CN1310453C - 码分多址声码器时间片资源的分配方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种码分多址声码器时间中资源的分配方法和装置，其主要是采用多偏置分配来调度声码单元的编解码模块，由主控CPU定时读取各数字信号处理器需上报的前向业务帧和在指定地址写入反向业务帧由数字信号处理器自动定时读取，制成的装置包括主控CPU和若干只数字信号处理器，并增设若干个数据缓冲区和一分别对主控CPU、数据缓冲区和数字信号处理器提供时间标志中断的控制逻辑部件，以及在主控CPU中驻留资源分配调度程序，从而达到将多个数字信号处理器的负载分开，减轻主控CPU开销的目的。

Description

码分多址声码器时间片资源的分配方法和装置

技术领域

本发明涉及一种码分多址(CDMA)系统中的码分多址(CDMA)声码器时间片资源的分配方法和装置。

背景技术

在码分多址系统中，位于基站收发信机(BTS)侧的信道单元(CE)有着严格的时间对齐要求，以20毫秒的固定时间片间隔收发业务帧，这样，使得位于基站控制器(BSC)侧的声码器单元(VE)收发业务帧时有一定的时序要求，必须在20毫秒的固定时间窗内接收来自信道单元的反向业务帧和将前向业务帧发往信道单元。同时，声码器资源板上的主控CPU和数字信号处理器(DSP)之间存在着大量的数据交互，尤其是资源板处于满负荷工作时，如何使得主控CPU的负荷均分，减轻主控CPU的开销，均衡各路声码器编解码的延时便成为了迫切需要解决的问题。现代公司的美国专利US5724610中，声码器资源板上的主控CPU和数字信号处理器之间的数据交互是采用中断的方式，利用一个具有精确传输定时的中断控制器来完成数字信号处理器的前向业务帧上报和反向业务帧的分发。但上述技术方案在声码器资源板处于满负荷工作时，有可能出现业务帧漏报的情况。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺陷，提供一种CDMA声码器时间片资源的分配方法及装置。

本发明的技术解决方案是采用多偏置的时间片资源分配方法来调度声码器单元的编解码模块，将多个数字信号处理器的负载分开，减轻主控CPU的开销，由主控CPU定时去读取各个数字信号处理器需上报的前向业务帧，并同时在指定地址写入反向业务帧由数字信号处理器自动定时读取，以及还将各路话音编解码的时延降低到最小，满足信道单元的定时要求。

为了达到本发明的上述的目的，本发明的方法充分考虑到码分多址声码器资源板上主控CPU和数字信号处理器的处理时间以及网络的传输延时，均匀地分配每一个声码器单元编解码的起始时间，并与信道单元的帧偏置关联起来，其步骤包括：

第一步，在20毫秒的固定时间窗内，分配给资源板上主控CPU 16个帧偏置时刻，每个时刻之间的间隔为1.25毫秒，主控CPU在20毫秒的固定时间窗内仅在这16个时刻主动发起与数字信号处理器的数据交互；

第二步，同时，在20毫秒的固定时间窗内，分配给资源板上数字信号处理器n个时刻，这里n表示每片数字信号处理器能够实现声码器的个数，通常n≤20，每片数字信号处理器上的n个声码器单元依次顺序选取所述n个时刻的其中一个作为编码的起始时间，并且每片数字信号处理器上的第0路声码器的编码起始时刻依次延时1.25毫秒；

第三步，在20毫秒的固定时间窗内，每片数字信号处理器上的声码器单元的编解码模块按编码、解码交错调度操作。每个编码模块按照第二步选取的时刻开始编码，每个解码模块接收到解码所需的反向语音包后开始解码。

更具体地，每片数字信号处理器上的声码器单元的编解码模块在每一个20毫秒的固定时间窗内的调度次序为：首先第0路声码器单元编码，随后第((n-1)MOD(n))路声码器单元解码，第1路声码器单元编码→第((n)MOD(n))路声码器单元解码，第2路声码器单元编码，第((n+1)MOD(n))路声码器单元解码……，直到第((n-1))路声码器单元编码，最后第((2n+1)MOD(n))声码器单元解码，这里MOD表示取模。

根据上述的本发明方法制成的本发明的码分多址声码器时间片资源分配装置，其包括安装在资源板上的主控CPU和若干只数字信号处理器，每一只数字信号处理器设有声码器单元编解码模块，其特点是还有：

a、设有与该若干只同数字信号处理器相对应的若干个数据缓冲区，且每一数据缓冲区分成一个前向业务帧缓冲区和一个反向业务帧缓冲区；

b、设有分别为该主控CPU和该每一数字信号处理器提供时间标志中断的控制逻辑部件；

c、该主控CPU与该若干个数据缓冲区成双向联；该若干只数字信号处理器与相对应的该若干个数据缓冲区成一一对应的双向联结；而该控制逻辑部件则分别与该主控CPU、该若干个数据缓冲区和该若干只数字信号处理器成双向联结。

