CN1256600A - 坏帧标志和增强解码器 - Google Patents

Abstract

一种用于能在间断传输模式中操作的接收机的窗口差错检测器包括产生软输出并生成窗口差错信号的软判决解码器。连接到软判决解码器用于在窗口差错超过坏帧门限时检测坏帧的解码器,其中坏帧门限根据接收机是否处于连续或间断传输模式而改变。一种用于接收机的增强解码器包括软判决解码器和连接到软判决解码器的窗口差错检测器。该窗口差错检测器生成坏帧指示。当该窗口差错检测器检测出该窗口不产生坏帧指示时,增强解码器停止该窗口相关数据的迭代处理。

Description

坏帧标志和增强解码器

本发明涉及坏帧检测器和增强解码器(Turbo decoder)。

为在无线电话中保持好的音频质量，无线接收机必须向语音解码器传送一个语音帧质量指示。这个二进制的指示必须考虑下述因素：将非业务信道输入(噪声或控制信道)始终检测为坏帧；将高信噪比(SNR)的业务信道输入始终检测为好帧；并将大量的可校正业务信道帧检测为好帧。

通过满足这些标准，可在很大程度上避免由语音解码器进行的静噪和语音外插。另外，满足这些要求的接收机将根据诸如全球移动通信系统(GSM)、IS-136、IDEN或其它数字通信系统中的规范来运行。然而，显然很难满足这些标准。

一种监测语音帧质量的有利方法使用与软判定解码器相结合的窗口差错检测。例如，维特比均衡器的软判定输出可用于检测坏帧。1993年6月20日授权给Winter等人，标题为“DECODER FORCONVOLUTIONALLY ENCODED INFORMATION”的美国专利US5,229,767公开了一种解码器，该解码器使用来自解码器的软信息检测坏帧以确定是否放弃该帧。

一种提高接收机性能的方法是提供所谓的“增强解码(Turbodecoding)”。增强解码器使用重复的迭代处理提供帧的改进解码。这些解码器的困难是确定何时停止重复迭代处理。一种已经使用的技术当解码值不再改变时(即当比特停止在逻辑1和逻辑0之间改变时)停止反复迭代解码。另一种确定何时停止增强解码器迭代的方法使用循环冗余校验(CRC)。在帧中添加比特以提供增强解码的差错指示。当差错冗余比特不再指示有差错时结束反复迭代处理。另外一种方法使用固定的重复次数(例如10)。上述每种方法都有一个缺点。使用增强解码CRC比特意味着在数据帧中添加用于增强解码的额外比特。这给数据添加了额外开销。另外两种方法增加了处理中的额外开销，其中该处理自身需要大量迭代。

因此，需要改进的解码和差错检测。

图1是用方框图形式表示收发信机的电路图；

图2是以方框图形式表示解码器的电路图；

图3是以方框图形式表示窗口差错检测器的电路图。

本发明提供一种改进的窗口差错检测器和改进的增强解码器。该改进的窗口差错检测器使用间断传输状态的相关信息改变坏帧检测器的门限。这允许间断传输模式中较严格的门限和非间断传输模式中较宽松的门限。

一种改进的增强解码器利用窗口差错检测器信息确定何时停止解码迭代。尤其是，当窗口差错检测器检测该帧不是坏帧时增强解码器确定可停止该窗口相关数据的迭代处理。这在不使用如CRC所需的额外比特的情况下提供了可接受的解码帧指示。另外，在不需要之后不重复迭代处理，如增强解码器仅在固定数目的迭代之后停止。与连续迭代直到数值不再改变的增强解码器相比，当帧可解码时通过提供上更早的截止，使用间断传输信息也具有优点。

当传输少量帧时，增强解码器有利于间断传输模式。增强解码器可加快工作以确保因而生成可解码的帧。这确保为本地扬声器生成改进质量的信号。

收发信机100(图1)包括用于从通信链路101接收信号的天线102。图示的设备是用于无线通信的收发信机，但显然可在其它通信设备中发现该设备的应用，例如卫星电话、陆线电话和调制解调器或任何其它进行数字信息通信的设备。接收机103从天线接收数据，处理数据并向数字信号处理器104输出信息。数字信号处理器使用存储器106中所存储的程序转换该数据序列。所接收的语音信号在数模转换器107中被转换成模拟信号，并在放大器108中放大以驱动扬声器109。

