CN1252653A - 可传输多声道声音的宽带码分多址移动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可传输多声道声音的宽带CDMA移动装置,可用于手持机、车载台或其它类型的移动台中。由多声道声音的发送单元及接收单元、中央处理单元和双工器连接组成。发送单元将多声音音源编码成数据码流,并经宽带CDMA调制到无线通信频段发送;接收单元对包含有多声道声音的无线信号进行宽带CDMA接收,恢复出数字码流并解码成多声道声音。使移动通信系统同时提供双向语音和多声道声音服务。
Description
本发明涉及一种移动通信装置，更确切地说是涉及一种可传输多声道声音的宽带码分多址(CDMA)移动装置。
声音通常可分为单声道声音和多声道声音，根据声音的带宽又可区分为窄带声音和宽带声音。普通的调幅(AM)广播及有线电话是单声道声音，带宽小于4KHz，因此声音质量较差；立体声调频(FM)广播则是多声道声音，带宽约为15KHz，因此声音质量良好。从广义上说，处于移动状态的广播和电视也属于移动通信系统，但调频广播系统及移动台只能接收立体声或多声道的音乐和语音，不能进行双向语音交流或双向传输文字信息，即不能构成常规意义上的移动通信系统。而另一方面，主要以交换信息为目的的移动通信系统，包括蜂窝移动电话、无线寻呼、卫星移动通信系统等，可以提供双向的语音服务及传输文字信息等，但无法提供高质量的音乐或多声道的声音服务。
目前，在中国广泛使用的TACS系统和在美国广泛使用的AMP系统都是模拟制蜂窝移动通信系统，属于第一代移动通信系统；而在中国广泛使用的GSM系统和在美国广泛使用的IS95 cdmaOne系统则是数字制蜂窝移动通信系统，属于第二代移动通信系统。第一代移动通信系统只能传输模拟话音，第二代移动通信系统可以传输经过编码处理后的数字话音。但是，无论是第一代移动通信系统还是第二代移动通信系统，均受到传输技术及用户容量的限制，因此，为了在有限的带宽内传输更多的话音，只能相对降低模拟话音或数字话音的语音质量，不可能传输高质量的声音，更谈不上传输多声道音乐和语音，即现行的移动通信系统都是只能传输低质量语音的通信系统。据申请人所知，到目前为止，在移动装置中还没有能同时提供多声道声音的双向通信设备。
本发明的目的是设计一种可传输多声道声音的宽带码分多址移动装置，可让已有的移动通信系统在为人们提供信息交换的同时，还为人们提供高质量的声音，用户不仅能从移动通信系统中获取信息，还可享受到由移动通信系提供的高品位、高质量的音乐及语音服务。
本发明的目的是这样实现的：一种可传输多声道声音的宽带码分多址移动装置，包括发送单元、接收单元、与发送单元及接收单元连接的中央处理单元，和与发送单元、接收单元、中央处理单元连接的双工器，双工器与天线连接；所述的发送单元包括顺序连接的拾音器、声音信号预处理器、声音信号编码器、信道编码器、调制器和射频发送器；所述的接收单元包括顺序连接的射频接收器、解调器、信道解码器、声音信号解码器、声音信号后处理器和扬声器或耳机，其特征在于：所述的拾音器是由一个以上的拾音器构成的拾音器组，所述的声音信号预处理器是由一个以上的声音信号预处理器构成的声音信号预处理器组，每一声音信号预处理器与一拾音器对应，所述的调制器是宽带码分多址调制器；所述的解调器是宽带码分多址解调器，所述的声音信号后处理器是由一个以上的声音信号后处理器构成的声音信号后处理器组，所述的扬声器或耳机是由一个以上的扬声器或多声道耳机构成的多声道耳机或扬声器组，每一扬声器或一多声道耳机与一声音信号后处理器对应。
所述的发送单元还包括有顺序连接的摄像头、图像信号预处理器和图像信号编码器，图像信号编码器输出与所述的信道编码器连接；所述的接收单元还包括有顺序连接的图像信号解码器、图像信号后处理器和监视器，图像信号解码器的输入与所述的信道解码器输出连接。
