專利名稱：分組無線電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)終端和基站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分組無線電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。
定義了用于通用分組無線電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)(GPRS)的標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明基于以下公認(rèn)，即如果恰當(dāng)設(shè)計(jì)，一個(gè)分組服務(wù)網(wǎng)絡(luò)可以傳送話音。
因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了一個(gè)移動(dòng)終端，用于與分組無線電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的基站通信，所述終端包括一個(gè)處理器，用于為移動(dòng)終端與基站之間的通信確定多個(gè)信道中的一個(gè)信道；用于對話音進(jìn)行數(shù)字編碼以提供話音信息；用于將話音信息組合成話音分組；以及用于產(chǎn)生信道分配請求，可以在請求的信道中傳送話音分組；一個(gè)無線電發(fā)射機(jī)，用于將該請求及分組傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)基站；以及一個(gè)無線電接收機(jī)，用于接收由基站為移動(dòng)終端分配的以在其上傳輸?shù)男诺赖臉?biāo)識，所述處理器響應(yīng)每個(gè)接收到的信道分配，以確定分組在該分配的信道上被傳送。
在GPRS中，因?yàn)闊o分組傳輸時(shí)信道被釋放，所以使用相同數(shù)量的無線電信道能夠獲得較高的業(yè)務(wù)水平。
理想地，如果一個(gè)傳送請求未被準(zhǔn)許，則該處理器拋棄話音信息，直到進(jìn)一步的請求被準(zhǔn)許。因?yàn)樵捯羰歉叨葧r(shí)間敏感的，所以拋棄該信息要比傳送延遲的信息更好。拋棄會(huì)產(chǎn)生削波，只要不是很頻繁，用戶是可以忍受的。
該處理器最好使得當(dāng)一個(gè)傳送請求未被準(zhǔn)許時(shí)，進(jìn)一步的請求被延遲一個(gè)預(yù)定的時(shí)段。
如果連續(xù)的請求未被準(zhǔn)許時(shí)則該延遲最好被增加。
在一個(gè)預(yù)定的最大延遲之后，該延遲被減小。
該處理器最好執(zhí)行一個(gè)分層的協(xié)議，其中每個(gè)分組被給定一個(gè)子網(wǎng)相關(guān)匯合協(xié)議(SDNDCP)層中的信頭。
因?yàn)樵捯舻臅r(shí)間敏感性，該信頭最好是RTP/VDP/IP信頭。
該移動(dòng)終端最好包括一個(gè)話音激活探測器，并且該處理器最好響應(yīng)由該話音激活探測器探測的話音激活，以產(chǎn)生信道分配請求，可以在請求的信道中傳送話音分組，以及接收一個(gè)信道標(biāo)識，以在該信道上一次傳送一個(gè)未壓縮的地址信頭，并且隨后在該標(biāo)識的信道上傳送具有不包括目的地址的壓縮信頭的分組，直到該話音激活探測器探測到無話音激活。
該處理器最好被安排成構(gòu)造數(shù)量相等的n幀的分組，該處理器進(jìn)一步被安排成執(zhí)行一個(gè)邏輯鏈路層協(xié)議(LLC)，該邏輯鏈路層協(xié)議加入了它自己的LLC信頭信息，包括一個(gè)定義話音服務(wù)到每個(gè)分組的服務(wù)接入點(diǎn)標(biāo)識符，以及將總LLC加SNDCP信頭分為n個(gè)等長的部分，并且在該分組中的每幀前面放置一個(gè)信頭部分。這使得該分組中的每一幀具有相同的格式并且允許將一個(gè)公共的保護(hù)策略應(yīng)用到每幀上。可以給該信頭信息一個(gè)錯(cuò)誤校正碼。但是，話音更能容忍錯(cuò)誤。該話音信息的更重要的部分可以被編碼，以識別是否存在錯(cuò)誤，是則拋棄該幀。該話音信息的較不重要的部分可以不保護(hù)。
