專利名稱：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中識(shí)別刪除幀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，并且具體涉及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解碼器。下面的描述是基于本發(fā)明特別適用的GSM蜂窩通信系統(tǒng)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，本發(fā)明可以應(yīng)用于其他的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
參見(jiàn)授予Wigren等人的美國(guó)專利5598506與5596678和授予Heikkila的美國(guó)專利 5557639以及John Wiley＆Sons,RaymondSteele(Ed.)出版的“移動(dòng)無(wú)線電通信”中有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)和技術(shù)背景的描述。本文使用以下的縮寫詞GSM-全球移動(dòng)通信系統(tǒng)，(以前是Groupie Special Mobile)BCCH-廣播控制信道TCH/F-業(yè)務(wù)信道全速率CRC-循環(huán)冗余校驗(yàn)BFI-壞幀指示MS-移動(dòng)站PBER-偽比特誤碼率GSM蜂窩通信系統(tǒng)使用全速率語(yǔ)音編解碼器作為缺省，此全速率語(yǔ)音編解碼器將13kHz的樣值編碼為包含76個(gè)參數(shù)的260比特，這260比特根據(jù)其對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量的主觀重要性劃分為兩組。
78個(gè)最不重要的比特稱為等級(jí)Ⅱ比特并且不進(jìn)行保護(hù)。這些等級(jí)Ⅱ比特的破壞對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量幾乎沒(méi)有可以聽(tīng)見(jiàn)的影響。最重要的182個(gè)比特稱為等級(jí)Ⅰ比特，利用半速率卷積碼進(jìn)行保護(hù)。等級(jí)Ⅰ比特還進(jìn)一步細(xì)分為Ⅰa和Ⅰb，以便另外利用3比特循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)來(lái)保護(hù)最高有效的50個(gè)比特(Ⅰa)。
為了防止語(yǔ)音傳輸期間的令人不愉快的音頻仿真，任何一個(gè)幀刪除機(jī)制必須盡可能精確和有效地檢測(cè)所有傳播信道類型的具有等級(jí)Ⅰa錯(cuò)誤的所有幀和具有多于一定數(shù)量的等級(jí)Ⅰb錯(cuò)誤的幀。
網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營(yíng)者希望使其網(wǎng)絡(luò)容量和質(zhì)量最大。能實(shí)現(xiàn)此目的的一種方式是采用慢跳頻。慢跳頻信道傳送循環(huán)偽隨機(jī)跳頻序列，每個(gè)脈沖串在不同于前一脈沖串頻率的頻率上發(fā)送，從跳頻序列的頻率分集中實(shí)現(xiàn)性能增益。
慢跳頻的使用也允許分配給網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營(yíng)者的頻率的更大的復(fù)用，從而增加可利用的容量。慢跳頻和頻率復(fù)用的一個(gè)副作用是稱為Telstra信道的特殊類型傳播信道的產(chǎn)生，之所以稱為Telstra信道是因?yàn)榘拇罄麃喚W(wǎng)絡(luò)經(jīng)營(yíng)者Telstra實(shí)施它自己的這種類型信道的移動(dòng)站(MS)性能測(cè)試。