所述的拾音器有二个或二个以上，所述的拾音器是普通型或高保真型拾音器。
所述的声音信号编码器是MPEG系列标准中的声音信号编码器或CD唱机中的数字编码器或AC-3算法。
所述的宽带码分多址调制器是与射频发送器扩频方式保持一致的BPSK或QPSK扩频方式的调制器。
所述的宽带码分多址解调器是以相关运算为解扩频方式和以RAKE接收机方式增强信号的解调器。
所述的多声道耳机或扬声器组还包括有多声道输出接口。
本发明的装置，在发送单元中，各声音源经各自的通道分别作预处理，然后进入声音信号编码器，声音信号编码器连续或分帧输出数字码流，数字码流进入信道编码器以增加抗干扰能力，信道编码器输出的数据经宽带码分多址扩频调制到规定的无线通信频段后发射；在接收单元中，对接收的无线电信号先进行宽带码分多址解调，恢复出包含声音信号的数字码流，该数字码流经信道解码器及声音信号解码器后，送入声音信号后处理器，再经扬声器或多声道耳机恢复成高质量的声音。
本发明的移动装置采用宽带CDMA数字传输技术，在保证双向语音及文字传输质量和用户容量的前提下，还可提供足够的传输带宽，以支持双声道音乐或语音的传输带宽要求；本发明的移动装置采用高质量的声音编码技术，可支持FM级的音乐或CD级的音乐及语音服务；本发明的移动装置采用多声道耳机或扬声器，来恢复多声道声音，还可具有多声道输出接口。
综上所述，本发明的装置，采用多声道信源编码技术和宽带CDMA传输技术，能够支持多声道如立体声等高质量的语音或音乐，在移动通信系统的移动装置上为用户提供令人愉悦的声音服务。
下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术。
图1是可传输多声道声音的宽带CDMA移动装置结构原理框图
图2是本发明移动装置在移动通信系统中应用的原理框图
参见图1，本发明的可传输多声道声音的宽带CDMA移动装置，主要包括发送单元100、接收单元200、中央处理单元300和双工器400。其中的中央处理单元300包括中央处理器CPU和含人机界面的附属电路，用于控制整个装置工作。发送单元应基本包括拾音器组101、声音信号预处理器组102、声音信号编码器103、信道编码器104、宽带CDMA调制器105和射频发送器106，还可进一步包括摄像头107、图像信号预处理器108和图像信号编码器109。接收单元应基本包括射频接收器201、宽带CDMA解调器202、信道解码器203、声音信号解码器204、声音信号后处理器组205和多声道耳机或扬声器组206，还可进一步包括图像信号解码器207、图像信号后处理器208和监视器209。
发送单元100中，拾音器组101中拾音器的个数大于或等于2，拾音器可采用高保真型的或普通型的，声音经拾音器组101后转换为一组模拟电信号。模拟声音信号通过声音信号预处理器组102后，被调整成适当的幅度及频率范围，送入声音信号编码器103。若以FM级双声道声音为例，声音信号预处理器组102去除掉15KHz以外的频率信号，并将信号幅度调整为声音信号编码器103可接受的适于量化的幅度，如1Vp-p值对应16比特线性量化值。声音信号编码器103输出的是经过编码的数字比特信号，声音信号编码器103可以采用MPEG系列标准中的声音信号编码器，也可采用CD唱机的数字编码器，甚至可以采用Dolby公司生产的AC-3算法，声音信号编码器103可以连续或以帧为单位输出数字信号，就象普通的G.729编码一样。信道编码器104用于增加信息冗余和增加纠错能力，纠错编码可以采用卷积码编码，也可采用适于在高码速下使用的Turbo码编码(Turbo码是一种并行级连卷积码，如采用32Kbps以上的声音编码输出比特率时，应以使用Turbo码作为信道纠错编码为好)。