專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)字集群通信系統(tǒng)及其編解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，特別涉及數(shù)字集群通信技術(shù)。
背景技術(shù)：
集群通信可專(zhuān)門(mén)提供給醫(yī)療機(jī)構(gòu)、公安、交通、鐵路等部門(mén)用于在緊急原因下因人員臨時(shí)分配的不穩(wěn)定性而存在溝通上難度的情況，可借助集群調(diào)度業(yè)務(wù)所創(chuàng)建的語(yǔ)音環(huán)境，在短時(shí)間內(nèi)就能完成人員調(diào)度、召集、協(xié)同破案、工程指揮等要通過(guò)大規(guī)模的集會(huì)所要傳達(dá)的全部?jī)?nèi)容。
通過(guò)與電信運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)合作完成的集群調(diào)度，是傳統(tǒng)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的高層次發(fā)展方向，通過(guò)在公共通信交換網(wǎng)絡(luò)的覆蓋下的系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)，來(lái)完成組呼、優(yōu)先級(jí)調(diào)度、調(diào)度會(huì)議、調(diào)度員監(jiān)聽(tīng)等功能。系統(tǒng)中具有的自動(dòng)化信道選擇功能，完全排除了以往信道業(yè)務(wù)中信道易阻塞，頻率利用率低以及通信效率低等多種不利現(xiàn)象，而該系統(tǒng)卻能在管理有序的主控臺(tái)的控制下自動(dòng)分配最優(yōu)的配備給用戶使用。
總之，集群通信系統(tǒng)是共享資源，分擔(dān)費(fèi)用，向用戶提供優(yōu)良服務(wù)的多用途、高效能而又廉價(jià)的先進(jìn)無(wú)線集群通信系統(tǒng)。
在國(guó)外，集群通信系統(tǒng)的用戶是蜂窩通信用戶的十分之一，在一些較發(fā)達(dá)的國(guó)家，專(zhuān)用移動(dòng)通信用戶數(shù)甚至超過(guò)公用移動(dòng)通信用戶數(shù)的2-3倍，而在我國(guó)集群通信的總用戶數(shù)還不足蜂窩通信總用戶量的一個(gè)零頭，所以集群通信在中國(guó)發(fā)展空間還很大，需求也很大。數(shù)字集群技術(shù)從20世紀(jì)90年代中期在全球范圍內(nèi)興起，得到了廣泛的應(yīng)用并取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在中國(guó)，隨著社會(huì)活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)節(jié)奏加快、范圍擴(kuò)大以及信息傳輸量劇增，社會(huì)作為一個(gè)有機(jī)整體，更需要各方面的協(xié)調(diào)配合，許多專(zhuān)業(yè)團(tuán)體對(duì)可用于廣域調(diào)度指揮的集群通信網(wǎng)絡(luò)的需求目益迫切，為中國(guó)發(fā)展集群通信系統(tǒng)提供了經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)基礎(chǔ)。
集群通信從一開(kāi)始起即像無(wú)中心系統(tǒng)一樣，將動(dòng)態(tài)信道分配多用戶共享與充分利用有限的無(wú)線信道資源作為首要設(shè)計(jì)思想，在此基礎(chǔ)上建設(shè)一種共用平臺(tái)，使各類(lèi)稀疏容量用戶可共享豐富的特種功能及各類(lèi)業(yè)務(wù)增值新途徑。當(dāng)然，無(wú)線信道動(dòng)態(tài)分配決非為集群系統(tǒng)所專(zhuān)有，從衛(wèi)星系統(tǒng)至地面第三代(3rd Generation，簡(jiǎn)稱(chēng)“3G”)移動(dòng)通信系統(tǒng)，以至從覆蓋層面看的各類(lèi)現(xiàn)代無(wú)線局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)系統(tǒng)，均毫無(wú)例外、愈來(lái)愈多地應(yīng)用動(dòng)態(tài)信道分配與動(dòng)態(tài)資源自適應(yīng)管理技術(shù)。由此，從公眾蜂窩移動(dòng)通信集群功能增值業(yè)務(wù)發(fā)展勢(shì)頭看，集群通信及數(shù)字集群專(zhuān)用通信亦面臨著包括技術(shù)、應(yīng)用、業(yè)務(wù)創(chuàng)新在內(nèi)的持續(xù)創(chuàng)新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
數(shù)字集群是現(xiàn)今專(zhuān)用無(wú)線通信的主體，它同屬移動(dòng)通信范疇，與公眾及全球移動(dòng)通信相比較，其一系列特殊功能，特別是調(diào)度功能以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與安全控制等方面有其獨(dú)特的特征與復(fù)雜性，其中不少特種功能非通常公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)所具有、或其簡(jiǎn)單增強(qiáng)擴(kuò)充即能具有，或者對(duì)特種專(zhuān)用部門(mén)特種強(qiáng)力要求亦難相適應(yīng)；而且其快速接入響應(yīng)，集團(tuán)組群用戶有效指揮、聯(lián)絡(luò)、調(diào)度以及其半雙工、單工為主的運(yùn)作方式是其最主要的特征。它的應(yīng)用需求有很廣泛的專(zhuān)用覆蓋面，從而，與公眾移動(dòng)通信相對(duì)應(yīng)，它在國(guó)家與全球社會(huì)生活中有其不可缺少的重要作用。
集群通信系統(tǒng)從運(yùn)營(yíng)方式上可分為專(zhuān)用集群系統(tǒng)和共用集群系統(tǒng)。專(zhuān)用集群系統(tǒng)是僅供某個(gè)行業(yè)或某個(gè)部門(mén)內(nèi)部使用的無(wú)線調(diào)度指揮通信系統(tǒng)，系統(tǒng)的投資、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等均由行業(yè)或部門(mén)內(nèi)部承擔(dān)，早期的集群系統(tǒng)大多屬于這一類(lèi)型。共用集群系統(tǒng)是指物理網(wǎng)由專(zhuān)業(yè)的電信運(yùn)營(yíng)企業(yè)負(fù)責(zé)投資、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)，供社會(huì)各個(gè)有需求的行業(yè)、部門(mén)或單位共同使用的集群通信系統(tǒng)，它具有資源利用率高、單位成本低廉、網(wǎng)絡(luò)覆蓋和運(yùn)營(yíng)質(zhì)量好、可持續(xù)發(fā)展能力強(qiáng)、用戶業(yè)務(wù)可自行管理等諸多優(yōu)點(diǎn)，是集群通信運(yùn)營(yíng)體制的發(fā)展方向。
歐洲經(jīng)濟(jì)一體化的要求，在公眾移動(dòng)通信領(lǐng)域推動(dòng)了GSM數(shù)字蜂窩標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，在專(zhuān)業(yè)移動(dòng)通信領(lǐng)域推動(dòng)了TETRA數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)的制定。全球經(jīng)貿(mào)往來(lái)的日益活躍，都要求有先進(jìn)的統(tǒng)一的通信手段與之相適應(yīng)，要求提供端到端的全球性無(wú)縫通訊網(wǎng)絡(luò)，從而推動(dòng)了IMT-2000第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制訂。專(zhuān)業(yè)移動(dòng)通信領(lǐng)域中的航空和航海顯然更為迫切要求先進(jìn)的統(tǒng)一的通信手段。在高速公路、鐵路、內(nèi)河航運(yùn)、旅游及武警等部門(mén)的專(zhuān)業(yè)網(wǎng)，隨著各自業(yè)務(wù)的發(fā)展，也必然要求統(tǒng)一的數(shù)字集群系統(tǒng)以便跨部門(mén)、跨地區(qū)、跨省市以至全國(guó)聯(lián)網(wǎng)。因此，必須堅(jiān)持專(zhuān)業(yè)移動(dòng)通信朝數(shù)字集群共網(wǎng)的方向發(fā)展。數(shù)字集群是從專(zhuān)用移動(dòng)通信網(wǎng)發(fā)展起來(lái)的，而數(shù)字集群共網(wǎng)也是隨著數(shù)字集群的發(fā)展而形成的，應(yīng)該說(shuō)這也是符合發(fā)展規(guī)律的。專(zhuān)網(wǎng)在一定的時(shí)間內(nèi)還將發(fā)揮其作用，并有相當(dāng)一部分專(zhuān)網(wǎng)是不能用共網(wǎng)來(lái)替代的。所以各部門(mén)的專(zhuān)網(wǎng)不可能在短時(shí)期內(nèi)取消，甚至有些專(zhuān)網(wǎng)還要較長(zhǎng)時(shí)期存在下去。但在專(zhuān)網(wǎng)、共網(wǎng)共同發(fā)展的同時(shí)應(yīng)該看到，數(shù)字集群通信的本質(zhì)是專(zhuān)網(wǎng)，而方向是共網(wǎng)。
