專利名稱：基于幀分復用的自適應語音業務承載方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及TD-SCDMA系統中的語音通信，更具體地說，涉及在TD-SCDMA系統中基于幀分復用的自適應語音業務承載方法和系統、無線網絡控制器(RNC)以及用戶設備 (UE)。
背景技術：
在全球移動通信(GSM)系統中，有全速率(FR)語音業務和半速率(HR)語音業務， FR是在GSM數字移動電話系統中使用的第一個數字語音編碼標準，編解碼(codec)的平均比特率是13kbps。HR以5. 6kbps進行工作，因而需要全速率codec的一半帶寬，從而語音業務的網絡容量可以加倍，當然在此情況下音頻質量會有所下降。在現有的GSM網絡中，當網絡負載高時，可以切換到HR語音業務來增加語音業務容量。對于TD-SCDMA系統，隨著用戶的增加，中國移動通信公司(CMCC)也希望能夠采用低速率(如AMR 4. 75kbps)語音業務，以節約正交可變擴頻(OVSF)碼。例如，對于TD-SCDMA系統中的高速率(AMR 12. 21ibps)語音業務，對于每個子幀， 在下行鏈路(DL)上使用2XSF16(兩個連續的SF16擴頻碼)，在上行鏈路(UL)上，使用 1 X SF8 ( 一個SF8擴頻碼)。為了實現低速率語音業務，建議在DL和UL上，對于每個子幀都使用1XSF16( — 個SF16擴頻碼)，以使語音業務容量加倍，這被稱為碼分復用(CDM)方法。采用CDM法，對于每一個用戶設備(UE)都分配1XSF16碼，因此需要使用 Midamble K = 16，以便在一個DL或UL時隙上支持最多16個用戶。與Midamble K = 8 (現有網絡中的默認設置)相比，Midamble K = 16的相關性能較差，因此會影響聯合檢測。而且，當Midamble K = 16時，因為檢測窗的長度從16個碼片減少為8個碼片，所以信道脈沖響應(CIR)的峰值在無線環境復雜的情況下容易滑出檢測窗外，如圖1所示。在圖1中，當檢測窗長度是16個碼片(K = 8)時，可以將更多側峰包括在檢測窗內，而不會使這些側峰在無線環境變化或者發生錯誤的SS調整時，滑出窗口外。因此，希望在TD-SCDMA系統中，仍能夠使用Midamble K = 8來實現低速率語音業務。
發明內容
鑒于現有技術中的上述問題，提出了本發明，本發明致力于提供一種在TD-SCDMA 中基于幀分復用(TDM)的自適應語音業務承載方法和系統、無線網絡控制器以及用戶設備。特別是在承載低速率(例如AMR4. 75kbps)語音業務時，仍可使用Midamble K = 8。根據本發明的第一方面，提供了一種在TD-SCDMA系統中基于幀分復用的自適應語音業務承載方法，該方法包括以下步驟在無線網絡控制器處，根據網絡的語音業務負載選擇語音編解碼速率并基于無線幀為用戶設備分配無線資源；和在所述用戶設備處，基于所述無線網絡控制器所選擇的語音編解碼速率和基于無線幀所分配的無線資源，進行語音信號的發送和/或接收。根據本發明的第二方面，提供了一種在TD-SCDMA系統中使用的無線網絡控制器， 該無線網絡控制器包括語音業務負載監測部，該語音業務負載監測部被設置為對網絡內的語音業務負載進行監測；語音編解碼速率選擇部，該語音編解碼速率選擇部被設置為根據所述語音業務負載監測部的監測結果，從預設的語音編解碼速率組中選擇適合于該監測結果的語音編解碼速率，其中，該預設的語音編解碼速率組至少包括第一高語音編解碼速率和第二低語音編解碼速率；無線資源分配部，該無線資源分配部被設置為根據由所述語音編解碼速率選擇部選擇的語音編解碼速率，來以一個或更多個無線幀為單位為一個或更多個用戶設備分配無線資源；以及通知部，該通知部被設置為將所述語音編解碼速率選擇部所選擇的語音編解碼速率和所述無線資源分配部執行無線資源分配的結果通知給所述用戶設備。