TWI326162B - System, method and device for transmitting speech over a communication channel - Google Patents

Description

-95γ9τ^Τ 1326162 年月 第93139041號!專i利申請> 曰修(更)正本 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式=、 九、發明說明： "二份 【發明所屬之技術領域】 其他ΪΓ侧於❹於語音或其騎時通訊之無線或 【先前技術】 目前的細胞式通訊網路中’ 通訊係經由電路切換連結或頻道傳，二面傳送語音 這些是被保留的。將來’所有的資料傳送， 訊，將使用在無連結的鏈路上傳送f =)合而言，此稱為通過網際網路協定以 在所有的細胞式通訊網路中，語音D^ 之間有基本之協調(trade-off)。一項= = 減少，其他維持不變。當在壓縮 項的 有效時，導致較大的系統容量及 介面本身改進時可達成改進之效且達成較二系 統谷量。 系統容量的增加及聲音品質的改進過去係藉由單獨 改進s#音編解碼器及傳送編碼訊框的空中介面方式達 成。 例如，在cdma2000中’ IS-127語音編解碼器標準 已與IS-893標準相替代。經由空中介面的改進， cdnia2000第0版也大大地增加IS-95的系統容量，其他 的版本也有相同的效果。這些標準的版本反映cdma2000 1326162 95.XT7------^ … 年月日妗(更)正本 ，93139041號專利申請案 補充'修正後無劃線之說明_修正頁一式三份

，〇〜曹1梦止貝一式二W 设備的升級。本發明可更進一步改進及補充這些方法。 從解碼器到編碼器使用回授技術，除了建立在編解 碼器及傳送其輸出的頻道之間建立連結外，也打開/扇 門以使得細胞式系統容量及聲音品質之間可以相立妥 協而不衝擊5吾音編解碼器或播帶編喝訊框之頻道的暴 t操作。從電路切換頻道到封包切換頻道的聲音通訊的 操作提供這些改進的機會。 cdma20〇〇空中介面標準定義一封包資料頻道以使 用在空中介面的資料封包之傳送。將此封包資料頻道最 適化以傳送高速且對延遲不敏感的資料，如果需要的話 經由重複傳送而使得錯誤率相當低，假設所有的封包均 同等重要’且都有基本上需要的封包。 、反之，表示語音之資料的屬性包含低速，非叢訊， 延遲敏感性及錯誤容忍的特性。已知並非為 莧均等。运些語音的特殊屬性在封包資料頻道的設 =並沒有特別被考量。因此，現在的系統使用額外的 ’、、左由再傳送不需要的封包而減少流量。 雖然cdma2000封包資料頻道能用以傳送語音資 1立=了連結特定的應用（語音編碼），可以經由考量 叩曰的特殊性對傳送編碼器語音的頻道進行改進。 纽立現f的細胞式通訊系統係經由電路切換連結而傳送 :二=編解碼器及傳送編解蝎器編碼的資訊訊框 通訊，，從語音解 6 1326162 第9313904〗號專利申請案 t__ 補充、修正後無劃線之說明^:修正頁—式三份 为曰修正替換頁 f發明内容】 統，二在:二包:路上傳送語音資料的系 本發明的該封包去除禪° 之訊框相針會要ίί一語音重要性單元，其將語音資料 之訊框相對重要性指示提供予封貝 本發明的特徵為提供回授 4控二: 不重要的封包。 ，又丁^射機，Μ允諍去除較 質重特徵為由語音編瑪器產生訊插之知覺的品 性標特徵為提供-量化成‘:二要 本發明的另一特徵為提供一 裘少兩個輪入量，包含至少二f要性標記’其與 系統容量有關。3至^個訊框重要性，錯誤率及 音資記:該標記提供語 器。此標記為-該訊的排程 由語音編碼器對每—訊滅生—次。=生決定’ 孫取決於編碼解碼方法，即可取決於與每的判斷 速之屬性數’包含練料料（供各率2框關 滿），信號分類，傳送特性，㈣雜訊^、率的、為碼解 【實施方式】 1326162 H7 曰修^ 第93139041號專利申請案 補充、修正後無劃線之說修正頁一式三份 圖3為本發明之系統的示意圖，其中包含一行動電 話手機305’該手機具有一傳輸控制器3〇及一編碼器 10,及通常使用的麥克風，電池，揚聲器，RF發射機等二 這些傳統上使用的組件以示意圖的方法包含在方塊3〇5