目前數(shù)字集群Tetra、iDEN系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題首先是價(jià)位太高，同時(shí)高速多媒體業(yè)務(wù)運(yùn)作及前向發(fā)展?jié)摿Σ?，同時(shí)，對(duì)Tetra多廠商運(yùn)行環(huán)境時(shí)包括終端在內(nèi)的互聯(lián)互通能力差，安全保密問(wèn)題上，包括加密處理在內(nèi)特種用戶的滿意度及可信任度也有一定問(wèn)題。對(duì)GoTa、GT-800等新系統(tǒng)在價(jià)位方面有極大優(yōu)勢(shì)與吸引力，高速多媒體業(yè)務(wù)運(yùn)行及前向發(fā)展?jié)摿^好，對(duì)其重要特種功能需進(jìn)一步試驗(yàn)與由相應(yīng)用戶檢驗(yàn)，包括快速響應(yīng)時(shí)間及直通需求等處理在內(nèi)，涉及資源利用、電磁兼容、組網(wǎng)方式、容量能力及市場(chǎng)定位等方面還需進(jìn)一步思考與研究探索，適應(yīng)專(zhuān)用強(qiáng)力需求的終端配套等亦應(yīng)充分重視。
數(shù)字集群的一些重要功能的作用與業(yè)務(wù)增值意義又愈來(lái)愈為人們普遍認(rèn)同，以“無(wú)線一鍵通”(Push to Talk，簡(jiǎn)稱(chēng)“PTT”)或(PTT over Cellular，簡(jiǎn)稱(chēng)“PoC”)為中心的一股熱浪正在掀起。PTT就是，一按鍵就可以通話。PTT是移動(dòng)通信里快速建立通話的業(yè)務(wù)。由于摩托羅拉公司的IDEN系統(tǒng)具有PTT功能，又具有數(shù)字移動(dòng)電話業(yè)務(wù)，既可以打電話，又能按某個(gè)鍵實(shí)現(xiàn)組、群、個(gè)人呼叫業(yè)務(wù)。目前國(guó)內(nèi)移動(dòng)公眾網(wǎng)如全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GlobalSystem for Mobile communication，簡(jiǎn)稱(chēng)“GSM”)和碼分多址(Code DivisionMultiple Access，簡(jiǎn)稱(chēng)“CDMA”)移動(dòng)通信系統(tǒng)也在積極開(kāi)展為集團(tuán)用戶提供PTT業(yè)務(wù)，以此作為新業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。移動(dòng)通信從無(wú)線專(zhuān)業(yè)網(wǎng)通信開(kāi)始，而PTT是無(wú)線專(zhuān)業(yè)網(wǎng)不可缺少的功能。在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，現(xiàn)在公眾移動(dòng)通信網(wǎng)也積極開(kāi)展公網(wǎng)PTT業(yè)務(wù)，成為一種順理成章的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
目前，采用集群專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)思路發(fā)展集群通訊網(wǎng)絡(luò)，由于技術(shù)體制不一，各集團(tuán)獨(dú)立建設(shè)，容易形成各自為政的建設(shè)局面，導(dǎo)致頻率利用效率低下，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用高等弊端；隨著集群通訊技術(shù)由模擬向數(shù)字發(fā)展，集群網(wǎng)絡(luò)建設(shè)呈現(xiàn)出由獨(dú)立專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)向集群共網(wǎng)建設(shè)方向發(fā)展；由于GSM系統(tǒng)在全世界范圍內(nèi)具有最為廣泛的用戶基礎(chǔ)，并且歐洲已制定出一套用于鐵路移動(dòng)集群通信的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鐵路GSM(Rail Global System for MobileCommunication，簡(jiǎn)稱(chēng)“GSM-R”)，它以GSM通信技術(shù)作為業(yè)務(wù)承載，能夠提供增強(qiáng)多級(jí)優(yōu)先與搶占業(yè)務(wù)(enhanced Multi-Layer Precedence andPreemption，簡(jiǎn)稱(chēng)“eMLPP”)業(yè)務(wù)、語(yǔ)音組呼業(yè)務(wù)(Voice Group Call Service，簡(jiǎn)稱(chēng)“VGCS”)業(yè)務(wù)和語(yǔ)音群呼業(yè)務(wù)(Voice Broadcast Service，簡(jiǎn)稱(chēng)“VBS”)業(yè)務(wù)等基本集群語(yǔ)音調(diào)度通信業(yè)務(wù)。因此，發(fā)展基于GSM的數(shù)字集群系統(tǒng)不僅符合集群系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，還具備良好的技術(shù)基礎(chǔ)。
而GSM公網(wǎng)和基于GSM系統(tǒng)的集群共網(wǎng)在業(yè)務(wù)用戶和小區(qū)制式差別很大，GSM公網(wǎng)往往采用小區(qū)制，覆蓋范圍較小，對(duì)于熱點(diǎn)地區(qū)的小區(qū)覆蓋半徑甚至只有0.5公里左右；而集群共網(wǎng)采用大區(qū)制建站，站點(diǎn)覆蓋范圍可達(dá)數(shù)十公里，通常建一個(gè)中心站可滿足對(duì)集群集團(tuán)用戶覆蓋的要求；GSM公網(wǎng)面向公眾，而GSM集群系統(tǒng)所服務(wù)用戶是集群用戶，包括公安、武警、消防、國(guó)家安全等政府要害部門(mén)，以及銀行、金融等大型企業(yè)團(tuán)體等高端用戶；另外，對(duì)于集群系統(tǒng)資源利用率是衡量該系統(tǒng)的一個(gè)非常關(guān)鍵的指標(biāo)，該指標(biāo)對(duì)于建網(wǎng)成本控制及減少系統(tǒng)使用帶寬，提供滿足需求的系統(tǒng)容量非常關(guān)鍵，因此集群系統(tǒng)采用的編碼壓縮率很高，即集群系統(tǒng)話音編碼壓縮后的速率普遍較低，意味著集群系統(tǒng)自身的編碼體制決定語(yǔ)音質(zhì)量不高，加上大區(qū)制的集群網(wǎng)絡(luò)覆蓋，在覆蓋上比較小區(qū)制的公網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)明顯差(無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度隨著距離的增加而成平方的衰減)，意味著集群通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量將明顯降低；另一方面，專(zhuān)網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)高端移動(dòng)通信用戶的特征，對(duì)專(zhuān)網(wǎng)通信系統(tǒng)存在高話音質(zhì)量的要求。
因此，如何解決基于GSM系統(tǒng)的集群系統(tǒng)的話音質(zhì)量問(wèn)題，緩解或解決高端用戶高話音質(zhì)量需求與現(xiàn)實(shí)集群低話音編碼體制及大區(qū)制弱覆蓋特點(diǎn)之間的突出矛盾，是數(shù)字集群通信系統(tǒng)的迫切課題之一。
所謂去二次話音編解碼技術(shù)(Tandem Free Operation，簡(jiǎn)稱(chēng)“TFO”)，是在呼叫建立后通過(guò)兩個(gè)編解碼器(TransCoder)對(duì)所使用的編解碼方案(Codec)進(jìn)行帶內(nèi)協(xié)商完成，使得移動(dòng)用戶之間的呼叫可以避免在發(fā)端和收端側(cè)進(jìn)行不必要的語(yǔ)音編解碼轉(zhuǎn)換，從而提高話音質(zhì)量。TFO是一種帶內(nèi)的通信協(xié)議，是在GSM網(wǎng)絡(luò)中已定義的方法。TFO在呼叫建立之后對(duì)使用的編解碼進(jìn)行協(xié)商，發(fā)送方的編碼器和接收方的解碼器被旁路，直接將空中接口中使用的話音幀傳送給接收方。這樣可以改善話音質(zhì)量。TFO功能是在標(biāo)準(zhǔn)的64kbit/s鏈路的基礎(chǔ)上，提取一定數(shù)量的比特，組成子信道，用來(lái)傳輸TFO信令和話音幀。由于多次的話音壓縮/解壓縮處理會(huì)降低端到端話音質(zhì)量，增加話音時(shí)延，TFO可以明顯提高話音質(zhì)量和減少時(shí)延。整個(gè)呼叫過(guò)程中，經(jīng)過(guò)Transcoder的話音通路帶有TFO幀，這些TFO幀確認(rèn)在呼叫中對(duì)Codec的使用。如果需要的話，TFO允許迅速地重新激活編解碼器。這是因?yàn)榧词挂驯魂P(guān)閉，但Transcoder實(shí)際上一直存在于呼叫路徑中。
