專利名稱：估計(jì)多速率系統(tǒng)中初始信道質(zhì)量的系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
本說明書中會(huì)用到如下縮略語。為了便于參閱，將其列于如下表1中。
表1縮略語定義ACELP 代數(shù)碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)ACS 活動(dòng)編解碼器組AFS AMR全速率語音服務(wù)AHS AMR半速率語音服務(wù)AMR AMR多速率語音服務(wù)BER 誤碼率BSS 基站子系統(tǒng)BTS 基站收發(fā)器CDMA 碼分多址CELP 編碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)CHD 信道解碼器CHE 信道編碼器C/I 載干比(用于估計(jì)鏈路質(zhì)量)CMI 編解碼器模式指示CMC 編解碼器模式命令CMR 編解碼器模式請(qǐng)求編解碼器1 ACS中的最低語音比特率模式(CMC/CMR/CMI＝0)編解碼器2 ACS含有2個(gè)或更多編解碼器時(shí)第二低語音比特率解碼器(CMC/CMR/CMI＝1)編解碼器3 ACS含有3個(gè)或更多編解碼器時(shí)第三低語音比特率編解碼器(CMC/CMR/CMI＝2)編解碼器4 ACS含有4個(gè)或更多編解碼器時(shí)最高語音比特率編解碼器(CMC/CMR/CMI＝3)DL 下行鏈路EDGEGSM(或全球)增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率演進(jìn)EFR GSM增強(qiáng)全速率語音編解碼器FACCH 快速隨路控制信道FIR 有限脈沖響應(yīng)FR GSM全速率語音編解碼器GSM 全球移動(dòng)通信系統(tǒng)，通用數(shù)字蜂窩標(biāo)準(zhǔn)HR GSM半速率語音編解碼器ICM 初始解編碼器模式IIR 無限脈沖響應(yīng)MS 移動(dòng)臺(tái)，例如蜂窩電話PDC 個(gè)人數(shù)字蜂窩電話RATSCCH 穩(wěn)健AMR業(yè)務(wù)同步控制信道SACCH 慢速隨路控制信道SPD 語音解碼器SPE 語音編碼器TDMA時(shí)分多址TCH 業(yè)務(wù)信道TRAU編碼轉(zhuǎn)換和速率適配裝置UL 上行鏈路WCDMA 寬帶CDMA3GPP第三代伙伴項(xiàng)目，WCDMA標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字通信系統(tǒng)如數(shù)字蜂窩電話系統(tǒng)常常用于傳送語音。因?yàn)檫@些系統(tǒng)都有帶寬限制，所以語音通常利用語音編碼器編碼成低比特率。目前有各種方法用于此類語音編碼。在現(xiàn)代數(shù)字蜂窩技術(shù)中，這些方法中大多數(shù)基于編碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(CELP)或其某種變體。此類語音編解碼器經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，目前用于所有主要數(shù)字蜂窩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括GSM/EDGE、PDC、TDMA、CDMA和WCDMA。
本發(fā)明是在GSM場景中進(jìn)行描述的。在此標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，目前有四種標(biāo)準(zhǔn)化的語音服務(wù)，其中三種服務(wù)獲得實(shí)施并投入公用。最初的語音編解碼器是熟知的全速率(FR)編解碼器。然后是半速率(HR)語音編解碼器，它只需FR編解碼器的一半帶寬，從而允許蜂窩運(yùn)營商在相同頻率分配情況下支持兩倍之多的用戶。然后是增強(qiáng)全速率(EFR)語音編解碼器，它需要的凈比特率(信道編碼之后)與最初的FR編解碼器相當(dāng)，但語音質(zhì)量有較大的提高。
GSM標(biāo)準(zhǔn)最近引入了AMR語音編解碼器。該語音編解碼器還將用于即將出現(xiàn)的EDGE和3GPP蜂窩系統(tǒng)。
AMR語音服務(wù)與固定速率編解碼器的根本不同之處在于定義了多個(gè)語音速率且語音速率可以動(dòng)態(tài)地加以改變。對(duì)于每個(gè)語音速率，定義了信道編碼方案?？梢愿淖冋Z音速率，以使信道編碼與鏈路質(zhì)量相匹配。AMR操作模式既有半速率的，也有全速率的。
AMR語音服務(wù)在容量和語音質(zhì)量方面優(yōu)于先前的GSM語音編解碼器。容量增加很大程度上是因?yàn)槌巳俾室酝膺€可以選擇半速率。因?yàn)樽鳛锳MR編解碼器基礎(chǔ)的ACELP技術(shù)優(yōu)于最初的HR語音編解碼器技術(shù)，所以AMR半速率編解碼器在語音質(zhì)量方面可能被接受(不同于其HR前身技術(shù))。
AMR編解碼器的自適應(yīng)特征還用于增加容量。因?yàn)樾诺谰幋a可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地提高，所以獲得附加的編碼增益是可能的，這意味著以更低C/I比得到可接受的操作是可能的。因?yàn)镚SM系統(tǒng)通常是干擾受限(相對(duì)于噪聲受限)的，所以更低的平均C/I比意味著有可能在同一系統(tǒng)上增加更多用戶。
