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CN1119064C - 在以数据帧形式的数据传输中用于发送背景噪声信息的方法,通信系统,移动台和网络单元 - Google Patents

在以数据帧形式的数据传输中用于发送背景噪声信息的方法,通信系统,移动台和网络单元 Download PDF

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CN1119064C
CN1119064C CN99810506A CN99810506A CN1119064C CN 1119064 C CN1119064 C CN 1119064C CN 99810506 A CN99810506 A CN 99810506A CN 99810506 A CN99810506 A CN 99810506A CN 1119064 C CN1119064 C CN 1119064C
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frame
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sid
chnnel coding
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H·米科拉
P·卡帕宁
J·瓦伊尼奥
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Abstract

本发明涉及通信系统中用于发送背景噪声信息的方法，其中将要被发送的信息形成为数据帧，对所述数据帧进行信道编码，形成信道编码帧，将所述信道编码帧交织，以便在两个或多个数据传输帧(501-516)中发送，并将两个信道编码帧的信息在每个数据传输帧(501-516)中发送。将在一次要被发送的背景噪声信息形成为至少第一寂静描述符帧(SID)，它带有寂静描述符识别符(SID-CW)。对所述第一寂静描述符帧(SID)进行信道编码，形成信道编码的寂静描述符帧。将所述信道编码的寂静描述符帧在两个或多个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)中发送，将发送所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)也用作为额外信令信道(SIG-CH)，并将非寂静描述符相信信息在该额外信令信道(SIG-CH)上发送。

Description

在以数据帧形式的数据传输中用于发送背景噪声信息 的方法，通信系统，移动台和网络单元
技术领域
本发明涉及在通信系统中用于发送背景噪声的方法，其中信息是以数据帧的形式发送的。本发明还涉及一种通信系统，一种移动台，和一种网络单元。
背景技术
在以数据帧形式的数据传输中，将要被发送的信息通常划分成固定尺寸的数据帧。除了信息以外，该数据帧可包含开头数据和传输数据帧中所需要的其它数据。数据帧通过通信信道从发送器发送到接收机，该通信信道可包括，例如，射频信道或其它无线通信信道。通信信道受到干扰，诸如由电气设备造成的打火干扰，以及在另一方面，在无线数据传输中，受到由其它类似的设备，诸如射频发射机，造成的干扰。特别地在移动发射机/接收机设备中的另一个重要的干扰源在于，要被接收的信号可以通过几个不同长度的路由进入接收机，在其中使得接收信号失真。因此，为了消除传输错误，数据帧通常配备有纠错数据或至少有检错数据。加上纠错数据的一个方法是使用所谓的卷积码，即要将被发送的信息通过使用适当的卷积码编码，其中将该卷积编码的信息发送到通信信道。在接收级，进行相反的操作，把发送的信息与接收的数据传输流区分开。所使用的检错数据最普通的是奇偶校验数据，它是从要被发送的信息或至少其中的一部分被计算的。一种这样的熟知的奇偶校验方法是循环冗余检验(CRC)。这样，在接收端，对于接收信息进行相应的运算，并把在接收端产生的奇偶校验数据与接收的奇偶校验数据进行比较。如果数据一致，则接收设备判断，信息被正确地接收。如果计算的和接收的奇偶校验数据不一致，则设置一个所谓的BFI(坏帧指示)标志，向接收设备表示，接收的数据帧至少部分地不正确。此后，有可能请求重新发送，或可以尝试通过外推或内插来解译该不正确的帧。
在当前的数字移动通信系统中，语音也以数据帧的形式进行发送。例如，在GSM移动通信系统(全球移动通信系统)中，在语音通信信道中，从音频信号产生的大多数数字信息是通过纠错编码来保护的。
而且，当前的数字移动通信系统使用所谓的间断发送，其中发射机可以在语音暂停时间被关断。这减小了例如功率消耗并增加了无线通信设备的使用时间。而且，这种间断发送减小了在其它同时数据传输连接中的干扰。因此，有可能改进传输的质量。然而，实际上，在整个暂停时间内发送并没有关断，在该时间间隔内信息是以背景噪声发送的，它在接收机处被产生为可听见的噪声，基本上相应于在发送端检测到的噪声的音量和频谱。背景噪声的产生比起在语音暂停时间使得接收机完全静音，是进一步的便利手段。这个背景噪声典型地在所谓的寂静描述符帧SID中以比语音低的比特速率发送。
