CN1142694C - 加速数据传输的方法和装置及移动通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在电信系统和移动通信系统中加速数据传输的方法。本发明特征在于，电信网络在固定台，如基站收发信台，与变码器单元之间的至少部分传输通道上使用的语音编码方法的传输速率比在固定台与终端设备之间的传输通道上使用的语音编码的传输速率低。将从终端设备接收的语音参数转换为用于在固定台与变码器单元之间的传输连接中使用的语音编码方法，反之亦然。在网络变码器单元，可以将从终端设备方向接收的语音参数，例如，转换为在终端设备与固定台之间的传输通道上使用的语音编码的语音参数。

Description

加速数据传输的方法和装置及移动通信系统

技术领域

本发明涉及在电信网络中加速(boost)数据传输的方法。

背景技术

在附图1中示出简化的全球移动通信系统，简称GSM系统，的方框图。网络子系统(NSS)包括移动业务交换中心(MSC)，它与其它移动业务交换中心相连，并且直接地或通过入口移动业务交换中心、GMSC系统接口，移动网络连接到其它网络，例如：公共电话交换网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)、其它公用陆地移动通信网(PLMN)以及分组交换公众数据网(PSPDN)和电路交换公众数据网(CSPDN)。在移动业务交换中心(MSC)中存在使GSM网络与其它网络匹配的网络互通功能(IWF)。通过A接口，NSS网络子系统被连接到基站子系统(BSS)，基站子系统包括基站控制器(BSC)，各基站控制器控制与它们相连的基站收发信台(BTS)。基站控制器(BSC)与连接到它的基站收发信台(BTS)之间的接口为A bis接口。对于它们来说，基站收发信台BTS跨无线接口经过无线通道与移动台MS相连。操作维护中心OMC对整个系统的运行进行监视。

移动台MS通过无线接口在无线信道上以例如13Kbit/s或5.6kbit/s的标准速率发送语音或用户数据。在语音传送过程中使用了语音编码而使传输速率较普通电话网络低，因此降低了无线通道上无线链路所需的带宽。基站收发信台BTS接收业务信道数据并将它们发送到PCM线路的64kbit/s时隙。在同一时隙(即信道)中还放置了具有相同载波的3个其它全速率业务信道，因此每个连接的传输速率为16kbit/s。对于半速率业务信道，传输速率为每个连接8kbit/s。变码器/速率自适应单元TRAU将编码的16kbit/s或8kbit/s数字信息转换到64kbit/s信道，在此信道上数据被发送到IWF单元，IWF单元位于移动业务交换中心MSC并执行要求的调制和速率转换过程，这样就可以将此数据发送到某些其它网络。因此，通过从基站收发信台BTS到基站控制器BSC然后到移动业务交换中心MSC的上行链路方向上的固定连接，发送用户数据，相应地，要中继到移动台MS的数据在下行链路方向上从移动业务交换中心MSC经过基站控制器BSC到基站收发信台BTS，然后由此进一步通过无线通道，发送到移动台MS。

在GSM系统中，基站收发信台的信道编解码器单元CCU将从无线信道接收的信号转换为通过A bis接口的干线的PCM时隙信道，并将通过A bis接口接收的信号的帧结构转换为可以在无线信道上发送的形式。变码器单元TRAU对要通过A接口传输的信号进行此转换过程。变码器/速率自适应单元TRAU通常远离基站收发信台，例如与基站控制器BSC相连。

在数字移动系统中，通常，利用低速率语音编码将语音编码为数字形式。目前，SM系统采用13kbit/s传输速率的全速率FR编码、5.6kbit/s传输速率的半速率HR编码、12.2kbit/s传输速率的增强型全速率EFR编码以及增强型半速率EHR编码。增强型语音编码十分先进，以至于不会明显降低语音质量。

因此，在移动台和变码器单元TRAU的移动网络侧进行语音编码。待发送的语音信息是语音编码方法的一个参数。在现代GSM系统中，TRAU变码器具有几种不同的编码类型，例如：全速率编码、半速率编码或可以从一种速率变更到另一种速率的双动作编码。变码器将语音从数字格式转换为另一种格式，例如，它们将通过A接口从交换局到达的64kbit/s的A律PCM转换为13kbit/s的全速率FR编码的语音用于传输到基站收发信台线路，反之亦然。在两个移动台之间的呼叫过程中，将PCM语音采样从一个变码器发送到另一个变码器，变码器利用无线通道使用的语音编码方法对PCM语音采样进行编码。在传输期间重复对语音信号进行编码和解码会使语音信号失真，因此，通常避免进行被称为汇接编码的这种编码-解码链。

