDM帧延迟器220的串并转换器330传输该数据。串并转换器330把所传输的数据转换成并行数据,并通过缓冲器320的写端口把该数据写入缓冲器320中。根据从移动交换中心60接收到的时钟信号,缓冲器控制器340执行‘写操作’。此外,向并串转换器310和串并转换器330提供时钟信号,从而控制相互的转换操作。
同时,并串转换器310把存储在缓冲器320内的并行数据转换成串行数据,并向DSP 210的串行端口传输该数据。缓冲器控制器340调节缓冲器320的输出数据量,因此,在低速IS-95A的DSP 210中能够处理从TDM交换机230传输的高速IS-95B用户数据。
尤其是,缓冲器控制器340检查DSP 210的负载量,当DSP 210的负载量增加时,增加缓冲器320的数据存储容量。当DSP 210的负载量减少时,减少缓冲器320的数据存储容量。因此,调节了TDM帧延迟器220向DSP 210传输的数据传输量。在缓冲器320中存储的数据量是读指针值和写指针值之间的差值(间隔值)。
与现有DSP相比,通过添加TDM帧延迟器220,极大地减少了实时响应的负担,并可以在现有语音编码设备50和TDM交换机140之间的连接结构上除去由颤动噪声而引起的比特错误。
当根据一个实施例的语音编码设备执行IS-95A/B语音呼叫业务时,DSP 210和TDM帧交换机230不经由TDM帧延迟器220而直接发送/接收语音信号。
通过减少DSP 210的实时响应负担,从而提高了DSP 210的性能,所以减少了由于发生滑移等而导致的数据损失,也减少了由于数据损失而导致的数据重传。
此外,因为语音编码设备可用语音呼叫业务处理DSP来执行高速数据业务,所以可向IS-95B用户提供并行业务,因此,可以简单有效地管理资源。
上述的实施例和优点仅仅是示例性的,并不对本发明构成限制。本发明可以容易地应用于其它类型的装置。本发明的说明书是用于进行说明,不限制权利要求的范围。对于本领域的技术人员,很显然可以有很多的替换、改进和变化。在权利要求书中,装置加功能的语句旨在涵盖实现所述功能的结构,其不仅包括结构的等同,也包括等同的结构。

Claims (14)

1.一种语音编码设备,用于移动通信系统中的基站控制器,包括:
交换机,用于接收从移动交换中心传输的语音信号和数据信号;
缓冲装置,连接至所述交换机,用于对来自所述交换机的数据信号的传输进行缓冲;
数字信号处理器,其连接至所述交换机,用于接收所述语音信号,并连接至所述缓冲装置,用于接收来自所述缓冲装置的经缓冲的数据信号并对于接收的语音信号和数据信号执行预定的数字信号处理。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,缓冲装置通过根据所述数字信号处理器的负载量调节要传输至所述数字信号处理器的接收数据信号量,而执行所述数据缓冲。
3.根据权利要求1所述的设备,其中,缓冲装置包括:
第一转换器,用于把所接收的数据信号转换成并行数据信号;
缓冲器,用于存储来自所述第一转换器的并行数据信号;
第二转换器,用于把来自所述缓冲器的所存储的并行数据信号转换成串行数据信号;以及
缓冲器控制器,用于控制要从所述第二转换器传输至所述数字信号处理器的串行数据信号量。
4.根据权利要求3所述的设备,其中,缓冲器控制器检查所述数字信号处理器的负载,并通过当所述数字信号处理器的负载增加时增加所述缓冲器的存储容量以及当所述数字信号处理器的负载减少时减少所述缓冲器的存储容量,而控制要从所述第二转换器传输至所述数字信号处理器的串行数据信号量。
5.根据权利要求4所述的设备,其中,缓冲器的存储容量是读指针和写指针之间的差值。
6.根据权利要求5所述的设备,其中,缓冲器控制器使数据转换操作和数据存储操作同步。
7.根据权利要求6所述的设备,其中,根据来自交换机的同步信号而使数据转换操作和数据存储操作同步。
8.一种用于移动通信系统的基站控制器中使用的语音编码设备的信号处理方法,包括:
通过使用交换机接收从移动交换中心传输的语音信号和数据信号;
通过使用缓冲装置缓冲从所述交换机接收的数据信号;以及
通过使用数字信号处理器,接收来自所述交换机的所述语音信号和来自所述缓冲装置的所述经缓冲的数据信号,并对从所述交换机接收的接收语音信号和从所述缓冲装置接收的缓冲数据信号执行预定的数字信号处理。
9.根据权利要求8所述的方法,其中缓冲步骤通过根据所述数字信号处理器的负载量调节要传输至所述数字信号处理器的接收数据信号量而执行所述数据缓冲。
10.根据权利要求8所述的方法,其中缓冲步骤包括:
把所接收的数据信号转换成并行信号;
在并行数据信号存储在缓冲器中;
把来自所述缓冲器的所存储的并行数据信号转换成串行数据信号;以及
控制要传输至所述数字信号处理器的串行数据信号量。
11.根据权利要求10所述的方法,其中控制步骤包括以下步骤:检查所述数字信号处理器的负载,以及通过当所述数字信号处理器的负载增加时增加缓冲器的存储容量并当所述数字信号处理器的负载减少时减少缓冲器的存储容量而控制要传输至所述数字信号处理器的串行数据信号量。
12.根据权利要求11所述的方法,其中缓冲器的存储容量是在读指针和写指针之间的差值。
13.根据权利要求12所述的方法,还包括同步数据转换操作和数据存储操作的步骤。
14.根据权利要求13所述的方法,其中数据转换操作和数据存储操作是根据来自所述交换机的同步信号而执行的。
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