发送这些寂静描述符帧的频率，例如，取决于这时使用的通信系统。例如，在按照现有技术的GSM移动通信系统中，语音编码或者以全速率(FR，或增强全速率EFR)或者以半速率(HR)进行。在间断发送期间，在FR信道时只有每隔24个帧发送一帧(在HR信道时，每隔12帧发送一帧)。在间断发送期间要被发送的所有的帧是寂静描述符帧。在将来的移动通信系统中，有可能使用例如自适应多速率语音编码译码器(AMR)。在这种系统的寂静描述符帧中，有可能不仅发送背景噪声也发送关于在连接中使用的信道对(上行链路-下行链路)的反向信道的质量的信息。例如，在移动台与网络单元之间，诸如基站收发信机之间的通信，发送的移动台测量其接收信道(即，基站收发信机的下行链路)的质量，以及发送在这些寂静描述符帧中的质量信息给基站收发信机。这个质量信息必须定期更新，以便可找出改变信道或基站收发信机的可能需要。例如，在AMR系统中，因为编码译码器的改变，质量信息必须比现在更经常地发送；因此，信息质量也必须作为寂静描述符帧的部分被发送，所以它也应当比现在更经常地发送。
在接收设备(诸如基站收发信机)的译码器中，背景噪声是从接收的寂静描述符帧以与从接收的、包含语音信息的数据帧中产生语音的方式不同的方式被产生的。所以，接收设备的译码器必须能够区分开寂静描述符帧与语音帧。在现有技术的系统中，这是通过使得寂静描述符帧包括所谓的寂静描述符识别符SID-CW(SID码字)而达到的。这种寂静描述符识别符对于发射机和接收机是事先已知的。因此，如果接收的数据帧包含这个寂静描述符识别符，则译码器把接收的数据帧作为寂静描述符帧处理。
语音帧被错误地识别为寂静描述符帧的概率是：
其中NSID是寂静描述符识别符的长度，以及
Norr在寂静描述符识别符中允许的最大误码数。
在公式1中，假定对于所有可能的比特组合的概率是相等的。而且，假定传输信道中的差错保持这个概率分布。
寂静描述符帧被识别为语音帧的概率，例如，取决于通信信道的条件。如果所使用的通信信道具有高的质量，则数据传输相对较完美，并且差错概率值很低。数据传输差错的数目随通信信道质量损害而增加，其中在寂静描述符识别符中差错的概率也增加，这增加了寂静描述符帧没有被正确识别的概率。
该寂静描述符识别符必须足够长，以便尽可能可靠地识别接收的帧。如果寂静描述符识别符太短，则把语音帧识别为寂静描述符识别符的概率增加。如果寂静描述符识别符或它的一部分在数据帧的未保护的部分中被发送，则寂静描述符识别符包含差错的概率大于在寂静描述符识别符的所有比特都在数据帧的保护的部分中被发送的情形时的概率。
例如，在GSM移动通信系统中，使用数据帧的交织，即一个数据帧不是整个地被发送，而是把它分成四个或八个单元。然而，将这些单元在相继的突发中这样地被发送，使得一个突发包含两个不同的数据帧的一个单元。这种交织在附图1a和1b上以概略图显示。图1a显示了GSM系统中全速率语音信道的例子，其中将要被发送的每个数据帧分成八个单元。在相应的情形下，图1b显示了半速率语音信道，其中将数据帧分成四个单元。通过这种交织，试图减小在射频信道中的突发内典型地出现的干扰对于传输可靠度的影响。
在图1a的系统中，全速率语音信道中一个信道编码的语音帧包含456比特。这个信道编码的语音帧被划分成八个包含57比特的部分块，以使得将第一比特(比特0)放置在第一部分块中，将第二比特(比特1)放置在第二部分块中，将第三比特(比特2)放置在第三部分块中，将第八比特(比特7)放置在第八部分块中，将第九比特(比特8)又放置在第一部分块中，等等。此后，将这八个部分块放置在八个突发中，以使得将第一部分块的比特放置在第一突发的偶数比特中，将第二部分块的比特放置在第二突发的偶数比特中，将第三部分块的比特放置在第三突发的偶数比特中，以及将第四部分块的比特放置在第四突发的偶数比特中。相应地，将后四个部分块的比特放置在后四个突发的奇数比特中。在本例中，每个突发包含114比特。头四个突发的奇数比特包括要被发送的、先前的信道编码帧的最后四个部分块的比特。相应地，后四个突发的偶数比特包括要被发送的、信道编码帧的头四个部分块的比特。这样，一个突发通常包括两个信道编码帧的比特。这种安排和交织的一个目的是减小通信信道中的干扰对同一个数据帧的几个接连的比特的影响。因此，将误码分布在几个不同的数据帧，其中可能的误码可通过检测和纠错方法而较好地被检测和甚至被纠正。
相应地，在图1b的半速率信道中，一个信道编码的语音帧包含228比特并被交织在四个突发中。这样，包含114比特的每个突发包含两个接连的语音帧的比特。实际上，这种交织具有这样的作用，在断开发送的时刻，要被发送的数据帧的最后单元的突发包含额外的数据帧单元，以便填满在一个突发(114比特)中要被发送的比特数目。然而，这个额外的数据单元在接收级中是不使用的。相应地，在发送再次被接通的情形下，额外的数据帧单元在要被使用的第一突发中被发送。这个单元也不在接收级中被使用。在标准GSM 05.03中，更详细地规定了GSM系统中的交织，该标准也描述了GSM系统的全速率和半速率信道中的信道编码。