中。刖號340表示手機及特定通訊細胞基地台ho之間 的信號的RF傳送。 B 如上所述，本發明的系統選擇性的制止封包的再傳 3^ 〇 因為空中介面通常為一系統中最具有限制的部份， 在改進容量上制止再傳送通常為最有效的方法。 現在請參考圖3，基地台350連接具有一電話網路 360的傳統配置，除了很多其他的可能性外，該網路與 對應的客戶電話機390相連，該電話機可以是有線的或 其他行動手機。 方塊370，380指網際網路及内部網路(Intranet)，其 指示可以經由網際網路協定而在網際網路或私人用網路 上通訊的呼叫（内部網路）。在說明的實施例。在封包中 使用VoIP編碼§吾音，因此整個系統可以使用傳統的電話 網路及/或網際網路或達成網路。 例如’基地台350可以是傳統配置中的一部份’其 中可以具有行動電話服務供應端的戶號，其提供予基地 台且在基地台及區域性電話公司之間的連結。問題的呼 叫可通過電話網路到任一個手機390的使用者。在另一 實施例中’被呼叫的使用者可以是傳送者的共同作業

且連接到相同内部網路中 及接收用戶的使用者維持。 明書修正頁一式三份 其中該内部網路由傳送 tb#…另一實施例中，使用者可以選擇路由，以在網路 梦si呼在此—例子中，可以由區域性電話公司的 。將a -貝料傳送另傳送端用戶網路服務供應端的 ^取號碼上’且然後在網路中傳送。手機39G可以連接 ^接收用戶的資料機或在接收用戶位置處的區域電話公 上面說明使用VoIP系統的優點 ，依其可給尋徑呼叫 提供額外的彈性。 ^圖1顯不圖3系統的一部份，表示手機390及基地 台的部份。另一方面，由使用者經麥克風12傳送表 示浯a的乜號到語音編碼器1〇。編碼器1〇將信號傳送 出去’在線路15上的傳統信號傳送到封包資料頻道4〇。 T塊40表示RF發射機/接收機等，在圖3中以箭號表 示，在圖1的右方，方塊5〇表示基地台350的一部份， ，基地台接收封.包（包含如RF接收機，解調器，解碼 器等）’且在線路45上傳回ACK/NAK信號到下述的方 塊30。線路45上的信號可另包含代表該特定手機在一 適當時段平均之訊框錯誤率的處理信號，以提供例如信 號路徑上的障礙、周遭的雜訊、及由其他手機為因之系 統容量的重或輕負載等種種可能影響信號傳送因素之指 示（indication)。處理可以在方便的地方實行，如基地台 350或行動服務供應端的其他裝置，其較方便存取來自 1326162

