CN101107781B - 用于遗留通信网络的增强性能的编码和纠错系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种编码和纠错系统和方法，采用AMR编解码器(18)，其从具有头部和流量信道(TCH)数据块的多个遗留系统帧(10)中剥离头部数据。随后语音数据利用AMR被编码以构建与包含在多个帧中的数据基本相同的数据块的比特。剥离出的头部数据利用固定卷积编码器(24)被编码成长帧头部。语音数据随后被卷积编码，并且长帧头部和编码后的语音数据被组合成长帧(32)。长帧随后被解构成多个相等的分段(106、110)，并且分段作为TCH数据以遗留系统帧格式被发送。
Description
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。
根据本发明实施例的编码和纠错方法，包括以下步骤：从具有头部和流量信道(TCH)数据块的多个遗留系统帧中剥离头部数据；收集与多个时隙的时段基本相同的时段内的语音数据；将剥离出的头部数据编码成长帧头部；对所述语音数据编码；将所述长帧头部和编码后的语音数据组合成长帧；将所述长帧解构成多个相等的分段；以及将所述分段作为TCH数据以所述遗留系统帧的格式发送。
其中，所述语音数据的编码包括采用AMR编解码器.所述剥离出的头部数据包括信道标识符和缓慢相关控制信道数据.所述剥离出的头部数据的编码包括使用固定卷积编码器.所述AMR编解码器具有多种模式并且所述方法还包括基于信道质量来选择编解码器模式的步骤.所述卷积编码器是1/2卷积编码器.所述选择模式的步骤包括在BER恶化时在一个类别内向下移动模式，在最低类别极限时跨类别移动，在BER改善时在一个类别内向上移动，以及在最高类别极限时跨类别移动.
根据本发明实施例的编码和纠错系统，包括：用于从具有头部和流量信道(TCH)数据块(12a、12b、12c、12d)的多个遗留系统帧中剥离头部数据的装置(20)；用于收集与多个时隙的时段基本相同的时段内的语音数据的装置(18)；用于将剥离出的头部数据编码成长帧头部的装置(20)；用于对所述语音数据编码的装置(24)；用于将所述长帧头部和编码后的语音数据组合成长帧(32)的装置；用于将所述长帧解构成多个相等的分段(34a、34b、34c、34d)的装置；以及用于将所述分段作为TCH数据以所述遗留系统帧的格式发送的装置。
其中，所述语音数据的编码包括采用AMR编解码器(18)，其具有多种模式，并且所述系统还包括用于基于信道质量选择编解码器模式的装置。在所述用于选择编解码器模式的装置中，还包括用于在BER恶化时在一个类别内向下移动模式(72、74、76)，并且在最低类别极限时跨类别移动(78)的装置，和用于在BER改善时在一个类别内向上移动(80、82、84)，并且在最高类别极限时跨类别移动(86)的装置。
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。
本发明采用AMR编解码器结合比特映射来构建与PHS发送标准兼容的帧，同时添加编码来进行性能增强。在AMR系统中存在8种声码器模式。这8种模式由GSM和3GPP国际标准定义，并且所采用的数据速率为12.2、10.2、7.95、7.4、6.7、5.9、5.15和4.75(Kbps)。这些速率中的每一种都低于PHS系统的32Kbps基本能力，并且允许灵活地格式化将被编码的数据。
如随后将更详细描述的，本发明提供的源语音和信道编码是在20ms(或4个PHS时隙时间)内完成的。20ms块的交织在人耳敏感度阈值以下。新编码的“帧”这里被称为长帧。为了与PHS标准帧的比特映射兼容，本发明没有利用CI、SA和CRC区域。就是说，编码后的CI和SA数据被放到TCH块中。声码器模式相关消息被与特定信道代码模式编码在一起，并且采用特殊的区域和编码器。信道编码数据块的尺寸越大，结果就越好(误比特能力越高)。最终，在手机和基站之间的连接的最开始，采用用于长帧同步的新控制信道，鲁棒AMR流量同步控制信道(RATSCCH)。在某些特殊情况下，RATSCCH还被用于模式消息。
TCH块被用于语音数据、SA/CI和带内数据。不同的声码器模式具有不同的语音和信道编码参数并且需要不同的数据传输速率。SA/CI和带内信息被编码并且需要恒定的数据速率。APHS中的编码和比特映射如图2所示。
