專利名稱：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，具體地說(shuō)，涉及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解碼器。以下描述基于GSM蜂窩式通信系統(tǒng)，本發(fā)明對(duì)這種系統(tǒng)特別實(shí)用。但是，對(duì)本專業(yè)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然本發(fā)明可以應(yīng)用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)钠渌到y(tǒng)。
參見(jiàn)授予Wigren等人的美國(guó)專利5 598 506和5 596 678和授予Heikkila的美國(guó)專利5 557 639以及John Wiley & Sons所著RaymonSteele(出版社)的“移動(dòng)無(wú)線電通信”一書(shū)對(duì)先有技術(shù)和技術(shù)背景的描述。這里所周的以下縮寫(xiě)GSM移動(dòng)通信全球系統(tǒng)(前移動(dòng)(通信)專家組)TCH/FS業(yè)務(wù)信道全速率TCH/HS業(yè)務(wù)信道半速率CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)PBER偽位差錯(cuò)率GSM蜂窩式通信系統(tǒng)可以使用半速率語(yǔ)音編碼解碼器。半速率語(yǔ)音編碼解碼器將16個(gè)8kHz樣值編碼為112位，包含18個(gè)參數(shù)。這112位根據(jù)它們對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量的主觀重要性分成兩組。17個(gè)最不重要的位稱作II級(jí)位而不加保護(hù)。
這些II級(jí)位的訛誤對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量的聽(tīng)覺(jué)影響最小。最重要的95位稱作I級(jí)位，并通過(guò)附加的卷積編碼保護(hù)。I級(jí)位再進(jìn)一步細(xì)分成Ia和Ib，以便另外通過(guò)3位循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)對(duì)最高有效的22位(Ia)加以保護(hù)。所有的I級(jí)位和Ia級(jí)CRC校驗(yàn)位用約束長(zhǎng)度k＝7的1/3速率卷積碼保護(hù)，后者被收縮，以便在發(fā)送之前把發(fā)送的編碼位數(shù)目減少1/3。
為了防止語(yǔ)音發(fā)送和解碼之后出現(xiàn)任何音頻人工痕跡，任何幀刪除和隱蔽機(jī)制都必須對(duì)所有傳播信道類型盡可能精確和有效地檢測(cè)帶有任何Ia級(jí)差錯(cuò)的所有的幀和Ib級(jí)差錯(cuò)大于某數(shù)的幀。對(duì)于GSM全速率和GSM增強(qiáng)全速率編碼解碼器，這是通過(guò)對(duì)語(yǔ)音編碼解碼器使用所謂幀刪除算法的算法把這樣的幀標(biāo)記為壞幀而實(shí)現(xiàn)的。
在這方面，半速率語(yǔ)音編碼解碼器不同于其它GSM指定的編碼解碼器，因?yàn)槌税阉邮盏恼Z(yǔ)音幀標(biāo)記為壞幀的機(jī)制以外，還要求一種額外的機(jī)制，用來(lái)把所接收的幀標(biāo)記為不可靠幀，并利用被稱作“不可靠幀刪除算法”的算法。
當(dāng)所接收的語(yǔ)音幀被標(biāo)記為壞幀時(shí)，語(yǔ)音編碼解碼器刪除該幀，并應(yīng)用隱蔽算法以便使用戶免受壞幀影響。當(dāng)所接收的語(yǔ)音幀被標(biāo)記為不可靠幀時(shí)，語(yǔ)音編碼解碼器對(duì)該語(yǔ)音幀進(jìn)行它自己確認(rèn)校驗(yàn)。若確認(rèn)校驗(yàn)失敗，則語(yǔ)音編碼解碼器刪除該失效的語(yǔ)音幀。若確認(rèn)校驗(yàn)通過(guò)，則該語(yǔ)音幀被認(rèn)為是良好幀，并被該編碼解碼器使用。這種由語(yǔ)音編碼解碼器進(jìn)行的內(nèi)部測(cè)試基于利用人類語(yǔ)音的已知屬性，就是語(yǔ)音的能量變化緩慢，因而不大可能出現(xiàn)突然的變化。
這種內(nèi)部測(cè)試是通過(guò)計(jì)算上一次收到的良好語(yǔ)音幀和當(dāng)前不可靠幀之間能量度量的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)的。若這個(gè)能量差大于某個(gè)預(yù)定的閾值，則該幀被認(rèn)為是壞幀而被刪除。
這樣，半速率語(yǔ)音編碼解碼器顯然需要兩種不同的算法，一種用來(lái)檢測(cè)壞幀，而另一種用來(lái)檢測(cè)不可靠幀。傳統(tǒng)的壞幀檢測(cè)算法包括3位CRC校驗(yàn)和PBER閾值測(cè)試。
對(duì)收到的語(yǔ)音幀的CRC校驗(yàn)是通過(guò)對(duì)22個(gè)Ia級(jí)位重新計(jì)算CRC并將該值與接收值比較而進(jìn)行的。若它們不同，則認(rèn)為CRC校驗(yàn)失敗。PBER是通過(guò)對(duì)已解碼的收到的I級(jí)位重新編碼和收縮，把它們與原來(lái)收到的I級(jí)位進(jìn)行逐位比較，并計(jì)算出差異的個(gè)數(shù)來(lái)計(jì)算的。若超過(guò)了所規(guī)定的PBER(P壞)閾值，則PBER閾值測(cè)試被認(rèn)為失敗。若不論這兩個(gè)測(cè)試中哪一個(gè)失敗了，則收到的語(yǔ)音幀都被標(biāo)記為壞幀。