根據本發明的第三方面，提供了一種在TD-SCDMA系統中使用的用戶設備，該用戶設備包括語音編解碼部、緩沖和速率匹配部以及收發部，其中，所述語音編解碼部被設置為按照系統所選擇的語音編解碼速率對語音信號進行編解碼；所述緩沖和速率匹配部被設置為對經過所述語音編解碼部所編碼的語音信號進行緩沖且根據網絡的語音傳輸速率進行速率匹配處理，隨后將經過速率匹配處理的語音信號發送給所述收發部，和對從所述收發部接收到的語音信號進行去速率匹配處理并將經去速率匹配處理后的語音信號發送給所述語音編解碼部；所述收發部被設置為在基于系統所分配的幀偏移值而確定的幀偏移時段內發送經過所述緩沖和速率匹配部處理的語音信號，和/或在基于系統所分配的幀偏移知而確定的幀偏移時段內接收從網絡發送來的語音信號，并將該語音信號發送給所述緩沖和速率匹配部。根據本發明的第四方面，提供了一種在TD-SCDMA系統中基于幀分復用的自適應語音業務承載系統，其包括無線網絡控制器和用戶設備，其中，所述無線網絡控制器被設置為根據網絡的語音業務負載選擇語音編解碼速率并基于無線幀為用戶設備分配無線資源， 所述用戶設備被設置為基于所述無線網絡控制器所選擇的語音編解碼速率和基于無線幀所分配的無線資源，進行語音信號的發送和/或接收。根據本發明，當網絡中的語音業務負載較低時，可以選擇高語音編解碼速率，并以連續無線幀的方式為用戶設備分配無線資源，而當網絡中的語音業務負載較高時，可以選擇低語音編解碼速率，并以至少一個連續無線幀為單位為至少兩個用戶設備分配同樣的無線資源，從而實現基于幀分復用的自適應語音業務承載。根據本發明，可以基于幀分復用承載低速率語音業務。與傳統的CDM方法相比，基于幀分復用的低速率語音業務承載方法仍可使用Midamble K = 8，從而因其較長的檢測窗口而可獲得良好的檢測性能，同時在多徑無線環境下可以獲得更好的性能。而且，采用基于幀分復用的低速率語音業務承載方法，用戶設備可以更頻繁地使用間歇發送(DTX)和間歇接收(DRX)。這樣，用戶設備只需要在部分無線幀而非在所有無線幀上進行發送或接收。因此，用戶設備可以節省更多功率。
所包括的附圖用來提供對本發明的進一步的理解，其構成了說明書的一部分，例示了本發明的實施方式，并與文字說明一起用來解釋本發明的原理，其中對于相同的要素， 始終用相同的附圖標記來表示。在附圖中圖1是檢測窗長度分別為8個碼片和16個碼片時的信道脈沖響應的峰值的對比圖；圖2是例示根據本發明一個實施方式的用戶平面的實現示例的圖；圖3是例示根據本發明一個實施方式的控制平面的實現示例的圖；圖4是例示根據本發明一個實施方式的傳輸信道配置的圖；圖5是例示根據本發明一個實施方式的物理信道配置的圖；圖6是例示傳統的采用CDM方法來承載低速率語音業務與根據本發明一個實施方式采用TDM方法來承載低速率語音業務時的物理信道配置的對比圖；圖7是例示與本發明有關的TD-SCDMA系統的網絡結構的圖；圖8是例示根據本發明一個實施方式的用戶設備(UE)的構成的功能框圖；圖9是例示根據本發明一個實施方式的無線網絡控制器(RNC)的構成的功能框圖；圖10是例示根據本發明一個實施方式的自適應語音業務承載方法的總體流程圖；圖11是例示根據本發明一個實施方式的自適應語音業務承載方法在RNC處的處理過程示例的流程圖；以及圖12A和圖12B分別是例示根據本發明一個實施方式的自適應語音業務承載方法在UE處的處理過程示例的流程圖。
具體實施例方式
參照下面的描述和附圖，將清楚本發明的這些和其他方面。在這些描述和附圖中， 具體公開了本發明的特定實施方式，來表示實施本發明的原理的一些方式，但是應當理解， 本發明的范圍不受此限制。相反，本發明包括落入所附權利要求書的精神和內涵范圍內的所有變化、修改和等同物。針對一個實施方式描述和/或例示的特征，可以在一個或更多個其它實施方式中以相同方式或以類似方式使用，和/或與其他實施方式的特征相結合或代替其他實施方式的特征使用。應當強調的是，術語“包括”當在本說明書中使用時用來指所述特征、要件、步驟或組成部分的存在，但不排除一個或更多個其它特征、要件、步驟、組成部分或它們的組合的存在或增加。參照以下附圖，將更好地理解本發明的許多方面。在本發明的一個圖或實施方式中示出的部件和特征可以與一個或更多個其它圖或實施方式中示出的部件和特征相結合。 此外，在附圖中，相同的標號在全部圖中都標示對應的部分，并且可以用來標示一個以上實施方式中的相同或類似部分。首先，參照圖2-6來描述根據本發明一個實施方式采用幀分復用(TDM)的方法在 TD-SCDMA系統中實現低速率(例如AMR 4. 75kbps)語音業務的原理。
