一種移動通信系統中語音傳輸方法
2023-08-06 13:25:31 2
專利名稱：一種移動通信系統中語音傳輸方法
技術領域：
本發明涉及移動通信系統，尤其涉及移動通信系統中語音傳輸技術領域。
背景技術：
移動通信系統包括GSM系統、CDMA2000系統、WCDMA系統等，在GSM系統或CDMA2000系統中，包括基站收發信臺(BTS)、基站控制器(BSC)和移動交換中心(MSC)，在WCDMA系統中，包括相對應的基站(NodeB)、無線網絡控制器(RNC)和核心網(CN)，其中基站收發信臺(BTS)實現移動通信系統通過空中接口與移動臺之間的無線傳輸與控制功能，基站控制器(BSC)負責基站子系統(BSS)的各種接口管理和無線資源管理的功能，移動交換中心(MSC)實現語音與信令的交換和控制。
基站收發信臺和基站控制器之間、以及基站控制器和移動交換中心之間的數據接口包括語音信道、信令信道和操作維護信道等信息，其中語音佔據的數據帶寬最大。數據的傳輸由傳輸設備完成，常用的傳輸方式包括光纖、微波、數字用戶線路(XDSL)、衛星等。
目前的移動通信系統多為數字移動通信系統，即系統中處理的信息均是數字信息，如上所述的GSM、CDMA2000、WCDMA。為了將語音、圖像等模擬信息轉換為數字信息，需要通過信源編碼將模擬信息數位化。如GSM採用的規則激勵長期預測RPE-LTP，CDMA採用的增量型脈衝編碼調製ADPCM等語音信源編碼方式。
語音的信源編碼主要需要考慮幾個指標。
首先是語音質量。一般採用主觀評定的方法，即平均評價得分(MOS)，共1-5分。其中5分質量完美；4-5分高質量，為網絡級；3-4分有失真為通訊級(3.5-4分為實用通訊級)；3分以下不宜辨別講話者。
其次是編碼後的數據量。高質量的語音質量並不一定對應高的編碼速率。語音編碼一般包括波形編碼器(如PCM、ADPCM)、聲源編碼器(如線性預測編碼LPC)和混合編碼器(如RPE-LTP)，相對而言，波形編碼器語音質量最好，同時編碼速率較大；聲源編碼器質量較差，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(包括糾錯等信息後總編碼速率16k)。語音編碼速率與語音質量比較如圖1所示，其中虛線為研究目標。
進而對於特殊的應用系統如移動通訊系統，由於無線傳輸條件的嚴酷性，需要考慮採用的信源編碼對於傳輸誤碼率等有良好的抵抗能力，即不能因為無線傳輸誤碼率的提高而對語音質量帶來惡劣的影響。
最後，包括語音編碼處理時延和編解碼處理工作量的複雜度。對時延應該控制在幾十毫秒以內。工作量一般以數位訊號處理器DSP的處理量百萬條指令/秒(MIPS)表示。常用的幾種語音編碼方式的比較如下表所示。
如上所述，移動通訊系統選用的語音編碼方式需要有良好抗無線傳輸誤碼特性，以解決移動臺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交換中心間的接口傳輸是由專門的傳輸系統完成的，對抗傳輸誤碼可以由傳輸系統自身完成。
而語音編解碼會對語音質量帶來一定程度的損傷，並且編解碼過程需要增加系統的工作量，多次編解碼將增加移動通信系統接口之間的數據流量。同時，部分傳輸方式的鏈路成本很高，如衛星傳輸。
發明內容
本發明的目的就是提出一種在移動通信系統中的語音傳輸方法，能夠使該方法在減少移動通訊系統接口之間數據流量、降低傳輸帶寬的同時，減輕多次語音編碼對語音質量的不利影響和系統處理語音編解碼的工作量。
一種移動通信系統中語音傳輸方法，包括以下步驟a、主叫方發起呼叫後，根據移動通信系統接口之間的傳輸方式確定語音編碼方式；b、主叫方基站收發信臺(BTS)將移動通信系統採用的語音編碼方式轉換成步驟a所述的語音編碼方式；c、主叫方移動交換中心(MSC)判斷本次呼叫是否為移動臺和移動臺之間的呼叫、並且被叫方基站收發信臺(BTS)是否支持語音壓縮的無二次編碼功能，如果上述兩個條件都滿足，則進入步驟d；d、主叫方基站收發信臺(BTS)將編碼後的語音信息通過主叫方基站控制器(BSC)、主叫方移動交換中心(MSC)、被叫方移動交換中心(MSC)、被叫方基站控制器(BSC)，傳輸給被叫方基站收發信臺(BTS)；e、被叫方基站收發信臺(BTS)完成語音編碼的解碼。