芬兰专利申请FI-951807披露了在变码器之间传输未解码的语音帧的内容，因此，当呼叫是两个移动台之间的呼叫，即移动台到移动台的呼叫MMC时，可以防止汇接编码。在根据此申请的解决方案中，在PCM时隙子信道上发送编码的语音参数，而不在移动台网络的TRAU变码器中进行任何解码和编码。通过采用少许改变对从一个基站收发信台BTS经过这些汇接连接的TRAU变码器到另一个基站收发信台BTS的帧进行中继，可以避免汇接编码。接收变码器可以从帧中的这些少许变更中感知无需进行编码，并且它将进一步这样中继帧的这种接收的语音参数。

芬兰专利申请FI-960590披露了用于交换局间的连接的传输适配方法。在根据此申请的解决方案中，利用PCM信道的子信道上的语音编码方法，对语音信号进行发送、编码。除了从A接口接收的TRAU帧的语音编码与从其它传输设备接收的TRAU帧的语音编码不同之外，即除了呼叫各方使用不同的语音编码方法之外，将根据A接口的TRAU帧的语音编码来选择交换局之间连接的语音编码方法。在以实例说明的几种情况下，图2a至图2c示出交换局之间连接的传输适配。在传输通道的各部分采用的语音编码方法均标记在图中，在此例中，它们是全速率FR语音编码和半速率语音编码。在图2a中，移动台MS1和MS2均使用全速率FR语音编码方法。因此，通过移动台网络，将语音参数作为未变更的全速率语音参数进行发送。在图2b中，移动台MS1和MS2均使用半速率HR语音编码方法。因此，通过移动台网络，将语音参数作为半速率语音参数进行发送。在图2c所示情况下，移动台MS1使用半速率HR语音编码，而移动台MS2使用全速率FR语音编码。在这种情况中，在移动业务交换中心MSC1端对全速率语音编码进行变更，以及执行必要的解码和语音编码。

所披露的传输解决方案的问题在于对传输容量的需求，尤其是在基站收发信台与网络变码器之间的传输连接中。在使用全速率语音编解码器的移动台的语音参数的移动台网络中进行的传输要求全速率信道，如果在全速率信号要求的传输连接中，例如，仅有一半的传输容量可用，则不能进行发送。

发明内容

本发明的目的在于加速数据传输，尤其是在移动通信系统的网络端的传输连接中。

根据本发明的方法和装置可以实现此目的。

本发明提供一种在电信系统中加速数据传输的方法，该电信系统包括至少一个固定台、多个通过第一传输通道与固定台相连的终端设备、至少一个位于电信网络端的变码器单元以及一个固定台与变码器单元之间的第二传输通道，该电信系统在第一传输通道上采用属于低传输速率语音编码的第一语音编码方法，该加速数据传输的方法的特征在于至少在部分第二传输通道上采用第二语音编码方法，第二语音编码方法的传输速率比第一语音编码方法的传输速率低；以及将从终端设备接收的用于传输到第二传输通道的语音参数转换为第二语音编码方法的语音参数，并且将待在第一传输通道上发送到终端设备的语音参数转换为第一语音编码方法的语音参数。

本发明提供一种移动通信系统中加速数据传输的方法，该移动通信系统包括至少一个基站收发信台、至少一个位于移动通信网络端的变码器单元、在基站收发信台与变码器单元之间的传输通道以及通过无线电通道与基信收发信台相连的移动台，该移动通信系统在无线电通道上采用属于低传输速率语音编码方法的第一语音编码方法，该加速数据传输的方法的特征在于至少在部分传输通道上采用比第一语音编码方法的传输速率低的语音编码方法；以及将从移动台接收的用于传输到传输通道的语音参数转换为第二语音编码方法的语音参数，并且将待在无线电通道上发送到移动台的语音参数转换为第一语音编码方法的语音参数。

