CN100388822C

CN100388822C - 一种实现多种速率适配和码型变换的方法及其装置

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Publication number: CN100388822C
Application number: CNB2004100962544A
Authority: CN
Inventors: 马俊峰; 布宇; 代富贵
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Jinjiang high and new technology development office
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2024-11-29
Also published as: CN1784032A

Abstract

本发明公开一种实现多种速率适配和码型变换的方法及其装置，该装置的码型变换单元包括多个并联的不同处理模式的码型变换处理单元；还包括对上行方向通道数据流的速率模式进行检测的速率模式检测单元，以及检测通道数据流的码型变换处理模式并为相应传输模式的处理单元分配资源的资源分配单元。本发明方法在根据检测结果确定所述通道数据流的传输模式之后，才将运算单元池中的资源分配给对应于该传输模式的码型变换处理单元，以完成对该通道传输的数据流的码型变换。本发明装置与现有技术相比，充分挖掘了升级潜力，节省了投入成本，提高了使用的灵活性。

Description

一种实现多种速率适配和码型变换的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种实现多种(两种及两种以上)速率适配和码型变换的方法及其装置，尤其涉及对无线电信网和无线网中传输的数字信号进行速率适配和码型变换的方法及其装置。

背景技术

通讯技术发展到今天，在保证通信质量的前提下，如何提高频谱效率是我们最为关心的问题。在无线通讯技术，诸如GSM网络中，这一点则体现的更加明显。

目前，在一个基于GSM标准的移动通信***中，提供了两种以上传输速率和码型变换的传输方式。具体来说，在协议GSM08.60中定义了全速率模式(FR)和增强型全速率模式(EFR)，数字语音业务或数据业务信号在其中进行了16kbit/s到64kbit/s的速率适配和码型变换。同时，在协议GSM08.61中定义了半速率模式(HR)，数字语音业务或数据业务信号在其中进行了8kbit/s到64kbit/s的速率适配和码型变换。相比之下，在同等的带宽下，HR的频谱效率比FR、EFR提高了一倍。但随之而来的问题就是，如何在同一个通信***中实现多种速率的适配和码型变换？

对于这个问题，在现有的实现技术中，对应于每一种速率和码型变换的的传输方式，都提供一个独立的速率适配和码型变换单元，这种单元在物理上实际就是一些各自独立的电路板，对应于FR、EFR、HR模式，分别提供实现各自速率适配和码型变换功能的电路板。

这种实现技术虽比较直观，但存在着诸多缺陷。

首先，随着GSM技术的日臻完善和成熟，除了上述的FR、EFR、HR模式之外，还有其他多种速率的传输模式的出现。这样，对每种传输模式都需要再各自重新设计一块独立的电路板来实现速率适配和码型变换，升级能力很差。

其次，在不同时刻或不同地点，通信网络中对于传输模式的使用情况非常的复杂，由于每种电路板只能处理单一的一种传输模式，并且这种处理能力也是有限的，因此，在这种方案下，要动态满足对于多种传输速率不同使用数量的支持是非常困难的，可能需要不停地通过增加或更换电路板来实现，非常死板，不灵活。

最后，对应每种速率的电路板都是实现了速率适配和码型变换功能，这些电路板在具体的电路实现上几乎没有区别，这样，为每种传输模式独立地提供一块单板加大了成本投入，造成了极大的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种实现多种速率适配和码型变换的方法，可以提高运算资源的利用率，节约成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现多种速率适配和码型变换的方法，应用于包含多种码型变换处理单元的装置，包括以下步骤：

(a)开始工作后，对上行方向的各个通道进行循环扫描，检测到有正确的业务信号传输时，完成速率适配，以及数据的接收和存储；

(b)对该通道传输的数据流的速率模式特征和码型变换处理模式特征进行检测，根据检测结果确定所述通道数据流的传输模式；

(c)将运算单元池中的资源分配给对应于所述传输模式的码型变换处理单元，完成对该通道传输的数据流的码型变换；

(d)完成码型变换后的数据再进行速率适配后传输到目的设备；

(e)对于该通道下行方向传输的数据流，需完成反方向的速率适配，并用与上行方向相同的码型变换处理单元完成码型变换；

(f)业务结束后，释放该通道占用的运算单元资源。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述通道数据流的传输模式是动态的，在没有检测到正确的传输模式前为非激活模式，不为其分配运算资源。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述通道数据流的传输模式为全速率模式、增强型全速率模式和半速率模式中的一种。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：在上行方向上，是将16kbit/s或8kbit/s传输速率的数据流最终适配为64kbit/s传输速率的数据流，在下行方向则相反。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：对数据流的速率模式特征和码型变换处理模式特征的检测是通过对接收数据中给定位置的比特数据进行读取和判断来实现的。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种实现多种速率适配和码型变换的装置，提高***的升级能力和灵活性，并节约成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现多种速率适配和码型变换的装置，包括在上行方向依次串接的第一接口单元，第一速率适配单元，码型变换单元，第二速率适配单元以及第二接口单元，其特征在于，还包括速率模式检测单元和资源分配单元，其中：