僅考慮全速率MR服務(wù)，用戶察覺到的語音質(zhì)量改善優(yōu)于固定速率語音編解碼器(FR，EFR)。由于MR用戶經(jīng)歷不佳的信道條件(例如在小區(qū)邊緣或在衰落中)，因此語音速率降低且信道編碼增加。語音速率降低導(dǎo)致更低但還可接受的語音質(zhì)量。這種動(dòng)態(tài)改變以受控的方式執(zhí)行，以使語音解碼器中的BER始終保持在可接受的水平。在相似條件下采用固定速率的語音編解碼器，語音解碼器內(nèi)的誤碼率(BER)會(huì)迅速達(dá)到可接受的水平，從而導(dǎo)致解碼器輸出的語音質(zhì)量劣化。


圖1中顯示了完整AMR系統(tǒng)的高級(jí)框圖。該AMR系統(tǒng)集成在網(wǎng)絡(luò)側(cè)的主GSM基站組件TRAU和BTS中以及便攜式設(shè)備側(cè)的MS或移動(dòng)終端中。
在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，語音編碼器(SPE)和信道編碼器(CHE)以及信道解碼器(CHD)和語音解碼器(SPD)通過串行A-bis接口連接。對(duì)于每條鏈路，通過估計(jì)當(dāng)前信道質(zhì)量來得到質(zhì)量信息?；谠撔诺蕾|(zhì)量以及考慮到網(wǎng)絡(luò)控制的可能約束，位于網(wǎng)絡(luò)側(cè)的編解碼器模式控制可選擇要應(yīng)用的編解碼器模式。
要采用的信道模式(TCH/AFS或TCH/AHS)受網(wǎng)絡(luò)控制。上行鏈路和下行鏈路始終應(yīng)用相同的信道模式。
為了實(shí)現(xiàn)具有多個(gè)編解碼器速率和編解碼器方案所帶來的好處，在給定時(shí)間為給定鏈路(信道條件)選擇最優(yōu)編解碼器速率是非常重要的。這是通過閉合環(huán)路控制機(jī)制來實(shí)現(xiàn)的，其中網(wǎng)絡(luò)實(shí)際基于信道質(zhì)量測(cè)量來控制兩條鏈路上的速率。
為了適配編解碼器模式，接收側(cè)執(zhí)行輸入鏈路的鏈路質(zhì)量測(cè)量。對(duì)這些測(cè)量結(jié)果進(jìn)行處理以得到質(zhì)量指標(biāo)。對(duì)于上行鏈路適配，直接將該質(zhì)量指標(biāo)饋送到UL模式控制單元。該單元將質(zhì)量指標(biāo)與某些閾值比較，還將網(wǎng)絡(luò)控制的可能約束納入考慮而生成指示要在上行鏈路上使用的編解碼器模式的編解碼器模式命令。然后將編解碼器模式命令在帶內(nèi)傳送到移動(dòng)臺(tái)側(cè)，其中以對(duì)應(yīng)的編解碼器模式對(duì)輸入的語音信號(hào)進(jìn)行編碼。對(duì)于下行鏈路適配，移動(dòng)臺(tái)內(nèi)的DL模式請(qǐng)求生成器將DL質(zhì)量指標(biāo)與某些閾值比較，并生成指示用于該下行鏈路的首選編解碼器模式的編解碼器模式請(qǐng)求。然后將該編解碼器模式請(qǐng)求在帶內(nèi)傳送到網(wǎng)絡(luò)側(cè)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)將其饋送到DL模式控制單元。該單元一般會(huì)授權(quán)請(qǐng)求的模式。但是，考慮到網(wǎng)絡(luò)控制的可能約束，它也可能會(huì)忽略該請(qǐng)求。然后將所得到的編解碼器模式應(yīng)用于在下行方向上對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行編碼。對(duì)于上行和下行鏈路，將當(dāng)前應(yīng)用的編解碼器模式作為編解碼器模式指標(biāo)連同編碼的語音數(shù)據(jù)一起在帶內(nèi)傳送。在解碼器上，對(duì)該編解碼器模式指示進(jìn)行解碼，并將其用于對(duì)接收語音數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
從一組編解碼器模式中選擇編解碼器模式選項(xiàng)(ACS、活動(dòng)編解碼器組)，所述組可以包括1至4個(gè)AMR編解碼器模式。對(duì)于全速率信道，定義總共8個(gè)語音編解碼器速率，各速率具有唯一的信道編碼與之相關(guān)聯(lián)。對(duì)于半速率服務(wù)，使用更低的語音速率。ACS表示這些編解碼器速率的一個(gè)子集。與此集合相關(guān)的是0至3個(gè)切換閾值和遲滯值的列表，此列表分別由DL模式請(qǐng)求生成器和UL模式控制單元用于生成編解碼器模式請(qǐng)求和編解碼器模式命令。這些配置參數(shù)(ACS、閾值、遲滯值)在呼叫建立時(shí)定義，可以在切換時(shí)或呼叫過程中修改，例如通過在RATSCCH信道上發(fā)送的特殊重配置消息來修改。此外，可以分別為上行和下行信道定義配置參數(shù)。
編解碼器模式的傳輸通過特殊帶內(nèi)信令來執(zhí)行。該帶內(nèi)信令由ACS的2位索引號(hào)構(gòu)成。感興趣的值是AHS情況下編碼成4比特的信道和AFS情況下編碼成8個(gè)比特的信道。這些比特分別分配在456比特的AFS語音幀或228比特的AHS語音幀內(nèi)，分別余下448個(gè)比特和224個(gè)比特用于編碼的語音幀。
每個(gè)編碼的幀只包含一個(gè)帶內(nèi)數(shù)據(jù)值，并且?guī)?nèi)數(shù)據(jù)在含義上交替。對(duì)于每個(gè)其他語音幀，帶內(nèi)數(shù)據(jù)表示編解碼器模式指示(CMI)。CMI指示用于指示當(dāng)前傳送它的鏈路上所用的編解碼器模式，由此指示應(yīng)該如何將接收語音幀解碼，即要解碼哪種信道編碼。每個(gè)CMI必須靜態(tài)地存儲(chǔ)在接收器上，因?yàn)樗甘救绾螌⑺邮盏陌膸约跋乱粠獯a。
