CN1342375A - 改进语音质量尤其是网间协议话音通话语音质量的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于改进语音质量尤其是VoIP呼叫的语音质量的装置,所述装置包括收发信机和速率调整单元(TRAU),在所述TRAU中将来自移动台的编码语音信号译码以减少必要的编码/解码,因而避免语音质量的降低以及带宽的减小。根据本发明,所述装置包括使TRAU处于透明方式或将TRAU完全旁路的装置。

Description

改进语音质量尤其是网间协议 话音通话语音质量的装置
技术领域
本发明涉及用于改进语音质量尤其是VoIP(网间协议话音)呼叫的语音质量的装置，所述装置包括收发信机和速率适配单元(TRAU)，其中将来自移动台的编码语音信号译码。
背景技术
本发明是关于如何改进移动VoIP呼叫的语音质量。当在语音路径上执行太多的语音编码/解码时，移动呼叫的语音质量会劣化，这是众所周知的问题。
存在用于克服MS到MS的呼叫的这种缺点的移动标准，称为无汇接操作(TFO)。日本个人数字蜂窝(PDC)系统使用带外移动应用部分(MAP)信令，称为编解码器直通(codec through).在全球移动通讯系统中(GSM)，有新出现的标准TS 04.53，而在数字高级移动电话业务中没有TFO。
发展了用于MS到MS呼叫的这些TFO标准，但是它们没有提到基于IP的TFO的最佳方法。
所述解决方法有以下主要优点：
●与普通移动呼叫相比，改善移动VoIP呼叫的语音质量
●影响只局部发生在MS-IP-MS呼叫的MS-IP侧
●执行过程使用带外标准#7信令(CCITT信令系统的标准)并且对移动交换中心(MSC)和基站子系统(BSS)有较小的影响
●可以用于所有现存的移动语音编解码器，只要与网关连接的IP网络支持它们
●避免在基站子系统中使用收发信器
●不需要语音编码和在VoIP网关使用数字信号处理器(DSP)GSM中的无汇接操作(TFO)
在没有TFO的移动网络的MS到MS呼叫中，语音信号在第一个移动台编码以便通过空中接口传送，并且在第一个收发信机和速率适配单元(TRAU)被译码。脉码调制(PCM)样值在网络固定部分通过64kbit/s的业务链路传送到第二个TRAU。第二个TRAU再次对语音信号编码以通过第二空中接口传送。所述连接的这两个编解码器是“汇接操作”的。
汇接操作有几个缺点：
●超过需要的额外的编码/解码降低了语音质量
●所述各TRAU之间的连接需要64kb/s，而16或8kb/s应该就足够了
●所述各TRAU中的不必要的编码/解码分配了数字信号处理器(DSP)的功率
欧洲电信标准协会(ETSI)正依靠TFO的TS 04.53标准工作。这种标准定义了各TRAU之间的带内信号，使得TFO只影响TRAU，因而与现有设备完全兼容。
图1是图解说明无汇接操作(TFO)的原理的示意图，以下将对所述原理作简短描述。
在GSM中TFO定义为两个对等收发信机之间的带内信令协议。它
●检测用于可能的TFO的路径
●建立TFO连接
●确保快速后退过程
●支持编解码器不匹配的分辩率
所述标准既定义TFO帧(语音)又定义TFO消息。TFO帧只影响TRAU。
使用每个PCM样值的最低有效位(LSB)的半速率语音编码(HR)所需带宽为8kb/s，而使用每个PCM样值的两个LSB的全速率语音编码(FR)和增强型全速率语音编码(EFR)所需带宽为16kb/s。
语音质量与基于移动交换中心的网关有特殊关系。这是由于在基于IP的移动呼叫中可能发生若干编码/解码。
在正常的移动呼叫中，我们假定以下两种情况(以GSM为例)：
MS→PSTN：  GSM 06.10-G.711
MS→MS：    GSM 06.10-6.711-GSM 06.10
当IP是呼叫支线的一部分、GSM 06.10用作IP音频编解码器时将发生以下情况：
MS→IP→PSTN：  GSM 06.10-G.711-GSM 06.1-G.711