這樣，在物理層，在每一幀，信頭以及最重要的位話音信息最好采用卷積碼編碼，并且話音信息的重要位的子集采用循環(huán)冗余校驗(yàn)編碼。
本發(fā)明還可以擴(kuò)展到一個(gè)基站，該基站包括一個(gè)無線電接收機(jī)，用于接收來自移動(dòng)臺的傳送數(shù)據(jù)分組的請求和傳送話音分組的請求，并且可在多個(gè)信道上工作以接收數(shù)據(jù)分組和話音分組；一個(gè)處理器，用于保留一個(gè)預(yù)定數(shù)量的所述信道以接收編碼的話音分組，以及用于分配所述預(yù)定數(shù)量的信道的一個(gè)空閑信道響應(yīng)傳送話音分組的信道分配請求；以及一個(gè)發(fā)射機(jī)，用于將該分配的信道標(biāo)識傳輸?shù)皆撘苿?dòng)臺。
通過動(dòng)態(tài)地管理為話音保留的信道數(shù)，話音服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)在各自的需求變化的情況下均能獲得最佳服務(wù)。
本發(fā)明還可以擴(kuò)展到一個(gè)基站，該基站包括一個(gè)無線電接收機(jī)，用于接收來自移動(dòng)臺的傳送數(shù)據(jù)分組的請求和傳送話音分組的請求，并且可在多個(gè)信道上工作以接收數(shù)據(jù)分組和話音分組；一個(gè)處理器，用于為移動(dòng)臺指派信道以傳送話音分組，以及用于處理話音突發(fā)中的分組，該分組包括單個(gè)目的地址信頭，后接多個(gè)不包括目的地址的話音分組，以在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。
本發(fā)明進(jìn)一步擴(kuò)展到一個(gè)基站，該基站包括一個(gè)無線電接收機(jī)，用于接收來自移動(dòng)臺的傳送數(shù)據(jù)分組的請求和傳送話音分組的請求，并且可在多個(gè)信道上工作以接收數(shù)據(jù)分組和話音分組；一個(gè)處理器，用于執(zhí)行一個(gè)協(xié)議，該協(xié)議從分組中每幀的相同部分恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)和傳送層信頭以及分組邏輯鏈路層信頭。
該處理器可作用于每幀，以只校正信頭及話音信息的主觀最重要位中的錯(cuò)誤。
現(xiàn)在將參考附圖舉例描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中

圖1是具體表達(dá)本發(fā)明的一個(gè)GPRS移動(dòng)終端和基站的方框圖；圖2示意性顯示RLC/MAC協(xié)議的操作；圖3顯示網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議層；圖4顯示支持話音的SNDCP模型操作；圖5顯示一個(gè)LLC-PDU的格式；圖6顯示GPRS中TDMA幀的結(jié)構(gòu)；圖7顯示GPRS TDMA多幀結(jié)構(gòu)；圖8顯示在一個(gè)傳送話音的GPRS中的信道分割；圖9顯示如何保護(hù)來自該編解碼器的源編碼位輸出；以及圖10顯示該協(xié)議中每一層的操作。
參考附圖，移動(dòng)終端2具有連接到雙工器6的天線4。雙工器6連接到發(fā)射機(jī)8和接收機(jī)10。接收機(jī)10接收的信號饋送到處理器12。話音的聲波通過麥克風(fēng)14轉(zhuǎn)換為模擬電信號，并且該模擬信號通過可能具有一個(gè)或多個(gè)中央處理單元(沒有示出)的處理器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以是一個(gè)自含式單元16。該處理器處理的該數(shù)字化的話音隨后通過一個(gè)參數(shù)的編解碼器算法，如EFR，產(chǎn)生話音幀。編解碼器可以是一個(gè)自含式單元18。
一個(gè)話音激活探測器算法探測與靜音不同的話音的存在。該話音激活探測器可以是一個(gè)自含式單元20。當(dāng)探測到話音時(shí)，處理器將從編解碼器輸出的話音信息與網(wǎng)絡(luò)和傳送層信頭一起組合成兩幀固定長度的分組，并且傳送一個(gè)信道分配請求。
如圖2的方框圖所示，如果該信道請求被拒絕，則在新的請求送出前引入一個(gè)延遲，并且延遲期間發(fā)生的話音幀被拋棄。