剩余幀中的帶內(nèi)數(shù)據(jù)提供有關(guān)在相反鏈路上應(yīng)該采用的模式的指示。對(duì)于下行幀中的數(shù)據(jù)，該字段稱為編解碼器模式命令(CMC)，因?yàn)榇酥迪騇S指示在上行鏈路上要采用哪種編解碼器模式。對(duì)于上行幀中的數(shù)據(jù)，該字段稱為編解碼器模式請(qǐng)求(CMR)，因?yàn)檫@是MS想要看到的在下行鏈路上使用的編解碼器模式。網(wǎng)絡(luò)通常利用CMR來操縱下行編解碼器速率，但并不要求這樣做。
給定上述鏈路適配，余下要做的是確定如何選擇最優(yōu)的編解碼器模式。為此，估計(jì)給定鏈路的信道質(zhì)量，并將其用于確定ACS內(nèi)那些編解碼器速率的最優(yōu)編解碼器速率。為簡潔起見，下文將只考慮至MS接收器的下行鏈路。要明確的是，這些概念同樣適用于上行鏈路(BTS接收器)。
信道質(zhì)量必須由MS接收器來監(jiān)視。GSM接收器已經(jīng)監(jiān)視此鏈路并將RXLEV(接收信號(hào)強(qiáng)度)和RXQUAL(接收信號(hào)質(zhì)量)參數(shù)通過SACCH回送到BTS。但是，測(cè)量信道質(zhì)量的這些方法通常不足以滿足AMR鏈路適配目的。
AMR的信道質(zhì)量映射到0和31.5dB之間的載干比(C/I)比，但實(shí)際的感興趣范圍通常更窄。多種用于估計(jì)此信道質(zhì)量測(cè)量值的方法是可行的。最顯而易見的方法是，顯式地估計(jì)載波和干擾能量。也可以采用其他測(cè)量技術(shù)，如估計(jì)BER并將其映射到C/值或使用維特比量度。信道質(zhì)量估計(jì)的特殊方法在本公開范圍之外，因此，任何一種方法均可適用。本文中的唯一假設(shè)是，信道質(zhì)量測(cè)量值是基于每個(gè)接收突發(fā)或幀來估計(jì)的，并且它可以映射到一個(gè)C/I比。
將該C/I比與某些閾值進(jìn)行比較，以計(jì)算要返回到BTS的CMR值。一般來說，強(qiáng)信號(hào)(C/I比)指示下行鏈路上可以采用較高的語音速率(低信道編碼)。弱信號(hào)指示需要更多的信道編碼(以及低語音速率)。
精確的閾值由網(wǎng)絡(luò)在AMR配置期間以信號(hào)形式傳送，即在定義ACS的同時(shí)進(jìn)行。為了防止當(dāng)信道質(zhì)量在閾值附近時(shí)，編解碼器模式在兩種速率之間過度振蕩，遲滯值也是AMR配置的一部分。在典型的AMR接收器中，將RF數(shù)據(jù)的輸入突發(fā)解調(diào)并組裝成幀。然后將它們傳遞給信道解碼器，繼而將所得結(jié)果發(fā)送到語音解碼器。與此同時(shí)，基于來自原始突發(fā)的輸入、解調(diào)器、信道解碼器和/或信道解碼器輸入/輸出數(shù)據(jù)來執(zhí)行信道質(zhì)量測(cè)量。信道質(zhì)量用于計(jì)算模式請(qǐng)求值。
信道質(zhì)量(C/I估計(jì))通常基于突發(fā)(TDMA幀)或語音幀來測(cè)量。(在AFS中，一個(gè)語音幀由4個(gè)突發(fā)構(gòu)成，而在AHS中2個(gè)突發(fā)構(gòu)成一個(gè)語音幀)。因?yàn)榭焖偎ヂ?、天線朝向和其他短暫的信道擾動(dòng)，在這些測(cè)量結(jié)果中將會(huì)觀測(cè)到相當(dāng)大的差異。跳頻(通常在GSM系統(tǒng)中)增加了又一個(gè)導(dǎo)致信道條件快速變化的因素。
跟蹤快速變化的信道條件是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)檫@實(shí)際上需要實(shí)施在給定隨機(jī)性條件下不可行的某種預(yù)測(cè)。因此，希望去除快速變化分量而集中于長期平均(緩變)信道質(zhì)量。為此，對(duì)基于突發(fā)或幀測(cè)量的信道質(zhì)量估計(jì)值進(jìn)行濾波處理。
鏈路適配標(biāo)準(zhǔn)建議采用500毫秒(對(duì)于AFS突發(fā)為100個(gè)抽頭(tap)，對(duì)于AHS突發(fā)為50個(gè)抽頭)FIR(移動(dòng)平均)濾波器。為本公開目的，假定將采用這種濾波器。要明確的是，在本發(fā)明范圍內(nèi)還可以類似方式采用包括不同數(shù)量的FIR抽頭和/或極點(diǎn)(IIR濾波器)的替代濾波器。
當(dāng)在呼叫開始時(shí)指定了業(yè)務(wù)信道或因發(fā)生切換而指定了新的業(yè)務(wù)信道時(shí)，移動(dòng)臺(tái)往往在預(yù)先不知道信道質(zhì)量的情況下開始使用它。因?yàn)闉V波器依賴于過去值，所以設(shè)計(jì)者怎樣選擇以初始化C/I估計(jì)濾波器狀態(tài)會(huì)直接影響初始性能。最簡單的方法是以諸如零的固定值來初始化該濾波器的狀態(tài)。實(shí)際的C/I測(cè)量值隨時(shí)間推移而取代預(yù)先加載的初始值。在ICM對(duì)于當(dāng)前RF條件不是最優(yōu)的給定情況下，延遲對(duì)最優(yōu)編解碼器模式的請(qǐng)求，直到實(shí)際測(cè)量結(jié)果支配濾波器狀態(tài)為止。
考慮這種情況移動(dòng)臺(tái)按命令采用其最低比特率的編解碼器來開始呼叫(在采用啟動(dòng)模式(startmode)的隱含規(guī)則時(shí)這種情況非常常見)，而RF信道質(zhì)量可以支持最高比特率編解碼器。移動(dòng)臺(tái)繼續(xù)使用較低速率編解碼器，直到足夠多的零值被置換，以致于經(jīng)濾波處理的C/I估計(jì)值超過請(qǐng)求ACS中下一最高速率編解碼器所需的閾值為止。此過程持續(xù)，直到請(qǐng)求最高速率的編解碼器為止。在此過程期間，用戶會(huì)感到音頻質(zhì)量下降，直到請(qǐng)求到最優(yōu)編解碼器為止。