傳統(tǒng)的不可靠幀檢測(cè)算法也利用PBER閾值測(cè)試，為此，除了閾值P不可靠小于P壞以外，計(jì)算PBER的方法與上述相同。算出PBER大于P壞的幀被標(biāo)記為壞幀，而若算出的PBER大于P不可靠但小于P壞，則標(biāo)記為不可靠幀，同時(shí)，PBER小于P不可靠的幀按定義為良好幀。被標(biāo)記為壞幀的幀自動(dòng)被認(rèn)為是不可靠幀，而不可靠幀不一定是壞幀。
上述判斷不可靠幀的方法并非盡善盡美，因?yàn)樵摲椒ㄊ腔谶@樣一種假定，即算出的PBER與真實(shí)的出錯(cuò)位數(shù)高度相關(guān)。當(dāng)開(kāi)始出現(xiàn)卷積解碼故障，因而不可靠幀不被標(biāo)記時(shí)，這個(gè)假定就不成立。
本發(fā)明的一個(gè)目的是改進(jìn)關(guān)于諸如半速率GSM語(yǔ)音信道等語(yǔ)音信道的不可靠幀檢測(cè)性能，以便提供較佳的音頻性能。
按照本發(fā)明，由第一解碼器解碼的幀與這樣的幀比較，該幀的位被第一時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置以相反的方向進(jìn)行翻轉(zhuǎn)并由第二解碼器解碼，而且這些位被第二時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置以時(shí)間相反的方向翻轉(zhuǎn)。若這兩個(gè)幀之間有任何差異，則所收到的幀被判斷為不可靠幀。
從以下結(jié)合以舉例方式說(shuō)明本發(fā)明的最佳實(shí)施例的附圖所進(jìn)行的描述，將明白本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是按照本發(fā)明的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解碼器的方框圖。
現(xiàn)將參照?qǐng)D1描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例。
如圖1所示，按照本發(fā)明的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解碼器包括均衡器1，用來(lái)對(duì)所收到的幀進(jìn)行均衡、去交錯(cuò)和去收縮，并輸出該幀；第一解碼器2，用來(lái)對(duì)均衡器1輸出的幀進(jìn)行解碼，并將解碼后的幀輸出；第一時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置3，用來(lái)以相反的時(shí)間方向翻轉(zhuǎn)均衡器1輸出的幀的位，并將時(shí)間翻轉(zhuǎn)后的幀輸出；第二解碼器4，用來(lái)對(duì)時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置2輸出的幀進(jìn)行解碼，并輸出解碼后的幀；第二時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置5，用來(lái)以相反的時(shí)間方向翻轉(zhuǎn)第二解碼器4輸出的幀的位，并將時(shí)間翻轉(zhuǎn)后的幀輸出；比較器6，用來(lái)把解碼器2輸出的幀與時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置5輸出的幀比較，并輸出比較結(jié)果；判斷裝置7，用來(lái)按照比較器6輸出的比較結(jié)果判斷所接收的幀是可靠幀還是不可靠幀；以及半速率編碼解碼器8，用來(lái)從判斷裝置7接收不可靠幀標(biāo)志。
具有上述結(jié)構(gòu)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解碼器算法設(shè)計(jì)成檢測(cè)卷積解碼過(guò)程中的故障，并以此確定由卷積碼保護(hù)的數(shù)據(jù)是否可以被認(rèn)為是可靠的。卷積解碼的這種故障狀態(tài)具有以下特征解碼過(guò)程重新同步之前產(chǎn)生一連串基本上隨機(jī)的差錯(cuò)。
在本實(shí)施例中，描述了TCH/HC GSM信道，但更一般地提出了一種在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中鑒別不可靠幀的方法。
在利用小于或等于n的x的反向跟蹤長(zhǎng)度，對(duì)n個(gè)編碼接收的位(包括95個(gè)I級(jí)位、3個(gè)CRC位，6個(gè)尾位)進(jìn)行均衡、去交錯(cuò)、去收縮和卷積解碼，以便產(chǎn)生n個(gè)解碼位的第一序列之后；利用反向跟蹤長(zhǎng)度y(其中y小于或等于n)在相反的時(shí)間方向上對(duì)n個(gè)編碼接收的位的一個(gè)拷貝進(jìn)行卷積解碼，以產(chǎn)生n個(gè)時(shí)間翻轉(zhuǎn)解碼位；對(duì)該n個(gè)時(shí)間翻轉(zhuǎn)解碼位再次進(jìn)行時(shí)間翻轉(zhuǎn)，刪除由翻轉(zhuǎn)解碼過(guò)程引起的位偏移R(R＝k-1，k＝約束長(zhǎng)度＝7)，以產(chǎn)生第二序列，將第一序列的前n-R位與第二序列的前n-R位加以比較，并依照比較結(jié)果判斷所接收的幀是可靠幀還是不可靠幀。
