信令方法和電信系統的製作方法
2023-10-11 18:57:34 2
專利名稱：信令方法和電信系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及基站和終端之間的無線數字電信系統中的信令方法，其中，基站和終端之間的信令是由包含碼元的脈衝串產生，脈衝串包含一個已知的訓練序列。
更進一步講，本發明是涉及一個用於基站和終端之間的信令的無線數字電信系統，其中在基站和終端之間通過無線連接傳輸的信號是由從碼元產生的脈衝串組成的，脈衝串包含一個已知的訓練序列，系統至少由一個發射機和至少一個接收機組成，其中發射機包括了產生上述訓練序列的裝置，而接收機則包含了識別上述訓練序列的的裝置。
在數字無線系統中，基站與終端之間與呼叫有關的信令與要在業務信道中傳輸的呼叫同時發生。舉例來講，在GSM系統中，佔用兩個信令信道來傳輸與呼叫有關的信令，一個是SACCH(慢速隨路控制信道)，一個是FACCH(快速隨路控制信道)。SACCH是一個獨立的與每一個業務信道相聯繫的低速率信令信道。因為它的低速，這個信道僅僅用來傳送不緊急信令。而FACCH是業務信道中的快速信令，可以用於時間緊迫的信令。但是，這將損失一部分業務信道容量。
在如GSM的無線數字系統中，數據傳輸通過脈衝串來產生，一個特定的脈衝串結構將用於一個目的，例如數據和信令的傳輸，同步或均衡。用於數據和信令傳輸的普通脈衝串在中間包括一個由接收機識別的訓練序列，其中含有一套預定的碼元。當比較接收到的訓練序列和已知的訓練序列時，接收機可以產生由於無線信道不夠理想而導致的接收信號的失真的信息。在這個信息的基礎上，接收機可以更有效的解調接收到的信號。申請人以前的專利申請PCT/F197/00465描述了一種信令方法，在其中，一個訓練序列被用來做信令，這種信令方法加速了信令傳輸，並且使整個業務信道都被有效負荷所使用。
以上所描述的系統存在的問題是用來傳輸多種信號所需的不同訓練序列的數量。一個訓練序列僅可以描述一種信令消息，舉例來講，在包括8步的功率控制信令中，需要8個不同的訓練序列。如果幾個信令事件用上述方法來執行，訓練序列的數目會增長得很快。這也增加了接收機的負荷，並使接收機的實施變得複雜，因為接收到的訓練序列必須獨立的和每一個已知的序列相對比。當接收條件惡劣時，特別是將訓練序列彼此區分開來將變得更加困難。再進一步，當追求更高的數據傳輸速率時，因為前面所述的原因，利用訓練序列將不再能保證足夠快的信令，並且又因為訓練序列的持續時間相對較長，一個訓練序列僅能夠傳輸一個消息。由於這些所說的缺點，所述方法還沒有廣泛應用，舉例來講，GSM系統仍然使用信令信道。
現有信令技術的一個重大缺點是它很難與分組交換的數據傳輸匹配。在現在的分組交換的無線電信系統中，例如在GSM系統基礎上設計的GPRS系統(通用分組無線服務)，從終端到基站(上行鏈路)和相反的過程(下行鏈路)中的數據傳輸發生時不考慮這二者。在上述的系統中，在終端和基站之間的信道只在任何一方有數據分組要傳輸時建立。換句話說，在上述系統中，無需建立一個持續的反向信道來傳送信令或確認信息。當信道容量也被用於其他目的時，最優的利用這種不對稱數據傳輸將需要信令和確認信息的傳輸。
