CN1250028C - 无线通信系统中使用非对称语音编码器来产生非对称链路的方法和装置 - Google Patents

无线通信系统中使用非对称语音编码器来产生非对称链路的方法和装置 Download PDF

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Abstract

提出用于平衡无线通信系统前向链路容量和反向链路容量的方法和装置。在这两个链路中实现具有可选模式的语音编码器，以使前向链路语音编码器运行的模式集不同于反向链路语音编码器使用的模型集。因为反向链路具有比前向链路更高的用户容量，故反向链路语音编码器能够以更高平均数据速率运行。因此，反向链路语音编码器使用的模式集，无需低平均数据速率模式就可以实现。从模式集中消去一些模式，可以减少语音编码器的复杂性。

Description

无线通信系统中使用非对称语音编码器来产生非对称链路的方法和装置
背景
I.发明领域
本发明通常涉及无线通信领域，尤其涉及产生无线通信系统中用无线电的非对称链路的方法和装置。
II.背景
采用数字技术的语音传输日渐普遍，尤其是在长距离和数字无线电话应用中。由此，在维持重建语音的可察觉音质的同时确定在一个信道上可以发送信息的最少数量产生了兴趣。假如通过简单抽样和数字化发送语音，为获得传统模拟电话的音质，要求数据速率达到每秒64千比特(kbps)。但是，通过在接收机适当编码、传输和重新合成后，紧接着使用语音分析，可以实现数据速率的大大减少。
可见压缩语音的设备用于通信的许多领域。一个示范领域是无线通信。无线通信领域有许多应用包括，例如无绳电话、寻呼、无线本地环路、无线电话(如蜂窝和PCS电话系统)、移动因特网协议(IP)电话和卫星通信系统。尤其重要的应用是移动用户的无线电话。
对于无线通信系统发展了多种用无线电的接口，这些系统包括例如频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。随之相关的，建立了各种国内国际标准，例如高级移动电话服务(AMPS)、全球数字移动电话系统(GSM)和临时标准95(IS-95)。示范无线电话通信系统是码分多址(CDMA)系统。IS-95和它的衍生物，IS-95A、ANSI J-STD-008、IS-95B、提议的第三代标准IS-95C和IS-2000等(在此总体称为IS-95)，由电信工业协会(TIA)和其他熟知的标准组织公布，用来规定蜂窝或PCS电话通信系统的CDMA用无线电的接口的使用。充分依照IS-95标准使用配置的示范无线通信系统在美国专利号5,103,459和4,901,307的专利中已描述，此专利转让给了本发明受让人，并通过引用结合于此。
采用一些技术来通过提取与人类语音发生模型有关的参数来压缩语音的设备称作语音编码器。语音编码器将输入的语音信号分为时间块或分析帧。语音编码器通常包括编码器和解码器。编码器分析输入的语音帧，以提取某些相关的参数，然后量化这些参数成二进制表示，即一组比特或二进制数据分组。在通信信道上发送数据分组到接收机和解码器。解码器处理数据分组，去量化它们以产生参数，并使用去量化参数重新合成语音帧。
语音编码器的功能是通过移除语音中本身固有的自然冗余，来压缩数字化语音信号成低比特率信号。通过使用一组参数来表示输入语音帧，并用一组比特来量化表示参数，从而实现数字压缩。假如输入语音帧拥有的比特数是Ni，语音编码器产生的分组拥有的比特数是N0，则通过语音编码器获得的压缩因子是Cr＝Ni/N0。当达到目标压缩系数时，困难是要保持已解码语音的高语音质量。语音编码器的性能依赖于(1)语音模型或上述分析与合成过程结合的好坏，和(2)以每帧N0比特的目标比特率来执行参数量化过程的好坏。语音模型的目标是使用每帧一小组参数，来捕获语音信号的要素或目标语音质量。
