用于速率匹配的装置和方法

专利名称：用于速率匹配的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于速率匹配的装置和方法，尤其涉及一种用于使第一带宽的速率与在GSM或TD-SCDMA系统中用于语音信道的第二带宽的速率相匹配的装置和方法。
例如在GSM或TD-SCDMA系统使用的那样，典型的语音服务或传统的语音信道定义数据块，该数据块包含按照其重要性分类的语音数据。更确切地说，这种类型的语音信道数据块具有不同的基本上由主观的质量标准确定的优先权。其结果是，一部分需要传输的语音数据必须例如通过所谓“卷积编码器”被编码，因为对于语音数据的正确解码，该语音数据具有比数据块的第二部分更高的优先权，该第二部分不需要编码，因为它对于数据的正确解码具有较低的优先权。
这里，在必须进行的速率匹配中产生了一个特殊的问题，因为在一个物理接口上的数据速率并不总是与一个更高水平上接口的数据速率一致。该速率匹配的组成是如果可供使用的物理信道或物理接口提供高于所需的数据速率，则对一定数量的比特进行重复；或者，如果该物理信道提供低于所需的数据速率，则对一些比特进行穿孔(punktieren)，即从数据流中删除一些比特。


图1示出了用于速率匹配这种语音数据的传统装置的简化方框图。按照图1，NDK表示一个有用数据信道或更高水平的信道，它包括第一带宽BB1，并具有例如高优先权的数据包D1和低优先权的数据包D2。因为高优先权的数据包D1中的传送错误使用户或者接收者感觉到不方便，所以该数据包按图1由编码器K进行编码，从而产生编码后的数据包D1′。低优先权的数据包D2由于其不敏感性或由于其对于接收者来讲很小的干扰敏感性，因此例如不进行编码。按照这种方式得到一个部分编码的数据量D1′+D2，但是，该数据量通常与传输数据信道DK或物理接口的可用第二带宽BB0不一致。
为了进行速率匹配，现在使用速率匹配单元RA，如果可供使用的传输数据信道DK具有更高的数据速率或更大的带宽，则该单元对一定数量的比特进行重复；或者，如果传输数据信道DK提供低于所需的数据速率或带宽，则该单元对一些比特进行穿孔，即从数据流中删除一些比特。
按照图1，通常只能删除数据中编码的那一部分。如果数据然后在一个没有示出的接收器中被再次解码，则必须在该数据流中重新引入缺少的比特，其中，解码器识别可能的错误并在可能时对错误进行纠正。其结果是，计算的比特错误速率在数据流或者在数据传输中可以被接受。
但是，按照图1的通常使用的速率匹配，特别是在穿孔时带来一个根本的问题。通过穿孔，编码后的比特从数据流中被删除。但是，在解码中，这些比特用中性(擦除)数值代替。这意味着，将可以造成错误保护降低的值加入到数据流中。即通过强烈的穿孔降低了整个系统的性能或效率。另一方面，可能通过重复各比特而浪费了宝贵的带宽，如果该带宽没有在解码器中被利用的话。
因此，本发明要解决的技术问题是，实现一种用于速率匹配的装置和方法，可以简单和低廉地实现该装置和方法，并对整个系统的效率没有影响。
关于装置的技术问题是通过以下方式解决的，即，应用一种用于对有用数据信道的第一带宽与数据传输信道的第二带宽进行速率匹配的装置，该装置具有一个编码装置，用于对至少有用数据信道的部分数据量进行编码，和一个控制单元，用于根据所述第一和第二带宽对将由控制编码装置编码的部分数据量的大小进行控制。
关于方法的技术问题是通过以下方式解决的，即，设置一种用于对有用数据信道的第一带宽与数据传输信道的第二带宽进行速率匹配的方法，该方法具有以下步骤a)选择有用数据信道数据的预定部分数据量；c)对所选择的部分数据量进行编码，以产生编码的部分数据量；以及c)将编码的部分数据量和有用数据信道的没有选择的部分数据量进行组合，其中，在步骤a)中根据所述第一和第二带宽选择所述预定部分数据量的大小。
特别是通过应用一个编码装置，对有用数据信道的至少部分数据进行编码，和一个控制装置，根据第一和第二带宽控制由编码装置编码的部分数据量的大小，以简单和低廉方式得到一种速率匹配而没有明确地使用速率匹配单元。因为编码装置特别是在语音数据的速率匹配中总是存在的，所以可以特别廉价地建立这种语音数据速率匹配。
此外，构造一个速率匹配单元，使至少被部分编码的有用数据信道的带宽与传输数据信道的带宽相匹配，其中，该速率匹配单元由控制单元控制。按照这种方式，在仅仅使用编码装置和有用数据信道的相应部分数据不可以实现的情况下，也可以实现速率匹配。
此外，速率匹配单元也可以由控制单元根据由编码装置进行的编码来控制，由此可以实现速率匹配的进一步简化。特别是在进行穿孔时，能够由此按对每个编码的了解，优先地删除或去除具有较低优先权的数据或比特。
编码装置优选地由多个并行工作的编码单元组成，该编码单元例如由一个1/3编码器和一个1/2编码器组成。在使用这种编码器的情况下，特别是在GSM或TD-SCDMA系统中，能够以有利方式实现准确分级的速率匹配。