本發明的目的就是提供一種方法和實施這種方法的裝置來解決以上所提出的問題。本發明通過一種方法達到了這個目的，其特徵是從碼元產生與已知訓練序列有相同長度的第二個訓練序列，產生一個包含上述第二個訓練序列的脈衝串，以及用這個包含上述第二個訓練系列的脈衝串來傳輸不同的信令信息。
本發明中的無線數字電信系統的特徵是發射機包含有產生與已知訓練序列長度相同的第二個訓練序列的裝置，和產生包含上述第二個訓練序列的脈衝串並將信令信息編碼到所述脈衝中的裝置；其特徵在於接收機包括有接收包含第二個訓練序列的脈衝串的裝置，識別上述第二個訓練序列的裝置和從上述脈衝串中把編碼過的信令信息解碼的裝置。
按照本發明中的優選實施例，要使用的訓練序列的數量可以被限制到兩個。按照本發明中的另外一個優選實施例，包含上述第二訓練序列的脈衝串中的佔用碼元被用來指定要被傳輸的信令信息。
本發明基於以下的思想在脈衝串結構中使用不同的訓練序列來標示脈衝串的內容。接收方在訓練序列的基礎上解釋接收到的脈衝串。一個特定的訓練序列可優選地應用在脈衝串結構中，標示該特定的信令數據使用這個脈衝串來傳輸。要傳輸的信令數據的類型也可以通過脈衝串中的佔用碼元更詳細的標示。在普通的脈衝串中，通常應用佔用碼元來標示脈衝串中的數據比特是被分配用在業務信道上還是被佔用用在FACCH上。但是，在本發明中的方法裡，被用來傳輸用戶數據的普通脈衝串中的佔用碼元也可以被分配來傳輸用戶數據。
本發明中的方法和系統提供一個優點，使得當終端和基站之間的信道也被用來傳輸用戶數據時，信令和特定的確認信息能夠傳輸。這在分組交換無線數據傳輸中特別有優勢，因為在這種情況下，終端和基站之間的信道不必為信令而專門打開。本發明中的另外一個優點是發明中的信令不使用用來傳輸用戶數據的普通脈衝串中的數據傳輸容量。本發明的進一步的優點是減輕了接收機中的檢測執行，因為接收到的訓練序列僅僅需要與兩個已知的訓練序列相比較，因此減輕了接收機的負載。本發明中的另外一個優點是增加了普通脈衝串的數據傳輸容量，因為普通脈衝串中的佔用碼元也可以被利用來傳輸用戶數據。
接下來，將結合優選實施例和附圖詳細描述本發明，附圖中
圖1是依據GSM系統中的普通脈衝串的示意圖。
圖2是已知的普通脈衝串和依據本發明中的優選實施例的脈衝串。
圖3a是依據本發明中優選實施例的脈衝串結構。
圖3b是依據本發明中第二個優選實施例的脈衝串結構。
圖3c是依據本發明中第三個優選實施例的脈衝串結構。
圖3d是依據本發明中第四個優選實施例的脈衝串結構。
圖4的框圖是依據本發明中優選實施例的發射機。
圖5的框圖是依據本發明中優選實施例的接收機。
圖6是依據本發明中的優選實施例進行參數校正的流程圖。
接下來，將通過示例基於以TDMA(時分多址)為基礎的GSM系統及其進一步改進說明本發明。本領域的技術人員顯然可以看出，本發明可以在任何一個相應的電信系統中應用。
圖1給出了GSM系統下的普通脈衝串的結構，普通脈衝串的長度是156，25，持續時間是0.577毫秒。普通的脈衝串含有由八個時隙構成的TDMA幀中的一個時隙。在普通脈衝串的中間含有訓練序列(TS)，它包括26個碼元，用來糾正上面所描述的接收信號。佔用碼元(S)是一個碼元的長度，並位於訓練序列TS的兩端，被用來標識在FACCH信令中可能使用的偶數和/或奇數個數據碼元(DS)。計劃傳送用戶數據和信令數據的數據碼元DS被分為兩個57碼元的序列，位於第一個佔用碼元之前以及第二個佔用碼元之後。尾部的碼元序列(T)，有三個碼元長度，位於脈衝串的開頭和結尾，並且在尾部碼元的持續期內，發射機在脈衝串之間進行相應的開關切換。在脈衝串後，有一個隔離期(G)，佔8，25個碼元的長度，用來防止基站接收時在相鄰的時隙間發生重疊。