在实际的通信系统中，不可能保护所有的要被发送的比特，其中某些数据帧比特在被发送时是未保护的。另一方面，为了使得寂静描述符帧达到尽可能的可靠，寂静描述符识别符必须被做得尽可能长，其中在现有技术的系统中的一个问题是，寂静描述符识别符的某些比特必须被无保护地发送，这增加在寂静描述符识别符传输到接收机时的误码率。例如，在正在开发的GSM AMR语音编码方法中，最低的假定的比特速率可以大于在GSM中当前使用的半速率音频编码中的比特速率，其中该比特速率是5.6kbit/s。在GSM系统的半速率信道中的总的速率，也包括在信道编码时加上的比特，是11.4kbit/s。结果，在GSM系统的ARM语音编码中，不必有像在当前使用的GSM系统的半速率语音编码中可提供的那麽多的保护的比特。而且，将某些保护比特用来发送信道质量数据，其中没有留下足够的保护比特用来以足够可靠的方式发送寂静描述符识别符。附图2显示对于错误地识别语音帧为寂静描述符帧的误码率。在图上，三个不同长度的寂静描述符识别符被用作为例子(44比特，曲线2A；89比特，曲线2B；118比特，曲线2C)，并给出现有技术的GSM系统的半速率信道的误码率供比较用，其中寂静描述符识别符的长度是79比特(曲线2D)。相应地，图3显示在接收机中寂静描述符帧被错误地识别为语音帧的概率。这里使用两个不同长度的寂静描述符帧：44比特(曲线3A)和89比特(曲线3B)，以及为了比较，GSM79比特半速率信道的寂静描述符的误码率(曲线3C)。图2和3的误码率被计算为寂静描述符识别符中允许的不正确的比特数目的函数。根据图2和3，可以指出，对于44和89比特的寂静描述符识别符长度，对于正确地识别寂静描述符帧和语音帧的识别不像对于在GSM系统的半速率信道中使用的79比特寂静描述符识别符那样可靠。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种通信系统中用于发送背景噪声信息的方法，其中将要被发送的信息形成为数据帧，对所述数据帧进行信道编码，形成信道编码帧，将所述信道编码帧交织，以便在两个或多个数据传输帧(501-516)中发送，并将两个信道编码帧的信息在每个数据传输帧(501-516)中发送，
-将在一次要被发送的背景噪声信息形成为至少第一寂静描述符帧(SID)，它带有寂静描述符识别符(SID-CW)，
-将所述第一寂静描述符帧(SID)进行信道编码，形成信道编码的寂静描述符帧，
-将所述信道编码的寂静描述符帧，在两个或多个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)中发送，以及
-将发送所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)也用作为额外信令信道(SIG-CH)，
-还将非寂静描述符相关信息在该额外信令信道(SIG-CH)上发送，
其特征在于，将发送所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)的交织修改，以便将保留用于另一个信道编码数据帧的这种数据传输帧部分用于发送所述寂静描述符帧(SID)和/或额外信令信道(SIG-CH)的信息。
本发明的第二个目的是提供一种通信系统(1)，包括：用于形成要被发送的信息的数据帧的装置(5，5′)，用于信道编码所述数据帧以便形成信道编码帧的装置(9.9′)，用于交织所述信道编码帧的装置(9.9′)，以便在两个或多个数据传输帧(501-516)中发送，其中将两个信道编码帧的信息安排成在每个数据传输帧(501-516)中发送，通信系统(1)还包括：
-用于形成具有在一次要被发送的背景噪声信息的至少第一寂静描述符帧(SID)的装置(7，7′)，所述第一寂静描述符帧(SID)包括寂静描述符识别符(SID-CW)，
-用于信道编码所述第一寂静描述符帧(SID)的装置(9，9′)，以便形成信道编码的寂静描述符帧，
-用于在两个或多个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)中发送所述信道编码的寂静描述符帧的装置(9，9′)，以及
-用于把包含所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)用作为额外信令信道(SIG-CH)的装置(9，9′)。
-还将非寂静描述符相关信息在该额外信令信道(SIG-CH)上发送，
其特征在于，用于发送所述信道编码的寂静描述符帧的装置(9，9′)，包括用于修改用来发送所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)的交织的装置，以便将保留用于另一个信道编码数据帧的这种数据传输帧部分用于发送所述寂静描述符帧(SID)和/或额外信令信道(SIG-CH)的信息。
本发明的第三个目的是提供一种移动台(MS)，包括：用于形成要被发送的信息的数据帧的装置(5，5′)，用于信道编码所述数据帧以便形成信道编码帧的装置(9，9′)，用于交织所述信道编码帧的装置(9，9′)，以便在两个或多个数据传输帧(501-516)中发送，其中将两个信道编码帧的信息安排成在每个数据传输帧(501-516)中发送，移动台(MS)还包括：