當(dāng)在第一序列和第二序列之間的比較中算出差異的個(gè)數(shù)大于0時(shí)，該幀被標(biāo)記為不可靠幀。
即時(shí)不可靠幀檢測(cè)機(jī)制是在GSM無(wú)線接收機(jī)通常的均衡和去交錯(cuò)階段之后按照以下方法實(shí)現(xiàn)的。
均衡、去交錯(cuò)和去收縮的幀從均衡器1作為由所接收的幀衍生的編碼符號(hào)序列Q輸出。從均衡器1輸出的這211個(gè)編碼符號(hào)在解碼器2進(jìn)行的前向卷積解碼是利用x(x小于105，典型值為31)個(gè)符號(hào)的反向跟蹤長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)的，以便產(chǎn)生包括95個(gè)解碼的I級(jí)位、6個(gè)尾位和3個(gè)CRC位的序列Z。從均衡器1輸出的211個(gè)編碼符號(hào)的一個(gè)拷貝由時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置3以相反的時(shí)間方向?qū)⑵湮环D(zhuǎn)。這個(gè)時(shí)間翻轉(zhuǎn)后的序列在解碼器4上利用反向跟蹤長(zhǎng)度y(y小于105，典型值為15)進(jìn)行方向卷積解碼，以產(chǎn)生時(shí)間翻轉(zhuǎn)的95個(gè)解碼的I級(jí)位、6個(gè)尾位和3個(gè)CRC位。
時(shí)間翻轉(zhuǎn)的位組在時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置5中再次進(jìn)行時(shí)間翻轉(zhuǎn)，從而恢復(fù)原來(lái)的時(shí)間次序，并變?yōu)樾蛄蠺。將序列T的前6位刪除，并將序列T和序列Z的前99位逐位比較，在比較器6算出序列T和序列Z之間差異的個(gè)數(shù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)序列T和序列Z之間的差異時(shí)，在判斷裝置7中把所接收的幀標(biāo)記為不可靠幀。若在序列T和序列Z之間無(wú)差異，則在判斷裝置7中把所接收的幀標(biāo)記為可靠幀。
起始狀態(tài)和最終狀態(tài)已知的任何線性卷積碼的時(shí)間反向解碼都可以通過(guò)將生成多項(xiàng)式的次序翻轉(zhuǎn)并再將各位對(duì)所產(chǎn)生的符號(hào)的貢獻(xiàn)的次序翻轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為一個(gè)例子考慮GSM TCH/HS信道用的n＝3，K＝7的編碼。其特征多項(xiàng)式定義為G0＝1+D2+D3+D5+D6(1011011)G1＝1+D+D4+D6(1100101)G2＝1+D+D2+D3+D4+D6(1111101)其時(shí)間翻轉(zhuǎn)版本則由下式給出T0＝1+D2+D3+D4+D5+D6(1011111)T1＝1+D2+D5+D6(1010011)T2＝1+D+D3+D4+D6(1101101)利用修改的編碼方案，解碼可以在相反的時(shí)間方向上進(jìn)行，但是，必須對(duì)這一時(shí)間反向解碼過(guò)程引起的k-1位的定位誤差進(jìn)行修正。
必須通過(guò)刪除從時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置5輸出的這前6位來(lái)考慮由于時(shí)間翻轉(zhuǎn)解碼過(guò)程引入時(shí)間翻轉(zhuǎn)位的6位偏移量，反向解碼，從而產(chǎn)生序列T。在比較器6中把序列Z的前99位與序列T的前99位加以比較，并計(jì)算出差異的個(gè)數(shù)。若無(wú)差異存在，則把所接收的幀標(biāo)記為可靠幀，否則在判斷裝置7把該幀標(biāo)記為不可靠幀，并送往半速率編碼解碼器8。
反向跟蹤長(zhǎng)度的值x和y可以靠經(jīng)驗(yàn)選擇，使得這個(gè)算法對(duì)要求的信道傳播狀態(tài)達(dá)到最佳性能。
盡管已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的某些最佳實(shí)施例，但是，在不脫離后附權(quán)利要求書(shū)的范圍的情況下可以對(duì)其作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解碼器，它包括均衡器，用來(lái)對(duì)所接收的幀進(jìn)行均衡、去交錯(cuò)和去收縮，并輸出所述幀；第一解碼器，用來(lái)對(duì)從所述均衡器輸出的所述幀進(jìn)行解碼，并輸出解碼后的幀；第一時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置，用來(lái)以相反的時(shí)間方向翻轉(zhuǎn)所述均衡器輸出的所述幀的位，并輸出所述時(shí)間翻轉(zhuǎn)后的幀；第二解碼器，用來(lái)對(duì)從所述第一時