解码语音的一个有效技术是多模式编码。示范多模式编码技术在1998年12月21日提交的美国申请序列号09/217,341号的专利申请中描述，题为VARIABLERATE SPEECH CODING，此专利申请转让给了本发明受让人，并通过引用结合于此。常规多模式编码器对不同类型的输入语音帧应用不同的模式或编码-解码算法。每种模式，或编码-解码过程，以最有效的方式定制最优表示语音段的某个类型，例如有声语音、无声语音、过渡语音(例如在有声和无声语音期间发生的语音)和背景噪声(静默或无言语)。一外部、开环模式判定机构检测输入语音帧，并关于对此帧应用哪种模式做出判定。通常开环模式判定可以通过从输入帧中提取大量参数，估计关于某个暂态和频谱特性的参数并在估计基础上作出模式判定来执行。
目前，对在无线通信网络中提高传输效率具有强烈的商业需求。如上所述，从语音抽样中提取语音参数从而获得高目标压缩因子Cr是创造高效系统的一种方法。但是，将语音信息有效压缩为数据二进制分组不是完全针对本问题，即减少从基站到远程站数据分组无线电传输的瓶颈问题。在此说明书中，基站指的是和远程站通信的硬件。依据使用术语的环境，小区指的是硬件或地理覆盖区域。扇区是小区的一部分。因为CDMA系统的扇区具有小区的特性，所以依据小区所述示范很容易扩展到扇区。
在CDMA系统中，用户间的通信通过一个或多个基站来引导。通过在反向链路上传送数据给基站，在一个远程站的第一用户与在第二远程站的第二用户通信。基站接收数据并发送此数据给另一个基站。在相同基站或第二基站的前向链路上传送数据给第二远程站。前向链路指的是从基站到远程站的传输，反向链路指的是从远程站到基站的传输。在IS-95和IS-2000系统中，分配前向链路和反向链路单独的频率。
前向链路包括多个导频和话务信道，其中每个信道通过适当的Walsh或准正交函数扩展。每个信道然后通过伪噪声(PN)序列以1.2288Mcps的固定码片速率扩展。使用Walsh编码和PN序列允许基站产生多个前向链路CDMA信道。反向话务信道也可以包括多个信道，由每个单独用户网络的无线电配置所专用的。
物理地构建每个信道以达到功能性的不同目的。例如，导频信道可以使用Walsh编码″W0″被简单扩展，但合成信道是已编码的、交错的、扩展的且已调制的扩频信号。其他前向和反向链路信道也可以是已编码的、交错的、扩展的且已调制的扩频信号，但利用各种值来满足各种适当的通信标准所施加的需求。
发明概述
提出一种产生非对称链路的新颖改良的方法和装置。在一个实施例中，非对称链路是为了平衡无线通信系统中前向链路容量和无线通信系统中反向链路容量包括的步骤有：以在前向链路上的第一模式集运行第一语音编码器，其中在第一模式集中至少一种模式与低平均数据速率相关；以及以在反向链路上的第二模式集运行第二语音编码器，其中第二模式集中每种模式都与高平均数据速率相关。
在另一个实施例中，提出一种在无线通信系统的前向链路和反向链路中传输数据帧的方法，此方法包括的步骤有：在第一多个模式中运行前向链路语音编码器；在第二多个模式中运行反向链路语音编码器，其中在第二多个模式中至少有一个模式不同于第一多个模式中的每一个模式。
在另一个实施例中，提出一种在无线通信系统的前向链路和反向链路中传输数据帧的方法，此方法包括的步骤有：在第一多个模式中运行前向链路语音编码器；在第二多个模式中运行反向链路语音编码器，其中在第一多个模式中至少有一个模式不同于第二多个模式中的每一个模式。
附图简述
从以下详细描述并结合附图，本发明的特点、目的和优点会变得更明显，其中全文中相似的标号表示相应的部分，其中：
图1是无线电话系统的框图；
图2是在语音编码器每个端终止的通信信道框图；
图3是语音编码器的框图；
图4是语音编码器的框图；
图5是包括编码器/发射机以及解码器/接收机部分的语音编码器的框图；
图6是有声语音片断幅度对时间的信号图；
图7是使用IS-95标准厄兰容量对车辆移动的示意图；
图8是使用IS-2000标准厄兰容量对车辆移动的示意图；
图9是操作于通信会话的前向和反向链路上的非对称语音编码器的框图。
较佳实施例详述
