[发明专利]用于遗留通信网络的增强性能的编码和纠错系统

说明书

技术领域

本发明一般地涉及用于发送系统的编码和纠错领域，更具体而言，涉及带有比特映射和编码的高级声码器(vocoder)的使用，从而改进遗留(legacy)通信系统以增强纠错性能。

背景技术

波形源编码和解码(codec)被广泛用于早期的数字移动通信系统中，例如个人手持电话系统(PHS)。由于实现时的技术限制，某些系统设计没有提供适当的信道编码/解码以保护被传输的数据。对于这些系统，当信道质量条件恶化时，为了确保高误码率而使得语音性能无法接受并且某些重要的控制比特容易被破坏。结果，系统中的上层协议和控制机制可能被激活以关断信道。这是在正在进行的通信会话期间丢失连接的最普遍原因之一。

在某些高级的2G移动系统和所有3G系统中，存在自适应的多速率(AMR)声码器和相应的信道编码能力。在AMR标准下，对于码激励线性预测(CELP)语音编解码器，存在8个不同的数据速率。这些数据速率的范围从12.2kbps到4.75kbps。所传输的语音信息越多，所实现的声音性能就越好。在AMR标准中采用的基本方法是这样的：当信道条件变差时，系统使用具有较低数据传输速率的模式(当然，声音性能较差)。这节省了更多的信道带宽和系统的其他资源来提高比特纠错能力。遗留数字移动系统(例如PHS)中缺乏可比技术是来源于正在研发的算法和与功率和指令速度要求相关的集成电路资源的花费。随着硅技术的出现，数字信号处理器(DSP)在PHS手机中的使用不再是奢侈的元素。

因此，希望能够在遗留系统中使用AMR声码器能力。

还希望能够通过重新布置比特映射以对某些AMR模式的误比特降低能力提供高达6到7dB增益，来以可以改进早期2G系统的方式应用AMR和纠错。

发明内容

根据本发明的编码和纠错系统与方法通过从多个具有头部和流量信道(TCH)数据块的遗留系统帧中剥离头部数据来利用AMR编解码器的现代益处。语音数据随后利用AMR被编码，以为多个帧中包含的基本相同的数据块创建比特。剥离的头部数据利用固定卷积编码器被编码为长帧头部。语音数据随后被卷积编码，并且长帧头部和经编码的语音数据被组合成长帧。长帧随后被解构成多个相等的分段，并且这些分段作为TCH数据以遗留系统帧格式被发送。

附图说明

通过结合附图参考以下详细描述，将更好理解本发明的这些和其他特征和优点，在附图中：

图1是现有技术PHS系统流量信道帧和时隙结构的框图；

图2是用于构建长帧以解构成用于发送的标准PHS时隙的比特映射和编码的框图；

图3是比特映射后的长帧的框图；

图4是用于长帧的鲁棒(Robust)AMR流量同步控制信道(RATSCCH)格式的框图；

图5是用于编码后的数据的交织方案的框图；

图6是采用本发明的手机和基站系统的元件的示意图；

图7a是用于本发明的AMR模式以及对模式(Mode)和类别(class)的划分的表；以及

图7b是本发明采用的使用类别的模式切换算法的流程图。

具体实施方式

本发明被限定用于采用PHS通信系统和标准(2G遗留移动系统)的示例性实施例。并入了本发明的技术的PHS系统这里将被称为高级PHS(APHS)。

示例性PHS系统的流量信道(TCH)的数据映射如图1所示。PHS是一种时分复用(TDMA)系统。一个帧10长度为5ms并且被划分成8个时隙，其中4个时隙用于上行链路，4个时隙用于下行链路。在每个方向上，三个时隙T1、T2和T3可被用于三个不同的用户，而最后一个时隙是用于所有三个用户的公共控制信道，其在上行链路模式命令和下行链路模式命令C_up和C-down之间交替。

在图1中，时隙T2在这里被扩展为示例时隙12并被详细论述以说明本发明。区域PR和UW用于物理层的同步。块UW并入了16比特。如随后将更详细论述的，PR和UW在解码器之前被插入发送的帧中以使得它们无法被编码。CI和SA是用于时隙格式信息和连接状态的协议，它们对于连接可靠性而言非常重要。块CI包含4比特，而块SA包含16比特。TCH包含语音数据并由160比特构成。16比特的CRC块提供了检错比特。可以看出，在一帧内，存在160比特的语音数据，因此总声码器速率为160/0.05＝32Kbps。这是PHS采用的ADPCM(ITU G.726)的数据速率。