當(dāng)基站一開始就指令采用最高速率編解碼器時(shí)會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)問題。由于以零值初始化所述濾波器狀態(tài)，可能的是移動(dòng)臺(tái)會(huì)在呼叫開始時(shí)基于濾波器的第一次計(jì)算結(jié)果請(qǐng)求較低比特率的編解碼器。僅在實(shí)際RF測(cè)量值支配C/I估計(jì)濾波器中的初始化值之后才請(qǐng)求最優(yōu)編解碼器。為了防止此啟動(dòng)問題，可以禁止請(qǐng)求新編解碼器的能力，直到濾波器被填充了實(shí)際RF測(cè)量值為止。即使無線電鏈路質(zhì)量可以支持最高比特率語音編解碼器，這種任意的實(shí)現(xiàn)方案會(huì)導(dǎo)致呼叫開始時(shí)(或切換之后立刻)音頻質(zhì)量不必要地下降。雖然先前這些示例集中于以零值初始化的C/I估計(jì)濾波器，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，采用任何常量值存在類似的問題。
呼叫建立或切換時(shí)ICM通常不是由基站任意選擇的?；臼煜び绊懶诺蕾|(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)方面，如小區(qū)布局和小區(qū)負(fù)載。小區(qū)小的網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載輕的小區(qū)往往即使在切換時(shí)仍具有較好的信道質(zhì)量。而與此相反，負(fù)載重或小區(qū)大的網(wǎng)絡(luò)在切換時(shí)信道往往質(zhì)量不佳。再者，網(wǎng)絡(luò)通常在呼叫建立時(shí)具有一些顯式的信道質(zhì)量指示，這些指示由RXQUAL或RXLEV測(cè)量值報(bào)告，RXQUAL或RXLEV測(cè)量值由MS在變更TCH信道時(shí)作為移動(dòng)臺(tái)輔助的切換程序的一部分測(cè)得或作為呼叫建立時(shí)切換到TCH之前測(cè)得的SDCCH測(cè)量值的一部分。涉及切換，網(wǎng)絡(luò)通常在命令執(zhí)行切換之前要求MS所報(bào)告的相鄰小區(qū)的RXLEV要比在服務(wù)小區(qū)的好。因此，網(wǎng)絡(luò)總是具有對(duì)MS的接收信道質(zhì)量的粗略估計(jì)。
基于上述情況，網(wǎng)絡(luò)在呼叫開始或切換時(shí)較適于確定應(yīng)該用于至MS的下行鏈路的ICM。因此，應(yīng)該采用指令的ICM值，直到MS可以合理的置信度估計(jì)信道質(zhì)量，例如在濾波器填充了測(cè)量值而非初始值時(shí)為止。
先前描述的與濾波器初始化有關(guān)的問題是它在指定新信道時(shí)忽略了網(wǎng)絡(luò)的意向。網(wǎng)絡(luò)在這方面要比MS靈巧，更適于選擇AMR速率。如果MS初始化為某設(shè)定值(如零)，則會(huì)迫使CMR采用非最優(yōu)編解碼器(速率最低者)，直到濾波器填充了實(shí)際RF測(cè)量值為止。
非最優(yōu)編解碼器的問題在呼叫建立時(shí)可能不是太突出。但是，每次切換時(shí)切換到非最優(yōu)編解碼器則十分不理想。注意，進(jìn)行AMR操作的主要情境(和動(dòng)機(jī))是在弱信號(hào)條件下，例如在小區(qū)邊緣。在小區(qū)邊緣處(例如較大小區(qū)的臨界信道質(zhì)量或較小小區(qū)中的良好信道質(zhì)量)，可能發(fā)生多次切換，從而導(dǎo)致在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)使用所述非最優(yōu)編解碼器。如果采用高階FIR濾波器，此問題會(huì)進(jìn)一步加劇。較高階的濾波器實(shí)際上會(huì)延長使用非最優(yōu)編解碼器的時(shí)間。
所需要的是一種方法，用于確定初始信道質(zhì)量估計(jì)，以便允許在分配新RF信道的任何時(shí)候?qū)嶋H會(huì)經(jīng)常使用最優(yōu)編解碼器。
發(fā)明的公開本發(fā)明包括一種方法，用于在使用新RF信道時(shí)在接收器上估計(jì)初始RF信道質(zhì)量，以便在多速率服務(wù)中選擇最優(yōu)編解碼器模式。通常因呼叫建立或進(jìn)行切換而收到新的RF信道。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種方法，用于在接收新RF信道時(shí)在接收器上估計(jì)初始RF信道質(zhì)量，以便在多速率語音服務(wù)中選擇最優(yōu)編解碼器模式?；谕话l(fā)或幀獲取信道質(zhì)量估計(jì)。然后，對(duì)每個(gè)輸入突發(fā)或幀計(jì)算載干(C/I)比。接著以計(jì)算C/I比以動(dòng)態(tài)方式初始化由N個(gè)抽頭構(gòu)成的濾波器。在本實(shí)施例中，以動(dòng)態(tài)方式初始化所述濾波器包括以首次計(jì)算C/I比初始化所述濾波器的所有N個(gè)抽頭。最后，對(duì)這些C/I比進(jìn)行濾波以消除隨機(jī)性。其結(jié)果是更好的信道質(zhì)量估計(jì)，可用于多速率語音服務(wù)的編解碼器模式選擇。
