CN1658682A - 用于改善通过空中接口的语音传输的质量的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明，为了改善通过为了语音数据传输和普通数据传输(DAT)而装设的空中接口(LS)的语音传输的质量首先检测，通过空中接口(LS)待传输的数据(DA，DB，DAT)是否为语音数据(DA，DB)。如果是语音数据，则接入专用于语音传输的前向纠错方法，该前向纠错方法被应用在通过空中接口(LS)传输的帧中的语音数据(DA，DB)上。

Description

用于改善通过空中接口的语音传输的质量的方法

背景技术

流行的通信系统日益增多地具有移动通信设备、尤其是移动语音通信设备。在无线语音传输的情况下，待实时传输的语音信号大部分被数字化，并以数据包的形式通过空中接口被传输。在双向无线语音通信领域中已建立不同的传输标准、诸如DECT(Diggital EuropeanCordless Telecommunications(欧洲数字无绳电信系统))或GSM(Global System for Mobile Communications(全球移动通信系统))。此外应观察目前的趋势，该趋势针对如下问题，即也使用所谓的WLAN(Wireless Local Area Network(无线局域网))以进行无线语音传输，该WLAN本来被规定用于数据通信。

所述的无线传输技术使用1千兆赫兹至几千兆赫兹数量级的传输频率。这与大约30cm及以下的传输波长相对应。

在无线电技术难以处理的具有很多无线电波反射面的环境中，例如在建筑物中或建筑物之间，频繁的无线电反射会导致多路径接收和无线电波叠加。此外，常常出现破坏性的干扰或节点，该干扰或节点可在空间的一些位置上导致局部信号抹消。移动终端设备在移动期间经常在这样的位置上交叠信号抹消或至少是信号衰减，该移动终端设备由其用户在所建立的语音连接处在这种无线电技术困难的环境中来移动。这使得在通话期间通常通过爆裂声或传输中断可觉察到，该爆裂声或传输中断由用户大多作为严重的干扰来接收并使所觉察到的语音质量明显恶化。

为了减少这种损害，在窄带语音传输系统、诸如GSM中，采用所谓的均衡器以抑制多路径接收。但是，在具有更高带宽需求的无线电传输时，例如在DECT系统或WLAN系统中，这种均衡器要求明显更高的实现费用。而且，均衡器将不会在局部信号抹消的情况下改善接收状况。

用于避免在无线电技术困难的环境中接收损害的另一种可能性在于，采用必要时具有分离的接收机的至少两个空间上相互分离的天线。工作时分别被连接到这样的天线或这样的接收机，该接收机的信号具有最好的信噪比。这种技术常被称为天线分集或空间分集。在这种情况下，由于一个附加的天线和通常一个附加的接收电路是必需的，所以可是实现是按照比例昂贵的。

发明内容

本发明的任务在于，给出一种用于改善通过为了语音数据传输和普通数据传输而装设的空中接口的语音传输的质量的方法，该方法以较低的花费是可实现的。

该任务通过具有权利要求1的特征的方法来解决。

根据本发明，为了改善通过为了语音数据传输和普通数据传输而装设的空中接口的语音传输质量首先检测，通过空中接口待传输的数据是否为语音数据。如果是语音数据，则接入(zuschalten)一种针对语音传输专用的前向纠错方法，该前向纠错方法应用在通过空中接口的传输的帧中的语音数据上。在这种情况下，空中接口可例如按照DECT标准或GSM标准或按照如IEEE-802.11的WLAN标准来实现。

通过针对语音传输专用的前向纠错方法的接入，传输误差的频率尤其是在移动的用户处显著降低，并因此语音传输质量得到显著改善。这种针对语音传输专用的前向纠错方法的特征尤其是在于良好的实时特性。其它与普通数据有关联地经常使用的纠错方法通常具有针对语音传输不可接受的实时特性。

语音数据的检测和与此相关的针对语音传输专用的前向纠错方法的接入允许，在本来针对普通数据传输而装设的空中接口、诸如WLAN空中接口处也达到高的语音传输质量而不损害普通数据的有效传输。待传输的数据是否为语音数据的判定在这种情况下可例如按照分配给数据的信令信息、优先权信息或业务品质说明(Quality of Service)或者按照数据包大小来做出。

借助按照本发明的方法，语音传输与譬如通过点火火花的短暂的无线电干扰相比、并且尤其是与随着用户移动的空中接口的接收天线通过具有局部信号抹消(节点)的空间区域的短暂通过相比更不灵敏。因此，在无线电技术困难的环境中也可保证高的语音传输质量，而无需附加的天线或接收电路。

本发明的有利的实施方案和扩展方案在从属权利要求中给出。

依据本发明的一个有利的实施方案，前向纠错方法基于优选地信息检测步长比(Information-Pruefschrittverhaeltnis)为1∶1的扩展卷积码。一种这样的前向纠错方法例如已在Lothar Wiesner的专业书籍  “Fernschreib-und Datenuebertragung ueberkurzwelle(通过短波的报文传输和数据传输)”(西门子股份公司(Siemens AG)出版，柏林和慕尼黑(Berlin und Muenchen)，1975年)的第139页上有记载。扩展卷积码的使用允许，尤其是补偿短暂的传输干扰并重建带有误差传输的语音数据。通过对语音数据的编码和解码来限制的传输延迟在扩展卷积码中按照比例地减少，从中得出良好的实时特性。

