语音帧有效性和正确度判断方法 【技术领域】
本发明涉及GSM移动通信系统中的语音帧校验方法，特别涉及语音帧的有效性和正确度判断方法。
背景技术
作为一种广泛使用的移动通信系统，GSM系统是一种典型的时分多址系统。在这种系统中，基站与移动台之间传输的信号是以帧为单位的数字信号，因此对基站或移动台接收机接收到的帧的译码能力至关重要。由于无线信道非常复杂，时变衰落、多径时延、无线干扰和各种噪声使被传输信号发生很大的波动和损耗，从而给信号的正确译码带来很大困难。因此如何正确、有效地对接收信号进行译码是接收机接收处理的一个难点。
以GSM系统基站采用的上行接收信号处理方法为例，图1示出了其基本流程。如图1所示，解调步骤将接收机接收的基带接收信号转化成数字信号，译码步骤通过维特比译码对解调步骤得到的数字信号进行译码，而校验步骤判断译码步骤得到的结果是否为正确的语音帧并输出语音信源信号，如果判断结果为正确的语音帧，则直接输出至受话方，如果是错误的语音帧，则不将该帧信号输出至受话方而以背景噪声代替。
一般采用的校验方法是利用译码结果中的三个校验比特进行判断，但该方法存在三个校验比特不足以充分判断语音帧是否正确的缺陷。特别是在非连续传送方式(DTX)中，上行信道并非始终都传输话音信号，当移动台侧有人说话时，移动台就会发送话音信号，而当移动台侧无人说话时就不会发送信号，由此达到省电的目的。在上行信道无语音信号传输时，基站接收机接收到地是很微弱的空中噪声，换句话说，也就是很微弱的随机信号。经过解调和译码处理之后，这三个校验比特的取值呈随机分布，因此属于随机比特。如果此时仍仅采用这些校验比特对上行帧进行校验，就会有八分之一的可能性将上行帧判断为是一个好的语音帧，而实际情况并非如此，此时的上行帧信号是一些噪声，因此这类误判的语音帧就会在受话方侧引起较强的噪声，严重影响话音质量。
由上可见，仅仅利用校验比特判断语音帧是不充分的。为此，有些基站还利用当前上行帧的误码率信息。如果上行帧误码率小于预先设定的某一误码率阈值合校验比特正确这两个条件同时满足，则判定语音帧是正确的；否则，如果上行帧误码率大于该误码率阈值或者校验比特有错误，则判定语音帧是错误的。但是这种方法也存在一定的局限性，具体而言，有一些正确的上行语音帧，虽然其校验比特是正确的，但是误码率稍大，因此将会被误判成错误的语音帧，从而导致正确的语音帧减少，这也会影响话音质量。另外，获取一个理想的误码率阈值将是一项很困难的工作，该阈值取值越大，则非连续传送方式下无信号时误判为好帧的概率就越大，反之，该阈值取值越小，则语音帧的判断条件就越严，这将使一些好帧被误判为坏帧。
【发明内容】
因此需要一种语音帧有效性判断方法，使得可以在对语音帧作校验处理之前先判断该帧是否包含话音，即先判断其是否为有效的语音帧。
为此，按照本发明的一个方面，提供一种GSM系统中语音帧有效性的判断方法，其中GSM系统包含基站和移动台，所述基站或移动台对接收的上行或下行语音帧进行解调处理，将其转换为在一定范围内取值的连续值序列帧，所述连续值序列帧为表征二进制信号比特取值为0或1的概率的判决信息并且经过译码处理后才变换为二进制比特序列帧，其中再解调处理之后包含以下步骤：利用解调处理后的上行或下行信号帧内的8个偷帧比特的判决信息来判断该帧是否为有效的语音帧。
还需要一种更准确的语音帧正确度判断方法。
为此，按照本方面的另一方面，提供一种GSM系统中语音帧正确度的判断方法，它在解调处理之后根据上述本发明的语音帧有效性判断方法对语音帧作有效性判断，并随后对语音帧作译码和校验处理，其中校验处理步骤包括以下步骤：如果根据上述方法语音帧被判断为非有效帧，则以较小的误码率阈值作为语音帧正确度的判断条件，如果根据上述方法语音帧被判断为有效帧，则以较大的误码率阈值作为语音帧正确度的判断条件。
由上可见，按照本发明的判断方法由于在校验处理之前采用8个偷帧比特来判断语音帧的有效性并根据有效性判断结果动态调整正确度判断条件，因此与现有技术的方法相比，判断的准确度和充分性都有明显提高。此外，由于偷帧是上行或下行帧内本身固有的并被用来区别是语音帧还是信令帧，因此本发明方法并不改变帧的格式，也不会增加系统的复杂程度和开销。
