專利名稱：通信系統(tǒng)的速率及質量檢測裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，尤其涉及CDMA(碼分多址)通訊系統(tǒng)中的速率及質量檢測。
背景技術：
CDMA系統(tǒng)是一種自干擾系統(tǒng)，即每個用戶的信號對其它用戶來說都是干擾，而對于一個用戶來說，來自其它用戶的干擾在總的干擾中占很大的比例。因此，這種用戶間的相互干擾必然限制CDMA系統(tǒng)的容量。
為了增加系統(tǒng)容量，CDMA系統(tǒng)在保證通信質量的同時，應用多種技術，降低用戶的發(fā)射功率。在CDMA系統(tǒng)中部分信道所采用的變速率通信方式，就是根據(jù)每幀所要傳輸?shù)男畔⒘康牟煌圆煌乃俾蔬M行傳輸，從而使發(fā)射功率降低。比如，兩種典型的CDMA系統(tǒng)IS-95系統(tǒng)和CDMA2000系統(tǒng)，其協(xié)議規(guī)定基本業(yè)務以兩種速率集各四種可變的速率發(fā)送，這四種速率稱為全速率、半速率、1/4速率和1/8速率，其中，速率集1的四種速率分別是9600bps(全速率)、4800bps(半速率)、2400bps(1/4速率)和1200bps(1/8速率)，速率集2的四種速率14400bps(全速率)、7200bps(半速率)、3600bps(1/4速率)和1800bps(1/8速率)。在話音通信中，通常用全速率和半速率幀傳送話音信號，以1/4速率和1/8速率傳送背景聲音信號，這樣既保證了通信的質量，又降低了發(fā)射功率，減少了用戶間的相互干擾。
由于接收機接收到的是可變速率的數(shù)據(jù)幀，而每次發(fā)生幀速率的變化時，接收機并不會得到相應的通知，因此，為了保證正確解碼，必須對幀速率有正確的判斷。另外，由于噪聲的干擾以及信號的衰落等原因，接收機收到的信號與發(fā)射機發(fā)射的信號會有一定的偏差，同樣，解碼器的輸入信號與發(fā)射端的編碼器的輸出信號也會有偏差，當這種偏差大到一定程度時，就不能通過解碼器正確恢復信源信號，也就是解碼數(shù)據(jù)中存在誤比特。對于一般的通信系統(tǒng)，一個數(shù)據(jù)幀是由信息比特和一定的冗余數(shù)據(jù)比特組成，如果解碼得到的信息比特中存在誤比特，這樣的幀就稱為誤幀。為了使解碼器輸出正確的結果，不僅要對幀速率進行判斷，還要對幀質量進行判斷(是否為誤幀)。
幀質量的檢測準確與否對通信質量有明顯的影響。用帶有誤比特的數(shù)據(jù)幀去恢復語音信號，會使通信質量嚴重下降，而采用一些技術對這種幀進行處理，如將帶有誤比特的幀刪除，利用該幀附近其它幀的信息代替該幀的信息等方法，可以使這種誤幀對通信質量的影響大大降低。但是如果將解碼正確的幀判斷成誤幀，不但浪費了有用信息，降低了通信質量，而且會提高誤幀率，CDMA系統(tǒng)的外環(huán)功率控制是根據(jù)誤幀率來調整的，誤幀率的提高可能導致發(fā)射機提高發(fā)射功率，這樣便會給其它用戶帶來不必要的干擾。
接收機需要采取一定的措施，以保證對幀速率和幀質量的正確檢測。一般來說，速率檢測算法都是找到一些可以反映速率變化的量度，通過這些量度值的大小來判斷當前速率。而實際上，這些量度往往既能反映幀速率，也能反映幀質量，因此幀速率和幀質量的檢測一般是結合在一起進行的，對于變速率通信系統(tǒng)，通常所說的幀速率檢測也包括了幀質量的檢測。對于固定速率通信系統(tǒng)，則只需要判斷幀質量。
一個數(shù)據(jù)幀中除了信息比特外，為了進行糾錯或錯誤檢測往往還包括一些冗余的數(shù)據(jù)比特，CRC(Cyclic Redundancy Code，循環(huán)冗余校驗碼)比特就是其中一種。通過CRC校驗可以得到比較準確的幀質量信息，同時，如果按照錯誤的幀速率進行解碼所得數(shù)據(jù)一般也無法通過CRC校驗，因而CRC指示也可以反映幀速率。由于CRC校驗的準確性較高，目前各種速率檢測方法都將CRC指示作為一個重要的檢測量度。但是CRC校驗并不是完全準確的，既會出現(xiàn)信息比特解碼錯誤卻通過CRC校驗，也會發(fā)生信息比特解碼正確卻無法通過CRC校驗的情況(校驗比特部分解碼出現(xiàn)錯誤)。對于前一種情況，一般的速率檢測算法都通過加入其它的量度來識別出這種誤幀；但對于后一種情況，由于目前所用的量度都很難正確識別出這種沒通過CRC校驗的好幀，因此大多數(shù)的速率檢測算法都將其當作誤幀直接刪除掉。
