專利名稱：用于傳輸消息的方法和無線設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過通信網(wǎng)、尤其是通過移動(dòng)無線系統(tǒng)來傳輸消息的方法和無線設(shè)備，此外還涉及一種控制該傳輸?shù)目刂蒲b置。
為了確保盡可能靈活有效地使用傳輸容量，消息在許多通信網(wǎng)內(nèi)都是以數(shù)據(jù)包的形式傳輸?shù)?。譬如在GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))移動(dòng)無線系統(tǒng)中，需傳輸?shù)南⒃跀?shù)據(jù)包、亦即所謂的脈沖串內(nèi)打包，然后通過無線接口進(jìn)行傳輸。
為了分離數(shù)據(jù)包并將其分配給確定的通信或相應(yīng)的用戶，經(jīng)常采用多路訪問方法。對此，在GSM系統(tǒng)中采用了時(shí)間多路訪問TDMA和頻率多路訪問FDMA的組合。在FDMA中，頻帶被分解成多個(gè)大小相等的波道。這些波道通過時(shí)間多路訪問TDMA被劃分為8個(gè)時(shí)隙。該波道的8個(gè)時(shí)隙又組成一種TDMA幀，其中，相繼的幀內(nèi)的這種時(shí)隙便形成了一種物理信道。
該物理信道或相應(yīng)的數(shù)據(jù)包按照規(guī)定的格式被分配給邏輯信道。邏輯信道基本上有兩種不同類型用于傳輸信令信息的信令信道和用于傳輸有用數(shù)據(jù)的通信信道。
為了借助無線接口的有限傳輸容量來盡可能有效地傳輸尤其為語音的消息，該需傳輸?shù)南⒃趥鬏斨巴ㄟ^信源編碼進(jìn)行壓縮，并通過信道編碼來防止信道故障。在此，尤其對于語音編碼，大家已知道有多種不同方法。譬如，在GSM系統(tǒng)中，語音可通過全速語音編解碼器、半速語音編解碼器或增強(qiáng)型全速語音編解碼器來進(jìn)行編碼，其中，該語音編解碼器或?qū)Υ怂枰膸瑮l件在標(biāo)準(zhǔn)中是已知的，或是可以預(yù)見的。
然而，隨著語音編碼理論的進(jìn)步，同時(shí)也研制了新的語音編解碼器，利用它們可實(shí)現(xiàn)較為有效或靈活的語音傳輸。在此，譬如涉及到所謂的自適應(yīng)多速語音編解碼器，其性能可以與傳輸信道的傳輸性能相匹配。在本申請范圍內(nèi)，用于編碼和/或相應(yīng)解碼的方法被稱為語音編解碼器，且所述方法也可包含信源編碼和/或信道編碼。
在標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定或尤其為GSM標(biāo)準(zhǔn)的傳輸方法定義中，借助數(shù)據(jù)包的各個(gè)比特位而傳輸?shù)南㈩愋?、或借助各個(gè)比特位而傳輸?shù)男畔⒌哪康亩急贿M(jìn)行了準(zhǔn)確規(guī)定，由此便可以在接收方按目的來處理和使用信息。
在此，本發(fā)明的基本任務(wù)是，尤其在已有的或標(biāo)準(zhǔn)化的傳輸方法中(有時(shí)也借助相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的信令信道)實(shí)現(xiàn)盡可能靈活有效地利用有限傳輸容量。
該任務(wù)通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分來實(shí)現(xiàn)。擴(kuò)展方案由從屬權(quán)利要求給出。
因此，本發(fā)明依據(jù)的思想在于對于數(shù)據(jù)包中的如下比特組，即在把該比特組分配給確定的邏輯信道時(shí)無須用來傳輸為該比特組而規(guī)定的信息類型的那些比特組，它們被用來傳輸其它的信息類型，尤其是信令信息的信息類型，而這些信令信息的意義在數(shù)據(jù)包的定義或其比特組結(jié)構(gòu)中還沒有預(yù)見，或者其傳輸在傳輸標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定中還沒有認(rèn)為是必要的。
由此可以實(shí)現(xiàn)，按照譬如標(biāo)準(zhǔn)化的傳輸方法定義，可利用新的技術(shù)發(fā)展來改善傳輸容量的利用。
通過在GSM標(biāo)準(zhǔn)的傳輸方法中引入本發(fā)明，正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包的挪用標(biāo)志比特組可在該正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包被分配給低速關(guān)聯(lián)控制信道(Slow-Associated-Control-Channel)時(shí)被用來傳輸新的信令信息，尤其是傳輸關(guān)于在傳輸語音數(shù)據(jù)時(shí)所采用的語音編解碼器的信息。
由此可實(shí)現(xiàn)，為通過規(guī)定的傳輸方法、譬如GSM標(biāo)準(zhǔn)來更加靈活有效地傳輸消息，也可采用信息工程或通信工程的較新研究和知識(shí)。
