專利名稱：用于速率匹配的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種用于速率匹配的裝置和方法，尤其涉及一種用于使第一帶寬的速率與在GSM或TD-SCDMA系統中用于語音信道的第二帶寬的速率相匹配的裝置和方法。
例如在GSM或TD-SCDMA系統使用的那樣，典型的語音服務或傳統的語音信道定義數據塊，該數據塊包含按照其重要性分類的語音數據。更確切地說，這種類型的語音信道數據塊具有不同的基本上由主觀的質量標準確定的優先權。其結果是，一部分需要傳輸的語音數據必須例如通過所謂“卷積編碼器”被編碼，因為對于語音數據的正確解碼，該語音數據具有比數據塊的第二部分更高的優先權，該第二部分不需要編碼，因為它對于數據的正確解碼具有較低的優先權。
這里，在必須進行的速率匹配中產生了一個特殊的問題，因為在一個物理接口上的數據速率并不總是與一個更高水平上接口的數據速率一致。該速率匹配的組成是如果可供使用的物理信道或物理接口提供高于所需的數據速率，則對一定數量的比特進行重復；或者，如果該物理信道提供低于所需的數據速率，則對一些比特進行穿孔(punktieren)，即從數據流中刪除一些比特。
圖1示出了用于速率匹配這種語音數據的傳統裝置的簡化方框圖。按照圖1，NDK表示一個有用數據信道或更高水平的信道，它包括第一帶寬BB1，并具有例如高優先權的數據包D1和低優先權的數據包D2。因為高優先權的數據包D1中的傳送錯誤使用戶或者接收者感覺到不方便，所以該數據包按圖1由編碼器K進行編碼，從而產生編碼后的數據包D1′。低優先權的數據包D2由于其不敏感性或由于其對于接收者來講很小的干擾敏感性，因此例如不進行編碼。按照這種方式得到一個部分編碼的數據量D1′+D2，但是，該數據量通常與傳輸數據信道DK或物理接口的可用第二帶寬BB0不一致。
為了進行速率匹配，現在使用速率匹配單元RA，如果可供使用的傳輸數據信道DK具有更高的數據速率或更大的帶寬，則該單元對一定數量的比特進行重復；或者，如果傳輸數據信道DK提供低于所需的數據速率或帶寬，則該單元對一些比特進行穿孔，即從數據流中刪除一些比特。
按照圖1，通常只能刪除數據中編碼的那一部分。如果數據然后在一個沒有示出的接收器中被再次解碼，則必須在該數據流中重新引入缺少的比特，其中，解碼器識別可能的錯誤并在可能時對錯誤進行糾正。其結果是，計算的比特錯誤速率在數據流或者在數據傳輸中可以被接受。
但是，按照圖1的通常使用的速率匹配，特別是在穿孔時帶來一個根本的問題。通過穿孔，編碼后的比特從數據流中被刪除。但是，在解碼中，這些比特用中性(擦除)數值代替。這意味著，將可以造成錯誤保護降低的值加入到數據流中。即通過強烈的穿孔降低了整個系統的性能或效率。另一方面，可能通過重復各比特而浪費了寶貴的帶寬，如果該帶寬沒有在解碼器中被利用的話。
因此，本發明要解決的技術問題是，實現一種用于速率匹配的裝置和方法，可以簡單和低廉地實現該裝置和方法，并對整個系統的效率沒有影響。
關于裝置的技術問題是通過以下方式解決的，即，應用一種用于對有用數據信道的第一帶寬與數據傳輸信道的第二帶寬進行速率匹配的裝置，該裝置具有一個編碼裝置，用于對至少有用數據信道的部分數據量進行編碼，和一個控制單元，用于根據所述第一和第二帶寬對將由控制編碼裝置編碼的部分數據量的大小進行控制。
關于方法的技術問題是通過以下方式解決的，即，設置一種用于對有用數據信道的第一帶寬與數據傳輸信道的第二帶寬進行速率匹配的方法，該方法具有以下步驟a)選擇有用數據信道數據的預定部分數據量；c)對所選擇的部分數據量進行編碼，以產生編碼的部分數據量；以及c)將編碼的部分數據量和有用數據信道的沒有選擇的部分數據量進行組合，其中，在步驟a)中根據所述第一和第二帶寬選擇所述預定部分數據量的大小。