下面对照附图所示的一种实施方式对本发明作进一步的说明。其中，图1是按现有技术的用于速率匹配的装置的简化方框图；图2是按第一实施方式的用于速率匹配的装置的简化方框图；图3是按第二实施方式的用于速率匹配的装置的简化方框图；和图4是按第三实施方式的用于速率匹配的装置的简化方框图。
图2表示一种用于速率匹配的装置的简化方框图，该装置用于使有用数据信道NDK的第一带宽BB1的速率与数据传输信道DK的第二带宽BB0的速率相匹配。因为例如在GSM或TD-SCDMA系统中具有的语音编码器产生具有不同重要性或优先权的数据，所以有可能对一部分数据不编码，而对另一部分数据进行编码。在这样的系统或语音编码器中，总共有六个不同的用于语音传输和由用户主观确定的比特质量级别(优先权)。作为第一种简化，按照图2，将这六个主观质量级别概括为三个质量组a、b和c，由此已经产生对速率匹配的一种简化。更确切地说，质量组c或其所属的数据信道NDK的数据包具有很小的优先权或重要性，质量组b或其所属的数据包具有中等的优先权，而质量组a或其所属的数据包具有最高的优先权。
例如数据包a、b和c的长度为112比特(112＝a+b+c)。与此对应，在数据传输信道DK中传输的数据包的长度为296比特。为了匹配这种不同的数据速率或带宽，必须因此进行速率匹配。按照本发明，这种速率匹配现在不是通过速率匹配单元，而是通过使用一个总是设置在系统中的编码装置K进行。
例如，在GSM或TD-SCDMA系统中具有一个1/3编码单元K1和一个1/2编码单元K2，它们分别对包括输入的数据量在内的数据进行三倍和双倍的编码。为了实现速率匹配，另有一个控制单元S，该单元此时根据要求的速率匹配或者第一和第二带宽BB1和BB0，控制由编码装置K编码的有用数据信道NDK的数据包a、b和c的大小和长度。在将有用数据信道NDK的每个数据包112比特与数据传输信道DK的每个数据包296比特相匹配的情况中，使用了每8个所谓尾比特(Tail Bit)(296＝a′+b′+c)，并产生下列等式NDK112＝a+b+cDK 296＝3*(a+8)+2*(b+8)+c+8此时为了在有用数据信道NDK和数据传输信道DK之间获得速率匹配，控制单元S可以按下表选择或控制用于部分数据包a、b和c的数据量或长度，由此可以在不使用额外的速率匹配单元的情况下获得速率匹配。
在上面描述的所谓“半速率速度”模式中，通过使用“半速率速度”信道，将TD-SCDMA中的语音数据打包为112比特长的数据包，其中，一个数据包持续20ms。这对应于5.6k比特的纯数据速率。
但是，按同样的方式也可以进行一种所谓的“加强的全速率速度”模式，其中，每20ms产生具有244比特长度的数据包，这对应于12.2k比特的纯数据速率。由此上述等式变为NDK 244＝a+b+cDK624＝3*(a+8)+2*(b+8)+c+8对于控制单元S可能的用于待编码部分数据量a、b和c的大小或长度由下表给出
其结果是，在“加强的全速率速度”模式中，也可以在仅仅使用总是存在的编码单元K1和K2而无需使用特殊的速率匹配单元的条件下进行速率匹配。因此，这种装置的造价特别便宜。因为此外编码单元K1和K2可以并行工作，没有硬件资源浪费，所以可以加速整个系统的运行。这种速率匹配的一个根本优点还在于，能够更好地适应对用于语音传输的语音信道或其不同的质量级别或重要性级别的要求。由此，在充分使用可供使用的传输信道的情况下，实现了最大可能的语音质量。
图3表示按第二实施方式的用于速率匹配的装置的简化方框图，其中，相同的附图标记表示相同或对应的部件，并在下面的描述中避免重复。
按照图3，除了在图2中表示的部件外还有一个速率匹配单元RA，用于使至少部分编码的有用数据信道NDK的带宽BB1′与数据传输信道DK的带宽BB0匹配，其中，速率匹配单元RA额外地由控制单元S根据第一和第二带宽BB1和BB0进行控制。更确切地说，例如现在可以进行用于减小带宽的穿孔，其中，在考虑部分数据包a、b和c的重要性或质量级别的条件下，将相应的数据丢弃。按照这种方式也可以实现这样的速率匹配，而该速率匹配在仅仅使用编码装置K的情况下是不能实现的，或者会造成不希望的语音质量恶化。因为考虑到第一和第二带宽BB1和BB0之外，还考虑到待编码的部分数据包a、b和c的重要性或质量级别，所以得到一种改善的速率匹配。
图4表示按第三实施方式的用于速率匹配的装置的简化方框图，其中，和图2和3中一样，相同的附图标记表示相同或对应的部件，因此在下面的详细描述中避免重复。
按照图4，用于速率匹配的装置和图3表示的装置一样具有额外的速率匹配单元RA。同样，通过控制单元S这样控制有用数据信道NDK的部分数据包a、b和c的重要性或质量级别，即，使得为每个编码单元K1和K2提供不同的数据包长度和大小。此外，和在图3中一样，速率匹配单元RA由控制单元S根据第一和第二带宽或各自质量级别的长度或部分数据包a、b和c进行控制。但是，根据第三实施方式，现在还要考虑在速率匹配单元RA中进行速率匹配时的编码方式，其中，将由编码单元K1和K2应用的编码方法通知控制单元S，而该单元根据在编码装置K中进行的编码对速率匹配单元RA进行额外的控制。按对不同编码方法和各部分数据包a、b和c的大小以及在BB1和BB0之间原则上所需的速率匹配的了解，可以由此例如这样进行有目的的穿孔，即，仅将不重要的数据(低优先权)去除或删除。按这种方式，通过最大利用可供使用的传输带宽提高了速率匹配的质量。此外，因为总是存在的编码单元K1和K2被用于速率匹配，所以还降低了整个系统的造价。
