СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ РЕЧЕВОЙ КОМПЕНСАЦИИ В СЕТИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2011 года по МПК H04L12/56 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к технике речевой компенсации, а более конкретно - к способу и системе для осуществления речевой компенсации в случаях, когда устройство на сетевой стороне не использует вокодер или использует его частично.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В мобильной системе связи вокодер на сетевой стороне обычно выполняет две следующие важные функции: в восходящем канале, после того, как оборудование пользователя (UE) посылает кодированную сжатую речь к сетевой стороне, вокодер на сетевой стороне декодирует принятую сжатую речь, чтобы сделать речь пригодной для передачи посредством сети; а в нисходящем канале вокодер на стороне сети кодирует со сжатием речевой поток, передаваемый в сеть, чтобы сделать речь подходящей для передачи по радиоканалу.

Если в качестве примера взять CDMA2000 (множественный доступ с кодовым разделением 2000), то в этом стандарте есть три способа кодирования и декодирования речи: EVRC (улучшенный кодер с переменной скоростью), QCELP-13k (кодирование Qualcomm-13k с линейным предсказанием и кодовой книгой) и QCELP-8k (кодирование Qualcomm-8k с линейным предсказанием и кодовой книгой). При этом EVRC в основном используется как формат для кодирования и декодирования. В типичных вызовах между MS1 (мобильная станция) и MS2, мобильные станции используют одинаковый способ речевого кодирования (например, EVRC). Речь абонента MS1 приходит к ушам абонента MS2 следующим путем: сначала MS1 посылает кодированный по стандарту EVRC кадр сжатой речи к сетевой стороне 1 посредством восходящего радиоканала, и сетевая сторона 1 использует вокодер 1 для декодирования принятых кадров EVRC сжатой речи и преобразования их в кодовый поток формата РСМ (импульсно-кодовая модуляция), после чего выполняется коммутация цепей; после принятия сетевой стороной 2 коммутируемого кодового потока РСМ от сетевой стороны 1 сетевая сторона 2 использует вокодер 2 для преобразования кодового потока РСМ в кадры EVRC сжатой речи и передает эти кадры в MS2 посредством восходящего канала.

Речевое кодирование и декодирование вокодером является кодированием с потерями, и каждое кодирование и декодирование уменьшает качество речи. Снова используя в качестве примера вызов между MS1 и MS2, так как MS1 и MS2 используют одинаковый формат кодирования и декодирования, то два процесса кодирования и декодирования речи могут быть устранены на сетевой стороне, если устранить добавочное кодирование и декодирование кадров EVRC сжатой речи и осуществить процесс передачи речи абонента MS1 к ушам абонента MS2 следующим образом: сначала MS1 посылает кодированные кадры EVRC сжатой речи к сетевой стороне 1 посредством восходящего радиоканала, сетевая сторона 1 напрямую коммутирует принятые кадры EVRC и посылает их сетевой стороне 2; сетевая сторона 2 принимает коммутированные кадры EVRC сжатой речи и посылает их к MS2 посредством нисходящего радиоканала.

Из этого примера видно, что, поскольку на сетевой стороне устранены два процесса кодирования и декодирования речи, ухудшающие качество речи, то происходит не только существенное улучшение качества речи, но и экономия ресурсов вокодера на сетевой стороне, что уменьшает задержку при передаче и обработке речи. Во время начальной стадии разработки мобильной системы связи речевые вызовы в системе осуществляются в основном между мобильными абонентами и абонентами фиксированной связи, и вышеуказанное влияние является не таким очевидным. Статистика трафика показывает, что вызовы между мобильными абонентами всегда занимают лидирующее положение, поэтому исходная конфигурация вокодера не только увеличивает стоимость устройства, но также влияет на характеристики системы. Таким образом, путь улучшения структуры сети и стратегия управления конфигурацией вокодера становится важным вопросом при разработке.

При разработке мобильной технологии связи «all-IP» (все по протоколу Интернет) поддержка традиционной услуги передачи речи и услуги пакетной передачи данных с меньшей стоимостью и более гибким способом является основной задачей такой разработки. При поддержке традиционной услуги передачи речи мобильная сеть связи «all-IP» имеет проблему с одновременной недорогой поддержкой различных типов вокодеров, т.е. проблему поддержки так называемых TrFO (свободная операция транскодера) и RTO (удаленная операция транскодера).

TrFO означает способность сети предоставлять тип кодирования/декодирования и режима вокодера перед установлением вызова посредством некоторого внешнего механизма предоставления. Посредством этого предоставления вызов между мобильными абонентами не требует прохода через вокодер на сетевой стороне, что улучшает качество речи, экономит дорогие ресурсы вокодера и потребляемую этими ресурсами мощность.

RTO - это специальный случай TrFO, и поскольку способы кодирования и декодирования на обоих сторонах соединения не совместимы во время внеполосного согласования, то необходимо наличие вокодера на сетевой стороне для преобразования типа кода одной стороны соединения в тип кода другой стороны. Основное отличие между RTO и передающими сетями TDM с переключением: в сети TDM есть два преобразования кодирования и декодирования на сетевой стороне, а в сети RTO - только одно преобразование. Принимая здесь сеть RTO в качестве примера, пусть MS1 использует EVRC, a MS2 использует QCELP-13k во время вызова между MS1 и MS2, тогда речь абонента MS1 приходит к ушам абонента MS2 посредством следующего процесса: сначала MS1 посылает кодированные кадры EVRC сжатой речи к сетевой стороне 1 посредством восходящего радиоканала; сетевая сторона 1 напрямую коммутирует принятые речевые кадры EVRC и посылает их к сетевой стороне 2; сетевая сторона 2 принимает коммутированные кадры EVRC сжатой речи и преобразует их в кадры QCELP-13k сжатой речи посредством вокодера, и затем посылает эти кадры к MS2 посредством нисходящего радиоканала.