-用于形成具有在一次要被发送的背景噪声信息的至少第一寂静描述符帧(SID)的装置(7，7′)，所述第一寂静描述符帧(SID)包括寂静描述符识别符(SID-CW)，
-用于信道编码所述第一寂静描述符帧(SID)的装置(9，9′)，以便形成信道编码的寂静描述符帧，
-用于在两个或多个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)中发送所述信道编码的寂静描述符帧的装置(9，9′)，以及
-用于把包含所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)用作为额外信令信道(SIG-CH)的装置(9，9′)，
-并将非寂静描述符相关信息在该额外信令信道(SIG-CH)上发送，
其特征在于，用于发送所述信道编码的寂静描述符帧的装置(9，9′)，包括用于修改用来发送所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)的交织的装置，以便将保留用于另一个信道编码的数据帧的这种数据传输帧部分用于发送所述寂静描述符帧(SID)和/或额外信令信道(SIG-CH)的信息。
本发明的第四个目的是提供一种基站收发信机(BTS)包括用于形成要被发送的信息的数据帧的装置(5，5′)，用于信道编码所述数据帧以便形成信道编码帧的装置(9，9′)，用于交织所述信道编码帧的装置(9，9′)，以便在两个或多个数据传输帧(501-516)中发送，用于去交织接收的数据传输帧的装置(10，10′)，用于信道译码的装置(10，10′)，和用于在信道编码的数据帧中恢复信息的装置(11，11′)，该基站收发信机(BTS)还包括：
-用于形成具有在一次要被发送的背景噪声信息的至少第一寂静描述符帧(SID)的装置(7，7′)，所述第一寂静描述符帧(SID)包括寂静描述符识别符(SID-CW)，
-用于信道编码所述第一寂静描述符帧(SID)的装置(9，9′)，以便形成信道编码的寂静描述符帧，
-用于在两个或多个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)中发送所述信道编码的寂静描述符帧的装置(9，9′)，以及
-用于把包含所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)用作为额外信令信道(SIG-CH)的装置(9，9′)。
-并将非寂静描述符相关信息在该额外信令信道(SIG-CH)上发送，
其特征在于，用于发送所述信道编码的寂静描述符帧的装置(9，9′)，包括用于修改用来发送所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)的交织的装置，以便将保留用于另一个信道编码的数据帧的这种数据传输帧部分用于发送所述寂静描述符帧(SID)和/或额外信令信道(SIG-CH)的信息。
本发明是基于利用当前在数据帧传输中使用的数据帧单元的交织的概念，其中在发送寂静描述符帧时，在第一数据帧中只发送寂静描述符识别符，与这个背景噪声有关的参量在下一个数据帧中发送。
本发明给出比起现有技术的方法和通信系统的显著优点。与现有技术的方法和通信系统中可能达到的相比较，本发明使得有可能也在以较低比特速率的数据传输中以更可靠的方式区分开寂静描述符帧和其它的数据帧。
结果，这样的通信系统的使用是更方便的，因为语音和背景噪声被更可靠地接收，其中语音的可听懂性被改进，以及比起现有技术通信系统来说，也更少出现可能的打扰的噪声。
附图说明
在下面，将参照附图更详细地描述本发明，其中：
图1a和1b显示在GSM系统中使用的数据帧的交织，
图2图形地显示对于把语音帧识别为寂静描述符帧的错误概率值，
图3图形地显示对于把寂静描述符帧识别为语音帧的错误概率值，
图4a-4d，以概略图形式，显示在现有技术通信系统中寂静描述符帧的交织，
图5a-5d，以概略图形式，显示在按照本发明的有利的实施例的通信系统中寂静描述符帧的交织，以及
图6，以方框图形式，显示按照本发明的有利的实施例的通信系统。
具体实施方式
虽然在本发明的说明方面，使用GSM系统移动通信系统作为例子，但本发明并不仅仅限于这种移动通信系统，而是本发明也可在使用以数据帧和交织形式的数据传输的其它通信系统中被使用。
图6是显示其中可以应用本发明的通信系统1的简化方框图。图6的通信系统包含移动台MS和基站收发信机BTS，它通过通信信道2与另一个进行数据传输连接。通信信道2被有利地实施用作为射频数据传输，其中移动台MS和基站收发信机BTS，每个以本身已知的方式配备有射频收发信机，在附图上没有分开地显示。基站收发信机BTS有利地与基站控制器(未示出)通信，通过基站控制器数据可以在通信系统中进行传输，以及也可以传输到地面线路电信网。移动台MS和基站收发信机BTS包括基本上相同的工作块，它们在参考数字上互相不同，这样，基站收发信机BTS的参考数字包括附加的撇号(′)。
在GSM移动通信系统(全球移动通信系统)中，网络中的语音编码和译码是在自动转码速率适配单元(TRAU)中执行的。为了简明起见，图6上只给出这个自动转码速率适配单元的语音编码器5′和语音译码器11′。在这个优选的实例中，自动转码速率适配单元被实施在基站收发信机BTS中，但它也可被实施在某些其它网络单元中，诸如基站控制器或移动交换中心，无论如何，在附图上未示出。
