[发明专利]恒定速率的数字数据传输中改变编码电平的方法

说明书

本发明的技术领域是在发送机与接收机之间特别是无线接口的数字数据传输。更具体地，本发明涉及在发送机与接收机之间以恒定速率的传输中改变数字数据的编码电平的方法，所述编码电平是按照数字数据传输信道的质量为函数确定的。

例如，通过定义，0级别编码电平可以对应于保护传输数据的最高电平，而n-1级别编码电平对应于保护传输数据的最低电平。通过例子的方式，这种方法实现GSM系统的自适应多速率编译器(AMR)中。可以有益地参照法国专利申请No.2718906，该申请具体地描述了用于无线通信系统中用于移动终端的自适应无线接口。

下面的描述涉及GSM通信系统的情况，其中通常是移动终端的终端与基站(BTS)通过由无线接口构成的传输媒介进行通信。为了通过GSM系统的无线接口发送有效负荷数据(例如，话音数据)，在终端或基站的接口具有一组n个编译码器对，每对对应于信道的一个特定电平和数据的编码与译码。无论任何话音编码器的速率，在信道编码后的速率对应于分配给该呼叫的速率，例如在全速率模式中为22.8kb/s和在半速率模式中为11.4kb/s。

对于n个编译码器对中任何规定的对i，当在话音编码后的速率高时，则作为传输的有效数据具有小的保护(低冗余度)。如果在这种条件下位错误率(BER)是低的，则接收数据的音频质量将是理想的。但是，如果BER高，则传输将不能有力地抵御传输差错和音频信号的质量将变差。如果用在编译码器对的话音编码后的速率低于对i的速率，则在低BER或大Eb/No下获得的音频质量将不太好。但当传输信道不太好时，传输将更为可靠。

因此，AMR的原理是使发送机和接收机适应无线接口的质量，质量不仅随着大气条件而改变，而且还与终端与基站的相对位置有关(特别是由于多径效应)，或者与存在和不存在由于其它呼叫的干扰有关。对传输信道较大的干扰，对话音采用更稳健(robust)的编码，反之亦然，使得获得在所发送的有效负荷数据与所述有效负荷数据传输速率之间的最佳折中。

在原理上，所发送的有效负荷数据是由话音数据构成的，但也可以发送非音频数据的数字数据，例如，图象、电文等。一般来说，数据可以由分组的形式进行发送，这里分组是由话音数据(在应用传输的音频数据的场合)或在广义的数字数据的某个量确定的。

当发送机在接收信息后使得其当前的编码电平不再适合传播条件而改变其编码电平时，或者转换到更高的电平，或者转换到较低的电平，在理论上它应当通知接收机，使得接收机相应地改变其解码电平。这个信息是借助于在分配给发送有效负荷数据的通信频带中(例如，在还含有有效负荷数据的分组的标题中)，或者在某些其它频带中的信令进行发送的。

通过选择最适合的话音编码器加上从n个可用编码器对中的信道编码器对，实现自动适应所遇到的各种传播条件。因此，每个传输信道质量范围对应于对于有效负荷数据的编/译码器的特定电平。

下面参照图1A和1B描述利用现有的AMR调制解调器所遇到的问题。

图1A表示在作为时间的函数的位错误率(BER)中测量到的变量，和图1B表示作为所述测量的BER的函数的编/译码电平。

在第一阶段P1期间，测量的BER(例如，通过在时分多址(TDMA)模式中发送的多个分组)大于阈值S。对应的用于发送的编码电平是电平0，该电平对所传的数据提供最大的保护。在下一个阶段P2中，传输信道的质量改善了，BER变得低于阈值S，使得编码电平变为较高等级。在这种情况下，可以利用编码电平2。在这种情况下，编码在编码电平1上一个短的时间内进行，例如一个帧的持续期。在被判决为改变编码电平的瞬间与在新的编码电平实际应用的瞬间之间，存在一个经过时间Δti，该时间Δti取决于系统的动作时间(特别是用于估算BER，作出关于将要应用的编码电平的判决，和发送关于所述编码电平的信息)。这个时间Δti不是固定的。在阶段P2结束时，BER再次恶化和被判决返回到更稳健的编码电平，例如编码电平0。这种从编码电平2到编码电平0的转换仍然要求某个Δt2的时间长度，在该时间长度Δt2期间，在信道的质量已经恶化以后和直至系统返回到电平0，存在所传输的所有帧的损失的风险。在图1A和1B中在时间P4结束时再次出现这个问题，在该P4期间曾使用编码电平2，当信道质量迅速恶化时，使得出现所发送的分组在Δt4的时间被丢失的可能性，这个时间对应于系统在从编码电平2转换到编码电平0的动作时间。以相同的方式，如果编码电平1为适当的编码电平，可用观察到分组丢失的情况。

当发送话音数据时，这种分组的丢失将引起接收信号的质量下降。