Принимая здесь CDMA2000 LMSD (домен традиционной мобильной станции) в качестве примера, внешнее предоставление TrFO реализовано посредством сигнализации согласования между сетью доступа и MSCe. Поскольку CDMA2000 LMSD

применяет технологию коммутации IP, сетевая сторона может напрямую представлять сжатые речевые данные, кодированные в оборудовании пользователя, как пакеты RTP (транспортный протокол реального времени) и передавать их посредством IP-сети, таким образом не возникает необходимости преобразовывать схему кодирования и декодирования в РСМ с передачей посредством канала TDM.

Принимая EVRC в качестве примера, максимальная скорость передачи в EVRC - 8 кбит/с (скорость передачи кадра полной скорости), также EVRC имеет много кадров половинной скорости и кадров 1/8 скорости. Статистический анализ показывает, что в вызовах EVRC доля кадров полной скорости в среднем равна около 30%, их скорость передачи - 22 байта/(кадр 20 мс); доля кадров половинной скорости в среднем равна около 30%, их скорость передачи - 10 байт/(кадр 20 мс); доля кадров 1/8 скорости в среднем равна около 40%, их скорость передачи - 2 байта/(кадр 20 мс). Кроме того, поскольку передача RTP поддерживает функцию мультикадровой упаковки, кадр EVRC может быть упакован для передачи в сети с целью экономии служебной информации в заголовке IP. Например, при упаковке трех кадров EVRC в сообщение RTP средняя скорость передачи EVRC в сети равна 11,7 кбит/с со служебной информацией заголовка IP. Скорость передачи одностороннего речевого потока с кодом РСМ в сети - 64 кбит/с в предыдущем канале передачи, таким образом, полоса, используемая для передачи сжатой речи в конфигурации «all-IP», позволяет экономить примерно (1-11.7/64)=81.7% полосы потока с кодом РСМ в режиме канал TDM. Этот пример показывает, что TrFO может экономить значительную часть полосы сети.

Однако TrFO имеет некоторые проблемы при практическом применении. Например, предположим, что MS1 и MS2 осуществляют вызов посредством TrFO; если качество радиоканала недостаточно хорошее, есть возможность, что сетевая сторона 1 не сможет корректно принять и проанализировать контент некоторых кадров, переданных MS1 к сетевой стороне 1 посредством восходящего канала, т.е. произойдет ошибка кадра. Такие кадры, которые невозможно проанализировать, могут быть корректно обработаны вокодером на сетевой стороне в канале TDM сети передачи, в то время как в технологии TrFO из-за отсутствия вокодера сетевая сторона 1 может лишь заполнить эти кадровые ошибки кадрами компенсации, определенными в протоколе (например, в EVRC кадры половинной скорости или кадры полной скорости с нулем во всех битах определены как кадры компенсации, и т.п.), и передать их на сетевую сторону 2, которая передает эти кадры компенсации, определенные в протоколе, к MS2. При этом из-за характеристик передачи сети IP существует возможность потери кадров или джиттера кадров, прибывающих на сетевую сторону 2 через сеть, во время обработки речевых кадров на сетевой стороне 1. В этот момент, если сетевая сторона 2 не получает кадры от сетевой стороны 1 за определенное время, сетевая сторона 2 будет заполнять кадровые ошибки кадрами компенсации в соответствии с протоколом, и посылать затем эти кадры к MS2. С этими кадрами компенсации, с учетом качества радиоканала и качества передачи сети на стороне MS2, не должно быть проблем, если MS2 выполняет речевую компенсацию для этих кадров; однако множество экспериментов показывают, что большинство UE не будут выполнять речевую компенсацию для этих кадров компенсации. Таким образом, эти кадры компенсации будут оказывать большое влияние на общее качество речи в TrFO.

Технология RTO также имеет подобную проблему. Поскольку вызов в технологии RTO использует вокодер на сетевой стороне, и в предположении, что MS1 и MS2 осуществляют вызов в RTO, некоторые кадры, переданные MS1 к сетевой стороне 1 посредством восходящего канала, могут иметь ошибки, если качество радиоканала недостаточно хорошее, и сетевая сторона 1 может использовать вокодер на сетевой стороне для выполнения речевой компенсации для этих кадровых ошибок. Однако, когда скомпенсированные речевые кадры прибывают на сетевую сторону 2, остается возможность потери кадров и джиттера кадров из-за проблем с качеством передачи в сети. В этот момент сетевая сторона 2 будет заполнять кадровые ошибки кадрами компенсации, определенными в протоколе, и затем посылать эти кадры к MS2. Таким образом, эти кадры компенсации будут оказывать большое влияние на общее качество речи в RTO, если речевая компенсация для этих кадров не может быть эффективно выполнена в MS2.

В итоге, если среда радиоканала хорошая, и качество передачи в сети - идеальное, то технологии TrFO и RTO, уменьшая время кодирования и декодирования вокодером на сетевой стороне, тем самым улучшают качество речи. Но они не могут использовать вокодер на сетевой стороне для речевой компенсации, как это делает исходная коммутируемая мобильная система связи в случае, если среда радиоканала плохая и качество передачи в сети - низкое. В такой момент речевая компенсация полностью зависит от вокодера на стороне оборудования пользователя. На данный момент оборудование пользователя, выпускаемое различными производителями на рынке, имеет различные решения по отношению к тому, требуется ли компенсация принятых компенсационных речевых кадров или нет; таким образом, качество речи в TrFO и RTO жестко зависит от характеристик компенсации вокодера в оборудовании пользователя и от того, компенсирует ли вокодер любые виды компенсационных речевых кадров или нет, что существенно влияет на общее качество речи в TrFO и RTO.