例如，高通公司的專利US6,175,590，“METHOD AND APPARATUSFOR DETERMINING THE RATE OF RECEIVED DATA IN A VARIABLE RATECOMMUNICATION SYSTEM”，提出了將接收的數(shù)據(jù)幀按照四種速率分別解碼，對每一種解碼之后的數(shù)據(jù)用該速率對應的卷積編碼器重新編碼得到序列Xi(i取0-3分別代表四種速率)，通過將解碼器的輸入進行延遲得到解碼前的序列Yi，按照公式(1)求得LiLi=Σj=1N/Ri(Xi,j*Yi,j)---(1)]]>
式中N為一幀中的符號數(shù)，Ri數(shù)據(jù)編碼率。將代表兩序列相關性的Li作為一個速率檢測量度，同時，每種速率還有自己的CRC指示、山本質量指示等量度，這些量度一起用于幀速率和質量的檢測，這樣可以提高對上文中的第一種情況檢測的準確性。但是，由于這種相關性量度對第二種情況的檢測并沒有幫助，因此，該專利也將不通過CRC校驗當作刪除幀的充分條件，也就是如果一幀無法通過CRC校驗就將之當作誤幀刪除。其實未通過CRC校驗只是說明這一幀中存在誤比特，但并不是一幀的解碼結果中存在誤比特這一幀就是沒有用處的誤幀，一幀中除了信息比特外，還存在校驗比特等冗余的數(shù)據(jù)比特，通信的目的是傳遞信息比特，因此如果誤比特處于冗余數(shù)據(jù)中，這一幀顯然不該當作誤幀處理。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的速率檢測方法中，由于缺乏有效的檢測量度，無法正確識別沒通過CRC校驗的幀中的好幀(信息比特部分解碼正確)和誤幀，從而導致的對幀速率和幀質量檢測不夠準確的問題。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明構造了通信系統(tǒng)的速率及質量檢測裝置，包括解重復器、解碼器、延遲單元、相關器、速率檢測器和幀數(shù)據(jù)緩存器，其特征在于還包括編碼及校驗單元。其中，所述解重復器按照各種可能的速率對輸入數(shù)據(jù)解重復，解重復的結果分別送入所述解碼器和所述延遲單元；所述解碼器完成對輸入數(shù)據(jù)的解碼，并將解碼結果分別送入編碼及校驗單元和所述幀數(shù)據(jù)緩存器中；所述編碼及校驗單元包括CRC編碼及校驗單元和編碼器，所述CRC編碼及校驗單元根據(jù)輸入數(shù)據(jù)重新生成CRC比特，將解碼得到的信息比特和新的CRC比特輸出到所述編碼器，該單元還對輸入數(shù)據(jù)進行CRC校驗，將校驗結果送入所述速率檢測器中，所述編碼器是與所述解碼器相對應的，將輸入數(shù)據(jù)重新編碼，其結果送入所述相關器；所述延遲單元將輸入數(shù)據(jù)進行一定時間的延遲后送入所述相關器；所述相關器對輸入的兩路數(shù)據(jù)進行相關運算得到相關性指示值，該值送入所述速率檢測器；所述速率檢測器根據(jù)輸入指示進行速率檢測，檢測結果送入所述幀數(shù)據(jù)緩存器；所述幀數(shù)據(jù)緩存器根據(jù)檢測結果輸入相應數(shù)據(jù)。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提出了通信系統(tǒng)的速率及質量檢測方法第一步，解重復器和解碼器對輸入數(shù)據(jù)進行解重復和解碼(如果是可變速率幀，按照各種可能速率分別進行解重復和解碼；如果是固定速率幀，按照該速率解重復和解碼)。
