CN1505297A - 在码分多址系统中并行实现语音和数据业务的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在码分多址系统中并行实现语音和数据业务的方法及装置，方法是将数据业务按照语音业务的处理方式，以帧为单位进行处理；对多个语音和数据处理单元中的每一个单元配置不同的业务选项来执行相应的语音业务编解码算法或电路数据业务算法；将数据业务的数据包分割成多个小帧，通过语音业务的缓冲区进行数据业务的帧传送。装置包括网络接口单元、中继接口单元、主控单元，语音及电路数据业务处理单元。本发明可以在同一个功能单元中实现语音业务和数据业务的完全并发；还可以根据需要在单元中任意配置数据业务和语音业务的比例关系，解决了语音业务和数据业务的配比问题；减少了硬件和软件的复杂性，提高了系统的可靠性，降低了成本。

Description

在码分多址系统中并行实现语音和数据业务的方法及装置

技术领域

本发明涉及到码分多址(CDMA)系统，特别是涉及CDMA系统中电路数据业务以及语音业务完全并行实现的方法，本发明还涉及基于所述方法的实现装置。

背景技术

在有线以及无线通讯业务中，电路数据业务与语音业务是最主要的业务之一。但是由于两者的不同特点，在对二者进行实际处理时，现有的实现方法中往往将电路数据业务与语音业务分开，在传统的CDMA系统中是在两套物理设备上分别进行处理：一套专用于电路数据业务，另一套用于语音业务，实现的装置结构如图1所示，语音业务资源101和电路数据业务资源102是两个独立的设备，如果要支持电路数据业务，需要增加额外的电路数据业务资源。在语音业务和电路数据业务进行切换时，由于要跨越硬件设备，所以软件也非常复杂。另外，在这种传统的方案中，由于有两种业务资源，但是与移动交换中心(MSC)相连的只有一个中继链路，所以还必须设立一个单独的中继资源设备，对两种业务的时分复用(TDM)资源进行控制。美国专利US05729536中就是使用该方法。该方法存在的问题是，在从语音业务转电路数据业务时，处理流程会比较复杂；并且从设备的硬件实现角度而言，实现两种业务的资源并非完全独立，也不是1∶1的比例关系，设计时，处理地面链路的物理连接会比较复杂。在已公开的中国专利，申请号为01132310.8的专利申请中，对此提出了改进，但是仍然需要附加专门处理数据业务的数字信号处理器(DSP)阵列。并且只能实现N∶1的语音业务与电路数据业务并发，其中N根据所配置的电路数据业务专用DSP阵列有关，需要的N越小，需要额外的DSP阵列资源越多。

上述各种实现方案的缺点在于：两种业务必须根据一定的用户模型进行配比，一般是100个话音用户配置3-5个数据业务用户。这样，一是增加了系统的成本，另外在3-5％的配比情况下，在忙时会出现电路数据资源不足的情况，而配比过多，又会造成资源浪费，增加系统的成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种在码分多址系统中并行实现语音和数据业务的方法，可克服现有技术中在提供电路数据业务时，会增加装置的复杂性和成本大幅度上升的缺点，可以在同一个功能单元中实现语音业务和数据业务的完全并发；另外，还可以根据需要任意配置数据业务和语音业务的比例关系，解决语音业务和数据业务的配比问题。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种基于所述方法的并行实现装置。

本发明提供的技术方案如下：提供一种在码分多址系统中并行实现语音和数据业务的方法，包括如下步骤：

1)对公众交换电话网传来的语音业务和数据业务进行处理，语音业务以帧为单位进行处理，将数据业务按照语音业务的处理方式，以帧为单位进行处理；

2)对多个语音和数据处理单元中的每一个单元配置不同的业务选项来执行相应的语音业务编解码算法或电路数据业务算法；

3)将数据业务的数据包分割成多个小帧，通过语音业务的缓冲区进行数据业务的帧传送。

在上述实现方法中，所述步骤2)中还包括如下步骤：

对于语音业务，首先调用相应的语音编码算法程序，编码完成以后，将编成的码包送入码包传送队列，然后检查码包接收队列中有无本通道要处理的码包数据，如果没有，说明要处理的帧没有即时到达或已经丢失，自行构造一个空帧码包，然后调用相应的语音解码函数，如果有码包数据，就直接调用相应的解码函数；将调制后的数据送入时隙发送缓冲区；