在另一個(gè)實(shí)施例中，以所計(jì)算C/I比動(dòng)態(tài)地初始化所述濾波器的步驟包括以每個(gè)計(jì)算C/I比按比例填充所述N個(gè)抽頭，以便每個(gè)計(jì)算C/I比按比例表示在所述濾波器中。因不平均劃分余下的抽頭以最近計(jì)算的C/I比填充。應(yīng)用本方法，一直到所計(jì)算C/I比的數(shù)量等于濾波器抽頭總數(shù)的1/2為止。然后以正常方式，即在一進(jìn)一出的基礎(chǔ)上輸入新計(jì)算C/I比。
在另一個(gè)實(shí)施例中，以所計(jì)算C/I比動(dòng)態(tài)地初始化所述濾波器的步驟包括從與接收器通信的基站獲取用于多速率語音服務(wù)的編解碼器模式的數(shù)量、ACS的閾值和遲滯值以及初始編解碼器模式。接著，利用從基站得到的適當(dāng)閾值和遲滯值確定初始編解碼器模式的平均值來計(jì)算如下值即用于基于編解碼器模式的閾值和遲滯值初始化所述濾波器的所有N個(gè)抽頭的值。當(dāng)編解碼器模式是最低比特率的編解碼器模式時(shí)，采用較低的實(shí)際限制。同樣地，當(dāng)所述編解碼器模式是最高比特率的編解碼器模式時(shí)，采用較高的實(shí)際限制。
在另一個(gè)實(shí)施例中，以所計(jì)算C/I比動(dòng)態(tài)地初始化所述濾波器的步驟包括從與所述接收器通信的基站獲取所述多速率語音服務(wù)的編解碼器模式的數(shù)量、用于每種編解碼器模式的閾值和遲滯值以及初始編解碼器模式。接著，通過將遲滯值加到所述初始編解碼器模式的下限閾值上來計(jì)算如下值即用于基于所述編解碼器模式的閾值和遲滯值初始化所述濾波器的所有N個(gè)抽頭的值。
附圖簡介圖1顯示基本AMR語音系統(tǒng)的高級(jí)方框圖。
圖2是說明有足夠的濾波器狀態(tài)歷史信息用于信道質(zhì)量估計(jì)時(shí)，典型AMR條件下編解碼器模式請(qǐng)求的流程圖。
圖3說明用于初始化濾波器狀態(tài)以估計(jì)信道質(zhì)量的一個(gè)過程。
圖4圖示剛剛利用圖3的過程初始化之后的濾波器狀態(tài)。
圖5說明用于初始化濾波器狀態(tài)以估計(jì)信道質(zhì)量的另一個(gè)過程。
圖6顯示已利用圖5所示過程得到六個(gè)信道質(zhì)量估計(jì)之后的濾波器狀態(tài)。
圖7標(biāo)識(shí)AMR系統(tǒng)中每個(gè)編解碼器的閾值和遲滯點(diǎn)。
圖8說明用于初始化濾波器狀態(tài)的計(jì)算值和相鄰遲滯方法。
圖9說明用于初始化濾波器狀態(tài)的計(jì)算值加偏移量方法。
發(fā)明的最佳實(shí)施方式本發(fā)明涉及在AMR系統(tǒng)中確定更可靠和精確的初始信道質(zhì)量估計(jì)。初始信道質(zhì)量估計(jì)指呼叫開始或切換到新小區(qū)時(shí)的第一估計(jì)。在這些場合，沒有歷史濾波數(shù)據(jù)可用于提供正常的信道質(zhì)量估計(jì)。目前，沒有定義的方法用于確定這些場合的信道質(zhì)量。
下面介紹幾種提供初始信道質(zhì)量估計(jì)的方法。
在介紹這些初始信道質(zhì)量估計(jì)方法之前，最好回顧一下正常的信道質(zhì)量估計(jì)方法。圖2是說明有足夠?yàn)V波器狀態(tài)歷史信息用于信道質(zhì)量估計(jì)時(shí)，典型AMR條件下編解碼器模式請(qǐng)求的流程圖。第一步是利用突發(fā)或幀確定RF質(zhì)量測(cè)量值200。然后，對(duì)這些測(cè)量值應(yīng)用C/I濾波器210。然后檢查目前所用的編解碼器模式，以核實(shí)它是否是ACS中的最高模式215。如果它是，則跳過檢查步驟220。如果否，則將濾波的C/I值與上限閾值220進(jìn)行比較。如果它超過上轉(zhuǎn)換點(diǎn)，則請(qǐng)求下一更高的編解碼器230。如果它未超過上限閾值，則接著檢查當(dāng)前編解碼器模式是否是ACS中的最低模式225。如果是，則請(qǐng)求同一編解碼器260。如果否，則在當(dāng)前編解碼器不是ACS中的最低者，則對(duì)照更低的閾值檢查C/I值240。如果C/I測(cè)量值低于該更低的閾值，則請(qǐng)求下一更低編解碼器250。否這，如果C/I測(cè)量值在閾值容許范圍內(nèi)，則請(qǐng)求同一編解碼器260。
就上述過程而言，本發(fā)明涉及步驟210，即C/I濾波。
圖3介紹第一初始信道質(zhì)量估計(jì)方法。它本質(zhì)上以根據(jù)第一接收突發(fā)或幀確定的第一計(jì)算C/I值初始化全部濾波器狀態(tài)。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于在大多數(shù)情況下強(qiáng)制使信道質(zhì)量估計(jì)值更快地達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)值。對(duì)于此類情況，本方法避免了當(dāng)指定新信道時(shí)設(shè)置非最優(yōu)的初始編解碼器的問題。
分析接收RF信號(hào)，以基于第一突發(fā)確定信道質(zhì)量300。計(jì)算該第一突發(fā)的C/I比310。一旦計(jì)算完成，則利用該C/I比如8dB填充濾波器狀態(tài)中的所有抽頭320，并根據(jù)圖2所述的過程請(qǐng)求編解碼器。
圖4顯示剛剛根據(jù)圖3的過程初始化之后的濾波器狀態(tài)。在本示例中，計(jì)算出8dB的C/I比，并將其初始化到濾波器狀態(tài)的所有100個(gè)抽頭中。然后基于此值選擇編解碼器模式。由此起，利用實(shí)際的值串行更新濾波器狀態(tài)。
