基于窄带无线信道分组话音传输协议设计

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1、基于窄带无线信道分组话音传输协议设计　　【摘要】分组话音为当前IP交换网络的主要话音通信方式，结合工程实践的实际情况，对分组话音在窄带无线信道的传输协议进行了设计和分析。针对窄带无线信道带宽有限、误码率较高的特点，采用了抗误码能力强的同步码设计和级联信道编码设计，选取合适的声码话编码并进行合理组包，使得分组话音对信道的适应性大大增强，在工程设计上有良好的实用意义。【关键词】分组话音AMBE声码话无线组网传输协议1引言通信交换网络体制经过数十年的发展，已从模拟交换体制、电路交换+分组交换体制过渡到基于

2、网络互联和话音、数据及多媒体业务融合的IP交换体制。采用分组话音方式的VoIP话音已成为当前IP交换网络的主要话音通信方式。在通信网络中，存在有线信道和无线信道、宽带信道和窄带信道等多种信道，不同信道的特性有差异，需要针对不同信道设计相应的传输协议。本文结合工程实践的实际情况，设计一种基于窄带无线信道的分组话音传输协议，并进行通信效能分析。2分组话音在窄带无线信道上的传输特性2.1窄带无线信道特性12本文在工程实践中采用无线传输设备的基带方式进行透明传输，其信道速率为16kbit/s。2.2分组话音

3、特性分组话音是利用数据分组包方式来传输声码数字话音信息的技术，其信息的发送、接收方式与数据报文相近。当信道带宽足够时，可以在任意信道上传输。考虑到窄带无线信道的传输能力，本文在工程实践中采用AMBE声码话体制，其信息速率为2400bit/s，每20ms产生一帧（6byte）话音数据，每秒共300byte数据。为了匹配窄带无线信道的传输特性，在信道传输时，对声码话进行分组处理，将25帧AMBE声码话音数据组成一个分组包，则分组包内有效话音数据为25×6byte=150byte。3分组话音传输协议的设计

4、和分析针对窄带无线信道的特性，本文在协议封装、位同步码、帧同步码和信道编码等方面对分组话音的传输协议进行设计，提高分组话音在窄带无线信道下的通信效能。3.1分组话音收发流程及协议封装设计分组话音无线组网发送流程及协议封装如图1所示，其接收流程和协议解包为图1的逆过程。分组话的声码话采用AMBE编码，速率为212400bit/s，每20ms产生一帧（6byte）话音数据。为了匹配窄带无线信道（16kbit/s）的传输特性，在信道传输时，对声码话进行分组处理，将25帧声码话音数据组成一个150byte的

5、分组话音包进行传输，此时发话方将有25帧×20ms=500ms的延时（话音缓冲）。如图1所示，该150byte分组话音经过协议各层封包、信道编码、帧同步和位同步后，在窄带无线信道信道传输的信息为7264bit。在窄带无线信道16kbit/s传输速率条件下，传输一个分组话音包的时间为7264bit/16kbit/s=454ms。该传输时间小于发送方的话音缓冲时间500ms，因此可在窄带无线信道上正常传输一路分组话音。3.2位同步码设计及抗误码能力分析设信道比特误码率为Pe（随机误码），则位同步码能够正

6、确实现同步的概率Paa为：Paa（Pe）=1-[1-（1-Pe）m]n-m（1）其中，n表示位同步码长度，m表示位同步码检测误码容限（即连续检测到m位认为是位同步）。在本协议中，位同步码为“101010101010……”码流（简称“AA”码）。在接收方对“AA”码进行连续跟踪搜索时，当连续检测到32bit“AA”码时即可实现位同步。在实际应用中，为了保证位同步码的抗误码能力以及考虑到窄带无线信道的处理反应时间和收发转换时间对位同步码的损失因素，位同步码长度n取800bit（50ms*16kbit/s

7、）。取n=800，m=32，按式（1）计算，其结果表1所示：12表1位同步成功率信道误码率Pe位同步成功率Paa/%1×10-2100.001×10-1100.002×10-145.59可见，该位同步码对高误码率信道的适应性很好，当误码率不大于1×10-1时，位同步率很高。3.3帧同步码设计及抗误码能力分析帧同步码在无线传输过程中由于会受到噪声的干扰，使帧同步中的某些码元产生差错，致使在接收端不能正确检测出帧同步码，而造成同步丢失，称为漏同步。由于信息码流是随机的，有可能出现与帧同步码相同结构的情况

8、，在接收端会误认为是帧同步码而被检测出，而造成同步的错误指示，称为假同步。因此，帧同步的设计主要应该考虑以下几个方面：◆提高传输效率——码长尽可能短；◆提高同步的可靠性和抗干扰能力（减少漏同步和虚同步的概率）——码长尽可能长；◆能被快速准确识别——码型具有良好的相关特性，不易被信息流中的随机比特混淆而出现虚同步。（1）漏同步概率12设信道比特误码率为Pe，帧同步码的码元长度为n，帧检测误码容限为m（即m位及以下的错码认为是帧同步），则帧同步码组码元n中所有不超过m个错