專利名稱：一種語音移動通信過程中調(diào)整編碼速率的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)語音移動通信的方法。更確切地說，涉及一種在語音移動通信中調(diào)整編碼速率，以便在接入控制環(huán)節(jié)盡量降低信號接入時發(fā)生信號阻塞和在編碼速率切換時發(fā)生信號掉線的可能性。
背景技術：
在移動通信系統(tǒng)中，由于通信信號在傳播時有時要經(jīng)過糟糕的空中環(huán)境，為抵消環(huán)境的影響，技術人員已經(jīng)想出很多方法來改善信號的質(zhì)量，降低信號的波動水平。這些方法例如包括功率控制法、鏈路自適應法(link adaptation)和可變速率解碼率法。采用了這些方法后，不僅信號的服務質(zhì)量在寬范圍的動態(tài)干擾和傳播環(huán)境下得到改善，而且網(wǎng)絡間的干擾也得以降低，因此也相應地加大了系統(tǒng)容量(網(wǎng)絡中可以服務的用戶數(shù)量)。
上述可變速率編碼率法為用于語音服務的一種為自適應多速率法(adaptivemulti-rate，AMR)。采用該方法可確定多個語音編碼速率，其中每個速率對應于不同級別的差錯控制水平。AMR編碼動態(tài)地相應于無線信號條件，采用當時最有效的工作速率。與固定的編碼率相比，AMR能夠在更糟糕的無線條件下工作，并提供高質(zhì)量的、可實現(xiàn)多個速率間自由轉(zhuǎn)換的語音服務。這種技術能把信號服務質(zhì)量和網(wǎng)絡容量這兩個因素作為網(wǎng)絡負荷的一個函數(shù)進行權(quán)衡。這種多速率之間靈活的轉(zhuǎn)換技術既適用于2G移動通信系統(tǒng)系統(tǒng)，也適用于各種3G移動通信系統(tǒng)，包括TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000。
在每個語音幀中所采用的確切的語音速率取決于信號當時所處的真實的無線信道環(huán)境。編碼自適應算法會依照一個信道質(zhì)量函數(shù)而選取理想的語音速率，我們稱之為選取編碼速率。在糟糕的傳播條件下，會選取使信號最為突出的編碼速率。在好的傳播條件下，會選取使服務質(zhì)量最好的編碼速率。編碼的自適應方式取決于用戶設備與網(wǎng)絡中所實施的信道質(zhì)量測量結(jié)果，以及通過空中界面?zhèn)鬏數(shù)?、帶有語音數(shù)據(jù)的帶中信息。
對上行編碼速率的自適應而言，網(wǎng)絡必須估計信道質(zhì)量，確定在現(xiàn)有的傳播條件下最好的編碼速率，并把該信息(即編碼速率命令)通過空中界面?zhèn)魉徒o用戶設備。對下行編碼自適應而言，用戶設備必須估計下行信道質(zhì)量，并把該質(zhì)量信息送到網(wǎng)絡，該信息在網(wǎng)絡中被映射為一個“建議的”編碼速率。理論上每個語音幀的編碼速率都是可變的。但在實際中，由于信號傳播延遲以及信號在編碼自適應方程中所必不可少的濾波過程等因素，編碼速率會被調(diào)整到一個較低的速率水平。當選擇一個不同的編碼速率時，與新的編碼速率相應的傳輸功率和質(zhì)量閾值也會相應地改變。
圖1中示出了一個信號傳輸進程期間，自適應可變速率(AMR)方式的工作流程圖。當建立一個呼叫或切換進程時，相應的通信設備會指定一種編碼速率，并指定一個相應于此編碼速率的服務質(zhì)量閾值(即速率質(zhì)量閾值)。該速率質(zhì)量閾值可用信號干擾功率比(SIR)、載波干擾功率比(CIR)、幀差錯率(FER)或比特差錯率(BER)來表示。用一個速率定時器來模擬編碼速率周期性的切換。接收器不斷地檢測當前編碼速率的服務質(zhì)量。一旦速率定時器到時，有關設備會確立最后一個周期內(nèi)所確定的服務質(zhì)量，并將之與速率服務閾值進行比較，然后生成一個速率命令，并將該命令傳送給信號傳輸所相對的另一側(cè)設備的語音編碼器中。這個周期性的過程可以在一個信號進程期間多次重復進行。