Практика показывает, что если один из последовательных кадров полной скорости поврежден или потерян, то оборудование пользователя получает компенсационные кадры в случае использования TrFO или RTO. Качество речи в случае, когда оборудование пользователя обрабатывает компенсационные кадры, очевидно хуже, чем качество речи в случае, если имеется вокодер на сетевой стороне в канале TDM сети передачи; существует эффект «проглатывания», вибрации и прерывания речи в вышеупомянутом случае. Для оборудования пользователя, имеющего различные вокодеры, уровень качества речи не одинаков.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предлагает способ и систему для осуществления речевой компенсации в сети мобильной связи с решением вышеуказанных проблем и приблизительным компенсированием речи в условиях, когда имеется низкое качество передачи и устройство на сетевой стороне не использует вокодер или использует его частично, в итоге данное изобретение улучшает общее качество речи.

Техническая схема, примененная в настоящем изобретении, является следующей.

Способ речевой компенсации в сети мобильной связи содержит следующие операции:

a) в каждый момент обработки кадров устройство на сетевой стороне определяет, является ли принятый или передаваемый речевой кадр некорректным кадром или нет, и если да, то осуществляется переход к следующему шагу;

b) устройство на сетевой стороне выполняет речевую компенсацию для некорректного кадра.

Далее, существует следующий шаг после шага а:

а1) определение, является ли некорректный кадр кадром с режимом скорости, не равной 1/8, или нет; если да, осуществляется переход к следующему шагу.

Далее, способ определения того, является ли некорректный кадр кадром с режимом скорости, не равной 1/8, или нет, на шаге а1 включает:

определение того, является ли последний корректный кадр некорректного кадра кадром не 1/8 скорости; если да, то некорректный кадр является кадром с состоянием не 1/8 скорости; иначе некорректный кадр не является кадром с состоянием не 1/8 скорости. Далее, существует шаг, следующий за указанным шагом а1:

а2) определение того, является ли кадровое расстояние между некорректным кадром и его последним корректным кадром меньшим либо равным порогу компенсации или нет; если да, осуществляется переход к следующему шагу.

Далее, способ речевой компенсации для некорректного кадра в шаге b содержит одно из нижеследующего:

способ дублирования корректного кадра: использование последнего корректного кадра для замены текущего некорректного кадра с целью выполнения компенсации;

способ заполнения кадром 1/4 скорости: использование кадра 1/4 скорости с любым контентом для замены текущего некорректного кадра с целью выполнения компенсации;

аппроксимацию путем моделирования: использование кадра, полученного при моделировании, для замены текущего некорректного кадра.

Далее, указанный некорректный кадр означает пустой кадр, удаленный кадр, другой кадр с неопределенной скоростью в протоколе; кадр, не принятый за определенный промежуток времени обработки кадров, или кадр, который нуждается в компенсации после приема его вокодером, определенным в протоколе.

Далее, указанный речевой кадр является прямым или обратным речевым кадром.

Если речевой кадр является прямым речевым кадром, указанный последний корректный кадр является последним корректным кадром прямого речевого кадра.

Если речевой кадр является обратным речевым кадром, указанный последний корректный кадр является последним корректным кадром обратного речевого кадра.

Настоящее изобретение также предлагает систему для речевой компенсации в сети мобильной связи, где система находится в устройстве на сетевой стороне и содержит:

узел обнаружения некорректного кадра для определения, является ли принятый или передаваемый устройством на сетевой стороне речевой кадр некорректным кадром или нет, и для отправки некорректного кадра к узлу речевой компенсации и отправки корректного кадра к узлу обработки речевых кадров в устройстве на сетевой стороне; и

узел речевой компенсации для выполнения речевой компенсации для некорректного кадра и отправки скомпенсированного речевого кадра в узел обработки речевых кадров в устройстве на сетевой стороне.

Далее, указанный узел речевой компенсации содержит:

узел принятия решения о речевой компенсации для приема некорректных кадров, отправленных узлом обнаружения некорректного кадра, отправки некорректных кадров с состоянием не 1/8 скорости к узлу процесса речевой компенсации, а других некорректных кадров - к узлу обработки речевых кадров в устройстве на сетевой стороне; и

узел процесса речевой компенсации для приема некорректных кадров, отправленных узлом принятия решения о речевой компенсации, выполнения речевой компенсации для этих кадров, и отправки скомпенсированных речевых кадров к узлу обработки речевых кадров в устройстве на сетевой стороне.

Далее, указанный узел принятия решения о речевой компенсации определяет, является ли последний корректный кадр принятого некорректного кадра кадром не 1/8 скорости или нет; если да, то некорректный кадр считается некорректным кадром с состоянием не 1/8 скорости; иначе некорректный кадр не является кадром с состоянием не 1/8 скорости.

Далее, указанный узел принятия решения о речевой компенсации определяет кадровое расстояние между некорректным кадром с состоянием не 1/8 скорости и его последним корректным кадром, и такие некорректные кадры с кадровым расстоянием, меньшим либо равным порогу компенсации, передаются узлу процесса речевой компенсации, а кадры с кадровым расстоянием, большим, чем порог компенсации, передаются узлу обработки речевых кадров в устройстве на сетевой стороне.