基站22具有饋送到雙工器26的天線24。無線電接收機(jī)28將從該移動(dòng)終端2接收到的分組傳送到處理器30。傳輸?shù)揭苿?dòng)終端2的數(shù)據(jù)傳送給連接到雙工器26的無線電發(fā)射機(jī)32。
如圖3所示，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議可以在由多種子網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)鏈路派生的服務(wù)上操作。GPRS從開始就設(shè)計(jì)以支持為服務(wù)的用戶提供網(wǎng)絡(luò)透明度的幾種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。允許引入新的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議在GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳輸，而不用改變該GPRS網(wǎng)絡(luò)，這是一種由子網(wǎng)相關(guān)匯合協(xié)議(SNDCP)實(shí)現(xiàn)的功能。此外，SNDCP實(shí)現(xiàn)信頭及數(shù)據(jù)壓縮，以及來自不同源將在該LLC層上傳送的數(shù)據(jù)的多路復(fù)用。
IP與RTP一起用作該網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，RTP用于通過提供時(shí)間標(biāo)記信息以及分組序列為實(shí)時(shí)流提供支持。SNDCP目前通過執(zhí)行RFC1144壓縮算法僅為TCP/IP以及IP(v4)提供信頭壓縮。但是，SNDCP說明書還允許根據(jù)新的應(yīng)用及服務(wù)的要求，填加支持的壓縮協(xié)議的列表。本系統(tǒng)采用RTP/UDP/IP協(xié)議，涉及40個(gè)八位組，相當(dāng)于320位的開銷。
使用兩幀長的分組，需要支持這些傳送和網(wǎng)絡(luò)層信頭的某種壓縮形式。當(dāng)然，如果采用CS-I信道編碼方案，則組合的RTP/IUDP/IP信頭將占據(jù)兩個(gè)無線電信息塊的全部信息有效載荷，而沒有空間留給任何話音信息或邏輯鏈路控制(LLC)信頭。
通過將IP/UDP和RTP信頭一起處理而不是單獨(dú)處理，可以獲得高壓縮效率。盡管違背分層結(jié)構(gòu)的精神，但是越過這些協(xié)議層邊界也是適當(dāng)?shù)?，因?yàn)榭倢討?yīng)用了同一功能。
用于實(shí)現(xiàn)信頭壓縮的被傳輸?shù)姆纸M有兩個(gè)主要性質(zhì)。數(shù)據(jù)率減小的兩個(gè)原因之一來自于觀察到信頭中的一半字節(jié)在連接的過程中保持不變。一個(gè)明顯的例子是源和目的地址和端口。未壓縮的信頭在連接建立期間被傳送一次。然后這些字段從壓縮的信頭中刪除，不伴隨信息的任何實(shí)際損失。
剩余的壓縮來自對變化字段進(jìn)行差值編碼以減小其長度。特別是，對于RTP信頭壓縮，效率的大大提高來自于觀察到盡管每個(gè)分組中有一些字段變化，如序號和時(shí)間標(biāo)記，但是分組之間的差異通常是不變的，并且因此第二級差異為零。通過利用這些性質(zhì)，大的組合的RTP/UDP/IP信頭可以減小到兩個(gè)或三個(gè)字節(jié)，依賴于是否使用信頭校驗(yàn)和。由于至少部分端對端鏈路包括至少一個(gè)移動(dòng)傳播路徑，因其性質(zhì)易于造成錯(cuò)誤，因此在采用的方案中包括信頭校驗(yàn)和是很有用的。盡管信頭校驗(yàn)和對錯(cuò)誤校正或幀重新傳輸方案無用，但它指示了部分信頭可能被破壞，以及對于這種特殊的分組忽略時(shí)間信息。
SNDCP依靠V.42二次數(shù)據(jù)壓縮算法也支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮。但是，因?yàn)槲挥赟NDC層以上的應(yīng)用層已經(jīng)以話音編解碼器的形式包括一個(gè)有損源編碼器，所以依靠熵編碼應(yīng)用數(shù)據(jù)壓縮得不到多少好處，因?yàn)樵夹畔⒅械亩鄶?shù)冗余已經(jīng)被去除了。此外，源編碼修改了話音編碼器位狀態(tài)，并且使得難以根據(jù)該不同位位置的主觀重要性對話音幀應(yīng)用差值信道編碼。