這種類型的傳播信道(Telstra)的特征在于慢跳頻信道，n(一般n=4)個(gè)頻率上的跳頻，其中一個(gè)頻率具有高電平(一般為-10至-20dB)的同頻道干擾，此干擾可能是由相鄰網(wǎng)孔的BCCH廣播或業(yè)務(wù)信道引起的。此干擾的影響是對(duì)于它所影響的脈沖串，錯(cuò)誤的比特概率趨于50％(即，基本上隨機(jī))，而其他的n-1個(gè)頻率具有低的錯(cuò)誤概率。
由于TCH/FS信道的交織和重新排列，這些錯(cuò)誤比特均勻地與其他脈沖串的正確比特交錯(cuò)分布在整個(gè)語(yǔ)音幀中。這與普通(非Telstra類)信道正好相反，在普通信道中構(gòu)成語(yǔ)音幀的所有脈沖串同樣有可能包含錯(cuò)誤，以致在除去交織和執(zhí)行重新排列之后，有可能已編碼的語(yǔ)音幀中非均勻分布的比特將是錯(cuò)誤的。此GSM編碼方案中使用的r=1/2,K=5碼足以成功地校正Telstra信道上的錯(cuò)誤。這個(gè)情況最初由Telstra在1∶4跳頻信道上指示。
用于GSMTCH/FS信道的常規(guī)的幀刪除算法由兩個(gè)單獨(dú)測(cè)試構(gòu)成3比特CRC校驗(yàn)和偽誤碼率(PBER)門限。通過(guò)重新編碼已解碼的等級(jí)Ⅰ比特并逐個(gè)比特地比較這些比特與原始接收的比特來(lái)計(jì)算PBER。在語(yǔ)音幀的等級(jí)Ⅰa比特上計(jì)算CRC校驗(yàn)，計(jì)算所有編碼的等級(jí)Ⅰ比特的所估算的錯(cuò)誤數(shù)量。
幀刪除算法如下進(jìn)行1．卷積解碼189個(gè)已編碼的等級(jí)Ⅰ碼元，以便得到182個(gè)等級(jí)Ⅰ比特+3個(gè)CRC校驗(yàn)比特+4個(gè)尾比特。
2．對(duì)等級(jí)Ⅰa比特進(jìn)行CRC校驗(yàn)。如果CRC校驗(yàn)失敗，標(biāo)記此幀以便刪除。
3．重新編碼182個(gè)等級(jí)Ⅰ比特+3個(gè)CRC校驗(yàn)比特+4個(gè)尾比特，并隨后在重新編碼的碼元與原始接收的碼元之間逐個(gè)比特進(jìn)行比較來(lái)計(jì)算差的數(shù)量。
4．如果差的數(shù)量超過(guò)PBER門限，則標(biāo)記此幀以便刪除。
此算法對(duì)“非Telstra類”信道運(yùn)行良好。然而，CRC校驗(yàn)的性能取決于PBER門限值。PBER門限值越低，CRC校驗(yàn)變得越可靠。要求一般在45-60(比特/幀)之間的PBER門限值。
此算法對(duì)“Telstra類”信道運(yùn)行不好，這是因?yàn)椤癟elstra類”信道要求太高的PBER門限，以致CRC校驗(yàn)不能可靠地與非Telstra信道一起使用。這是因?yàn)榫矸e碼由于錯(cuò)誤的均勻周期分布而能校正大量的Telstra信道錯(cuò)誤，但如果PBER門限對(duì)于“Telstra類”信道設(shè)置得太低，將刪除太多的錯(cuò)誤空閑語(yǔ)音幀。
本發(fā)明的目的包括Telstra 1∶3與1∶4信道更好的幀刪除性能和所有信道的等級(jí)Ⅰb比特更好的校驗(yàn)。
根據(jù)本發(fā)明，提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中識(shí)別刪除幀的一種方法，包括在去交織和均衡之后，根據(jù)卷積解碼的接收碼元與卷積解碼的接收碼元的拷貝的比較結(jié)果設(shè)置PBER門限，所述拷貝已進(jìn)行比特倒置、卷積解碼和另外的比特倒置，并且比較接收碼元與重新編碼的卷積解碼的接收碼元，以提供估算的接收碼元中錯(cuò)誤數(shù)量，而在所述估算的錯(cuò)誤數(shù)量超過(guò)PBER門限設(shè)置時(shí)，標(biāo)記所接收的幀以便刪除。
本發(fā)明的上面和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合表示本發(fā)明示例的附圖的描述中將變得清楚。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中雙向解碼機(jī)制的方框圖。