在TD-SCDMA系統中，可以至少實現例如AMR 12. 2kbps (高)和AMR 4. 75kbps (低) 兩種速率的語音業務。在實現AMR 4. 75kbps的語音業務時，希望仍采用與AMR 12. 2kbps的語音業務相同的碼資源，即，對于下行鏈路(DL)，使用兩個連續的SF16碼，而對于上行鏈路(UL)，使用一個SF8碼，這樣可以繼續使用相同的Midamble K = 8。計算表明，AMR 4. 75kbps的語音業務的傳輸帶寬允許以兩個虛擬資源單元(VRU) 為單位進行無線資源分配。多個(例如兩個)用戶設備(UE)在不同的無線幀上共用相同的無線資源，即相同的載頻、相同的時隙、相同的信道碼。這樣，系統可以容納更多的語音業務用戶。圖2例示了根據本發明一個實施方式的用戶平面(UP)的實現示例。在Iu UP層，不管采用何種語音業務承載方法，都將按照20ms的Iu定時間隔 (ITI)來傳輸協議數據單元(PDU)。PDU由RAB子流組合指示符(RFCI)和業務數據單元 (SDU)組成，BP, PDU = RFCI+SDU。對于語音業務，無線鏈路控制(RLC)層是透明的。但需要在媒體訪問控制(MAC) 層完成緩沖和速率匹配功能。例如，對于AMR 4. 75kbps的語音業務的子流#1和子流#2，MAC實體需要完成如下的緩沖和速率匹配功能 當從下層(幀協議(FP)層)接收到分組時，按照20ms的間隔(這等于Iu UP 層的ITI)向上層傳送SDU; 當在屬于自己的時間片(重復長度(RL))內向FP層發送分組時，發送雙倍的數據量。這樣，從傳統的CDM方法改變到根據本發明的TDM方法對于Iu UP層是透明的。可以以IOms的無線幀為單位，將相同的物理資源分配給兩個UE，在這兩個UE之間相互切換， 實現基于TDM的低速率語音業務承載。圖3是例示根據本發明一個實施方式的控制平面的實現示例的圖。控制平面的實現類似于用戶平面的實現，區別之處在于要在MAC層復用4個信令無線承載(SRB)，其中兩個SRB用于無線資源控制層(RRC)，另外兩個SRB用于網絡適配子層(NAS)，這些SRB及其作用在本領域是公知的，在此不再詳細描述。考慮到語音業務的實時性，需要縮短TDM的周期(重復周期(RP))。為此，專用信道(DCH)的SRB的傳輸時間間隔(TTI)要盡可能小，但SRB的帶寬仍要保持，例如為1. 7kbps或3. 4kbps。這樣，保持Midamble K = 8和檢測窗的長度為16個碼片，通過1 2的TDM，實現了 CS域4. 75kbps的語音+3. 4kbps的SRB的承載，從而使得系統語音業務的容量可以加倍。圖4是例示根據本發明一個實施方式的傳輸信道配置的圖。圖5是例示根據本發明一個實施方式的物理信道配置的圖。圖6是例示傳統的采用CDM方法來承載低速率語音業務與根據本發明一個實施方式采用TDM方法來承載低速率語音業務時的物理信道配置的對比圖。從圖中可見，根據本發明，可以節約碼資源。考慮到語音業務的實時特性，RP要設置得盡可能小，例如可以設置為40ms。具體地，傳輸和物理信道參數例如可以定義如下· RP = 40ms，重復長度(RL) = 20ms ； 語音子流#1 :TTI = 10ms, TB size (傳輸塊大小)=42或39比特； 語音子流#2 =TTI = 10ms, TB size (傳輸塊大小)=53比特；· SRB :TTI = 20ms, TB size = 148 比特。對于SRB的MAC-d實體，在它自己的20ms RL內將發送1 X 148比特，因此SRB的平均比特率是3. 41ibps。使用3. 4kbps的SRB而非1. 7kbps的SRB，可以減小控制面中的延遲。在大多數情況下，在SRB中都不傳輸數據，因而語音無線承載可以使用所有的無線帶