依據發明中的優選實施例，引入一種新的脈衝串類型，與上面所描述的脈衝串結構的區別僅僅在於脈衝串中的訓練序列是不同的。按圖2中所示，普通脈衝串中的已知訓練序列是指TS1，本發明中的訓練序列是指TS2。依據本發明中的優選實施例，按照本發明的脈衝串專門用來傳輸控制數據(CD)，已知的脈衝串則可以在必要時被分配用來僅僅傳輸用戶數據(UD)。在用戶數據的傳送也需要例外的信令的情況下，用戶數據也可以用本發明中的脈衝串來傳送。這樣在接收時，脈衝串中的信息類型可以在訓練序列的基礎上推算出來。特定情況下，當接收到包含訓練序列TS2的脈衝串時，接收機知道脈衝串中可能包含特定的信令數據。
依據本發明中的另外一個優選實施例，不同的訓練序列的數量限制為上述的兩個訓練序列TS1和TS2。這減輕了接收機中的檢測執行，因為接收到的訓練序列僅僅需要與兩個已知的訓練序列相比，所以減輕了接收機的負載。與現有技術相比，在惡劣的接收條件下，特別地將訓練序列彼此區分變得更容易了，因為兩個訓練序列的碼元星座可以很容易的確定出彼此顯著不同，並且接收到的訓練序列中的大量的碼元錯誤也不能妨礙訓練序列的檢測。
依據本發明中的優選實施例，本發明中的脈衝串中的佔用碼元被用來指定脈衝串中的信息。這樣，在需要時，當傳輸數據時，普通脈衝串中的佔用碼元也能夠被利用。接下來，將參考圖3a-3b中的例子詳細解釋本發明中的佔用碼元的使用。為了簡化描述，在接下來的例子中的脈衝串結構中的佔用碼元都假設只包含一個比特。本發明也可以很自然地在幾個比特被調製到一個碼元中的系統中實現，在這種情況下，運用佔用碼元來指定的信息的數量增加了。
圖3a給出了本發明中的脈衝串的結構，其中數據碼元DS被分配給用戶數據UD，訓練序列是本發明中的訓練序列TS2，兩個佔用碼元都是0比特。在指示的訓練序列TS2的基礎上，接收機知道脈衝串中包含了一些信令數據，並且檢查由佔用碼元指示的指定信息。舉例來講，這個脈衝串可以指示在一個特定的信道中傳輸的用戶數據流中的最後一個時隙。這樣就可以避免在一個額外的脈衝串中傳輸特定的結束標記。
圖3b描述了本發明中特別應用於快速信令的脈衝串結構。在這個脈衝串中，數據碼元DS被完全的或部分的分配給信令數據，訓練序列就是本發明中的訓練序列TS2，第一個佔用碼元最好是0比特，第二個最好是1比特。在圖3b中的展開圖中詳細描述了數據碼元DS中的信令和用戶數據段CD/UD。在數據碼元的開頭有一個決定信令數據段長度(ctrl段長度)的段。信令鑑別器(ctrl鑑別器)定義了在信令鑑別器後所加的所述信令信息。若干個信令信息(ctrl段)也可以優選的在同一個脈衝中傳送。當接收機在信令鑑別器的基礎上知道涉及哪些信令段時，它能夠從脈衝串中區分出被傳輸的信息。如果所有要被傳輸的信息和其中的長度都是事先定義好的，即涉及標準化的信息，那麼確定信令數據總長度的段是不需要的，因為接收機知道信息的長度。但是，更優選的是作為一個可選項保留確定信令數據總體長度的段，從而減少了對新的信令信息的引入。如果不是所有的數據碼元對信令信息來說都是需要的，沒有使用的碼元就可以用來傳輸用戶數據。在GSM系統中，圖3b中的脈衝串可以優選的被用來取代FACCH信令。
