專利名稱：一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中語(yǔ)音傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信系統(tǒng)，尤其涉及移動(dòng)通信系統(tǒng)中語(yǔ)音傳輸技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
移動(dòng)通信系統(tǒng)包括GSM系統(tǒng)、CDMA2000系統(tǒng)、WCDMA系統(tǒng)等，在GSM系統(tǒng)或CDMA2000系統(tǒng)中，包括基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)、基站控制器(BSC)和移動(dòng)交換中心(MSC)，在WCDMA系統(tǒng)中，包括相對(duì)應(yīng)的基站(NodeB)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)和核心網(wǎng)(CN)，其中基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信系統(tǒng)通過空中接口與移動(dòng)臺(tái)之間的無(wú)線傳輸與控制功能，基站控制器(BSC)負(fù)責(zé)基站子系統(tǒng)(BSS)的各種接口管理和無(wú)線資源管理的功能，移動(dòng)交換中心(MSC)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音與信令的交換和控制。
基站收發(fā)信臺(tái)和基站控制器之間、以及基站控制器和移動(dòng)交換中心之間的數(shù)據(jù)接口包括語(yǔ)音信道、信令信道和操作維護(hù)信道等信息，其中語(yǔ)音占據(jù)的數(shù)據(jù)帶寬最大。數(shù)據(jù)的傳輸由傳輸設(shè)備完成，常用的傳輸方式包括光纖、微波、數(shù)字用戶線路(XDSL)、衛(wèi)星等。
目前的移動(dòng)通信系統(tǒng)多為數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，即系統(tǒng)中處理的信息均是數(shù)字信息，如上所述的GSM、CDMA2000、WCDMA。為了將語(yǔ)音、圖像等模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，需要通過信源編碼將模擬信息數(shù)字化。如GSM采用的規(guī)則激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)RPE-LTP，CDMA采用的增量型脈沖編碼調(diào)制ADPCM等語(yǔ)音信源編碼方式。
語(yǔ)音的信源編碼主要需要考慮幾個(gè)指標(biāo)。
首先是語(yǔ)音質(zhì)量。一般采用主觀評(píng)定的方法，即平均評(píng)價(jià)得分(MOS)，共1-5分。其中5分質(zhì)量完美；4-5分高質(zhì)量，為網(wǎng)絡(luò)級(jí)；3-4分有失真為通訊級(jí)(3.5-4分為實(shí)用通訊級(jí))；3分以下不宜辨別講話者。
其次是編碼后的數(shù)據(jù)量。高質(zhì)量的語(yǔ)音質(zhì)量并不一定對(duì)應(yīng)高的編碼速率。語(yǔ)音編碼一般包括波形編碼器(如PCM、ADPCM)、聲源編碼器(如線性預(yù)測(cè)編碼LPC)和混合編碼器(如RPE-LTP)，相對(duì)而言，波形編碼器語(yǔ)音質(zhì)量最好，同時(shí)編碼速率較大；聲源編碼器質(zhì)量較差，速率較低；混合編碼器居中。常用的PCM編碼速率為64k，ADPCM為32k，RPE-LTP純編碼速率為13k(包括糾錯(cuò)等信息后總編碼速率16k)。語(yǔ)音編碼速率與語(yǔ)音質(zhì)量比較如圖1所示，其中虛線為研究目標(biāo)。
進(jìn)而對(duì)于特殊的應(yīng)用系統(tǒng)如移動(dòng)通訊系統(tǒng)，由于無(wú)線傳輸條件的嚴(yán)酷性，需要考慮采用的信源編碼對(duì)于傳輸誤碼率等有良好的抵抗能力，即不能因?yàn)闊o(wú)線傳輸誤碼率的提高而對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量帶來(lái)惡劣的影響。