所述码型变换单元包括多个并联的不同处理模式的码型变换处理单元；

所述速率模式检测单元用于读取所述第一速率适配单元接收的通道数据流，并对其速率模式进行检测，并向所述资源分配单元输出检测结果；

所述资源分配单元用于检测通道数据流的码型变换处理模式，并根据速率模式和码型变换处理模式的检测结果，将该通道数据流输入到相应处理模式的码型变换处理单元进行处理。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述码型变换单元包括并联的全速率模式处理单元、增强型全速率模式处理单元和半速率模式处理单元或者其中任意两种。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：该装置由一块电路板上的一个或多个数字信号处理器或者逻辑电路实现。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述速率模式检测单元包括一比较装置，用于对传输数据流中给定位置的速率模式特征数据进行比较，检测出该通道数据流的速率模式。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述资源分配单元包括一个比较装置，用于对传输数据流中给定位置的码型变换处理模式特征数据进行比较，检测出该通道数据流的码型变换处理模式。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述第一速率适配单元是将所述码型变换单元输出的数据流适配为16kbit/s或8kbit/s的传输速率或相反；所述第二速率适配单元是将码型变换单元输出的数据流适配为64kbit/s的传输速率或相反。

进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述码型变换处理单元为由所述资源分配单元实时确定的运算单元池。

由上可知，采用本发明实现多种速率适配和码型变换的装置和方法，与现有技术相比，充分挖掘了升级潜力，节省了投入成本，提高了使用的灵活性和资源的利用率。

附图说明

图1是一种具有多种速率适配和码型变换单元的无线移动通信网的结构图。

图2是本发明实施例实现多种速率适配和码型变换的装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实施例的技术方案作进一步的详细描述：

图1表示了一个具有多种速率适配和码型变换单元的GSM网的结构。基站(BTS)经基站控制器(BSC)到移动交换局(MSC)的传输为有线路径，MSC和BSC的主要功能在于控制和交换。BTS和PSTN(公共电信网)扮演传输中的主要角色。MSC设计中有这样一个思想，就是作为综合业务数字网(ISDN)交换设备的一种变形。因此，MSC中的传输规范很接近ISDN的规范，交换电路的基础是64kbit/s。具体地说，就是在GSM中沿用ITU-TG.703标准作为2048Kbit/s标准复用结构，其由32路64kbit/s信道(8bit)组成。由于GSM中传输信道小于16kbit/s，为了提高效率，在64kbit/s中引入子复用概念，将16kbit/s或8kbit/s数据流复用到64kbit/s的信道中。为了保证MSC具有ISDN的交换能力，传输链上还有另一个重要的部分：速率适配和码型变换单元(TRAU)，需要说明的是，TRAU可以放在传输链中BTS与MSC之间的不同的地方，来实现速率适配和码型变换功能，图1中TRAU位于BSC于MSC之间，这只是GSM通信网络结构其中的一种。如图1中所示，在上行方向上，TRAU将Abis接口的16kbit/s或8kbit/s的数据流速率适配和码型变换为A接口64kbit/s的数据流和码型，下行方向则恰恰相反，这样TRAU就实现了多种速率适配和码型变换功能。

如图2所示，本实施例实现多种速率适配和码型变换的装置中，第一接口单元，第一速率适配单元，由并联的HR处理单元、FR处理单元和EFR处理单元组成的码型变换单元，第二速率适配单元以及第二接口单元依次串接，在该传输路径上，数字语音业务或数据业务信号在各个组件中的数据流向都是双向的。此外，在上行方向(BTS至MSC方向)上，第一速率适配单元还与速率模式检测单元连接，该速率模式检测单元再连接到一个资源分配单元，由该资源分配单元从HR、FR和EFR处理单元中选择一个接收第一、第二速率适配单元的信号。

本实施例装置由数字信号处理器实现，但也可以用逻辑电路来实现，其中各个单元是逻辑单元，在物理上可以是一体的或存在于不同的硬件模块之中。下面将具体说明各个单元的功能。