此外规定，为了传输在前向纠错方法的帧中添加到语音数据的冗余数据占用空中接口的一条附加的传输通道。以这种方式可减少通道专有的干扰的影响。在一个DECT空中接口中，例如一个传输速率为32k位/秒的语音连接可在至少两条数据通道上以总共至少64k位/秒的传输速率来划分。在WLAN空中接口中，一个语音连接相应地在至少两条逻辑通道或逻辑连接上来划分。

优选地，一种语音压缩方法可随着前向纠错方法例如按照ITU-T-推荐的G.729接入，以便对语音数据在发送方进行压缩并在接收方进行解压缩。该语音压缩方法优选地匹配实时语音传输的要求并如此构造，以致将具有尽可能小的延迟的连续输入语音数据流转换为具有更小的数据速率的连续输出语音数据流。所压缩的并在前向纠错方法的帧中装备有冗余数据的语音数据能够基于通过压缩而获得的、减小的传输速率在空中接口的单条传输通道内被传输。就这点而言，当不占用空中接口的附加的传输通道时，这是有利的。例如，在按照DECT标准的传输中，采用例如按照G.729标准的另一种语音压缩方法来代替那里所使用的ADPCM语音压缩方法(ADPCM：自适应差值脉冲编码调制)，该另一种语音压缩方法转换到比ADPCM方法更低的数据速率上。在使用按照G.729标准的语音压缩时，被转换到8k位/秒的数据速率上，以致DECT空中接口的单个传输通道的32k位/秒的传输速率对于装备有冗余数据的语音数据的传输来说是足够的。

附图说明

下面依据附图进一步说明本发明的具体实施例。

该附图以示意图的方式示出一个基站和一个移动终端设备，在该基站和移动终端设备之间建立无线语音连接。

具体实施方式

在该附图中示意性地说明了一个基站BS以及一个移动终端设备MD。基站BS可以例如按照DECT标准或GSM标准、或作为所谓的WLAN接入点来实现。移动终端设备MD可以例如是具有WLAN接口的一个按照DECT标准的无绳电话、一个按照GSM标准的移动电话、或者是一个诸如膝上型计算机或PDA(Personal Digital Assistant(个人数字助理))的其他的移动终端设备、。

移动终端设备MD通过一个空中接口LS被耦合到基站BS上并假设，存在一个无线实时语音连接。在该附图中，空中接口LS通过一个水平箭头表示并且可例如按照DECT标准或者GSM标准、或按照IEEE-802.11-WLAN标准来安排。空中接口LS优选地具有多条传输通道以进行语音传输或数据传输，以致可建立多个逻辑连接。然而为了清楚明了起见，在该附图中仅示出了这种传输通道之一。

为了实现空中接口LS，移动终端设备MD以及基站BS分别具有一个带有无线电天线A的无线电模块FM。

此外，基站BS具有一个与其无线电模块FM耦合的前向纠错编码器FECC、一个与该前向纠错编码器FECC耦合的语音压缩模块SKM以及具有一个与该语音压缩模块SKM耦合的语音识别模块SEM。

移动终端设备MD相应地具有一个与其无线电模块FM耦合的语音识别模块SEM、一个与该语音识别模块SEM耦合的前向纠错解码器FECD以及一个与该前向纠错解码器FECD相耦合的语音解压缩模块SDM。为了输出所接收的数据，移动终端设备MD具有一个输出端口OUT。

在语音连接的帧中，语音数据DA和DB以及不包含语音数据的数据包DAT被输送给基站BS，以从基站BS向移动终端设备MD通过空中接口LS来传输。待传输的语音数据DA和DB可例如作为按照TCP/IP协议族的语音数据包或作为语音数据流而存在。以下不仅将TCP/IP语音数据包而且将语音数据流的单个段称作语音数据包或数据包，并通过参考符号DA和DB来标注。

为清楚起见，在本实施例中仅观察从基站BS向移动终端设备MD的传输方向。然而与此相关的实施按意义也适用于其他的传输方向。

待传输的数据包DA、DB和DAT首先被输送给基站BS的语音识别模块SEM，通过该语音识别模块检测这些待传输的数据包是否包含语音数据。在DECT系统中，这可例如根据分配给待检测的数据包的信令进行识别。在本实施例中，语音数据包DA和DB作为这种数据包被识别，因此从语音识别模块SEM传送给语音压缩模块SKM。与此相反，不包含语音数据的数据包DAT从语音识别模块SEM直接转交给基站BS的无线电模块FM。语音压缩模块SKM以准连续的方式将包含在语音数据包DA和DB中的语音数据进行压缩并输出压缩过的语音数据包KDA和KDB，该语音数据包KDA和KDB被转交给前向纠错编码器FECC。在这种情况下，分别被压缩的语音数据包KDA或KDB分别包含来自语音数据包DA或DB的压缩过的语音数据。