最后，包括語(yǔ)音編碼處理時(shí)延和編解碼處理工作量的復(fù)雜度。對(duì)時(shí)延應(yīng)該控制在幾十毫秒以內(nèi)。工作量一般以數(shù)字信號(hào)處理器DSP的處理量百萬(wàn)條指令/秒(MIPS)表示。常用的幾種語(yǔ)音編碼方式的比較如下表所示。

如上所述，移動(dòng)通訊系統(tǒng)選用的語(yǔ)音編碼方式需要有良好抗無(wú)線傳輸誤碼特性，以解決移動(dòng)臺(tái)和基站間可能存在的傳輸誤碼。但基站和基站控制器間、或者基站控制器和移動(dòng)交換中心間的接口傳輸是由專門的傳輸系統(tǒng)完成的，對(duì)抗傳輸誤碼可以由傳輸系統(tǒng)自身完成。
而語(yǔ)音編解碼會(huì)對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量帶來(lái)一定程度的損傷，并且編解碼過程需要增加系統(tǒng)的工作量，多次編解碼將增加移動(dòng)通信系統(tǒng)接口之間的數(shù)據(jù)流量。同時(shí)，部分傳輸方式的鏈路成本很高，如衛(wèi)星傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提出一種在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的語(yǔ)音傳輸方法，能夠使該方法在減少移動(dòng)通訊系統(tǒng)接口之間數(shù)據(jù)流量、降低傳輸帶寬的同時(shí)，減輕多次語(yǔ)音編碼對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量的不利影響和系統(tǒng)處理語(yǔ)音編解碼的工作量。
一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中語(yǔ)音傳輸方法，包括以下步驟a、主叫方發(fā)起呼叫后，根據(jù)移動(dòng)通信系統(tǒng)接口之間的傳輸方式確定語(yǔ)音編碼方式；b、主叫方基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)將移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的語(yǔ)音編碼方式轉(zhuǎn)換成步驟a所述的語(yǔ)音編碼方式；c、主叫方移動(dòng)交換中心(MSC)判斷本次呼叫是否為移動(dòng)臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)之間的呼叫、并且被叫方基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)是否支持語(yǔ)音壓縮的無(wú)二次編碼功能，如果上述兩個(gè)條件都滿足，則進(jìn)入步驟d；d、主叫方基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)將編碼后的語(yǔ)音信息通過主叫方基站控制器(BSC)、主叫方移動(dòng)交換中心(MSC)、被叫方移動(dòng)交換中心(MSC)、被叫方基站控制器(BSC)，傳輸給被叫方基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)；e、被叫方基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)完成語(yǔ)音編碼的解碼。
所述的步驟c中兩個(gè)條件不是都滿足，則由主叫方移動(dòng)交換中心(MSC)或者主叫方基站控制器(BSC)完成語(yǔ)音編碼的解碼。
所述的步驟a所述傳輸方式可以是衛(wèi)星傳輸。
所述的步驟b可以進(jìn)一步包括以下步驟b1、將移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的語(yǔ)音編碼方式轉(zhuǎn)換成PCM；b2、將PCM轉(zhuǎn)換成步驟a所述的語(yǔ)音編碼方式。
所述的步驟b中也可以將移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的語(yǔ)音編碼方式直接轉(zhuǎn)換成步驟a所述的語(yǔ)音編碼方式。
采用了本發(fā)明，由于在移動(dòng)臺(tái)呼叫移動(dòng)臺(tái)的整個(gè)通信過程只進(jìn)行一次語(yǔ)音編解碼，可以減少移動(dòng)通訊系統(tǒng)接口之間數(shù)據(jù)流量、降低傳輸帶寬，減輕多次語(yǔ)音編碼對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量的不利影響和系統(tǒng)處理語(yǔ)音編解碼的工作量，從而降低基站收發(fā)信臺(tái)和基站控制器、基站控制器和移動(dòng)交換中心之間的接口傳輸鏈路的租賃費(fèi)用。