附图简述
图1为GSM系统基站上行接收信号处理方法的基本流程图；
图2为按照本发明一个实施例的语音帧有效性判断方法的流程图；以及
图3为按照本发明另一实施例的语音帧有效性判断方法的流程图。
实施发明的较佳方式
本发明较佳实施例以GSM系统基站上行接收信号处理为例进行描述，但是本领域内技术人员应该理解，本发明的原理和精神同样可用于下行接收信号的处理。
图1示出了GSM系统基站上行接收信号处理方法的基本流程。如图1所示，解调步骤将接收机接收的基带接收信号转化成数字信号，译码步骤通过维特比译码对解调步骤得到的数字信号进行译码，而校验步骤判断译码步骤得到的结果是否为正确的语音帧。
理论上，上述解调步骤处理后的数字信号应为一系列取值确定(非0即1)的二进制比特序列，但是在实际应用中，由于无线信道受到的干扰，所述数字信号并非0或1这样简单的二进制比特序列，而是在一定范围内取值(取值范围例如为-1～+1)的连续值序列，这些数值(在本说明书中以下将该数值称为判决信息)经过译码处理后才变换为二进制比特序列。判决信息表征了二进制信号比特取值为0或1的概率。具体而言，如果判决信息为1，则相应的信号比特必为1，反之，如果判决信息为-1，则相应的信号比特必为0，判决信息取值越大则信号比特取值为1的概率越大，而判决信息越小则信号比特为0的概率就越大。因此对于当前帧是噪声的情形，判决信息的取值必定是随机和离散的并且接近于0。
另外，每个上行帧中都有8个偷帧比特，这8个偷帧比特被用于区分该帧是语音帧还是信令帧。理论上如果该帧是语音帧，则这8个偷帧比特应该全部是1；如果该帧是信令帧，则这8个偷帧比特应该全部是0。当然，如上所述，由于无线信道存在的干扰，解调处理后的偷帧比特也是在一定范围内取值(取值范围例如为-1～+1)的连续值序列，需要经过译码处理后才能变换为取值为0或1的二进制比特。
因为这些偷帧比特对应的解调判决信息表征了二进制信号比特取值为0和1的概率，如果该帧是语音帧，其判决信息值都会接近于1；如果该帧是信令帧，则其判决信息值都会接近于-1。那么，从统计特征看，有话音语音帧和非话音语音帧的偷帧比特具有明显不同的取值趋向征，可以用来在无线信道受干扰的情况下判断语音帧的有效性。以下以两个实施例为例阐述本发明的语音帧判断方法。
在第一个实施例中，如上所述，经过解调处理，接收机输出的任意一帧的基带接收信号被转换为在一定范围内取值(取值范围为-1～+1)的判决信息序列帧。如图2所示，首先将该帧的8个偷帧比特的判决信息相加；随后将求和结果与预先设定的阈值比较，如果求和结果大于或等于该阈值，则判断当前帧为有效的语音帧，否则，如果求和结果小于该阈值，则判断当前帧不是有效的语音帧。
在第二个实施例中，一帧经过解调处理后的数字信号同样也是在一定范围内取值(取值范围为-1～+1)的判决信息序列帧。如图3所示，首先将计数值初始化为0，然后将该帧8个偷帧比特的每一个的判决信息与一个预先设定的阈值比较；如果某一个偷帧比特的判决信息值大于或等于该阈值，则计数值加一，如果某一个偷帧比特的判决信息值小于该阈值，则计数值不变；当8个偷帧比特的判决信息都完成比较之后，如果计数值大于或等于5，则判定当前帧为有效的语音帧，如果计数值小于5，则判断当前帧不是有效的语音帧。
为了提高语音帧正确度判断的准确性，可以利用本发明的语音帧有效性判断方法动态调整误码率阈值。例如如果当前帧是非有效帧，意味着该帧包含的信号以非话音为主，则可以采用较小的误码率阈值2作为误码率阈值，在误码率阈值2下，判断语音帧是否正确的条件比较严格，因此传输质量较差的语音帧将被滤除，但由于包含的话音信息较少，因此并不影响通话质量；如果当前帧是有效帧，意味着该帧包含较多的话音信息，则可以采用较大的误码率阈值1作为误码率阈值，在误码率阈值1下，判断语音帧是否正确的条件比较宽松，因此传输质量稍差些的语音帧也将被还原为语音信源信号，保证了通话质量。
虽然上面对本发明的描述都以GSM系统基站上行接收信号处理方法的基本流程为例，但是本发明的原理同样可应用于GSM系统基站下行接收信号处理中。由于二者没有实质性的差别，因此此处不再赘述。