第二步，將解碼所得的數(shù)據(jù)送入編碼和校驗單元中的CRC編碼和校驗單元，根據(jù)解碼數(shù)據(jù)中的信息比特重新生成CRC比特，將新生成的CRC比特與本單元輸入序列中的信息比特組成新的數(shù)據(jù)序列，將該序列送入編碼器重新編碼得到新的符號序列Yi’，i的每種取值代表一種速率；對解碼數(shù)據(jù)進行CRC校驗，并將校驗結果Ci送入速率檢測器。
第三步，將解碼前的數(shù)據(jù)序列通過延遲單元進行延遲后，與第二步所生成的序列Yi’一起被送入相關器進行相關運算，并將結果進行歸一化處理，歸一化后相關性指示Li作為幀速率和質量檢測的量度被送入速率檢測器。
第四步，進行幀速率及幀質量判斷。
一、對于變速率通信系統(tǒng)，速率檢測器按如下原則判斷幀速率和幀質量1.確定按照哪幾種速率進行解碼的數(shù)據(jù)通過CRC校驗，并記錄通過校驗的速率的個數(shù)(即值為1的Ci的個數(shù))。
2.如果有解碼數(shù)據(jù)可以通過CRC校驗，對于通過CRC校驗的速率，從中選取相關性指示Li最大的作為最可能速率(如果只有一種速率通過CRC校驗，直接將該速率作為最可能速率)，若該相關性指示值大于一個預先設定的常數(shù)，則將該幀速率判為幀速率；否則，將該幀速率判為刪除幀。
3.如果各種速率的解碼數(shù)據(jù)都沒有通過CRC校驗，將各速率的Li與一個預先設定的常數(shù)Ti(每個Li對應一個Ti)比較，如果發(fā)現(xiàn)一種速率的Li大于Ti即停止比較，并將該速率判為幀速率；如果沒有一種速率的Li大于Ti，則將該幀判為刪除幀。
二、對于固定速率通信系統(tǒng)，速率檢測器按如下原則判斷幀質量如果解碼數(shù)據(jù)通過CRC校驗，或者相關性量度L大于一個預先設定的常數(shù)，則判斷該幀解碼正確，否則判為誤幀。
應該注意的是，由于本發(fā)明主要是通過改變相關序列中的校驗比特部分來改進相關性量度，因而改進的效果會隨校驗比特在一幀中所占比例的不同而不同。具體來說，就是校驗比特在一幀中所占比例越大，改進的效果越明顯。
本發(fā)明通過將解碼結果中的信息比特重新進行CRC編碼，并用解碼的數(shù)據(jù)部分和新生成的CRC校驗碼組成一個新的序列送入編碼器，用該序列與延遲單元中的解碼前的數(shù)據(jù)作相關運算得到了一個新的相關性幀速率檢測量度，與現(xiàn)有的速率檢測量度相比，該量度可以更有效的反映出未通過CRC校驗的幀數(shù)據(jù)的質量。通過用該量度替代傳統(tǒng)的相關性量度，可以在不提高系統(tǒng)復雜度的情況下，提高幀速率檢測的準確性。


圖1是CDMA2000系統(tǒng)R2(Radio Configuration 2，無線配置2)接收結構圖。
圖2是本發(fā)明所述的通信系統(tǒng)的速率及質量檢測裝置結構圖。
圖3是本發(fā)明所述的編碼及校驗單元結構圖。
圖4是本發(fā)明所述的通信系統(tǒng)的速率及質量檢測方法流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。在本實施例中，移動臺具有一個速率可變的聲碼器，它可以以全速率、1/2速率、1/4速率或1/8速率工作。圖1是CDMA2000系統(tǒng)RC2接收結構圖，解調器102接收的無線信號在穿越無線信道時經歷了各種損耗，如路徑損耗，多徑衰落等，解調器102對接收數(shù)據(jù)的處理包括多徑合并，解調，解長碼擾碼和解正交調制等過程。解交織器104的作用是對解調器102的輸出數(shù)據(jù)解交織，速率檢測與解碼器106根據(jù)解交織器104的輸出數(shù)據(jù)確定當前幀的最可能的速率，并確定該幀的質量，如果確定該幀不是誤幀，把該速率對應的解碼結果送入聲碼器108作最后的聲碼變換處理，否則將通知系統(tǒng)刪除該幀。
