一种用于移动通信系统的物理帧形成方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于移动通信系统的物理帧形成方法和系统。所述方法包含下列步骤：将语音信号划分为多个数据块，并且对每个所述数据块独立施行线性预测编码算法以获得一个与该数据块对应的语音编码数据帧；对所述多个数据块的所述语音编码数据帧进行信道编码化处理，从而获得多个信道编码数据比特组；将所述多个信道编码数据比特组映射到一个或多个物理信道上。本发明专利技术的方法采用一类基于块间独立的线性预测编码（ＬＰＣ）算法的语音编码技术对语音信号进行编码，具有对通信出错率的敏感度低和支持高错／丢包率应用环境的特点，可以改善恶劣环境下（如小区边缘）的通信质量。此外，即使采用简单的方式进行信道编码化处理，也可使服务质量有足够的改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及移动通信技术，特别涉及一种用于移动通信的物理帧形成方法和系统。
技术介绍
个人便携电话系统(PHS系统)主要用于解决固定电话终端在有限范围内的移动性问题，特别适合于在用户密度大而流动性较小的地区使用，相比于全球移动通信系统(GSM)、IS-95系统以及第三代移动通信系统，PHS系统具有更低的通信门槛，因而在日本、中国以及亚太地区得到大规模发展。PHS技术已经成为了中国目前发展低速、小范围内移动的无线市话系统的主流技术。 由于PHS系统在空中接口上没有采用信道编码、交织、功率控制等技术，加之基站覆盖范围小，导致基站数量多、盲区多、网络中不同基站的重叠区复杂以及移动性管理差等诸多问题，因而在复杂的无线信道环境以及干扰严重的覆盖区域，PHS系统的语音质量常发生恶化，系统性能下降。一个典型例子就是在小区的边缘，来自本基站的覆盖信号微弱以及来自相邻基站的强干扰使得小区边缘的传输出错概率增大，语音质量恶化。此外，相比于GSM或者码分多址(CDMA)网络，PHS系统的发射功率较小，因而在网络规划过程中，容易出现覆盖不足以及过覆盖的情况，这也会引起小区边缘的通信出错概率增大。因此如何改进和优化PHS系统在小区边缘的语音质量对改善PHS系统的系统性能有着重要意义。
技术实现思路
本专利技术的一个目标是提供一种用于移动通信系统的物理帧形成方法，其可以改善恶劣信道条件下的通信服务质量。 按照本专利技术的一个方面，提供了一种用于移动通信系统的物理帧形成方法，包含下列步骤(1)将语音信号划分为多个数据块，并且对每个所述数据块独立施行线性预测编码算法以获得一个与该数据块对应的语音编码数据帧；(2)对所述多个数据块的所述语音编码数据帧进行信道编码化处理，从而获得多个信道编码数据比特组；以及(3)将所述多个信道编码数据比特组映射至一个或多个物理信道上。 在上述方法中，本专利技术采用一类基于块间独立的线性预测编码(LPC)算法的语音编码技术对语音信号进行编码，这类语音编码技术的典型实例为因特网低比特率编解码器(Internet Low BitRate Codec)协议。由于此类语音编码技术具有对通信出错率的敏感度低和支持高错/丢包率应用环境的特点，因此本专利技术的方法可以改善恶劣环境下(如小区边缘)的通信质量。 此外，当采用此类语音编码技术对信源编码时，即使采用简单的方式进行信道编码化处理，也可使服务质量有足够的改善。在本专利技术的一个较佳实施方式中，信道编码化处理的步骤包含以重复编码方式对语音编码数据流进行信道编码。 在本专利技术的一个较佳实施方式中，在步骤(1)和(2)之间还包括下列步骤对所述语音编码数据帧内至少一部分比特施行校验操作并将生成的校验码插入所述语音编码数据帧内。由于提供了校验机制，因此可以对比较重要的语音编码数据帧实行更为可靠的保护措施。 在本专利技术的另一较佳实施方式中，所述步骤(2)包括下列步骤(2a)以重复编码方式将每个所述语音编码数据帧内的语音编码数据比特变换为一个信道编码数据比特组；以及(2b)对所述信道编码数据比特组施行速率匹配操作以形成所述信道编码数据流。 本专利技术的另外一个目标是提供一种用于移动通信系统的物理帧形成系统，其可以改善恶劣信道条件下的通信服务质量。 按照本专利技术的还有一个方面，提供了一种用于移动通信系统的物理帧形成系统，包含一个语音编码处理装置，用于将语音信号划分为多个数据块，并且对每个所述数据块独立施行线性预测编码算法以获得一个与该数据块对应的语音编码数据帧；一个信道编码化处理装置，与所述语音编码处理装置耦合，并用于对所述多个数据块的所述语音编码数据帧进行信道编码化处理，从而获得多个信道编码数据比特组；以及一个物理信道映射装置，与所述信道编码化处理装置耦合，并用于将所述多个信道编码数据比特组映射至一个或多个物理信道上。 在上述系统中，优选的实施方式是还包括一个校验码生成器，用于对所述语音编码数据帧内至少一部分比特施行校验操作并将生成的校验码插入所述语音编码数据帧内。 出于在前面描述方法时提及的理由，上述系统提供了相同的优点并且解决了相同的问题。 附图简述以下借助较佳实施例和附图对本专利技术作更为充分的阐述，其中图1为过程示意图，其示出了按照本专利技术的用于移动通信系统的编码处理方法的一个较佳实施例；以及图2为系统框图，其示出了按照本专利技术的用于移动通信系统的编码处理系统的一个较佳实施例。