语音压缩模块SKM优选地借助一个所谓的编解码器例如按照ITU-T-推荐的G.729来实现。这样的编解码器将数据转换成语音数据速率为8k位每秒的压缩过的语音数据。在DECT系统中采用这样的语音压缩来代替通用的语音数据速率为32k位每秒的ADPCM编码。

通过前向纠错编码器FECC，分别被压缩的语音数据包KDA或KDB借助于前向纠错方法被编码并以这种方式利用冗余数据来补充，该前向纠错方法优选地基于一个信息检测步长比为1∶1的扩展卷积码。通过这种前向纠错编码，分别被压缩的语音数据包KDA或KDB被转换为装备有冗余数据的语音数据包RDA或RDB，该语音数据包RDA或RDB由前向纠错编码器FECC转交给无线电模块FM。

语音数据包RDA和RDB以及从语音识别模块SEM直接传输给无线电模块FM的数据包DAT由无线电模块FM通过空中接口LS传输给移动终端设备MD。

在本实施例中，数据包RDA、RDB和DAT分别在空中接口LS的单个无线电帧中传输。该无线电帧在该附图中通过竖直的线表示。在第一个发送的无线电帧中传输语音数据包RDA、在下一个无线电帧中传输语音数据包RDB而在第三个无线电帧中传输数据包DAT。在这种情况下，前提是，原有的语音数据包DA和DB是这样被压缩的，使得在添加了冗余数据之后产生的数据包RDA和RDB可分别在一个本来针对单个没有被压缩的语音数据包没有装设冗余数据的无线电帧中传输。以这种方式，语音数据包RDA和RDB可在同一条语音通道或同一条逻辑语音连接内通过空气接口LS来传输。

对此的替换方案为，语音数据包RDA和RDB或必要时一个上述数据包的预定的冗余部分在不同的传输通道中或通过不同的逻辑连接通过空中接口LS来传送。这种替换方案尤其是针对  WLAN系统意义重大，因为在这种系统中常常必须传输以前已经压缩过的语音数据，该语音数据不再允许进一步的压缩。在这种情况下，冗余数据的添加可能超出了单条传输通道的传输容量。按照一种有利的改进方案规定，对待传输的语音数据附加地进行如下检测，即该待传输的语音数据是否还可这样被压缩，使得该待传输的语音数据与所添加的冗余数据一起在单条传输通道内被传输。依赖于上述检测结果，语音数据接着或者被另外压缩并在同一传输通道中传送，或者不被继续压缩并在不同的传输通道中传送。

针对本实施例假设，在通过空中接口LS传输时数据包RDB由传输误差来伪造。该伪造在该附图中通过数据包RDB的点线框来表示。

数据包RDA、RDB和DAT由移动终端设备MD的无线电模块FM接收并被转交给该移动终端设备MD的语音识别模块SEM。该语音识别模块SEM在每个所接收的数据包处检查，是否涉及语音数据包。在本实施例中，语音数据包RDA和RDB作为这种语音数据包被识别并从语音识别模块SEM传送到前向纠错解码器FECD。与此相反，数据包DAT由语音识别模块SEM作为非语音数据包来识别并作为这种非语音数据包直接转交给输出端口OUT，以从该端口输出。

通过前向纠错解码器FECD，语音数据包RDA被转换为压缩过的语音数据包KDA而所伪造的语音数据包RDB被转换为压缩过的数据包KDB。在本实施例中，包含在所伪造的语音数据包RDB中的冗余数据允许，压缩过的数据包KDB无误差地被重建。实际上，通过前向纠错方法的按照本发明的使用，传输误差的频率典型地减少了10至100的系数。

压缩过的语音数据包KDA和KDB紧接着从前向纠错解码器FECD传输到语音解压缩模块SDM，以由该语音解压缩模块SDM从压缩过的语音数据包转换为未压缩过的语音数据包DA和DB，该未压缩过的语音数据包最终通过输出端口OUT输出。

Claims (5)

1.用于改善通过为了语音数据传输和普通数据传输而装设的空中接口(LS)的语音传输的质量的方法，其中

a)检测，通过空中接口(LS)待传输的数据(DA，DB，DAT)是否为语音数据(DA，DB)，如果是语音数据，则

b)接入一种专用于语音传输的前向纠错方法，该前向纠错方法应用在通过空中接口(LS)传输的帧中的语音数据(DA，DB)上。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

所述前向纠错方法基于扩展卷积码。

3.根据前述权利要求之一所述的方法，

其特征在于，

为了在前向纠错方法的帧中传输添加到语音数据(DA，DB)的冗余数据占用所述空中接口(LS)的一条附加的传输通道。

4.根据前述权利要求之一所述的方法，

其特征在于，

随着前向纠错方法接入一种语音压缩方法，以便对语音数据(DA，DB)在发送方进行压缩而在接收方进行解压缩。

5.根据权利要求4所述的方法，

其特征在于，

所述压缩过的、并在前向纠错方法的帧中装备有冗余数据的语音数据(RDA，RDB)在所述空中接口(LS)的单条传输通道内被传输。