本發(fā)明所述通信系統(tǒng)的速率及質量檢測裝置結構如圖2所示。速率檢測與解碼器106由解重復器202、解碼器204，編碼及校驗單元206，延遲單元208，相關器210，速率檢測器212和幀數(shù)據(jù)緩存器214組成。輸入數(shù)據(jù)由解重復器202按照各種可能的速率解重復，解重復后的數(shù)據(jù)送入解碼器204解碼，同時該數(shù)據(jù)也被送入延遲單元208；解碼器204對各路解重復數(shù)據(jù)同時進行解碼，其解碼結果保存在幀數(shù)據(jù)緩存器214中；同時，解碼結果也被送入編碼及校驗單元206，該單元根據(jù)解碼數(shù)據(jù)中的信息比特重新產生校驗比特，一方面對解碼數(shù)據(jù)進行CRC校驗，并將校驗結果Ci(i取值0、1、2、3分別代表四種速率)送入速率檢測器212，另一方面，用新產生的校驗比特代替解碼數(shù)據(jù)中的校驗比特，從而形成一個新的數(shù)據(jù)序列，并將該序列重新進行卷積編碼，編碼器304與解碼器204相對應，其中的四種編碼器分別對應于四種速率，其編碼結果送入相關器210；此時，該幀的解重復數(shù)據(jù)序列經過延遲單元208也送入相關器210，相關器210對兩個序列進行相關運算，并得到各速率的相關性指示Li，該指示值被送入速率檢測器212；速率檢測器212根據(jù)Li和Ci對幀速率和幀質量進行判斷，并將判斷結果送入幀數(shù)據(jù)緩存器214中；幀數(shù)據(jù)緩存器214根據(jù)速率檢測器212的檢測結果將相應速率的解碼數(shù)據(jù)送給聲碼器(或通知系統(tǒng)刪除該幀)。
本發(fā)明所述通信系統(tǒng)的速率及質量檢測方法流程如圖4所示。檢測流程從步驟402開始，步驟404中，速率檢測器212接收CRC校驗指示Ci和來自相關器210的輸出Li；在步驟406中，找出通過CRC校驗的速率，即選出值為1的Ci，并記錄其個數(shù)k；步驟408判斷k是否為0，如果k不為0，即至少有一種速率通過CRC校驗，則從中選出最大的相關性指示Li，如果Li大于預先設定的常數(shù)，則輸出該幀的速率Ri，否則通知系統(tǒng)該幀應刪除；如果k為0，則由步驟418判斷是否有Li大于對應的Ti，只要發(fā)現(xiàn)有一個Li大于Ti，則判斷幀速率為Ri，否則，仍判斷該幀應刪除。
前面給出的是一個具體的實施例說明并描述了本發(fā)明。由于對幀質量的檢測廣泛存在于各種通訊系統(tǒng)中，本發(fā)明中關于幀質量檢測的部分，既可以應用于變速率通信的幀速率和幀質量檢測，也可以用于固定速率通信的幀質量檢測。本發(fā)明中經過改進的相關性量度，并不僅限于本發(fā)明的算法和裝置，其它的速率檢測方法或裝置也可以采用本發(fā)明中的相關性量度來提高幀速率和質量檢測的準確率。
本發(fā)明可以應用于CDMA系統(tǒng)中各種無線配置的幀速率和質量檢測，包括前向鏈路和反向鏈路，同時并不僅僅局限于CDMA系統(tǒng)。
權利要求
1.一種通信系統(tǒng)的速率及質量檢測裝置包括解重復器(202)，解碼器(204)，延遲單元(208)，相關器(210)，速率檢測器(212)，幀數(shù)據(jù)緩存器(214)，其特征在于，還包括編碼及校驗單元(206)；所述解重復器(202)，用于按照各種可能的速率對輸入數(shù)據(jù)解重復，解重復的結果分別送入所述解碼器(204)和所述延遲單元(208)；所述解碼器(204)，用于完成對輸入數(shù)據(jù)的解碼，并將解碼結果分別送入所述編碼及校驗單元(206)和所述幀數(shù)據(jù)緩存器中(214)；所述延遲單元(208)，用于將輸入數(shù)據(jù)進行一定時間的延遲后送入所述相關器(210)；所述相關器(210)，用于對輸入的兩路數(shù)據(jù)進行相關運算得到相關性指示值，該值送入所述速率檢測器(212)；所述速率檢測器(212)，用于根據(jù)輸入指示進行速率檢測，檢測結果送入所述幀數(shù)據(jù)緩存器；所述幀數(shù)據(jù)緩存器(214)，用于根據(jù)檢測結果輸入相應數(shù)據(jù)；所述編碼及校驗單元(206)，用于將數(shù)據(jù)比特進行重新編碼，將結果送入所述相關器(210)；對輸入數(shù)據(jù)進行CRC校驗，將檢驗結果送入所述速率檢測器(212)。