特別是通過應用一個編碼裝置，對有用數據信道的至少部分數據進行編碼，和一個控制裝置，根據第一和第二帶寬控制由編碼裝置編碼的部分數據量的大小，以簡單和低廉方式得到一種速率匹配而沒有明確地使用速率匹配單元。因為編碼裝置特別是在語音數據的速率匹配中總是存在的，所以可以特別廉價地建立這種語音數據速率匹配。
此外，構造一個速率匹配單元，使至少被部分編碼的有用數據信道的帶寬與傳輸數據信道的帶寬相匹配，其中，該速率匹配單元由控制單元控制。按照這種方式，在僅僅使用編碼裝置和有用數據信道的相應部分數據不可以實現的情況下，也可以實現速率匹配。
此外，速率匹配單元也可以由控制單元根據由編碼裝置進行的編碼來控制，由此可以實現速率匹配的進一步簡化。特別是在進行穿孔時，能夠由此按對每個編碼的了解，優先地刪除或去除具有較低優先權的數據或比特。
編碼裝置優選地由多個并行工作的編碼單元組成，該編碼單元例如由一個1/3編碼器和一個1/2編碼器組成。在使用這種編碼器的情況下，特別是在GSM或TD-SCDMA系統中，能夠以有利方式實現準確分級的速率匹配。
下面對照附圖所示的一種實施方式對本發明作進一步的說明。其中，圖1是按現有技術的用于速率匹配的裝置的簡化方框圖；圖2是按第一實施方式的用于速率匹配的裝置的簡化方框圖；圖3是按第二實施方式的用于速率匹配的裝置的簡化方框圖；和圖4是按第三實施方式的用于速率匹配的裝置的簡化方框圖。
圖2表示一種用于速率匹配的裝置的簡化方框圖，該裝置用于使有用數據信道NDK的第一帶寬BB1的速率與數據傳輸信道DK的第二帶寬BB0的速率相匹配。因為例如在GSM或TD-SCDMA系統中具有的語音編碼器產生具有不同重要性或優先權的數據，所以有可能對一部分數據不編碼，而對另一部分數據進行編碼。在這樣的系統或語音編碼器中，總共有六個不同的用于語音傳輸和由用戶主觀確定的比特質量級別(優先權)。作為第一種簡化，按照圖2，將這六個主觀質量級別概括為三個質量組a、b和c，由此已經產生對速率匹配的一種簡化。更確切地說，質量組c或其所屬的數據信道NDK的數據包具有很小的優先權或重要性，質量組b或其所屬的數據包具有中等的優先權，而質量組a或其所屬的數據包具有最高的優先權。
例如數據包a、b和c的長度為112比特(112＝a+b+c)。與此對應，在數據傳輸信道DK中傳輸的數據包的長度為296比特。為了匹配這種不同的數據速率或帶寬，必須因此進行速率匹配。按照本發明，這種速率匹配現在不是通過速率匹配單元，而是通過使用一個總是設置在系統中的編碼裝置K進行。
例如，在GSM或TD-SCDMA系統中具有一個1/3編碼單元K1和一個1/2編碼單元K2，它們分別對包括輸入的數據量在內的數據進行三倍和雙倍的編碼。為了實現速率匹配，另有一個控制單元S，該單元此時根據要求的速率匹配或者第一和第二帶寬BB1和BB0，控制由編碼裝置K編碼的有用數據信道NDK的數據包a、b和c的大小和長度。在將有用數據信道NDK的每個數據包112比特與數據傳輸信道DK的每個數據包296比特相匹配的情況中，使用了每8個所謂尾比特(Tail Bit)(296＝a′+b′+c)，并產生下列等式NDK112＝a+b+cDK 296＝3*(a+8)+2*(b+8)+c+8此時為了在有用數據信道NDK和數據傳輸信道DK之間獲得速率匹配，控制單元S可以按下表選擇或控制用于部分數據包a、b和c的數據量或長度，由此可以在不使用額外的速率匹配單元的情況下獲得速率匹配。
在上面描述的所謂“半速率速度”模式中，通過使用“半速率速度”信道，將TD-SCDMA中的語音數據打包為112比特長的數據包，其中，一個數據包持續20ms。這對應于5.6k比特的純數據速率。