圖3c描述了特別應用於慢速信令的本發明中的脈衝結構，舉例來講，它可以取代GSM系統中的SACCH。一個特定長度的段在數據碼元段的起始被分配給信令數據CD，數據碼元餘下的部分可以用來傳輸用戶數據UD。訓練序列就是本發明中的第二個訓練序列TS2，第一個佔用碼元最好是1個比特，第二個佔用碼元最好是0比特。這種脈衝串結構有一個優點，如果一個已知的短的信令信息將被在一個脈衝中傳輸，或者，一個長的，非緊急的的信令信息被交織到幾個脈衝串中，將沒有必要在信令數據段中附加確定信令數據總體長度的段。
圖3d描述了本發明中的可以被用在啟用脈衝串受限重發的應用中的脈衝串結構。這種情況包括實時語音或視頻圖像的傳輸，在這些情況下，明智地使用該應用，可僅僅在接下來的TDMA幀中重新傳輸接收效果差的脈衝串。在脈衝中數據碼元DS被用來分配給用戶數據UD，訓練序列就是本發明中的訓練序列TS2，並且兩個佔用碼元都是1比特。所述脈衝串能夠被應用在以下情況接收到的普通脈衝串質量非常差，並且要求它在分配給信道的接下來的時隙中出現。如果發射機能夠及時接收到重發請求，先前脈衝的數據碼元將在依照圖3d的脈衝串中被發送。這樣，在訓練序列TS2和1比特的佔用碼元的基礎上，接收機能夠推斷出需要重發。如果佔用碼元已經被用來在原來的普通脈衝中傳輸用戶數據，在連接脈衝串時，當在使脈衝串與重發脈衝串相連並附加到脈衝串結構中的原始位置之前，這些必須進行收縮。如果接收機沒能接收到重發請求，那麼脈衝串將繼續正常傳輸。
因此，如果需要，本發明中的脈衝串也可以被用來傳輸用戶數據。但是，脈衝串中的訓練序列TS2指示，脈衝串中的信息對於普通的脈衝串有些異常。
接下來將通過圖4中的框圖描述本發明中電信系統發射機的基本部分。發射機中包含的裝置100包含了要被發射的信息，比如說，關於依照圖3a的數據流中的最後一個脈衝串的信息。依據本發明，在編碼裝置101中該信息被編碼成確定的訓練序列和佔用碼元組合的組合，從這裡被編碼的信息應用到裝置102以與待發射信號和其中的佔用碼元連接。下一步，信號通過處理裝置103被調製並且加到轉換裝置104，在那裡，信號被從數字態轉換為模擬態。模擬信號被傳送到射頻部分105，在那裡，信號被轉換為發射頻率。然後，信號通過天線106經過無線通道傳輸到接收機。
本發明中電信系統中的接收機的基本部分在框圖5中描述。接收機包含了天線200來接收通過無線通道傳送的信號，從那裡信號被送到射頻部分201，在那裡，信號被轉化為中頻。然後信號被送到轉換轉換裝置202，在那裡信號被從模擬態反變換為數字態。數位訊號被傳送到處理裝置203，在那裡信號可能被濾波或解調，信道的衝擊響應和其中的能量可以被估計，信號在信道中的失真可以被恢復成原始形式。恢復後的信號傳送到分離裝置204，在那裡，被識別出的訓練序列和佔用碼元從信號中分離出來。解碼裝置205將接收到的訓練序列和佔用碼元依照本發明中提出的方法進行解碼，裝置206依據優選實施例開始進行與傳輸的信令數據中的信息相符的操作。
以上在發射機和接收機進行的操作，舉例來講，可以通過通用的或信號處理器或分立邏輯來實現。對於本領域的技術人員來講，實現單個的操作是共知的，其中的具體內容沒有必要在此上下文中描述。