在一個通話過程中，由接收器發(fā)出的速率命令(MODE COMMAND)會告訴通話對方應使用什么樣的通話編碼，并且此過程會周期性地在一個閉環(huán)中施行。但對呼叫建立和切換過程而言，由于接收器不會發(fā)出有關編碼速率選擇的信令，發(fā)送方必須根據(jù)一些測量值和運營商規(guī)定的參數(shù)在開環(huán)內(nèi)自己選擇一個適當?shù)木幋a速率。該選擇過程是在呼叫建立或切換過程中由無線資源器(RRM)及接入控制器(AC)來完成的。編碼率在以后的另一個呼叫過程還可以依信道條件(如圖1中所示)而改變。由于對同一個AMR可以在幾個編碼速率中選擇一個較為合適的速率以應付糟糕的傳播環(huán)境和網(wǎng)絡條件，因此無線資源控制器如果采用基于固定速率的接入控制閾值參數(shù)，由于沒有考慮到不同編碼速率的情況，控制器的工作狀態(tài)不會很理想。在這種情況下，一些用戶在發(fā)出呼叫請求時會被拒絕，或者在切換過程中會發(fā)生掉線。這些網(wǎng)絡服務的質(zhì)量會變得非常不理想。在已有技術中，對固定傳輸率語音通信而言，為使傳輸和網(wǎng)絡方面造成的約束條件能夠滿足呼叫建立和切換的要求，采用一個只帶有一個由運營商規(guī)定的閾值的接入控制標準(AC criteria)，來判斷此呼叫是否能為網(wǎng)絡所接受。下面為基于信號干擾比的、只帶有一個閾值的接入控制方案公式的例子Tx_pow_new_user＝Path_loss_new_user+interference_power+SIR_threshold其中Tx_pow_new_user為一個用戶的傳輸功率，Path_loss_new_user表示基站與移動站之間的路徑損耗；interference_power指接收方處的干擾功率；SIR_threshold表示接收方一端以信號干擾比的要求，它主要地取決于由運營商規(guī)定的服務類型，。
如果Tx_pow_new_user超過了網(wǎng)絡(基站和移動站)所允許的最大傳輸功率，則其后選擇無線資源的請求就會被拒絕，并且即使網(wǎng)絡中還有空余的無線資源，用戶信號也會被阻塞，或者出現(xiàn)掉線的情況。

發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，通過自適應切換編碼速率，可變編碼率法(例如AMR法)可以在一個很寬的動態(tài)傳輸環(huán)境下正常工作。當網(wǎng)絡中還有多余的無線資源時，此方法不但具有上述優(yōu)點，在較差的功率和干擾環(huán)境下，還可放寬對接入控制標準的限制。運營商可以根據(jù)上述公式來配置與多個編碼速率相關的幾個信號干擾比閾值。只有出現(xiàn)所有源于多個信號干擾比閾值的信號功率值都超過網(wǎng)絡所允許的最大傳輸功率這種極端的情況下，通話才會被阻塞或者出現(xiàn)掉線的情況。否則，依據(jù)本發(fā)明，在所有的呼叫建立和切換過程中，網(wǎng)絡必能選擇一種編碼速率，通過接入控制的手段來降低出現(xiàn)信號阻塞和掉線的可能性。
除此之外，還可以根據(jù)其他參數(shù)來選擇接入控制模塊中的AMR編碼速率，這些參數(shù)例如可以是干擾水平和系統(tǒng)負載。與設置多個信號干擾比閾值的手段相似，也可以通過額外設定多個干擾和負載閾值的方式來更好地選擇編碼速率。根據(jù)本發(fā)明，只有當絕大多數(shù)標準閾值都被突破的情況下，才會發(fā)生信道請求被拒絕的情況。
采用本發(fā)明AMR多編碼速率的語音通信方案，可以有效的突破已有技術在呼叫建立和切換過程中傳輸環(huán)境和網(wǎng)絡所造成的一些約束條件。在本發(fā)明的這個特點的基礎上，本發(fā)明還在網(wǎng)絡的進行控制過程中引入了多種其它類型的閾值，來降低在呼叫建立過程中出現(xiàn)信號阻塞和切換過程中出現(xiàn)掉線的可能性。同時，根據(jù)本發(fā)明，也可以人工在接入控制過程中由運營商設置多種閾值，還改善信號的接入性能。此外，還可以在接入控制環(huán)節(jié)中設置多種其它類型的閾值，例如當前系統(tǒng)負載余量、當前功率余量和用戶服務級別等方面的閾值，這樣可以使采用AMR方法的網(wǎng)絡在接入控制方面變得更靈活、更有效。