圖1是語(yǔ)音編碼速率與語(yǔ)音質(zhì)量比較示意圖；圖2是本發(fā)明語(yǔ)音傳輸流程圖；圖3是具體實(shí)施方式
中GSM系統(tǒng)語(yǔ)音傳輸流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
如圖2所示，一般情況下，對(duì)于同一種語(yǔ)音編碼類型(波形編碼器、聲源編碼器和混合編碼器)，語(yǔ)音質(zhì)量和編碼速率基本是成正比的。為了得到良好的語(yǔ)音質(zhì)量和傳輸租賃費(fèi)用的性能價(jià)格比，應(yīng)該根據(jù)基站收發(fā)信臺(tái)和基站控制器之間采用傳輸方式的傳輸鏈路租賃費(fèi)用情況，選擇合適的傳輸語(yǔ)音編碼方式A。即當(dāng)鏈路租賃費(fèi)用較高時(shí)，可以選用比現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)采用語(yǔ)音編碼方式的編碼速率較少、語(yǔ)音質(zhì)量較高的編碼方式；當(dāng)鏈路租賃費(fèi)用很高時(shí)(如衛(wèi)星傳輸)，可以選用比現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)采用語(yǔ)音編碼方式的編碼速率低得較多、語(yǔ)音質(zhì)量較差的編碼方式。
在選定合適的接口傳輸語(yǔ)音編碼方式A后，需要將移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的語(yǔ)音編碼方式B轉(zhuǎn)換為A。
由于現(xiàn)在通常采用的語(yǔ)音編解碼方法和芯片多數(shù)是以PCM為目標(biāo)的，所以將現(xiàn)有編碼方式B轉(zhuǎn)換為PCM后，再由PCM轉(zhuǎn)換為編碼方式A的操作比較簡(jiǎn)單?，F(xiàn)有移動(dòng)交換中心中存在將現(xiàn)有編碼方式B轉(zhuǎn)換為PCM的單元，可以直接使用，進(jìn)而將PCM轉(zhuǎn)換為編碼方式A，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音壓縮，目前常用的語(yǔ)音編碼方式的編解碼有比較現(xiàn)成的算法和芯片可供使用。
如果有現(xiàn)成的編碼方式B直接轉(zhuǎn)換成編碼方式A的算法和芯片，也可以直接完成語(yǔ)音的轉(zhuǎn)換和壓縮。
語(yǔ)音編碼方式轉(zhuǎn)換為A后，包括語(yǔ)音信道在內(nèi)的接口數(shù)據(jù)在基站收發(fā)信臺(tái)和基站控制器，以及基站控制器和移動(dòng)交換中心之間傳輸。
為了實(shí)現(xiàn)在整個(gè)呼叫過程中，僅進(jìn)行一次語(yǔ)音壓縮的編解碼處理過程，需要滿足兩個(gè)條件其一，被叫必須是移動(dòng)用戶，即主叫到被叫的都是移動(dòng)用戶。因?yàn)槿绻唤惺枪潭ㄓ脩?，則需要在固定交換中心側(cè)完成語(yǔ)音壓縮的解碼處理過程，而固定交換中心與移動(dòng)系統(tǒng)屬于不同的系統(tǒng)，同時(shí)現(xiàn)有固定交換中心種類較多，在固定交換中心實(shí)現(xiàn)解碼存在較大的困難。所以僅對(duì)移動(dòng)呼叫移動(dòng)的過程實(shí)現(xiàn)壓縮無(wú)二次編碼功能。
其二，被叫側(cè)基站必須支持語(yǔ)音壓縮的無(wú)二次編碼功能。即在被叫方基站支持語(yǔ)音壓縮的解碼功能的同時(shí)，還需要支持不經(jīng)基站控制器和移動(dòng)交換中心的語(yǔ)音壓縮解碼而由被叫方基站收發(fā)信臺(tái)完成。
上述兩個(gè)條件的判斷由移動(dòng)交換中心判定。
當(dāng)這兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，在主叫方基站收發(fā)信臺(tái)完成語(yǔ)音壓縮后，則在整個(gè)主叫方基站收發(fā)信臺(tái)到主叫方基站控制器之間、主叫方基站控制器到主叫方移動(dòng)交換中心、主叫方移動(dòng)交換中心到被叫方移動(dòng)交換中心，被叫方移動(dòng)交換中心到被叫方基站控制器、被叫方基站控制器到被叫方基站收發(fā)信臺(tái)的語(yǔ)音信息傳輸過程中，不進(jìn)行語(yǔ)音編碼的解碼(解壓縮)，而僅在被叫方基站收發(fā)信臺(tái)進(jìn)行語(yǔ)音編碼的解碼。