在接下來，本發明的應用，將通過描述在分組交換的無線數據傳輸中對一個參數進行按需調校的例子，來詳細介紹。這種調校是基於以下的思想僅有那些需要在特定時間校正的參數被調校，舉例來講，在這種情況下，不用為此目的維持一個獨立的信令信道。
上行和下行鏈路數據傳輸在分組無線數據傳輸中是完全相互獨立的。在短延遲的實時數據傳輸中，上行和下行鏈路的業務信道僅僅在數據包在某一方向上傳輸的時間內維持。在相反的方向發送信令數據信息和確認信息變得非常的困難，因為因此目的而持續維持的信道不存在。所以如果任何維持的信道能夠被用來傳輸確認信息將是最好的。終端可以同時包括若干個活動的數據傳輸連接，這些數據連接在不同的方面被確定和受限制。舉例來講，除了普通的話音連接，一個終端還可以包括一個具有外部電話號碼服務的同時分組交換連接。這樣，在終端和網絡之間的信令或其中的確認信息可以選擇通過最適合的數據傳輸連接來執行。舉例來講，如果對方在終端的話音連接中講話，當終端的上行話音連接沒有被使用，信令信息可以被複合到上述的分組交換數據連接中。如果下行鏈路的信令通過一個活動的呼叫連接中產生，並且呼叫在信令中間斷開，這樣這個信令可以被傳輸到一個可能的數據連接。如果沒有數據連接存在，下行鏈路的信令可以優選地被安排作為小區內所有終端的廣播信息。自然，只有信息所指示的終端才會按照信息的需要來操作。然而，在這種方式下，相比與為信令單獨開闢信道，頻帶的使用更高效了。
圖6描述了調校按需自適應參數的流程圖，在這裡，本發明中的信令可以被使用。舉例來講，所涉及的可校正的參數可以是終端的發射功率。校正過程開始於檢查從上一次校正後已經過去的時間tlast，是否足夠來執行新一次的校正，這是基於校正頻率afr決定的。接下來參數值par被測量，該值與該參數的最佳值part來比較。如果在參數值par和參數最佳值part之間的差別超過誤差門限eth，那麼參數將被校正，而且校正頻率afr的值將加上一個預先定義的改變量afrstep。如果沒有超過誤差門限，參數也不需要校正，但是校正頻率afr的值將減少預先定義的改變量afrstep。這兩種情況下，校正頻率afr的值必須保持在預先定義好的最大值afrmax和最小值afrmin之間。
雖然本發明在上面是通過示例結合功率控制信令來描述的，但是本發明並不局限於這方面，發明中的信令可以用於任何類似的目的特別是在分組交換的數據傳輸中。比如說，鏈路適配中，所使用的編碼方法的改變。但是，應注意數字無線電信系統，特別是TDMA系統，還具有區別於上文及本發明的實施例中所描述的普通脈衝串的其它類型的脈衝串。本發明中的脈衝串結構不一定用來傳輸通過這些脈衝串發射的信令數據。
更進一步，儘管依據本發明的優選實施例通過示例介紹了本發明，其中使用兩個訓練序列，但訓練序列的數量不限於兩個，本發明也可以使用若干個訓練序列實現。這樣的話，接收機的執行就變得複雜起來，但是當訓練序列和佔用碼元可能的組合增加時，可表示的信令信息數量也增加了。
很顯然，對於本領域的技術人員來說，隨著技術的進步，有大量的方式來實現本發明中的基本思想。本發明和實施例也不就是局限在上面的例子中，而是可以在權利要求範圍中有所不同。
權利要求
1.一個在基站和終端之間的無線數字電信系統中的信令方法，其中基站和終端之間的信號是由包含有碼元的脈衝串生成，脈衝串包含了已知的訓練序列，該方法的特徵在於從碼元產生一個第二個訓練序列，具有與已知訓練序列相同的長度，產生一個包含了所述第二個訓練序列的脈衝，並且使用包含所述的第二個訓練序列的脈衝來傳輸至少一條信令信息。