所述的步驟c中兩個條件不是都滿足，則由主叫方移動交換中心(MSC)或者主叫方基站控制器(BSC)完成語音編碼的解碼。
所述的步驟a所述傳輸方式可以是衛星傳輸。
所述的步驟b可以進一步包括以下步驟b1、將移動通信系統採用的語音編碼方式轉換成PCM；b2、將PCM轉換成步驟a所述的語音編碼方式。
所述的步驟b中也可以將移動通信系統採用的語音編碼方式直接轉換成步驟a所述的語音編碼方式。
採用了本發明，由於在移動臺呼叫移動臺的整個通信過程只進行一次語音編解碼，可以減少移動通訊系統接口之間數據流量、降低傳輸帶寬，減輕多次語音編碼對語音質量的不利影響和系統處理語音編解碼的工作量，從而降低基站收發信臺和基站控制器、基站控制器和移動交換中心之間的接口傳輸鏈路的租賃費用。
圖1是語音編碼速率與語音質量比較示意圖；圖2是本發明語音傳輸流程圖；圖3是具體實施方式
中GSM系統語音傳輸流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖來說明本發明的具體實施方式
。
如圖2所示，一般情況下，對於同一種語音編碼類型(波形編碼器、聲源編碼器和混合編碼器)，語音質量和編碼速率基本是成正比的。為了得到良好的語音質量和傳輸租賃費用的性能價格比，應該根據基站收發信臺和基站控制器之間採用傳輸方式的傳輸鏈路租賃費用情況，選擇合適的傳輸語音編碼方式A。即當鏈路租賃費用較高時，可以選用比現有移動通信系統採用語音編碼方式的編碼速率較少、語音質量較高的編碼方式；當鏈路租賃費用很高時(如衛星傳輸)，可以選用比現有移動通信系統採用語音編碼方式的編碼速率低得較多、語音質量較差的編碼方式。
在選定合適的接口傳輸語音編碼方式A後，需要將移動通信系統採用的語音編碼方式B轉換為A。
由於現在通常採用的語音編解碼方法和晶片多數是以PCM為目標的，所以將現有編碼方式B轉換為PCM後，再由PCM轉換為編碼方式A的操作比較簡單。現有移動交換中心中存在將現有編碼方式B轉換為PCM的單元，可以直接使用，進而將PCM轉換為編碼方式A，實現語音壓縮，目前常用的語音編碼方式的編解碼有比較現成的算法和晶片可供使用。
如果有現成的編碼方式B直接轉換成編碼方式A的算法和晶片，也可以直接完成語音的轉換和壓縮。
語音編碼方式轉換為A後，包括語音信道在內的接口數據在基站收發信臺和基站控制器，以及基站控制器和移動交換中心之間傳輸。
為了實現在整個呼叫過程中，僅進行一次語音壓縮的編解碼處理過程，需要滿足兩個條件其一，被叫必須是移動用戶，即主叫到被叫的都是移動用戶。因為如果被叫是固定用戶，則需要在固定交換中心側完成語音壓縮的解碼處理過程，而固定交換中心與移動系統屬於不同的系統，同時現有固定交換中心種類較多，在固定交換中心實現解碼存在較大的困難。所以僅對移動呼叫移動的過程實現壓縮無二次編碼功能。
其二，被叫側基站必須支持語音壓縮的無二次編碼功能。即在被叫方基站支持語音壓縮的解碼功能的同時，還需要支持不經基站控制器和移動交換中心的語音壓縮解碼而由被叫方基站收發信臺完成。
上述兩個條件的判斷由移動交換中心判定。
當這兩個條件同時滿足時，在主叫方基站收發信臺完成語音壓縮後，則在整個主叫方基站收發信臺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交換中心、主叫方移動交換中心到被叫方移動交換中心，被叫方移動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信臺的語音信息傳輸過程中，不進行語音編碼的解碼(解壓縮)，而僅在被叫方基站收發信臺進行語音編碼的解碼。
當這兩個條件不能同時滿足時，則無法實現語音壓縮的無二次編碼處理過程，需要在本地基站控制器或者移動交換中心側完成語音編碼的解碼。
若基站控制器和移動交換中心之間採用傳輸方式的傳輸鏈路租賃費用較低且傳輸資源豐富，可以在移動交換中心完成語音壓縮的解碼。否則在基站控制器進行。
如圖3所示，當上述的移動通信系統為全球數字移動通訊系統(GSM)時，在基站收發信臺將GSM採用的規則激勵長期預測RPE-LTP轉換為合適的語音編碼方式，如編碼速率較低的多脈衝線性預測編碼或者編碼速率更低的隨機激勵線性預測編碼，當移動交換中心判斷條件滿足時，僅在被叫方基站收發信臺完成語音編碼的解碼過程。
