CN1267138A - 数字数据解码器 - Google Patents

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Abstract

把接收的帧提供给第一解码器和第一时间翻转装置。第一解码器对所提供的帧解码并输出解码后的帧。第一时间翻转装置在时间方向上翻转所提供的帧的位并输出时间翻转的帧,后者提供给第二解码器。第二解码器对时间翻转的帧解码。解码后的帧提供给第二时间翻转装置,后者在时间方向上翻转解码后的帧的位,并输出该帧。比较器把从第一解码器输出的帧与从第二时间翻转装置输出的帧加以比较。若这两个帧之间存在任何差异,则把所接收的帧判断为不可靠帧。

Description

数字数据解码器
本发明涉及数字数据传输，具体地说，涉及数字数据解码器。以下描述基于GSM蜂窝式通信***，本发明对这种***特别实用。但是，对本专业的技术人员来说，显然本发明可以应用于数字数据传输的其它***。
参见授予Wigren等人的美国专利5 598 506和5 596 678和授予Heikkila的美国专利5 557 639以及John Wiley & Sons所著RaymonSteele(出版社)的“移动无线电通信”一书对先有技术和技术背景的描述。这里所周的以下缩写：
GSM：移动通信全球***(前移动(通信)专家组)
TCH/FS：业务信道全速率
TCH/HS：业务信道半速率
CRC：循环冗余校验
PBER：伪位差错率
GSM蜂窝式通信***可以使用半速率语音编码解码器。半速率语音编码解码器将16个8kHz样值编码为112位，包含18个参数。这112位根据它们对语音质量的主观重要性分成两组。17个最不重要的位称作II级位而不加保护。
这些II级位的讹误对语音质量的听觉影响最小。最重要的95位称作I级位，并通过附加的卷积编码保护。I级位再进一步细分成Ia和Ib，以便另外通过3位循环冗余校验(CRC)对最高有效的22位(Ia)加以保护。所有的I级位和Ia级CRC校验位用约束长度k＝7的1/3速率卷积码保护，后者被收缩，以便在发送之前把发送的编码位数目减少1/3。
为了防止语音发送和解码之后出现任何音频人工痕迹，任何帧删除和隐蔽机制都必须对所有传播信道类型尽可能精确和有效地检测带有任何Ia级差错的所有的帧和Ib级差错大于某数的帧。对于GSM全速率和GSM增强全速率编码解码器，这是通过对语音编码解码器使用所谓帧删除算法的算法把这样的帧标记为坏帧而实现的。
在这方面，半速率语音编码解码器不同于其它GSM指定的编码解码器，因为除了把所接收的语音帧标记为坏帧的机制以外，还要求一种额外的机制，用来把所接收的帧标记为不可靠帧，并利用被称作“不可靠帧删除算法”的算法。
当所接收的语音帧被标记为坏帧时，语音编码解码器删除该帧，并应用隐蔽算法以便使用户免受坏帧影响。当所接收的语音帧被标记为不可靠帧时，语音编码解码器对该语音帧进行它自己确认校验。若确认校验失败，则语音编码解码器删除该失效的语音帧。若确认校验通过，则该语音帧被认为是良好帧，并被该编码解码器使用。这种由语音编码解码器进行的内部测试基于利用人类语音的已知属性，就是语音的能量变化缓慢，因而不大可能出现突然的变化。
这种内部测试是通过计算上一次收到的良好语音帧和当前不可靠帧之间能量度量的差异来实现的。若这个能量差大于某个预定的阈值，则该帧被认为是坏帧而被删除。
这样，半速率语音编码解码器显然需要两种不同的算法，一种用来检测坏帧，而另一种用来检测不可靠帧。传统的坏帧检测算法包括3位CRC校验和PBER阈值测试。
对收到的语音帧的CRC校验是通过对22个Ia级位重新计算CRC并将该值与接收值比较而进行的。若它们不同，则认为CRC校验失败。PBER是通过对已解码的收到的I级位重新编码和收缩，把它们与原来收到的I级位进行逐位比较，并计算出差异的个数来计算的。若超过了所规定的PBER(P坏)阈值，则PBER阈值测试被认为失败。若不论这两个测试中哪一个失败了，则收到的语音帧都被标记为坏帧。
传统的不可靠帧检测算法也利用PBER阈值测试，为此，除了阈值P不可靠小于P坏以外，计算PBER的方法与上述相同。算出PBER大于P坏的帧被标记为坏帧，而若算出的PBER大于P不可靠但小于P坏，则标记为不可靠帧，同时，PBER小于P不可靠的帧按定义为良好帧。被标记为坏帧的帧自动被认为是不可靠帧，而不可靠帧不一定是坏帧。
上述判断不可靠帧的方法并非尽善尽美，因为该方法是基于这样一种假定，即算出的PBER与真实的出错位数高度相关。当开始出现卷积解码故障，因而不可靠帧不被标记时，这个假定就不成立。
本发明的一个目的是改进关于诸如半速率GSM语音信道等语音信道的不可靠帧检测性能，以便提供较佳的音频性能。
按照本发明，由第一解码器解码的帧与这样的帧比较，该帧的位被第一时间翻转装置以相反的方向进行翻转并由第二解码器解码，而且这些位被第二时间翻转装置以时间相反的方向翻转。若这两个帧之间有任何差异，则所收到的帧被判断为不可靠帧。