現(xiàn)在將結(jié)合表示雙向解碼機(jī)制的圖1描述本發(fā)明的一個(gè)示例。稱為雙向解碼(FBD)算法的算法利用兩個(gè)卷積解碼步驟和與等級(jí)Ⅰa CRC校驗(yàn)一起使用的兩個(gè)PBER門限。FBD算法設(shè)計(jì)為檢測(cè)卷積解碼過(guò)程中的故障情況，此故障情況是指解碼失敗和從解碼過(guò)程直至解碼再同步期間產(chǎn)生幾乎隨機(jī)的錯(cuò)誤脈沖串的情況。
在此示例中，描述TCH/FSGSM信道。然而，更一般地在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中識(shí)別刪除幀的方法包括在去交織和均衡之后，利用反向跟蹤長(zhǎng)度x小于或等于n個(gè)碼元卷積解碼n(n=189)個(gè)等級(jí)Ⅰ的編碼碼元來(lái)產(chǎn)生n個(gè)解碼的等級(jí)Ⅰ比特(正向解碼比特)；利用反向跟蹤長(zhǎng)度y小于或等于n個(gè)碼元在時(shí)間反方向中解碼n個(gè)等級(jí)Ⅰ的編碼碼元的拷貝來(lái)產(chǎn)生n個(gè)等級(jí)Ⅰ的時(shí)間倒置的解碼比特；再次時(shí)間倒置n個(gè)等級(jí)Ⅰ的時(shí)間倒置的比特；刪除由于反向解碼處理引起的比特偏置R(后向解碼比特)；比較正向解碼比特的前面n個(gè)R比特與后向解碼比特的前面n個(gè)R比特，并計(jì)算差的數(shù)量，在未發(fā)現(xiàn)差別時(shí)將PBER門限設(shè)置為高值，而在發(fā)現(xiàn)差別時(shí)將PBER門限設(shè)置為低值；重新編碼n個(gè)等級(jí)Ⅰ比特來(lái)產(chǎn)生n個(gè)重新編碼的碼元；逐比特比較n個(gè)重新編碼的碼元與接收的編碼碼元；計(jì)算PBER，并在PBER大于所選的PBER門限值時(shí)，標(biāo)記此幀以便刪除。
在GSM無(wú)線電接收機(jī)通常的均衡和去交織階段之后實(shí)施FBD機(jī)制如下利用反向跟蹤長(zhǎng)度x(x小于190，一般為31)卷積解碼189個(gè)等級(jí)Ⅰ的編碼碼元(序列Q)，以便產(chǎn)生189個(gè)解碼的等級(jí)Ⅰ比特(序列Z)；拷貝這189個(gè)編碼的等級(jí)Ⅰ碼元，并在時(shí)間倒置方向中利用反向跟蹤長(zhǎng)度y個(gè)(y小于190，一般為15)碼元解碼此拷貝來(lái)產(chǎn)生189個(gè)等級(jí)Ⅰ的時(shí)間倒置的解碼比特；時(shí)間倒置的比特組再次進(jìn)行時(shí)間倒置，從而回復(fù)到原始時(shí)間順序(序列T)并刪除(序列T)前面的4個(gè)比特；對(duì)前面185個(gè)比特逐比特比較序列Z與序列T和計(jì)算差的數(shù)量，并在未發(fā)現(xiàn)序列Z與序列T之間的差別時(shí)，將PBER門限設(shè)置為高值，否則將PBER門限設(shè)置為低值；重新編碼序列Z以便得到序列S，并比較序列S與原始接收的編碼碼元(序列Q)；計(jì)算PBER，并在PBER超過(guò)所選的PBER門限值時(shí)，標(biāo)記此幀以便刪除。
結(jié)合圖1可以更加清楚地了解FBD算法的操作。圖1的1的輸出是在去交織和均衡之后從接收的幀中導(dǎo)出的編碼碼元序列。此189個(gè)碼元的序列為方便起見(jiàn)稱為序列Q。序列Q的189個(gè)碼元由卷積解碼器2進(jìn)行卷積解碼，并且2的輸出是189個(gè)解碼的等級(jí)Ⅰ比特(序列Z)。序列Q的拷貝在3中進(jìn)行比特倒置、在4中進(jìn)行卷積解碼并在5中再次進(jìn)行比特倒置。