实施例是针对能产生非对称前向和反向链路的非对称语音解码器。非对称前向和反向链路的产生，使用前向链路的厄兰容量和反向链路的厄兰容量中的不平衡，来减少在反向链路中语音解码器的复杂性。厄兰是话务流的度量，其中一个厄兰相当于持续使用一个语音信道或者等同于在一个较少的时间内使用的信道数。下文所述的示范实施例针对配置成采用CDMA无线电接口的无线电话通信系统中。然而，那些本领域技术人员能够知道，用于产生非对称链路的方法和装置可以针对任何各种各样的采用广泛为本领域技术人员熟知的通信系统。
示范CDMA系统
如图1所示，CDMA无线电话系统通常包括多个移动用户单元10、多个基站12、基站控制器(BSC)14和移动交换中心(MSC)16。MSC16被配置成对接常规公共交换电话网络(PSTN)18。MSC16还被配置成对接BSC14。BSC14通过回程线路耦合于基站12。回程线路可被配置来支持几种已知的接口任一种，包括诸如E1/T1、ATM、IP、PPP、帧中继、HDSL、ADSL、或xDSL。可以理解在系统中可以有超过2个BSC14。每一个基站12有利地包括至少一个扇区(未示出)，每一个扇区包含全方向天线或放射状地由基站12指向特殊方向的天线。可替换地，每一个扇区可以包括2个天线作分集接收。每一个基站12可以有利地设计成支持多个频率分配。扇区和频率分配的交集可称为CDMA信道。基站12也可以被认为是基站收发器子系统(BTS)12。可替换地，“基站”可能用与本行业中一同被称为BSC14和一个或多个BTS12。BTS12也可以表示为“小区站点”12。可替换地，给定BTS12的各个扇区可称为小区站点。移动用户单元10通常是蜂窝或PCS电话10。系统有利地依照IS-95标准来配置使用。
在蜂窝电话系统的典型运行中，基站12从一系列的移动单元10接收到一系列的反向链路信号。移动单元10引导电话呼叫或其他通信。给定基站接收到的每一个反向链路信号在那个基站12中得到处理。最终数据被运送到BSC14。BSC14提供呼叫资源的分配和移动管理功能，包括对基站12之间软切换的安排。BSCS14也发送接收到的数据至MSC16，其为PSTN18的接口提供了额外的路由服务。类似地，PSTN18和MSC16对接，MSC16和BSC14对接，这样依次控制基站12来发送一系列前向链路信号到一系列移动单元10。本领域技术人员应该知道用户单元10在替代的实施例中可以是固定单元。
无线通信系统中的编码器和解码器
在图2中，第一编码器100接收数字化语音样本s(n)，并对样本s(n)进行编码以在传输媒介102或通信信道102上传送到第一解码器104。解码器104对编码过的语音样本进行解码，合成输出语音信号SSYNTH(n)。为了在相反的方向传送，第二编码器106并对数字化语音样本s(n)进行编码，在通信信道108上传送。第二解码器110接收并对编码的语音样本进行解码，产生合成的输出语音信号SSYNTH(n)。
语音样本表示按照任何本领域已知的各种方法任一种(包括如脉冲编码调制(PCM)、压缩扩展的μ律、A律)来数字化和量化的语音信号。如本领域所知，语音样本s(n)被组织成输入数据帧，其中每一帧包含预定数量的数字化语音样本s(n)。在示范实施例中，采用了一个8kHz的采样率，其中每20ms帧包括160个样本。在下面描述的实施例中，数据传输速率在逐帧的基础上，可以有利地从全速率到1/2速率到1/4速率到1/8速率变化。数据传输速率的变化是有利的，因为对于包含着相对较少语音信息的帧可选择性地采用较低比特率。如本领域技术人员所理解，可以使用其他的采样率和/或帧大小。同样在下述实施例中，对应于语音信息或帧的能量，可以在逐帧的基础上改变语音编码(或译码)模式，变化地。
第一编码器100和第二解码器110一起组成了第一个语音编码器(编码器/解码器)，或语音编解码器。语音编码器能够应用于任何传送语音信号的通信设备，包括如，用户单元、BTS、或上面参考图1描述的BSC。类似地，第二编码器106和第一解码器104一起组成了第二语音编码器。本领域技术人员可明白，语音编码器能够用数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、离散门逻辑、固件、或任何常规可编程软件模块和微处理器来实现。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪存、寄存器或任何业内所知的其他形式的存储媒介中。可替换地，任何常规处理器、控制器、或状态机可以用微处理器替代。在美国专利号5,727,123的专利(其转让给本发明受让人，并通过引用完全结合于此)和1998年7月21日提交的美国专利号5,784,532，题为“VOCODER ASIC”的专利(其转让给本发明受让人并通过引用完全结合于此)中描述了专为语音编码设计的示范ASIC。