对于数据业务，在接收到时隙数据时，首先调用成帧数据解调算法程序，并根据解调的结果判断有无数据上报，如果有数据上报，数据进入码包发送队列，然后检查码包接收队列中是否有本通道的数据需要解调，如果没有，则构造空闲数据放入时隙发送缓冲区，如果有数据需要解调，则调用成帧的解调程序，并将调制后的数据放入时隙发送缓冲区。

本发明还提供一种在码分多址系统中并行实现语音和数据业务的装置，包括通过分组交换网络完成数据交互功能的网络接口单元、通过TDM总线与移动交换中心通过E1/T1完成数据交互功能的中继接口单元、与所述网络接口单元和中继接口单元进行数据交互的主控单元，还包括语音和电路数据业务处理单元，该单元与所述中继接口单元及主控单元相连接，用于完成语音解编码以及电路数据业务的调制解调功能，并通过前向业务帧缓冲区或反向业务帧缓冲区与通信控制器进行码包数据以及信令传递。

在上述在码分多址系统中并行实现语音和数据业务的装置中，所述语音和电路数据业务处理单元由多个数字信号处理器构成。

在上述装置中，所述数字信号处理器中设有用于处理时分复用总线接口的发送/接收的时隙接口驱动与中断控制模块，用于处理数字信号处理器与前向业务帧缓冲区或反向业务帧缓冲区之间数据交互的分组接口驱动与中断控制模块，用于语音业务处理的语音编解码模块，用于数据业务处理的调制解调模块，用于将信令数据队列中的数据取出进行命令解析，根据不同的命令对各个通道进行相应设置的信令解析和状态报告模块；用于将时隙接口驱动与中断控制模块和分组接口驱动与中断控制模块接收的数据分发到各个消息队列，并将要发送的数据传送至上述两模块中的队列控制模块；用于从队列中取出数据，供各个通道进行处理的主调度模块。

实施本发明提供的在码分多址系统中并行实现语音和数据业务的方法及装置，在进行语音业务和数据业务处理时，将数据业务以帧为单位进行处理；装置中的语音及电路数据业务处理单元分别执行相应的语音业务编解码算法或电路数据业务算法；再将数据业务的数据包分割成多个小帧，通过原语音业务缓冲区进行数据业务的帧传送；与现有方法相比，本发明具有如下优点：可以在同一个功能单元中实现语音业务和数据业务的完全并发；在语音业务转数据业务时，只要向相应的语音通道发一个关闭命令，再发一个数据业务使能命令就可以实现该转化，减少了软件的复杂度；还可以根据需要在单元中任意调整配置数据业务和语音业务的比例关系，解决了语音业务和数据业务的配比问题。减少了硬件和软件的复杂性，提高了可靠性，降低了成本。

附图说明

图1是现有CDMA系统中语音和电路数据业务处理装置结构示意图；

图2是本发明提出的电路和数据业务实现并行发送的装置结构示意图；

图3是图2所示装置中主控单元同语音与电路数据业务处理单元实现并发功能的处理流程方框图；

图4是图3中所示数字信号处理器的结构示意图；

图5采用本发明方法及装置对单个通道的语音和电路数据业务实现并发的处理流程图。

具体实施方式

本发明实现语音与数据业务并发的方法采用如下步骤实现：

第一步：处理从地面传向空中的业务流。从公众交换电话网传来的语音或数据流都是以8000赫兹为采样率的码流，CDMA系统中语音信号以20毫秒为一帧数据，所以在一般的语音处理中是以帧为单位来进行处理的；而电路数据业务是调制后的采样信号，是以一个采样为单位进行处理的。这是语音业务和电路数据业务一个显著差别。在本方法中，对这两种业务的底层处理模式进行融合，将数据业务也按照帧数据来处理。这样，在底层的业务处理就做到完全一致，也就是将两种业务与硬件相关的部分做到一致，减小了程序复杂性，减轻了处理器的负担。

第二步：在一个数字信号处理器(DSP)中，可以包含多个语音和数据处理单元，根据对每一个单元的配置业务选项不同，执行不同的程序分支，也就是执行相应的语音编解码算法或电路数据业务算法；

第三步：对于与主控CPU接口的通信，语音业务和数据业务也不相同，语音业务的数据包比较短，而且是定长的；而数据业务的数据包是不定长的，每一次都在变化。为了不增加主控CPU与数字信号处理器(DSP)接口处的缓冲区，我们通过增加一个新的数据格式，将数据业务的数据包分割成许多小帧传送，这样，借助于原有语音业务的缓冲区可以进行数据业务的帧传送。