但是，按同樣的方式也可以進行一種所謂的“加強的全速率速度”模式，其中，每20ms產生具有244比特長度的數據包，這對應于12.2k比特的純數據速率。由此上述等式變為NDK 244＝a+b+cDK624＝3*(a+8)+2*(b+8)+c+8對于控制單元S可能的用于待編碼部分數據量a、b和c的大小或長度由下表給出
其結果是，在“加強的全速率速度”模式中，也可以在僅僅使用總是存在的編碼單元K1和K2而無需使用特殊的速率匹配單元的條件下進行速率匹配。因此，這種裝置的造價特別便宜。因為此外編碼單元K1和K2可以并行工作，沒有硬件資源浪費，所以可以加速整個系統的運行。這種速率匹配的一個根本優點還在于，能夠更好地適應對用于語音傳輸的語音信道或其不同的質量級別或重要性級別的要求。由此，在充分使用可供使用的傳輸信道的情況下，實現了最大可能的語音質量。
圖3表示按第二實施方式的用于速率匹配的裝置的簡化方框圖，其中，相同的附圖標記表示相同或對應的部件，并在下面的描述中避免重復。
按照圖3，除了在圖2中表示的部件外還有一個速率匹配單元RA，用于使至少部分編碼的有用數據信道NDK的帶寬BB1′與數據傳輸信道DK的帶寬BB0匹配，其中，速率匹配單元RA額外地由控制單元S根據第一和第二帶寬BB1和BB0進行控制。更確切地說，例如現在可以進行用于減小帶寬的穿孔，其中，在考慮部分數據包a、b和c的重要性或質量級別的條件下，將相應的數據丟棄。按照這種方式也可以實現這樣的速率匹配，而該速率匹配在僅僅使用編碼裝置K的情況下是不能實現的，或者會造成不希望的語音質量惡化。因為考慮到第一和第二帶寬BB1和BB0之外，還考慮到待編碼的部分數據包a、b和c的重要性或質量級別，所以得到一種改善的速率匹配。
圖4表示按第三實施方式的用于速率匹配的裝置的簡化方框圖，其中，和圖2和3中一樣，相同的附圖標記表示相同或對應的部件，因此在下面的詳細描述中避免重復。
按照圖4，用于速率匹配的裝置和圖3表示的裝置一樣具有額外的速率匹配單元RA。同樣，通過控制單元S這樣控制有用數據信道NDK的部分數據包a、b和c的重要性或質量級別，即，使得為每個編碼單元K1和K2提供不同的數據包長度和大小。此外，和在圖3中一樣，速率匹配單元RA由控制單元S根據第一和第二帶寬或各自質量級別的長度或部分數據包a、b和c進行控制。但是，根據第三實施方式，現在還要考慮在速率匹配單元RA中進行速率匹配時的編碼方式，其中，將由編碼單元K1和K2應用的編碼方法通知控制單元S，而該單元根據在編碼裝置K中進行的編碼對速率匹配單元RA進行額外的控制。按對不同編碼方法和各部分數據包a、b和c的大小以及在BB1和BB0之間原則上所需的速率匹配的了解，可以由此例如這樣進行有目的的穿孔，即，僅將不重要的數據(低優先權)去除或刪除。按這種方式，通過最大利用可供使用的傳輸帶寬提高了速率匹配的質量。此外，因為總是存在的編碼單元K1和K2被用于速率匹配，所以還降低了整個系統的造價。
以上按在GSM或TD-SCDMA系統中的編碼語音數據描述了本發明。但是，它并不局限于此，還涉及其它很多對具有不同優先權的數據進行速率匹配的系統。此外，還按三個質量組或部分數據包描述了本發明。但它并不局限于此，而是可以按相同的方式舍棄這種概括，并按系統現有質量級別另由各自的編碼裝置處理。按同樣的方式，其結果可以是，編碼裝置具有多個編碼單元，該編碼單元特別是不局限于所描述的1/3和1/2編碼器。
權利要求