第93139041號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式三份 其他基地台之資料。最好該資料係與手機305所用之頻 道密切關聯者。 圖1的中央之方塊30控制封包沿封包頻道傳送，此 係利用傳統的功能例如定時、功率控制等，且視需要選 擇性的抑制被認為不值得再傳送之封包的再傳送。此特 徵與傳統封包系統的設計極不相同，傳統系統係針對再 傳送封包’直到該資料被成功的接收或抵達設定之時限 止。 在圖1中，方塊50表示該接收機’方塊4〇表示該 頻道，而且其他的單元位在該發射機處。此將對應到基 地台及行動台上的單元，此係因為接收機及發射機傳送 及接收之故。對應的單元不需要相同，此係因為一般手 機由不同的製造商製造之故’且因為手機的功率及重量 受到限制之故。 方塊30具有來自接收機5〇之ack/nak信號之輸 入=NAK係用⑽制再傳送，以及來自優先決定單 儿20之線路22上的輸入。該優先 輸二在舉示例子中為三種， 沿線路14傳送)⑽自接收機 β似其祕厶0/及/或錯誤率信號，以及C)扇區容 二(:二 可保持與系統負載的相對應的 曰系統負載），再傳送封包對於操作的影響不 10 1326162 —86. 7. 17- 年月日修正替換頁 第93139041號專利申請案 補充'修正後無劃線之說明書修正頁一式三份 大，直到信號被接收到為止。當系統的負載大時，可以 經，不傳送較不重要的封包而改進其他使用者整個傳送 的品質，該較不重要封包不對於傳送語音的品質構成明 顯之影響，因為解碼器可以執行錯誤消除之故。 因，，經由去除低優先的訊框，可以經由減少擁塞 且允許最重要之語音之訊框的傳送而減少使用者的語音 品質。 現今定義之語音的cdma2000服務選擇是可電路切 換者。音訊框編碼後傳送到接收機，其間cdma2〇〇〇 系統控制傳送功率，使得接收的錯誤率約為訊框的1%。 在傳送細，尤其是語音編碼器，不知道被語音解碼器錯 誤的接收之特定訊框。另外，所有的語音訊框被傳送語 音訊框之cdma2000空中介面認為同等重要。cdma2〇〇〇 封包k料頻道係用以經由封包的重複傳送（如果需要的 話）而達到高可靠度的資料封包傳送。此封包傳送減少 細胞通訊系統的容量。對於許多不同型式的資料需再傳 送（失去敏感度，延長不感應度），但語音資料時則不 要。 、 對於語音資料再傳送使用封包資料頻道與電路切換 系統比較下，允許語音頻道的接收端有能力傳送信浐' 傳送端，而不管語音訊框是否正確接收，例1如"盥 cdma2000封包資料頻道有關的ACK/NAK回授。” 對於來自語音編碼器的訊框重要性標記使用回授的 功能，以決定是否編碼的語音訊框必需再傳送。或者θ 1326162

第93139041號專利申請案 補充、修正後無割線之說明修正頁一式三份 音訊框。另言之，如果編碼允許在某些 限制内選擇漏失的訊框，甚至可以容量 =此在傳送及再傳送中選擇性的減少將增加細= 系統的谷罝，而仍改進接收之語音信號的品質。另外， 用ACK/NAK信號’以決定如何基於解 碼器中錯誤條件的訊息而編碼語音。 訊据Si 本發明的重要觀念為*語音編碼11判斷的 °自頻.首Γ 3記的定義，及使用該訊框重要性標記及來 自頻、的回授決定封包的傳送及㈣送以改進系統容量 音品質。尤其是，該應用軟體本身（語音解編 碼i緹供有關各編碼訊框之相對知覺重要性的資訊給空 t介面。峨點包含使絲自語音解碼ϋ的回授予編碼 由應用軟體（語音解編碼）的和通訊 包資料頻道上。 現"又°十用於Cdma2000系統的語音解編碼器之傳送 ίΪ本Ϊ上為變動的。每一語音（或靜音）訊框被編碼 或^種逮率’以對應於原先設計之edma2_回路切 ^达速率。例如’全速率訊框比1/8速率訊框傳送多 =資訊，且如果接收錯誤時，一般會導致語音品質的大 巾田下降1/8速率訊框係被用於靜音時，編碼背景雜訊。 基本上這些訊框的較高錯誤率係被容許的。 ,知覺#音品質而言，其另一因素為編碼語音的訊 框，可具有不同的重要性，即使其傳送速率相同，此種 略具編解碼器的屬性只能在語音編碼器中量化（定量）。 12 1326162 96. 7. 17~-— 年月日修正替換頁 ，93139041號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式二伶 =3有在可能fr生—:編刪訊框之相對重 接收扭立的r暂X易生錯誤頻道中’如細胞式系統中， 二收=日的質不只依據編碼語音的原來品質， 框錯誤的分佈有關。叢發訊框錯誤 解碼器包含錯誤 多。 〃狀賴小的叢訊錯誤。長叢訊問題更 因素之語音:框的知覺的重要性可依下述 的本==冗 變動逮率的編解碼11，此訊框的重要 率的函數。一般，訊框傳送速率愈高， -訊框錯誤匕速;m!，以及b)語音訊框的 ^^ 、革叢訊，特疋訊框），由cdma2000 接收者（直到現在，只有接收機瞭解)。 定扇且可㈣資訊’包含··〇細胞式系統之特 再僂载。若該扇區的負载輕，則減少封包傳送/ 封包的能^城較，，如果扇區過載，則迫切需要減少 ， '尋及再傳送。如圖1所示，此=個輸人被處g 以對各編碼的語音訊框，產生一訊框優玆㈡； 優先，決定模組執行此程序。C優先權μ訊框 电的兹ii—實施例說明於下··將語音訊框優先決定模 、，且的二個輪入(ABC)中的各個輸入量化為5個位階。就 13