現(xiàn)有GSM系統(tǒng)中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫的去二次話音編解碼功能的實(shí)現(xiàn)原理如圖1所示。在兩個(gè)碼變換器/速率適配單元(Transcoder/Rate Adapter，簡(jiǎn)稱(chēng)“TRAU”)之間，通過(guò)帶內(nèi)協(xié)議協(xié)商，如果兩個(gè)TRAU采用相同的編解碼方式，則兩個(gè)TRAU之間的A接口可以采用將Abis接口上的TRAU語(yǔ)音幀通過(guò)A接口上的TFO幀直通的方式透?jìng)鹘o對(duì)端TRAU單元，省略網(wǎng)絡(luò)側(cè)TRAU單元的一次編解碼過(guò)程。這相對(duì)于沒(méi)有TFO的情形，將省略了先解成普通語(yǔ)音編碼如脈沖編碼調(diào)制(Pulse Code Modulation，簡(jiǎn)稱(chēng)“PCM”)在編碼回到相應(yīng)碼的步驟。由于語(yǔ)音編解碼是特征編碼，必然會(huì)損耗話音信息，而且會(huì)增加時(shí)延、降低效率，因此TFO能夠減少語(yǔ)音信息的丟失，達(dá)到提升語(yǔ)音質(zhì)量和傳輸效率的目的。其中用于承載的TFO只是一種封裝格式，并沒(méi)有對(duì)話音數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼。這里Abis接口是指基站控制器(Base StationController，簡(jiǎn)稱(chēng)“BSC”)與基站收發(fā)信臺(tái)(Base Transceiver Station，簡(jiǎn)稱(chēng)“BTS”)之間的接口，A接口是指移動(dòng)交換中心(Mobile Switch Center，簡(jiǎn)稱(chēng)“MSC”)與BSC之間的接口。
現(xiàn)有的集群通信系統(tǒng)存在話音質(zhì)量差、傳輸效率低、不能滿足業(yè)務(wù)需求的缺點(diǎn)。而現(xiàn)有GSM系統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫的去二次話音編解碼功能，但沒(méi)有實(shí)現(xiàn)集群呼叫(組呼或組播)的TFO功能。由于GSM系統(tǒng)不支持集群呼叫的TFO，因此對(duì)于組呼或組播，端到端的話音需要經(jīng)過(guò)兩次話音編解碼，由于話音編解碼屬于依賴于信源特征的編解碼技術(shù)，是一個(gè)不可逆過(guò)程，編碼過(guò)程中會(huì)有信源信息丟失，二次編解碼會(huì)導(dǎo)致額外的語(yǔ)音信息丟失，降低語(yǔ)音質(zhì)量；這對(duì)于大區(qū)制的集群通信系統(tǒng)而言，集群通信的話音質(zhì)量更是難以保證。
在實(shí)際應(yīng)用中，存在以下問(wèn)題集群通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)往往話音質(zhì)量差、傳輸效率低、時(shí)延長(zhǎng)。
造成這種情況的主要原因在于，現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的組呼、組播集群通信中，在話音分發(fā)處必須先對(duì)上行話音數(shù)據(jù)編碼到同一格式，然后下發(fā)到各個(gè)接收者再進(jìn)行解碼，經(jīng)歷二次編解碼，導(dǎo)致話音質(zhì)量損失嚴(yán)重、降低傳輸效率、增強(qiáng)處理時(shí)延。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種數(shù)字集群通信系統(tǒng)及其編解碼方法，使得集群呼叫的話音質(zhì)量得以提升，網(wǎng)絡(luò)傳輸效率得以提高。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種數(shù)字集群通信系統(tǒng)，包含基站、碼變換器/速率適配單元TRAU、話音分發(fā)器，所述系統(tǒng)內(nèi)信道的類(lèi)型一致；所述TRAU、所述話音分發(fā)器采用去二次編解碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)組呼通信；所述TRAU通過(guò)Abis接口與基站相連、所述TRAU通過(guò)A接口與所述話音分發(fā)器相連；所述TRAU用于實(shí)現(xiàn)所述系統(tǒng)內(nèi)的組呼去二次編解碼通信。
其中，所述TRAU通過(guò)直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)上下行TRAU幀，實(shí)現(xiàn)所述系統(tǒng)內(nèi)的組呼去二次編解碼通信所述話音分發(fā)器通過(guò)將輸入信道的話音幀直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)至輸出信道，實(shí)現(xiàn)所述系統(tǒng)內(nèi)的組呼去二次編解碼通信。
此外在所述系統(tǒng)中，同一時(shí)刻僅有一個(gè)移動(dòng)臺(tái)或調(diào)度臺(tái)用戶搶占所述話音分發(fā)器的輸入信道。
此外在所述系統(tǒng)中，所述話音分發(fā)器用于實(shí)現(xiàn)單輸入多輸出的直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。
此外在所述系統(tǒng)中，所述話音分發(fā)器用于直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)所述TRAU幀；
或者所述TRAU用于將所述TRAU幀直接封裝在去二次編解碼幀中上傳給所述話音分發(fā)器或?qū)?lái)自所述話音分發(fā)器的所述去二次解碼幀解封裝得到所述TRAU幀，所述話音分發(fā)器用于直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)所述去二次編解碼幀。
此外在所述系統(tǒng)中，當(dāng)所述A接口采用所述去二次編解碼幀封裝轉(zhuǎn)發(fā)所述TRAU幀時(shí)，通過(guò)對(duì)所述TRAU單元去二次編解碼狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)所述去二次編解碼幀的封裝解封裝。
此外在所述系統(tǒng)中，所述話音分發(fā)器根據(jù)以下方式判斷是否分發(fā)給講者小區(qū)話音信道如果移動(dòng)臺(tái)講者小區(qū)中講者用戶和聽(tīng)者用戶共享組呼信道，所述話音分發(fā)器實(shí)行從輸入通路話音到移動(dòng)臺(tái)講者話音信道的分發(fā)；如果移動(dòng)臺(tái)講者小區(qū)中講者用戶和聽(tīng)者用戶占用不同業(yè)務(wù)信道，則所述話音分發(fā)器禁止從輸入通路話音到移動(dòng)臺(tái)講者話音信道的分發(fā)。
此外，所述系統(tǒng)還包含固定調(diào)度臺(tái)，該固定調(diào)度臺(tái)包含實(shí)現(xiàn)所述TRAU功能的模塊。
此外，所述系統(tǒng)還包含移動(dòng)調(diào)度臺(tái)，且同一時(shí)刻僅有一個(gè)所述固定調(diào)度臺(tái)、移動(dòng)調(diào)度臺(tái)或移動(dòng)臺(tái)搶占所述話音分發(fā)器的輸入信道，進(jìn)行組呼通信。
本發(fā)明還提供了一種數(shù)字集群通信系統(tǒng)的編解碼方法，包含以下步驟A集群通信開(kāi)始后，移動(dòng)臺(tái)或調(diào)度臺(tái)用戶搶占上行至話音分發(fā)器的輸入信道，做為講者移動(dòng)臺(tái)呼叫建立與聽(tīng)者移動(dòng)臺(tái)的通信鏈路；B所述講者移動(dòng)臺(tái)發(fā)送TRAU幀，經(jīng)過(guò)講者小區(qū)的基站、講者小區(qū)的TRAU、話音分發(fā)器、聽(tīng)者小區(qū)的TRAU、聽(tīng)者小區(qū)的基站及其間接口的基于去二次編解碼技術(shù)的轉(zhuǎn)發(fā)，到達(dá)所述聽(tīng)者移動(dòng)臺(tái)；其中，所述系統(tǒng)內(nèi)信道的類(lèi)型一致；所述TRAU通過(guò)Abis接口與所述基站相連、所述TRAU通過(guò)A接口與所述話音分發(fā)器相連。