图2是本发明并发装置的结构示意图，包括网络接口单元、中继接口单元、与网络接口单元和中继接口单元进行数据交互的主控单元，与中继接口单元和主控单元连接用于完成语音编解码以及电路数据业务的调制解调功能并通过前向业务帧缓冲区或反向业务帧缓冲区与通信控制器进行码包数据以及信令传递的语音及电路数据业务处理单元。从图中可以看出，本发明只需一个设备204就代替了图1所示的传统CDMA系统的100，101，102三个设备。由于设备的减少，其业务流程也非常简单。比如在语音业务转数据业务时，只要向相应的语音通道发一个关闭命令，再发一个数据业务使能命令就可以了。大大减少了软件的复杂度，提高了系统集成度，降低了系统成本；

装置可实现以下功能：通过数据总线、地址总线和控制总线分别与可编程逻辑器件、网络接口单元和数据通信单元相连接，进行数据交互。由多个DSP组成的DSP阵列可完成语音的编码和解码以及电路数据业务的调制解调功能。通过前向业务帧缓冲区或反向业务帧缓冲区与通信控制器进行码包数据以及信令的传递；通过局部TDM总线与中继接口单元相连，进行时隙数据的交互。网络接口单元通过分组总线与基站控制器(BSC)分组交换网络完成数据交互功能。中继接口单元通过TDM总线与移动交换中心通过E1/T1完成数据交互功能。

图3所示是本发明装置实现并发功能的处理流程方框图；300是主控单元，主要完成与网络接口部分307的数据交互，设备所有接口以及部件的监控维护，数据、语音以及信令的复用/解复用处理，选择器的功能，RLP协议的处理，时隙的分配，电路数据业务处理单元与声码器单元的资源分配与管理等。301是业务帧缓冲区，物理上是双端口(或多端口)存储器。302是控制逻辑，主要实现对于DSP阵列地址译码，DSP阵列的状态维护和上报中断状态寄存器等信息。304是DSP阵列，也是本发明的主要部分，它由多个数字信号处理器组成，对于语音功能，主要完成CDMA语音信号的编解码，包括IS-127协议中增强性可变速率声码器(EVRC)，IS-96协议中高通码激励线形预测编码(QCELP)8K以及IS-733协议中的QCELP 13K；对于电路数据业务功能，完成主要完成ISLP协议(IS-728协议)的处理。本设备的接口部分包含两大部件：网络接口单元307以及中继接口单元306。前者主要完成本最小系统与CDMA基站控制器(BSC)分组交换网络的话音、数据以及信令的交互功能。后者完成内部交换以及与移动交换中心(MSC)之间的E1/T1传输。

图4是本发明装置中数字信号处理器的结构框图：共分为三层，处于最底层的是中断处理：包括时隙接口驱动与中断控制400和分组接口驱动与中断控制401。400负责处理时分复用总线(TDM)接口的发送和接收中断，在接收数据成帧以后，将其送入相应的处理队列中去；此模块也负责从发送队列中取出相应的数据，进行数据发送。401负责处理数字信号处理器与前向业务帧缓冲区或反向业务帧缓冲区之间的数据交互，并判断所收到的数据是信令数据还是业务数据，并将其分别送入相应的信令队列和业务数据队列。402是语音编解码模块，包括IS-127协议中增强性可变速率声码器(EVRC)，IS-96协议中高通码激励线形预测编码(QCELP)8K以及IS-733协议中的QCELP13K。403是数据调制解调模块，主要完成ISLP协议(IS-728协议)的调制解调。404是信令解析和状态报告模块，负责将信令数据队列中的数据取出，并进行命令解析，并根据不同的命令对各个通道进行相应的设置；另外，该模块还负责提供每个通道的运行信息以及DSP本身的各个状态信息。405是消息队列控制模块，本模块主要负责将400和401接收的数据分发到各个消息队列，并将要发送的数据传送至400和401；另外，它还负责将接收的信令数据传送到404。406是主调度模块，负责对各个通道之间的任务进行调度，它的作用基本是一个轮循机，不停地查询各个通道，并从队列中取出数据，供各个通道进行处理。