e17 户 J日修正替換頁 1326162 第93139041號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式三份 訊框品質重要性(A)而言…般對於各編解碼器 計。進入決定的輸入包含訊框傳送速率，信號分 聲’無聲等）’與先前訊框比較之現訊框的傳送 景雜訊的固定性等。 月 輸出被量化為5個位階的訊框重要性標記，其 個表示最不重要者，5個表示最重要者。α〇^°/Νακ、錯誤 率回授(B)可依下述方式處理： 曰、

錯誤率顯著地低於設定點AND，沒有最近 錯誤叢訊。 錯誤率稍低於設定點AND，沒有最近或現在 叢訊。 錯誤率在設定點AND，沒有現在的錯誤叢訊。 錯誤率稍高於設定點OR，有最近但是沒有現在的 錯誤叢訊。 錯誤率明顯地大於設定點〇R，有最近或現在的錯 誤叢訊。

關於扇區容量（C)’現在扇區的負載量化成5位階， 1表示系統中斷（即容量低於某臨界值），而5代表未負 載的系統。 然後什算訊框重要性為max(A，B，C)且假設5個 值中的一個。然後將訊框重要性值輸入排程器中以決定 優先傳送之訊框。上述之5個值具有下列的意義： a)完全不傳送訊框；b)以低優先傳送訊框（由排程 器決定）’但不進行再傳送；c)以正常的優先順序傳送訊 14 1326162

第93139041號專利申請案 —— 補充、修正後無劃線之說“書修正頁一式三份 再傳送;d)以正常的優先順序傳送訊 再傳达’直到時間已過；e)最優先傳送並且 試作再傳送，直到時間已過。 嬙二„圖顯示一不對稱的情況，其中接收 機（在基地^位在右方，而傳送及選擇的功能在左方 ^手機端熟習本技術者瞭解亦有錯誤封包被手機接 =問題。基地台很能處理上述問題，但是手機可能位 在基地台信號翻處，因此來自基地台的訊框可能含 錯誤信號。 因此圖1應解為代表從_觀點的情況，且有益於將 本發明應用於從基地台傳輸訊息到手機。 此外’本發明不限制於本質上不對稱的情況，如手 機·基地台’而是可應用於具有回授之任何祕生錯誤的 頻道。同時’本發明不_於語音及其他如視訊等即時 通訊。 圖2所不為另-種方法形成輸人AAB的編解碼器 訊框優先功能’及繪圖與扇區容量(c)的關係。該適當的 象限界定排程器採用的方法。 因此’y轴為優先功能，如在圖1的線路上所傳送 者’ X軸為在圖1的線路17上傳送的扇區容量。圖2顯 示為說明而將結果㈣成為四象限。在左側，該系統的 負载少，且用於再傳送的臨界值相當低。在UL象限中， 當頻道負載小’且訊框具有高優先時，再傳送不良訊框， 直到其成功通過或崎κ统的終止時間ϋ位階 15 1326162