當(dāng)這兩個(gè)條件不能同時(shí)滿足時(shí)，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音壓縮的無(wú)二次編碼處理過程，需要在本地基站控制器或者移動(dòng)交換中心側(cè)完成語(yǔ)音編碼的解碼。
若基站控制器和移動(dòng)交換中心之間采用傳輸方式的傳輸鏈路租賃費(fèi)用較低且傳輸資源豐富，可以在移動(dòng)交換中心完成語(yǔ)音壓縮的解碼。否則在基站控制器進(jìn)行。
如圖3所示，當(dāng)上述的移動(dòng)通信系統(tǒng)為全球數(shù)字移動(dòng)通訊系統(tǒng)(GSM)時(shí)，在基站收發(fā)信臺(tái)將GSM采用的規(guī)則激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)RPE-LTP轉(zhuǎn)換為合適的語(yǔ)音編碼方式，如編碼速率較低的多脈沖線性預(yù)測(cè)編碼或者編碼速率更低的隨機(jī)激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼，當(dāng)移動(dòng)交換中心判斷條件滿足時(shí)，僅在被叫方基站收發(fā)信臺(tái)完成語(yǔ)音編碼的解碼過程。
RPE-LTP的總編碼速率16k。在信道質(zhì)量良好情況下，語(yǔ)音質(zhì)量可以達(dá)到4.0；在載干比為10dB時(shí)，語(yǔ)音質(zhì)量下降，MOS值約下降0.2-0.8；在載干比為4dB時(shí)，MOS值約為2。
為了達(dá)到語(yǔ)音壓縮以便節(jié)省傳輸?shù)哪康?，可以考慮壓縮到8k或者更低。
當(dāng)接口傳輸鏈路費(fèi)用不是很高時(shí)(如光纖傳輸)，可以采用將語(yǔ)音壓縮到8k的方式。目前多種編碼速率為8k的混合編碼器可以達(dá)到良好的語(yǔ)音質(zhì)量，如多脈沖線性預(yù)測(cè)編碼、碼本激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼等，其MOS值在3.5-4.0之間，為較高的通訊級(jí)水平。
當(dāng)接口傳輸鏈路費(fèi)用很高時(shí)(如衛(wèi)星傳輸)，可以采用將語(yǔ)音壓縮到更低如4k的方式。目前一些編碼速率為4k的混合編碼器可以達(dá)到通訊級(jí)的語(yǔ)音質(zhì)量，如隨機(jī)激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼，其MOS值大于3.0，為通訊級(jí)水平。
當(dāng)語(yǔ)音壓縮方式確定后，由移動(dòng)交換中心MSC判斷是否同時(shí)滿足本次呼叫是否是移動(dòng)到移動(dòng)的呼叫，同時(shí)被叫側(cè)的對(duì)端基站收發(fā)信臺(tái)是否支持語(yǔ)音壓縮的無(wú)二次編碼功能。如果滿足，則僅在被叫基站收發(fā)信臺(tái)側(cè)完成語(yǔ)音壓縮的解碼處理過程，以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音壓縮的無(wú)二次編碼功能。
通過對(duì)接口間傳輸鏈路租賃費(fèi)用的考慮，選擇合適的傳輸編碼方式?？梢栽诒ＷC良好語(yǔ)音質(zhì)量的同時(shí)將傳輸帶寬基本減半，也可以在犧牲一定語(yǔ)音質(zhì)量的情況下將傳輸帶寬降為約四分之一強(qiáng)。從而可以達(dá)到良好的語(yǔ)音質(zhì)量和傳輸租賃費(fèi)用的性能價(jià)格比，提高基站設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)力。
進(jìn)而當(dāng)條件滿足時(shí)在整個(gè)移動(dòng)呼叫移動(dòng)的通訊過程中僅包括一次的語(yǔ)音壓縮編解碼過程。在減少移動(dòng)通訊系統(tǒng)接口之間數(shù)據(jù)流量、降低傳輸帶寬的同時(shí)，減少語(yǔ)音編解碼的次數(shù)，從而減輕多次語(yǔ)音編碼對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量的不利影響和系統(tǒng)處理語(yǔ)音編解碼的工作量。