其中知道開(kāi)始和結(jié)束狀態(tài)的任何線性卷積碼的時(shí)間倒置解碼可以通過(guò)使生成多項(xiàng)式的順序相反并且也使其中提供所生成的碼元的比特順序也相反來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，考慮GSMTCH/FS信道使用的n=2,k=5的編碼。特征多項(xiàng)式定義如下G0=1+D3+D4(二進(jìn)制表示10011)G1=1+D+D3+D4(二進(jìn)制表示11011)時(shí)間倒置的形式則由下式給出T0=1+D+D3+D4(二進(jìn)制表示11011)
T1=1+D+D4(二進(jìn)制表示11001)然而，利用修改的碼，則可以在相反的方向中執(zhí)行解碼，但必須允許所引起的(K-1)比特同步誤差。
隨后必須考慮由于通過(guò)刪除從5輸出的解碼比特前面4個(gè)比特所進(jìn)行的反向解碼在時(shí)間倒置比特中引入的4比特偏移，進(jìn)行后向解碼，從而產(chǎn)生序列T。序列Z前面185個(gè)比特在7中逐個(gè)比特與序列T前面的185個(gè)比特進(jìn)行比較并計(jì)算PBER。如果在正向(序列Z)與反向(序列T)解碼之間沒(méi)有發(fā)現(xiàn)差別，則將PBER門限8設(shè)置為高值(PBER-high)，一般為80-90(比特/幀)。如果在序列Z與序列T的比較中檢測(cè)到一個(gè)或多個(gè)差別，則PBER門限8設(shè)置為低值(PBER-low)，一般為40-50(比特/幀)。
在適當(dāng)設(shè)置PBER門限之后，通過(guò)在6中重新編碼序列Z的189個(gè)等級(jí)Ⅰ比特產(chǎn)生189個(gè)重新編碼的碼元(序列S)來(lái)估算序列Q的189個(gè)編碼碼元的PBER。序列S的189個(gè)重新編碼的碼元在9中逐個(gè)比特與原始接收的序列Q的編碼碼元進(jìn)行比較，并計(jì)算PBER。此PBER在10中相對(duì)8中設(shè)置的PBER門限進(jìn)行檢查，而如果此PBER超過(guò)PBER門限，則標(biāo)記此幀以便刪除。
可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇x、y、PBER-high與PBER-low的值，以使得對(duì)所希望的信道傳播條件獲得此算法的最佳性能。此算法的目的是消除對(duì)Telstra與非Telstra信道之間折衷的單個(gè)PBER門限的依賴性。此目的通過(guò)檢測(cè)卷積解碼器的故障來(lái)實(shí)現(xiàn)。
此故障利用卷積解碼器的兩級(jí)傳送進(jìn)行檢測(cè)，因?yàn)樵诮獯a器出現(xiàn)故障時(shí)，由于解碼器的存儲(chǔ)效應(yīng)(對(duì)于K=5碼，存儲(chǔ)長(zhǎng)度是4個(gè)碼元)，錯(cuò)誤解碼比特的基本隨機(jī)的脈沖串取決于緊接在故障出現(xiàn)之前的碼元。由于這些碼元對(duì)于每個(gè)方向的解碼是不同的，所以在比較兩個(gè)解碼比特組時(shí)，將會(huì)發(fā)現(xiàn)這些隨機(jī)比特的差別。當(dāng)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)差別時(shí)，極有可能已成功解碼，并因此由于CRC校驗(yàn)將是可靠的而能使用PBER的PBER-high值。然而，在發(fā)現(xiàn)差別時(shí)，選擇PBER-low值，并且這個(gè)差別應(yīng)足夠低以保證CRC校驗(yàn)是可靠的。
雖然本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例已利用特定術(shù)語(yǔ)進(jìn)行描述了，但這樣的描述只是用于說(shuō)明目的，并且應(yīng)理解可以進(jìn)行改變和變化而不脫離下面權(quán)利要求書的精神或范疇。
權(quán)利要求