在从移动台MS到基站收发信机BTS的语音传输中，话筒3的信号被变换成电模拟音频信号，以及在模拟/数字变换器4中被变换成数字格式。数字音频信号被传送到语音编码器5。数字信号从语音编码器5被传送到语音活动检测器6，以便检验来自话筒的信号是语音还是背景噪声。根据这一点，语音活动检测器6或者选择由语音编码器5产生的语音帧或者选择由背景噪声产生器7产生的寂静描述符帧来进行发送。背景噪声产生器7也可包括选择块(未示出)，在其中寂静描述符帧可被提供以其它信令数据，正如本技术说明中下面将描述的。这些帧在信道编码器9中被信道编码，在其中信道编码帧也被交织，以便形成数据传输帧，正如上面在本技术说明中描述的。数据帧在通信信道2上被发送到接收设备，在本例中被发送到基站收发信机BTS。在基站收发信机BTS的信道译码器10′中，进行去交织和信道译码。数据帧被传送到语音译码器11′，在其中数字音频信号被产生来发送到移动通信网以及进一步到接收电信终端(未示出)。寂静描述符帧检测器8′从译码的信道帧中检测寂静描述符帧，以及控制基站收发信机的寂静描述符产生器7′，以便在语音译码器11′中产生背景噪声信号。在接收机中没有更新的背景噪声参量可提供的情况下，如果必要的话，有可能使用计算块14′根据先前接收的背景噪声参量通过外推或内插有利地产生背景噪声。如果寂静描述符帧也包括额外信令信道，则寂静描述符帧检测器8′有利地发送这样的帧到信号处理块(未示出)等。从基站收发信机BTS到移动台MS的数据传输以相应的方式进行，其中数字音频信号在移动台中用数字/模拟变换器12被变换成模拟格式，以及被传送到耳机13等。在本发明看来，至于信息是从移动台MS发送到基站收发信机BTS还是相反，是不重要的。
在本说明书中，术语语音帧SP，寂静描述符帧S ID和背景噪声参量帧SIG-CH被使用来描述在信道编码以前和在信道译码以后的数据帧。在信道编码时，数据帧被形成为信道编码帧，因此，它们在发送级受到所述交织。相应地，数据传输帧401-404，501-504是指由在信道编码和交织以后要被发送到通信信道的这些数据帧形成的帧。在本技术说明中在下面，将使用交织的例子，其中信道编码帧被划分成两个数据传输帧401-404，501-504，但本发明可被应用于按照其它划分原则的通信系统。
在GSM系统中在半速率语音编码时，寂静描述符帧SID包括33比特，用于编码背景噪声参量。寂静描述符帧的其余79比特组成寂静描述符识别符SID-SW。在寂静描述符帧的这79个识别比特中，62比特被保护不受到信道错误，其余的17比特未保护地被发送。在GSM移动通信系统中，寂静描述符识别符SID-CW被形成为使得所有的比特被设置成一定的状态(例如，所有的比特被设置成逻辑1或0状态)。然而，这对于应用本发明是不重要的，但在实际的系统中，所使用的寂静描述符识别符SID-CW也可是另一个比特组合，它没有被分配用于系统中的另一个目的。在接收级，有利地使用寂静描述符帧检测器8，8′，它的目的在于从接收的数据帧中检测寂静描述符帧。这可以这样地被实施，寂静描述符帧检测器8，8′检验被分配用于寂静描述符帧的寂静描述符识别符SID-CW的接收数据帧的那个部分，以及把这些比特的逻辑值与在系统中使用的寂静描述符识别符的相应的比特值进行比较。在借以发送寂静描述符识别符SID-CW的那些比特与寂静描述符识别符越不同，即，是本系统中的逻辑0状态，越多半是：接收的数据帧不是寂静描述符帧。接收的数据帧根据SID检测器8，8′的输出信号被划分成四类：
-正确的SID帧，
-不正确的SID帧，
-好的语音帧，以及
-不合用的帧。
表1显示SID检测器8，8的输出信号是如何形成的。当被保留用于寂静描述符识别符的区中的几乎所有比特处在逻辑1状态时，SID检测器8，8′中的SID标志被设置成数值2。在大量数目的比特是在数值0的情况下，SID标志被设置成数值0。在其它情况下，SID标志被设置成数值1。在本上下文中，参照了欧洲电信标准GSM 06.41，GSM06.22，和GSM 05.05，其中更详细地描述了GSM系统中半速率语音编码的这个寂静描述符帧检测算法。
                   SID标志
BFI标志       2       1     0
   0 正确的SID帧 不正确的SID帧 好的语音帧
   1         不正确的SID帧 不合用的帧
附图4a-4d显示在现有技术系统中在接连的传输帧中数据帧以交织方式的传输。在图上，传输帧从左面传播到右面，以及数据传输帧401，402，403，404显示在每个传输帧中要被发送的信息。在数据传输帧410-404中，第一单元401a-404a包含要被发送的数据帧在两个部分中的后面的单元，以及第二单元401b-404b包含要被发送的数据帧的第一单元，在本例中，SP帧被称为语音帧，SID帧，相应地，被称为寂静描述符帧，随机帧被称为数据帧，在其第一或第二单元中包含在译码时不使用的额外信息，以及不传输是指传输帧实际上不被发送。而且，图4a-4d显示用于状态变量SP标志的数值，表示语音传输或背景噪声传输。在本例中，状态变量SP标志的数值的逻辑值1涉及语音帧的发送，相应地，在逻辑值0，发送寂静描述符信息，在其中在接收设备中产生背景噪声。