下面借助優(yōu)選實(shí)施例來詳細(xì)闡述本發(fā)明，對此列出了如下附圖

圖1為一種移動(dòng)無線系統(tǒng)的框圖，圖2為數(shù)據(jù)包分配給邏輯信道的圖示，圖3為一種無線設(shè)備的圖示。
圖1示出的移動(dòng)無線系統(tǒng)在其結(jié)構(gòu)上對應(yīng)于一種已知的GSM移動(dòng)無線系統(tǒng)，它由許多移動(dòng)交換局MSC組成，這些移動(dòng)交換局相互網(wǎng)接起來，或還能訪問固定網(wǎng)PSTN。另外，該移動(dòng)交換局MSC均至少與一個(gè)也可由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成的基站控制器BSC相連。每個(gè)基站控制器BSC又與至少一個(gè)基站BS相接。有一個(gè)這種基站BS為無線設(shè)備，它可通過無線接口與多個(gè)無線設(shè)備、即所謂的移動(dòng)臺(tái)MS形成無線連接。
基站信號(hào)的作用范圍基本上定義了一個(gè)無線小區(qū)FZ。對無線小區(qū)的資源分配(如頻帶)以及由此對需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的資源分配通過控制裝置來控制，這種控制裝置譬如為基站控制器BSC?；綛S和基站控制器BSC可以包括在基站系統(tǒng)BSS之中。
在此，基站系統(tǒng)BSS還負(fù)責(zé)無線信道管理、數(shù)據(jù)速率匹配、無線傳輸鏈路的監(jiān)控、轉(zhuǎn)接過程、通信控制、需采用的語音編解碼器的分配或信令等等，而且把對此必要的信令信息發(fā)送給移動(dòng)臺(tái)MS。此類信令信息也可以通過信令信道來發(fā)送。
為了傳輸信息，GSM系統(tǒng)中采用了不同的數(shù)據(jù)包。在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)傳輸均包含有156.25個(gè)比特位的所謂脈沖串(數(shù)據(jù)包)。一個(gè)脈沖串就是頻率載體上或波道內(nèi)的一個(gè)周期，該周期通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包進(jìn)行調(diào)制。于是，脈沖串便代表了時(shí)隙的物理內(nèi)容。
在此，數(shù)據(jù)包在其比特組結(jié)構(gòu)上是不相同的。比特組結(jié)構(gòu)是通過把數(shù)據(jù)包內(nèi)的比特位組合成比特組而形成的，其中，該組合根據(jù)通過各個(gè)比特位而傳輸?shù)男畔⒌念愋蛠懋a(chǎn)生。對此，每個(gè)信息類型對應(yīng)著該信息所傳向的一個(gè)確定目標(biāo)。在本申請范圍內(nèi)，可以有如下不同的信息類型-有用信息，-信令信息，-為第一使用目的而傳送的信令信息，-為第二使用目的而傳送的信令信息。
借助正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包nb，這在圖2中已示例地描述了出來，所述正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包用于借助通信信道和信令信道來傳輸有用信息和信令信息。在148個(gè)比特位bs當(dāng)中(其余8.25個(gè)比特位被用作保護(hù)時(shí)間)，首端和末端各占3個(gè)尾比特tb。中部為由26個(gè)比特位組成的訓(xùn)練比特組tsb，傳送它是用于同步和信道估測的目的，且其兩邊分別插入了一個(gè)被稱作挪用標(biāo)志比特組sfb的比特。該訓(xùn)練比特組把兩個(gè)編碼過的、通常也被加密過的、且均具有57個(gè)比特位的有用數(shù)據(jù)比特組cnib相互分隔開來。
除正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包nb之外，在下行鏈路(BS→MS)中還有頻率校正脈沖串fb和同步脈沖串，所述頻率校正脈沖串用于移動(dòng)臺(tái)MS的頻率同步，而所述同步脈沖串則用來傳輸使移動(dòng)臺(tái)與基站保持時(shí)間同步的其它信息，而且，在上行鏈路(MS→BS)中還具有接入脈沖串，如果還不存在雙向通信，該接入脈沖串便被用來由MS對BS進(jìn)行首次訪問。
邏輯信道基本上有兩種不同的類型一種是用于傳輸信令信息的信令信道，譬如低速關(guān)聯(lián)控制信道sacch或廣播控制信道，另一種是用于傳輸有用數(shù)據(jù)的通信信道tch。
圖2示出了不同數(shù)據(jù)包fb nb被分配到諸如低速關(guān)聯(lián)控制信道sacchl的邏輯信道，或被分配到通信信道tch4 tch1。該分配對應(yīng)著從物理信道到邏輯信道的分配。