利用第一值初始化濾波器可能并非總是最優(yōu)的，因?yàn)樾诺蕾|(zhì)量測(cè)量值的差異通?？赡苁执?。這在衰落環(huán)境中和/或在使用跳頻時(shí)尤其正確，但因?yàn)楣烙?jì)技術(shù)中的隨機(jī)性，甚至可能在靜態(tài)的單頻信道中觀測(cè)到這種情況。因此，可以將接收突發(fā)估計(jì)成具有比在該突發(fā)之前或之后即收到的那些突發(fā)高得多或低得多的質(zhì)量。采用長信道質(zhì)量估計(jì)濾波器的目的是為了平滑此隨機(jī)性。
如果第一估計(jì)信道質(zhì)量測(cè)量值對(duì)于信道是非典型的(即非正常值)，則第一計(jì)算值方法可能導(dǎo)致非最優(yōu)結(jié)果。非正常值將導(dǎo)致強(qiáng)制采用非最優(yōu)的編解碼器速率。因?yàn)樗畛湔麄€(gè)緩沖器，此編解碼器模式將被使用相當(dāng)長時(shí)間。隨著濾波器填以新的信道估計(jì)值，填充的值會(huì)促使朝更優(yōu)的編解碼器切換。
初始化所述濾波器的另一種方法以類似于前一方法的方式開始，即以第一計(jì)算值初始化所述濾波器。但是，后續(xù)信道質(zhì)量估計(jì)值按比例填充濾波器狀態(tài)。這稱為比例填充法。這樣，在可用時(shí)，第二信道質(zhì)量估計(jì)填第二半濾波器狀態(tài)，而在第一半濾波器狀態(tài)中保持第一信道質(zhì)量估計(jì)值。同樣，以第三信道質(zhì)量C/I估計(jì)值填充最后三分之一的濾波器狀態(tài)，而以第二估計(jì)值填充第二三分之一濾波器狀態(tài)，以及以第一估計(jì)值填充第一三分之一濾波器狀態(tài)。此過程繼續(xù)，直到濾波器填充了與濾波器可以正常運(yùn)行的各估計(jì)值對(duì)應(yīng)的值為止。
圖5說明在按突發(fā)進(jìn)行基本C/I估計(jì)時(shí)初始化濾波器狀態(tài)以估計(jì)信道質(zhì)量的比例填充過程。測(cè)量當(dāng)前RF突發(fā)以估計(jì)信道質(zhì)量500，并計(jì)算C/I比510。如果當(dāng)前突發(fā)是第一突發(fā)，則以該信道質(zhì)量估計(jì)值填充整個(gè)濾波器狀態(tài)520。對(duì)每個(gè)新突發(fā)重復(fù)該過程。當(dāng)新突發(fā)的新C/I比確定時(shí)，以這些新值按比例填充濾波器狀態(tài)。圖6顯示利用圖5的過程得到六個(gè)信道質(zhì)量估計(jì)值之后的濾波器狀態(tài)。這樣，由于本示例中已獲得六個(gè)信道質(zhì)量測(cè)量值，因此，每個(gè)C/I比表示濾波器的六分之一。這在圖6中示出，其中上述C/I值被標(biāo)記為X0至X5。
上述比例填充法認(rèn)識(shí)到，每個(gè)新的信道質(zhì)量測(cè)量值可創(chuàng)建一種情形，即信道質(zhì)量測(cè)量值的總個(gè)數(shù)不可整除濾波器狀態(tài)中的抽頭數(shù)。為了適應(yīng)這種情況，對(duì)將抽頭總數(shù)除以信道質(zhì)量測(cè)量值的當(dāng)前個(gè)數(shù)之后余下的抽頭填充以最近的信道質(zhì)量測(cè)量值。例如，一個(gè)具有7個(gè)信道質(zhì)量測(cè)量值的100抽頭濾波器會(huì)使每個(gè)信道質(zhì)量測(cè)量值占據(jù)14個(gè)抽頭，而剩余兩個(gè)抽頭未考慮。這最后兩個(gè)抽頭將填充以最近的信道質(zhì)量測(cè)量值。該比例填充法可以數(shù)學(xué)方式表示為Integer(抽頭總數(shù)/信道質(zhì)量測(cè)量值的當(dāng)前個(gè)數(shù))，其中剩余的抽頭填充以最近的信道質(zhì)量測(cè)量值。
進(jìn)而應(yīng)用該比例填充法，直到信道質(zhì)量測(cè)量值的個(gè)數(shù)等于濾波器抽頭總數(shù)的1/2為止。當(dāng)達(dá)到此閾值時(shí)，將該濾波器視為達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并以一進(jìn)一出的方式將附加信道質(zhì)量測(cè)量值輸入濾波器。
本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，通過調(diào)整濾波器本身可以獲得等效的結(jié)果。開始時(shí)不使用任何濾波器。在第二次估計(jì)之后，將使用一抽頭濾波器，并依此類推。
比例填充法優(yōu)于第一計(jì)算法之處在于，它不但在典型情況下能快速找到最優(yōu)編解碼器，而且還會(huì)快速減輕無關(guān)信道質(zhì)量估計(jì)的影響。即，使第一估計(jì)值的過度加權(quán)更快地減小。
另一種確定初始信道質(zhì)量的方法是，針對(duì)每個(gè)ARM呼叫和AMR切換，利用基站指定的ICM和適當(dāng)?shù)拈撝?遲滯值參數(shù)計(jì)算用于初始化C/I估計(jì)濾波器狀態(tài)的值?？紤]該ICM時(shí)，移動(dòng)臺(tái)利用基站的信道質(zhì)量知識(shí)。
圖7說明AMR系統(tǒng)中每種編解碼器模式的閾值和遲滯值點(diǎn)的使用。每種編解碼器模式涵蓋與信道質(zhì)量相關(guān)的指定C/I值(單位為dB)范圍。C/I值越高表示RF信道質(zhì)量越好，C/I值越低表示RF信道質(zhì)量越差。涵蓋較低C/I值的編解碼器配置為對(duì)語音信號(hào)執(zhí)行較大糾錯(cuò)，而涵蓋較高C/I值的編解碼器只需較少糾錯(cuò)。每種編解碼器模式的C/I范圍由上限閾值和下限閾值界定，并且還包含相鄰編解碼器模式之間的小C/I重疊。該重疊范圍由遲滯值參數(shù)設(shè)定。