四个PHS时隙12a、12b、12c和12d名义上提供长帧。这四个时隙的CI和SA数据被剥离并组合到APHS长帧头部块14中。名义上，20ms的语音样本16通过AMR声码器18被处理。长帧头部数据通过第一编码器20被处理，并且带内数据22被插入，接着是经AMR处理的语音样本，该语音样本通过卷积的第二编码器24被路由。所产生的长帧如图3所示，其中头部26包含156比特的CI和SA数据，带内块28运载8比特，接着是476比特的编码语音数据块30，从而得到640比特的长帧32。如上所述，该长帧随后被分割成四个160比特长度以插入到4个APHS帧34a、34b、34c和34d的标准TCH块中用于发送。
在PHS系统中，用于长帧的区域TCH中的数据速率资源为TCH*4＝160*4＝640比特。为了兼容，每个时隙中包含SA/CI数据的原始区域在APHS中被预留，但是对于APHS中的处理，这些数据被忽略。消息SA/CI与带内消息数据一起被编码并放在原始TCH区域中。
在所述APHS实施例中，长帧中的最大编码语音数据是476比特。具有不同参数的不同声码器模式和信道编码模式被组合，以生成具有不同尺寸的不同编码语音数据块。如果生成的编码语音数据块大于476比特，则不得不截去某些比特。在这里公开的APHS实施例中，信道编码是利用卷积编码器来实现的。在替换实施例中，采用其他信道编码方法。
随后将论述，基于数据的交织，在每个长帧中CI数据只需要被发送一次(等同于每4个PHS帧发送一个).SA数据需要每个时隙被发送.对于SA/CI，所产生的长帧数据如表1所示.
表1
| 名称 | SA0 | SA1 | SA2 | SA3 |
| 比特数目 | 16 | 16 | 16 | 16 |
| 名称 | CI |
| 比特数目 | 4 |
| CRC比特数目 | 6多项式D<sup>6</sup>+D<sup>5</sup>+D<sup>3</sup>+D<sup>2</sup>+D<sup>1</sup>+1 |
| 用于卷积编码器的输入比特数目 | 74 |
| 用于1/2卷积编码器的多项式 | 多项式G0/G0＝1G1/G0＝1+D+D<sup>3</sup>+D<sup>4</sup>/1+D<sup>3</sup>+D<sup>4</sup>带有拖尾8比特 |
| 输出比特的数目 | 148+8＝156 |
8比特被用于模式信息，模式信息被映射到长帧的最后8比特，这将在下面示出。
表2示出编解码器模式和相关的卷积率、输入到卷积编码器的比特数目、从编码器所产生的输出比特数目、CRC和1/2卷积编码器之后的SA比特数目、总比特数目和优选类别。
表2
| 编解码器模式 | 比率 | 输入到卷积编码器的比特数目 | 从卷积编码器输出的比特数目(应该为476) | CRC和1/2卷积编码器之后的SA比特数目 | 对于一个块20ms的总比特数目(总共632+8＝640) | 优选类别 |
| TCH/AFS12.2 | 1/2 | 250 | 508截去32比特 | 156 | 632 | 1 |
| TCH/AFS10.2 | 1/3 | 210 | 642截去166比特 | 156 | 632 | 2 |
| TCH/AFS | 1/3 | 165 | 513 | 156 | 632 | 1 |
| 7.95 | 截去37比特 | |||||
| TCH/AFS7.4 | 1/3 | 154 | 474 | 156 | 630 | 2 |
| TCH/AFS6.7 | 1/4 | 140 | 576截去100比特 | 156 | 632 | 1 |
| TCH/AFS5.9 | 1/4 | 124 | 520截去44比特 | 156 | 632 | 2 |
| TCH/AFS5.15 | 1/5 | 109 | 565截去89比特 | 156 | 632 | 1 |
| TCH/AFS4.75 | 1/5 | 101 | 535截去59比特 | 156 | 632 | 2 |
如表中所示，SA/CI数据的固定比特数目为156，并且对于四帧，总共有640比特可用于填充在160比特的PHS TCH内，来自语音数据卷积编码器的比特应该总共476比特，并且比特必须被截短来适应长帧。