第93139041號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式三份 下，LL象限允絲㈣傳送增進語音的 題訊框不是很重要。 I災系問 在^側’系統的負载相當大’且再傳 於左侧者。在UR象限中，頻道的負敍。因此， 最高優先的訊框輸出將被再傳送。雖然封包 2 先*且雖然NAK信號被傳送到發射機，該封包不= 傳送。如上所述，親負載的準則為某些有限的使

(多個使用者競爭稀有的傳送時間資源），並非該裝置 破壞。 以 匕 在LR象限中，該系統也在忙碌中，訊框較不重 因此經由降低所有使用者的語音而增加整個系統的 以允許所有的使用者以至少可以可接受的品質傳送 信號。

在可能被去除的低優先封包及高優先封包之間之八 割線的選擇係取決於系統設計者或作業員的判斷呼叫: 在圖2之右侧及左側之間之被去除及被再傳送之封包的 封包重要性的分割線不相同是可預期的。分割線不需要 固定，可隨著環境，如系統負截而改變。 最後，亦如圖1所示，可有一指向語音編碼器本身 的封包資料頻道ACK/NAK的附加回授線（虛線55)， 在語音編解碼之演算設計時’此回授將被列入考慮錯誤 的特定訊框，以進一步改進自動化程度及編碼語音 質。 可以設計語音編碼器以在語音解碼器利用已知訊框 16

丄：>ZOK)Z 丄：>ZOK)Z 年月· 曰修正替換頁 ，93139041號專利申請案 L_ 補充、修正後無劃線之說明'書修正頁一式三份 -- 器用來提供取決於接收器之™況的 在過去，編碼器沒有回授輸入。在 前例子中的信號，其數個先 剛 的失效數個連續訊框 可稱為你田本^界值由系統設計者設定。此 的隨機效應。改變’此乃因其為只影響—個使用者 的使用者同=二:稱為系統效應’因為其對所有 術之中針對較佳實施例說明本發明，但熟習本技 及變更"Γ在不偏離本發明的精神及範圍對上述加以修錦 17 1326162 94 V7日修正替換頁 第93139041號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式三份 【圖式簡單說明】 圖1示包含本發明之系統的一部份。 圖2示優先之不同分類的對映圖。 圖3 示包含本發明之系統的概述圖 【主要元件符號說明】 1 η 1U 語音編石馬器 12 語音輸入 14 (Α)訊框重要性 15 編碼的語音訊框 17 (C)扇區容量情況 20 語音訊框優先決定 22 訊框優先（1...5) 30 封包資料頻道控制 40 封包資料頻道 50 封包接收功能 350 基地台 360 電話網路 370 網際網路 380 内部網路

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Claims (1)

