ПЕРЕФОРМАТИРОВАНИЕ КАДРОВ ВОКОДЕРА С ПЕРЕМЕННОЙ СКОРОСТЬЮ ДЛЯ МЕЖСИСТЕМНОЙ ПЕРЕДАЧИ
REFORMATTING VARIABLE-RATE VOCODER FRAMES FOR INTERSYSTEM TRANSMISSION

Область техники, к которой относится изобретение
[1001] Изобретение относится к передаче данных. Более точно, настоящее изобретение относится к переформатированию кадров вокодера с переменной скоростью для межсистемной передачи.
Уровень техники
[1002] Область беспроводной связи имеет множество приложений, в том числе, например, беспроводная телефония, пейджинг, беспроводные локальные линии, персональные цифровые помощники (ПЦП), интернет телефония и спутниковые системы связи. Особенно важным приложением являются сотовые телефонные системы для удаленных абонентов. Как используется в настоящем описании, термин "сотовая" система включает в себя системы, использующие либо частоты сотовый, либо частоты услуг персональной связи (УПС). Были разработаны различные виды радиоинтерфейсов для таких сотовых телефонных систем, включающие в себя, например, множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA), множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA) и множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA). В этой связи были установлены различные региональные и международные стандарты, включающие в себя, например, Улучшенную Службу Мобильной Телефонии (AMPS), Глобальную систему мобильной связи (GSM) и Промежуточный стандарт 95 (IS-95). IS-95 и его производные, IS-95A IS-95B, ANSI J-STD-008 (часто в настоящем описании обобщенно называемые IS-95) и предлагаемые системы с высокой скоростью передачи данных обнародованы Ассоциацией Телекоммуникационной Индустрии (TIA) и другими хорошо известными органами стандартизации.
rd
[1003] Сотовые телефонные системы, выполненные согласно стандарту IS-95, используют CDMA способы обработки сигнала для обеспечения высокоэффективной и надежной телефонной службы. Иллюстративная сотовая телефонная система, выполненная по существу согласно стандарту IS-95, описана в патентах США №№5,103,459 и 4,901,307, права на которые принадлежат правообладателю настоящего изобретения и которые включены в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки. Иллюстративная система, использующая способы CDMA, представляет собой предварительный вариант способа радиопередачи (RTT) cdma2000 ITU-R (называемый в настоящем описании cdma2000), изданный TIA. Стандарт cdma2000 описан предварительной версией IS-2000 и был одобрен TIA. Другой CDMA стандарт представляет собой стандарт W-CDMA, описанный в документах группы 3 Generation Partnership Project "3GPP", документы № 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213 и 3G TS 25.214.
[1004] Каждый стандарт определяет, как различные типы информации обрабатываются для передачи. В обычной коммуникационной системе кодер генерирует поток информационных битов, представляющих собой речевой трафик или трафик данных. Такой поток битов разделяется и группируется, последовательно соединяется с различными управляющими битами и пакетируется в подходящий формат для передачи. Речевой трафик или трафик данных может быть передан в различных форматах, таких как, кадры, пакеты и подпакеты, в соответствии с подходящим стандартом связи. Для простоты с целью иллюстрации термин "кадр" в настоящем описании будет применяться для описания формата передачи, в котором переносится трафик. Однако в настоящем описании термин "кадр" также будет применяться для описания выходного сигнала речевого кодера. Дефиниция слова будет зависеть от контекста, в котором используется слово.
[1005] Речевой кодер представляет собой устройство, которое извлекает параметры, относящиеся к модели генерации человеческой речи, и затем использует эти параметры для сжатия речи для передачи. Обычно речевой кодер содержит кодер и декодер. Речевой кодер делит входной речевой сигнал на блоки по времени и анализирует кадры. Кодер анализирует входной речевой кадр для извлечения некоторых релевантных параметров и затем квантует параметры в двоичное представление. Двоичное представление пакетируют в кадры передачи и передают по каналу связи в приемник с декодером. Декодер обрабатывает кадры передачи, выполняет их обратное квантование для получения параметров и повторно синтезирует речевые кадры, используя неквантованные параметры. Речевой кодер также называется как кодер речи или "вокодер", и данные термины в настоящем описании будут использоваться взаимозаменяемо.
i
o
r
i
o
o
[1006] Функцией речевого кодера является сжатие оцифрованного речевого сигнала в сигнал с низкой битовой скоростью путем удаления всех видов природной избыточности, присущих речи. Цифровое сжатие достигается путем представления входного речевого кадра при помощи набора параметров и выполнением квантования для представления параметров в виде набора битов. Если входной речевой кадр имеет количество битов N, и выходной кадр, созданный речевым кодером, имеет количество битов N, то фактор сжатия, достигаемый при помощи речевого кодера, составляет C=N/N. Проблема заключается в поддержке высокого качества декодированной речи при достижении целевого фактора сжатия. Производительность речевого кодера зависит от того, насколько хороша речевая модель, или комбинация процессов анализа и синтеза, описанных выше, типов исполнения, и насколько хорошо был выполнен процесс квантования параметров при целевой битовой скорости N битов на кадр. Таким образом, целью речевой модели является определение сути речевого сигнала, или целевого качества голоса, с небольшим набором параметров для каждого кадра.
[1007] В различных существующих системах беспроводной связи используются различные типы речевых кодеров, часто с использованием способов совершенно различных способов сжатия речи. Более того, форматы кадров передачи и обработка, которые определяются одним конкретным стандартом, скорее всего отличаются от форматов кадров передачи и обработки в других стандартах. Например, CDMA стандарты поддерживают использование кадров вокодера с переменной скоростью в среде расширенного спектра, в то время как GSM стандарты поддерживают использование кадров вокодера с фиксированной скоростью и кадров многоскоростного вокодера. Подобным образом, стандарты системы всеобщей мобильной связи (UMTS) также поддерживают вокодеры с фиксированной скоростью и многоскоростные вокодеры, но не вокодеры с переменной скоростью. Для совместимости и возможности взаимодействия между такими системами связи чрезвычайно желательным является поддержка кадров вокодера с переменной скоростью системами GSM и UMTS и поддержка кадров вокодера с неизменяемой скоростью системами CDMA. Поддержка кадров вокодера с переменной скоростью в CDMA стандартах рассматривается в совместно рассматриваемой заявке на патент США №09/755,843, озаглавленной "Method and Apparatus for Supporting Adaptive Multi-Rate (AMR) Data in a CDMA Communication System", права на которую принадлежат правообладателю настоящего изобретения и которая включена в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки. Однако все еще существует необходимость в поддержке передачи кадров вокодера с переменной скоростью в уже существующих несовместимых системах.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[1008] В настоящем описании представлены способы и устройства, предоставляющие возможность взаимодействия между несовместимыми системами. В одном из аспектов представлено устройство для поддержки передачи кадров вокодера с переменной скоростью в несовместимой системе, устройство, содержащее инфраструктурный элемент, сконфигурированный для идентификации типа кадра принимаемого кадра вокодера с переменной скоростью, для переупорядочения битов принятого кадра вокодера с переменной скоростью в соответствии с типом кадра и для создания кадра многоскоростного вокодера с использованием переупорядоченных битов.
[1009] В другом аспекте представлено устройство для переформатирования кадров вокодера с переменной скоростью в виде кадров многоскоростного вокодера, причем устройство содержит идентификатор типа кадра для идентификации типа кадра вокодера с переменной скоростью; инфраструктурный элемент, сконфигурированный для переупорядочения битов кадра вокодера с переменной скоростью в соответствии с типом кадра и генератор кадра для создания кадра многоскоростного вокодера, причем нагрузка кадра многоскоростного вокодера содержит переупорядоченные биты кадра вокодера с переменной скоростью.
[1010] В другом аспекте представлено устройство для поддержки кадров вокодера с переменной скоростью в несовместимой системе, причем устройство содержит подсистему демодуляции для демодуляции принятого кадра вокодера с переменной скоростью; дискриминатор системы для определения, несет ли демодулированный кадр многоскоростного вокодера кадр вокодера с переменной скоростью в качестве нагрузки; устройство комбинирования для переупорядочивания нагрузки кадра многоскоростного вокодера в кадр вокодера с переменной скоростью и декодер, выполненный с возможностью декодирования кадра вокодера с переменной скоростью.
[1011] В другом аспекте представлен способ переформатирования кадров вокодера с переменной скоростью в виде кадров многоскоростного вокодера, причем способ содержит идентификацию типа кадра принятого кадра вокодера с переменной скоростью; переупорядочивание битов принятого кадра вокодера с переменной скоростью и создание кадра многоскоростного вокодера, причем переупорядоченные биты содержат нагрузку кадра многоскоростного вокодера.