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置輸出的所述幀進(jìn)行解碼，并輸出解碼后的幀；第二時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置，用來(lái)以相反的時(shí)間方向翻轉(zhuǎn)從所述第二解碼器輸出的所述幀的位，并輸出所述時(shí)間翻轉(zhuǎn)后的幀；比較器，用來(lái)把從所述第一解碼器輸出的所述幀和從所述第二時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置輸出的所述幀進(jìn)行比較，并輸出所述比較的結(jié)果；以及判斷裝置，用來(lái)按照從所述比較器輸出的所述比較結(jié)果判斷所接收的幀是可靠幀還是不可靠幀。
2.按照權(quán)利要求1的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解碼器，其特征在于所述比較器計(jì)算從所述第一解碼器輸出的所述幀和從所述第二時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置輸出的幀所述之間差異的個(gè)數(shù)，而若從所述第一解碼器輸出的所述幀和從所述第二時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置輸出的所述幀之間存在任何差異，則所述判斷裝置把所接收的幀判斷為不可靠幀。
3.按照權(quán)利要求2的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解碼器，其特征在于若從所述第一解碼器輸出的所述幀和從所述第二時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置輸出的所述幀之間不存在任何差異，則所述判斷裝置把所接收的幀判斷為可靠幀。
4.一種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解碼器，它包括均衡器，用來(lái)對(duì)所接收的幀進(jìn)行均衡、去交錯(cuò)和去收縮，并以n位的串的形式輸出所述幀；第一解碼器，用來(lái)對(duì)從所述均衡器輸出的所述串進(jìn)行解碼，并以第一序列的形式輸出解碼后的串；第一時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置，用來(lái)以相反的時(shí)間方向翻轉(zhuǎn)從所述均衡器輸出的所述串的位，并輸出所述時(shí)間翻轉(zhuǎn)后的串；第二解碼器，用來(lái)對(duì)從所述第一時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置輸出的所述串進(jìn)行解碼，并輸出解碼后的串；第二時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置，用來(lái)以相反的時(shí)間方向翻轉(zhuǎn)從所述第二解碼器輸出的所述串的位，并以第二序列的形式輸出所述時(shí)間翻轉(zhuǎn)后的串；比較器，用來(lái)比較所述第一序列和所述第二序列，并輸出所述比較的結(jié)果；以及判斷裝置，用來(lái)按照從所述比較器輸出的所述比較結(jié)果判斷所接收的幀是可靠幀還是不可靠幀。
5.按照權(quán)利要求4的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解碼器，其特征在于所述比較器計(jì)算所述第一序列和所述第二序列之間差異的個(gè)數(shù)，而若所述第一序列和所述第二序列之間存在任何差異，則所述判斷裝置把所接收的幀判斷為不可靠幀。
6.按照權(quán)利要求5的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解碼器，其特征在于若所述第一序列和所述第二序列之間不存在任何差異，則所述判斷裝置把所接收的幀判斷為可靠幀。
全文摘要
把接收的幀提供給第一解碼器和第一時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置。第一解碼器對(duì)所提供的幀解碼并輸出解碼后的幀。第一時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置在時(shí)間方向上翻轉(zhuǎn)所提供的幀的位并輸出時(shí)間翻轉(zhuǎn)的幀,后者提供給第二解碼器。第二解碼器對(duì)時(shí)間翻轉(zhuǎn)的幀解碼。解碼后的幀提供給第二時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置,后者在時(shí)間方向上翻轉(zhuǎn)解碼后的幀的位,并輸出該幀。比較器把從第一解碼器輸出的幀與從第二時(shí)間翻轉(zhuǎn)裝置輸出的幀加以比較。若這兩個(gè)幀之間存在任何差異,則把所接收的幀判斷為不可靠幀。
文檔編號(hào)G06F11/00GK1267138SQ0010413
公開(kāi)日2000年9月20日 申請(qǐng)日期2000年3月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月13日
發(fā)明者M·伯頓 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社