具体实施方式在本专利技术中，移动通信系统是指建立交换信息的两端中至少有一方可以处于移动状态的网络系统，它的实例包括但不限于蜂窝移动系统、寻呼系统、卫星通信系统、无绳电话系统、移动集群通信系统等。虽然在下面将以个人便携式电话系统(PHS系统)为例来描述本专利技术的较佳实施例，但是显而易见的是，本专利技术的原理同样也可推广应用于上述各种移动通信系统，因此不应将本专利技术的保护范围仅局限于某个具体的移动通信系统。 如上所述，为了支持高错/丢包率的应用环境，本专利技术从信源端的编码着手，采用一类基于块间独立的线性预测编码(LPC)算法的语音编码技术对语音信号进行编码，以满足恶劣信道环境下的通信质量要求。此类技术的一个典型代表为因特网低比特率编解码器(Internet Low Bit Rate Codec，以下简称为iLBC)协议，该协议原是为窄带语音通信而设计的，适合在IP网络上进行语音通信的编解码。与传统的ADPCM编码器相比，iLBC编码技术对通信出错率的敏感性要低得多，并且在较高的出错概率时依然能保持良好的系统性能。有关iLBC协议的具体描述可参见IETF RFC 3951(http://www.itef.org/rfc/rfc3951.txt)，其在此构成本说明书的一部分内容。 值得指出的是，对于本领域内的普通技术人员来说，其它具有基于块间独立的线性预测编码(LPC)算法特征的语音编码技术也完全可应用于本专利技术中，因此这里所述的iLBC协议或编码技术仅具有示意性质，不应构成对本专利技术保护范围的任何限定。 此外，这里所称的LPC算法应作广义理解，换句话说，它不仅包括iLBC协议中所描述的具体算法，而且还涵盖其它基于LPC原理的算法，如LPC-10、随机代码激励线性预测编码(CELP)、残差信号激励的线性预测编码(RELP)和话音激励的线性预测编码(VELP)等。 以下借助图1描述按照本专利技术的用于移动通信系统的编码处理方法的一个较佳实施例。在该较佳实施例中，假设移动通信系统为PHS系统，进行编码处理的是承载在业务信道(TCH信道)上的语音信号，由下面的描述将会看到，本专利技术方法的应用并不涉及PHS系统中其它信道(例如信令信道)，因此本专利技术也具有降低系统升级成本、缩短开发周期的优点。 如图1，在步骤110中，输入一个包含一定数量语音信号样本的数据块。按照iLBC编码协议，话音采样速率为8kHz，编解码支持的数据块或语音帧的时间长度为30毫秒(ms)和20毫秒(ms)两种类型，这里假设采用20ms的时间长度类型，对应的语音帧速率为15.2kbps，因此每个数据块内的样本数量为240个。 接着在步骤120，利用LPC算法对一个数据块进行语音编码，从而获得一个对应该数据块的语音编码数据帧。该语音编码数据帧的具体格式以及如何根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于移动通信系统的物理帧形成方法，其特征在于，包含下列步骤：（１）将语音信号划分为多个数据块，并且对每个所述数据块独立施行线性预测编码算法以获得一个与该数据块对应的语音编码数据帧；（２）对所述多个数据块的所述语音编码数据 帧进行信道编码化处理，从而获得多个信道编码数据比特组；以及（３）将所述多个信道编码数据比特组映射到一个或多个物理信道上。

【技术特征摘要】
书中，出现在一个单元之前的词语“一个”并未将多个这种单元的情形排除在外。而且词语“包含”并未排除除所列单元或步骤以外还有其它单元或步骤存在的情形。权利要求1.一种用于移动通信系统的物理帧形成方法，其特征在于，包含下列步骤(1)将语音信号划分为多个数据块，并且对每个所述数据块独立施行线性预测编码算法以获得一个与该数据块对应的语音编码数据帧；(2)对所述多个数据块的所述语音编码数据帧进行信道编码化处理，从而获得多个信道编码数据比特组；以及(3)将所述多个信道编码数据比特组映射到一个或多个物理信道上。2.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)和(2)之间还包括下列步骤对所述语音编码数据帧内至少一部分比特施行循环冗余校验(CRC)操作并将生成的循环冗余校验码插入所述语音编码数据帧内。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(2)包括下列步骤(2a)以重复编码方式将每个所述语音编码数据帧内的语音编码数据比特变换为一个信道编码数据比特组；(2b)对所述信道编码数据比特组施行速率匹配操作以形成所述信道编码数据流。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述重复编码方式的编码速率为1/1。5.如权利要求1～6中任意一项所述的方法，其中，按照因特网低比特率编解码器(Internet Low Bit Rate Codec)协议将语音信号划分为多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晶，罗家亮，
申请(专利权)人：UT斯达康通讯有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]