[1012] В другом аспекте представлен способ поддержки кадров вокодера с переменной скоростью в несовместимых системах, причем способ содержит прием кадра многоскоростного вокодера; определение, несет ли кадр многоскоростного вокодера нагрузку кадра вокодера с переменной скоростью; и, если кадр многоскоростного вокодера несет нагрузку кадра вокодера с переменной скоростью, то идентификацию типа кадра нагрузки кадра вокодера с переменной скоростью; переупорядочивание нагрузки кадра вокодера с переменной скоростью в кадр вокодера с переменной скоростью и декодирование кадра вокодера с переменной скоростью.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[1013] Фиг.1 представляет собой блок-схему системы связи, которая поддерживает несколько пользователей.
[1014] Фиг.2 представляет собой блок-схему структуры AMR кадра.
[1015] Фиг.3А и 3В представляют собой блок-схемы структур кадра вокодера с переменной скоростью для набора 1 скоростей и набора 2 скоростей.
[1016] Фиг.4 представляет собой блок-схему обработки в AMR вокодере для UMTS системы.
[1017] Фиг.5 представляет собой функциональную блок-схему структуры обработки для канала трафика прямой линии в CDMA системе.
[1018] Фиг.6 представляет собой блок-схему устройства выполнения поиска скорости вслепую.
[1019] Фиг.7 представляет собой блок-схему устройства обработки нагрузки кадра с переменной скоростью в многоскоростном кадре.
[1020] Фиг.8А представляет собой блок-схему последовательности операций, описывающую переформатирование кадров вокодера с переменной скоростью в кадры многоскоростного вокодера.
[1021] Фиг.8В представляет собой блок-схему последовательности операций, описывающую извлечение кадров вокодера с переменной скоростью, которые были переданы в кадрах многоскоростного вокодера.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[1022] Как показано на Фиг.1, сеть 10 беспроводной связи обычно включает в себя множество удаленных станций (также называемых абонентскими станциями или мобильными станциями, или оборудованием пользователя) 12a-12d, множество базовых станций (также называемых базовыми приемопередающими станциями (BTS) или Узлом В) 14a-14c, контроллер базовой станции (BSC) (также называемый контроллером радиосети или функцией 16 управления пакетами), центр коммутации подвижной связи (MSC) или коммутатор 18, узел обслуживания пакетных данных (PDSN) или функцию 20 межсетевого обмена (IWF), телефонную сеть общего пользования (PSTN) 22 (как правило, телефонную компанию) и сеть 24 Интернет протокола (IP), (как правило, Интернет). Для простоты показаны четыре удаленные станции 12a-12d, три базовые станции 14a-14c, один BSC 16, один MSC 18 и один PDSN 20. Специалисты в данной области техники признают, что может быть любое количество уделенных станций 12, базовых станций 14, BSC 16, MSC 18 и PDSN 20.
[1023] В одном из вариантов осуществления сеть 10 беспроводной связи представляет собой сеть обслуживания пакетных данных. Удаленные станции 12a-12d могут быть представлены в любом количестве различных типов устройств беспроводной связи, таких как переносной телефон, сотовый телефон, который связан с портативным компьютером, выполняющим приложения веб-браузера, основанного на IP, сотовый телефон, связанный с комплектами автомобильной гарнитуры громкой связи, персональный цифровой помощник (ПЦП), выполняющий приложения веб-браузера, основанного на IP, модуль беспроводной связи, встроенный в портативный компьютер или модуль связи с фиксированным положением, например в местной беспроводной линии связи или системе снятия результатов измерений. В наиболее общем варианте осуществления удаленные станции могут быть устройством связи любого типа.
[1024] Удаленные станции 12a-12d преимущественно могут быть реализованы с возможностью выполнения одного или нескольких протоколов беспроводных пакетных данных, таких как описано, например, в EIA/TIA/IS-707 стандарте. В конкретном варианте осуществления удаленные станции 12a-12d генерируют IP пакеты, предназначенные для IP сети 24, и инкапсулируют IP пакеты в кадры, используя протокол точка-точка (PPP).
[1025] В одном из вариантов осуществления IP сеть 24 связана с PDSN 20, PDSN 20 связан с MSC 18, MSC связан с BSC 16 и PSTN 22, и BSC 16 связан с базовыми станциями 14a-14c посредством кабельных линий, выполненных с возможностью передачи речевых пакетов и/или пакетов данных в соответствии с любым из некоторых известных протоколов, включающих в себя, например, E1, T1 асинхронный режим передачи (ATM), Интернет протокол (IP), протокол точка-точка (PPP), коммутацию пакетов, высокоскоростную цифровую абонентскую линию (HDSL), асимметричную цифровую абонентскую линию (ADSL), или другое оборудование для цифровых абонентских линий общего назначения (xDSL) и служб. В альтернативном варианте осуществления BSC 16 соединен непосредственно с PDSN 20, а MSC 18 не соединен с PDSN 20.
[1026] Во время обычной работы сети 10 беспроводной связи базовые станции 14a-14c принимают и демодулируют наборы сигналов обратной линии от разных удаленных станций 12a-12d, участвующих в телефонных вызовах, просмотре веб или других типах обмена данными. Как используется в настоящем описании, "обратная линия" включает в себя типы передачи от удаленной станции, направленные к базовой станции. Каждый сигнал обратной линии, принятый данной базовой станцией 14a-14c, обрабатывается такой базовой станцией 14a-14c. Каждая базовая станция 14a-14c может связываться с множеством удаленных станций 12a-12d путем модулирования и передачи набора сигналов прямой линии в удаленные станции 12a-12d. Как используется в настоящем описании, "прямая линия" включает в себя передачи от базовой станции, направленные к удаленной станции. Например, как показано на Фиг.1, базовая станция 14а связывается с первой и второй удаленными станциями 12a, 12b одновременно, а базовая станция 14c связывается с третьей и четвертой удаленными станциями 12c, 12d одновременно. Полученные в результате пакеты направляются в BSC 16, который обеспечивает выделение ресурса для вызовов и функции управления мобильностью, включающие в себя согласование управления мягким переключением обслуживания вызова для конкретной удаленной станции 12a-12d от одной базовой станции 14a-14c в другую базовую станцию 14a-14c. Например, удаленная станция 12c связывается с двумя базовыми станциями 14b, 14c одновременно. В результате, если удаленная станция 12c перемещается достаточно далеко от одной базовой станции 14c, управление вызовом будет передано другой базовой станции 14b.
[1027] Если передача представляет собой обычный телефонный вызов, BSC 16 направляет принятые данные в MSC 18, который обеспечивает дополнительные услуги маршрутизации для интерфейса с PSTN 22. Если передача представляет собой пакетную передачу, такую как вызов данных, предназначенный для IP сети 24, MSC 18 направляет пакеты данных в PDSN 20, который отсылает пакеты в IP сеть 24. В качестве альтернативы, BSC 16 направляет пакеты непосредственно в PDSN 20, который посылает пакеты в IP 24.
[1028] В системе W-CDMA, которую классифицируют как систему UMTS, терминология компонентов системы беспроводной связи отличается, но функционально является такой же. Например, базовая станция рассматривается, как контроллер радиосети (RNC), работающий в UMTS наземной сети радио доступа (U-TRAN). Прямая линия называется "нисходящая линия", и обратная линия называется "восходящая линия". Однако форматирование кадров передачи является очень похожим. В системе CDMA речь кодируется с использованием вокодера с переменной скоростью. В системе GSM или системе UMTS речь кодируется с использованием вокодера с фиксированной скоростью или многоскоростного вокодера. Например, вокодер с переменной скоростью представляет собой вокодер с возможностью выбора режима (SMV), который описан в IS-893, примером многоскоростного вокодера является адаптивный мультискоростной (AMR) вокодер, который описан в "ETSI EN 301 704 Digital Cellular Telecommunications System; Adaptive Multi-Rate (AMR) Speech Transcoding" (AMR стандарт), и примером вокодера с фиксированной скоростью является улучшенный полноскоростной вокодер, который описан в 3GPP TS 46.060: "Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Enhanced Full Rate (EFR) speech transcoding".