2.如權利要求1所述的通信系統(tǒng)的速率及質量檢測裝置，其特征在于，所述編碼及校驗單元(206)包括(1)CRC編碼及校驗單元(302)，用于根據(jù)輸入數(shù)據(jù)重新生成CRC比特，將解碼得到的信息比特和新的CRC比特輸出到所述編碼器(304)，對輸入數(shù)據(jù)進行CRC校驗，將校驗結果送入所述速率檢測器(212)；(2)編碼器(304)，用于將輸入數(shù)據(jù)重新編碼，其結果送入所述相關器(210)。
3.一種通信系統(tǒng)的速率及質量檢測方法包括以下步驟(1)解重復器(202)和解碼器(204)對輸入數(shù)據(jù)進行解重復和解碼。如果是可變速率幀，按照各種可能速率分別進行解重復和解碼；如果是固定速率幀，按照該速率解重復和解碼；(2)將解碼所得的數(shù)據(jù)送入CRC編碼和校驗單元(302)，將處理后的數(shù)據(jù)序列送入編碼器(304)重新編碼得到新的符號序列Yi’，i的每種取值代表一種速率；并對解碼數(shù)據(jù)進行CRC校驗，并將校驗結果Ci送入速率檢測器(212)；(3)將解碼前的數(shù)據(jù)序列通過延遲單元(208)進行延遲后，與步驟(2)生成的序列Yi’一起被送入相關器(210)進行相關運算，并將結果進行歸一化處理，歸一化后相關性指示Li作為幀速率和質量檢測的量度被送入速率檢測器(212)；(4)進行幀速率及幀質量判斷。
4.如權利要求3所述的通信系統(tǒng)的速率及質量檢測方法，其特征在于，所述步驟(2)中處理后的數(shù)據(jù)序列為CRC編碼和校驗單元(302)根據(jù)解碼數(shù)據(jù)中的信息比特重新生成CRC比特，將新生成的CRC比特與本單元輸入序列中的信息比特組成的新數(shù)據(jù)序列。
5.如權利要求3所述的通訊系統(tǒng)的速率及質量檢測方法，其特征在于，所述步驟(4)包括以下兩種方法(1)對于變速率通信系統(tǒng)，速率檢測器(212)對幀速率進行判斷；(2)對于固定速率通信系統(tǒng)，速率檢測器(212)對幀質量進行判斷。
6.如權利要求5所述的通信系統(tǒng)的速率及質量檢測方法，其特征在于，所述方法(1)包括(1)確定按照哪幾種速率進行解碼的數(shù)據(jù)通過CRC校驗，并記錄通過校驗的速率的個數(shù)；(2)如果有解碼數(shù)據(jù)可以通過CRC校驗，對于通過CRC校驗的速率，從中選取相關性指示Li最大的作為最可能速率，只有一種速率通過CRC校驗時，直接將該速率作為最可能速率，若該相關性指示值大于預先設定的常數(shù)，則將該速率判為幀速率；若該指示值小于或等于預先設定的常數(shù)，則判為刪除幀；(3)如果各種速率的解碼數(shù)據(jù)都沒有通過CRC校驗，將各速率的Li與相對應的常數(shù)Ti比較，每個Li對應一個Ti，如果發(fā)現(xiàn)一種速率的Li大于Ti即停止比較，并將該速率判為幀速率；如果沒有一種速率的Li大于Ti，則將該幀判為刪除幀。
7.如權利要求5所述的通信系統(tǒng)的速率及質量檢測方法，其特征在于，所述方法(2)包括(1)如果解碼數(shù)據(jù)通過CRC校驗，或者相關性量度L大于預先設定的常數(shù)，則判斷該幀解碼正確；(2)解碼數(shù)據(jù)未通過CRC校驗，且相關性量度L小于或等于預先設定的常數(shù)，則判斷為誤幀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通信系統(tǒng)的速率及質量檢測裝置和方法，本發(fā)明裝置包括解重復器(202)、解碼器(204)、延遲單元(208)、相關器(210)、速率檢測器(212)和幀數(shù)據(jù)緩存器(214)和編碼及校驗單元(206)。編碼及校驗單元(206)又包括CRC編碼及校驗單元(302)和編碼器(304)。本發(fā)明更有效的反映了幀解碼結果的正確與否，在不提高系統(tǒng)復雜度的情況下，提高了幀速率檢測的準確性。
文檔編號H04B17/00GK1540902SQ20031011199
公開日2004年10月27日 申請日期2003年10月30日 優(yōu)先權日2003年10月30日
發(fā)明者張海卓 申請人:中興通訊股份有限公司