本发明提供一种电信系统中用于加速数据传输的装置，该电信系统包括至少一个固定台、多个通过第一传输通道与固定台相连的终端设备、至少一个位于电信网络端的变码器单元以及一个在固定台与变码器单元之间的第二传输通道，该电信系统在第一传输通道上采用属于低传输速率语音编码的第一语音编码方法，该装置的特征在于，在电信系统中该装置包括至少一个第一语音编码器，用于将待传送的语音参数在第一语音编码方法和第二语音编码方法之间进行转换，在语音编码器与变码器单元之间的传输连接的所述传输通道上使用所述第二语音编码方法，并且它是传输速率比第一语音编码低的语音编码。

本发明提供一种移动通信系统，包括至少一个基站收发信台、至少一个位于移动通信网络端的变码器单元、在基站收发信台与变码器单元之间的传输通道以及通过无线电通道与基站收发信台相连的移动台，该移动通信系统在无线电通道上采用属于低传输速率语音编码的第一语音编码方法，该移动通信系统的特征在于包括至少一个第一语音编码器，用于将待传送的语音参数在第一语音编码方法与第二语音编码方法之间进行转换，在语音编码器与变码器单元之间的传输连接的所述传输通道上采用该第二语音编码方法，并且第二语音编码方法是传输速率比第一语音编码方法低的语音编码。

本发明基于这样一种想法，即数据通信网络在固定台(例如：基站收发信台)与变码器单元之间的至少部分传输通道上使用的语音编码传输速率比在固定台与终端设备之间的传输通道上使用的语音编码传输速率低。将从终端设备接收的语音参数转换为在固定台与变码器单元之间的传输连接中使用的语音编码方法，反之亦然。在网络变码器单元中，可以将从终端设备接收的语音参数转换回，例如，在终端设备与固定台之间的传输通道上使用的语音编码的语音参数。

这种加速数据传输方法的优势在于，至少在基站收发信台与网络的变码器单元之间的部分传输连接中，每个语音连接需要较少的传输容量。

根据本发明的数据通信系统的另一个优势是，允许在使用不同语音编码方法的终端设备之间进行通信，最好在传输过程仅使用一种语音编码方法。

附图说明

现在，将结合优选实施例并参考附图3至附图6b所示的实例，更详细地对本发明进行说明，附图包括：

图1示出属于本发明实质内容的移动通信网络的各部分；

图2a至图2c示出现有技术语音传输状况的实例；

图3示出根据本发明加速数据传输的语音传输图；

图4a和图4b作为实例示出根据的本发明的第一实施例的语音传输状况；

图5a和图5b作为实例示出根据的本发明的另一实施例的语音传输状况；以及

图6a和图6b示出根据本发明的加速数据传输过程的流程图。

具体实施方式

本发明可以应用于任何电信系统。利用实例并主要结合数字GSM移动通信系统对本发明进行说明。图1示出上述说明的GSM网络的简化结构。感兴趣的读者可以从GSM推荐技术标准和参考书“TheGSM System for mobile Communications”，M.Mouly & M.Pautet，Palaiseau，France，1992，ISBN：2-9507190-0-7中查找关于GSM系统的更详细说明的背景信息。

图3示出在根据本发明的移动通信系统中的数据传输加速过程。如果以图3所示为例，移动台MS使用全速率语音编码方法。因此，在基站收发信台BTS与移动台MS之间发送全速率FR语音编码的语音参数。根据本发明，将基站收发信台BTS与网络变码器单元TRAU之间的传输连接的语音参数转换为较低传输速率的语音编码的语音参数，在图3所示情况下，转换为半速率语音编码语音参数。因此，在基站收发信台的末端对从移动台接收的语音参数进行解码，然后利用较低传输速率的语音编码方法(在图3所示情况下，利用半速率语音编码方法)完成新语音编码。通过传输连接将这样获得的新语音参数发送到变码器单元TRAU。因此，在基站收发信台BTS的末端对从变码器单元TRAU接收的语音参数进行解码，然后利用在无线通道上可用的语音编码方法(在图3所示的情况下，利用全速率语音编码方法)完成新语音编码。通过无线通道，将获得的语音参数发送到移动台MS。需要时，在变码器单元TRAU的末端对语音参数进行相应的转换以将语音传送到网络内的其它位置或从网络内的其它位置将语音传送到基站收发信台。在一些现有技术中，将语音从变码器单元TRAU发送到网络内的其它位置。若不使用图3所示的语音编码，还可以使用其它语音编码，然而，这样在基站收发信台与变码器单元之间的连接内使用的语音编码的传输速率较无线通道使用的语音编码的传输速率低。