每個(gè)通信信道tchl都被分配了一個(gè)低速關(guān)聯(lián)控制信道sacchl，利用該信道，在下行鏈路中傳輸用于如下方面的信令信息，即發(fā)射功率匹配、幀校準(zhǔn)以及需不斷觀察的相鄰信道的信道號(hào)，此外，還利用該信道在上行鏈路中傳輸關(guān)于接收電平(即信號(hào)強(qiáng)度)和比特故障率(即接收質(zhì)量)的信令信息。
通常，正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包nb被分配給通信信道tch，其中，采取挪用標(biāo)志比特組sfb來傳輸信令信息，以指示出為傳輸有用數(shù)據(jù)而設(shè)置的正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包nb是否特別地用于或“被挪用于”緊急的信令目的(挪用標(biāo)志比特組sfb的使用目的)。
低速關(guān)聯(lián)控制信道sacch的信令信息也借助正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包nb來傳輸。但是，在存在sacch的情況下，不允許特別使用相應(yīng)的正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包nb來傳輸緊急的信令信息。因此在該情形下，挪用標(biāo)志比特組sfb可以不被用來傳輸為其而規(guī)定的信息類型，所以它在該情形下本來就是多余的。因此在該情形下，按照標(biāo)準(zhǔn)在該兩個(gè)比特位sfb處均傳輸一個(gè)“1”。
對于GSM系統(tǒng)，迄今仍裝設(shè)半速語音編解碼器、全速語音編解碼器和增強(qiáng)型全速語音編解碼器以作為語音編解碼器。為了利用為通信或通信信道tch而采用或被采用的語音編解碼器來傳輸信令信息，在標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)規(guī)定了相應(yīng)的信令信道或比特位。
在將來，消息也可以利用較新及改善過的語音編解碼器通過GSM系統(tǒng)來傳輸。目前在ETSI SMG11中對一組新型的編解碼器-即所謂的自適應(yīng)多速(AMR)語音編解碼器-進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。
AMR語音編解碼器的主要目的是為了在不同的信道條件時(shí)實(shí)現(xiàn)固定的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，并確保信道容量的最優(yōu)分配。在較好的信道條件下及/或在高滿載的小區(qū)內(nèi)，該語音編解碼器應(yīng)工作在半速(HR)信道模式。在較壞的信道條件下，它可以動(dòng)態(tài)地借助“GSM小區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)接”(GSM-Intra-Cell-Handover)更換或返回到全速(FR)信道模式。在信道模式下(FR或HR)，可給不同的語音編碼速率或信道編碼速率提供多種編碼方式，其中這些編碼方式按信道質(zhì)量同樣也是互不相同的。所以應(yīng)該通過考慮更換信道條件來得到最好的語音質(zhì)量。
原理上有下述兩種方法可用來傳輸新的附加信令信息，以便在目前的語音編解碼器(FR、HR或EFR)組和將來的AMR語音編解碼器之間實(shí)行切換-在頻帶內(nèi)借助附加的比特位bs，否則該比特位將被用來改善語音傳輸；-在頻帶外借助信令信道。
首先，對于如下匯接自由操作(TFO)，即在該操作中可以避免語音在從GSM系統(tǒng)譬如經(jīng)PSTN而傳輸?shù)狡渌到y(tǒng)時(shí)的格式轉(zhuǎn)換，其目的是可在頻帶之外發(fā)出信令，以便在目前的語音編解碼器(FR、HR或EFR)組和將來的AMR語音編解碼器之間實(shí)行切換。
為了傳輸關(guān)于為通信信道tch1而采用或被采用的新改善的語音編解碼器的信息，此處采用了分配給相應(yīng)低速關(guān)聯(lián)控制信道sacchl的正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包nb的挪用標(biāo)志比特組sfb，并由此利用該比特組在頻帶之外發(fā)送關(guān)于采用語音編解碼器的信令。
在通信信道tch1中使用AMR語音編解碼器時(shí)，相應(yīng)的低速關(guān)聯(lián)控制信道sacehl的挪用標(biāo)志比特組sfb的比特位處均傳輸為“0”，由此發(fā)出使用AMR語音編解碼器的信令。在使用迄今的語音編解碼器(ER,HR,EFR)的情況下，挪用標(biāo)志比特組sfb的比特位處傳輸?shù)木鶠椤?”。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，只要傳送有關(guān)下述信息就可以了，即該信息為采用一個(gè)與迄今為傳輸方法而定義的語音編解碼器(ER,HR,EFR)不同的編解碼器。關(guān)于新語音編解碼器的詳細(xì)信息可以借助該新語音編解碼器而在所傳輸?shù)挠杏脭?shù)據(jù)中打包，或者代替該有用數(shù)據(jù)而進(jìn)行傳輸。
