呼叫提示音在WCDMA終端的實(shí)現(xiàn)及控制

1、概述

??? 呼叫提示音是語音呼叫過程中的一項(xiàng)重要功能，對用戶的便利性、友好性以及個性化服務(wù)等起著重要的作用。如果在呼叫過程中缺少或者提供錯誤的呼叫提示音，無疑會大大降低用戶的滿意度。呼叫提示音既可由網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生，也可由本地終端產(chǎn)生。由網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的呼叫提示音稱為帶內(nèi)音，彩鈴就是由網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的呼叫提示音。呼叫提示音的種類見表1。

表1　呼叫提示音的種類

??? 在實(shí)際運(yùn)行過程中，運(yùn)營商既可以選擇由網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生呼叫提示音，也可以由信令通知終端產(chǎn)生呼叫提示音。根據(jù)3GPP的規(guī)定，對同一呼叫提示音來說，由網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的呼叫提示音的優(yōu)先級要高于終端產(chǎn)生的呼叫提示音。這樣運(yùn)營商就可以根據(jù)市場需要充分定制網(wǎng)絡(luò)側(cè)的呼叫提示音，而不用關(guān)心移動終端的差異性。移動運(yùn)營商的彩鈴就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。網(wǎng)絡(luò)與終端產(chǎn)生的呼叫提示音對比見表2。

表2　網(wǎng)絡(luò)與終端產(chǎn)生的呼叫提示音對比

2、WCDMA終端呼叫提示音的控制

??? 與GSM/GPRS終端相比，WCDMA終端的軟硬件復(fù)雜度有了很大的提高。GSM/GPRS終端以語音通信為主，主要由一個核心處理器（通信處理器）構(gòu)成。隨著多媒體移動終端時代的到來，越來越多的多媒體處理功能需要由一個獨(dú)立于通信處理器的專門應(yīng)用處理器來完成，單處理器架構(gòu)也逐漸被“通信+應(yīng)用”的雙處理器架構(gòu)所取代。此外，完整的手機(jī)平臺還包括豐富的外圍軟硬件資源。筆者所參與開發(fā)的一款WCDMA終端平臺就是采用雙處理器構(gòu)架，如圖1所示。一個處理器芯片還可能包含一個或多個內(nèi)核。例如，在應(yīng)用處理器芯片中，就包含一個專門處理多媒體應(yīng)用控制的ARM9內(nèi)核（應(yīng)用處理單元）和一個處理語音編解碼的DSP內(nèi)核（一般來說，該DSP還可以完成多媒體圖像、聲音、數(shù)據(jù)的編解碼功能）。通信處理器芯片完成射頻、模擬基帶和數(shù)字基帶的處理，并且包含對GSM/GPRS/WCDMA信令協(xié)議層L1、L2和L3的處理。圖1中的電源/音頻設(shè)備控制器就是一個較為獨(dú)立的外圍芯片。

圖1　WCDMA雙處理器移動終端構(gòu)架

??? 2.1　實(shí)現(xiàn)呼叫提示音的硬件支持

??? 移動終端對于由網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的呼叫提示音（帶內(nèi)音）的處理與普通語音流的處理一樣，而對于由終端本地產(chǎn)生的呼叫提示音的處理，則需要有相應(yīng)的硬件支持。

??? （1）Tone發(fā)生器

??? 移動終端硬件系統(tǒng)必須包含一個支持雙頻的Tone發(fā)生器，用來產(chǎn)生和控制3GPP所規(guī)定的呼叫控制提示音以及需要報(bào)告給用戶的各種設(shè)備或操作的報(bào)警音。實(shí)際上，隨著WCDMA終端硬件集成度的增加，一般把Tone發(fā)生器嵌入在一個多功能的音頻設(shè)備控制器中。