[1029] Несмотря на то, что типы вокодеров являются структурно и функционально различными, при описании этих двух типов используется общая терминология. Например, "режим" в AMR вокодере относится к фиксированной скорости данных. Однако "режим" в вокодере SMV относится к средней скорости данных, которая достигается путем смешивания различных типов кадров. (Более подробно этот предмет обсуждается ниже). Значение слова должно быть истолковано из контекста использования данного слова. Для того, чтобы минимизировать путаницу, которая может возникнуть от применения таких обычно совместно используемых терминов, в вариантах осуществления, которые будут описаны ниже, будут использованы конфигурации SMV вокодеров и терминология для представления вокодеров с переменной скоростью, и конфигурации AMR вокодеров и терминология для представления вокодеров с фиксированной скоростью и многоскоростных вокодеров. Однако необходимо отметить, что объем настоящих вариантов осуществления распространяется на другие кодеры с переменной скоростью, такие как улучшенный кодек с переменной скоростью (EVRC) и широкополосные SMV (WB-SMV) кодеры, и другие кодеры с фиксированной скоростью и многоскоростные кодеры, такие как улучшенный полноскоростной (EFR) вокодер и AMR-WB вокодеры.
[1030] Варианты осуществления, которые изложены в настоящем описании, предназначены для перепаковки содержимого кадров вокодера с переменной скоростью для передачи в несовместимой системе. Обратная проблема, заключающаяся в том, как поддержать передачу кадра многоскоростного вокодера в несовместимой системе, раскрыта в вышеупомянутой заявке на патент США №09/755,843.
[1031] AMR вокодер выдает как речевые кадры, так и кадры шума комфортности. Структура кадра AMR показана на Фиг.2. Часть заголовка AMR включает в себя поле Frame Type (тип кадра) и поле Frame Quality Indicator (индикатор качества кадра). Часть вспомогательной информации AMR включает в себя поле Mode Indication (режим индикации), поле Mode Request (режим запроса) и поле Codec CRC (кодек CRC). Часть основного кадра AMR несет биты речевых параметров или биты параметров шума комфортности. Биты речевых параметров подразделены на класс А, класс В и класс С.
[1032] Биты класса А содержат наиболее важные биты, биты класса В представляют собой следующие по важности биты, и биты класса С являются наименее важными битами. В силу заданного различия по важности биты для каждого класса передаются через различные "транспортные" каналы, способные обеспечить разную обработку (например, коррекцию ошибок и распознавание кодирования, подбор скорости и т.д.), которая может быть выбрана таким образом, чтобы быть сопоставимой с уровнем важности для данного класса. Например, для битов класса А могут быть использованы сверточное кодирование и циклический избыточный код (CRC), для битов класса В может быть использовано сверточное кодирование, но не использован CRC, и для битов класса С может не использоваться ни сверточное кодирование, ни CRC.
[1033] В Таблице 1 перечислены AMR режимы, определенные стандартом W-CDMA, и количество битов для классов А, В и С для каждого AMR режима. Подразделение битов на три класса, количество битов для каждого класса и/или общее количество битов для каждого блока данных могут отличаться от таковых, перечисленных в таблице 1.
[1034] Как показано в таблице 1, AMR режимы 0-7 назначены для восьми различных скоростей AMR речевых данных, находящихся в диапазоне от 4,75 Кбит/сек до 12,2 Кбит/сек. AMR режимы 8-11 используются для отправки различных типов информации о дескрипторах информации о паузе (SID), которая используется для создания кадров шума комфортности. AMR режимы 12-14 зарезервированы для будущего использования, и AMR режим 15 не используется для передачи данных.
Таблица 1Режимы AMR
Индекс режима AMR
Описание режима
Всего битов классов А, В и С
Биты класса А
Биты класса В
Биты класса С
0 (AMR4,75)
скорость 4,75 Кбит/сек
95
42
53
0
1 (AMR5,15)
скорость 5,15 Кбит/сек
103
49
54
0
2 (AMR5,90)
скорость 5,90 Кбит/сек
118
55
63
0
3 (AMR6,70)
скорость 6,70 Кбит/сек
134
58
76
0
4 (AMR7,40)
скорость 7,40 Кбит/сек
148
61
87
0
5 (AMR7,95)
скорость 7,95 Кбит/сек
159
75
84
0
6 (AMR10,2)
скорость 10,2 Кбит/сек
204
65
99
40
7 (AMR12,2)
скорость 12,2 Кбит/сек
244
81
103
60
8
GSM-AMR SID
39
39
0
0
9
GSM-EFR SID
42
42
0
0
10
IS-641 SID
38
38
0
0
11
PDC-EFR SID
37
37
0
0
12-14
для будущего использования
TBD
TBD
TBD
TBD
15
передачи нет
0
0
0
0
[1035] В отличие от 15 различных режимов, каждый из которых представляет данные с фиксированной скоростью, вокодер с переменной скоростью выдает кадры с полной скоростью, половинной скоростью, со скоростью одна четвертая и со скоростью одна восьмая. Структура каждого типа кадра показана на Фиг.3А и Фиг.3В. Фиг.3А представляет собой структуру кадра, когда вокодер с переменной скоростью работает согласно набору 1 скоростей, и Фиг.3В представляет собой структуру кадра, когда вокодер с переменной скоростью работает согласно набору 2 скоростей. Каждый кадр несет бит стирания, множество информационных битов, биты CRC (кроме кадров со скоростью одна четвертая и со скоростью одна восьмая в наборе 1 скоростей) и концевые биты. В общем случае кадры с полной скоростью используются для переноса динамической (или вокализированной) речи, кадры с половинной скоростью используются для переноса вокализированной (или динамической) речи, кадры со скоростью одна четвертая используются для переноса невокализированной речи, и кадры со скоростью одна восьмая используются для переноса фоновых шумов. Необходимо отметить, что фоновые шумы относятся к фоновым звукам окружения говорящего, которые могут включать в себя паузы говорящего и фоновые паузы.
[1036] Следовательно, вокодер с переменной скоростью разделяет типы звуковой активности, происходящие в каждый период анализа, выбирает режим кодирования для извлечения параметров сигнала и выбирает тип кадра, соответственно. Как используется в контексте вокодера с переменной скоростью, "режим кодирования" используется для обозначения параметров в схеме кодирования, таких как код, возбуждаемый линейным прогнозированием (CELP), который используется для извлечения речевых параметров. Как используется в контексте вокодера с фиксированной скоростью, "режим" относится к скорости данных, а не к схеме кодирования. Один из способов использования классификации речи, чтобы выбрать тип кадра вокодера с переменной скоростью для перенесения параметров кадра анализа, представлен в совместно рассматриваемой заявке на патент США №09/733,740, озаглавленной "Method and Apparatus for Robust Speech Classification", которая включена в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки и права на которую принадлежат правообладателю настоящего изобретения. В указанной совместно рассматриваемой заявке детектор активности голоса, LPC анализатор и оценщик тона с разомкнутым контуром выполнены с возможностью выдачи информации, которая используется классификатором речи для определения различий прошлых, настоящих и будущих энергетических речевых параметров кадров. Такие энергетические речевых параметры кадров затем используются для более точной и грубой классификации звуковых сигналов в речевых или неречевых кадрах.
[1037] В контексте SMV вокодера термин "режим" также используется для обозначения средней скорости данных, причем различные средние скорости данных достигаются при помощи изменения параметров пороговой энергии уровней речевой активности, которая изменяет тип кадра, который выбирают для переноса речи. Например, SMV вокодер работает в "режиме 0", тогда уровни речевой активности могут быть установлены таким образом, что сегменты более вокализированной речи будут переноситься кадрами с полной скоростью, а не кадрами с половинной скоростью. Следовательно, более 60% выходных кадров являются кадрами с полной скоростью, и приблизительно 5% выходных кадров являются кадрами с половинной скоростью в режиме 0. Если затем SMV вокодер устанавливают для работы в "режиме 2", то энергетические параметры уровней речевой активности могут быть переустановлены таким образом, что меньше динамических речевых сегментов будут переноситься кадрами с полной скоростью. Следовательно, приблизительно 11% выходных кадров являются кадрами с полной скоростью, и приблизительно 47% выходных кадров являются кадрами с половинной скоростью в режиме 2. Режим SMV вокодера может быть установлен при помощи сети, но действующие кадры, используемые для переноса речевой информации, все еще будут определяться уровнями речевой активности, т.е. SMV вокодер и другие вокодеры с переменной скоростью являются "управляемыми источниками".
[1038] Напротив, AMR вокодер использует информацию, относящуюся к качеству физического канала для выбора режима, т.е. скорости, с которой посылается речевой сигнал. Следовательно, скорость устанавливается только сетью, а не уровнями речевой активности. Фиг.4 представляет собой блок-схему обработки, которой подвергается каждый класс в AMR вокодере, работающем в среде W-CDMA. Для битов класса А выполняют CRC кодирование (блок 422а), сверточное кодирование (блок 424а), выбирают скорость (блок 426а) и подвергают перемежению (блок 428а) в процессоре транспортного канала 420а. Для битов класса В выполняют сверточное кодирование (блок 424b), подбирают скорость (блок 426b) и перемежение (блок 428b) в процессоре 420b транспортного канала. И для битов класса С подбирают скорость (блок 426c) и выполняют перемежение (блок 428c) в процессоре 420c транспортного канала. Обработанные биты из процессоров 420a-420c транспортного канала затем мультиплексируют в кодированном составном транспортном канале (CCTrCH) при помощи мультиплексора 430 транспортного канала, и CCTrCH далее мультиплексируют в один или несколько потоков физического канала демультиплексором 432 транспортного канала. Каждый (20 мсек) кадр в каждом потоке физического канала далее подвергают перемежению (блок 434), и полученный в результате поток данных содержит данные для физического канала.