对于每种编解码器模式的示例性卷积编码在表3-10中示出，其中定义截去的比特来保持长帧尺寸为640比特。
表3
TCH/AFS 12.2编解码器：
250比特{u(0)...u(249)}的块是利用由以下多项式定义的1/2比率卷积编码来编码的：
G0/G0＝1
G1/G0＝1+D+D3+D4/1+D3+D4
产生508个编码的比特{C(0)...C(507)}，由以下各项定义：
r(k)＝u(k)+r(k-3)+r(k-4)
C(2k)＝u(k)
C(2k+1)＝r(k)+r(k-1)+r(k-3)+r(k-4)对于k＝0，1，...，249；
r(k)＝0对于k＜0
并且(对于编码器的终止)：
(k)＝0
C(2k)＝r(k-3)+r(k-4)
C(2k+1)＝r(k)+r(k-1)+r(k-3)+r(k-4)对于k＝250，251，...，253
代码是通过以下方式被截短的，即以下32比特不被发送：C(417)，C(421)，C(425)，C(427)，C(429)，C(433)，C(437)，C(441)，C(443)，C(445)，C(449)，C(453)，C(457)，C(459)，C(461)，C(465)，C(469)，C(473)，C(475)，C(477)，C(481)，C(485)，C(489)，C(491)，C(493)，C(495)，C(497)，C(499)，C(501)，C(503)，C(505)和C(507)。
表4
TCH/AFS 10.2编解码器：
210比特{u(0)...u(209)}的块是利用由以下多项式定义的1/3比率卷积编码来编码的：
G1/G3＝1+D+D3+D4/1+D+D2+D3+D4
G2/G3＝1+D2+D4/1+D+D2+D3+D4
G3/G3＝1
从而产生642个编码的比特{C(0)...C(641)}，由以下各项定义：
r(k)＝0
C(3k)＝r(k)+r(k-1)+r(k-3)+r(k-4)
C(3k+1)＝r(k)+r(k-2)+r(k-4)
C(3k+2)＝r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4)对于k＝210，211，...，213
代码是通过以下方式被截短的，即以下22比特不被发送：C(1)，C(4)，C(7)，C(10)，C(16)，C(19)，C(22)，C(28)，C(31)，C(34)，C(40)，C(43)，C(46)，C(52)，C(55)，C(58)，C(64)，C(67)，C(70)，C(76)，C(79)和C(82)。所有这些操作将产生620比特。
代码是通过以下方式被截短的，即以下166比特不被发送：C(1)，C(4)，C(7)，C(10)，C(16)，C(19)，C(22)，C(28)，C(31)，C(34)，C(40)，C(43)，C(46)，C(52)，C(55)，C(58)，C(64)，C(67)，C(70)，C(76)，C(79)，C(82)，C(88)，C(91)，C(94)，C(100)，C(103)，C(106)，C(112)，C(115)，C(118)，C(124)，C(127)，C(130)，C(136)，C(139)，C(142)，C(148)，C(208)，C(211)，C(214)，C(220)，C(223)，C(226)，C(232)，C(235)，C(238)，C(244)，C(247)，C(250)，C(256)，C(259)，C(151)，C(154)，C(160)，C(163)，C(166)，C(172)，C(175)，C(178)，C(184)，C(187)，C(190)，C(196)，C(199)，C(202)，C(262)，C(268)，C(271)，C(274)，C(280)，C(283)，C(286)，C(292)，C(295)，C(298)，C(304)，C(307)，C(310)，C(316)，C(319)，C(322)，C(325)，C(328)，C(331)，C(334)，C(337)，C(340)，C(343)，C(346)，C(349)，C(352)，C(355)，C(358)，C(361)，C(364)，C(367)，C(370)，C(373)，C(376)，C(379)，C(382)，C(385)，C(388)，C(391)，C(394