以下将根据本发明第一实施例并参考图4a和图4b更详细地说明本发明。在本发明的第一实施例中，当需要与基站收发信台BTS一起对要中继的呼叫进行解码和编码，以在第一与第二语音编码方法之间转换要发送的语音参数时，设置根据本发明的语音编码器45。图4a作为实例示出两个移动台MS1和MWS2之间的呼叫传输连接。移动台MS1采用增强型全速率语音编码EFR，而移动台MS2采用增强型半速率语音编码EHR。基站收发信台BTS1从移动台MS1接收EFR语音参数。根据本发明的语音编码器对它们进行解码并利用增强型半速率语音编码EHR方法重新编码。通过基站控制器BSC1将这些EHR语音参数发送到变码器单元TRAU1，然后由此进一步通过利用作为EHR语音参数的避免汇接编码的现有技术经过交换局MSC1和MSC2将这些EHR语音参数发送到变码器单元TRAU2，变码器单元TRAU2通过基站控制器BSC2将EHR语音参数进一步发送到基站收发信台BST2。在基站收发信台BTS2的末端，通过无线通道将EHR语音参数发送到移动台MS2，在移动台MS2使用增强型半速率语音编码EHR。因此，在上述描述的语音传输过程中，在移动台网络端仅对语音编码进行一次解码和重新编码。因此，通过传输网络将从移动台MS2接收的EHR语音参数不加改变地发送到基站收发信台BTS1的末端，在其中，根据本发明的语音编码器对它们进行解码并利用增强型全速率语音编码对它们进行重新编码。通过无线通道将这些EFR语音参数从基站收发信台BTS1发送到移动台MS1。

图4b示出另一种情况的示例，显示了两个均采用增强型全速率语音编码EFR的移动台MS1和MS2之间的呼叫传输连接。基站收发信台BST1接收移动台MS1发送的EFR语音参数。为了在基站收发信台与网络变码器单元之间的连接上加速数据传输，根据本发明的语音编码器对在基站收发信台BTS1接收的语音参数进行解码，然后利用增强型半速率语音编码方法对语音进行重新编码。将获得的EHR语音参数发送到变码器单元TRAU1，变码器单元TRAU1通过交换局MSC1和MSC2再将EHR语音参数不加改变地发送到变码器单元TRAU2。TRAU2将EHR语音参数发送到基站收发信台BTS2。在被发送到无线通道之前，接收的EHR语音参数被根据本发明在语音编码器进行解码并利用在无线通道上可用的增强型全速率语音编码方法对它们进行重新编码。将EFR参数发送到移动台MS2。因此，对在基站收发信台BTS2接收的移动台MS2的EFR语音参数使用相同的过程。

图5a和图5b示出根据本发明另一个实施例的情况的实例。在本发明的此第二实施例中，与基站收发信台一起设置第一语音编码器45，此外，还与变码器TRAU一起设置另一个语音编码器55以对要中继的语音进行解码和重新编码，这样语音参数就可以在第一语音编码方法与第二语音编码方法之间进行转换。图5a示出在两个移动台MS1和MS2均采用增强型全速率语音编码时，两个移动台MS1和MS2之间的语音传输连接。根据本发明，将基站收发信台BTS1从移动台MS1接收的EFR语音参数转换为EHR参数，并以上述结合本发明的第一实施例描述的同样方式将它们发送到变码器单元TRAU1。根据本发明，在语音编码器中将在变码器单元TRAU1接收的EHR语音参数转换为增强型全速率语音编码的传输速率。需要时，还可以将语音参数转换为PCM采样。以增强型全速率语音编码的传输速率下，通过交换局MSC1和MSC2，将语音从变码器单元TRAU1发送到变码器单元TRAU2。根据本发明，在语音编码器中将在变码器单元TRAU2接收的语音转换回EHR语音参数，然后传送到基站收发信台BTS2。在发送到无线通道之前，根据以上述结合本发明第一实施例说明的方式，将EHR语音参数转换为EFR语音参数。