编码器结构
在图3中可用于语音编码器中的编码器200，包括模式判定模块202、字符间距估算模块204、LP分析模块206、LP分析滤波器208、LP量化模块210和余项量化模块212。提供输入语音帧s(n)到模式判定模块202、字符间距估算模块204、LP分析模块206和LP分析滤波器208。模式判定模块202基于每个输入语音帧s(n)其他特性中的周期、能量、信噪比(SNR)或零交叉率，来产生模式指数IM和模式M。各种根据周期来区分语音帧的方法，在美国专利号5,911,128的专利中作了描述，其转让给本发明受让人，并通过引用完全结合于此。这样的方法也结合到电信工业协会临时标准TIA/EIA IS-127和TIA/EIA IS-733中。示范模式判定方案也在上述美国申请序列号09/217,341的专利申请中作了描述。
字符间距估算模块204基于每个输入语音帧s(n)，产生字符间距指数IP和一个滞后值P0。LP分析模块206对每个输入语音帧s(n)执行线性周期性分析，以产生一个LP参数a。提供LP参数a给LP量化模块210。LP量化模块210也接收模式M，从而以相关模式方式执行量化过程。LP量化模块210产生LP指数ILP和一个量化的LP参数。除接收输入语音帧s(n)以外，还接收量化的LP参数ā。LP分析滤波器208，产生LP余项信号R[n]，表示在输入语音帧s(n)和基于量化的线性周期参数重建语音帧之间的误差。提供LP余项信号R[n]、模式M和量化的LP参数给余项量化模块212。基于这些数值，余项量化模块212产生余项指数IR和量化的余项信号
解码器结构
在图4中可用于语音编码器中的解码器300包括LP参数解码模块302、余项解码模块304、模式解码模块306和一个LP合成滤波器308。模式解码模块306接收并解码模式指数IM，由此产生模式M。LP参数解码模块302接收模式M和LP指数ILP。LP参数解码模块302解码接收到的数值，以产生量化LP参数。余项解码模块304接收余项指数IR、间距指数IP、和模式指数IM。余项解码模块304解码接收到的数值，以产生量化余项信号
Figure C0181442400102
提供量化的余项信号
Figure C0181442400103
和量化的LP参数给LP合成滤波器308，由此其合成解码的输出语音信号[n]。
多模式编码器/解码器的运行
图5示出了通过通信信道或传输媒介404，与多模式语音解码器402通信的多模式语音编码器400的运行功能。通信信道404有利地是依据IS-95配置的RF接口。本领域技术人员明白，编码器400有相关的解码器(未示出)。编码器400与其相关的解码器一起形成第一语音编码器。本领域技术人员还明白，解码器402有相关的编码器(未示出)。解码器402与其相关的编码器一起形成第二语音编码器。第一和第二语音编码器可以有利地作为第一和第二DSP的部分来实现，并驻留在例如PCS或蜂窝电话系统中的用户单元和基站中，或卫星系统中的用户单元和网关中。
编码器400包括参数计算器406、模式分类模块408、多个编码模式410和分组格式化模块412。编码模式410的数量以n表示，任何一个技术人员可明白，其可以表示编码模式410的任何合理数量。为简单起见，仅显示3个编码模式410，用虚线表示可能存在的额外编码模式410。解码器402包括分组分解器和分组丢失检测器模块414、多个解码模式416、消去解码器418和后置滤波器或语音合成器420。解码模式416的数量以n表示，任何一个技术人员可明白，其可以表示解码模式416的任何合理数量。为简单起见，仅显示3个解码模式416，用虚线表示可能存在的额外解码模式416。