1.一種用于對有用數據信道(NDK)的第一帶寬(BB1)與數據傳輸信道(DK)的第二帶寬(BB0)進行速率匹配的裝置，其特征在于，一個編碼裝置(K)，用于對至少有用數據信道(NDK)的部分數據量(a，b)進行編碼，和一個控制單元(S)，用于根據所述第一和第二帶寬(BB1，BB0)對將由控制編碼裝置(K)編碼的部分數據量(a，b)的大小進行控制。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，一個速率匹配單元(RA)，用于使至少部分編碼的有用數據信道(NDK)的帶寬(BB1′)與所述數據傳輸信道(DK)的帶寬(BB0)相匹配，其中，所述速率匹配單元(RA)由所述控制單元(S)控制。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述速率匹配單元(RA)還由所述控制單元(S)根據在所述編碼裝置(K)進行的編碼來進行控制。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述編碼裝置(K)具有多個并行工作的編碼單元(K1，K2)。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的裝置，其特征在于，所述編碼裝置(K)具有一個1/3編碼器(K1)和一個1/2編碼器(K2)。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的裝置，其特征在于，所述有用數據信道(NDK)包括具有六個主觀質量級別的編碼語音數據，該質量級別被概括成三個質量組(a，b，c)。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述編碼的語音數據表示GSM或TD-SCDMA系統的數據。
8.一種用于對有用數據信道(NDK)的第一帶寬(BB1)與數據傳輸信道(DK)的第二帶寬(BB0)進行速率匹配的方法，該方法具有以下步驟a)選擇有用數據信道(NDK)數據的預定部分數據量(a，b)；c)對所選擇的部分數據量(a，b)進行編碼，以產生編碼的部分數據量(a′，b′)；以及c)將編碼的部分數據量(a′，b′)和有用數據信道(NDK)的沒有選擇的部分數據量(c)進行組合，其特征在于，在步驟a)中根據所述第一和第二帶寬(BB1，BB0)選擇所述預定部分數據量(a，b)的大小。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，還具有一個步驟d)根據所述第一和第二帶寬(BB1，BB0)進行額外的速率匹配。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述額外的速率匹配還根據在所述步驟b)中的編碼進行。
11.根據權利要求8至10中任一項所述的方法，其特征在于，所述編碼表示對所述有用數據信道(NDK)數據的選擇部分數據量(a，b)的并行編碼。
12.根據權利要求8至11中任一項所述的方法，其特征在于，所述編碼表示進行1/3編碼和1/2編碼。
13.根據權利要求8至12中任一項所述的方法，其特征在于，所述有用數據信道(NDK)的數據包括具有六個主觀質量級別的編碼語音數據，該質量級別被概括成三個質量組(a，b，c)。
全文摘要
本發明涉及一種用于對有用數據信道(NDK)的第一帶寬(BB1)與數據傳輸信道(üDK)的第二帶寬(BB0)進行速率匹配的裝置和方法。在此，該速率匹配是通過用于對至少有用數據信道(NDK)數據的部分數據量(a，b)進行編碼的編碼裝置(K)和用于控制將由編碼裝置(K)編碼的部分數據量(a，b)的大小的控制單元(S)實現的。
文檔編號H04L1/00GK1555627SQ01817906
公開日2004年12月15日 申請日期2001年10月22日 優先權日2000年10月24日
發明者安德烈亞斯·福爾肯伯格, 霍爾格·蘭登伯格, 阿爾布雷克特·孔茲, 蘭登伯格, 安德烈亞斯 福爾肯伯格, 雷克特 孔茲 申請人:西門子公司