明显可见，主控CPU与该若干只数字信号处理器之间存在着大量的数据交互，每个数据缓冲区中的前向业务帧缓冲区存放由对应的一个从语言处理器发往主控CPU的业务数据帧，而反向业务帧缓冲区则存放由CPU发往对应的一个数字信号处理器的业务数据帧，并且根据控制逻辑部件所提供的时间标志中断，主控CPU仅在固定时刻主动发起与该若干只从语言处理器的有序的数据交互，所以即使声码器系统在满负荷运转的情况下，仍然能够满足信道单元与声码器单元的定时关系，并且减轻主控CPU的开销。

本发明的积极效果将结合后面的实施例予以阐述。

附图说明

图1是本发明在一块声码器资源板上实现主控CPU和各数字信号处理器之间进行数据交互的装置框图。

图2本发明在一块声码器资源板上主控CPU处理各路声码器单元的前、反向语音包的时间片资源策略示意图。

图3是本发明在每一个数字信号处理器(DSP)上实现3路声码器，各个声码器单元的时间片资源的分配策略示意图。

图4是本发明按照上述时间片资源的分配策略，每一个数字信号处理器(DSP)上3路声码器单元(SVE)的调度模块流程图。

具体实施方式

下面我们根据图1——图4给出本发明一个较好实施例，以使本领域的技术人员更易理解本发明的上述特点，实施例中一片从语音处理器(DSP)上实现的声码器数为n＝3。

请参阅图1所示，一块声码器资源板10上含有主控CPU101和若干只数字信号处理器104，该主控CPU101和板上各数字信号处理器104之间存在着大量的数据交互，它们之间设有若干个数据缓冲区102，每个数据缓冲区102又分为前向业务帧缓冲区1021和反向业务帧缓冲区1022，前向业务帧缓冲区1021存放的是由数字信号处理器104发往主控CPU101的业务数据帧，反向业务帧缓冲区1022存放的是由主控CPU101发往数字信号处理器104的业务数据帧。并设有控制逻辑部件103分别为主控CPU101和各个数字信号处理器104提供时间标志中断，使得主控CPU101只在固定的时刻主动发起与数字信号处理器104的数据交互，从前向业务帧缓冲区1021中读取前向业务帧，往反向业务帧缓冲区1022写入反向业务帧；而各个数字信号处理器104也只在指定的时刻往前向业务帧缓冲区1021写入前向业务帧，从反向业务帧缓冲区1022中读取反向业务帧。

请参阅图2，图中显示了在一块声码器资源板上主控CPU101和5个数字处理器104上的共15路声码器的时间片资源分配情况。时间片线201中，20ms内共有16个帧偏置，间隔为1.25ms。资源分配状态线202-206分别表示每一个数字处理器104上的相应三路声码器单元(SVE)的编码起始时间。参考时间片线201和资源分配状态线202，主控CPU101在帧偏置5的时刻读取声码器单元SVE0的前向语音包并传递给该路声码器解码所需的反向语音包，在帧偏置10的时刻读取声码器单元SVE5的前向语音包并写入相应的反向语音包，在帧偏置0的时刻读取声码器单元SVE10的前向语音包并写入相应的反向语音包。这样一来，主控CPU便可利用16个帧偏置中的15个，来定时读取15路声码器单元的前向语音包，与此同时返回相应的反向语音包。当整个声码器资源板处于满负荷工作时，在时间上主控CPU是均匀处理这些任务的，起到了负荷平衡的作用。

请参阅图3所示，ΔT值为6.25ms，则声码单元时间片资源分配线301、302与303表示了在一个数字处理器104中实现的3路声码器单元的时延分布示意图。t01、t11、t21分别对应3路声码器单元的编码起始时间。为了使每一路的时延都达到最小。当一个数字信号处理器104中的3路声码器单元均处于工作状态时，t01与t02时刻之间的时间片分配给第0路声码器单元的编码器完成一帧语音数据的编码生成前向语音码包，t02与t03时刻之间的时间片分配给第2路声码器单元的解码器完成反向语音码包的解码得到语音数据。同理，t11与t12时刻之间的时间片分配给第1路声码器单元的编码器，t12与t13时刻之间的时间片分配给第0路声码器单元的解码器。t21与t22时刻之间的时间片分配给第2路声码器单元的编码器，t22与t23时刻之间的时间片分配给第1路声码器单元的解码器。由于复用子层只有接收到某一路的声码器单元编码器编码得到的前向语音包，才会反还给该路声码器单元解码器所需要的反向语音包。而复用子层也需要一定的时间完成这一处理。考虑现在一般100MIPS数字信号处理器104的处理能力，一般能够在4-5ms内完成一帧语音信号的编码，在1.25ms内完成一帧语音码包的解码。因此按照图2的时间片分配方法，某一路声码器在完成前向语音包的生成约6ms后才会开始该路的反向语音包的解码。