当声音信号编码器103采用帧输出方式时，信道编码器104中可适当增加交织，以进一步增强抗干扰能力，声音帧长可以取5毫秒或10毫秒，交织深度可以取50毫秒或30毫秒。经过信道编码的数据被送入宽带CDMA调制器105中完成扩频，扩频的方式可以是BPSK方式，也可以是QPSK方式，但需与射频发送器106的设计保持一致并适合频谱要求。经过扩频后的信号被送入射频发送器106，在射频发送器106内，信号被调制到适合发射的载波上，然后再被适当放大，送入双工器400，发射到天线401。射频发送器106内包含有本机振荡器，以产生合适的射频载波，而向射频的调制可采用直接调制到载波的方式，也可采用混频的方式，调制的制度也可有不同的选择，如QPSK或OQPSK等其它调制方式，射频发送器106还应包括限制带宽的滤波器和放大信号的功率放大器，射频发送器106的结构设计应与射频接收器201一致。
摄像头107、图像信号预处理器108及图像信号编码器109分别与拾音器组101、声音信号预处理器组102及声音信号编码器103的作用相同，只是信号对象是图像而已，此外，图像信号编码是压缩图像编码，类似MPEG系列编码。
接收单元200在接收信号时，天线信号经双工器400送入射频接收器201，射频接收器201包括有滤波器、低噪声放大器、变频器或解调器(与射频发送器的结构设计一致)，信号经射频接收器201后被转换成适合宽带CDMA解调器202处理的信号形式。信号在宽带CDMA解调器202内被解扩频，通常的解扩频方式为相关运算，并采用RAKE接收机的方式来增强信号，信号被解调后，可以先判决，然后送信道解码器203，判决可采用硬判决或软判决，但采用软判决的方式更有利于信道解码器性能的提高，但其判决工作在信道解码器203中完成。经过信道解码器203纠错后的数据被送入声音信号解码器204，在声音信号解码器204中，数据信号被还原为原来的模拟多声道声音。但这样的多声道模拟声音还需经过声音信号后处理器组205处理，才能送到扬声器组或多声道耳机206播放，声音信号后处理器组205调整模拟声音的幅度和进行感觉加权处理，显然，声音信号后处理器组205的实现方式可以有多种。扬声器组或多声道耳机206是还原多声道声音的部件，可采用多声道耳机输出，即在装置上设计一个普通耳机和一个多声道输出插孔，外接多声道耳机输出。
图像信号解码器207、图像信号后处理器208及监视器209分别与声音信号解码器204、声音信号后处理器组205及扬声器组或多声道耳机206的作用相同，只是信号对象是图像而已，此外，图像信号解码是压缩图像解码，类似MPEG系列解码。
中央处理单元(CPU及其含人机界面的附属电路)300负责处理整个移动装置的控制协议，并提供键盘、显示器等输入、输出设备。
双工器400是实现双工通信的必备部件，用于隔离收发信号，可以在2000MHz频段上，选择75MHz或90MHz的频率间隔，来有效分离收发信号，双工器400提供了可靠的隔离度，在保证收发信号不混合的同时，还可使接收端不至于因发射信号过强而出现饱和现象。
最常用的双工方式是频分双工(FDD)和时分双工(TDD)，其中的TDD方式也是目前无线接入网中广泛应用的方式。由于TDD方式的收发频率相同，所以前、反向信道的传输特性能基本保持一致。又由于信道的高度相关性，TDD方式还有利于优化系统性能、简化终端设备。本发明在基站可以使用发射天线选择、预RAKE合并分集、自适应天线技术。
在上述对本发明实施例的阐述中，是以FDD双工方式为例的，但本发明并不局限于FDD双工方式，相反，在某些情况下，TDD双工方式可能更适合于本发明使用。只是，在TDD方式下，双工器400与中央处理器联接，以控制收发的通断，实现双工；而在FDD方式下，两者间则可不连接。
本发明是针对移动通信系统而设计的，但显然也可以用于固定无线接入系统，若在固定无线接入系统中使用，采用TDD方式将可使系统获得更好的性能。