[1039] Как описано выше, выходные кадры AMR вокодера имеют общую структуру, содержащую заголовок AMR, вспомогательную информацию AMR и основной кадр AMR. В основном кадре AMR биты, созданные речевым кодером, переупорядочивают с целью защиты от ошибок. Речевые биты переупорядочивают в соответствии с таблицами, описанными в 3G TS 26.090, озаглавленном "AMR Speech Codec; Speech Transcoding Function". Выходные кодированные речевые биты, которые обозначены, как {s(1), s(2), s(3), …, s(K)}, где К представляет собой количество битов, созданных кодером. Затем выполняют перестановку каждого выходного бита в основном кадре согласно соответствующей таблице. Переупорядоченные биты обозначены как {d(0), d(1), d(2), …, d(K-1)} в порядке уменьшения важности. Следовательно, значение d(i) обозначает позицию i-го бита в основном кадре AMR.
[1040] Например, упорядочивание битов речевого кодера для режима 4,75 Кбит/сек представлено в таблице 2. Верхний левый угол таблицы имеет индекс 0, и таблицу читают слева направо таким образом, чтобы самый правый элемент последнего ряда имел индекс K-1, где K представляет собой общее количество речевых битов в специальном режиме.
Таблица 2Упорядочивание битов речевого кодера для режима 4,75 Кбит/сек: таблица<sub>0</sub>(j)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
23
24
25
26
27
28
48
49
61
62
82
83
47
46
45
44
81
80
79
78
17
18
20
22
77
76
75
74
29
30
43
42
41
40
38
39
16
19
21
50
51
59
60
63
64
72
73
84
85
93
94
32
33
35
36
53
54
56
57
66
67
69
70
87
88
90
91
34
55
68
67
69
70
87
92
31
52
65
86
0
[1041] В данной конкретной таблице 20-й выходной бит, созданный речевым кодером, будет связан со значением позиции 27, т.е. 20-я позиция в таблице, таблице(20), представляет собой 27.
[1042] В системе CDMA трафик речи и данных может передаваться по одному или нескольким каналам по прямой или обратной линиям. (Канал трафика соответствует физическому каналу в системе W-CDMA). Каждый канал переносит различные типы информации в точку назначения. Обычно, трафик речи переносится по основным каналам, и трафик данных переносится по дополнительным каналам или каналам пакетных данных. Дополнительные каналы обычно имеют длительности порядка секунд, и редко изменяют форматы модуляции и кодирования, тогда как каналы пакетных данных динамически изменяются от одного 20 мсек интервала до другого 20 мсек интервала. Для целей изложения вариантов осуществления настоящего описания дополнительные каналы и каналы пакетных данных в общем случае обозначаются как каналы данных трафика.
[1043] Речевой трафик и трафик данных обычно кодируют, модулируют и выполняют расширение спектра до передачи либо по прямой, либо по обратной линии. Кодирование, модуляция и развертка могут быть реализованы в различных форматах. Заданные форматы передачи, которые соответствуют объединению различных параметров передачи, могут быть использованы для облегчения выбора формата передачи. Формат передачи соответствует объединению любого или всех следующих форматов передачи: схемы модуляции, используемой системой, количества ортогональных или квази-ортогональных кодов, размера полезной информации данных в битах, длительности кадра сообщения и/или деталей, относящихся к схеме кодирования. Некоторыми примерами схем модуляции, используемыми в системах связи, являются многопозиционная фазоразностная модуляция (QPSK), фазовая 8-позиционная модуляция (8-PSK), 16-позиционная квадратурная амплитудная модуляция (16-QAM). Некоторые из различных схем кодирования, которые могут быть избирательно реализованы, являются обычными схемами кодирования, которые реализуются при разных скоростях, или турбокодирования, которая содержит множество этапов кодирования, разделенных этапами перемежения. Для канализации отправки информации в каждую удаленную станцию по прямой линии используют ортогональные или квази-ортогональные коды, такие как последовательности кода Уолша. Другими словами, последовательности кода Уолша используют на прямой линии, чтобы на одной и той же частоте в течение одной и той же длительности предоставлять возможность системе покрывать множество пользователей, каждому из которых назначен отдельный ортогональный или квази-ортогональный код.
[1044] Формат и мощность передачи на прямом канале трафика данных обычно согласуют с элементами сети таким образом, чтобы гарантировать высокую вероятность успешного приема. Успешное декодирование может быть верифицировано объединением одного или нескольких способов, хорошо известных в данной области техники, таких как определение, прошла или нет проверка битов циклического избыточного кода (CRC) пакета данных, вычисление перекодированной скорости ошибок или вычисление метрик Ямамото для декодеров Витерби. Следует отметить, что формат передачи кадра по каналу трафика данных отличается от формата выходных битов вокодера. На Фиг.5 дается объяснение такого различия более подробно.
[1045] Фиг.5 представляет собой блок-схему структуры канала для канала трафика прямой линии. Вокодер с переменной скоростью генерирует биты, которые генерируются в соответствии с выбранным форматом кадра. Биты вокодера кодируют в блок 500 для передачи по каналу. Кодирование может включать в себя сверточное или турбокодирование. Элемент повторения представлен в блоке 510, где кодированные биты повторяются при заданной скорости повторения. Затем в блоке 520 кодированные и повторенные символы выкалывают. Скорости, при которых происходит кодирование, повторение и выкалывание, представляют собой параметры, определяемые системой, которые зависят от требований к скорости передачи (т.е. являются ли выходные биты частью кадра вокодера с полной скоростью, половинной скоростью, со скоростью одна четвертая или со скоростью одна восьмая). Блок 530 представляет собой процесс перемежения. Выходные данные перемежителя в настоящем описании называются символами модуляции.
[1046] Символы модуляции, которые представляют собой выходные данные перемежителя блока 530, подвергают ортогональному расширению при помощи элемента 540а покрытия Уолша. Дополнительно, одновременно выполняют расширение последовательности пилот-сигнала при помощи элемента 540b покрытия Уолша. Затем выходные данные из блоков 540а и 540b объединяют в блоке 550 сумматора и затем выполняют сдвиг на 90° в блоке 560. В блоке 570 полученный в результате поток подвергают расширению с псевдошумовой последовательностью. В блоке 580 полученный в результате поток фильтруют по основной полосе и модулируют в сигнал передачи несущей.
[1047] Варианты осуществления, которые изложены в настоящем описании, предназначены для поддержки переноса содержимого кадров вокодера с переменной скоростью в несовместимые системы связи. Как используется в настоящем описании, несовместимая система является системой, которая сконфигурирована для переноса кадров вокодера с фиксированной скоростью или кадров многоскоростного вокодера. Несовместимая система также может рассматриваться как система, которая использует отличный от CDMA способ доступа, например TDMA или GSM, причем обработка и форматирование кадров вокодера в кадры передачи по каналу отличается от обработки и форматирования по Фиг.5.
[1048] Использование вариантов осуществления, изложенных в настоящем описании, предоставляет возможность несовместимым системам пропускать кадры вокодера с переменной скоростью без выполнения переноса их в форматы кадров вокодера с фиксированной скоростью или многоскоростного вокодера. Перенос может повлечь за собой декодирование кадра вокодера с переменной скоростью для синтеза звуковой речи и кодирование звуковой речи, используя способы для вокодера с фиксированной скоростью или многоскоростного вокодера. Следовательно, процесс переноса может привести к деградации качества звукового сигнала. Вместо этого, кадры вокодера с переменной скоростью переформатируют/перепаковывают в кадр с фиксированной скоростью или кадр многоскоростного вокодера.
[1049] Для переформатирования кадров вокодера с переменной скоростью для передач по несовместимой системе кадры вокодера должны быть извлечены из кадров передачи по каналу. Процедура и устройство для извлечения кадров вокодера из кадров передачи по каналу представляет собой только частный интерес к проблеме переформатирования, представленной в настоящем описании, и не будет обсуждаться подробней, чем описание обычного способа извлечения кадров вокодера, который предназначен для выполнения обработки, являющейся противоположной обработке, описанной по Фиг.5. Однако варианты осуществления, изложенные в настоящем описании, являются такими, при которых эквиваленты базовых станций, работающих в системе с несовместимой скоростью, должны быть выполнены с возможностью распознавания поступления кадров вокодера с переменной скоростью, вне зависимости от формы, в которой они поступают, т.е., как кадр вокодера с переменной скоростью или как кадр вокодера с переменной скоростью, переносимый в кадрах передачи по каналу. Следовательно, варианты осуществления изложены, исходя из предположения, что кадры вокодера с переменной скоростью уже находятся на стороне передачи несовместимой системы.