Далее, речевая компенсация для некорректных кадров с помощью указанного узла речевой компенсации содержит одно из нижеследующего:

использование последнего корректного кадра для замены текущего некорректного кадра;

использование кадра с 1/4 скорости с любым контентом для замены текущего некорректного кадра; или

использование кадра, полученного посредством моделирования, для замены текущего некорректного кадра.

Далее, указанный узел обнаружения некорректного кадра считает речевой кадр некорректным кадром, если речевой кадр, принятый устройством на сетевой стороне, является пустым кадром, удаленным кадром, другим кадром с неопределенной скоростью в протоколе, кадром, не принятым за определенный промежуток времени обработки кадров, или кадром, который нуждается в компенсации после его приема вокодером, определенным в протоколе.

Далее, указанный речевой кадр, принятый устройством на сетевой стороне, является прямым или обратным речевым кадром.

Если речевой кадр является прямым речевым кадром, указанный последний некорректный кадр является последним некорректным кадром прямого речевого кадра;

если речевой кадр является обратным речевым кадром, указанный последний некорректный кадр является последним некорректным кадром обратного речевого кадра.

Далее, указанное устройство на сетевой стороне является базовой станцией, контроллером базовой станции, контроллером радиосети или мобильным коммутационным центром.

Система и способ настоящего изобретения могут эффективно решать проблему, при которой качество речи является неприятным на слух, включая эффект прерывания, вибрации и «проглатывания» слов во время вызова, из-за плохой среды радиоканала или низкого качества передачи в сети, когда на сетевой стороне нет вокодера или вокодер на сетевой стороне используется при вызове лишь частично. Схема настоящего изобретения реализует речевую компенсацию в устройстве на сетевой стороне для эффективного уменьшения зависимости вызова от терминала пользователя и характеристик вокодера, тем самым удовлетворяя различным требованиям к качеству речи терминалов пользователя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - блок-схема конкретной реализации способа речевой компенсации в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.2 - иллюстрация системы для конкретной реализации речевой компенсации в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.3 - блок-схема в соответствии с вариантом 1 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 - блок-схема в соответствии с вариантом 2 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 - блок-схема в соответствии с вариантом 3 осуществления настоящего изобретения.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение будет описано далее более подробно, со ссылкой на прилагаемые чертежи и варианты осуществления.

Главная идея настоящего изобретения заключается в следующем: во время вызова, кадры с полной скоростью и кадры с половинной скоростью вносят наибольший вклад в речь, и если есть поврежденные или потерянные кадры с полной скоростью или с половинной скоростью, то это будет сильно влиять на качество речи. Множество экспериментов показывают, что потеря или повреждение одного или более кадров с полной скоростью будет вызывать прерывание речи, «проглатывание» слов, особенно в условиях последовательного появления кадров полной и половинной скорости; а потеря и повреждение одного или более кадров с половинной скоростью будет вызывать вибрацию, особенно в условиях последовательного появления кадров полной и половинной скорости, вызывая дискомфорт для слуха; и степень ощущения дискомфорта зависит от характеристик кодирования и декодирования вокодера в оборудовании пользователя. Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в основном в компенсации кадров полной скорости или кадров половинной скорости.

Настоящее изобретение предлагает способ реализации речевой компенсации в сети мобильной связи, применительно к условиям, когда среда радиоканала плохого качества или качество передачи - низкое, и сетевая сторона не использует вокодер или использует его частично (например, в TrFO или RTO), как показано на фиг.1, и данный способ содержит следующие шаги:

Шаг 1: Устройство на сетевой стороне в каждый момент времени обработки прямых речевых кадров определяет, является ли прямой кадр (отправляемый и обрабатываемый или принятый с сетевой стороны) некорректным кадром или нет; либо сетевая сторона в каждый момент времени обработки обратных речевых кадров определяет, является ли обратный кадр (принятый от оборудования пользователя или отправляемый и обрабатываемый им) некорректным кадром или нет;

Если это некорректный кадр, обработка продолжается на шаге 2;

Иначе происходит обычная обработка и вывод речевых кадров.

Указанные «некорректные кадры» означают следующие виды кадров:

пустые кадры, удаленные кадры, или другие кадры с неопределенной скоростью в протоколе;

или кадры, не принятые за определенное время обработки кадров (например, потерянные кадры или кадры, пришедшие позже из-за джиттера);

или кадры, которые нужно скомпенсировать после приема вокодером, определенным в протоколе.

Шаг 2: устройство на сетевой стороне определяет, должна ли выполняться речевая компенсация для некорректного кадра. Основа анализа - является ли некорректный кадр кадром с состоянием не 1/8 скорости;

Если некорректный кадр является кадром с состоянием не 1/8 скорости, некорректный кадр будет иметь относительно большое влияние на качество речи, и обработка продолжается на шаге 3;

Если некорректный кадр является кадром с состоянием 1/8 скорости, некорректный кадр будет иметь небольшое влияние на качество речи, и его компенсация не требуется, некорректный кадр проходит обычную обработку и выводится.

Способ определения того, является ли некорректный кадр кадром с состоянием не 1/8 скорости, заключается в следующем.

Устройство на сетевой стороне определяет, является ли последний корректный кадр кадром со скоростью, равной 1/8, или нет, и если последний корректный кадр является кадром со скоростью, не равной 1/8, то некорректный кадр считается некорректным кадром с состоянием не 1/8 скорости; иначе некорректный кадр является кадром с состоянием 1/8 скорости.