MS→IP→MS：    GSM 06.10-G.711-GSM 06.1-6.711-GSM 06.10
每次编码/解码都会降低语音质量。对于从MS到MS的呼叫，我们可以听到的是经过两次编码的语音的质量。在MS→IP→MS呼叫情况下增加一次编码很可能把语音质量降低到无法接受的程度。解决的办法是选择G.711作为IP编解码器，另一方面却不减小带宽，这应当是使用IP的主要目的之一。
发明目的
本发明的主要目的是通过将编码/解码减少到最小次数、因而避免语音质量降低来提高语音质量、尤其是VoIP呼叫的语音质量。
本发明的另一个目的是减小带宽，尤其是当使用IP时。
本发明的再一个目的是调节关联的网关(GW)使其符合于这种最优化。
发明概要
上述目的通过序言中所述的装置实现，根据本发明，其特征包含在所附的权利要求书中。
换句话说，根据本发明所述装置包括用于或者使TRAU处于透明方式或者将TRAU完全旁路的装置。
通过所附的权利要求书和结合附图所进行的下列描述将明白本发明另外的特征和优点。
附图说明
图1是图解说明无汇接操作(TFO)的原理的示意图。
图2是说明基于IP的TFO的信令序列的示意图。
具体实施方式
图1是图解说明无汇接操作(TFO)的原理的示意图，这在上面已经进行了论述。
图2是说明基于IP的TFO的信令序列的示意图，这些信令序列说明实现本发明的总的构想的几个实施例之一。基于IP的TFO
本发明的基本构想是在TRAU不进行解码。TRAU可以或者被置于透明方式或者被完全旁路。
MS将语音以或者半速率语音编码(HR)方式、全速率语音编码(FR)方式或者增强型全速率语音编码(EFR)方式编码，并且语音样值被直接传送到IP网络，在那里被组装成实时传送协议(RTP)/用户数据报协议(UDP)分组。对HR在PCM中使用LSB，对FR和EFR使用两个LSB。
VoIP网关必须隐匿一些错误，这无论如何是VoIP语音网关的一种正常的功能。
这最好可以通过使用标准参数或备用字段的标准#7信令来处理。
在直接传递应用部分(DTAP)/基站系统移动应用部分(BSSMAP)侧使用BC(承载能力)字段，该字段被移动交换中心(MSC)读出并透明映射到可用于VoIP网关的综合业务数字网用户部分(ISUP)的用户服务信息(USI)字段。
BC包括两个字段，用于呼叫建立期间的谈判。如果网关不支持首选BC，则应用缺省。
首选字段可以包含“需要TFO”，而缺省字段包含“非TFO”，在BC中可以应用八位字节3a中的两个备用比特。
VoIP网关在使用哪一种编解码器上必须有最终决定权，因为当TFO运作时，它必须终止正确的TRAU帧。
对于使用TFO的呼出呼叫我们可以假设如下：
1.用户拨打目的地号码的地区号码以表明他想通过IP网络呼叫。
2.经过b次分析，MSC修改建立(SETUP)步骤中的BC。BC包括两个BC字段，一个是后退字段，另一个是首选字段。首选BC用“需要TFO”和编解码器类型编码。
3.在可用于VoIP网关的呼出IAM中，MSC将修改的BC字段转换成USI字段。网关现在决定是否进行TFO并读取编解码器类型。将回答转换回ACM消息中的MSC。
4.MSC使用指配请求、请求来自BSC的需要的无线电资源。请求TFO的信息可以编成字段如信道类型，级别或诸如此类。
5.如果BSC可以支持TFO，则确认这一点并在指配完成步骤中返回到MSC。BSC使TRAU处于透明方式或者旁路方式。这里选择的方法只具有局部(BSC)相关性。
6.MSC用相关的DTAP信息继续呼叫建立。
7.如果TFO不被VoIP网关接受，则呼叫被当作“非TFO”呼叫处理。
注：
●在这种情况下，编解码器类型由TFO情况下的网关决定。
●在基本实施过程中，在语音被认为是不必要的期间从TFO后退。