)，C(397)，C(400)，C(403)，C(406)，C(409)，C(412)，C(415)，C(418)，C(421)，C(424)，C(427)，C(430)，C(433)，C(436)，C(439)，C(442)，C(445)，C(448)，C(451)，C(454)，C(457)，C(460)，C(463)，C(466)，C(469)，C(472)，C(475)，C(478)，C(481)，C(484)，C(487)，C(490)，C(493)，C(496)，C(499)，C(502)，C(505)，C(508)，C(511)，C(514)，C(517)，C(520)，C(523)，C(526)，C(529)，C(532)，C(535)，C(538)，C(541)，C(544)，C(547)，C(550)，C(553)和C(556).
表5
TCH/AFS 7.95编解码器：
165比特{u(0)...u(164)}的块是利用由以下多项式定义的1/3比率卷积编码来编码的：
G4/G4＝1
G5/G4＝1+D+D4+D6/1+D2+D3+D5+D6
G6/G4＝1+D+D2+D3+D4+D6/1+D2+D3+D5+D6
从而产生513个编码的比特{C(0)...C(512)}，由以下各项定义：
r(k)＝u(k)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-5)+r(k-6)
C(3k)＝u(k)
C(3k+1)＝r(k)+r(k-1)+r(k-4)+r(k-6)
C(3k+2)＝r(k)+r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4)+r(k-6)
对于k＝0，1，...，164
r(k)＝0 对于k＜0
并且(对于编码器的终止)：
r(k)＝0
C(3k)＝r(k-2)+r(k-3)+r(k-5)+r(k-6)
C(3k+1)＝r(k)+r(k-1)+r(k-4)+r(k-6)
C(3k+2)＝r(k)+r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4)+r(k-6) 对于k＝165，166，...，170
代码是通过以下方式被截短的，即以下37比特不被发送：C(1)，C(2)，C(4)，C(5)，C(8)，C(22)，C(70)，C(118)，C(166)，C(214)，C(262)，C(310)，C(317)，C(319)，C(325)，C(332)，C(334)，C(341)，C(343)，C(349)，C(356)，C(358)，C(365)，C(367)，C(373)，C(380)，C(382)，C(385)，C(389)，C(391)，C(397)，C(404)，C(406)，C(409)，C(413)，C(415)，和C(512)。
表6
TCH/AFS 7.4编解码器：
154比特{u(0)...u(153)}的块是利用由以下多项式定义的1/3比率卷积编码来编码的：
G1/G3＝1+D+D3+D4/1+D+D2+D3+D4
G2/G3＝1+D2+D4/1+D+D2+D3+D4
G3/G3＝1
从而产生474个编码的比特{C(0)...C(473)}，由以下各项定义：
r(k)＝u(k)+r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4)
C(3k)＝r(k)+r(k-1)+r(k-3)+r(k-4)
C(3k+1)＝r(k)+r(k-2)+r(k-4)
C(3k+2)＝u(k) 对于k＝0，1，...，153
并且(对于编码器的终止)：
r(k)＝0
C(3k)＝r(k)+r(k-1)+r(k-3)+r(k-4)
C(3k+1)＝r(k)+r(k-2)+r(k-4)
C(3k+2)＝r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4) 对于k＝154，155，...，157
表7
TCH/AFS 6.7编解码器：
140比特{u(0)...u(139)}的块是利用由以下多项式定义的1/4比率卷积编码来编码的：
G1/G3＝1+D+D3+D4/1+D+D2+D3+D4