圖4顯示支持話音的SNDCP模型操作。在GPRS延遲預(yù)算上對話音的分析顯示，通過將兩話音幀壓縮為單個(gè)網(wǎng)絡(luò)分組，可以獲得最大有效載荷效率。由單個(gè)網(wǎng)絡(luò)分組容納的話音幀數(shù)的增加使得分組緩沖延遲成比例增加，由此使200ms的最大端對端延遲閾值增加。
因此，SNDCP層通過兩個(gè)不同的服務(wù)接入點(diǎn)接收該組合的RTP/UDP/IP信頭以及話音幀。實(shí)現(xiàn)信頭壓縮，并且該壓縮的信頭分為兩部分，加到壓縮成該特殊分組的兩話音幀上。該系統(tǒng)允許這兩個(gè)包括該話音信息的無線電鏈路控制(RLC)信息塊具有完全相同的結(jié)構(gòu)，并且因此對兩信息塊采用完全相同的信道編碼方案。因?yàn)榍跋蝈e(cuò)誤校正為迎合一個(gè)特殊話音編碼器的性質(zhì)而設(shè)計(jì)，所以對于所有傳輸信息塊，保證一個(gè)無線電信息塊內(nèi)的每個(gè)位位置對應(yīng)一個(gè)話音幀內(nèi)的同一位位置是很重要的。屬于一個(gè)特殊網(wǎng)絡(luò)分組的第一接收的話音幀直接發(fā)送到較低的層，而不要等待第二幀到達(dá)。
邏輯鏈路控制層在所示結(jié)構(gòu)中的RLC和BSSGP層上操作，以在移動(dòng)終端及其服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)之間提供極其可靠的邏輯鏈路。其主要功能為支持這樣一個(gè)可靠的鏈路而設(shè)計(jì)，并且包括通過一個(gè)邏輯鏈路的LLC幀的序列控制，一個(gè)邏輯鏈路連接上的傳輸、格式及操作錯(cuò)誤的探測，無法恢復(fù)的錯(cuò)誤的標(biāo)志信息以及流控制。
通過檢查圖5所示的LLC-PDU的格式，可以更好地理解LLC協(xié)議的工作。
如圖所示，LLC幀信頭被分為兩個(gè)主要部分地址字段和控制字段。地址字段是服務(wù)接入點(diǎn)標(biāo)識符(SAPI)。這表示LLC服務(wù)可以在該點(diǎn)處接入，并且提供了一種定義服務(wù)質(zhì)量優(yōu)先權(quán)的方法。因?yàn)榭赡艿?6個(gè)不同標(biāo)識符中的10個(gè)目前在說明書中仍保持空閑，所以可以為話音服務(wù)定義一個(gè)新的SAPI，指導(dǎo)以上的層，即SNDCP及BSSGP關(guān)于在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上話音分組所請求的優(yōu)先權(quán)。常規(guī)的控制字段包括兩個(gè)子字段，用N(S)和N(R)表示，其功能是確定一個(gè)特殊LLC幀在組成單個(gè)網(wǎng)絡(luò)PDU的幀序列中的位置。但是，這個(gè)功能在沒有網(wǎng)絡(luò)PDU的分割的GPRS系統(tǒng)上話音的上下文中是多余的，因?yàn)槊總€(gè)N-PDU恰恰適合單個(gè)LLC-PDU。所以這些字段在傳輸實(shí)時(shí)話音分組的上下文中被省略了，而不會(huì)有任何功能性的損失。每個(gè)LLC-PDU常規(guī)地以一個(gè)包括幀校驗(yàn)序列的24位長的信尾結(jié)束。這使得LLC層能夠保證在SGSN處將其傳送到網(wǎng)絡(luò)層以通過中樞網(wǎng)絡(luò)傳輸之前，LLC幀沒有錯(cuò)誤(在CRC校驗(yàn)的能力之內(nèi))。如果發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤，它通過RLC層選擇重復(fù)請求系統(tǒng)發(fā)出重新傳輸?shù)男盘?。但是，因?yàn)楸緦?shí)現(xiàn)中沒有使用重復(fù)請求系統(tǒng)，并且物理層已經(jīng)存在一個(gè)循環(huán)冗余校驗(yàn)，所以當(dāng)傳輸話音服務(wù)時(shí)LLC-PDU中的FCS字段也被省略了，而不會(huì)影響該系統(tǒng)的功能性。當(dāng)然，如果保留該字段，則它僅被接收進(jìn)程所省略，因?yàn)榧词固綔y到錯(cuò)誤，該進(jìn)程仍會(huì)發(fā)送分組，因?yàn)槿缫阉觯幋a的話音具有一個(gè)固有的信息破壞容限。