在本發(fā)明的另一種實(shí)施方案中，關(guān)于新語音編解碼器的詳細(xì)信息可以通過挪用標(biāo)志比特組sfb(或相繼的挪用標(biāo)志比特組sfb)的比特分布(“01”或“10”)的確定組合來傳輸。
為了防止關(guān)于采用新語音編解碼器的信令信息發(fā)生信道故障，可以對它進(jìn)行另外的信道編碼。由于從AMR語音編解碼器切換或返回到迄今已知的語音編解碼器(譬如EFR)的過程非常慢，所以進(jìn)行較長時(shí)延的切換是沒有問題的。因此，相應(yīng)的信令信息可以借助多個(gè)首尾相繼的、分配給Sacch的正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包來進(jìn)行傳輸。譬如，可以用1/6的速率對相關(guān)的挪用標(biāo)志位進(jìn)行信道編碼，而由此產(chǎn)生的7個(gè)碼比特可以在3個(gè)首尾相繼的、被分配給低速關(guān)聯(lián)控制信道sacch的正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包內(nèi)進(jìn)行傳輸。
借助以上說明，本發(fā)明也可以被用來在其它傳輸方法中發(fā)送其它信息的信令和使用相應(yīng)的信令信道，所述的其它傳輸方法如DECT、WB-CDMA或多模式傳輸方法(GSM/WB-CDMA/TD-CDMA)等等，所述的其它信息如切換信息。
圖3示出了一種可以是基站BS或移動(dòng)臺(tái)MS的無線設(shè)備。它由如下部分組成控制裝置STE，處理裝置VE，供電裝置SVE，由接收裝置EE、發(fā)射裝置SE及頻率合成器SYN組成的高頻部分HF，天線裝置ANT。無線設(shè)備的各個(gè)元件也通過印刷線路、電線或總線系統(tǒng)而相互連接在一起。
控制裝置STE基本上由一個(gè)程控微控制器組成，而處理裝置VE則由一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器組成，其中，可以對它們兩者的存儲(chǔ)器件進(jìn)行讀寫訪問。微控制器控制和操作無線設(shè)備的所有主要元件和功能，并基本控制著通信過程和信令過程、比特位組合到比特組中的過程、以及數(shù)據(jù)包到邏輯信道的分配。
由數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)字信號(hào)處理器的一部分或一種特殊處理器來負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)語音編碼或語音解碼。微控制器根據(jù)接收到的信令信息來控制語音編解碼器的選擇。
利用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，模擬音頻信號(hào)和來自高頻部分HF的模擬信號(hào)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并由數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行處理。在組合到數(shù)據(jù)包中之后，該數(shù)字信號(hào)又通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號(hào)和送往高頻部分HF的模擬信號(hào)。對此，有時(shí)可實(shí)施調(diào)制或解調(diào)。
權(quán)利要求
1．用于傳輸消息的方法，其中，a)傳輸是在數(shù)據(jù)包(nb)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，b)一個(gè)數(shù)據(jù)包具有多個(gè)比特位(bs)，而所述這些比特位被分配了不同的信息類型(tb,cnib,sfb,tsb)，c)按照信息類型的規(guī)定把比特位組合到數(shù)據(jù)包內(nèi)的比特組中，由此形成一種比特組結(jié)構(gòu)，d)給不同類型的邏輯信道(sacchl,tch4,tchl)分配比特組結(jié)構(gòu)相同的數(shù)據(jù)包，以及e)對于數(shù)據(jù)包(nb)的如下比特組(sfb)，即在被分配給邏輯信道(sacchl)時(shí)無須用來傳輸為該比特組而規(guī)定的信息類型的那些比特組，它們被用來傳輸其它的信息類型。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，a)所述傳輸方法基于GSM標(biāo)準(zhǔn)或由其導(dǎo)出的標(biāo)準(zhǔn)，b)在把正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包(nb)分配給低速關(guān)聯(lián)控制信道(sacchl)時(shí)，正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包(nb)的挪用標(biāo)志比特組(sfb)被用來傳輸與為該比特組而規(guī)定的信息類型不同的信息類型。