其中，所述步驟B包含以下子步驟B1所述講者移動(dòng)臺(tái)發(fā)送上行TRAU幀給講者小區(qū)的基站，再經(jīng)過(guò)所述Abis接口直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)給該小區(qū)的TRAU；B2所述TRAU收到后，將該上行TRAU幀通過(guò)所述A接口直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)給所述話音分發(fā)器的輸入信道；B3所述話音分發(fā)器將上傳至輸入信道的TRAU幀直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)至輸出信道；B4來(lái)自該輸出信道的下行TRAU幀經(jīng)過(guò)所述A接口的直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)聽(tīng)者小區(qū)的TRAU；B4聽(tīng)者小區(qū)的TRAU將該下行TRAU幀通過(guò)所述A接口直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)給該小區(qū)的基站，由其下發(fā)給聽(tīng)者移動(dòng)臺(tái)。
此外在所述方法中，所述步驟A中，同一時(shí)刻僅有一個(gè)移動(dòng)臺(tái)或調(diào)度臺(tái)用戶搶占所述TRAU上行至所述話音分發(fā)器的輸入信道。
此外在所述方法中，所屬步驟B3中，所述話音分發(fā)器將來(lái)自單個(gè)輸入通道的所述TRAU幀進(jìn)行的直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)到至少兩個(gè)輸出通道。
此外在所述方法中，所述步驟B2中，所述講者小區(qū)的TRAU先將所述上行TRAU幀直接封裝在去二次編解碼幀中，再經(jīng)過(guò)所述A接口直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)給所述話音分發(fā)器的輸入通道；所述步驟B4中，所述話音分發(fā)器先將所述下行TRAU幀直接封裝在去二次編解碼幀中，再經(jīng)過(guò)所述A接口被直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)給聽(tīng)者小區(qū)的TRAU。
此外在所述方法中，所述步驟B2中，所述講者小區(qū)的TRAU處于去二次編解碼狀態(tài)，自動(dòng)將所述上行TRAU幀直接封裝在去二次編解碼幀中后，再經(jīng)過(guò)所述A接口直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)；所述步驟B4中，所述聽(tīng)者小區(qū)的TRAU處于去二次編解碼狀態(tài)，收到來(lái)自所述A接口的去二次編解碼幀后，自動(dòng)將其解封裝得到所述下行TRAU幀。
此外在所述方法中，所述步驟B3進(jìn)一步包含以下子步驟，如果講者小區(qū)中講者用戶和聽(tīng)者用戶共享組呼信道，則所述話音分發(fā)器實(shí)行從輸入通路話音到講者話音信道的分發(fā)；如果講者小區(qū)中講者用戶和聽(tīng)者用戶占用不同業(yè)務(wù)信道，則所述話音分發(fā)器禁止從輸入通路話音到講者話音信道的分發(fā)。
此外在所述方法中，該數(shù)字集群系統(tǒng)包含固定調(diào)度臺(tái)，且該固定調(diào)度臺(tái)綜合所述TRAU功能，用于實(shí)現(xiàn)所述去二次編解碼方法。
此外在所述方法中，該數(shù)字集群系統(tǒng)包含固定調(diào)度臺(tái)、移動(dòng)調(diào)度臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)，同一時(shí)刻僅有一個(gè)所述固定調(diào)度臺(tái)、移動(dòng)調(diào)度臺(tái)或移動(dòng)臺(tái)搶占所述話音分發(fā)器的輸入信道，進(jìn)行組呼通信。
通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)的主要區(qū)別在于，首先對(duì)集群通信系統(tǒng)設(shè)置類(lèi)型一致的相關(guān)業(yè)務(wù)信道，使得集群通信語(yǔ)音分發(fā)中心能夠采用TFO方式轉(zhuǎn)發(fā)和直接透?jìng)?，再利用TRAU單元對(duì)TRAU幀的透明或存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)或TFO變換轉(zhuǎn)發(fā)功能、組呼話音分發(fā)器的單話音通道輸入多通道輸出透明轉(zhuǎn)發(fā)功能、組呼全用戶(含調(diào)度臺(tái)用戶和移動(dòng)臺(tái)用戶)單用戶同時(shí)占用話音分發(fā)器輸入通道搶占，來(lái)實(shí)現(xiàn)基于GSM系統(tǒng)的數(shù)字集群系統(tǒng)的集群呼叫(組呼或組播)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的去二次編解碼，省略集群通信各個(gè)TRAU之間的統(tǒng)一編解碼步驟，保護(hù)話音質(zhì)量不損失，加快傳輸時(shí)延，從而提升集群呼叫的話音質(zhì)量，緩解集群系統(tǒng)高端用戶高話音質(zhì)量需求與現(xiàn)實(shí)集群低話音編碼體制及大區(qū)制無(wú)線信號(hào)弱覆蓋特點(diǎn)造成話音質(zhì)量下降之間的突出矛盾。
其中，設(shè)置組呼全用戶中在同一時(shí)間僅有一個(gè)用戶可以占用話音分發(fā)器輸入通道搶占，大大簡(jiǎn)化話音分發(fā)器功能結(jié)構(gòu)，采用組呼話音分發(fā)器的單話音通道輸入多通道輸出透明轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制實(shí)現(xiàn)；在固定調(diào)度臺(tái)中增強(qiáng)TRAU功能，使得固定調(diào)度臺(tái)直接加入全用戶組播體系，實(shí)現(xiàn)集群通信系統(tǒng)的固定調(diào)度功能；在TFO操作時(shí)，Abis接口和A接口采用TRAU幀(A接口還可以采用TFO幀)透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，在處理時(shí)延需求和穩(wěn)定性需求之間尋求折衷；TFO操縱中只需對(duì)TRAU單元強(qiáng)置TFO操作狀態(tài)，采用現(xiàn)有GSM點(diǎn)對(duì)點(diǎn)TFO操作功能，能夠簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)組呼TFO。
這種技術(shù)方案上的區(qū)別，帶來(lái)了較為明顯的有益效果，即基于統(tǒng)一業(yè)務(wù)信道類(lèi)型、單用戶搶占輸入信道和TFO透?jìng)骰蜣D(zhuǎn)發(fā)等，實(shí)現(xiàn)基于GSM系統(tǒng)的數(shù)字集群系統(tǒng)的集群呼叫(組呼或組播)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的去二次編解碼，集群呼叫端到端話音質(zhì)量得到明顯提升，而且顯著提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率；單用戶搶占機(jī)制使得話音分發(fā)器無(wú)需多路話音的匯接功能，一般交換機(jī)的時(shí)隙交換接網(wǎng)功能就可以滿足要求，降低實(shí)現(xiàn)成本；在固定調(diào)度臺(tái)配置TRAU單元，實(shí)現(xiàn)TFO幀或TRAU語(yǔ)音幀的編解碼，實(shí)現(xiàn)固定調(diào)度功能，提高系統(tǒng)兼容性和靈活性；Abis接口的TRAU幀透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，以及A接口的TRAU幀或TFO幀的直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，可以加快系統(tǒng)處理速度，降低通信時(shí)延；TRAU強(qiáng)置TFO狀態(tài)即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)TFO幀的封裝和解封裝，采用現(xiàn)有設(shè)備而不需要改造，降低實(shí)現(xiàn)成本；從而緩解集群系統(tǒng)高端用戶高話音質(zhì)量需求與現(xiàn)實(shí)集群低話音編碼體制及大區(qū)制無(wú)線信號(hào)弱覆蓋特點(diǎn)造成話音質(zhì)量下降之間的突出矛盾，推動(dòng)集群通信公網(wǎng)發(fā)展，以滿足中國(guó)社會(huì)發(fā)展對(duì)集群通信的重大需求。