为了适应在Abis口16kbit/s或8kbit/s以及A口64kbit/s的传输，一些复用和去复用的操作是必不可少的，图2中的第一、第二接口电路就是为了实现这些功能而专门设计的，这些电路比较通用，可以是专用的芯片或逻辑电路。

第一和第二速率适配单元用于完成速率适配，以及数据的接收和存储，使得数字语音业务或数据业务信号在不同的速率上进行正确的传输，其中第一速率适配单元是将所述码型变换单元输出的数据流适配为16kbit/s或8bit/s的传输速率或反之；而第二速率适配单元是将码型变换单元输出的数据流适配为64kbit/s的传输速率或反之。

速率模式检测单元用于读取接收的数据，并对传输的数字语音业务或数据业务信号数据流的速率模式特征进行动态检测。比如，在语音或数据业务帧控制信息中规定了某几个比特数据专用于标识速率特征时，该速率模式检测单元就是一比较器，对接收数据中给定位置的比特数据进行读取判断，实现识别速率目的。因为同种速率模式也有不同的码型变换处理模式，比如FR、EFR同属16kbit/s速率传输模式，因而在检测出速率模式之后，还要对数据流的码型变换处理模式特征进行检测，这个功能由资源分配单元完成。该资源分配单元包括一个比较器，对传输数据流中给定位置的码型变换处理模式特征数据进行比较，检测出该通道数据流的码型变换处理模式。本实施例的检测方式是动态检测，即在数据流进入本装置之前，本装置工作在一种缺省的工作状态，没有关于速率和码型变换处理模式的任何信息，速率模式和码型变换处理模式的确定仅仅由速率模式检测单元和资源分配单元对数据流特征的检测决定，这一点体现了本发明的智能化。值得注意的是，由于数据总是先从上行方向过来，所以只需要在上行方向设置速率模式检测单元。

资源分配单元除了对数据流的码型变换处理模式特征进行检测(该检测也可以通过比较器来完成)外，还用于分配运算单元池的资源，即在检测出通道传输的模式之后并且有运算资源空闲的时候，则为该通道接通相应模式的处理单元。在数据流中没有检测到任意一种正确的传输模式之前，这些处理单元始终工作在一种未被激活的状态，并不分配运算单元池的资源。并且对于这些运算单元池的资源，HR、EFR、FR三种模式是可以动态分配的。

HR处理单元、FR处理单元、EFR处理单元等码型变换单元实际上是一个运算单元池，可以对不同速率和码型变换处理模式的信号进行处理，与现有技术一块电路板上只设有一种类型的码型变换处理单元相比，本发明将多种类型的处理单元放置在同一块电路板中，实现了在不同速率和码型变换处理模式下的语音业务或数据业务信号的码型变换。

在本实施例中，使用了两个数字信号处理器作为码型变换单元，当然其他的设计也是可能的，对于HR、EFR、FR模式它都能提供128个运算单元，对这128个运算单元的使用是动态的，可以单独是HR、EFR、FR，或两两组合，也可以是三种兼而有之，并且在数量上的分配没有约束，是可以任意分配的。例如，在某个地点和时刻，资源分配单元检测到当前对于HR传输模式的使用数量较多，则将运算单元池的资源按数量分给HR处理单元(可通过调用相应的软件算法来完成)，其余的则按当时的需求分配给EFR或FR处理单元。

这一点和现有技术相比也是一大改进，根据实际情况动态分配资源，可以使本装置的功能发挥到最大限度，不会象现有技术一样，一旦配置了FR的电路板，无论当时是否使用FR模式，它都工作在这种模式之下，并不能处理HR模式，也并不能将这些运算单元释放给别的模式使用，对运算资源是一种很大的浪费。

另外，依据本发明实现多种速率适配和码型变换的装置在实际中仅仅由一块电路板设计而成，对于不同传输模式只需设计新的码型变换处理单元(可通过在DSP中烧录新的软件算法实现)，并且这种设计对于电路板不需要做任何改动，升级能力很强。由于对于模式的动态检测功能，使用起来非常灵活。另外，对于成本的节约也是显而易见的。

现在以一应用实例来进行说明本发明实施例的方法，例如有一个移动用户和一个公共电信网的固定用户之间需要建立了一条双向通信链路。移动用户的移动台(MS)工作在半速率HR模式，以8kbit/s的传输速率发送和接收数字语音业务或数据业务。同时，PSTN的用户使用以64kbit/s的传输速率发送和接收数字语音业务或数据业务信号。本实施例方法由以下步骤完成对传输数据的速率适配和码型变换：