图5b示出移动台MS1采用增强型全速率语音编码EFR而移动台MS2采用增强型半速率语音编码EHR的另一种情况的实例。根据本发明，将在基站收发信台BTS1接收的EFR语音参数转换为EHR语音参数，并以上述结合图4a说明的相同方式将它们发送到变码器单元TRAU1。根据本发明，在语音编码器中将在变码器单元TRAU1接收的EHR语音参数转换为增强型全速率语音编码传输速率。必要时，还可以将语音参数转换为PCM采样。在增强型全速率语音编码传输速率下，通过交换机MSC1和MSC2将语音从变码器单元TRAU1发送到变码器单元TRAU2。根据本发明，再在语音编码器中将在变码器单元TRAU2接收的语音转换为EHR语音参数，EHR语音参数被发送到基站收发信台BTS2，并由此进一步通过无线通道传送到移动台MS2。当从基站收发信台BTS2将网络内的语音发送到基站收发信台BTS1时，将从移动台MS2接收的EHR语音参数相应地以反向顺序进行转换。

图6a示出在移动通信系统的上行链路方向中，根据本发明加速数据传输的过程。在步骤602，确定将在基站收发信台与变码器单元之间的传输通道上使用的传输速率，然后在步骤604，确定基站收发信台从移动台MS接收的语音参数传输速率，即确定在无线通道上使用的传输速率。在步骤606，将上述确定的传输速率进行互相比较。如果无线通道传输速率高于基站收发信台与变码器单元之间的传输通道传输速率，则对语音参数进行解码(步骤608)，并利用在基站收发信台与变码器单元之间的传输通道使用的第二语音编码方法对它们进行重新编码(步骤610)。通过此传输通道，将这样处理的语音参数从基站收发信台发送到变码器单元(步骤612)。如果在步骤606的比较过程发现无线通道传输速率不高于此传输通道的传输速率，则用现有技术对语音参数进行处理并在网络中进一步传送它们。

图6b示出在移动通信系统的下行链路方向中，根据本发明加速数据传输的过程。在步骤622，确定在无线通道上使用的传输速率，而在步骤624确定基站收发信台从变码器单元接收的语音参数的传输速率。在步骤626，对上述确定的两个传输速率进行比较。如果基站收发信台与变码器单元之间的传输通道上的传输速率低于无线通道的传输速率，则对接收的语音参数进行重新解码(步骤628)，然后利用无线通道上使用的第一语音编码方法对它们进行重新编码(步骤630)。通过无线通道，将重新处理的语音参数从基站收发信台传送到移动台(步骤632)。如果在步骤628比较过程发现，此传输通道的传输速率不低于无线通道的传输速率，则利用现有技术将语音参数传送到移动台。

根据本发明的语音编码器支持在电信系统使用的、优先地在移动通信系统使用的两种或更多种语音编码方法。除了用于在上述实例中说明的情况外，根据本发明的语音编码器还可以应用于其它情况以实现本发明的功能。

在移动台MS中，利用现有技术对语音进行编码和解码，因此没有对这方面进行详细说明。

附图和相关解释仅用于说明本发明原理。至于其细节，则可在权利要求范围内对根据本发明的加速数据传输方法进行变更。尽管上述主要结合移动通信系统对本发明进行了说明，但是加速数据传输的方法还可以应用于其它类型的电信系统，如果电信系统在固定台与终端设备之间的传输通道上采用低传输速率语音编码。因此，在本发明应用中，基站收发信台指电信网络中与各终端设备相连的任何这种单元，移动台指与电信网络相连的各移动终端设备和各固定终端设备。对于所有连接或对于某些连接，在网络中可以实现根据本发明的功能。

Claims (13)

1.一种在电信系统中加速数据传输的方法，该电信系统包括至少一个固定台(BTS)、多个通过第一传输通道与固定台相连的终端设备(MS)、至少一个位于电信网络端的变码器单元(TRAU)以及一个固定台(BTS)与变码器单元(TRAU)之间的第二传输通道，该电信系统在第一传输通道上采用属于低传输速率语音编码的第一语音编码方法，