提供语音信号s(n)给参数计算器406。语音信号被分为称作帧的采样块。n的值指明帧的数量。在替换实施例中，线性预测(LP)余项误差信号是用于替代语音信号。LP余项由诸如CELP编码器的语音编码器使用。LP余项的计算有利地通过提供语音信号给反向LP滤波器(未示出)来实现。此反向LP滤波器的传输函数A(Z)根据下面的公式来计算：
A(Z)＝1-a1z-1-a2z-2-...-apz-p
其中系数a1是具有根据已知方法预定选择值的滤波器抽头，如上述美国专利号5,414,796的专利和美国申请序列号09/217,494的专利申请中描述的。数p表示为了预测的目的，反向LP滤波器使用的先前抽样的数量。在特定的实施例中，p设置为10。
参数计算器406基于当前帧取得各种参数。在一个实施例中，这些参数下面的至少一个：线性预测编码(LPC)滤波器系数、线性频谱对(LSP)系数、归一化自相关函数(NACF)、开路迟滞、零交叉速率、带宽能量和共振峰余项信号。LPC系数、LSP系数、开路时延、带宽能量和共振峰余项信号的计算，在上述美国专利号5,414,796的专利中作了详细描述。NACF和零交叉速率的计算在上述美国专利号5,911,128的专利中作了详细描述。
参数计算器406耦合于模式分类模块408。参数计算器406提供参数给模式分类模块408。为了为当前帧选择最适合的编码模式410，模式分类模块408在逐帧的基础上，在编码模式410之间动态交换耦合。模式分类模块408通过将参数和预定阈值和/或上限值比较，为当前帧选择特定的编码模式410。基于此帧的能含量，模式分类模块408把此帧分为无声或非活动语音(例如静默、背景噪声或话语中的暂停)，或语音。随后基于此帧的周期，模式分类模块408把语音帧分为特殊类型的语音，例如有声的、无声的或暂态的。
有声语音是展示周期的相对高等级的语音。图6曲线图中显示了有声语音的片断。如图所示，字符间距时段是语音帧的一部分，可以用于有利分析和重建帧的内容。无声语音通常包括和谐音。暂态语音帧通常是有声和无声语音间的过渡。既不是分为有声语音也不分为无声语音的帧被分类为暂态语音。本领域技术人员可明白，可以使用任何合理的分类方案。
将语音帧分类是有利的，因为不同编码模式410可以用于对不同类型的语音进行编码，从而更有效的使用在共享信道诸如通信信道404中的带宽。例如，有声语音是周期性的，从而可以使用高周期性、低比特率、高周期性的编码模式410来对有声语音进行编码。分类模块例如模式分类模块408，在上述美国申请序列号09/217,341的专利申请和1999年2月26日提交的美国申请序列号09/259,151，题为CLOSE-LOOP MULTIMODE MIXED-DOMAIN LINEAR PREDICTION(MDLP)SPEECH CODER的专利申请中作了详细描述，它们已转让给了本发明受让人，并通过引用完全.结合于此。
模式分类模块408基于帧的分类为当前帧选择编码模式410。各种编码模式410并行联接。编码模式410中的一个或多个在任何所给的时间都可以运行。然而，在任意所给的时间，仅仅有一个编码模式410可有利地运行，且是根据此当前帧的分类所选择的。
根据不同的编码比特率、不同的编码方案或不同的编码比特率和编码方案的组合，可有利的运行不同的编码模式410。在示范实施例中，使用的各种编码速率可以是全速率、半速率、四分之一速率和/或八分之一速率。使用的各种编码方案可以是CELP编码、标准字符间隔周期(PPP)编码(或波形插值(WI)编码)和/或噪声激励线性预测(NELP)编码。因此，例如特定的编码模式410可以是全速率CELP，另一个编码模式410可以是半速率CELP，再一个编码模式410可以是四分之一速率PPP，和又一个编码模式410可以是NELP。