G2/G3＝1+D2+D4/1+D+D2+D3+D4
G3/G3＝1
G3/G3＝1
从而产生576个编码的比特{C(0)...C(575)}，由以下各项定义：
r(k)＝u(k)+r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4)
C(4k)＝r(k)+r(k-1)+r(k-3)+r(k-4)
C(4k+1)＝r(k)+r(k-2)+r(k-4)
C(4k+2)＝u(k)
C(4k+3)＝u(k)对于k＝0，1，....139
r(k)＝0 对于k＜0
而且(对于编码器的终止)：
r(k)＝0
C(4k)＝r(k)+r(k-1)+r(k-3)+r(k-4)
C(4k+1)＝r(k)+r(k-2)+r(k-4)
C(4k+2)＝r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4)
C(4k+3)＝r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4) 对于k＝140，141，...，143
代码是通过以下方式被截短的，即以下100比特不被发送：C(1)，C(3)，C(7)，C(11)，C(15)，C(27)，C(39)，C(55)，C(67)，C(79)，C(95)，C(107)，C(119)，C(135)，C(147)，C(159)，C(175)，C(187)，C(199)，C(215)，C(227)，C(239)，C(255)，C(267)，C(279)，C(287)，C(291)，C(295)，C(299)，C(303)，C(307)，C(311)，C(315)，C(319)，C(323)，C(327)，C(331)，C(335)，C(339)，C(343)，C(347)，C(351)，C(355)，C(359)，C(363)，C(367)，C(369)，C(371)，C(375)，C(377)，C(379)，C(383)，C(385)，C(387)，C(391)，C(393)，C(395)，C(399)，C(401)，C(403)，C(407)，C(409)，C(411)，C(415)，C(417)，C(419)，C(423)，C(425)，C(427)，C(431)，C(433)，C(435)，C(439)，C(441)，C(443)，C(447)，C(449)，C(451)，C(455)，C(457)，C(459)，C(463)，C(465)，C(467)，C(471)，C(473)，C(475)，C(479)，C(481)，C(483)，C(487)，C(489)，C(491)，C(495)，C(497)，C(499)，C(5O3)，C(505)，C(507)和C(511).
表8
TCH/AFS 5.9编解码器：
124比特{u(0)...u(123)}的块是利用由以下多项式定义的1/4比率卷积编码来编码的：
G4/G6＝1+D2+D3+D5+D6/1+D+D2+D3+D4+D6
G5/G6＝1+D+D4+D6/1+D+D2+D3+4+D6
G6/G6＝1
G6/G6＝1
从而产生520个编码的比特{C(0)...C(519)}，由以下各项定义：
r(k)＝u(k)+r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4)+r(k-6)
C(4k)＝r(k)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-5)+r(k-6)
C(4k+1)＝r(k)+r(k-1)+r(k-4)+r(k-6)
C(4k+2)＝u(k)
C(4k+3)＝u(k) 对于k＝0，1，....，123
r(k)＝0 对于k＜0
而且(对于编码器的终止)：
r(k)＝0
C(4k)＝r(k)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-5)+r(k-6)
C(4k+1)＝r(k)+r(k-1)+r(k-4)+r(k-6)
C(4k+2)＝r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4)+r(k-6)