[1050] В одном из вариантов осуществления типы кадров вокодера с переменной скоростью встроены стороной передачи в один из более высоких режимов кадра многоскоростного вокодера или встроены в один из неназначенных кадров многоскоростного вокодера. В одном из аспектов такого варианта осуществления для обнаружения скорости вслепую необходимо окончание приема для идентификации типов кадров. В другом аспекте такого варианта осуществления для того, чтобы дифференцировать различие типов кадров, используются служебные биты.
[1051] В другом варианте осуществления каждый тип кадра вокодера с переменной скоростью переносится в отдельном режиме многоскоростного вокодера на стороне передачи. В другом аспекте такого варианта осуществления служебные биты, которые расположены в распознаваемых паттернах, используются для информирования стороны приема, что переданные биты не являются битами AMR.
[1052] В другом варианте осуществления кадры вокодера с переменной скоростью встраивают в уже назначенные режимы многоскоростного вокодера на стороне передачи.
[1053] Для выполнения вышеуказанных вариантов осуществления сторона приема должна иметь как многоскоростной декодер, так и декодер с переменной скоростью.
Варианты осуществления с одним режимом
[1054] В таком варианте осуществления один тип кадра из либо не назначенных типов кадров вокодера с переменной скоростью, либо назначенных типов кадров многоскоростного вокодера, могут быть использованы исключительно для переноса содержимого кадров вокодера с переменной скоростью, т.е. все кадры вокодера с переменной скоростью переносятся при помощи одиночного режима с более высокой скоростью вокодера с переменной скоростью. Например, в таблице 1 один из не назначенных индексов 12-14 режимов может быть назначен для поддержки кадров с переменной скоростью. Для выбранного режима может быть предписана высокая скорость, такая как, например, 14,25 Кбит/сек, таким образом, что могут поддерживаться кадры с полной скоростью.
[1055] Поскольку кадры вокодера с переменной скоростью вводят в несовместимую систему, инфраструктурный элемент в несовместимой системе переупорядочивает биты каждого кадра вокодера с переменной скоростью для передачи в виде битов класса А, класса В или класса С. Как упоминалось выше, биты класса А, класса В или класса С являются полезной нагрузкой основного кадра AMR. В дополнение к форматированию основного кадра AMR другие части многоскоростного кадра могут быть отформатированы инфраструктурным элементом. Инфраструктурный элемент может быть любым аппаратным средством, выполненным с возможностью переупорядочивания битов, и может дополнительно быть любым аппаратным средством, выполненным с возможностью форматирования кадров многоскоростного вокодера. В качестве альтернативы, отдельные инфраструктурные элементы могут выполнять переупорядочивание и генерацию кадра многоскоростного вокодера. Более того, многоцелевой инфраструктурный элемент дополнительно может быть выполнен с возможностью дополнительной идентификации типа кадра для кадра вокодера с переменной скоростью, или в качестве идентификатора типа кадра может служить отдельный компонент аппаратных средств.
[1056] Приемник, который может принимать кадр вокодера с переменной скоростью, должен быть сконфигурирован таким способом, чтобы могла быть предоставлена возможность дифференцировать различные типы кадров с переменной скоростью, переносимые режимом с одной скоростью. Предполагается, что приемник имеет подсистему с переменной скоростью и многоскоростную подсистему, причем приемник должен быть реализован с возможностью выполнения идентификации того, несет или нет кадр многоскоростного вокодера кадр вокодера с переменной скоростью, и, в случае наличия кадра вокодера с переменной скоростью, приемник также должен быть реализован с возможностью выполнения идентификации типа кадра с переменной скоростью.
[1057] В таком варианте осуществления идентификация того, что многоскоростной кадр несет кадр вокодера с переменной скоростью, устанавливается исключительно посредством использования индекса одного режима. Следовательно, подсистема декодирования с фиксированной скоростью должна иметь возможность извлекать биты класса А, класса В и класса С из многоскоростного кадра и направлять их непосредственно в подсистему декодирования с переменной скоростью. После извлечения таких битов приемник должен дифференцировать различия типов кадров с переменной скоростью для определения, каким образом декодировать кадры с переменной скоростью. Как обсуждалось выше, каждый из типов кадров с переменной скоростью является связанным с различными параметрами передачи, которые имеют различные требования к декодированию. Следовательно, знание типов кадров необходимо для соответствующего декодирования кадров с переменной скоростью.
[1058] В одном из аспектов схема обнаружения скорости вслепую используется для дифференцирования различий типов кадров, которые могут быть перенесены посредством одного режима с фиксированной скоростью. Описание схемы обнаружения скорости вслепую изложено в патенте США №5,774,496, озаглавленном "Method and Apparatus or Determining Data Rate of Transmitted Variable Rate Data in a Communications Receiver", права на который принадлежат правообладателю настоящего изобретения и который включен в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки. В схеме обнаружения скорости вслепую входные символы предоставляют во множество трактов для декодирования. Каждый тракт декодирует символы при одной из возможных скоростей и хранит декодированный результат до тех пор, пока будет выполнено определение скорости. Метрики ошибок, которые описывают качество декодированных символов, извлекают и анализируют для определения наиболее вероятной скорости, с которой были кодированы входные символы. Затем сохраненные декодированные выходные данные, соответствующие выбранной скорости данных, направляют на следующие этапы для дальнейшей обработки.
[1059] Фиг.6 представляет собой блок-схему устройства, которое может выполнять поиск скорости вслепую. Элемент 600 декодирования принимает и декодирует каждый принятый кадр в соответствии с набором предполагаемых скоростей. Каждое предположение соответствует конкретной предполагаемой скорости для принятого кадра и связано с конкретным набором значений параметров, используемых для такой скорости. Для каждого предположения скорости элемент 600 декодирования выполняет декодирование с коррекцией ошибок и предоставляет декодированный кадр в соответствующий буфер 610a, 610b, 610c или 610d. Буфер 610a, 610b, 610c или 610d предоставляют для каждой скорости. Детектор 620 скорости принимает декодированные кадры и отбирает один из декодированных кадров в качестве передаваемого кадра, исходя из метрик ошибок. На Фиг.6 детектор 620 скорости включает в себя устройство проверки CRC 622, детектор 624 уровня ошибок символов (SER), детектор 626 метрики Ямамото, детектор 628 метрики декодера и основное устройство 630 проверки. Детектор 620 скорости может быть реализован только с множеством таких устройств проверки и детекторами, или может использовать другие или дополнительные устройства проверки и детекторы.
[1060] В другом аспекте для дифференцировки различий типов кадров с переменной скоростью используется схема подбора паттернов, которые могут быть перенесены посредством одного режима с фиксированной скоростью. Очевидно, что некоторые битовые паттерны соответствуют речевым параметрам, которые крайне редко появляются в реальных передачах. Как обсуждалось выше, речевые кодеры предназначены для извлечения речевых параметров, и канал генерации звука человека имеет некоторые физические ограничения, которые предотвращают генерацию некоторых частотных характеристик, таких как, например, двухчастотные тона. Зная такие характеристики, "нерабочие" битовые паттерны, связанные с такими характеристиками, могут быть вставлены в биты полезной нагрузки или служебные биты кадров с фиксированной скоростью посредством инфраструктурного элемента на стороне передачи и для извещения стороны приема о том, что многоскоростной кадр несет специальную нагрузку. Другими словами, приемник может быть выполнен с возможностью распознавания некоторых нерабочих битовых паттернов в виде представления типов кадров с переменной скоростью, а не представления речи с фиксированной скоростью или трафика данных. Нерабочие битовые паттерны могут быть назначены для каждого типа кадра с переменной скоростью.
Варианты осуществления с множеством режимов
[1061] В другом варианте осуществления кадры вокодера с переменной скоростью поддерживаются вокодером с переменной скоростью посредством резервирования индекса режима многоскоростного вокодера для каждого из четырех типов кадров вокодера с переменной скоростью. Поскольку кадр вокодера с переменной скоростью вводится в несовместимую систему, инфраструктурные элементы в несовместимой системе идентифицируют тип кадра для кадра вокодера с переменной скоростью и формируют многоскоростной кадр со специальным индексом режима, который связан с типом кадра. Кадр вокодера с переменной скоростью представляет собой нагрузку кадра многоскоростного вокодера, и специальный индекс режима указывает как на наличие кадра вокодера с переменной скоростью, так и на тип кадра вокодера с переменной скоростью. Следовательно, четыре индекса режима могут быть зарезервированы, причем каждый режим зарезервирован для типа кадра.