具體地說，本發(fā)明公開了一種語音移動通信過程中調(diào)整編碼速率的方法，采用自適應多速率法，由網(wǎng)絡管理器或用戶決定至少一個可以采用的編碼速率(C1，C2，…，Ci，…)；網(wǎng)絡管理器或用戶綜合考慮用戶對語音質(zhì)量的要求、當前的用戶數(shù)和在接入控制環(huán)節(jié)降低信號接入時發(fā)生信號阻塞和在編碼速率切換時發(fā)生信號掉線的可能性這些因素，根據(jù)編碼速率與決定該編碼速率的至少一個與語音信號有關的量之間的關系，選擇或切換到一個適當?shù)木幋a速率；其特征在于確定該編碼速率的過程還包括(1)運營商配置至少一個與語音信號有關的量(q1，q2，…，qi，…)中每個量的至少一個范圍集合Qi(j)，并且進一步確定由上述至少一個量的至少一個范圍組成至少一個范圍域(Q1，Q2，…，Qi，…)，所述的范圍域至少是一維的；(2)綜合考慮用戶對語音質(zhì)量的要求、當前的用戶數(shù)和在接入控制環(huán)節(jié)降低信號接入時發(fā)生信號阻塞和在編碼速率切換時發(fā)生信號掉線的可能性這些因素，確立上述量(q1，q2，…，qi，…)的所述的范圍域(Q1，Q2，…，Qi，…)與上述至少一個可以采用的編碼速率(C1，C2，…，Ci，…)之間的對應關系；(3)計算對應于用戶當前的通信信號的上述量，(4)將對應于用戶當前的通信信號的上述與語音信號有關的量與由運營商配置的上述量的范圍域(Q1，Q2，…，…，Qi，…)進行比較，(5)根據(jù)(2)中所得的上述范圍域(Q1，Q2，…，Qi，…)與上述可以采用的編碼速率(C1，C2，…，Ci，…)之間的對應關系，確定當前信號所應采用的編碼速率，做出不改變編碼速率或切換編碼速率的決定，并實施該決定。
其中，所配置的與語音信號有關的量例如可以是當前系統(tǒng)負載余量、當前功率余量和用戶服務級別中的一個或多個。
根據(jù)本發(fā)明，網(wǎng)絡管理器或用戶根據(jù)網(wǎng)絡條件、用戶設備的性能等因素，將上述每個量的取值范圍劃分為至少一個區(qū)。這樣，這些量所有的取值范圍就構(gòu)成一個多維空間中的多個“塊”。網(wǎng)絡管理器或用戶綜合考慮網(wǎng)絡容量、用戶對語音質(zhì)量的要求、當前的用戶數(shù)、用戶設備的性能以及在接入控制環(huán)節(jié)降低信號接入時發(fā)生信號阻塞和在編碼速率切換時發(fā)生信號掉線的可能性等多種因素，確定這些多維“塊”與可供選用的編碼速率之間的對應關系。也就是說，一旦得到當前語音信號有關的各個量的數(shù)值(例如功率數(shù)值)，確定這些數(shù)值究竟落在了上述多維空間的哪個“塊”中，然后根據(jù)上述的這些多維“塊”與可供選用的編碼速率之間的對應關系，為當前通信信號選擇適當?shù)木幋a速率。然后，網(wǎng)絡管理器或用戶根據(jù)當前通信信號實際所采用的編碼速率是不是該適當?shù)木幋a速率，做出維持或切換編碼速率的決定，并實施該決定。


圖1為一個信號傳輸進程中采用AMR方案的流程圖。
圖2示出了本發(fā)明根據(jù)多個有關干擾和系統(tǒng)負載方面的閾值而選擇適當?shù)木幋a速率的例子。
(五)
具體實施例方式
下面的四個實施例示范性地給出了實施本發(fā)明方法的一些細節(jié)。
例一在本實施例中，運營商分別可以采用三種AMR編碼速率。相應地，在接入過程中采用三個信號干擾比閾值。各用戶的傳輸功率分別為Tx_pow_new_user1＝Path_loss_new_user+interference_power+SIR_threshold1；Tx_pow_new_user2＝Path_loss_new_user+interference_power+SIR_threshold2；Tx_pow_new_user3＝Path_loss_new_user+interference_power+SIR_threshold3其中Tx_pow_new_user1、Tx_pow_new_user2和Tx_pow_new_user3分別主要由各自的信號干擾比閾值(SIR_threshold1、SIR_threshold2和SIR_threshold3)決定。只有在Tx_pow_new_user1、Tx_pow_new_user2和Tx_pow_new_user3都高于網(wǎng)絡所允許的最大傳輸功率時，本次呼叫才會出現(xiàn)接入阻塞或切換掉線的情況。如果沒有出現(xiàn)這種極端情況，網(wǎng)絡在呼叫建立和切換過程中會自動選擇一種合適的編碼速率，來降低出現(xiàn)接入過程中信號阻塞和切換掉線的情況。