C(4k+3)＝r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4)+r(k-6) 对于k＝124，125，...，129
代码是通过以下方式被截短的，即以下44比特不被发送：C(0)，C(1)，C(3)，C(5)，C(7)，C(11)，C(15)，C(31)，C(47)，C(63)，C(79)，C(95)，C(111)，C(127)，C(143)，C(159)，C(175)，C(191)，C(207)，C(223)，C(239)，C(255)，C(271)，C(287)，C(303)，C(319)，C(327)，C(331)，C(335)，C(343)，C(347)，C(351)，C(359)，C(363)，C(367)，C(375)，C(379)，C(383)，C(391)，C(395)，C(399)，C(407)，C(411)和C(415)。
表9
TCH/AFS 5.15编解码器：
109比特{u(0)...u(108)}的块是利用由以下多项式定义的1/5比率卷积编码来编码的：
G1/G3＝1+D+D3+D4/1+D+D2+D3+D4
G1/G3＝1+D+D3+D4/1+D+D2+D3+D4
G2/G3＝1+D2+D4/1+D+D2+D3+D4
G3/G3＝1
G3/G3＝1
从而产生565个编码的比特{C(0)...C(564)}，由以下各项定义：
r(k)＝u(k)+r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4)
C(5k)＝r(k)+r(k-1)+r(k-3)+r(k-4)
C(5k+1)＝r(k)+r(k-1)+r(k-3)+r(k-4)
C(5k+2)＝r(k)+r(k-2)+r(k-4)
C(5k+3)＝u(k)
C(5k+4)＝u(k) 对于k＝0，1，...，108
r(k)＝0 对于k＜0
而且(对于编码器的终止)：
r(k)＝0
C(5k)＝r(k)+r(k-1)+r(k-3)+r(k-4)
C(5k+1)＝r(k)+r(k-1)+r(k-3)+r(k-4)
C(5k+2)＝r(k)+r(k-2)+r(k-4)
C(5k+3)＝r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4)
C(5k+4)＝r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4) 对于k＝109，110，...，112
代码是通过以下方式被截短的，即以下89比特不被发送：C(0)，C(4)，C(5)，C(9)，C(10)，C(14)，C(15)，C(20)，C(25)，C(30)，C(35)，C(40)，C(50)，C(60)，C(70)，C(80)，C(90)，C(100)，C(110)，C(120)，C(13O)，C(140)，C(150)，C(160)，C(170)，C(180)，C(190)，C(200)，C(210)，C(220)，C(230)，C(240)，C(250)，C(260)，C(270)，C(280)，C(290)，C(300)，C(310)，C(315)，C(320)，C(325)，C(330)，C(334)，C(335)，C(340)，C(344)，C(345)，C(350)，C(354)，C(355)，C(360)，C(364)，C(365)，C(370)，C(374)，C(375)，C(380)，C(384)，C(385)，C(390)，C(394)，C(395)，C(400)，C(404)，C(405)，C(410)，C(414)，C(415)，C(420)，C(424)，C(425)，C(430)，C(434)，C(435)，C(440)，C(444)，C(445)，C(450)，C(454)，C(455)，C(460)，C(464)，C(465)，C(470)，C(474)，C(475)，C(480)和C(484)。
表10
TCH/AFS 4.75编解码器：
101比特{u(0)...u(100)}的块是利用由以下多项式定义的1/5比率卷积编码来编码的：
G4/G6＝1+D2+D3+D5+D6/1+D+D2+D3+D4+D6
G4/G6＝1+D2+D3+D5+D6/1+D+D2+D3+D4+D6