Если устройство на сетевой стороне анализирует каждый прямой речевой кадр на шаге 1, то оно на этом шаге анализирует последний корректный кадр прямого речевого кадра; если устройство на сетевой стороне анализирует каждый обратный речевой кадр на шаге 1, то оно на этом шаге анализирует последний корректный кадр обратного речевого кадра.

Указанный «корректный кадр» означает, что этот кадр может быть нормально кодирован и декодирован вокодером во время вызова, т.е. те кадры, которые отличаются от некорректных, называются корректными кадрами.

Указанный «последний корректный кадр» означает корректный кадр, принятый или передаваемый в последний момент обработки кадров; а если кадр, принятый или передаваемый в последний момент обработки кадров, является некорректным кадром, то «последний корректный кадр» означает корректный кадр, принятый или передаваемый сразу перед последним кадром из обрабатываемых кадров, и т.д.

Шаг 3: устройство на сетевой стороне определяет, является ли кадровое расстояние между некорректным кадром и его последним корректным кадром меньшим либо равным порогу речевой компенсации:

Если да, обработка продолжается на шаге 4;

Иначе речевой компенсации нет, и корректный кадр проходит обычную обработку и вывод.

Указанный порог компенсации зависит от компенсационного эффекта и характеристик системы мобильной связи, порог компенсации для достижения оптимального компенсационного эффекта может быть получен в соответствии с качеством речи путем сравнения результатов нескольких экспериментов. Например, порог компенсации устанавливается равным 6, и 6 последовательных некорректных кадров компенсируются; если же порог компенсации устанавливается равным 2, то компенсируются только два некорректных кадра, а третий некорректный кадр из трех последовательных кадров компенсироваться не будет.

«Кадровое расстояние», например кадровое расстояние между кадром А и кадром В, означает число кадров между кадром А и кадром В плюс 1 для группы последовательно приходящих кадров. Например, для группы последовательно приходящих кадров, кадр а, кадр b, кадр с, кадр d…, кадровое расстояние между кадром а и кадром d равно 3.

Шаг 4: устройство на сетевой стороне выполняет компенсацию речевых кадров для некорректных кадров, используя скомпенсированный речевой кадр в качестве замены некорректного кадра для его обработки и вывода. Способ компенсации речевого кадра, применяемый в устройстве на сетевой стороне, содержит одно из нижеследующего: способ копирования корректного кадра, способ заполнения кадром с 1/4 скорости, способ аппроксимации путем моделирования и т.д.

Способ копирования корректного кадра: последний корректный кадр используется для замены текущего некорректного кадра;

Способ заполнения кадра с 1/4 скорости: этот способ может быть применен только в вызове с кодированием и декодированием речи EVRC; где кадр с 1/4 скорости с любым контентом используется для замены текущего некорректного кадра, требующего компенсации;

Способ аппроксимации путем моделирования: кадр моделируется с использованием скорости и контента последнего корректного кадра и кадрового расстояния между текущим некорректным кадром и его последним корректным кадром в соответствии с правилом, полученным из моделирования, и этот кадр, полученный путем моделирования, используется для замены текущего некорректного кадра.

После компенсации скомпенсированный речевой кадр проходит обычную обработку и вывод.

Настоящее изобретение предлагает систему для реализации речевой компенсации в сети мобильной связи, эта система находится в устройстве на сетевой стороне и применима в условиях, когда среда радиоканала имеет плохое качество или качество передачи является низким, а устройство на сетевой стороне не использует вокодер или использует его частично, как показано на фиг.2. Эта система содержит:

узел обнаружения некорректного кадра для определения, в каждый момент времени обработки кадров, является ли принятый или передаваемый устройством на сетевой стороне прямой или обратный кадр некорректным кадром или нет, для отправки некорректного кадра к узлу речевой компенсации и отправки корректного кадра к узлу обработки речевых кадров в устройстве на сетевой стороне;

узел речевой компенсации, содержащий:

узел принятия решения о речевой компенсации для приема некорректных кадров, отправленных узлом обнаружения некорректного кадра, отправки некорректных кадров с состоянием не 1/8 скорости, кадровое расстояние которых от последнего корректного кадра меньше либо равно порогу компенсации, к узлу процесса речевой компенсации, и отправки других некорректных кадров к узлу обработки речевых кадров в устройстве на сетевой стороне;

узел процесса речевой компенсации для приема некорректных кадров, отправленных узлом принятия решения о речевой компенсации, и выполнения речевой компенсации для этих кадров, т.е. для выполнения одной из нижеследующих обработок:

использование последнего корректного кадра для замены текущего некорректного кадра;

использование кадра с 1/4 скорости с любым контентом для замены текущего некорректного кадра; или

использование кадра, полученного путем моделирования, для замены текущего некорректного кадра.

Скомпенсированные речевые кадры передаются в узел обработки речевых кадров в устройстве на сетевой стороне.

Указанное устройство на сетевой стороне может быть одним из следующих устройств: базовая станция, контроллер базовой станции, контроллер радиосети или мобильный коммутационный центр.

Настоящее изобретение может быть использовано для речевых вызовов, в которых устройство на сетевой стороне не использует вокодер для речевой компенсации или использует его частично, включая мобильную систему связи, реализующую технологию TrFO, технологию RTO или технологию TFO (работа без тандемных соединений). Настоящее изобретение также может быть использовано в мобильной системе связи CDMA2000, WCDMA (Широкополосный множественный доступ с кодовым разделением каналов) и TDS-CDMA (синхронизация с кодовым разделением - множественный доступ с кодовым разделением каналов).