将要传输的信号由话筒120检测，在放大器121中放大并在模数转换器122中转换成数字信号。该数字信号被输入数字信号处理器104。发射机124生成经无线链路101传输的信号。

收发信机100可在连续传输模式或间断传输模式中操作。如现有技术中公知的，在间断传输模式中，通过使远程站点(例如基站)传输更少的信息增加收发信机100所在无线传输系统的数据容量。因此，例如远程站点不传输语音之间的间隔。例如，在时分多址(TDMA)系统中，信息以连续模式在设备100专用的每个时隙中通信，但对于间断传输模式仅在语音出现的那些时隙中通信。数字信号处理器104设备以常规方式识别间断传输模式。

为解码数据，从传输链路101接收的信息由可选的去交织器202(图2)去交织。对于本领域的技术人员来说，当数据在传输之前未被交织时显然不需要去交织器。在硬判决电路204中处理去交织的未解码数据，并在可选的重新排序器206中重新排序。

使用软判决解码器210解码编码数据。软判决解码器可由生成软输出的任何一种软判决解码器构成，例如软输出维特比均衡器、最大值后验解码器、它们的次优变型或类似装置。另外，可在没有硬判决解码电路204的情况下使用解码器。该解码器最好是增强解码器。数据还可被卷积或分组编码，或进行类似编码。

软判决编码器210的输出被输入比特排序器206。来自软判决解码器210的信息还被提供给窗口差错检测器214。窗口差错检测器214响应解码器中的软判决信息并可选地响应输入222上的间断传输信号分析信息以检测坏帧。在有或没有增强解码器用作软判决解码器210的情况下都可有利地使用间断传输信号。如果软判决解码器不是增强解码器，不需要从窗口差错检测器214到软判决解码器210的反馈。同样，用作软判决解码器210的增强解码器在有或没有间断传输信息的情况下都可使用窗口差错检测器。

还可使用软值检测器216检测不可靠帧。来自窗口差错检测器214的坏帧指示和来自软值检测器216的不可靠帧标志被输入语音解码器208。来自解码器216的语音信号被提供以驱动扬声器109(图1)。图2的解码器210和窗口差错检测器214在数字信号处理器104中实现，该数字信号处理器104可使用微处理器、微计算机、数字信号处理器或类似装置实现。

参见图3，窗口差错检测器214从软判决解码器210中的解码比特似然性中得到它的输入。在一种实施例中，将现存量度的路径量度(即通过所选解码器的路径)与最佳已删除路径之间的差值作为Li输出。一个较大的路径量度差值对应更可靠的解码器输出。换句话说，所选路径与下一最佳路径之间的差值越大，确定该路径越可靠。

使用最后25个路径量值，它们之中的最小值被选作最小值检测器312中的可靠性因数。还使用移位寄存器314和加法器316生成先前所选的12个最小可靠性因数之和。选择12作为长期测量间隔，因为一般认为它是可能包括一个好语音帧的语音帧最短间隔。

在坏帧检测器318中设置坏帧门限，该坏帧检测器由图3的方框318中的图形表示并由下述标准表示：

如果可靠性因数大于门限T1，指示输入帧为好帧；

如果可靠性因数低于门限K1，报告输入帧为坏帧；

如果12个最小值的总和低于门限K2，识别输入帧为坏帧；

如果可靠性因数和12个最小值的总和之间的关系低于门限T2，报告输入帧为坏帧；

在任何其它情况下，将帧检测为好帧。

根据收发信机是否处于间断传输(DTX)模式的确定来改变门限T1和T2。在间断传输状态的情况下，使用较严格的门限以确保较低比率的坏帧被报告为好帧并传送给语音解码器。在所示的实施例中，坏帧指示出现在阴影区域内。用于非间断传输模式的宽松门限(T1)被设置为37，用于间断传输模式的严格门限(T1)被设置为65。如果Li的总和小于100(K2)，检测该帧为坏帧。对于T2，斜率选为4，以便将曲线T2的门限选为∑Li＝168+4^*Li。K2为1。