该加速数据传输的方法的特征在于

至少在部分第二传输通道上采用第二语音编码方法，第二语音编码方法的传输速率比第一语音编码方法的传输速率低；以及

将从终端设备接收的用于传输到第二传输通道的语音参数转换为第二语音编码方法的语音参数，并且将待在第一传输通道上发送到终端设备的语音参数转换为第一语音编码方法的语音参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与固定台(BTS)相关联，将待发送到第二传输通道的语音参数转换为第二语音编码方法的语音参数，而将从第二传输通道接收的语音参数转换为第一语音编码方法的语音参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将待发送到第二传输通道的语音参数转换为第二语音编码方法的语音参数，并将从第二传输通道接收的语音参数转换为用于第一语音编码方法的传输速率。

4.一种移动通信系统中加速数据传输的方法，该移动通信系统包括至少一个基站收发信台(BTS)、至少一个位于移动通信网络端的变码器单元(TRAU)、在基站收发信台与变码器单元之间的传输通道以及通过无线电通道与基信收发信台相连的移动台(MS)，该移动通信系统在无线电通道上采用属于低传输速率语音编码方法的第一语音编码方法，

该加速数据传输的方法的特征在于

至少在部分传输通道上采用比第一语音编码方法的传输速率低的语音编码方法；以及

将从移动台接收的用于传输到传输通道的语音参数转换为第二语音编码方法的语音参数，并且将待在无线电通道上发送到移动台的语音参数转换为第一语音编码方法的语音参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将待传送到传输通道的语音参数转换为第二语音编码方法的语音参数，并将从传输通道接收的语音参数转换为用于第一语音编码方法的传输速率。

6.一种电信系统中用于加速数据传输的装置，该电信系统包括至少一个固定台(BTS)、多个通过第一传输通道与固定台相连的终端设备(MS)、至少一个位于电信网络端的变码器单元(TRAU)以及一个在固定台(BTS)与变码器单元(TRAU)之间的第二传输通道，该电信系统在第一传输通道上采用属于低传输速率语音编码的第一语音编码方法，

该装置的特征在于，在电信系统中该装置包括

至少一个第一语音编码器，用于将待传送的语音参数在第一语音编码方法和第二语音编码方法之间进行转换，在语音编码器与变码器单元之间的传输连接的所述传输通道上使用所述第二语音编码方法，并且它是传输速率比第一语音编码低的语音编码。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，第一语音编码器位于与固定台(BTS)的连接中。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在电信网络中该装置包括

至少一个第二语音编码器，用于将待传送的语音参数从一种语音编码方法转换为第二方法，从而在第一语音编码器与第二语音编码器之间的传输连接的所述传输通道上使用所述第二语音编码方法。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，第二语音编码器位于与变码器单元(TRAU)的连接中。

10.移动通信系统，包括至少一个基站收发信台(BTS)、至少一个位于移动通信网络端的变码器单元(TRAU)、在基站收发信台与变码器单元之间的传输通道以及通过无线电通道与基站收发信台相连的移动台(MS)，该移动通信系统在无线电通道上采用属于低传输速率语音编码的第一语音编码方法，该移动通信系统的特征在于包括

至少一个第一语音编码器，用于将待传送的语音参数在第一语音编码方法与第二语音编码方法之间进行转换，在语音编码器与变码器单元之间的传输连接的所述传输通道上采用该第二语音编码方法，并且第二语音编码方法是传输速率比第一语音编码方法低的语音编码。

11.根据权利要求10所述的移动通信系统，其特征在于，第一语音编码器位于与基站收发信台(BTS)的连接中。

12.根据权利要求10所述的移动通信系统，其特征在于，在移动通信网络中，移动通信系统包括

至少一个第二语音编码器，用于将待传送的语音参数从一种语音编码方法转换为第二方法，从而在第一语音编码器与第二语音编码器之间的传输连接的所述传输通道上采用所述第二语音编码方法。

13.根据权利要求12所述的移动通信系统，

其特征在于，第二语音编码器位于与变码器单元(TRAU)的连接中。

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