1326162 文)正本 第93丨39〇1 21號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式三^一 十、申請專利範圍： 1.一種在一通訊頻道上傳送語音的系統，包含： 、查射機，該魏機包切縣音資_入產生-連串的，麵語音訊框及蚊該語音f 覺的品質重要性所用之編碼器，其中該知覺= 性表7F該資料訊框對該語音資料之知覺的重要性； 頻道，用以將編碼的語音訊框傳送到接收機； 接收機，包含接受手段及確認手段，以傳送確認 信號到該發射機，其特徵乃在： 該發射機包含封包控制手段，用以喊來自該接收 機的確認信號再傳送封包； σ該控财段包含-優先馳，用㈣應來自該編碼 至少一確認訊號及該知覺的品質重要性產生一優先 信號並傳送到該封包控制手段中；及 該封包控制手段包含—手段，用以回應該優先信號 抑制再傳送。 2. 如申請專利範圍第1項之系统，其中該封包控制 奴包含，當該優先信號低於一再傳送臨界值時，抑制 錯誤接收到之封包的再傳送之一手段。 19 1 . 如申請專利範圍第1項之系統，其中該優先模組 2 輪出係回應該確認信號及該重要性信號的值。 1326162 第93I39(M1號專利申請奉 補充、修正後無劃線之^明'¥修正頁—式一 送 _=== 6·如申請專利範圍第 的值反映所有使用者平如中該優先信號 7·如申請專利範圍第1 ^ 特定使用者之該優先信號，其中破傳送到-叢訊的存在而增；^ 的數值係回應該使用者之錯誤 8·如申請專利範圍第6 ^ ^ 一數值 特定w傳送到- 叢訊的存在而增加。…數值係回應該使用者之錯誤 20 1326162 第93139041號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式三份 11. 如申請專利範圍第10項之系統，其中當該錯誤 率信號大於臨界值時，於再傳送期間該發射機乃選擇的 放棄低優先的訊框。 12. 如申請專利範圍第10項之系統，其中當該錯誤 率信號低於一臨界值時，於再傳送期間，該發射機乃選 擇的再傳送高優先的訊框。 13. —種在通訊頻道上傳送資料所用之方法，包含： 在編碼器接收資料輸入； 根據該接收到之資料輸入產生至少一個編碼訊框； 及 產生一個含有被編碼的至少一個訊框之知覺的品質 重要性值的重要性信號，而該知覺的品質重要性值表示 該編碼訊框對該資料之知覺的重要性。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，進一步包含： 將該被編碼的訊框傳送至接收機中； 從該接收機接收一確認信號； 根據該接收到之確認信號及該重要性信號之至少一 部分產生一優先信號；及 根據該優先信號選擇性的抑制被傳送資料之再傳 送。 21 1326162 第93139041號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式三份 15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該優先信 號係根據該接收到之確認信號及重要性信號之間的至少 一部分關係。 16. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該優先信 號係根據容量狀況指示之部分，而該容量狀況提示包含 一對應於通訊訊頻道上之負荷的值而非通訊頻道之容 量。 17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該優先信 號係根據接收到之確認信號、重要性信號及容量狀況指 示之間之至少一部分關係。 18. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該重要性 信號係附加的根據該接收到的確認信號之至少一部分。 19. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該重要性 鲁 信號係根據訊框錯誤率之至少一部分。 20. 如申請專利範圍第14項之方法，進一步包含： 根據數個訊框錯誤，在由該接收機接收期間進行至 少一個編碼參數之調整。 21. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該優先信 22 1326162 第93139041號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式三份 號，在由該接收機接收期間，係附加的根據 佈之至少一部分。 擊 訊框錯誤分 22.如申請專利範圍第14項之方法，其中該編碼器 係建置於手提式無線通訊單元及基地台之至少一個中。 23.一種電子裝置，包括： 一 一編碼器，能根據一接收到的資料輸入而產生至少 含=編碼訊框並產生一重要性信號，其中該重要性信號 該有一對應於一個編碼訊框之知覺的品質重要性值，而 二=覺的品質重要性值表示該編碼訊框對該資料之 的重要性； 而將該編碼訊框之至少一 一發射機，連接於編碼器 個傳送至一接受器； 二接收機’用以接收來自上述接受器之確認信號； 到之一，先模組，連接於編碼器及接收機而根據該接收 確認信號及重要性信號之至少一部分產生一優先信 彼等—控制模組’連接於優先模組及接收機以接收來自 忸輸入’而此控制模組可根據該接收到之輸入選擇 的抑制蝙竭訊框之再傳送。 子骏 2·如中請專利範圍第23項之電子裝置，其中該電 係、建:置於手提式無線電通訊裝置中。 * 23 1326162

第93139041號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式三份 25.如申請專利範圍第23項之電子裝置，其中該電 子裝置係建置於無線基地台中。 24 I326iPfY-7EH_ 正替換頁 第93139041號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式二伤 _/svffi)

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第93139041號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁.一式三份 (g) 5) lMiiinl-lisfi· 鏟《t5i畷 ζ Μ (Jn) (d) 聲敁筚聲uy 雜皆荽 1326162 ~~§5~97^7 ~~— •年月日修(k)正本 第93139041號專利申請案 補充、修正後無劃線之說明書修正頁一式三份 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（3 )圖。 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 30 傳送控制 10 編碼器 350基地台 360 電話網路 370 網際網路 380 内部網路 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：