??? （2）音源合成器

??? 將移動終端支持多個硬件設(shè)備作為音源同時發(fā)聲稱為聲音重疊。例如，從Tone發(fā)生器產(chǎn)生的呼叫提示音與從網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)過來的普通語音流同時送往揚(yáng)聲器播出。聲音重疊取決于音頻設(shè)備控制器的電路設(shè)計(jì)能否將各路音源信號進(jìn)行合成。目前，WCDMA終端的音頻設(shè)備控制器大多已經(jīng)包含音源合成器，從硬件上支持將多路音源的信號合成，然后再送往DA/AD轉(zhuǎn)換器。

??? 2.2　實(shí)現(xiàn)呼叫提示音的軟件控制

??? 在WCDMA終端側(cè)實(shí)現(xiàn)對呼叫提示音的控制，關(guān)鍵點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)多音聲通道的建立、管理和有效控制。如果說從網(wǎng)絡(luò)來的語音流通過通信處理器、應(yīng)用處理器以及音頻設(shè)備控制器等的處理，最后通過外設(shè)輸出是一條音聲通道，那么本地呼叫提示音從Tone發(fā)生器產(chǎn)生到通過外設(shè)輸出則是另外一條音聲通道，實(shí)際的終端平臺支持更多的音聲通道，比如MP3播放器產(chǎn)生的音樂從外設(shè)播出也是一條音聲通道。除了多音源產(chǎn)生的多通道外，還存在同一音源在不同外設(shè)輸出導(dǎo)致的單一音源多通道的情況。多音聲通道的處理是由應(yīng)用處理單元來完成的。應(yīng)用處理單元采用基于優(yōu)先級的多通道競爭算法來完成通道的建立、切換以及釋放，這樣用戶就能得到最佳的聲音體驗(yàn)。針對呼叫提示音的情況，帶內(nèi)音以及無語音通道時的呼叫提示音只涉及一個音聲通道的處理，而通話中的本地呼叫提示音就涉及兩個音聲通道的處理，以下分別進(jìn)行介紹。

???? 2.2.1　帶內(nèi)音

???? 由網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的呼叫提示音是以帶內(nèi)音的形式傳送到移動終端的。帶內(nèi)音的控制流程如下。

???? （1）在帶內(nèi)音發(fā)送之前，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)指示移動終端建立無線接口的業(yè)務(wù)信道。當(dāng)數(shù)字基帶處理單元完成業(yè)務(wù)信道的建立后，通過控制信令建立與語音/數(shù)據(jù)處理DSP的通道。

???? （2）數(shù)字基帶處理單元收到特定的非接入層網(wǎng)絡(luò)消息（如Alerting），通過控制信令將該消息通知應(yīng)用處理單元。

???? （3）應(yīng)用處理單元分析后得知需要接聽網(wǎng)絡(luò)傳來的帶內(nèi)音，則通知語音/數(shù)據(jù)處理DSP建立與外圍電源/音頻設(shè)備控制器的通道。

???? （4）應(yīng)用處理單元通知外圍電源/音頻設(shè)備控制器與外設(shè)建立通道，此時是單一音源（語音流）采用單一外設(shè)（取決于終端目前的設(shè)置，比如聽筒、揚(yáng)聲器或者耳機(jī)），該語音通道能夠建立成功。語音通道建立成功后，從網(wǎng)絡(luò)傳送來的AMR（或FR/EFR/HR）語音流，經(jīng)過語音/數(shù)據(jù)處理DSP解碼后轉(zhuǎn)換為PCM語音流，傳輸?shù)揭纛l設(shè)備控制器，再轉(zhuǎn)換為模擬語音流，發(fā)送到外設(shè)，這樣終端用戶就可以聽到網(wǎng)絡(luò)傳來的帶內(nèi)音了。

???? 在帶內(nèi)音的處理過程中，一定要避免Tone發(fā)生器產(chǎn)生本地提示音，否則終端用戶就不知所措了。這就需要應(yīng)用處理單元正確分析和處理網(wǎng)絡(luò)信令，控制Tone發(fā)生器不要建立本地音聲通道。