G5/G6＝1+D+D4+D6/1+D+D2+D3+D4+D6
G6/G6＝1
G6/G6＝1
从而产生535个编码的比特{C(0)...C(534)}，由以下各项定义：
r(k)＝u(k)+r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4)+r(k-6)
C(5k)＝r(k)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-5)+r(k-6)
C(5k+1)＝r(k)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-5)+r(k-6)
C(5k+2)＝r(k)+r(k-1)+r(k-4)+r(k-6)
C(5k+3)＝u(k)
C(5k+4)＝u(k) 对于k＝0，1，...，100
r(k)＝0 对于k＜0
而且(对于编码器的终止)：
r(k)＝0
C(5k)＝r(k)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-5)+r(k-6)
C(5k+1)＝r(k)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-5)+r(k-6)
C(5k+2)＝r(k)+r(k-1)+r(k-4)+r(k-6)
C(5k+3)＝r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4)+r(k-6)
C(5k+4)＝r(k-1)+r(k-2)+r(k-3)+r(k-4)+r(k-6) 对于k＝101，102，...，106
代码是通过以下方式被截短的，即以下59比特不被发送：C(0)，C(5)，C(15)，C(25)，C(35)，C(45)，C(55)，C(65)，C(75)，C(85)，C(95)，C(105)，C(115)，C(125)，C(135)，C(145)，C(155)，C(165)，C(175)，C(185)，C(195)，C(205)，C(215)，C(225)，C(235)，C(245)，C(255)，C(265)，C(275)，C(285)，C(295)，C(305)，C(315)，C(325)，C(335)，C(345)，C(355)，C(365)，C(375)，C(385)，C(395)，C(400)，C(405)，C(410)，C(415)，C(420)，C(425)，C(430)，C(435)，C(440)，C(445)，C(450)，C(455)，C(459)，C(460)，C(465)，C(470)，C(475)和C(479)。
RATSCCH长帧在图4所示TCH块中采用不同格式。RATSCCH在两种情况下被使用。在手机和基站之间连接的最开始，其被用于长帧同步。而且，在某些困难情况下，RATSCCH中的带内消息被用于将编码器模式信息与常规帧的带内消息一起提供。在本发明中使用的RATSCCH可与GSM/3G系统中广泛用于告知PS/CS改变AMR模式和类别的格式相比拟。
在一个实施例中，标准PHS 5ms突发中用于发送的长帧数据的交织按图5所示方式实现。长帧的比特按表11所示方式被交织。
表11
为了交织，比特被分割成偶数和奇数比特102、104，并根据该表被交织。在108获得80比特数据的八个分段106，其随后与来自之前20ms分段110的八个分段相交织。在交织之后，在PHS时隙的TCH块中一次发送两个分段。
在常规数据传输模式中，系统以与GSM和3GPP系统中的AMR类似的方式工作.如图6所示，在手机36中，用于输入语音的语音编码器38对数据采样，并将编码后的数据提供到信道编码器40，该信道编码器40将长帧转换成PHS格式5ms帧以用于发送.上行链路语音数据随后被发送到基站42，在基站42中，信道解码器44将PHS标准帧拆解成长帧格式，该长帧格式随后被传递到语音解码器46.在解码期间，由Viterbi解码器在卷积解码过程中估计误比特和相应的SNR(相关信道条件).当在某一时段中进行估计之后，编解码器适配单元48对是否应该在接收方向上改变编码模式进行判决(随后将对此进行详细描述).请求消息(上行链路节点命令50)被插入到带内区域中并被传输到手机.