覓ο表1示出了根據本發明一個實施方式的對于低速率語音業務所采用的物理信道參數配置。
權利要求
1.一種在TD-SCDMA系統中基于幀分復用的自適應語音業務承載方法，該方法包括以下步驟在無線網絡控制器處，根據網絡的語音業務負載選擇語音編解碼速率并基于無線幀為用戶設備分配無線資源；和在所述用戶設備處，基于所述無線網絡控制器所選擇的語音編解碼速率和基于無線幀所分配的無線資源，進行語音信號的發送和/或接收。
2.如權利要求1所述的方法，其中，在無線網絡控制器處，根據網絡的語音業務負載選擇語音編解碼速率并基于無線幀分配無線資源的步驟進一步包括根據網絡的語音業務負載，從預設的語音編解碼速率組中選擇適合于該語音業務負載的語音編解碼速率，其中，該預設的語音編解碼速率組至少包括第一高語音編解碼速率和第二低語音編解碼速率；根據所選擇的語音編解碼速率來以一個或更多個無線幀為單位為一個或更多個用戶設備分配無線資源；以及將所選擇的語音編解碼速率以及無線資源分配結果通知給所述一個或更多個用戶設備。
3.如權利要求2所述的方法，其中，在用戶設備處，基于所述無線網絡控制器所選擇的語音編解碼速率和基于無線幀所分配的無線資源，進行語音信號的發送和/或接收的步驟進一步包括基于所接收到的語音編解碼速率對語音信號進行采樣、編碼，對所獲得的語音采樣進行緩沖且根據網絡的語音傳輸速率進行速率匹配，并在基于所接收到的無線資源分配結果中包括的幀偏移值而確定的幀偏移時段內發送所緩沖的且經過速率匹配的語音采樣；和/ 或在基于所接收到的無線資源分配結果中包括的幀偏移值而確定的幀偏移時段內接收從網絡發送來的語音信號，并按所接收到的語音編解碼速率對該語音信號進行解碼。
4.如權利要求3所述的方法，其中，在所述用戶設備處，以與所接收到的無線資源分配結果中包括的碼道的重復周期相等的時段為單位來緩沖語音采樣。
5.如權利要求4所述的方法，其中，所述在無線網絡控制器處選擇語音編解碼速率的步驟包括若網絡的語音業務負載低于規定的閾值，則選擇所述第一高語音編解碼速率；和若網絡的語音業務負載高于規定的閾值，則選擇所述第二低語音編解碼速率。
6.如權利要求5所述的方法，其中，所述在無線網絡控制器處分配無線資源的步驟包括若在所述選擇語音編解碼速率的步驟中選擇了所述第一高語音編解碼速率，則以連續無線幀的方式為各個所述用戶設備分配無線資源；和若在所述選擇語音編解碼速率的步驟中選擇了所述第二低語音編解碼速率，則通過合適地設置碼道的重復周期和重復長度以及幀偏移值，以至少一個連續無線幀為單位分別為至少兩個用戶設備分配同樣的無線資源。
7.如權利要求2到6中任一項所述的方法，其中，所述第一高語音編解碼速率為AMR 12. 2kbps，所述第二低語音編解碼速率為AMR4. 75kbps。
8.一種在TD-SCDMA系統中使用的無線網絡控制器，該無線網絡控制器包括語音業務負載監測部，該語音業務負載監測部被設置為對網絡內的語音業務負載進行監測；語音編解碼速率選擇部，該語音編解碼速率選擇部被設置為根據所述語音業務負載監測部的監測結果，從預設的語音編解碼速率組中選擇適合于該監測結果的語音編解碼速率，其中，該預設的語音編解碼速率組至少包括第一高語音編解碼速率和第二低語音編解碼速率；無線資源分配部，該無線資源分配部被設置為根據由所述語音編解碼速率選擇部選擇的語音編解碼速率，來以一個或更多個無線幀為單位為一個或更多個用戶設備分配無線資源；以及通知部，該通知部被設置為將所述語音編解碼速率選擇部所選擇的語音編解碼速率和所述無線資源分配部執行無線資源分配的結果通知給所述用戶設備。