[1062] В таком варианте осуществления многоскоростной подсистеме и подсистеме с переменной скоростью на стороне приема требуется меньше вычислительных ресурсов, чем в случае варианта осуществления с одним режимом, поскольку для выполнения не требуются ни обнаружение скорости вслепую, ни подбор паттерна. Использование четырех режимов точно определяет как наличие кадра с переменной скоростью, так и природу кадра с переменной скоростью.
Варианты осуществления со встроенными кадрами
[1063] В другом варианте осуществления кадры вокодера с переменной скоростью поддерживаются многоскоростным вокодером в несовместимой системе связи посредством встраивания содержимого кадров вокодера с переменной скоростью в уже зарезервированные режимы многоскоростного вокодера. Поскольку кадр вокодера с переменной скоростью вводят в несовместимую систему, инфраструктурные элементы в несовместимой системе идентифицируют тип кадра и формируют многоскоростной кадр со служебными битами, причем служебные биты служат для передачи информации о наличии кадра вокодера с переменной скоростью и о типе кадра для кадра вокодера с переменной скоростью.
[1064] В таком варианте осуществления в многоскоростной кадр может быть вставлен нерабочий битовый паттерн для обеспечения извещения приемника, что в данном режиме в качестве полезной нагрузки переносится кадр с переменной скоростью (т.е. биты класса А, класса В и класса С). В одном из аспектов единичный нерабочий битовый паттерн может быть использован для идентификации наличия кадра вокодера с переменной скоростью, и для идентификации кадра вокодера с переменной скоростью может быть использована схема обнаружения скорости вслепую. В другом аспекте, по меньшей мере, четыре различных нерабочих битовых паттерна могут быть вставлены в многоскоростной кадр, и приемник может быть выполнен с возможностью обнаружения и распознавания, по меньшей мере, четырех нерабочих битовых паттернов. Следовательно, в таком аспекте нерабочие битовые паттерны используются как для идентификации наличия кадра вокодера с переменной скоростью, так и для идентификации типа кадра вокодера с переменной скоростью.
Реализация вариантов осуществления в широкополосных устройствах
[1065] SMV вокодер и AMR вокодер, которые были обсуждены выше, имеют широкополосные (WB) аналоги, где для передачи кодируют широкополосные сигналы. Узкополосный сигнал имеет область частот 4000 Гц, в то время как широкополосный сигнал имеет область частот 7000 Гц, который предоставляет различимое при восприятии качество звука. Обычные наземные телефонные системы выполнены с возможностью переноса узкополосных сигналов. Однако для сотового оборудования отсутствует требование ограничения по полосе пропускания узкой полосой частот, поэтому использование широкополосных сигналов для переноса речи является лучшим выбором для улучшения качества звука.
[1066] Таким образом, специальные типы реализации вариантов осуществления будут изложены в настоящем описании в контексте вокодеров AMR-WB и WB-SMV, а не их узкополосные версии.
[1067] Техническую спецификацию структуры кадра AMR-WB можно найти в документе 3GPP TS 26.201 V5.0.0 (2001-03). Способ спецификации структуры кадра WB-SMV еще требует реализации.
[1068] Для вариантов осуществления, в которых каждый тип кадра WB-SMV связан с индексом режима AMR-WB, таблица 3 иллюстрирует пример того, каким образом биты могут быть зарезервированы для типов кадров WB-SMV. В таблице 3 термин "ER" относится к кадру со скоростью одна восьмая, "QR" относится к кадру со скоростью одна четвертая, "HR" относится к кадру с половинной скоростью и "FR" относится к кадру с полной скоростью. Индексы режима/типы кадров 10-13, которые изначально не были назначены в технической спецификации AMR-WB, теперь назначены для поддержки WB-SMV ER, WB-SMV QR, WB-SMV HR и WB-SMV FR, соответственно.
Таблица 3Интерпретация полей Frame Type (тип кадра), Mode Indication (указатель режима) и Mode Request (запрос режима)
Индекс режима (тип кадра)
Указатель режима
Запрос режима
Контент кадра (режим AMR-WB, шум или другое)
0
0
0
AMR-WB 6,60 Кбит/сек
1
1
1
AMR-WB 8,85 Кбит/сек
2
2
2
AMR-WB 12,65 Кбит/сек
3
3
3
AMR-WB 14,25 Кбит/сек
4
4
4
AMR-WB 15,85 Кбит/сек
5
5
5
AMR-WB 18,25 Кбит/сек
6
6
6
AMR-WB 19,85 Кбит/сек
7
7
7
AMR-WB 23,05 Кбит/сек
8
8
8
AMR-WB 23,85 Кбит/сек
9
-
-
AMR-WB SID (кадр комфортного шума)
10
9
9
WB-SMV ER @ 1,0 Кбит/сек
11
10
10
WB-SMV QR @ 2,7 Кбит/сек
12
11
11
WB-SMV HR @ 6,2 Кбит/сек
13
12
12
WB-SMV FR @ 13,3 Кбит/сек
14
-
-
потеря речевого сообщения
15
-
-
нет данных (нет передачи/нет приема)
[1069] В сочетании со значением Frame Type также должно быть определено количество битов для каждого класса битов. Таблица 4 показывает количество битов, назначенных для класса А, класса В и класса С для каждого режима AMR-WB кодека и скоростей WB-SMV кодека.
Таблица 4Количество битов в классах А, В и С
Индекс режима (тип кадра)
Режим кодека AMR-WB (Кбит/сек)
Общее количество битов
Класс А
Класс В
Класс С
0
6,60
132
54
78
0
1
8,85
177
64
113
0
2
12,65
253
72
181
0
3
14,25
285
72
213
0
4
15,85
317
72
245
0
5
18,25
365
72
293
0
6
19,85
397
72
325
0
7
23,05
461
72
389
0
8
23,85
477
72
405
0
10
1,0
20
20
0
0
11
2,7
54
54
0
0
12
6,2
124
54
70
0
13
13,3
267
72
195
0
[1070] Назначение количества битов для каждой части кадра AMR-WB, который переносит полезную нагрузку WB-SMV, т.е. часть заголовка AMR-WB, часть вспомогательной информации AMR-WB и часть основного кадра AMR-WB представлено в таблице 5.
Таблица 5Количество битов для различных полей кадров
Индекс режима
Тип кадра
Указатель качества кадра
Указатель режима
Запрос режима
Кодек CRC
Класс А
Класс В
Класс С
Общее
AMR-WB основной кадр
0
4
1
4
4
8
54
78
0
153
1
4
1
4
4
8
64
113
0
198
2
4
1
4
4
8
72
181
0
274
3
4
1
4
4
8
72
213
0
306
4
4
1
4
4
8
72
245
0
338
5
4
1
4
4
8
72
293
0
386
6
4
1
4
4
8
72
325
0
418
7
4
1
4
4
8
72
389
0
482
8
4
1
4
4
8
72
405
0
498
10
4
1
4
4
8
20
0
0
41
11
4
1
4
4
8
54
0
0
75
12
4
1
4
4
8
54
70
0
145
13
4
1
4
4
8
72
195
0
288
14
4
1
0
0
0
0
0
0
4
15
4
1
0
0
0
0
0
0
4
[1071] В примере, описанном в таблице 4 и таблице 5, кадры WB-SMV переносятся битами класса А и/или класса В. Однако кадры WB-SMV также могут переноситься битами класса С, если это требуется.
[1072] Определение количества битов класса А, класса В и класса С, которые будет использоваться для переноса кадра WB-SMV, не завершает перепаковку кадра. Поскольку кадр WB-SMV переносит параметры схемы извлечения параметров речи, которая отлична от извлечения параметров речи вокодера AMV-WB, таблицы переупорядочивания, которые подходят для регулярных кадров AMV-WB, не являются оптимальными для новых кадров AMV-WB, которые переносят кадры WB-SMV. Здесь, таблицы 6, 7, 8 и 9 разработаны для переупорядочивания битов кадров WB-SMV.