例二(例一方案的延伸)與例一中的條件相似，如果Tx_pow_new_user1、Tx_pow_new_user2和Tx_pow_new_user3中的任何一個都沒有超過網(wǎng)絡所允許的最大傳輸功率，則可以根據(jù)當前用戶的服務級別來確定一個編碼速率。該用戶的服務級別越高，則分配給該用戶的編碼速率的數(shù)據(jù)傳輸率也越高。
例三在本例中，在接入控制算法中除采用多個其它閾值外，還同時采用系統(tǒng)負載和干擾判據(jù)。如圖2中所示，除其它方面的約束條件外，這兩個判據(jù)也同時發(fā)生作用。只有當這兩個判據(jù)同時得到滿足時，才可以選擇與它們相對應的編碼速率。
具體地說，如圖2所示，當干擾閾值1和負載閾值1都沒有被突破時，選擇編碼速率1。這種情況下的語音質(zhì)量最好。
當干擾閾值2和負載閾值2都沒有被突破，但干擾閾值1和負載閾值1中有一個被突破時，選擇編碼速率2。此時的語音質(zhì)量處于中等水平。
當所有的閾值都被突破時(例如此時干擾閾值3和負載閾值3)，就會發(fā)生信號阻塞或掉線的情況。
本領域技術人員不難根據(jù)以上描述而理解并引申出屬于本發(fā)明保護范圍的各種變型。
權(quán)利要求
1，一種語音移動通信過程中調(diào)整編碼速率的方法，采用自適應多速率法，由網(wǎng)絡管理器或用戶決定至少一個可以采用的編碼速率(C1，C2，…，Ci，…)；網(wǎng)絡管理器或用戶綜合考慮網(wǎng)絡容量、用戶對語音質(zhì)量的要求、當前的用戶數(shù)、用戶設備的性能以及在接入控制環(huán)節(jié)降低信號接入時發(fā)生信號阻塞和在編碼速率切換時發(fā)生信號掉線的可能性這些因素，根據(jù)編碼速率與決定該編碼速率的至少一個與語音信號有關的量之間的關系，選擇或切換到一個適當?shù)木幋a速率；其特征在于確定該編碼速率的過程還包括(1)運營商配置至少一個與語音信號有關的量(q1，q2，…，qi，…)中每個量的至少一個范圍集合Qi(j)，并且進一步確定由上述至少一個量的至少一個范圍組成至少一個范圍域(Q1，Q2，…，Qi，…)，所述的范圍域至少是一維的；(2)綜合考慮用戶對語音質(zhì)量的要求、當前的用戶數(shù)和在接入控制環(huán)節(jié)降低信號接入時發(fā)生信號阻塞和在編碼速率切換時發(fā)生信號掉線的可能性這些因素，確立上述量(q1，q2，…，qi，…)的所述的范圍域(Q1，Q2，…，Qi，…)與上述至少一個可以采用的編碼速率(C1，C2，…，Ci，…)之間的對應關系；(3)計算對應于用戶當前的通信信號的上述量，(4)將對應于用戶當前的通信信號的上述與語音信號有關的量與由運營商配置的上述量的范圍域(Q1，Q2，…，…，Qi，…)進行比較，(5)根據(jù)(2)中所得的上述范圍域(Q1，Q2，…，Qi，…)與上述可以采用的編碼速率(C1，C2，…，Ci，…)之間的對應關系，確定當前信號所應采用的編碼速率，做出不改變編碼速率或切換編碼速率的決定，并實施該決定。
2，如權(quán)利要求所述的方法，其中所配置的與語音信號有關的量為當前系統(tǒng)負載余量、當前功率余量和用戶服務級別中的一個或多個。
全文摘要
一種語音移動通信過程中調(diào)整編碼速率的方法，采用自適應多速率法，由網(wǎng)絡管理器或用戶決定至少一個可以采用的編碼速率；網(wǎng)絡管理器或用戶綜合考慮網(wǎng)絡容量、用戶對語音質(zhì)量的要求、當前的用戶數(shù)、用戶設備的性能以及在接入控制環(huán)節(jié)降低信號接入時發(fā)生信號阻塞和在編碼速率切換時發(fā)生信號掉線的可能性這些因素，根據(jù)編碼速率與決定該編碼速率的至少一個與語音信號有關的量之間的關系；測量當前信號的這些量的值，根據(jù)上述關系，維持該編碼方式或切換到一個新的編碼速率。其中，所配置的與語音信號有關的量例如可以是當前系統(tǒng)負載余量、當前功率余量和用戶服務級別等量中的一個或多個。
文檔編號H04B7/26GK1728598SQ200410054878
公開日2006年2月1日 申請日期2004年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月31日
發(fā)明者余立, 蔡月民 申請人:西門子(中國)有限公司