雖然圖7顯示有四種編解碼器模式，但在給定的AMR系統(tǒng)中可以有較少的編解碼器模式。編解碼器模式的數(shù)量不影響本發(fā)明的性質(zhì)或操作。
有許多種計(jì)算方法可用于初始化濾波器狀態(tài)。一種方法是以基站指定的ICM所對(duì)應(yīng)的上限和下限轉(zhuǎn)換點(diǎn)的平均值初始化所述濾波器狀態(tài)。
考慮圖8所示的實(shí)例，其中將樣本dB值應(yīng)用于編解碼器模式閾值和遲滯值參數(shù)。在本實(shí)例中，基站指定完全配置(fully provisioned)的ACS，其中編解碼器模式3是ICM。由圖8可知，編解碼器模式3的閾值是10dB(閾值2)和19dB(閾值3+遲滯值3)。編解碼器模式3的計(jì)算平均值確定為(10dB+19dB)/2＝14.5dB。這稱為計(jì)算值初始化方法。因此，以14.5dB的值初始化所述濾波器狀態(tài)的所有N個(gè)抽頭。
另一種用于此情況中計(jì)算初始化值的方法包括按相鄰較低編解碼器的遲滯值偏置轉(zhuǎn)換點(diǎn)。同樣，考慮圖8中ICM為編解碼器模式3的閾值和遲滯值參數(shù)。從編解碼器模式2到編解碼器模式3的轉(zhuǎn)換點(diǎn)是10dB，而對(duì)應(yīng)于編解碼器模式2和3之間重疊部分的遲滯值是3dB。利用相鄰編解碼器模式遲滯偏移法，則會(huì)以值(10dB+3dB＝13dB)來填充初始濾波器狀態(tài)。
另一種方法包括上述技術(shù)的組合。可以通過將有限數(shù)量的實(shí)際C/I測(cè)量值納入考慮來提高“計(jì)算值”方法的性能?？梢圆捎枚鄠€(gè)C/I測(cè)量值來確定粗略的C/I估計(jì)值。知道實(shí)際的信道質(zhì)量允許進(jìn)一步優(yōu)化計(jì)算值，然后才將其用于初始化所述濾波器狀態(tài)。
可以通過實(shí)際RF信道質(zhì)量的有限知識(shí)改進(jìn)計(jì)算值。如果初始C/I測(cè)量值表示RF信道質(zhì)量足夠支持下一更高編解碼器，則使“計(jì)算值”偏向ICM的上轉(zhuǎn)換點(diǎn)，然后再初始化所述濾波器狀態(tài)。這使得在移動(dòng)臺(tái)請(qǐng)求下一更高編解碼器之前需要的實(shí)際測(cè)量值個(gè)數(shù)更少。用戶感受到的音頻質(zhì)量得以提高，因?yàn)榕c采用其他方法相比請(qǐng)求到更高語音比特率編解碼器模式的速度更快。
對(duì)于粗略C/I估計(jì)值指示RF信道質(zhì)量顯著低于ICM的較低轉(zhuǎn)換點(diǎn)的情況，也實(shí)現(xiàn)了一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。通過使“計(jì)算值”向下偏置，將會(huì)比用其他方法更快地請(qǐng)求到較低的語音比特率。額外的信道編碼減少了丟失幀，由此改善了用戶的整體感受。圖9說明向上偏置和向下偏置方法。
本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，還可以采用上述方法以及未明確討論的派生方法的各種組合。這些方法可以軟件(DSP或通用微處理器)、硬件或其組合的形式來實(shí)現(xiàn)。
還應(yīng)該注意，本文所用的術(shù)語“接收器”指蜂窩收發(fā)設(shè)備的接收部分。蜂窩收發(fā)設(shè)備既包括移動(dòng)終端(MS)又包括基站(BSS)。移動(dòng)終端必須與基站進(jìn)行通信，才能進(jìn)行或接收呼叫。有許多種協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)和語音編解碼器可用于移動(dòng)終端和基站之間的無線通信。
本文公開了本發(fā)明的以下特定實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)輕易認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明還可應(yīng)用于其他環(huán)境中。實(shí)際上，有許多實(shí)施例和實(shí)施方案是可行的。所附權(quán)利要求決不是為了將本發(fā)明的范圍局限于上述特定實(shí)施例。此外，任何“用于的...裝置”的敘述用于喚起對(duì)某個(gè)元素和權(quán)利要求的裝置加功能的理解，而任何未專門使用“用于的...裝置”的敘述的元素不應(yīng)理解為裝置加功能的元素，即使該權(quán)利要求以其他方式包括了用語“裝置”。
權(quán)利要求
1.一種為了達(dá)到在多速率服務(wù)中選擇最優(yōu)編解碼器模式的目的，在分配新信道時(shí)估計(jì)初始信道質(zhì)量的方法，所述方法包括如下步驟獲取信道質(zhì)量測(cè)量值(300，500)；計(jì)算所獲得的信道質(zhì)量測(cè)量值的載干比(C/I)值(310，510)；利用所計(jì)算C/I值動(dòng)態(tài)地初始化濾波器(320，520)；以及對(duì)所述C/I值(210)進(jìn)行濾波以消除隨機(jī)性，從而提供更好的信道質(zhì)量估計(jì)值，以用于所述多速率語音服務(wù)中的編解碼器模式選擇。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述濾波器由N個(gè)抽頭構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于以所計(jì)算C/I值動(dòng)態(tài)地初始化所述濾波器的步驟包括利用第一計(jì)算C/I值初始化所述濾波器的所有N個(gè)抽頭(320)。