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно, с тремя вариантами его осуществления.

Вариант осуществления 1: Использование способа копирования корректного кадра для реализации речевой компенсации.

Способ речевой компенсации, применяемый в этом варианте осуществления, - это способ копирования корректного кадра, и порог кадрового расстояния речевой компенсации в этом варианте осуществления равен 1, т.е. речевая компенсация выполняется только для первого некорректного кадра после корректного кадра в условиях полной скорости, при этом речевая компенсация не выполняется для непрерывно приходящих некорректных кадров после первого некорректного кадра; Как показано на фиг.3, конкретные шаги, которые нужно выполнить, заключаются в следующем:

101: Устройство на сетевой стороне в каждый момент времени обработки прямого речевого кадра анализирует принятые прямые речевые кадры;

Если прямой речевой кадр, принятый в этот момент времени, является некорректным кадром, обработка продолжается на шаге 102;

Если прямой речевой кадр, принятый в этот момент времени, является корректным кадром, обработка продолжается на шаге 104;

102: Устройство на сетевой стороне анализирует последний принятый кадр;

Если последний принятый кадр также является некорректным кадром, никаких специальных действий не требуется, и обработка прямо переходит к шагу 104;

Если последний кадр не является кадром с полной скоростью, никаких специальных действий не требуется, и обработка прямо переходит к шагу 104;

Если последний кадр является кадром с полной скоростью, обработка продолжается на шаге 103; следует отметить, что кадр с полной скоростью является здесь корректным кадром.

103. Текущий некорректный кадр отбрасывается, последний принятый кадр (т.е. указанный кадр с полной скоростью) используется для замены этого некорректного кадра; обработка продолжается на шаге 104;

104. Текущий прямой речевой кадр проходит обычную обработку и вывод.

Хотя этот вариант осуществления описывает только шаги анализа и компенсации прямых речевых кадров с сетевой стороны устройством на сетевой стороне, такой вариант также применим для шагов анализа и компенсации устройством на сетевой стороне обратных речевых кадров, полученных из оборудования пользователя, что не будет описано здесь более детально.

Вариант осуществления 2: Использование способа заполнения кадрами с 1/4 скорости для реализации речевой компенсации.

Этот вариант осуществления может быть применен к вызовам, кодированным и декодированным по стандарту EVRC, разрешенный формат кодирования в EVRC не содержит кадров с 1/4 скорости. Множество экспериментов показывают, что вокодер в каждом оборудовании пользователя будет выполнять речевую компенсацию после приема кадров с 1/4 скорости, кодированных и декодированных по стандарту EVRC. Как показано на фиг.4, конкретные шаги для этого варианта осуществления заключаются в следующем:

201: Устройство на сетевой стороне в каждый момент времени обработки прямого речевого кадра определяет скорость принятых с сетевой стороны прямых речевых кадров:

Если прямой речевой кадр, принятый в этот момент времени, является некорректным кадром, обработка продолжается на шаге 202;

Если прямой речевой кадр, принятый в этот момент времени, является обычным речевым кадром, обработка продолжается на шаге 205;

202: Устройство на сетевой стороне определяет скорость последнего корректного кадра:

Если последний корректный кадр является кадром с полной скоростью, обработка продолжается на шаге 203;

Если последний корректный кадр не является кадром с полной скоростью, никаких специальных действий не требуется, и обработка продолжается на шаге 205;

203. Устройство определяет кадровое расстояние между последним корректным кадром и текущим некорректным кадром:

Если кадровое расстояние меньше либо равно заранее заданному порогу компенсации, обработка продолжается на шаге 204;

иначе обработка продолжается на шаге 205;

204. Текущий некорректный кадр отбрасывается, и кадр с 1/4 скорости с любым контентом используется для замены этого некорректного кадра. Этот кадр с 1/4 скорости используется в этот момент времени как прямой речевой кадр. Обработка продолжается на шаге 205;

205: текущий прямой речевой кадр проходит обычную обработку и вывод.

Из вышеприведенных шагов видно, что главная идея данного варианта осуществления заключается в замене группы последовательных кадров сразу после кадров с полной скоростью кадрами с 1/4 скорости;

Каждый некорректный кадр, у которого кадровое расстояние от его последнего корректного кадра с полной скоростью меньше либо равно заранее заданному порогу, заменяется на кадр с 1/4 скорости. Для кадров, у которых кадровое расстояние больше порога, не производится никакой дополнительной речевой компенсации; т.е. если число последовательных некорректных кадров сразу после корректного кадра с полной скоростью больше, чем максимальный порог, не производится никакой дополнительной речевой компенсации для тех кадров, которые превышают этот порог; указанный максимальный порог числа некорректных кадров является порогом компенсации. В практических приложениях порог компенсации в этом способе может быть установлен равным бесконечности, т.е. все последовательные некорректные кадры сразу после кадров с полной скоростью будут заменяться на кадры с 1/4 скорости.

Хотя этот вариант осуществления описывает только шаги анализа и компенсации прямых речевых кадров с сетевой стороны устройством на сетевой стороне, такой вариант также применим для шагов анализа и компенсации устройством на сетевой стороне обратных речевых кадров, полученных от оборудования пользователя, что не будет описано здесь более детально.

Вариант осуществления 3: Использование способа аппроксимации путем моделирования для реализации речевой компенсации.