3．根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在把正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包(nb)分配給低速關(guān)聯(lián)控制信道(sacch)時(shí)，正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包(nb)的挪用標(biāo)志比特組(sfb)被用來傳輸關(guān)于語音編解碼器的信令信息，而所述語音編解碼器被應(yīng)用于通過該低速關(guān)聯(lián)控制信道(sacchl)所分配的通信信道(tchl)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
4．根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，除了半速語音編解碼器及/或全速語音編解碼器及/或增強(qiáng)型全速語音編解碼器之外，還可以選擇采用自適應(yīng)多速語音編解碼器來作為通信信道的語音編解碼器。
5．無線設(shè)備(MS)，具有a)在數(shù)據(jù)包的基礎(chǔ)上進(jìn)行傳輸?shù)难b置，其中，一個(gè)數(shù)據(jù)包具有多個(gè)比特位，而所述這些比特位被分配了不同的信息類型，而且，按照信息類型的規(guī)定把比特位組合到數(shù)據(jù)包內(nèi)的比特組中，由此形成一種比特組結(jié)構(gòu)，b)給不同類型的邏輯信道分配比特組結(jié)構(gòu)相同的數(shù)據(jù)包的裝置，c)利用數(shù)據(jù)包的如下比特組傳輸其它信息類型的裝置，即在被分配給邏輯信道時(shí)無須用來傳輸為該比特組而規(guī)定的信息類型。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的無線設(shè)備(MS)，具有a)按GSM標(biāo)準(zhǔn)或由其導(dǎo)出的標(biāo)準(zhǔn)來傳輸消息的裝置，b)如下裝置，在把正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包分配給低速關(guān)聯(lián)控制信道時(shí)，該裝置利用正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包的挪用標(biāo)志比特組來傳輸與為該比特組而規(guī)定的信息類型不同的信息類型。
7．根據(jù)權(quán)利要求5至6中任一項(xiàng)所述的無線設(shè)備(MS)，具有如下裝置，在把正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包分配給低速關(guān)聯(lián)控制信道時(shí)，該裝置利用正常脈沖串?dāng)?shù)據(jù)包的挪用標(biāo)志比特組來傳輸關(guān)于語音編解碼器的信令信息，而所述語音編解碼器被應(yīng)用于通過該低速關(guān)聯(lián)控制信道所分配的通信信道來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
8．根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的無線設(shè)備(MS)，具有在半速語音編解碼器及/或全速語音編解碼器及/或增強(qiáng)型全速語音編解碼器的基礎(chǔ)上，或選擇地在自適應(yīng)多速語音編解碼器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)語音編碼的裝置。
9．控制裝置(BSC)，它被指定給權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的無線設(shè)備(MS)，以便用于控制消息的傳輸。
全文摘要
本發(fā)明依據(jù)的思想在于:對于數(shù)據(jù)包中的如下比特組,即在把該比特組分配給確定的邏輯信道時(shí)無須用來傳輸為該比特組而規(guī)定的信息類型的那些比特組,它們被用來傳輸其它的信息類型,尤其是新信令信息的信息類型,而這些信令信息的意義在數(shù)據(jù)包的定義或其比特組結(jié)構(gòu)中還沒有預(yù)見,或者其傳輸在傳輸標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定中還沒有認(rèn)為是必要的。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1304626SQ99806990
公開日2001年7月18日 申請日期1999年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月3日
發(fā)明者W·徐, J·梅耶爾 申請人:西門子公司