圖1是現(xiàn)有GSM系統(tǒng)中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫去二次編解碼機(jī)制原理圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的去二次編解碼數(shù)字集群系統(tǒng)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的去二次編解碼數(shù)字集群系統(tǒng)固定調(diào)度臺(tái)組呼示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的去二次編解碼數(shù)字集群系統(tǒng)移動(dòng)調(diào)度臺(tái)組呼示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的數(shù)字集群系統(tǒng)去二次編解碼方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
本發(fā)明利用TRAU單元對(duì)TRAU幀的透明或存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)或TFO變換轉(zhuǎn)發(fā)功能、組呼話音分發(fā)器的單話音通道輸入多通道輸出透明轉(zhuǎn)發(fā)功能、組呼全用戶(含調(diào)度臺(tái)用戶和移動(dòng)臺(tái)用戶)單用戶同時(shí)占用話音分發(fā)器輸入通道搶占實(shí)現(xiàn)基于GSM系統(tǒng)的數(shù)字集群系統(tǒng)的集群呼叫(組呼或組播)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的去二次編解碼，提升集群呼叫的話音質(zhì)量，緩解集群系統(tǒng)高端用戶高話音質(zhì)量需求與現(xiàn)實(shí)集群低話音編碼體制及大區(qū)制無(wú)線信號(hào)弱覆蓋特點(diǎn)造成話音質(zhì)量下降之間的突出矛盾。
基于現(xiàn)有GSM點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫時(shí)的TFO技術(shù)，由于組呼集群業(yè)務(wù)涉及多個(gè)BSC，如果集用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式進(jìn)行協(xié)商，協(xié)商過(guò)程將較復(fù)雜，不但無(wú)法由現(xiàn)有TFO技術(shù)實(shí)現(xiàn)提高組呼業(yè)務(wù)質(zhì)量的目的，而且反而引起降低網(wǎng)絡(luò)效率的效果。所以本發(fā)明在集群業(yè)務(wù)中預(yù)先使所有的BSC使用相同類(lèi)型的業(yè)務(wù)信道，不進(jìn)行協(xié)商，直接在多個(gè)BSC之間進(jìn)行時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)，從而能夠通過(guò)透?jìng)鲗?shí)現(xiàn)組呼TFO。
TFO實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵步驟在于統(tǒng)一系統(tǒng)內(nèi)所有相關(guān)業(yè)務(wù)的信道類(lèi)型，其次還要實(shí)現(xiàn)透?jìng)鳌Ｍ競(jìng)鞯穆窂桨ˋbis接口(BTS與TRAU間接口)、A接口(TRAU與話音分發(fā)器間接口)及話音分發(fā)器內(nèi)部的交換機(jī)制。其中Abis接口和A接口都可以通過(guò)直接透?jìng)骰蛘叽鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)TRAU幀實(shí)現(xiàn)，而A接口及話音分發(fā)器內(nèi)部還可以先將TRAU幀封裝為T(mén)FO幀再透?jìng)骰蜣D(zhuǎn)發(fā)。
另外，本發(fā)明還采取了其他附屬措施，比如單用戶輸入信道搶占機(jī)制、單輸入多輸出分發(fā)機(jī)制、固定調(diào)度臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)等。
本發(fā)明第一實(shí)施方式是最基本的實(shí)施方案，包括前面提到的兩個(gè)基本發(fā)明點(diǎn)設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)業(yè)務(wù)信道的類(lèi)型一致，然后采用去二次編解碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)組呼通信。圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式的數(shù)字集群通信系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)包含移動(dòng)臺(tái)、BTS、TRAU、話音分發(fā)器、調(diào)度臺(tái)等單元。其中，基站與TRAU間接口(Abis接口)、TRAU、TRAU與話音分發(fā)器間接口(A接口)及話音分發(fā)器用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的組呼去二次編解碼通信。
組呼區(qū)域中所有小區(qū)分配相同的組呼信道，移動(dòng)調(diào)度臺(tái)所占用的專(zhuān)用業(yè)務(wù)信道也與組呼信道采用相同的信道，所有這些基站TRX載頻信道處理單元以相同的業(yè)務(wù)信道方式激活；激活的TRX載頻信道處理單元在Abis接口上行鏈路發(fā)送相應(yīng)的TRAU語(yǔ)音幀。
實(shí)現(xiàn)去二次編解碼通信的關(guān)鍵是透?jìng)?，?dāng)然存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)也可以實(shí)現(xiàn)，但是會(huì)增加延時(shí)。透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是TRAU用于直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)上下行TRAU幀；話音分發(fā)器用于將輸入信道的話音幀直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)至輸出信道；即它們之間的接口如Abis接口、A接口也直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)上下行TRAU幀。
本發(fā)明的第二實(shí)施方式在第一實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，給出其他附屬措施。
首先，采用單用戶輸入信道搶占機(jī)制，同一時(shí)刻僅有一個(gè)移動(dòng)臺(tái)或調(diào)度臺(tái)用戶搶占所述話音分發(fā)器的輸入信道。其次，采用單輸入多輸出的話音分發(fā)機(jī)制，話音分發(fā)器用于實(shí)現(xiàn)單輸入多輸出的直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，這樣的功能只需簡(jiǎn)單交換機(jī)即可實(shí)現(xiàn)，大大降低成本。另外，在A接口和話音分發(fā)器內(nèi)部，可以通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)TFO操作，a)話音分發(fā)器直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)TRAU幀，則A接口也只需直接轉(zhuǎn)發(fā)不需封裝；b)或者TRAU與話音分發(fā)器間接口(A接口)用于先將TRAU幀直接封裝在TFO幀中，再由話音分發(fā)器進(jìn)行直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)TFO幀，這樣A接口就需要對(duì)TRAU進(jìn)行封裝和拆卸。具體操作則在TRAU中實(shí)現(xiàn)，TRAU負(fù)責(zé)TFO幀的封裝和解封裝。
話音分發(fā)器選擇當(dāng)前講話用戶的話路送入話音分發(fā)器，對(duì)于存在移動(dòng)或固定調(diào)度臺(tái)的集群呼叫，調(diào)度用戶和移動(dòng)講者用戶同時(shí)只能有一個(gè)用戶占用話音分發(fā)器的輸入通路；由此，整個(gè)組呼過(guò)程中，搶占輸入信道的移動(dòng)臺(tái)或調(diào)度臺(tái)成為講者，其他移動(dòng)臺(tái)或調(diào)度臺(tái)成為聽(tīng)者；然后，講者所在小區(qū)的BTS接收Abis接口上行TRAU幀，采用物理層透明轉(zhuǎn)發(fā)方式或采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，將Abis接口接接收的TRAU幀轉(zhuǎn)為A接口的TRAU幀，或轉(zhuǎn)換成A接口的TFO幀并在A接口上發(fā)送。
TRAU通過(guò)A接口在輸入信道上發(fā)送給語(yǔ)音分發(fā)器，由其將講者的話音幀傳給所有聽(tīng)者。語(yǔ)音分發(fā)器通過(guò)物理層透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行話音交換，從輸出信道下行給各個(gè)TRAU。