图4a显示语音发送被终结和发送寂静描述符帧的情形。在此情形以前的倒数第二个语音帧的后面的单元已在第一数据传输帧401中被发送，它也包含在暂停以前的最后的语音帧的第一单元。要被发送的下一个数据传输帧402包含这个在暂停以前的最后的语音帧的后面的单元，以及寂静描述符帧的第一单元。寂静描述符帧的后面的单元在第三数据传输帧403中被发送，其中后面的单元403b包含在接收级处不使用的、未确定的比特。在这种情形下，信道编码的数据帧不在图4a上被分配用于第四数据传输帧404的下一个突发中发送，但发射机被关断。因此，在这种情形下，寂静描述符帧的后面的部分的发送包含，在第三数据传输帧的后面的单元403b中未确定的比特，它们在传输信息时不必要的。
图4b显示暂停长度太长以致于噪声参量必须被更新的情形。由于交织，寂静描述符帧在两个数据传输帧406，407中被发送，这两个帧也包含随机比特。然而，在发送噪声参量以前的数据传输帧405的突发中和在发送噪声参量以后的数据传输帧408的突发中，没有进行发送。
图4c显示在噪声参量更新后立即开始语音帧发送的情形。图4c的头四个数据传输帧409没有被发送，但在下一个数据传输帧410，未确定的比特和寂静描述符帧的第一单元被发送。在下一个数据传输帧411中，寂静描述符帧的后面的单元以及第一语音帧的第一单元在暂停后被发送。在这个帧的下一个数据传输帧412中，相应地，第一语音帧的后面的单元以及第二语音帧的第一单元在暂停后被发送，等等。
而且，图4c显示在语音中有短的暂停并持续一个语音帧的最大值的情形。这样，在暂停以前的语音传输中，倒数第二个语音帧的后面的单元和最后的语音帧的第一单元在第一数据传输帧423中被发送，如图4d所示。在下一个数据传输帧414中，在暂停以前的最后的语音帧的后面的单元和寂静描述符帧的第一单元被发送。寂静描述符帧的后面的单元以及在暂停后的第一语音帧的第一单元在数据传输帧415中被发送。在这之后，从数据传输帧416往后，语音帧的传输以这样的已知的方式进行。
相应地，图5a-5d显示，在本发明的优点显然可看到的情形下，按照本发明的有利的实施例的通信系统1的运行。图5a显示语音以后的暂停持续时间长于一个语音帧的长度的情形。这样，暂停以前的倒数第二个语音帧的后面部分和最后的语音帧的第一单元在数据传输帧501中被发送。下一个数据传输帧502包含最后的语音帧的后面的部分以及寂静描述符识别符SID-CW的第一单元。寂静描述符识别符SID-CW的后面的单元在数据传输帧503中被发送。这个数据传输帧503的第二单元503b可变利用为附加信令信道。这个附加信令信道可被使用于背景噪声参量的发送和可能地也用于描述信道质量的信息的发送。在这之后轮到的数据传输帧504不被发送，但发射机(未示出)被关断。信道编码器9编码寂静描述符识别符SID-CW，在此后，与先前的语音帧的后面的单元进行交织，由此形成数据传输帧502和503。接着，信道编码器9编码包含背景噪声参量的信令帧SIG-CH和可能的其它信息比特，通过编码被设计用于这个目的的、以及不一定与编码语音帧所使用的相同的。在这一级，信道编码的背景噪声参量被连接到第二单元503b，它被发送到通信信道2以及由接收设备中的信道译码器10，10′译码。在现有技术的系统中，这样的信道编码的半个帧不能被使用。在按照本发明的有利的实施例的本通信系统1中，在发送这个数据帧503以后发送被关断；因此，由于交织，信令帧的编码必须用另一个方法实施，诸如卷积编码，其中编码速率是正常情形下的两倍。这样，在这种情形下，避免发送不必要的信息，以及不用未确定的比特，到接收机的传输包含可以从数据传输帧译码的有用负载信息以及相应于背景噪声参量的噪声可以在接收机中被产生。
在接收机中进行译码，以使得在接收数据传输帧502以后，接收机获知，要被接收的下一个帧503包含信令帧，其长度在本例中是语音帧和寂静描述符帧的长度的一半，以及它通过不同的编码法被编码。因此，在接收机处进行相应的译码，以便译码信令帧SIG-CH。
在按照本发明的有利的实施例的本系统中，背景噪声参量的发送被延时一个数据传输帧，因为寂静描述符帧主要包含寂静描述符识别符SID-CW。在这种情形下，在信令帧SIG-CH被接收和译码以后开始产生噪声。然而，如果寂静描述符帧包含比寂静描述符识别符SID-CW长度更多的比特，则这个帧的不用的比特可被使用于发送暗示背景噪声参量的数值。然而，如果在寂静描述符帧中没有足够的不用的比特，甚至用于背景噪声参量的粗略的发送，则在接收机中有可能使用根据先前接收的背景噪声参量计算(外推)的噪声。如果语音时间间隔没有持续非常长的时间，则这样计算的背景噪声参量以高的概率与正确的背景噪声相对应。另一方面，这稳定了在接收机中要被产生的背景噪声，因为在间断发送期间当发送的移动台的语音活动性检测器判读短的侧音为语音时在本发明的系统中延时不造成伤害的情形下，在侧音以前的背景噪声参量被使用来进行译码。