根据CELP编码模式410，用LP余项信号的量化形式来激励线性预测声域模型。整个先前帧的量化参数用于重建当前帧。从而CELP编码模式410提供语音相关的精确复制，但以相对高编码比特率的代价。CELP编码模式410可以有利地用于编码分类为暂态语音的帧。示范可变速率CELP语音编码器在上述美国专利号5,414,796的专利中作了详细描述。
根据NELP编码模式410，已滤波的、伪随机的噪声信号用于模型化语音帧。NELP编码模式410是获得低速率的相对简单的技术。NELP编码模式410可以有利地用于编码分类为无声语音的帧。示范NELP编码模式410在上述美国申请序列号09/217,494的专利申请中作了详细描述。
所选的编码模式410耦合于分组格式化模块412。选择的编码模式410编码或量化当前帧，并向分组格式化模块412提供量化后的帧参数。为在通信信道404上传输，分组格式化模块412有利地将量化后的信息集中到分组中。在一个实施例中，根据IS-95标准，分组格式化模块412配置成提供误差校正编码并格式化分组。分组数据被提供给发射机(未示出)、转换到模拟格式、进行调制，并通过通信信道404发送到接收机(也未示出)，接收机接收、解调以及数字化分组并提供分组给解码器402。
在解码器402中，分组分解器和分组丢失检测器模块414接收来自接收机的分组。分组分解器和分组丢失检测器模块414基于逐个分组，在解码模式416之间动态交换耦合。解码模式416的数量与编码模式410的数量一样，且本领域技术人员认识到，每个数量的编码模式410与配置成采用相同编码比特率和编码方案的各个相似数量的解码模式416相关。
假如分组分解器和分组丢失检测器模块414检测分组，则分解此分组并提供给相关解码模式416。假如分组分解器和分组丢失检测器模块414没有检测到分组，则宣布分组丢失，且消去解码器418有利地执行帧消去过程，如在2000年4月24日提交的相关美国申请号09/557,283，题为FRAME ERASURE COMPENSATIONMETHOD IN A VARIABLE RATE SPEECH CODER的专利申请中所描述的，此专利申请转让给了本发明受让人，并通过引用完全结合于此。
解码模式416和消去解码器418的并行阵列耦合于后置滤波器420。相关解码模式416解码或去量化，分组提供信息给后置滤波器420。后置滤波器420重建或合成语音帧，输出合成语音帧(n)。示范解码模式和后置滤波器在上述美国专利号5,414,796的专利和美国申请序列号09/217,494的专利申请中作了详细描述。
通过执行可选择模式的语音编码器来减少前向和反向链路中的不平衡
如上所述，厄兰是系统容量测量的单位，其中一个厄兰为持续使用一个语音信道。图7示出了作为用户移动函数的IS-95前向链路和IS-95反向链路的厄兰容量。线700对应于反向链路容量，线路710对应于前向链路容量。图8示出了IS-2000前向链路和IS-2000反向链路的厄兰容量。线800对应于反向链路容量，线810对应于前向链路容量。在两种CDMA系统中，当远程站正以低速率移动时，前向链路厄兰容量远远低于反向链路的厄兰容量。例如，在图7中，50％的远程站处于运动中的点，反向链路的容量是26.9，前向链路容量是12。因此反向链路容量比前向链路容量多2.24倍。在此应该注意的是，由于通信系统在前向和反向链路上都必须引导语音活动，所以系统容量由最低速链路限制。
远程站的语音编码器和基站的语音编码器通常实施以支持同样的语音编码模式，其导致实现支持在所有语音编码器的所有数据速率的对称系统。
在一个示范实施例中，通过执行有几种可选模式，每个模式与平均数据速率相关的语音编码器，可减少前向链路容量和反向链路容量的不平衡。表1示出了通过没有可选模式的语音编码器，可选模式语音编码器的容量增益。
  Cdma2000前向链路   Cdma2000反向链路   IS95前向链路   IS95反向链路
  模式0   0％   0％   0％   **
  模式1   26％   16％   26％   **
  模式2   49％   30％   49％   **
  模式3   58％   **   58％   **
表1：可选模式语音编码器的增益(**不建议在反向IS-95链路上_速率的使用)