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中語(yǔ)音傳輸方法，其特征在于包括以下步驟a、主叫方發(fā)起呼叫后，根據(jù)移動(dòng)通信系統(tǒng)接口之間的傳輸方式確定語(yǔ)音編碼方式；b、主叫方基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)將移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的語(yǔ)音編碼方式轉(zhuǎn)換成步驟a所述的語(yǔ)音編碼方式；c、主叫方移動(dòng)交換中心(MSC)判斷本次呼叫是否為移動(dòng)臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)之間的呼叫、并且被叫方基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)是否支持語(yǔ)音壓縮的無(wú)二次編碼功能，如果上述兩個(gè)條件都滿足，則進(jìn)入步驟d；d、主叫方基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)將編碼后的語(yǔ)音信息通過主叫方基站控制器(BSC)、主叫方移動(dòng)交換中心(MSC)、被叫方移動(dòng)交換中心(MSC)、被叫方基站控制器(BSC)，傳輸給被叫方基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)；e、被叫方基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)完成語(yǔ)音編碼的解碼。
2.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信系統(tǒng)中語(yǔ)音傳輸方法，其特征在于步驟c中兩個(gè)條件不是都滿足，則由主叫方移動(dòng)交換中心(MSC)或者主叫方基站控制器(BSC)完成語(yǔ)音編碼的解碼。
3.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信系統(tǒng)中語(yǔ)音傳輸方法，其特征在于步驟a所述傳輸方式可以是衛(wèi)星傳輸。
4.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信系統(tǒng)中語(yǔ)音傳輸方法，其特征在于步驟b進(jìn)一步包括以下步驟b1、將移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的語(yǔ)音編碼方式轉(zhuǎn)換成PCM；b2、將PCM轉(zhuǎn)換成步驟a所述的語(yǔ)音編碼方式。
5.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信系統(tǒng)中語(yǔ)音傳輸方法，其特征在于步驟b中可以將移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的語(yǔ)音編碼方式直接轉(zhuǎn)換成步驟a所述的語(yǔ)音編碼方式。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中語(yǔ)音傳輸方法，主叫方發(fā)起呼叫后，根據(jù)移動(dòng)通信系統(tǒng)接口之間的傳輸方式確定語(yǔ)音編碼方式；主叫方BTS將移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的語(yǔ)音編碼方式轉(zhuǎn)換成上述的語(yǔ)音編碼方式；主叫方MSC判斷本次呼叫為移動(dòng)臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)之間的呼叫、并且被叫方BTS支持語(yǔ)音壓縮的無(wú)二次編碼功能，則主叫方BTS將編碼后的語(yǔ)音信息通過主叫方BSC、主叫方MSC、被叫方MSC、被叫方BSC，傳輸給被叫方BTS；被叫方BTS完成語(yǔ)音編碼的解碼。由于在移動(dòng)臺(tái)呼叫移動(dòng)臺(tái)的整個(gè)通信過程只進(jìn)行一次語(yǔ)音編解碼，可以減輕多次語(yǔ)音編碼對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量的不利影響和系統(tǒng)處理語(yǔ)音編解碼的工作量。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1501724SQ0214937
公開日2004年6月2日 申請(qǐng)日期2002年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月13日
發(fā)明者蔣曄, 曄 蔣 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司