图5b显示在语音中较长的暂停期间背景噪声参量的更新。数据传输帧505不被发送，但下一个数据传输帧506被发送。在这个数据传输帧506中，如有必要，第一单元506a可被使用来发送信息，作为第二额外信令信道。在接收机处，数据传输帧的接收的第一单元506a被暂时存储，其中在接收机接收数据传输帧的这个第一单元506a以及下一个数据传输帧507的第一单元507b(它包含信道编码的寂静描述符识别符SID-CW)之后，有可能在接收机处作出推断，数据传输帧506的存储的第一单元506a包含额外的信令。这个额外的信令信道可被使用于在与AMR系统相联系时的质量信令。数据传输帧的第二单元506b包含寂静描述符帧507的第一单元。在这种情形下，数据传输帧507的第二单元也可被使用作为额外信令信道，用于发送背景噪声参量和可能其它的信息。在这之后，发送被关断，也就是，例如数据传输帧508不被发送。也在这种情形下，要被发送的数据传输帧，比起现有技术的系统中在图4b的情形下，包含更多的有用负载信息。
相应地，图5c显示在更新背景噪声参量时开始语音发送的情形。寂静描述符帧SID-CW被正常地信道编码，以及数据传输帧510被形成，包含未确定的比特和寂静描述符识别符SID-CW的第一单元。数据传输帧509没有被发送，但下一个数据传输帧510被发送。在这之后，SP标志被设置为逻辑1状态，因为背景噪声的发送被终结。这样，信道编码器改变在传输缓存器中等待交织的、寂静描述符帧的后面的单元的比特，其中在接收机处在纠错时，发现在数据传输帧511中发送的寂静描述符识别符是不正确的，以及帧被拒绝。这在接收机处不会引起任何额外的噪声。这个数据传输帧511也包含在暂停后的第一语音帧的第一单元，它被接收机的译码器译码，和被传送以便等待在下一个数据传输帧512中发送的语音帧的后面的单元，它也包含第二语音帧的第一单元。在这之后，运行以这样的已知的方式继续进行。
而且，图5d是在语音中有暂停的情形。语音在数据传输帧513和514中被发送。另外，寂静描述符帧的第一单元在这里与先前的数据传输帧514相结合被发送。寂静描述符帧的后面的单元在下一个数据传输帧515中被发送，它也包含暂停后的第一语音帧的第一单元。也在这种情形下，寂静描述符帧被留下而不通知，正如以上结合图5c的说明所描述的。在这之后，语音传输在数据传输帧516中继续进行。
在图5a-5d上可以看到，在按照本发明的通信系统中，有可能使用比现有技术的方法中可能的更长的寂静描述符识别符SID-CW，无论如何，当发送时识别符中更多的比特可被保护。这减小了寂静描述符帧被识别为语音帧或语音帧被识别为寂静描述符帧的概率。然而，本发明的方法并不要求发送额外的数据帧，但在现有技术的系统中只发送未确定的信息(比特)的数据传输帧中的那些部分，可被用作为额外的信令信道，用于发送诸如背景噪声参量、质量信令等的信息。
例如，在GSM系统中在半速率语音编码时，通过本发明的方法，有可能使用118比特的寂静描述符识别符SID-CW。在按照本发明的通信系统中，这118比特中的94比特可被放置在寂静描述符帧SID中，以及这些比特中的77比特可被保护和17比特未保护地被发送。在寂静描述符识别符中其余的24比特是信令帧SIG-CH的保护的比特。图2显示在本发明的这个系统中语音帧被译码为寂静描述符帧的错误概率值。图2表示比现有技术系统的明显的改进。
本发明并不只限于以上给出的实施例，而是可以在所附权利要求的范围内进行修改。

Claims (10)

1.一种通信系统中用于发送背景噪声信息的方法，其中将要被发送的信息形成为数据帧，对所述数据帧进行信道编码，形成信道编码帧，将所述信道编码帧交织，以便在两个或多个数据传输帧(501-516)中发送，并将两个信道编码帧的信息在每个数据传输帧(501-516)中发送，
-将在一次要被发送的背景噪声信息形成为至少第一寂静描述符帧(SID)，它带有寂静描述符识别符(SID-CW)，
-将所述第一寂静描述符帧(SID)进行信道编码，形成信道编码的寂静描述符帧，
-将所述信道编码的寂静描述符帧，在两个或多个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)中发送，以及
-将发送所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)也用作为额外信令信道(SIG-CH)，
-还将非寂静描述符相关信息在该额外信令信道(SIG-CH)上发送，
其特征在于，将发送所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)的交织进行修改，以便将保留用于另一个信道编码数据帧的这种数据传输帧部分用于发送所述寂静描述符帧(SID)和/或额外信令信道(SIG-CH)的信息。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，将至少某些背景噪声参量在额外信令信道(SIG-CH)中发送。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，将描述数据传输的质量的信息在额外信令信道(SIG-CH)中发送。
4.按照权利要求1，2或3的方法，其特征在于，数据帧是GSM系统的半速率语音信道(HR)数据帧。
5.按照权利要求1，2或3的方法，其特征在于，数据帧是GSM系统的全速率语音信道(FR，EFR)数据帧。