TRAU單元接收A接口上傳輸?shù)腡RAU幀或TFO幀，并轉(zhuǎn)換為Abis接口標(biāo)準(zhǔn)的TRAU幀并在Abis接口發(fā)送；A接口的上下行的接收和發(fā)送功能對(duì)應(yīng)，要么都采用TRAU幀收發(fā)，要么都采用TFO幀收發(fā)，要么都是通過(guò)物理層存儲(chǔ)轉(zhuǎn)達(dá)。同樣Abis接口的上下行也是對(duì)應(yīng)的。
對(duì)于采用物理層透明轉(zhuǎn)發(fā)方式的下行，其下行收到的TRAU語(yǔ)音幀格式信息相當(dāng)于自身發(fā)送出去的TRAU幀，因此TRX載頻信道處理單元需要實(shí)現(xiàn)類(lèi)似Abis接口環(huán)回的功能，即下行語(yǔ)音幀控制信道完全采用其上行語(yǔ)音幀控制信道進(jìn)行控制，這是由于GSM系統(tǒng)的Abis接口的上行和下行的TRAU幀內(nèi)控制信息的設(shè)置有所不同所致。
本發(fā)明的第二實(shí)施方式中，還采用以下技術(shù)為了方便設(shè)備升級(jí)，系統(tǒng)改裝，如果采用現(xiàn)有GSM設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)集群通信的TFO操作，則只需對(duì)設(shè)備強(qiáng)置TFO狀態(tài)，即通信過(guò)程中TRAU單元被強(qiáng)置在TFO狀態(tài)，用于實(shí)行去二次編解碼操作。
前面提到TRAU單元送入話音分發(fā)器的方式可以有采用TRAU語(yǔ)音幀方式和采用TFO幀對(duì)TRAU直接封裝發(fā)送方式。在TFO幀方式下，TRAU會(huì)收發(fā)A接口的幀并自動(dòng)進(jìn)行TRAU幀與TFO幀之間的封裝解封裝。
如果，采用支持TFO功能的TRAU單元，則已經(jīng)包含TFO狀態(tài)機(jī)，本來(lái)用于指示協(xié)商的結(jié)果，如果協(xié)商成功，則至于TFO狀態(tài)。當(dāng)現(xiàn)在由于已經(jīng)統(tǒng)一了信道類(lèi)型，因此不需協(xié)商必然使用TFO操作，即TFO狀態(tài)機(jī)都將持續(xù)處于TFO操作態(tài)，即強(qiáng)置為T(mén)FO狀態(tài)即可實(shí)現(xiàn)集群組呼TFO操作。
另外，話音分發(fā)器還需要判斷話音是否分發(fā)給講者小區(qū)如果移動(dòng)臺(tái)講者小區(qū)中講者用戶和聽(tīng)者用戶共享組呼信道，則話音分發(fā)器實(shí)行從輸入通路話音到移動(dòng)臺(tái)講者話音信道的分發(fā)，供移動(dòng)臺(tái)講者小區(qū)聽(tīng)者用戶接收話音；如果移動(dòng)臺(tái)講者小區(qū)中講者用戶和聽(tīng)者用戶占用不同業(yè)務(wù)信道，則話音分發(fā)器禁止從輸入通路話音到移動(dòng)臺(tái)講者話音信道的分發(fā)，以避免該移動(dòng)臺(tái)講者聽(tīng)到回聲。
本發(fā)明的第三實(shí)施方式解決固定調(diào)度臺(tái)和移動(dòng)調(diào)度臺(tái)的兼容問(wèn)題。移動(dòng)調(diào)度臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)的構(gòu)造是一樣，因此可以采用相同的對(duì)待方式，用其TRAU實(shí)現(xiàn)TFO操作。而固定調(diào)度臺(tái)往往沒(méi)有TRAU的功能，因此要實(shí)現(xiàn)TRAU才能透?jìng)?，需要?shí)現(xiàn)TRAU幀和TFO幀的組合及其發(fā)送功能。因此本發(fā)明第三實(shí)施方式在固定調(diào)度臺(tái)中綜合TRAU功能，用于實(shí)現(xiàn)去二次編解碼方法。這樣所有包含的移動(dòng)調(diào)度臺(tái)、固定調(diào)度臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)一樣，搶占輸入信道，同一時(shí)刻僅有一個(gè)固定調(diào)度臺(tái)、移動(dòng)調(diào)度臺(tái)或移動(dòng)臺(tái)搶占話音分發(fā)器的輸入信道，進(jìn)行組呼通信。
圖3和圖4分別示出了固定調(diào)度臺(tái)和移動(dòng)調(diào)度臺(tái)講話占用輸入信道時(shí)的情形及業(yè)務(wù)層通道的話音處理原理。對(duì)比圖2，注意到區(qū)別僅在于話音分發(fā)器選擇的是固定調(diào)度臺(tái)或移動(dòng)調(diào)度臺(tái)業(yè)務(wù)話路音分發(fā)器的輸入通路。
依照?qǐng)D2的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對(duì)于上述數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)，歸納其去二次編解碼方法通信流程如圖5所示。
首先必須統(tǒng)一系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)業(yè)務(wù)信道的類(lèi)型，使其一致，這是本發(fā)明組呼TFO操作的前提，在這個(gè)前提下TFO操作不需要進(jìn)行協(xié)商，因此能夠達(dá)到高質(zhì)量傳輸?shù)哪康摹?br> 組呼區(qū)域中所有小區(qū)分配相同的組呼信道，移動(dòng)調(diào)度臺(tái)所占用的專(zhuān)用業(yè)務(wù)信道也與組呼信道采用相同的信道；所有這些基站TRX載頻信道處理單元以相同的業(yè)務(wù)信道方式激活；激活的TRX載頻信道處理單元在Abis接口上行鏈路發(fā)送相應(yīng)的TRAU語(yǔ)音幀。
集群通信開(kāi)始后，在步驟501中系統(tǒng)包含的所有移動(dòng)臺(tái)、固定調(diào)度臺(tái)、移動(dòng)調(diào)度臺(tái)搶占輸入信道，同一時(shí)刻僅有一個(gè)移動(dòng)臺(tái)或調(diào)度臺(tái)用戶搶占上行至話音分發(fā)器的輸入信道。這樣的組呼機(jī)制可以使得系統(tǒng)交換部分實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單。占用輸入信道搶占的即為講者用戶，其他為聽(tīng)者用戶，講者用戶所在小區(qū)為講者小區(qū)。
步驟502中，搶占成功的移動(dòng)臺(tái)作為講者，發(fā)送上行TRAU幀給小區(qū)基站，講者小區(qū)的基站與其TRAU之間接口(Abis接口)對(duì)于講者移動(dòng)臺(tái)上行的TRAU幀實(shí)行直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，接收Abis接口上行TRAU幀，采用物理層透明傳輸方式或采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，其中物理層透明傳輸?shù)姆绞窖訒r(shí)較小，但采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式更可靠且擴(kuò)展性更好。
步驟503中，講者小區(qū)的TRAU收到上行TRAU幀后，在TRAU與話音分發(fā)器間接口(A接口)繼續(xù)上行，也實(shí)現(xiàn)直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，但這里TRAU可以有兩種方式，一種是直接傳TRAU幀，另一種是先變換為T(mén)FO幀封裝格式在傳，第二種方式是依照現(xiàn)有GSM點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫TFO操作實(shí)現(xiàn)的，這樣的方式可以直接采用先有GSM設(shè)備，僅需將其狀態(tài)強(qiáng)置TFO狀態(tài)便能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)TFO幀的轉(zhuǎn)換。將Abis接口接接收的TRAU幀轉(zhuǎn)為A接口的TRAU幀，或轉(zhuǎn)換成A接口的TFO幀并在A接口上發(fā)送給話音分發(fā)器的輸入信道。
這兩種TRAU單元送入話音分發(fā)器的方式中采用TRAU語(yǔ)音幀方式可以通過(guò)TRAU單元物理層直接透明轉(zhuǎn)發(fā)或通過(guò)TRAU接收存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，前者延時(shí)較小，但對(duì)于BTS的TRX載頻信道處理單元的下行有特別要求；后者延遲較大，但可以保持Abis接口標(biāo)準(zhǔn)；而采用TFO幀封裝的發(fā)送方式，對(duì)于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)GSM系統(tǒng)TFO功能的TRAU單元比較方便，直接將源GSM系統(tǒng)的TRAU TFO狀態(tài)機(jī)至于TFO操作態(tài)即可，在TFO操作態(tài)下，TRAU會(huì)接收Abis接口的TRAU話音幀，轉(zhuǎn)換成TFO幀后在A接口上發(fā)送，下行的時(shí)候TRAU會(huì)接收A接口的TFO話音幀轉(zhuǎn)換成TRAU幀后在Abis接口轉(zhuǎn)發(fā)。因此，此時(shí)對(duì)于TRAU單元的TFO狀態(tài)機(jī)(本來(lái)用于指示協(xié)商的結(jié)果)，無(wú)論是否收到A接口的TFO話音幀，TFO狀態(tài)機(jī)都將持續(xù)處于TFO操作態(tài)，即強(qiáng)置為T(mén)FO狀態(tài)。因?yàn)楸景l(fā)明中強(qiáng)制在集群內(nèi)使用相同類(lèi)型的業(yè)務(wù)信道，兩端TRAU類(lèi)型肯定一致，所以可以將TFO狀態(tài)機(jī)強(qiáng)置為T(mén)FO狀態(tài)。