从以下结合以举例方式说明本发明的最佳实施例的附图所进行的描述，将明白本发明的上述和其它目的、特征和优点。
图1是按照本发明的数字数据解码器的方框图。
现将参照图1描述本发明的一个实例。
如图1所示，按照本发明的数字数据解码器包括：均衡器1，用来对所收到的帧进行均衡、去交错和去收缩，并输出该帧；第一解码器2，用来对均衡器1输出的帧进行解码，并将解码后的帧输出；第一时间翻转装置3，用来以相反的时间方向翻转均衡器1输出的帧的位，并将时间翻转后的帧输出；第二解码器4，用来对时间翻转装置2输出的帧进行解码，并输出解码后的帧；第二时间翻转装置5，用来以相反的时间方向翻转第二解码器4输出的帧的位，并将时间翻转后的帧输出；比较器6，用来把解码器2输出的帧与时间翻转装置5输出的帧比较，并输出比较结果；判断装置7，用来按照比较器6输出的比较结果判断所接收的帧是可靠帧还是不可靠帧；以及半速率编码解码器8，用来从判断装置7接收不可靠帧标志。
具有上述结构的数字数据解码器算法设计成检测卷积解码过程中的故障，并以此确定由卷积码保护的数据是否可以被认为是可靠的。卷积解码的这种故障状态具有以下特征：解码过程重新同步之前产生一连串基本上随机的差错。
在本实施例中，描述了TCH/HC GSM信道，但更一般地提出了一种在数字数据传输***中鉴别不可靠帧的方法。
在利用小于或等于n的x的反向跟踪长度，对n个编码接收的位(包括95个I级位、3个CRC位，6个尾位)进行均衡、去交错、去收缩和卷积解码，以便产生n个解码位的第一序列之后；利用反向跟踪长度y(其中y小于或等于n)在相反的时间方向上对n个编码接收的位的一个拷贝进行卷积解码，以产生n个时间翻转解码位；对该n个时间翻转解码位再次进行时间翻转，删除由翻转解码过程引起的位偏移R(R＝k-1，k＝约束长度＝7)，以产生第二序列，将第一序列的前n-R位与第二序列的前n-R位加以比较，并依照比较结果判断所接收的帧是可靠帧还是不可靠帧。
当在第一序列和第二序列之间的比较中算出差异的个数大于0时，该帧被标记为不可靠帧。
即时不可靠帧检测机制是在GSM无线接收机通常的均衡和去交错阶段之后按照以下方法实现的。
均衡、去交错和去收缩的帧从均衡器1作为由所接收的帧衍生的编码符号序列Q输出。从均衡器1输出的这211个编码符号在解码器2进行的前向卷积解码是利用x(x小于105，典型值为31)个符号的反向跟踪长度实现的，以便产生包括95个解码的I级位、6个尾位和3个CRC位的序列Z。从均衡器1输出的211个编码符号的一个拷贝由时间翻转装置3以相反的时间方向将其位翻转。这个时间翻转后的序列在解码器4上利用反向跟踪长度y(y小于105，典型值为15)进行方向卷积解码，以产生时间翻转的95个解码的I级位、6个尾位和3个CRC位。
时间翻转的位组在时间翻转装置5中再次进行时间翻转，从而恢复原来的时间次序，并变为序列T。将序列T的前6位删除，并将序列T和序列Z的前99位逐位比较，在比较器6算出序列T和序列Z之间差异的个数。当发现序列T和序列Z之间的差异时，在判断装置7中把所接收的帧标记为不可靠帧。若在序列T和序列Z之间无差异，则在判断装置7中把所接收的帧标记为可靠帧。
起始状态和最终状态已知的任何线性卷积码的时间反向解码都可以通过将生成多项式的次序翻转并再将各位对所产生的符号的贡献的次序翻转来实现。作为一个例子考虑GSM TCH/HS信道用的n＝3，K＝7的编码。其特征多项式定义为：
G0＝1+D2+D3+D5+D6                   (1011011)
G1＝1+D+D4+D6                         (1100101)
G2＝1+D+D2+D3+D4+D6                 (1111101)
其时间翻转版本则由下式给出：
T0＝1+D2+D3+D4+D5+D6                (1011111)
T1＝1+D2+D5+D6                        (1010011)
T2＝1+D+D3+D4+D6                      (1101101)
利用修改的编码方案，解码可以在相反的时间方向上进行，但是，必须对这一时间反向解码过程引起的k-1位的定位误差进行修正。
必须通过删除从时间翻转装置5输出的这前6位来考虑由于时间翻转解码过程引入时间翻转位的6位偏移量，反向解码，从而产生序列T。在比较器6中把序列Z的前99位与序列T的前99位加以比较，并计算出差异的个数。若无差异存在，则把所接收的帧标记为可靠帧，否则在判断装置7把该帧标记为不可靠帧，并送往半速率编码解码器8。
反向跟踪长度的值x和y可以靠经验选择，使得这个算法对要求的信道传播状态达到最佳性能。
尽管已经显示和描述了本发明的某些最佳实施例，但是，在不脱离后附权利要求书的范围的情况下可以对其作出各种修改。