对于呼TFO呼叫应用相反的假定。在BSC不支持TFO、或MS不支持输入的IP编解码器的情况下，VoIP网关必须支持后退到G.711语音。缩写ACM    地址完成信息BSC    基站交换中心BC     承载能力BSS    基站子系统D-AMPS 高级数字移动电话业务DSP    数字信令处理器DTAP   直接传递应用部分ETSI   欧洲电信标准协会EFR    增强型全速率语音编码FR     全速率语音编码GSM    全球移动通信系统GW     网关HR     半速率语音编码IAM    初始地址消息IP     网络协议ISUP   ISDN用户部分LSB    最低有效位MAP    移动应用部分MS     移动台MSC    移动交换中心PCM    脉码调制PDC    个人数字蜂窝PSTN   公共交换电话网RTP    实时传送协议SPE    语音编码设备SPD    语音解码设备TFO    无汇接操作TRAU   收发信机和速率适配单元UDP    用户数据报协议USI    用户业务信息VoIP   IP话音ITU    (国际电信联盟，日内瓦，瑞士)前身为CCITT(国际
   电报电话咨询委员会)是一个设定通信标准的国际组
   织，建立于1865年，总部设在日内瓦。

Claims (11)

1.一种用于改进语音质量尤其是VoIP(IP话音)呼叫的语音质量的装置，所述装置包括收发信机和速率适配单元(TRAU)，在所述TRAU中将来自移动台(MS)的编码语音信号译码，其特征在于：所述装置包括用于或者使所述TRAU处于透明方式之下或者将所述TRAU完全旁路的装置。
2.权利要求1的装置，其特征在于：所述MS包括按照或者半速率语音编码(HR)方式、全速率语音编码(FR)方式或者高级全速率语音编码(EFR)方式将所述语音编码的装置，以及所述语音样值被直接发送到IP网络、在那里被组装成实时传送协议(RTP)/用户数据报协议(UDP)分组。
3.权利要求1或2的装置，其特征在于：通过在MS和VoIP网关之间使用直接传递应用部分(DTAP)、基站系统移动应用部分(BSSMAP)和综合业务数字网用户部分(ISUP)来实现基于IP的TFO(无汇接操作)。
4.权利要求2或3的装置，其特征在于：对于HR，在脉码调制(PCM)中使用LSE比特，而对于FR和EFR使用两个LSE比特。
5.权利要求1-4中任何一个的装置，其特征在于：所述VoIP WG(网关)包括用于实现可能的错误隐匿的装置，如同本来已知的那样，通过使用标准参数、可能使用备用字段的标准#7信令来实现所述错误隐匿。
6.前述各权利要求中任何一个的装置，其特征在于：在DTAP/BSSMAP侧使用BC(承载能力)字段，所述字段被移动交换中心(MSC)读出并透明映射到通往VoIP网关的ISUP的用户服务信息(USI)字段。
7.前述各权利要求中任何一个的装置，其特征在于：在呼叫建立期间，所述BC适合于包括两个谈判字段，例如一个是后退字段，另一个是首选字段，以及如果所述网关不支持所述首选BC，则应用缺省。
8.权利要求7的装置，其特征在于：所述首选BC字段适合于包含“需要TFO”，而所述缺省字段包含“非TFO”，以及在所述BC中可以应用八比特字节3a的两个备用比特。
9.前述各权利要求中任何一个的装置，其特征在于：与所述网络连接的所述VoIP网关配备有用于最终决定使用哪一种编解码器的装置，所述网关还包括用于当TFO运作时终止正确的TRAU帧的装置。
10.权利要求9的装置，其特征在于：对于使用TFO的呼出呼叫，所述用户拨打目的地号码的地区号码以表明他想通过IP网络呼叫；经过b次分析之后，所述MSC在建立步骤中修改所述BC，以便利用“需要TFO”和编解码器类型将所述首选BC编码，此后，所述MSC将修改后的BC字段转换成可用于所述VoIP网关的呼出初始地址消息(IAM)中的所述USI字段、使得所述网关决定是否进行TFO并读取所述编解码器类型，其回答被转换回所述地址完成信息(ACM)中的所述MSC。
11.权利要求1-9中任何一个的装置，其特征在于：对于呼入的TFO呼叫，如果所述BSC不支持TFO，或所述MS不支持所述呼入的IP编解码器，则所述相关的VoIP网关适合于支持后退到G.711语音。
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