信源编码与调制方式的有效分离是数字通信的长处，所以本发明中的声音编码和宽带CDMA调制、解调以及传输方式等，都可以相对独立地发展，如采用更加有效的信源编码方式、调制及多址方式等，只要满足信源编码所需要的传输码率、满足系统对容量的要求，就可找到适合的调制和多址方式。宽带CDMA就可提供这样的多址方式、这样的系统容量和这样的传输码率。本发明可参照目前IMT2000标准提案中的WCDMA提案及其试验系统(宽带码分多址)设计出宽带CDMA调制和信道编码等部件，并自由设计出类似IS95移动台解调结构的宽带CDMA解调器，并采用间断导频技术。当然，在满足一定的传输速率和误码率的条件下，本发明也可以采用CDMA2000或其它体制，来实现传输多声道的宽带CDMA移动装置。
参见图2，图中示出本发明的应用状况，21是多声道宽带CDMA移动装置，22是宽带CDMA基站，23是网络系统。
本发明的移动装置可以是手持的，也可以是车载的，或是其它的移动装置，移动装置作为移动通信系统的终端设备接入系统，并传输多声道音乐或语音，其目标中的移动通信系统可以是但又不局限于第三代移动通信系统，如IMT2000系统。使用者可以把多声道耳机或有源及无源音箱接在移动装置上，收听高质量的多声道语音，也可以直接通过移动装置本身的多个高质量的音乐扬声器收听声音。
Claims (7)
1.一种可传输多声道声音的宽带码分多址移动装置，包括发送单元、接收单元、与发送单元及接收单元连接的中央处理单元，和与发送单元、接收单元、中央处理单元连接的双工器，双工器与天线连接；所述的发送单元包括顺序连接的拾音器、声音信号预处理器、声音信号编码器、信道编码器、调制器和射频发送器；所述的接收单元包括顺序连接的射频接收器、解调器、信道解码器、声音信号解码器、声音信号后处理器和扬声器或耳机，其特征在于：所述的拾音器是由一个以上的拾音器构成的拾音器组，所述的声音信号预处理器是由一个以上的声音信号预处理器构成的声音信号预处理器组，每一声音信号预处理器与一拾音器对应，所述的调制器是宽带码分多址调制器；所述的解调器是宽带码分多址解调器，所述的声音信号后处理器是由一个以上的声音信号后处理器构成的声音信号后处理器组，所述的扬声器或耳机是由一个以上的扬声器或多声道耳机构成的多声道耳机或扬声器组，每一扬声器或一多声道耳机与一声音信号后处理器对应。
2.根据权利要求1所述的可传输多声道声音的宽带码分多址移动装置，其特征在于：所述的发送单元还包括有顺序连接的摄像头、图像信号预处理器和图像信号编码器，图像信号编码器输出与所述的信道编码器连接；所述的接收单元还包括有顺序连接的图像信号解码器、图像信号后处理器和监视器，图像信号解码器的输入与所述的信道解码器输出连接。
3.根据权利要求1所述的可传输多声道声音的宽带码分多址移动装置，其特征在于：所述的拾音器有二个或二个以上，所述的拾音器是普通型或高保真型拾音器。
4.根据权利要求1所述的可传输多声道声音的宽带码分多址移动装置，其特征在于：所述的声音信号编码器是MPEG系列标准中的声音信号编码器或CD唱机中的数字编码器或AC-3算法。
5.根据权利要求1所述的可传输多声道声音的宽带码分多址移动装置，其特征在于：所述的宽带码分多址调制器是与射频发送器扩频方式保持一致的BPSK或QPSK扩频方式的调制器。
6.根据权利要求1所述的可传输多声道声音的宽带码分多址移动装置，其特征在于：所述的宽带码分多址解调器是以相关运算为解扩频方式和以RAKE接收机方式增强信号的解调器。
7.根据权利要求1所述的可传输多声道声音的宽带码分多址移动装置，其特征在于：所述的多声道耳机或扬声器组还包括有多声道输出接口。
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