RPE-LTP的總編碼速率16k。在信道質量良好情況下，語音質量可以達到4.0；在載幹比為10dB時，語音質量下降，MOS值約下降0.2-0.8；在載幹比為4dB時，MOS值約為2。
為了達到語音壓縮以便節省傳輸的目的，可以考慮壓縮到8k或者更低。
當接口傳輸鏈路費用不是很高時(如光纖傳輸)，可以採用將語音壓縮到8k的方式。目前多種編碼速率為8k的混合編碼器可以達到良好的語音質量，如多脈衝線性預測編碼、碼本激勵線性預測編碼等，其MOS值在3.5-4.0之間，為較高的通訊級水平。
當接口傳輸鏈路費用很高時(如衛星傳輸)，可以採用將語音壓縮到更低如4k的方式。目前一些編碼速率為4k的混合編碼器可以達到通訊級的語音質量，如隨機激勵線性預測編碼，其MOS值大於3.0，為通訊級水平。
當語音壓縮方式確定後，由移動交換中心MSC判斷是否同時滿足本次呼叫是否是移動到移動的呼叫，同時被叫側的對端基站收發信臺是否支持語音壓縮的無二次編碼功能。如果滿足，則僅在被叫基站收發信臺側完成語音壓縮的解碼處理過程，以實現語音壓縮的無二次編碼功能。
通過對接口間傳輸鏈路租賃費用的考慮，選擇合適的傳輸編碼方式。可以在保證良好語音質量的同時將傳輸帶寬基本減半，也可以在犧牲一定語音質量的情況下將傳輸帶寬降為約四分之一強。從而可以達到良好的語音質量和傳輸租賃費用的性能價格比，提高基站設備的競爭力。
進而當條件滿足時在整個移動呼叫移動的通訊過程中僅包括一次的語音壓縮編解碼過程。在減少移動通訊系統接口之間數據流量、降低傳輸帶寬的同時，減少語音編解碼的次數，從而減輕多次語音編碼對語音質量的不利影響和系統處理語音編解碼的工作量。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1.一種移動通信系統中語音傳輸方法，其特徵在於包括以下步驟a、主叫方發起呼叫後，根據移動通信系統接口之間的傳輸方式確定語音編碼方式；b、主叫方基站收發信臺(BTS)將移動通信系統採用的語音編碼方式轉換成步驟a所述的語音編碼方式；c、主叫方移動交換中心(MSC)判斷本次呼叫是否為移動臺和移動臺之間的呼叫、並且被叫方基站收發信臺(BTS)是否支持語音壓縮的無二次編碼功能，如果上述兩個條件都滿足，則進入步驟d；d、主叫方基站收發信臺(BTS)將編碼後的語音信息通過主叫方基站控制器(BSC)、主叫方移動交換中心(MSC)、被叫方移動交換中心(MSC)、被叫方基站控制器(BSC)，傳輸給被叫方基站收發信臺(BTS)；e、被叫方基站收發信臺(BTS)完成語音編碼的解碼。
2.如權利要求1所述的移動通信系統中語音傳輸方法，其特徵在於步驟c中兩個條件不是都滿足，則由主叫方移動交換中心(MSC)或者主叫方基站控制器(BSC)完成語音編碼的解碼。
3.如權利要求1所述的移動通信系統中語音傳輸方法，其特徵在於步驟a所述傳輸方式可以是衛星傳輸。
4.如權利要求1所述的移動通信系統中語音傳輸方法，其特徵在於步驟b進一步包括以下步驟b1、將移動通信系統採用的語音編碼方式轉換成PCM；b2、將PCM轉換成步驟a所述的語音編碼方式。
5.如權利要求1所述的移動通信系統中語音傳輸方法，其特徵在於步驟b中可以將移動通信系統採用的語音編碼方式直接轉換成步驟a所述的語音編碼方式。
全文摘要
本發明提出了一種移動通信系統中語音傳輸方法，主叫方發起呼叫後，根據移動通信系統接口之間的傳輸方式確定語音編碼方式；主叫方BTS將移動通信系統採用的語音編碼方式轉換成上述的語音編碼方式；主叫方MSC判斷本次呼叫為移動臺和移動臺之間的呼叫、並且被叫方BTS支持語音壓縮的無二次編碼功能，則主叫方BTS將編碼後的語音信息通過主叫方BSC、主叫方MSC、被叫方MSC、被叫方BSC，傳輸給被叫方BTS；被叫方BTS完成語音編碼的解碼。由於在移動臺呼叫移動臺的整個通信過程只進行一次語音編解碼，可以減輕多次語音編碼對語音質量的不利影響和系統處理語音編解碼的工作量。
文檔編號H04B7/26GK1501724SQ0214937
公開日2004年6月2日 申請日期2002年11月13日 優先權日2002年11月13日
發明者蔣曄, 曄 蔣 申請人:華為技術有限公司