6.一种通信系统(1)包括用于形成要被发送的信息的数据帧的装置(5，5′)，用于信道编码所述数据帧以便形成信道编码帧的装置(9，9′)，用于交织所述信道编码帧的装置(9，9′)，以便在两个或多个数据传输帧(501-516)中发送，其中将两个信道编码帧的信息安排成在每个数据传输帧(501-516)中发送，通信系统(1)还包括：
-用于形成具有在一次要被发送的背景噪声信息的至少第一寂静描述符帧(SID)的装置(7，7′)，所述第一寂静描述符帧(SID)包括寂静描述符识别符(SID-CW)，
-用于信道编码所述第一寂静描述符帧(SID)的装置(9，9′)，以便形成信道编码的寂静描述符帧，
-用于在两个或多个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)中发送所述信道编码的寂静描述符帧的装置(9，9′)，以及
-用于把包含所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)用作为额外信令信道(SIG-CH)的装置(9，9′)，
-还将非寂静描述符相关信息在该额外信令信道(SIG-CH)上发送，
其特征在于，用于发送所述信道编码的寂静描述符帧的装置(9，9′)，包括用于修改用来发送所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)的交织的装置，以便将保留用于另一个信道编码数据帧的这种数据传输帧部分，用于发送所述寂静描述符帧(SID)和/或额外信令信道(SIG-CH)的信息。
7.按照权利要求6的通信系统(1)，其特征在于，它包括用于在额外信令信道(SIG-CH)中发送至少某些背景噪声参量的装置(7，9；7′，9′)。
8.按照权利要求6或7的通信系统(1)，其特征在于，用于信道编码的装置(9.9′)包括卷积编码器。
9.一种移动台(MS)包括用于形成要被发送的信息的数据帧的装置(5)，用于信道编码所述数据帧以便形成信道编码帧的装置(9)，用于交织所述信道编码帧的装置(9)，以便在两个或多个数据传输帧(501-516)中发送，其中将两个信道编码帧的信息安排成在每个数据传输帧(501-516)中发送，移动台(MS)还包括：
-用于形成具有在一次要被发送的背景噪声信息的至少第一寂静描述符帧(SID)的装置(7)，所述第一寂静描述符帧(SID)包括寂静描述符识别符(SID-CW)，
-用于信道编码所述第一寂静描述符帧(SID)的装置(9)，以便形成信道编码的寂静描述符帧，
-用于在两个或多个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)中发送所述信道编码的寂静描述符帧的装置(9)，以及
-用于把包含所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)用作为额外信令信道(SIG-CH)的装置(9)，
-并将非寂静描述符相关信息在该额外信令信道(SIG-CH)上发送，
其特征在于，用于发送所述信道编码的寂静描述符帧的装置(9)，包括用于修改用来发送所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)的交织的装置，以便将保留用于另一个信道编码的数据帧的这种数据传输帧部分用于发送所述寂静描述符帧(SID)和/或额外信令信道(SIG-CH)的信息。
10.一种基站收发信机(BTS)包括用于形成要被发送的信息的数据帧的装置(5′)，用于信道编码所述数据帧以便形成信道编码帧的装置(9′)，用于交织所述信道编码帧的装置(9′)，以便在两个或多个数据传输帧(501-516)中发送，用于去交织接收的数据传输帧的装置(10′)，用于信道译码的装置(10′)，和用于在信道编码的数据帧中恢复信息的装置(11′)，该基站收发信机(BTS)还包括：
-用于形成具有在一次要被发送的背景噪声信息的至少第一寂静描述符帧(SID)的装置(7，7′)，所述第一寂静描述符帧(SID)包括寂静描述符识别符(SID-CW)，
-用于信道编码所述第一寂静描述符帧(SID)的装置(9，9′)，以便形成信道编码的寂静描述符帧，
-用于在两个或多个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)中发送所述信道编码的寂静描述符帧的装置(9′)，以及
-用于把包含所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)用作为额外信令信道(SIG-CH)的装置(9′)，
-并将非寂静描述符相关信息在该额外信令信道(SIG-CH)上发送，
其特征在于，用于发送所述信道编码的寂静描述符帧的装置(9′)，包括用于修改用来发送所述信道编码的寂静描述符帧的至少一个数据传输帧(502，503；506，507；510，511；514，515)的交织的装置，以便将保留用于另一个信道编码数据帧的这种数据传输帧部分用于发送所述寂静描述符帧(SID)和/或额外信令信道(SIG-CH)的信息。
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