В этом варианте осуществления изобретения большой объем речевых данных с полной скоростью генерируется статистически в соответствии с предыдущей реальной ситуацией для получения правила аппроксимации контента кадров и изменения скорости; когда некорректные кадры скомпенсированы, кадр может быть смоделирован и применен для замены скорости и контента некорректного кадра в соответствии с правилом аппроксимации с использованием контента и скорости последнего корректного кадра, а также кадрового расстояния между некорректным кадром и последним корректным кадром. В этом описании кадры, полученные посредством моделирования, называются псевдо-кадрами с полной скоростью. Заранее заданный порог компенсации в данном варианте осуществления изобретения равен 6. Как показано на фиг.5, конкретные шаги для этого варианта осуществления заключаются в следующем:

301. Устройство на сетевой стороне в каждый момент времени обработки прямого речевого кадра определяет скорость принятых с сетевой стороны прямых речевых кадров:

Если кадр, принятый в этот момент времени, является некорректным кадром, обработка продолжается на шаге 302;

Если кадр, принятый в этот момент времени, является обычным речевым кадром, обработка продолжается на шаге 305;

302: Устройство определяет скорость сохраненного последнего корректного кадра:

Если последний корректный кадр является кадром с полной скоростью, обработка продолжается на шаге 303;

Если последний корректный кадр не является кадром с полной скоростью, никаких специальных действий не требуется, и обработка продолжается на шаге 305;

303. Устройство определяет кадровое расстояние между последним корректным кадром и текущим некорректным кадром:

Если кадровое расстояние меньше либо равно 6, обработка продолжается на шаге 304;

Иначе обработка продолжается на шаге 305;

304. Данный некорректный кадр отбрасывается, моделируется псевдокадр с полной скоростью, в соответствии с правилом аппроксимации, полученным статистически с использованием контента последнего корректного кадра, кадрового расстояния между последним корректным кадром и текущим некорректным кадром в качестве параметров, моделированный псевдо-кадр с полной скоростью используется для замены этого некорректного кадра; псевдо-кадр с полной скоростью используется как прямой речевой кадр в этот момент времени; обработка продолжается на шаге 305;

305: Текущий прямой речевой кадр проходит обычную обработку и вывод.

Из вышеприведенных шагов видно, что главная идея данного варианта осуществления заключается в замене последовательных некорректных кадров сразу после кадров с полной скоростью моделированными речевыми кадрами; при моделировании 6 последовательных некорректных кадров сразу после кадров с полной скоростью могут быть скомпенсированы посредством статистического правила в соответствии с контентом кадров с полной скоростью и кадровым расстоянием между некорректным кадром и кадром с полной скоростью;

Хотя этот вариант осуществления описывает только шаги анализа и компенсации прямых речевых кадров с сетевой стороны устройством на сетевой стороне, такой вариант также применим для шагов анализа и компенсации устройством на сетевой стороне обратных речевых кадров, полученных от оборудования пользователя, что не будет описано здесь более детально.

Вышеприведенные три варианта осуществления имеют свои преимущества, но с точки зрения качества речь, полученная посредством способа аппроксимации путем моделирования, является наилучшей. Более того, способ аппроксимации путем моделирования может компенсировать некоторые удаленные кадры в случае последовательных кадров полной скорости, и дополнительные расходы ресурсов при этом способе не слишком велики, требуется лишь сохранение контента самого последнего кадра с полной скоростью.

Вышеприведенные три варианта осуществления в основном компенсируют кадры в случае их полной скорости; в практических применениях можно считать, что речевая компенсация будет выполняться, когда последний корректный кадр является кадром с полной или половинной скоростью. Кроме того, в практических применениях порог компенсации может быть установлен в соответствии с практическими ситуациями.

Конечно, настоящее изобретение может иметь множество других вариантов осуществления. Поэтому специалисты могут выполнить различные модификации и вариации, которые будут оставаться в рамках приложенной формулы изобретения, без изменения идеи и сущности настоящего изобретения.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Настоящее изобретение предлагает систему и способ для осуществления речевой компенсации на сетевой стороне для решения проблемы, которая возникает, когда общее качество речи низкое, и это вызывает дискомфорт для человеческого уха из-за того, что на сетевой стороне для компенсации и линейного предсказания качества речи не используется вокодер или используется частично, в результате чего качество речи значительно зависит от того, осуществляет ли вокодер в оборудовании пользователя компенсацию некоторых кадров, и от характеристик компенсации.

Если среда радиоканала имеет плохое качество или качество передачи в сети относительно низкое, техническая схема настоящего изобретения может в определенной степени скомпенсировать речь, если на сетевой стороне нет вокодера или вокодер используется для уменьшения дискомфортных слуховых ощущений («проглатывание» слов, вибрация, прерывание речи) лишь частично, а также повысить общее качество речи, уменьшить зависимость вызовов от характеристик пользовательского оборудования и его вокодера.

Изобретение относится к способу и системе для осуществления речевой компенсации в сети мобильной связи. Техническим результатом является улучшение качества речи в сети мобильной связи. Указанный технический результат достигается тем, что в способе речевой компенсации в сети мобильной связи в каждый момент обработки кадров устройство на сетевой стороне определяет, является ли принятый или передаваемый речевой кадр некорректным кадром или нет, и если да, то определяют, является ли некорректный кадр кадром с режимом скорости, не равной 1/8, или нет; и если да, то устройство на сетевой стороне выполняет речевую компенсацию для некорректного кадра. Система, находящаяся в устройстве на сетевой стороне, содержит узел обнаружения некорректного кадра и узел речевой компенсации. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ речевой компенсации в сети мобильной связи, в котором:
a) в каждый момент обработки кадров устройство на сетевой стороне определяет, является ли принятый или передаваемый речевой кадр некорректным кадром или нет, и если да, то осуществляется переход к следующему шагу; и
b) устройство на сетевой стороне выполняет речевую компенсацию для некорректного кадра,
при этом имеется следующий шаг после шага (а):
а1) определение, является ли некорректный кадр кадром с режимом скорости, не равной 1/8, или нет; и если да, то осуществляется переход к следующему шагу.