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于以所計(jì)算C/I值動(dòng)態(tài)地初始化所述濾波器的步驟包括以每個(gè)計(jì)算C/I值按比例填充所述N個(gè)抽頭(520)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于每個(gè)計(jì)算C/I值占據(jù)一定數(shù)量的抽頭，此數(shù)量相當(dāng)于Integer(N/當(dāng)前計(jì)算C/I值個(gè)數(shù))，其中，以最近計(jì)算的C/I值填充任何剩余的抽頭。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于利用計(jì)算C/I值動(dòng)態(tài)地初始化所述濾波器的步驟包括從與所述接收器通信的基站獲取所述多速率服務(wù)的編解碼器模式的數(shù)量；從所述基站獲取所述編解碼器模式的閾值和遲滯值；從所述基站獲取所述初始編解碼器模式；以及基于所述編解碼器模式連同所述初始編解碼器模式的閾值和遲滯值，計(jì)算用于初始化所述濾波器的所有N個(gè)抽頭的C/I值。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于根據(jù)如下公式計(jì)算C/I初始化值((THn+Hn)+THn-1)/2，其中THn是比所述初始編解碼器模式高一的所述編解碼器模式的下限閾值；THn-1是所述初始編解碼器模式的下限閾值；以及Hn是所述初始編解碼器模式與比所述初始編解碼器模式高一的所述編解碼器模式之間的重疊部分所對(duì)應(yīng)的遲滯值。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于當(dāng)從所述基站獲得的所述初始編解碼器模式是最低編解碼器模式時(shí)，根據(jù)如下公式計(jì)算要用于初始化所述濾波器的所有N個(gè)抽頭的值(THn+THLPL)/2，其中THn是比所述初始編解碼器模式高一的所述編解碼器模式的下限閾值；THLPL是所述最低編解碼器的最低實(shí)際閾值。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于當(dāng)從所述基站獲得的所述初始編解碼器模式是最高編解碼器模式時(shí)，根據(jù)如下公式計(jì)算要用于初始化所述濾波器的所有N個(gè)抽頭的值(THHPL+(THn-1+Hn-1)/2，其中THn-1是所述初始編解碼器模式的下限閾值；Hn-1是所述初始編解碼器模式與比所述初始編解碼器模式低一的所述編解碼器模式之間重疊部分所對(duì)應(yīng)的遲滯值；以及THHPL是所述最高編解碼器的最高實(shí)際閾值。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于根據(jù)如下公式計(jì)算所述C/I初始化值THn-1+Hn-1，其中THn-1是所述初始編解碼器模式的下限閾值；以及Hn-1是所述初始編解碼器模式與比所述初始編解碼器模式低一的所述編解碼器模式之間重疊部分所對(duì)應(yīng)的遲滯值。
11.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于當(dāng)所述初始編解碼器模式是最低編解碼器模式時(shí)，根據(jù)如下公式計(jì)算所述C/I初始化值THn-Hn，其中THn是比所述初始編解碼器模式高一的所述編解碼器模式的下限閾值；以及Hn是所述初始編解碼器模式與比所述初始編解碼器模式高一的所述編解碼器模式之間重疊部分所對(duì)應(yīng)的遲滯值。
12.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述濾波器是有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。
13.如權(quán)利要求12的方法，其特征在于所述濾波器抽頭的數(shù)量動(dòng)態(tài)地設(shè)為接收到的突發(fā)的數(shù)量，直到達(dá)到最大濾波器大小為止。
14.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述濾波器是無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器。
15.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于基于若干最近的信道質(zhì)量測(cè)量值使計(jì)算的所述C/I值偏向于相鄰編解碼器。
全文摘要
公開一種方法，用于分配新信道時(shí)在接收器上估計(jì)初始信道質(zhì)量，以便在多速率服務(wù)中選擇最優(yōu)編解碼器模式。一種實(shí)施方案最初以第一接收信道質(zhì)量測(cè)量值填充濾波器狀態(tài)320。另一種實(shí)施例以計(jì)算的信道質(zhì)量測(cè)量值按比例填充整個(gè)濾波器狀態(tài)520。再一種實(shí)施例結(jié)合初始編解碼器模式使用遲滯參數(shù)和閾值參數(shù)來計(jì)算濾波器狀態(tài)的初始填充值。
文檔編號(hào)H04L1/20GK1739258SQ200480002400
公開日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2004年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月21日
發(fā)明者S·K·福爾布斯, P·M·約翰遜 申請(qǐng)人:索尼愛立信移動(dòng)通訊股份有限公司