步骤一，在刚刚开始工作的时候，第一速率适配单元对上行方向的各个通道进行循环扫描，确定是否有正确的数字语音业务或数据业务信号传输，当没有检测到任何正确的传输模式时，各个码型变换处理单元工作在非激活模式，这种非激活模式基本上只需耗费很少的处理时间，可以降低***的功耗，可以把它理解为是一种待机状态；

步骤二，当检测到有数字语音业务或数据业务信号传输后，完成对数据流的接收和存储，然后由速率模式检测单元对传输数据流的速率模式特征进行动态检测，判断出是何种速率传输模式；

步骤三，资源分配单元再对数据流的码型变换处理模式特征进行检测，并根据速率模式和码型变换处理模式的检测结果确定所述通道的传输模式，将运算单元池中的资源分配给该传输模式的码型变换处理单元；这类似于一个选通开关的功能(如图2所示)，在该应用实例中，速率模式检测单元和资源分配单元将检测到数据流具有HR模式的特征，则将本通道的工作模式标记为HR，使其从非激活的工作模式转到HR的模式；

步骤四，数据流输入到HR处理单元完成码型变换；

步骤五，码型变换完成后的数据送入第二速率适配单元进行速率适配，然后继续传输到目的设备，至此，就实现了8kbit/s到64kbit/s的速率适配和码型变换；

步骤六，对于该通道下行方向传输的数据流，也就是固定用户到移动台的方向，需完成反方向的速率适配，并由同一码型变换处理单元完成码型变换，但和前者相比，一个重要的区别是没有速率模式检测过程，而仅仅是有速率适配过程，它实现的是64kbit/s到8kbit/s的速率适配和码型变换。之所以在这个方向上没有速率模式检测过程，主要是因为在例子中A接口的速率通常是64kbit/s固定的，不会变化，因此没有检测的必要；

步骤七，通话结束时，速率模式检测单元在输入到其中的数据流中将不会发现属于任何一种传输速率模式的特征，这样重新将该通道由激活的HR工作模式转换为非激活工作模式，从而释放该通道占用的运算单元资源，实现动态使用。

可以看出，实际上在本发明TRAU的设计中，FR、HR、EFR、非激活这几种工作模式构成了一个状态机，当然随着业务的扩展，这个状态机的状态还会增加。

上面仅仅举例描述了移动用户和固定用户间通信时，多种速率适配和码型变换单元的工作过程，这个过程对于移动用户和与移动用户之间也是相同的，因此本发明对于使用HR、FR、EFR传输速率模式移动用户间两两的通信也能应对自如，对于移动用户在不同传输速率模式的实时切换也可支持。

在上述实施例中主要阐述了多种速率适配和码型变化单元在GSM标准通信网的使用，但本发明装置也可使用在其他的无线电信网和无线网中。

Claims

1.一种实现多种速率适配和码型变换的方法，应用于包含多种码型变换处理单元的装置，包括以下步骤：

(f)业务结束后，释放该通道占用的运算单元资源。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通道数据流的传输模式是动态的，在没有检测到正确的传输模式前为非激活模式，不为其分配运算资源。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述通道数据流的传输模式为全速率模式、增强型全速率模式和半速率模式中的一种。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在上行方向上，是将16kbit/s或8kbit/s传输速率的数据流最终适配为64kbit/s传输速率的数据流，在下行方向则相反。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对数据流的速率模式特征和码型变换处理模式特征的检测是通过对接收数据中给定位置的比特数据进行读取和判断来实现的。

6.一种实现多种速率适配和码型变换的装置，包括在上行方向依次串接的第一接口单元，第一速率适配单元，码型变换单元，第二速率适配单元以及第二接口单元，其特征在于，还包括速率模式检测单元和资源分配单元，其中：

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述码型变换单元包括并联的全速率模式处理单元、增强型全速率模式处理单元和半速率模式处理单元或者其中任意两种。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置由一块电路板上的一个或多个数字信号处理器或者逻辑电路实现。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述速率模式检测单元包括一比较装置，用于对传输数据流中给定位置的速率模式特征数据进行比较，检测出该通道数据流的速率模式。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述资源分配单元包括一个比较装置，用于对传输数据流中给定位置的码型变换处理模式特征数据进行比较，检测出该通道数据流的码型变换处理模式。

11.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一速率适配单元是将所述码型变换单元输出的数据流适配为16kbit/s或8kbit/s的传输速率或相反；所述第二速率适配单元是将码型变换单元输出的数据流适配为64kbit/s的传输速率或相反。

12.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述码型变换处理单元为由所述资源分配单元实时确定的运算单元池。