[发明专利]在多速率网络上的数据传输

说明书

本发明涉及在电信网络上的数字信号的传输。它特别应用于移动无线电网络，但是，也应用于各种其它类型的网络。

在现代通信系统中，单个的呼叫通常作为数字信号处理。典型地，在固定通信网络中，模拟信号每125微秒取样一次(即每秒8000次)和每个样值数字化为一个8比特‘字’，产生每秒64千比特(kb/s)的数据比特率。这样高比特率允许在通信网络上传送高带宽、因此高质量的信号。64kb/s数据比特率信号可在具有64kb/s或更高的比特传输率的任何信道上传送，和这样的信道可多路复用到具有较高比特传输率的系统。

对于一些应用，低得多的数据比特率对于要求的信号质量是足够的。例如，对于某些目的认为13kb/s用于传递数字化的语音信号是足够的数据率，因为利用现代数据压缩技术，由于以这样低比特率编码所引起的觉察到的语音质量损失可保持在可接受的程度。较低的数据率要求每个信道所要求的较低的带宽，因此允许在相同带宽内使用更多的信道，因此增加了系统的总容量。因此这样的比特率是希望在带宽不足的情况应用，例如在移动无线电系统的移动单元与基站之间的无线链路上(所谓的“空中接口”)应用。在GSM(全球移动通信系统)系统中，以13kb/s的速率编码的语音实际上是在具有16kb/s的比特传输率的信道上传送。在下面的叙述中将称为16kb/s信号。

来自固定网络的64kb/s数字信号不能在只具有16kb/s比特传输率的移动系统的无线电信道上传送。因此需要变换64kb/s的信号为另一个格式，适合于在低比特率系统上传输。为此，从64kb/s信号再生(例如以8比特的A律)原始的样值，然后转换编码为16kb/s编码的信号。解码和再编码的处理不是100％准确，因此解码和再编码的处理导致产生的信号的精度的减小。

如果具有低数据比特率的信号是在具有较高比特传输率的系统中传送，则要求类似的处理。在这种情况下，该系统能够传送那个数据，但是它与任何数据处理设备不兼容，在途中不与目的地终端兼容。特别是，高比特传输率系统不能正确地对以较低速率发送的任何信令数据进行响应。因此以16kb/s解码的信号必须通过从16kb/s信号再生原始编码格式(例如8比特A律)再编码为64kb/s格式，然后以64kb/s转换编码用于在该网络的固定部分上传输。这种变换在使用具有不同比特传输率的语音信道的系统之间有接口的地方是需要的。

典型地，移动无线电系统使用16kb/s语音信道，而公共交换电话网(PSTN)使用64kb/s语音信道。因此一个系统的用户和另一个系统的用户之间的呼叫就遇到这样的接口。实际上移动无线电系统经常使用PSTN提供它们的中继网络部分，因此移动站-移动站的呼叫经常包含两个这样的接口，而由变换处理引起的精度的降低达成妥协。

图1表示在首先变换语音信号为16kb/s数字信号以便在空中接口传输，然后变换为64kb/s信号以便在数字中继网络上传送所涉及的过程。声音源11(例如话筒)产生一个模拟信号，在编码器12中以适合的处理如A律编码进行取样。在用户手机中的低比特率编码器13从8比特样值以13kb/s的速率使用GSM全速率RPE-LTP(残余脉串激励-长期预测器)编码器系统进行转换编码。前向纠错比特加到该编码的语音上，这提高该无线电接口比特率到22.8kb/s。然后这个信号在空中接口14上发送。在基站，该纠错比特被分离留下13kb/s编码的数据信号，该信号在基站与移动交换中心之间的16kb/s信道上传送。四个这样的16kb/s信道多路复用为30信道2Mb/s系统19的一个64kb/s时隙，系统19连接该基站到移动交换中心。在移动交换中心，转换编码器(未示出)多路分解30个64kb/s时隙的每个时隙为四个16kb/s信道，每个信道提供给一个编码的数字-A律，转换编码器15转换编码该信号回到A律。然后该信号在A律-高比特率转换编码器16中被转换编码为64kb/s二进制信号。然后每个单个信号可由64kb/s交换机10处理提供给PSTN20。