步驟504中，話音分發(fā)器對(duì)講者上傳至輸入信道的話音幀(可能是TRAU幀或TFO幀，對(duì)于話音分發(fā)器來(lái)說(shuō)是透明的)直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)至輸出信道。
這里需要注意的幾點(diǎn)是由于設(shè)定了單用戶輸入搶占，因此任何時(shí)刻都是一對(duì)多的組呼，不存在多個(gè)輸入，因此話音分發(fā)器實(shí)現(xiàn)的就是單輸入多輸出的直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，這種轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常簡(jiǎn)單，只需采用一般的交換機(jī)即可實(shí)現(xiàn)，大大降低成本。
另外，前面提到A接口可以傳TRAU幀或進(jìn)行TFO幀封裝，但這對(duì)于話音分發(fā)器實(shí)際上是透明的，話音分發(fā)器不直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)話音幀而不涉及其具體格式。
此外，對(duì)于輸出信道的選擇，話音分發(fā)器還需要判斷話音是否要分發(fā)給講者小區(qū)，如果移動(dòng)臺(tái)講者小區(qū)中講者用戶和聽(tīng)者用戶共享組呼信道，則話音分發(fā)器實(shí)行從輸入通路話音到移動(dòng)臺(tái)講者話音信道的分發(fā)，供移動(dòng)臺(tái)講者小區(qū)聽(tīng)者用戶接收話音；如果移動(dòng)臺(tái)講者小區(qū)中講者用戶和聽(tīng)者用戶占用不同業(yè)務(wù)信道，則話音分發(fā)器禁止從輸入通路話音到移動(dòng)臺(tái)講者話音信道的分發(fā)，以避免該移動(dòng)臺(tái)講者聽(tīng)到回聲。
其中，話音分發(fā)器的實(shí)現(xiàn)方式可以直接通過(guò)現(xiàn)有交換機(jī)的時(shí)隙交換功能，大大簡(jiǎn)化設(shè)備、降低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。
然后在步驟505中，話音分發(fā)器輸出信道下行后經(jīng)A接口傳給聽(tīng)者小區(qū)TRAU，A接口下行方向也實(shí)行直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，這與上行方向是對(duì)應(yīng)的。同樣的也對(duì)應(yīng)有TFO封裝和TRAU幀直接傳輸兩種方式，這與上行一致。
TRAU單元接收A接口上傳輸?shù)腡RAU幀或TFO幀，并轉(zhuǎn)換為Abis接口標(biāo)準(zhǔn)的TRAU幀并在Abis接口發(fā)送；A接口下行方向的接收功能和A接口上行方向的語(yǔ)音幀的發(fā)送功能對(duì)應(yīng)，即如果后者采用TRAU幀發(fā)送，則前者采用TRAU幀接收；如果后者采用TFO幀發(fā)送，則前者采用TFO幀接收；如果后者將Abis接收數(shù)據(jù)通過(guò)物理層存儲(chǔ)轉(zhuǎn)達(dá)，則前者也采用物理層的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式；其它交錯(cuò)方式也能實(shí)現(xiàn)，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜程度會(huì)較大。
最后在步驟506中，BTS與TRAU之間通過(guò)Abis接口直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)下行TRAU幀。這也與上行一致。對(duì)于上行中采用物理層透明轉(zhuǎn)發(fā)方式，其下行收到的TRAU語(yǔ)音幀格式信息相當(dāng)于自身發(fā)送出去的TRAU幀，因此TRX載頻信道處理單元需要實(shí)現(xiàn)類(lèi)似Abis接口環(huán)回的功能，即下行語(yǔ)音幀控制信道完全采用其上行語(yǔ)音幀控制信道進(jìn)行控制，這是由于GSM系統(tǒng)的Abis接口的上行和下行的TRAU幀內(nèi)控制信息的設(shè)置有所不同所致。
本發(fā)明上述實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)了去二次編解碼組呼集群通信，其中TRAU無(wú)需實(shí)現(xiàn)話音的編解碼功能，在集群系統(tǒng)高頻率資源利用低話音編碼速率背景下能顯著提升集群呼叫話音質(zhì)量。A接口采用TFO以后，接口傳輸效率提高，在全速率下每條A接口電路僅需16Kbps的傳輸帶寬，而在半速率話音編碼方式傳輸條件下，每條A接口電路僅需8Kbps的傳輸帶寬。這是因?yàn)闆](méi)有TFO的編解碼一定要64kpbs的速率進(jìn)行轉(zhuǎn)換。另外，單輸入用戶搶占不需要實(shí)現(xiàn)集群呼叫話音分發(fā)器的話音匯接功能，降低系統(tǒng)復(fù)雜度。另外，集群呼叫端到端話音質(zhì)量得到明顯提升。話音分發(fā)器無(wú)需多路話音的匯接功能，一般交換機(jī)的時(shí)隙交換接網(wǎng)功能就可以滿足要求，升級(jí)簡(jiǎn)單。
熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，上述本發(fā)明的各實(shí)施方式中，為技術(shù)細(xì)節(jié)敘述清楚，采用較常見(jiàn)的配置和參數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)具體情況設(shè)置或采用其他參數(shù)，可以完成本發(fā)明目的，不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。
雖然通過(guò)參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字集群通信系統(tǒng)，包含基站、碼變換器/速率適配單元TRAU、話音分發(fā)器，其特征在于，所述系統(tǒng)內(nèi)信道的類(lèi)型一致；所述TRAU、所述話音分發(fā)器采用去二次編解碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)組呼通信；所述TRAU通過(guò)Abis接口與基站相連、所述TRAU通過(guò)A接口與所述話音分發(fā)器相連；所述TRAU、所述話音分發(fā)器用于實(shí)現(xiàn)所述系統(tǒng)內(nèi)的組呼去二次編解碼通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)，其特征在于，所述TRAU通過(guò)直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)上下行TRAU幀，實(shí)現(xiàn)所述系統(tǒng)內(nèi)的組呼去二次編解碼通信；所述話音分發(fā)器通過(guò)將輸入信道的話音幀直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)至輸出信道，實(shí)現(xiàn)所述系統(tǒng)內(nèi)的組呼去二次編解碼通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)，其特征在于，同一時(shí)刻僅有一個(gè)移動(dòng)臺(tái)或調(diào)度臺(tái)用戶搶占所述話音分發(fā)器的輸入信道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)，其特征在于，所述話音分發(fā)器用于實(shí)現(xiàn)單輸入多輸出的直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)，其特征在于，所述話音分發(fā)器用于直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)所述TRAU幀；或者所述TRAU用于將所述TRAU幀直接封裝在去二次編解碼幀中上傳給所述話音分發(fā)器或?qū)?lái)自所述話音分發(fā)器的所述去二次解碼幀解封裝得到所述TRAU幀，所述話音分發(fā)器用于直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)所述去二次編解碼幀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述A