表1的模式每一个都关联着通过混合全速率，半速率，1/4速率和1/8速率帧所得的平均数据。表2示出了用来获得每个模式的各种帧的混合百分比。
  模式0   模式1   模式2   模式3
  全速率   42.5％   23.52％   9.74％   6.94％
  _速率   5.5％   10.87％   24.51％   23.65％
  _速率   0％   11.32％   10.60％   14.27％
  1/8速率   52％   54.30％   55.14％   55.14％
表2：用来运行可选模式语音编码器的模式的原始语音速率统计数据
应该注意的是，增加的模式数目预示着系统容量和语音质量之间的权衡。例如，模式0以低系统容量的代价提供高语音质量，而模式2以低语音质量的代价提供较高的系统容量。在实施例中，新的模式3被提供以获取比模式2更低的平均数据，而在语音质量上仅有无关紧要的损失，以使在系统容量和语音质量的权衡中将附加的灵活性提供给载体。
在这个特定实施例中，对无声帧主动使用1/4速率NELP编码并对固定的语音帧使用1/4速率的时间同步波形插值(TSWI)编码实现模式3。
因此，由于前向链路容量的增加，减少了在前向链路的厄兰容量和反向链路的厄兰容量之间的不平衡，其中所增加的前向链路容量是通过诸如模式2和3的可选模式的实现而获得的，同时反向链路的容量由模式0或1的实现得以保持。因此，为前向和反向链路所利用的语音编码器运行于非对称模式中。例如，根据图8的IS-2000系统中，在模式0反向链路拥有37.4个用户的容量，前向链路拥有23.3个用户的容量。然而，如果前向链路被设置在模式2运行时，则容量增加49％。结果34.7个用户能够由前向链路提供服务。
采用前向链路和反向链路中的不平衡来减少语音编码器的复杂度
在某些情形下，较低容量的前向链路产生的不平衡在发送数据话务的系统中中不需限制。例如，从基站向远程站传送分组的数据分组通常由“下载”大量数据组成。然而从远程站向基站传送的分组的数据分组通常由“上载”较少数据组成。在这个例子中，前向链路因为需要传递大量数据一般较慢，反向链路因为需要低容量而一般较快。
在一个实施例中，采用前向链路和反向链路中的不平衡以使位于远程站的语音编码器和位于基站的语音解码器的复杂度降低。图9示出了这个实施例。第一编码器910位于能够拥有4种模式的基站，模式A、模式B、模式C、模式D，其中每个模式代表一个由全速率，1/2速率，1/4速率和1/8速率帧的组合而产生的不同的平均数据速率。模式A有最高的平均数据率，模式B有第二高的平均数据率，模式C有第三高的平均数据率，而模式D有最低的平均数据率。在一个前向链路传输过程中，前向链路的平均数据率和模式C的平均数据率相当，以使前向链路接近满容量。
因为第一编码器910能够以所有的4种模式传输，位于远程站的第一解码器920，必须能够以所有4种模式的平均数据速率接收帧。
然而，由于反向链路的较大容量，位于远程站的第二编码器915能够以高平均数据速率(如模式A)发送。在此实施例的一个方面，预定远程站从不需要用模式C发送数据帧。相应的，无需以模式C的平均数据率发送数据的能力，实现位于远程站的第二编码器915。因为第二编码器915从不使用模式C，无需模式C支持的情况下，实现位于基站的第二解码器925。
因此，图9示出了此示范实施例的实现，其中通过消去在较低平均数据率上运行的模式，来降低反向链路编码器和解码器的复杂度。在此应该注意的是，应用在图9中的4种模式的使用是为了阐明的目的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以实现更多或更少模式。
如图9所示的实施例的实现，可以应用在非平衡系统和平衡系统中。在平衡系统中(其中平衡是通过在前向和反向链路上非对称模式选择而获得)，预定不使用某些低速率模式使得缺少完整的一组编码器和解码器的简化语音编码器得以实现。