以上按在GSM或TD-SCDMA系统中的编码语音数据描述了本发明。但是，它并不局限于此，还涉及其它很多对具有不同优先权的数据进行速率匹配的系统。此外，还按三个质量组或部分数据包描述了本发明。但它并不局限于此，而是可以按相同的方式舍弃这种概括，并按系统现有质量级别另由各自的编码装置处理。按同样的方式，其结果可以是，编码装置具有多个编码单元，该编码单元特别是不局限于所描述的1/3和1/2编码器。
权利要求
1.一种用于对有用数据信道(NDK)的第一带宽(BB1)与数据传输信道(DK)的第二带宽(BB0)进行速率匹配的装置，其特征在于，一个编码装置(K)，用于对至少有用数据信道(NDK)的部分数据量(a，b)进行编码，和一个控制单元(S)，用于根据所述第一和第二带宽(BB1，BB0)对将由控制编码装置(K)编码的部分数据量(a，b)的大小进行控制。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，一个速率匹配单元(RA)，用于使至少部分编码的有用数据信道(NDK)的带宽(BB1′)与所述数据传输信道(DK)的带宽(BB0)相匹配，其中，所述速率匹配单元(RA)由所述控制单元(S)控制。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述速率匹配单元(RA)还由所述控制单元(S)根据在所述编码装置(K)进行的编码来进行控制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述编码装置(K)具有多个并行工作的编码单元(K1，K2)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述编码装置(K)具有一个1/3编码器(K1)和一个1/2编码器(K2)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述有用数据信道(NDK)包括具有六个主观质量级别的编码语音数据，该质量级别被概括成三个质量组(a，b，c)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述编码的语音数据表示GSM或TD-SCDMA系统的数据。
8.一种用于对有用数据信道(NDK)的第一带宽(BB1)与数据传输信道(DK)的第二带宽(BB0)进行速率匹配的方法，该方法具有以下步骤a)选择有用数据信道(NDK)数据的预定部分数据量(a，b)；c)对所选择的部分数据量(a，b)进行编码，以产生编码的部分数据量(a′，b′)；以及c)将编码的部分数据量(a′，b′)和有用数据信道(NDK)的没有选择的部分数据量(c)进行组合，其特征在于，在步骤a)中根据所述第一和第二带宽(BB1，BB0)选择所述预定部分数据量(a，b)的大小。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还具有一个步骤d)根据所述第一和第二带宽(BB1，BB0)进行额外的速率匹配。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述额外的速率匹配还根据在所述步骤b)中的编码进行。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述编码表示对所述有用数据信道(NDK)数据的选择部分数据量(a，b)的并行编码。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述编码表示进行1/3编码和1/2编码。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述有用数据信道(NDK)的数据包括具有六个主观质量级别的编码语音数据，该质量级别被概括成三个质量组(a，b，c)。
全文摘要
本发明涉及一种用于对有用数据信道(NDK)的第一带宽(BB1)与数据传输信道(üDK)的第二带宽(BB0)进行速率匹配的装置和方法。在此，该速率匹配是通过用于对至少有用数据信道(NDK)数据的部分数据量(a，b)进行编码的编码装置(K)和用于控制将由编码装置(K)编码的部分数据量(a，b)的大小的控制单元(S)实现的。
文档编号H04L1/00GK1555627SQ01817906
公开日2004年12月15日 申请日期2001年10月22日 优先权日2000年10月24日
发明者安德烈亚斯·福尔肯伯格, 霍尔格·兰登伯格, 阿尔布雷克特·孔兹, 兰登伯格, 安德烈亚斯 福尔肯伯格, 雷克特 孔兹 申请人:西门子公司