另外，如果已知一个输入语音帧包括控制信息，在最小值检测器312中将最小值设置为零，并由坏帧检测器318将该语音帧检测为坏帧(在输出端产生坏帧指示)。这防止窗口差错检测器214错误地指示使用第二标准(即最后12个最小值之和)的好信道。然后语音解码器将该帧作为非语音帧处理。

如图所示，对于间断传输(DTX)，用于检测坏帧的门限移至方框318的右侧，使帧更难作为好帧通过。这很重要，因为在间断传输模式中，一些本来要传输的帧没有发送。结果，远程站点不发送任何信号以取代本来要传输的信号。进行该操作以降低系统干扰从而增加通信系统的容量。不作为语音接收并解码未传输信号的相关帧很重要。通过使坏帧检测器318中的坏帧门限更大，将降低作为语音检测并解码未传输信号的相关帧的可能性。

使用增强解码器作为软判决解码器210使对帧进行迭代处理直到将帧检测为好帧成为可能。窗口差错检测器214提供一种确定何时停止迭代处理的特别有利的方法。优选地，将迭代次数设置为最大值，例如10。将重复迭代处理直到窗口差错检测器不再检测到坏帧，或达到所允许的最大迭代次数。如果通信系统有一条强壮信道，则由解码器210进行一次解码迭代可能就足够了。在特别有问题的情况下，处理将重复到所允许的最大迭代次数。最大值限制所需的资源，但在最大值之前停止的能力有效地降低特定窗口所需的迭代次数。

可使用增强解码器帮助利用在输入222上提供的间断传输信号。提高在间断传输期间318中的坏帧门限以确保未被传输的帧不导致解码器208生成一个解码帧。因为坏帧门限越高，在与连续传输模式相对的间断传输模式中的迭代次数可能越多。换句话说，在帧以间断模式通过坏帧检测器318之前可能需要更多的迭代。然而，这允许系统在收发信机工作时增加其容量以确保仅解码语音信号。

还可使用软值解码器216。该软值解码器包括平均软值生成器324(图3)。当平均软值低于常数K3(图示为41)并且可靠性因数Li低于常数K4时(图示为60)，不可靠帧检测器326输出一个不可靠帧指示。语音解码器208在解码接收数据时可使用这个附加信息。

因此可看出公开了一种改进的坏帧检测器和增强解码器。虽然本发明以语音编码器说明，对于本领域的技术人员来说，显然本发明可用在非语音系统中。

Claims (5)

1.一种用于能在间断传输模式中操作的接收机的窗口差错检测器，包括：

一个产生软输出并生成窗口差错信号的软判决解码器；

一个连接到软判决解码器的检测器，用于在窗口差错超过坏帧门限时检测坏帧，其中该坏帧门限根据接收机是否在连续或间断传输模式中而改变。

2.如权利要求1所述的窗口差错检测器，其中在间断传输模式中坏帧门限较高，因而是较严格的门限，而在连续传输模式中坏帧门限较低，因而是较宽松的门限。

3.如权利要求1所述的窗口差错检测器，其中软判决解码器是一个增强解码器，并且其中当检测器不再为一个窗口检测到坏帧时该增强解码器停止该窗口的迭代解码。

4.一种用于接收机的增强解码器，包括：

一个软判决解码器；和

一个连接到软判决解码器的窗口差错检测器，该窗口差错检测器生成一个坏帧指示；

其中当该窗口差错检测器检测该窗口不产生坏帧指示时，该增强解码器停止该窗口相关数据的迭代处理。

5.如权利要求4所述的增强解码器，其中在间断传输模式期间，软判决解码器响应间断传输模式信号提高坏帧门限。

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