1．識(shí)別數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中刪除幀的一種方法，包括以下步驟在去交織和均衡之后，根據(jù)卷積解碼的接收碼元與卷積解碼的接收碼元的拷貝的比較結(jié)果設(shè)置PBER門限，所述拷貝已進(jìn)行比特倒置、卷積解碼和另外的比特倒置；和比較接收的碼元與重新編碼的卷積解碼的接收碼元，以計(jì)算接收碼元的PBER，并在所述PBER超過(guò)PBER門限設(shè)置時(shí)，標(biāo)記所接收的幀以便刪除。
2．識(shí)別數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中刪除幀的一種方法，包括以下步驟在去交織與均衡之后，利用反向跟蹤長(zhǎng)度x小于或等于n個(gè)碼元卷積解碼n個(gè)等級(jí)Ⅰ的編碼碼元，以便產(chǎn)生n個(gè)解碼的等級(jí)Ⅰ的正向解碼比特；利用反向跟蹤長(zhǎng)度y小于或等于n個(gè)碼元在時(shí)間倒置方向中解碼n個(gè)等級(jí)Ⅰ的編碼碼元的拷貝來(lái)產(chǎn)生n個(gè)等級(jí)Ⅰ的時(shí)間倒置的解碼比特；再次時(shí)間倒置n個(gè)等級(jí)Ⅰ的時(shí)間倒置比特；刪除反向解碼處理所引起的比特偏置R，以便產(chǎn)生反向解碼的比特；比較正向解碼比特前面n個(gè)R比特與反向解碼比特前面n個(gè)R比特；計(jì)算差的數(shù)量，在沒(méi)有發(fā)現(xiàn)差別時(shí)，設(shè)置PBER門限為高值，而在發(fā)現(xiàn)差別時(shí)，設(shè)置PBER門限為低值；重新編碼n個(gè)等級(jí)Ⅰ比特，以便產(chǎn)生n個(gè)重新編碼的碼元；逐個(gè)比特比較n個(gè)重新編碼的碼元與接收的編碼碼元；和計(jì)算PBER，并在此PBER大于所選的PBER門限值時(shí)，標(biāo)記此幀以便刪除。
3．識(shí)別TCH/FS GSM信道中刪除幀的一種方法，包括以下步驟利用反向跟蹤長(zhǎng)度x的碼元卷積解碼189個(gè)等級(jí)Ⅰ的編碼碼元序列Q，以便產(chǎn)生189個(gè)解碼的等級(jí)Ⅰ比特序列Z；拷貝這189個(gè)編碼的等級(jí)Ⅰ碼元，并在時(shí)間倒置方向中利用反向跟蹤長(zhǎng)度y解碼此拷貝，以便產(chǎn)生189個(gè)等級(jí)Ⅰ的時(shí)間倒置的解碼比特；再次時(shí)間倒置此時(shí)間倒置的比特組，以便生成序列T，從而回復(fù)到原始時(shí)間順序，并刪除序列T前面4個(gè)比特；對(duì)前面185個(gè)比特逐個(gè)比特比較序列Z與序列T和計(jì)算差的數(shù)量，并在序列Z與序列T之間沒(méi)有發(fā)現(xiàn)差別時(shí)，將PBER門限設(shè)置為高值，否則將PBER門限設(shè)置為低值，重新編碼序列Z以便得到序列S；比較序列S與原始接收的編碼碼元序列Q；和計(jì)算PBER，并在此PBER超過(guò)所選的PBER門限值時(shí)，標(biāo)記此幀以便刪除。
全文摘要
利用兩個(gè)卷積解碼步驟和兩個(gè)PBER門限以及循環(huán)冗余校驗(yàn)改善慢跳頻信道的幀刪除性能的一種方法。利用“雙向解碼”算法檢測(cè)卷積解碼過(guò)程中的故障情況，利用卷積解碼器的兩級(jí)傳送檢測(cè)故障情況。在解碼器出現(xiàn)故障時(shí)，產(chǎn)生錯(cuò)誤解碼比特的基本隨機(jī)的的脈沖串，并且由于解碼器的存儲(chǔ)效應(yīng)，這些脈沖串在每個(gè)解碼方向中是不同的。這些錯(cuò)誤隨機(jī)差錯(cuò)可以通過(guò)兩個(gè)解碼數(shù)據(jù)組的比較來(lái)檢測(cè)。
文檔編號(hào)H03M13/01GK1237842SQ9910689
公開(kāi)日1999年12月8日 申請(qǐng)日期1999年5月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月29日
發(fā)明者M·布爾頓, S·特魯洛夫 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社