2. Способ по п.1, где определение того, является ли некорректный кадр кадром с режимом скорости, не равной 1/8, или нет, на шаге (а1) содержит:
определение того, является ли последний корректный кадр некорректного кадра кадром не 1/8 скорости, и если да, то некорректный кадр является кадром с режимом скорости, не равной 1/8; иначе некорректный кадр не является кадром с режимом скорости, не равной 1/8.

3. Способ по п.1, где имеется следующий шаг после указанного шага (а1):
а2) определение того, является ли кадровое расстояние между некорректным кадром и его последним корректным кадром меньшим либо равным порогу компенсации или нет; и если да, то осуществляется переход к следующему шагу.

4. Способ по п.1, где выполнение речевой компенсации для некорректного кадра на шаге (b) содержит одно из следующего:
дублирование корректного кадра путем использования последнего корректного кадра для замены текущего некорректного кадра для выполнения компенсации;
заполнение кадром 1/4 скорости путем использования кадра с 1/4 скорости с любым контентом для замены текущего некорректного кадра для выполнения компенсации;
аппроксимацию моделированием путем использования кадра, полученного при моделировании, для замены текущего некорректного кадра.

5. Способ по п.1, где указанный некорректный кадр означает пустой кадр, удаленный кадр, другой кадр с неопределенной скоростью в протоколе, кадр, не принятый за определенный промежуток времени обработки кадров, или кадр, который нуждается в компенсации после его приема вокодером, определенным в протоколе.

6. Способ по любому из пп.2-4, где указанный речевой кадр является прямым или обратным речевым кадром; и
если речевой кадр является прямым речевым кадром, то указанный последний корректный кадр является последним корректным кадром прямого речевого кадра;
если речевой кадр является обратным речевым кадром, указанный последний корректный кадр является последним корректным кадром обратного речевого кадра.

7. Система для осуществления речевой компенсации в сети мобильной связи, при этом указанная система находится в устройстве на сетевой стороне и содержит:
узел обнаружения некорректного кадра для определения, является ли принятый или передаваемый устройством на сетевой стороне речевой кадр некорректным кадром или нет, и для отправки некорректного кадра к узлу речевой компенсации и отправки корректного кадра к узлу обработки речевых кадров в устройстве на сетевой стороне; и
узел речевой компенсации для выполнения речевой компенсации для некорректного кадра и отправки скомпенсированного речевого кадра в узел обработки речевых кадров в устройстве на сетевой стороне,
при этом указанный узел речевой компенсации содержит:
узел принятия решения о речевой компенсации для приема некорректных кадров, отправленных узлом обнаружения некорректного кадра, и для отправки некорректных кадров с режимом скорости, не равной 1/8, узлу процесса речевой компенсации, а других некорректных кадров - узлу обработки речевых кадров в устройстве на сетевой стороне; и
узел процесса речевой компенсации для приема некорректных кадров, отправленных узлом принятия решения о речевой компенсации, для выполнения речевой компенсации для этих некорректных кадров и для отправки скомпенсированных речевых кадров узлу обработки речевых кадров в устройстве на сетевой стороне.

8. Система по п.7, где указанный узел принятия решения о речевой компенсации определяет, является ли последний корректный кадр принятого некорректного кадра кадром не 1/8 скорости или нет; и если да, то некорректный кадр считается некорректным кадром с режимом скорости, не равной 1/8; иначе некорректный кадр не является кадром с режимом скорости, не равной 1/8.

9. Система по п.7, где указанный узел принятия решения о речевой компенсации определяет кадровое расстояние между некорректным кадром с режимом скорости, не равной 1/8, и его последним корректным кадром, и такие некорректные кадры с кадровым расстоянием, меньшим либо равным порогу компенсации, передаются узлу процесса речевой компенсации, а кадры с кадровым расстоянием, большим чем порог компенсации, передаются узлу обработки речевых кадров в устройстве на сетевой стороне.

10. Система по п.7, где речевая компенсация для некорректных кадров с помощью указанного узла речевой компенсации содержит одно из следующего:
использование последнего корректного кадра для замены текущего некорректного кадра;
использование кадра с 1/4 скорости с любым контентом для замены текущего некорректного кадра; или
использование кадра, полученного посредством моделирования, для замены текущего некорректного кадра.

11. Система по п.7, где указанный узел обнаружения некорректного кадра считает речевой кадр некорректным кадром, если речевой кадр, принятый устройством на сетевой стороне, является пустым кадром, удаленным кадром, другим кадром с неопределенной скоростью в протоколе, кадром, не принятым за определенный промежуток времени обработки кадров, или кадром, который нуждается в компенсации после приема его вокодером, определенным в протоколе.

12. Система по любому из пп.8-10, где указанный речевой кадр, принятый устройством на сетевой стороне, является прямым или обратным речевым кадром; и
если речевой кадр является прямым речевым кадром, то указанный последний некорректный кадр является последним некорректным кадром прямого речевого кадра;
а если речевой кадр является обратным речевым кадром, указанный последний некорректный кадр является последним некорректным кадром обратного речевого кадра.

13. Система по п.7, где указанное устройство на сетевой стороне является базовой станцией, контроллером базовой станции, контроллером радиосети или центром коммутации мобильной связи.