Таблица 6Упорядочивание битов речевого кодера для WB-SMV 1 Кбит/сек для ER кадров
j=0
j=1
j=2
j=3
j=4
j=5
j=6
j=7
j=8
j=9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Таблица 7Упорядочивание битов речевого кодера для WB-SMV 2,70 Кбит/сек для QR кадров
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
Таблица 8Упорядочивание битов речевого кодера для WB-SMV 6,20 Кбит/сек для HR кадров
0
5
6
7
61
84
107
102
62
85
8
4
37
38
39
40
58
81
104
79
60
83
106
56
108
119
96
41
42
80
73
1
3
57
103
82
105
59
2
63
109
110
86
19
22
23
64
87
18
20
21
17
13
88
43
89
65
111
14
24
25
26
27
28
15
16
44
90
66
112
9
11
10
12
67
113
29
30
31
32
34
33
35
36
45
51
68
74
91
97
114
120
46
69
92
115
52
75
98
121
47
70
93
116
53
76
99
122
48
71
94
117
54
77
100
123
49
72
95
118
55
78
101
50
Таблица 9Упорядочивание битов речевого кодера для WB-SMV 13,30 Кбит/сек для FR кадров
0
4
6
93
143
196
246
7
5
3
47
48
49
50
51
150
151
152
153
154
94
144
197
247
99
149
202
252
96
146
199
249
97
147
200
250
100
203
98
148
201
251
95
145
198
248
52
2
1
101
204
155
19
21
12
17
18
20
16
25
13
10
14
24
23
22
26
8
15
53
156
31
102
205
9
33
11
103
206
54
157
28
27
104
207
34
35
29
46
32
30
55
158
37
36
39
38
40
105
208
41
42
43
44
45
56
106
159
209
57
66
75
84
107
116
125
134
160
169
178
187
210
219
228
237
58
108
161
211
62
112
165
215
67
117
170
220
71
121
174
224
76
126
179
229
80
130
183
233
85
135
188
238
89
139
192
242
59
109
162
212
63
113
166
216
68
118
171
221
72
122
175
225
77
127
180
230
81
131
184
234
86
136
189
239
90
140
193
243
60
110
163
213
64
114
167
217
69
119
172
222
73
123
176
226
78
128
181
231
82
132
185
235
87
137
190
240
91
141
194
244
61
111
164
214
65
115
168
218
70
120
173
223
74
124
177
227
79
129
182
232
83
133
186
236
88
138
191
241
92
142
195
245
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
[1073] Используя таблицы, представленные выше, любой из типов WB-SMV кадров может быть переформатирован/переупакован в виде AMR-WB кадра.
[1074] Для вариантов осуществления, в которых для назначения доступен только один тип/режим/скорость AMR-WB кадра, или вариантов осуществления, в которых все WB-SMV кадры встроены в уже назначенные типы AMR-WB кадров, должна быть реализована как схема обнаружения скорости вслепую, так и схема подбора паттерна.
[1075] Таблица 10 представляет собой пример битовых паттернов, в которой нерабочий битовый паттерн стратегически размещают в определенном положении в концевых битах в основном кадре AMR-WB.
Таблица 10Битовые паттерны X, Y, Z и V, встроенные в битовые позиции основного кадра AMR-WB (с назначенным режимом (14,25 Кбит/сек) для четырех скоростей WB-SMV)
d(0)
d(1)
…
d(20)
…
d(54)
…
d(124)
…
d(267)
…
d(284)
ER 1,0 Кбит/сек
X
X
X
X
X
X
X
X
X
QR 2,7 Кбит/сек
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
HR 6,2 Кбит/сек
Z
Z
Z
Z
Z
FR 13,3 Кбит/сек
V
V
V
14,25 Кбит/сек
[1076] В таблице 10 ER биты (1 Кбит/сек) включают в себя специальный паттерн Х для обозначения WB-SMV ER кадра. Специальный паттерн X должен быть расположен в области, простирающейся от d(20) до d(284). ER биты должны быть расположены в положениях от d(0) до d(19). QR биты (2,7 Кбит/сек) включают в себя специальный паттерн Y для обозначения WB-SMV QR кадра. Специальный паттерн Y должен быть расположен в области, простирающейся от d(55) до d(284). HR биты (6,2 Кбит/сек) включают в себя специальный паттерн Z для обозначения WB-SMV HR кадра. Специальный паттерн Z должен быть расположен в области, простирающейся от d(124) до d(284). FR биты (13,3 Кбит/сек) включают в себя специальный паттерн V для обозначения WB-SMV FR кадра. Специальный паттерн V должен быть расположен в области, простирающейся от d(267) до d(284). Если не найдено ни одного битового паттерна, тогда определение типа WB-SMV выполняют при помощи обнаружения скорости вслепую.
[1077] Таблицы 11, 12 и 13 вместе составляют другой пример схемы битового паттерна, в которой нерабочие битовые паттерны стратегически размещают в определенных позициях в концевых битах в различных AMR-WB кадрах. В этом примере используют два режима вокодера AMR-WB и кадр SID для встраивания четырех кадров WB-SMV. Четыре типа кадров вокодера с переменной скоростью распределены среди трех режимов. При этом данный пример представляет собой гибрид варианта осуществления с одним режимом и вариант осуществления с множеством режимов. Таблица 11 описывает встраивание WB-SMV QR и HR в режим 6,6 Кбит/сек AMR-WB.
Таблица 11Встраивание WB-SMV QR и HR в режим 6,6 Кбит/сек AMR-WB
d(0)
d(1)
d(2)
…
d(52)
d(53)
d(54)
…
d(123)
d(124)
…
d(130)
d(131)
QR 2,7 Кбит/сек
X
X
X
X
X
X
X
HR 6,2 Кбит/сек
…
Y
Y
Y
Y
6,6 Кбит/сек
[1078] Основной кадр AMR-WB имеет специальный нерабочий битовый паттерн "X" в концевых битах от d(54) до d(131) для обозначения содержимого кадра режима 6,6 Кбит/сек AMR-WB как кадра WB-SMV со скоростью одна четвертая. Специальный нерабочий битовый паттерн "Y" в концевых битах от d(124) до d(131) обозначает, что содержимое кадра режима 6,6 Кбит/сек AMR-WB представляет собой кадр WB-SMV с половинной скоростью. Отсутствие нерабочих битовых паттернов указывает, что должно быть выполнено обнаружение скорости вслепую.
Таблица 12Встраивание WB-SMV FR в режим 14,25 AMR-WB
d(0)
d(1)
d(2)
…
d(256)
d(266)
d(267)
…
d(283)
d(284)
13,3 Кбит/сек
X
X
X
X
14,25 Кбит/сек
[1079] Основной кадр AMR-WB имеет специальный нерабочий битовый паттерн "X" в концевых битах от d(267) до d(284) для обозначения содержимого кадра режима 14,25 AMR-WB как WB-SMV кадра с полной скоростью. Отсутствие нерабочих битовых паттернов указывает, что должно быть выполнено обнаружение скорости вслепую.
Таблица 13Встраивание кадра со скоростью одна восьмая WB-SMV в SID кадр
d(0)
d(1)
d(2)
…
d(18)
d(19)
d(20)
…
d(33)
d(34)
1,0 Кбит/сек
X
X
X
X
SID
[1080] AMR-WB SID кадр имеет специальный нерабочий битовый паттерн "X" в концевых битах от d(20) до d(34) для обозначения содержимого SID кадра как кадра со скоростью одна восьмая WB-SMV. Отсутствие нерабочих битовых паттернов указывает, что должно быть выполнено обнаружение скорости вслепую.
[1081] Необходимо отметить, что в вышеупомянутых примерах нерабочие битовые паттерны вставляют в качестве концевых битов. Однако специалисты в данной области техники признают, что нерабочие битовые паттерны могут быть вставлены в любое заданное положение в кадре, т.е. переднюю часть, среднюю часть и т.д. так, что различные битовые позиции находятся в пределах объема вариантов осуществления, изложенных в настоящем описании.
[1082] Конкретный вариант осуществления, описываемый таблицами 11, 12 и 13, обладает значительными преимуществами по сравнению с конкретным вариантом осуществления, описанным в таблице 10. А именно, таблица 10 описывает использование быстрого режима/скорости AMR для переноса всех кадров SMV, даже кадров со скоростью одна восьмая SMV, которые обычно используются для фоновых шумов. В таблицах 11, 12 и 13 описывают использование режимов AMR с более низкими скоростями, которые легче обнаружить и которые обеспечивают лучшую защиту канала.
[1083] Фиг.7 представляет собой блок-схему устройства, выполненного с возможностью приема кадра многоскоростного вокодера и выполнения разделения кадров многоскоростного вокодера, которые переносят нагрузку в виде кадра с переменной скоростью, и кадров многоскоростного вокодера, которые не несут такой нагрузки. Устройство по Фиг.7 выполнено с возможностью дополнительного различения типов кадров вокодера с переменной скоростью при помощи использования дискриминатора системы. В одном из вариантов осуществления дискриминатор системы реализован с возможностью выполнения только поиска режима, например, как в случае, если реализован вариант осуществления множества режимов, описанный выше. В другом варианте осуществления дискриминатор системы реализован с возможностью выполнения поиска режима, поиска паттерна и/или поиска скорости вслепую, если реализованы варианты осуществления одного режима или встроенного кадра.