图5是采用本发明方法及装置对单个通道的语音和电路数据业务实现并发处理的流程方框图；主调度程序针对其中一个通道的处理流程示意图，对于其它通道的处理流程和此流程一样。500表示已经查询到本通道，在本通道处理开始，对一个通道进行处理之前，首先要查询此通道是否被激活501，如果没有被激活，则本通道的处理完成，进入下一个通道的处理，如果已经被激活，则查询本通道所对应的时隙是否成帧完成502，也就是时隙接收队列里有本通道的数据，如果没有数据，则本通道的处理完成，如果有数据，那么查询本通道的状态是语音通道还是数据通道503。并根据状态的不同进入两个不同的分支，即语音业务处理分支和数据业务处理分支；

对于语音通道，首先是调用相应的语音编码算法程序504，编码完成以后，将编成的码包送入码包传送队列505。然后，检查码包接收队列中有无本通道要处理的码包数据506，如果没有，那么说明要处理的帧没有即时到达或都有已经丢失，要自行构造一个空帧的码包508，然后调用相应的语音解码函数507，如果有码包数据，那么就直接调用相应的解码函数507。最后将调制以后的数据送入时隙发送缓冲区516。

对于数据通道，对于接收到的时隙数据，首先进行调用成帧数据解调算法程序509，并根据解调的结果判断有无数据上报510，如果有数据上报，那么数据进入码包发送队列511。然后检查码包接收队列中是否有本通道的数据需要解调512，如果没有，则构造空闲数据放入时隙发送缓冲区515，如果有数据需要解调，则调用成帧的解调程序513，并将调制后的数据放入时隙发送缓冲区514。

最后，本通道处理完成，转入下一通道的处理。

综上所述，本发明较好地解决了在CDMA系统中实现语音业务数据和电路业务数据并发的问题，减少了硬件和软件的复杂性，提高了可靠性，降低了成本。

Claims (5)

1、一种在码分多址系统中并行实现语音和数据业务的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)对公众交换电话网传来的语音业务和数据业务进行处理，语音业务以帧为单位进行处理，将数据业务按照语音业务的处理方式，以帧为单位进行处理；

2)对多个语音和数据处理单元中的每一个单元，配置不同的业务选项来执行相应的语音业务编解码算法或电路数据业务算法；

3)增加一个新的数据格式，将数据业务的数据包分割成多个小帧，通过语音业务的缓冲区进行数据业务的帧传送。

2、根据权利要求1所述方法，其特征在于，在所述步骤2)中还包括如下步骤：

对于语音业务，首先调用相应的语音编码算法程序，编码完成以后，将编成的码包送入码包传送队列，然后检查码包接收队列中有无本通道要处理的码包数据，如果没有，则构造一个空帧的码包，然后调用相应的语音解码函数，如果有码包数据，就直接调用相应的解码函数；将调制后的数据送入时隙发送缓冲区；

对于数据业务，在接收到时隙数据时，首先调用成帧数据解调算法程序，并根据解调的结果判断有无数据上报，如果有数据上报，数据进入码包发送队列，然后检查码包接收队列中是否有本通道的数据需要解调，如果没有，则构造空闲数据放入时隙发送缓冲区，如果有数据需要解调，则调用成帧的解调程序，并将调制后的数据放入时隙发送缓冲区。

3、一种在码分多址系统中并行实现语音和数据业务的装置，包括通过分组交换网络完成数据交互功能的网络接口单元、通过TDM总线与移动交换中心通过E1/T1完成数据交互功能的中继接口单元、与所述网络接口单元和中继接口单元进行数据交互的主控单元，其特征在于，还包括语音和电路数据业务处理单元，该单元与所述中继接口单元和主控单元相连接，用于完成语音编解码以及电路数据业务的调制解调功能，并通过前向业务帧缓冲区或反向业务帧缓冲区与通信控制器进行码包数据以及信令传递。

4、根据权利要求3所述在码分多址系统中并行实现语音和数据业务的装置，其特征在于，所述语音和电路数据业务处理单元由多个数字信号处理器构成。

5、根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述数字信号处理器中设有用于处理时分复用总线接口的发送和接收的时隙接口驱动/中断控制模块，用于处理数字信号处理器与前向业务帧缓冲区或反向业务帧缓冲区之间数据交互的分组接口驱动与中断控制模块，用于语音业务处理的语音编解码模块，用于数据业务处理的调制解调模块，用于将信令数据队列中的数据取出进行命令解析，根据不同的命令对各个通道进行相应设置的信令解析和状态报告模块；用于将时隙接口驱动与中断控制模块、分组接口驱动与中断控制模块接收的数据分发到各个消息队列的队列控制模块；用于从队列中取出数据，供各个通道进行处理的主调度模块。

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