接口采用所述去二次編解碼幀封裝轉(zhuǎn)發(fā)所述TRAU幀時(shí)，通過(guò)對(duì)所述TRAU單元去二次編解碼狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)所述去二次編解碼幀的封裝解封裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)，其特征在于，所述話音分發(fā)器根據(jù)以下方式判斷是否分發(fā)給講者小區(qū)話音信道如果移動(dòng)臺(tái)講者小區(qū)中講者用戶和聽(tīng)者用戶共享組呼信道，所述話音分發(fā)器實(shí)行從輸入通路話音到移動(dòng)臺(tái)講者話音信道的分發(fā)；如果移動(dòng)臺(tái)講者小區(qū)中講者用戶和聽(tīng)者用戶占用不同業(yè)務(wù)信道，則所述話音分發(fā)器禁止從輸入通路話音到移動(dòng)臺(tái)講者話音信道的分發(fā)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含固定調(diào)度臺(tái)，該固定調(diào)度臺(tái)包含實(shí)現(xiàn)所述TRAU功能的模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含移動(dòng)調(diào)度臺(tái)，且同一時(shí)刻僅有一個(gè)所述固定調(diào)度臺(tái)、移動(dòng)調(diào)度臺(tái)或移動(dòng)臺(tái)搶占所述話音分發(fā)器的輸入信道，進(jìn)行組呼通信。
10.一種數(shù)字集群通信系統(tǒng)的編解碼方法，其特征在于，包含以下步驟A集群通信開(kāi)始后，移動(dòng)臺(tái)或調(diào)度臺(tái)用戶搶占上行至話音分發(fā)器的輸入信道，做為講者移動(dòng)臺(tái)呼叫建立與聽(tīng)者移動(dòng)臺(tái)的通信鏈路；B所述講者移動(dòng)臺(tái)發(fā)送TRAU幀，經(jīng)過(guò)講者小區(qū)的基站、講者小區(qū)的TRAU、話音分發(fā)器、聽(tīng)者小區(qū)的TRAU、聽(tīng)者小區(qū)的基站及其間接口的基于去二次編解碼技術(shù)的轉(zhuǎn)發(fā)，到達(dá)所述聽(tīng)者移動(dòng)臺(tái)；其中，所述系統(tǒng)內(nèi)信道的類(lèi)型一致；所述TRAU通過(guò)Abis接口與所述基站相連、所述TRAU通過(guò)A接口與所述話音分發(fā)器相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)的編解碼方法，其特征在于，所述步驟B包含以下子步驟B1所述講者移動(dòng)臺(tái)發(fā)送上行TRAU幀給講者小區(qū)的基站，再經(jīng)過(guò)所述Abis接口直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)給該小區(qū)的TRAU；B2所述TRAU收到后，將該上行TRAU幀通過(guò)所述A接口直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)給所述話音分發(fā)器的輸入信道；B3所述話音分發(fā)器將上傳至輸入信道的TRAU幀直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)至輸出信道；B4來(lái)自該輸出信道的下行TRAU幀經(jīng)過(guò)所述A接口的直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)聽(tīng)者小區(qū)的TRAU；B4聽(tīng)者小區(qū)的TRAU將該下行TRAU幀通過(guò)所述A接口直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)給該小區(qū)的基站，由其下發(fā)給聽(tīng)者移動(dòng)臺(tái)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)的編解碼方法，其特征在于，所述步驟A中，同一時(shí)刻僅有一個(gè)移動(dòng)臺(tái)或調(diào)度臺(tái)用戶搶占所述TRAU上行至所述話音分發(fā)器的輸入信道。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)的編解碼方法，其特征在于，所屬步驟B3中，所述話音分發(fā)器將來(lái)自單個(gè)輸入通道的所述TRAU幀進(jìn)行的直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)到至少兩個(gè)輸出通道。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)的編解碼方法，其特征在于，所述步驟B2中，所述講者小區(qū)的TRAU先將所述上行TRAU幀直接封裝在去二次編解碼幀中，再經(jīng)過(guò)所述A接口直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)給所述話音分發(fā)器的輸入通道；所述步驟B4中，所述話音分發(fā)器先將所述下行TRAU幀直接封裝在去二次編解碼幀中，再經(jīng)過(guò)所述A接口被直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)給聽(tīng)者小區(qū)的TRAU。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)的編解碼方法，其特征在于，所述步驟B2中，所述講者小區(qū)的TRAU處于去二次編解碼狀態(tài)，自動(dòng)將所述上行TRAU幀直接封裝在去二次編解碼幀中后，再經(jīng)過(guò)所述A接口直接透?jìng)骰虼鎯?chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)；所述步驟B4中，所述聽(tīng)者小區(qū)的TRAU處于去二次編解碼狀態(tài)，收到來(lái)自所述A接口的去二次編解碼幀后，自動(dòng)將其解封裝得到所述下行TRAU幀。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)的編解碼方法，其特征在于，所述步驟B3進(jìn)一步包含以下子步驟，如果講者小區(qū)中講者用戶和聽(tīng)者用戶共享組呼信道，則所述話音分發(fā)器實(shí)行從輸入通路話音到講者話音信道的分發(fā)；如果講者小區(qū)中講者用戶和聽(tīng)者用戶占用不同業(yè)務(wù)信道，則所述話音分發(fā)器禁止從輸入通路話音到講者話音信道的分發(fā)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)的編解碼方法，其特征在于，該數(shù)字集群系統(tǒng)包含固定調(diào)度臺(tái)，且該固定調(diào)度臺(tái)綜合所述TRAU功能，用于實(shí)現(xiàn)所述去二次編解碼方法。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的數(shù)字集群通信系統(tǒng)的編解碼方法，其特征在于，該數(shù)字集群系統(tǒng)包含固定調(diào)度臺(tái)、移動(dòng)調(diào)度臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)，同一時(shí)刻僅有一個(gè)所述固定調(diào)度臺(tái)、移動(dòng)調(diào)度臺(tái)或移動(dòng)臺(tái)搶占所述話音分發(fā)器的輸入信道，進(jìn)行組呼通信。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，公開(kāi)了一種數(shù)字集群通信系統(tǒng)及其編解碼方法。本發(fā)明中，對(duì)集群通信系統(tǒng)設(shè)置類(lèi)型一致的相關(guān)業(yè)務(wù)信道，使得集群通信語(yǔ)音分發(fā)中心能夠采用TFO方式轉(zhuǎn)發(fā)和直接透?jìng)鳎倮肨RAU單元對(duì)TRAU幀的透明或存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)或TFO變換轉(zhuǎn)發(fā)功能、組呼話音分發(fā)器的單話音通道輸入多通道輸出透明轉(zhuǎn)發(fā)功能、話音分發(fā)器輸入通道搶占，來(lái)實(shí)現(xiàn)基于GSM系統(tǒng)的數(shù)字集群系統(tǒng)的集群呼叫網(wǎng)絡(luò)側(cè)的去二次編解碼，省略集群通信各個(gè)TRAU之間的統(tǒng)一編解碼步驟，保護(hù)話音質(zhì)量不損失，縮短傳輸時(shí)延，從而提升集群呼叫的話音質(zhì)量。
文檔編號(hào)H03M7/30GK1929643SQ20061015945
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日
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