[1084] Принятый сигнал обрабатывается в подсистеме 700 демодуляции, в которой выполняют демодуляцию, обратное перемежение и декодирование принятого сигнала. Дискриминатор 710 системы определяет, прибыл ли "нормальный" кадр многоскоростного вокодера в принятом сигнале, или прибыл "специальный" кадр многоскоростного вокодера. Термин "нормальный" используется для обозначения кадра многоскоростного вокодера без полезной нагрузки в виде кадра вокодера с переменной скоростью, и термин "специальный" используется для обозначения кадра многоскоростного вокодера с полезной нагрузкой в виде кадра вокодера с переменной скоростью. Если дискриминатор 710 системы определяет, что кадр вокодера является нормальным, то в коммутатор 720 посылают сигнал управления для направления выходного сигнала (битов класса А, класса В и класса С) из подсистемы 700 демодуляции в многоскоростное устройство 730 комбинирования. Многоскоростное устройство 730 комбинирования переупорядочивает биты согласно соответствующим таблицам и направляет переупорядоченные биты в многоскоростной декодер 740.
[1085] Если дискриминатор 710 системы определяет, что кадр вокодера является специальным, то в коммутатор 720 посылают сигнал управления для направления выходного сигнала (битов класса А, класса В и класса С) из подсистемы 700 демодуляции в устройство 750 комбинирования с переменной скоростью. Дискриминатор 710 системы также посылает информацию в устройство 750 комбинирования с переменной скоростью, относящуюся к типу принятого кадра с переменной скоростью. Устройство 750 комбинирования с переменной скоростью использует информацию о типе кадра для выбора соответствующей таблицы, при помощи которой будут переупорядочиваться биты. Устройство 750 комбинирования с переменной скоростью направляет переупорядоченные биты в декодер 760 с переменной скоростью. Дискриминатор 710 системы может передавать, или может не передавать информацию о типе кадра в декодер 760 с переменной скоростью. Декодер 760 с переменной скоростью может быть реализован с возможностью выполнения обнаружения скорости вслепую, либо реализован без такой возможности. Если такая возможность не реализована, то для точного декодирования принятого сигнала необходима информация о типе кадра из дискриминатора 710 системы. Если декодер 760 с переменной скоростью реализован с возможностью схемы обнаружения скорости, то информация о типе кадра из дискриминатора 710 системы не требуется.
[1086] Фиг.8А и 8В представляют собой блок-схемы последовательности операций, которые иллюстрируют варианты осуществления, описанные выше, в более общем виде. Фиг.8А относится к стороне передачи, а Фиг.8В относится к стороне приема. На этапе 800 по Фиг.8А инфраструктурный элемент в несовместимой системе принимает кадр канала передачи, несущий кадр вокодера с переменной скоростью. На этапе 802 инфраструктурный элемент извлекает кадр вокодера с переменной скоростью из кадра канала передачи и идентифицирует тип кадра. На этапе 804 инфраструктурный элемент переформатирует кадр вокодера с переменной скоростью в кадр многоскоростного вокодера, согласно одному из вариантов осуществления, описанных выше, т.е. переформатирование содержит переупорядочивание битов кадра вокодера, встраивает битовые паттерны, если это необходимо, и/или выбирает индексы режимов, если это необходимо. На этапе 806 инфраструктурный элемент обрабатывает кадр многоскоростного вокодера в соответствии с форматом канала передачи способом, подходящим для несовместимой системы.
[1087] На этапе 810 по Фиг.8В демодуляторы стороны приема демодулируют и выполняют декодирование с коррекцией ошибок принятого кадра передачи для извлечения кадра многоскоростного вокодера. На этапе 820 сторона приема определяет, содержит ли кадр многоскоростного вокодера специальную нагрузку в виде кадра вокодера с переменной скоростью, или кадр многоскоростного вокодера содержит нормальный речевой трафик и/или трафик данных. Определение может быть выполнено либо при помощи поиска значения индекса режима, либо при помощи поиска специального нерабочего битового паттерна, либо при помощи обнаружения скорости вслепую, либо любой их комбинации. Если кадр многоскоростного вокодера содержит нормальный речевой трафик и/или трафик данных, то программа переходит к этапу 830. Если кадр многоскоростного вокодера содержит специальную нагрузку, то программа переходит к этапу 840.
[1088] На этапе 830 кадр многоскоростного вокодера передают в устройство комбинирования для переупорядочивания. Программа переходит к этапу 835.
[1089] На этапе 835 переупорядоченный кадр многоскоростного вокодера передают для декодирования в многоскоростной декодер. После этого программа завершается.
[1090] На этапе 840 приемник определяет, какой тип кадра вокодера с переменной скоростью был принят в виде специальной нагрузки. На этапе 850 информация о типе кадра, определенная на этапе 840, и специальная нагрузка передаются в устройство комбинирования так, чтобы специальная нагрузка была переупорядочена соответствующим образом. На этапе 860 переупорядоченные биты передают для декодирования в декодер с переменной скоростью. Программа завершается.
[1091] Для ясности, различные аспекты, варианты осуществления и отличительные особенности настоящего изобретения описаны для специальной реализации для системы W-CDMA и системы cdma2000. Однако другие системы и стандарты с фиксированной скоростью, многоскоростные и с переменной скоростью могут быть преимущественно реализованы или адаптированы для поддержки вариантов осуществления, изложенных в настоящем описании.
[1092] Специалисты в данной области техники признают, что информация и сигналы могут быть представлены с использованием любой из множества технологий. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и элементарные сигналы, которые могут упоминаться в вышеприведенном описании, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами, или любой их комбинацией.
[1093] Специалисты в данной области техники также признают, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритмов, описанные в связи с вариантами осуществления изобретения, раскрытыми в настоящем описании, могут быть реализованы как аппаратное обеспечение, программное обеспечение или их комбинация. С целью ясной иллюстрации такой взаимозаменяемости аппаратного обеспечения и программного обеспечения различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и шаги были описаны выше в общих терминах, отражающих их функциональность. Будет ли эта функциональность реализована как аппаратное обеспечение или программное обеспечение, зависит от конкретного приложения и ограничений разработки, налагаемых на всю систему. Специалисты в данной области техники могу реализовать описанную функциональность различными способами в каждом конкретном приложении, но такие конструкторские решения не могут рассматриваться как отклонение от объема настоящего изобретения.
[1094] Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с вариантами осуществления изобретения, раскрытыми в настоящем описании, могут быть реализованы или выполнены при помощи процессора общего назначения, цифрового сигнального процессора (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства, дискретных логических элементов или транзисторной логики, дискретных аппаратных компонентов или любой их комбинации, разработанной для выполнения функций, изложенных в настоящем описании. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но, в качестве альтернативы, процессор может представлять собой любой обычный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован как комбинация вычислительных устройств, например, комбинация DSP и микропроцессора, множество микропроцессоров один или более микропроцессоров в сочетании с ядром DSP, или любая подобная конфигурация.
[1095] Шаги способа или алгоритма, описанные в связи с вариантами осуществления изобретения, раскрытыми в настоящем описании, могут быть осуществлены непосредственно в виде аппаратного обеспечения, в виде программного модуля, выполняемого процессором, или их комбинации. Программный модуль может располагаться в ОЗУ, флэш-памяти, ПЗУ, памяти EPROM, памяти ЕEPROM, регистрах, на жестком диске, на сменном диске, на CD-ROM, или на любых видах носителей информации, известных в данной области техники. Иллюстративный носитель информации связан с процессором таким образом, что процессор может считывать информацию с носителя информации и записывать информацию на носитель информации. В качестве альтернативы, носитель информации может быть интегрирован в процессор. Процессор и носитель информации могут быть расположены в ASIC. ASIC может входить в состав терминала пользователя. В качестве альтернативы, процессор и носитель данных могут входить в состав терминала пользователя в виде дискретных компонентов.
[1096] Предыдущее описание вариантов осуществления изобретения представлено для того, чтобы любой специалист в данной области техники имел возможность изготовить или применить настоящее изобретение. Для специалиста в данной области техники очевидны различные модификации данных вариантов осуществления изобретения, и общие принципы, определенные в настоящем описании, могут быть использованы в других вариантах осуществления без выхода за пределы сущности или объема настоящего изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не следует ограничивать вариантами осуществления, изложенными в настоящем описании, но должно соответствовать наибольшему объему, совместимому с принципами и новыми отличительными особенностями, раскрытыми в настоящем описании.