Claims (6)

1.一种数字数据解码器，它包括：
均衡器，用来对所接收的帧进行均衡、去交错和去收缩，并输出所述帧；
第一解码器，用来对从所述均衡器输出的所述帧进行解码，并输出解码后的帧；
第一时间翻转装置，用来以相反的时间方向翻转所述均衡器输出的所述帧的位，并输出所述时间翻转后的帧；
第二解码器，用来对从所述第一时间翻转装置输出的所述帧进行解码，并输出解码后的帧；
第二时间翻转装置，用来以相反的时间方向翻转从所述第二解码器输出的所述帧的位，并输出所述时间翻转后的帧；
比较器，用来把从所述第一解码器输出的所述帧和从所述第二时间翻转装置输出的所述帧进行比较，并输出所述比较的结果；以及
判断装置，用来按照从所述比较器输出的所述比较结果判断所接收的帧是可靠帧还是不可靠帧。
2.按照权利要求1的数字数据解码器，其特征在于：所述比较器计算从所述第一解码器输出的所述帧和从所述第二时间翻转装置输出的帧所述之间差异的个数，而若从所述第一解码器输出的所述帧和从所述第二时间翻转装置输出的所述帧之间存在任何差异，则所述判断装置把所接收的帧判断为不可靠帧。
3.按照权利要求2的数字数据解码器，其特征在于：若从所述第一解码器输出的所述帧和从所述第二时间翻转装置输出的所述帧之间不存在任何差异，则所述判断装置把所接收的帧判断为可靠帧。
4.一种数字数据解码器，它包括：
均衡器，用来对所接收的帧进行均衡、去交错和去收缩，并以n位的串的形式输出所述帧；
第一解码器，用来对从所述均衡器输出的所述串进行解码，并以第一序列的形式输出解码后的串；
第一时间翻转装置，用来以相反的时间方向翻转从所述均衡器输出的所述串的位，并输出所述时间翻转后的串；
第二解码器，用来对从所述第一时间翻转装置输出的所述串进行解码，并输出解码后的串；
第二时间翻转装置，用来以相反的时间方向翻转从所述第二解码器输出的所述串的位，并以第二序列的形式输出所述时间翻转后的串；
比较器，用来比较所述第一序列和所述第二序列，并输出所述比较的结果；以及
判断装置，用来按照从所述比较器输出的所述比较结果判断所接收的帧是可靠帧还是不可靠帧。
5.按照权利要求4的数字数据解码器，其特征在于：所述比较器计算所述第一序列和所述第二序列之间差异的个数，而若所述第一序列和所述第二序列之间存在任何差异，则所述判断装置把所接收的帧判断为不可靠帧。
6.按照权利要求5的数字数据解码器，其特征在于：若所述第一序列和所述第二序列之间不存在任何差异，则所述判断装置把所接收的帧判断为可靠帧。
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