9.如權利要求8所述的無線網絡控制器，其中，當所述語音業務負載監測部監測到網絡內的語音業務負載低于規定的閾值時，所述語音編解碼速率選擇部選擇所述第一高語音編解碼速率，并且所述無線資源分配部以連續無線幀的方式為各個所述用戶設備分配無線資源，而當所述語音業務負載監測部監測到網絡內的語音業務負載高于規定的閾值時，所述語音編解碼速率選擇部選擇所述第二低語音編解碼速率，并且所述無線資源分配部通過合適地設置碼道的重復周期和重復長度以及幀偏移值，以至少一個連續無線幀為單位為至少兩個用戶設備分配同樣的無線資源。
10.如權利要求8或9所述的無線網絡控制器，其中，所述第一高語音編解碼速率為 AMR 12. 2kbps，所述第二低語音編解碼速率為AMR4. 75kbps。
11.一種在TD-SCDMA系統中使用的用戶設備，該用戶設備包括語音編解碼部、緩沖和速率匹配部以及收發部，其中，所述語音編解碼部被設置為按照系統所選擇的語音編解碼速率對語音信號進行編解碼，所述緩沖和速率匹配部被設置為對經過所述語音編解碼部所編碼的語音信號進行緩沖且根據網絡的語音傳輸速率進行速率匹配處理，隨后將經過速率匹配處理的語音信號發送給所述收發部，和對從所述收發部接收到的語音信號進行去速率匹配處理并將經去速率匹配處理后的語音信號發送給所述語音編解碼部，所述收發部被設置為在基于系統所分配的幀偏移值而確定的幀偏移時段內發送經過所述緩沖和速率匹配部處理的語音信號，和/或在基于系統所分配的幀偏移知而確定的幀偏移時段內接收從網絡發送來的語音信號，并將該語音信號發送給所述緩沖和速率匹配部。
12.如權利要求11所述的用戶設備，其中，所述緩沖和速率匹配部進一步被設置為，以與系統所分配的碼道的重復周期相等的時段為單位來緩沖語音采樣。
13.如權利要求12所述的用戶設備，其中，所述語音編解碼速率是從至少包括第一高語音編解碼速率和第二低語音編解碼速率的組中選擇的，并且其中，當系統選擇了所述第一語音編解碼速率時，所述用戶設備被以連續無線幀的方式分配無線資源；而當系統選擇了所述第二低語音編解碼速率時，所述用戶設備被分配了合適設置的碼道的重復周期和重復長度以及幀偏移值，且以至少一個連續無線幀為單位與至少一個其它用戶設備復用同樣的無線資源。
14.如權利要求11到13中任一項所述的用戶設備，其中，所述第一高語音編解碼速率為AMR 12. 2kbps,并且所述第二低語音編解碼速率為AMR 4. 75kbps。
15.一種在TD-SCDMA系統中基于幀分復用的自適應語音業務承載系統，其包括無線網絡控制器和用戶設備，其中，所述無線網絡控制器被設置為根據網絡的語音業務負載選擇語音編解碼速率并基于無線幀為所述用戶設備分配無線資源，并且其中，所述用戶設備被設置為基于所述無線網絡控制器所選擇的語音編解碼速率和基于無線幀所分配的無線資源，進行語音信號的發送和/或接收。
16.如權利要求15所述的自適應語音業務承載系統，其中，所述無線網絡控制器為權利要求8到10中任一項所述的無線網絡控制器，所述用戶設備為權利要求11到14中任一項所述的用戶設備。
全文摘要
本發明涉及在TD-SCDMA系統中基于幀分復用的自適應語音業務承載方法和系統。該方法包括以下步驟在無線網絡控制器處，根據網絡的語音業務負載選擇語音編解碼速率并基于無線幀為用戶設備分配無線資源；和在所述用戶設備處，基于所述無線網絡控制器所選擇的語音編解碼速率和基于無線幀所分配的無線資源，進行語音信號的發送和/或接收。根據本發明，當網絡中的語音業務負載較低時，可以選擇高語音編解碼速率，并以連續無線幀的方式為用戶設備分配無線資源，而當網絡中的語音業務負載較高時，可以選擇低語音編解碼速率，并以至少一個連續無線幀為單位為至少兩個用戶設備分配同樣的無線資源，從而實現基于幀分復用的自適應語音業務承載。
文檔編號G10L19/00GK102237091SQ20101016322
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月30日 優先權日2010年4月30日
發明者劉陽, 李鋒, 田陽 申請人:愛立信(中國)通信有限公司