从基站到手机的下行链路数据的操作可与用于输入语音的语音编码器52编码的语音数据相比拟，其采样数据并将编码后的数据提供到信道编码器54，该信道编码器54将长帧转换成PHS格式5ms帧以用于发送。下行链路语音数据随后被发送到手机，在手机中，信道解码器56将PHS标准帧拆解成长帧格式，该长帧格式随后被传递到语音解码器58。在解码期间，估计误比特和相应的SNR(相关信道条件)。当在某一时段中进行估计之后，编解码器适配单元60对是否应该在接收方向上改变编码模式进行判决。请求消息(下行链路节点命令62)被插入到带内区域中并被传输到基站。
对于每个发送的长帧，发送器的编码模式(索引)是基于模式命令来确定的，所述模式命令基于图7a和7b所示类别利用算法来移动模式。PHS标准要求允许简化的算法用于标准GSM/3G系统上的模式调整。相邻模式处于不同的类别中，所述类别有效地分割模式总数，如图7a中的表所示。如图7b所示，如果发送在模式11和类别1(12.2kbps)中进行，并且来自卷积解码器的差错估计指示需要降低比特率，模式命令则使得同一类别中的一种模式向下移动72，即移动到模式10类别1(7.95kbps)。如果BER仍旧太高，则命令第二次下移74到模式01类别1(6.7kbps)。BER仍太高导致再次下移76到模式00类别1(5.15kbps)。如果BER仍然太高，则执行最后的跨类移动78到模式00类别2(4.74kbps)。因此，可用模式的整个范围跨越4次命令移动。类似地，如果BER被减小到预定阈值以下，命令则上移类别以增大发送速度。例如，如果系统已经处于最低模式中，即处于模式00类别2(4.74kbps)中，并且BER现在得到改善，命令则向上移动80模式到模式01类别2(5.9kbps)，而不是返回模式00类别1。进一步的改善致使移动82到模式10类别2(7.4kbps)，再进一步的改善致使移动84到模式11类别2(10.2kbps)。如果可获得进一步的改善，算法则致使模式跨类移动86，即移动到模式11类别1(12.2kbps)以用于最高发送速度。BER在类别范围中间的改善或恶化致使在类别内向上或向下移动，如移动88和90所示出的。该算法允许基于类别内模式的循环移动方式，对类别的移动仅仅发生在到达类别中的最小或最大发送能力时。
按专利法规定，以上已经详细描述了本发明，本领域技术人员将意识到对这里公开的特定实施例的修改和替换。这些修改处于所附权利要求限定的本发明的范围和意图内。
Claims (10)
1.一种编码和纠错方法，包括以下步骤：
从具有头部和流量信道TCH数据块的多个遗留系统帧中剥离头部数据；
收集与多个时隙的时段基本相同的时段内的语音数据；
将剥离出的头部数据编码成长帧头部；
对所述语音数据编码；
将所述长帧头部和编码后的语音数据组合成长帧；
将所述长帧解构成多个相等的分段；以及
将所述分段作为TCH数据以所述遗留系统帧的格式发送。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述语音数据的编码包括采用AMR编解码器。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述剥离出的头部数据包括信道标识符和缓慢相关控制数据。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述剥离出的头部数据的编码包括使用固定卷积编码器。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述AMR编解码器具有多种模式并且所述方法还包括基于信道质量来选择编解码器模式的步骤。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述卷积编码器是1/2卷积编码器。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述选择模式的步骤包括在BER恶化时在一个类别内向下移动模式，在最低类别极限时跨类别移动，在BER改善时在一个类别内向上移动，以及在最高类别极限时跨类别移动。
8.一种编码和纠错系统，包括：
用于从具有头部和流量信道TCH数据块(12a、12b、12c、12d)的多个遗留系统帧中剥离头部数据的装置(20)；
用于收集与多个时隙的时段基本相同的时段内的语音数据的装置(18)；
用于将剥离出的头部数据编码成长帧头部的装置(20)；
用于对所述语音数据编码的装置(24)；
用于将所述长帧头部和编码后的语音数据组合成长帧(32)的装置；
用于将所述长帧解构成多个相等的分段(34a、34b、34c、34d)的装置；以及
用于将所述分段作为TCH数据以所述遗留系统帧的格式发送的装置。
9.如权利要求8所述的编码和纠错系统，其中所述语音数据的编码包括采用AMR编解码器(18)，其具有多种模式，并且所述系统还包括用于基于信道质量选择编解码器模式的装置。
10.如权利要求9所述的编码和纠错系统，其中在所述用于选择编解码器模式的装置中，还包括用于在BER 化时在一个类别内向下移动模式(72、74、76)，并且在最低类别极限时跨类别移动(78)的装置，和用于在BER改善时在一个类别内向上移动(80、82、84)，并且在最高类别极限时跨类别移动(86)的装置。
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