按照上述时间片资源的分配策略，我们通过图4来简要阐述一下每一个数字信号处理器104上3路声码器单元的调度流程。调度模块是通过事件驱动调度，每一事件设定一定的标志，通过判断事件标志来判定要执行的操作。如果数字信号处理器104上三路声码器单元全部工作，那么主流程为第0路声码器单元编码→第2路声码器单元解码→第1路声码器单元编码→第0路声码器单元解码→第2路声码器单元编码→第1路声码器单元解码。主程序的流程图只是画出了一部分的流程，对于编解码部分是作为一个循环，一直判断是否符合条件，如果符合，则调用相应的模块，这样实现了程序的调度。这些全部利用20ms和HW接收进行定时。启动后，执行步骤401，检测第0路声码器单元的帧偏置到达标志，如果帧偏置到达，则执行步骤402，检测第0路声码器开始编码，如允许开始编码便执行步骤403，检测第0路声码器语音信号是否成帧，进行20ms语音信号的成帧处理，即检测是否收满指定时隙的160个8-bit的PCM采样点，如果成帧则执行步骤404，完成对第0路声码器的语音信号的编码工作。编码得到的语音包送往复用子层完成相应的处理。主调度程序利用HW的接收对解码的起始进行定时。上述步骤401如第0路声码器帧偏置时间未到达，则执行步骤410；又若步骤402，如第0路声码器未开始编码，或若步骤403，如第0路声码器语言信号未成帧，均执行步骤405。步骤405检测第2路声码器单元的解码起始时间是否到达，如果时间到达，则执行步骤406，如允许开始解码，便执行步骤407，检测解码所需的反向语音包是否达到，如果没有达到(网络延时或实时操作系统任务调度的问题)，则执行步骤408，作为删除帧处理，接着执行步骤409，完成第2路声码器单元的反向语音包的解码工作。接下来，执行步骤410，检测第1路声码器单元的帧偏置到达标志，按照上述流程进行循环，实现语音处理器(DSP)上三路声码器单元的编、解码模块的完全调度，保证各路话音编解码的时延降低到最小。

综上所述，本发明的优点是较好地实现了声码器时间片资源的分配，将多个数字信号处理器的负载分开，减轻主控CPU的开销，同时将各路话音编解码的时延降低到最小。

Claims (4)

1、一种码分多址声码器时间片资源的分配方法，其步骤包括：

第一步，在20毫秒的固定时间窗内，分配给资源板上主控CPU 16个帧偏置时刻，每个时刻之间的间隔为1.25毫秒，主控CPU在20毫秒的固定时间窗内仅在这16个时刻主动发起与数字信号处理器的数据交互；

第二步，同时，在20毫秒的固定时间窗内，分配给资源板上数字信号处理器n个时刻，这里n表示每片数字信号处理器能够实现声码器的个数，每片数字信号处理器上的n个声码器单元依次顺序选取所述n个时刻的其中一个作为编码的起始时间，并且每片数字信号处理器上的第0路声码器的编码起始时刻依次延时1.25毫秒；

第三步，在20毫秒的固定时间窗内，每片数字信号处理器上的n个声码器单元的编解码模块按编码、解码交错调度操作，每个编码模块按照第二步选取的时刻开始编码，每个解码模块接收到解码所需的反向语音包后开始解码。

2、根据权利要求1所述的码分多址声码时间片资源的分配方法，其特征在于，每片数字信号处理器上的声码器单元的编解码模块在每一个20毫秒的固定时间窗内的调度次序依次为：首先第0路声码器单元编码，随后第((n-1)MOD(n))路声码器单元解码，第1路声码器单元编码，第((n)MOD(n))路声码器单元解码，第2路声码器单元编码，第((n+1)MOD(n))路声码器单元解码……，直到第((n-1))路声码器单元编码，最后第((2n+1)MOD(n))声码器单元解码，这里MOD表示取模。

3、根据权利要求1或2所述的码分多址声码器时间片资源的分配方法，其特征在于，表示每片数字信号处理器能够实现的声码器个数n≤20

4、一种根据权利要求1所述的码分多址声码器时间片资源的分配方法制成的码分多址声码器时间片资源分配装置，包括安装在资源板(10)上的主控CPU(101)和若干只数字信号处理器(104)，每一只数字信号处理器(104)设有声码器单元编解码模块，其特征在于还有：

a、设有与该若干只同数字信号处理器相对应的若干个数据缓冲区(102)，且每一数据缓冲区(102)分成一个前向业务帧缓冲区(1021)和一个反向业务帧缓冲区(1022)；

b、设有分别为该主控CPU(101)和该每一数字信号处理器(104)提供时间标志中断的控制逻辑部件(103)；

c、该主控CPU(101)与该若干个数据缓冲区(102)成双向联；该若干只数字信号处理器(104)与相对应的该若干个数据缓冲区(102)成一一对应的双向联结；而该控制逻辑部件(103)则分别与该主控CPU(101)、该若干个数据缓冲区(102)和该若干只数字信号处理器(104)成双向联结。

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