???? 2.2.2　無語音通道時本地呼叫提示音

???? 無語音通道時本地呼叫提示音的產(chǎn)生一般分為兩種情況：一是主叫使用OACSU（Off Air Call Set Up）建立呼叫，若網(wǎng)絡(luò)指示由于被叫忙等原因無法建立呼叫，就需要在主叫終端產(chǎn)生呼叫提示音；二是主叫方使用非OACSU，并已經(jīng)與網(wǎng)絡(luò)建立語音信道，但網(wǎng)絡(luò)通過信令指示主叫終端無法建立呼叫（不含帶內(nèi)音信息），這時主叫終端會先釋放已建立的語音通道，再產(chǎn)生本地呼叫提示音。與帶內(nèi)音相比，這種本地呼叫提示音節(jié)省了無線接口的業(yè)務(wù)信道資源。無語音通道時本地提示音的控制流程如下。

???? （1）數(shù)字基帶處理單元收到特定的非接入層網(wǎng)絡(luò)消息（如Disconnect），通過控制信令將該消息通知應(yīng)用處理單元。

???? （2）應(yīng)用處理單元分析后得知需要本地產(chǎn)生提示音，則通過控制信令通知外圍電源/音頻設(shè)備控制器建立Tone發(fā)生器與外設(shè)（如聽筒）之間的通道。如果此時語音通道已經(jīng)建立，應(yīng)用處理單元會先釋放語音通道，再建立Tone發(fā)生器與外設(shè)的通道。

???? 當(dāng)呼叫提示音通道建立成功后，應(yīng)用處理單元指示Tone發(fā)生器產(chǎn)生特定要求（頻率和時長）的提示音。提示音再轉(zhuǎn)換為模擬聲音信號，發(fā)送到外設(shè)，這樣用戶就能聽到提示音。

???? 呼叫提示音的停止過程也需要進(jìn)行有效的控制。根據(jù)3GPP的建議，提示音的持續(xù)時間可由終端廠商自行設(shè)定，一般來講，提示音不應(yīng)該影響用戶的正常通話功能。當(dāng)用戶重新?lián)艽螂娫捇蛘呓邮找粋€新的來電時，上一次的呼叫提示音應(yīng)立即停止，對應(yīng)的音聲通道也需要釋放。另外，即使用戶不進(jìn)行任何操作，呼叫提示音也應(yīng)該持續(xù)一段時間后停止。呼叫提示音的停止和相應(yīng)的音聲通道釋放是由應(yīng)用處理單元控制的。

???? 2.2.3　通話中本地呼叫提示音

???? 呼叫等待音是通話過程中本地產(chǎn)生提示音的例子。在通話過程中本地提示音的控制流程如下。

???? （1）數(shù)字基帶處理單元在通話過程中收到特定的非接入層網(wǎng)絡(luò)消息（如Setup），通過控制信令將該消息通知應(yīng)用處理單元，由應(yīng)用處理單元進(jìn)行分析。

???? （2）若需要本地產(chǎn)生提示音，并且通過多通道競爭算法的處理后得知，此時呼叫提示音通道和語音通道可以進(jìn)行聲音重疊，則應(yīng)用處理單元通知外圍電源/音頻設(shè)備控制器的Tone發(fā)生器采用與普通語音流相同的外設(shè)通道。

???? （3）Tone發(fā)生器根據(jù)特定要求（頻率和時長）產(chǎn)生提示音流，經(jīng)過音源合成器與語音流合并在一起，然后轉(zhuǎn)換為模擬語音，發(fā)送到外設(shè)。這樣用戶就能在通話過程中聽到提示音了。

???? 在通話過程中，提示音與普通語音需采用相同的外設(shè)通道，以便及時提醒用戶。例如，用戶正在使用聽筒接聽來話，則提示音應(yīng)該通過聽筒通知用戶；如果用戶使用耳機(jī)接聽來話，則提示音也應(yīng)該通過耳機(jī)通知用戶。此外，通話過程中的提示音不應(yīng)對正在進(jìn)行的通話產(chǎn)生較大的影響，即只能起到提醒用戶的作用，因此有必要對提示音的音量增益進(jìn)行合理控制。