2.根據權利要求1中所述的方法，其特徵在於通過標示所述的信令信息的存在性，來響應接收到的包含上述第二個訓練序列的脈衝串。
3.根據權利要求2中所述的方法，其特徵在於限制使用的訓練序列的數量為兩個。
4.根據權利要求3中所述的方法，其特徵在於在包含上述已知的訓練序列的脈衝中發送用戶數據，並且在包含上述第二個訓練序列的脈衝中發送信令數據和/或用戶數據。
5.根據上面所述任何一個權利要求中所述的方法，其特點是運用包含上述第二個訓練序列的脈衝中的佔用碼元來指定要被傳輸的信令信息。
6.根據上面所述任何一個權利要求中所述的方法，其特點是，在GSM系統中，運用包含上述第二個訓練序列的脈衝來傳輸FACCH信令。
7.根據上面所述任何一個權利要求中所述的方法，其特點是，在GSM系統中，運用包含上述第二個訓練序列的脈衝來傳輸SACCH信令。
8.根據上面權利要求1-5中任一項所述的方法，其特點在於在分組交換的無線電信系統中使用這種方法。
9.根據上面任何一個權利要求中所述的方法，其特點在於，在校正移動臺和基站之間的傳輸功率中使用這種方法。
10.一個在基站和終端之間傳輸信令的無線數字電信系統，其中在基站和終端之間通過無線連接傳輸的信號是由從碼元產生的脈衝串組成的，脈衝串包含一個已知的訓練序列，系統至少由一個發射機和至少一個接收機組成，其中發射機包括了產生上述訓練序列的裝置，而接收機則包含了識別上述訓練序列的裝置，其特點在於發射機包含了產生具有與已知的訓練序列等長的第二個訓練序列的裝置，產生包含上述第二個訓練序列的脈衝串並把信令信息編碼在所述脈衝串中的裝置；在接收機中包括有接收包含有上述第二個訓練序列的脈衝串的裝置，識別上述第二個訓練序列的裝置和將上述脈衝中編碼過的信令信息解碼的裝置。
11.在權利要求10中所述的電信系統，其特點是接收機被安排用作指示上述信令信息的存在性，來響應接收到的包含上述第二個訓練序列的脈衝串。
12.在權利要求11中所述的電信系統，其特點是在系統中使用的訓練序列的數目被限制為兩個。
13.在權利要求12中所述的電信系統，其特點是所述的包含已知訓練序列的脈衝串被安排用作傳輸用戶數據，所述的包含第二個訓練序列的脈衝串被安排用作傳輸信令數據和/或用戶數據。
14.在權利要求10-13任一項中所述的電信系統中，其特點是包含所述第二個訓練序列的脈衝串中至少有一個佔用碼元被安排用作指定要被傳輸信令信息中的內容。
全文摘要
在基站和終端之間的無線數字電信系統中的信令方法,其中,基站和終端之間的信號是從包含碼元的脈衝串生成的,而脈衝串又包含已知的訓練序列。碼元被用來產生具有與已知訓練序列相同長度的第二個訓練序列,包括所述訓練序列的脈衝串被用來傳送信令信息。使用的訓練序列的數量可以限制到兩個,藉此,傳統的用戶數據在包含已知的訓練序列的脈衝串中傳送,除傳統用戶數據以外的信息在包含第二個訓練序列的脈衝串中傳送,並且脈衝中的佔用符號可以被用來指定要被傳輸的信令信息。
文檔編號H04B7/26GK1333959SQ99815668
公開日2002年1月30日 申請日期1999年12月21日 優先權日1998年12月22日
發明者米克·林內, 卡萊·阿赫馬瓦拉 申請人:諾基亞網絡有限公司