从而，描述了建立非对称前向和反向链路的新颖改良的方法和装置。本领域技术人员明白，整个上面描述中所涉及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和芯片，都可以有利地用电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子、或它们的任意组合来表示。本领域技术人员进一步了解，与在此所揭示的实施例结合在一起描述的各种图示逻辑块、模块、电路和算法步骤可以作为电子硬件、计算机软件或两者结合来实现。通常根据它们的功能描述了各种图示元件、功能块、模块、电路和步骤。功能作为硬件还是软件实现取决于施加于整个系统的特殊应用和设计约束。技术人士认识到，在这些情况下，硬件和软件的可换性，以及如何最好地为每个特殊应用实现所描述的功能。例如，与在此揭示的实施例相结合地描述的各种图示逻辑块、模块、电路和算术步骤可以通过数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件元件(如寄存器和FIFO)、执行一系列固件指令的处理器、任何常规可编程软件模块和处理器或设计未执行这里所述功能的它们的任意组合来实现和执行。有利地处理器是微处理器，但在替换中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动式硬盘、CD-ROM或任何本领域所知的其他形式的存储媒介中。示范处理器有利地与存储媒介耦合，从而从存储媒介读取信息和将信息写入其中。在替换中，存储媒介可以整合到处理器中。处理器和存储媒介可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在电话中。在替换中，处理器和存储媒介可以驻留在电话中。处理器可以作为DSP和微处理器的组合或作为和DSP核心结合的二个微处理器等来实现。
已示出和描述了本发明的较佳实施例。然而，本领域普通技术人员可明白，不脱离本发明的精神或范围，在此揭示的实施例可以进行许多替换。因此，除根据以下权利要求书外，本发明不受限制。

Claims (7)

1.一种平衡无线通信系统中前向链路容量和无线通信系统中反向链路容量的方法，包括的步骤有：
在前向链路上以第一模式集运行第一语音编码器，其中第一模式集中至少一个模式与低平均数据速率相关；以及
在反向链路上以第二模式集运行第二语音编码器，其中第二模式集中每个模式与高平均数据速率相关。
2.一种在无线通信系统中传输数据帧的方法，包括平衡无线通信系统中前向链路容量和无线通信系统中反向链路容量的步骤，其中，通过使用运行在前向链路上第一模式的前向链路语音编码器，来实现平衡的步骤，其中第一模式与反向链路语音编码器运行的第二模式不对称。
3.一种平衡无线通信系统中前向链路容量和反向链路容量的系统，包括：
选择性地运行在多个模式中的前向链路语音编码器，其中多个模式中至少一个模式与低平均数据速率相关；以及
选择性地运行在减少的多个模式中的反向链路语音编码器，其中减少的多个模式中每个模式与高平均数据速率相关。
4.、一种在无线通信系统的前向链路和反向链路中传输数据帧的方法，包括的步骤有：
在第一多个模式中运行前向链路语音编码器；以及
在第二多个模式中运行反向链路语音编码器，其中在第二多个模式中至少有一个模式不同于在第一多个模式中的每个模式。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于在第二多个模式中至少有一个模式与在第一多个模式中的一个模式相同。
6.一种在无线通信系统的前向链路和反向链路中传输数据帧的方法，包括的步骤有：
在第一多个模式中运行前向链路语音编码器；和
在第二多个模式中运行反向链路语音编码器，其中在第一多个模式中至少有一个模式不同于在第二多个模式中的每个模式。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于在第一多个模式中至少有一个模式与在第二多个模式中的一个模式相同。
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