因此，該系統(tǒng)接受了包括屬于相同網(wǎng)絡(luò)分組的兩話音幀的SNDC-PDU的兩信息段，然后將新的包括SAPI用于話音服務(wù)的8位LLC信頭加到先到達(dá)的信息段上，使得分組中的兩幀具有等長的信頭。然后被發(fā)送到RLC/MAC層用于立即在無線電接口上發(fā)送。當(dāng)BSS處的同層LLC進(jìn)程接收到包括來自該特殊LLC幀的信息的第一無線電信息塊時(shí)，它通過檢查該服務(wù)接入點(diǎn)標(biāo)識符標(biāo)識它是否包括話音信息。該信息指導(dǎo)該進(jìn)程不尋找開始8位后的進(jìn)一步信頭信息，并且不期望任何幀校驗(yàn)序列。通過刪除這些字段釋放的空間用于傳送更多的用戶有效載荷信息。
RLC/MAC(媒體訪問控制)層利用多個(gè)移動(dòng)臺及網(wǎng)絡(luò)之間的一個(gè)共享的媒體為較上層PDU的傳輸提供服務(wù)。根據(jù)所要求的服務(wù)的性質(zhì)，這種傳輸可以以未承認(rèn)的操作或已承認(rèn)的操作的形式發(fā)生。正如其名字所暗示的，RLC/MAC協(xié)議實(shí)際上由兩個(gè)具有不同功能的單獨(dú)的協(xié)議組成。無線電鏈路控制層定義了用于將LLC PDU分割和重新組合成RLC/MAC信息塊的步驟以及在RLC承認(rèn)的操作模式中的步驟，用于使未成功傳輸?shù)腞LC/MAC信息塊得以選擇性地重新傳輸?shù)姆聪蝈e(cuò)誤校正(BEC)步驟。當(dāng)工作在RLC承認(rèn)的模式時(shí)，RLC層保留PDU提供給它的較高層的指令。另一方面，MAC(媒體訪問控制)功能定義了使多個(gè)移動(dòng)臺得以共享一個(gè)可以由幾個(gè)物理信道組成的公用的傳輸媒體的步驟。GPRS MAC協(xié)議允許單個(gè)用戶同時(shí)使用多于一個(gè)的時(shí)隙以增加通過量。此外，同一個(gè)時(shí)隙可以在多達(dá)8個(gè)用戶之間復(fù)用，以增加在一組給定系統(tǒng)資源上操作的用戶數(shù)。在GPRS系統(tǒng)上的話音中，未提供多時(shí)隙，并且對于一個(gè)信道被單個(gè)用戶傳輸話音信息所占據(jù)的持續(xù)時(shí)間，該信道不與其它用戶復(fù)用。此外，沒有利用RLC層的重新傳輸功能。
GPRS共享同一個(gè)無線電接口作為GSM線路轉(zhuǎn)換話音系統(tǒng)。這意味著每個(gè)物理頻率信道通過時(shí)分復(fù)用分為8個(gè)業(yè)務(wù)信道。一個(gè)TDMA幀內(nèi)的每個(gè)時(shí)隙可以根據(jù)GPRS服務(wù)和GMS服務(wù)所要求的相對偏移動(dòng)態(tài)地分配到這兩種服務(wù)，分配到分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信道稱為分組數(shù)據(jù)信道(PDCH)。
每個(gè)時(shí)分多址(TDMA)幀持續(xù)4.615ms，并且可以在其8個(gè)時(shí)隙內(nèi)容納8個(gè)PDCH。將要通過分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(PDTCH)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被分為每個(gè)114位的單元，然后壓縮成無線電突發(fā)(burst)，以插入持續(xù)576.8us的單個(gè)TDMA時(shí)隙中。這意味著由456位組成的每個(gè)RLC/MAC信息塊被分割并且交織到4個(gè)連續(xù)的無線電突發(fā)中。
在TDMA幀構(gòu)成多幀方面，GPRS復(fù)用與GSM線路轉(zhuǎn)換話音不同。盡管GSM支持26幀和51幀多幀，但在GPRS中TDMA幀構(gòu)成包括52幀的239.980ms長的多幀。該結(jié)構(gòu)被分為12個(gè)無線電信息塊，每個(gè)4幀，以及4個(gè)空閑幀，如圖6所示。
參考圖7，應(yīng)當(dāng)注意到圖中的所有52個(gè)突發(fā)屬于同一時(shí)隙，并且因此屬于同一PDCH。在GPRS中，沒有在GSM電路轉(zhuǎn)換服務(wù)中發(fā)現(xiàn)的一些邏輯信道被引入以及被容納到該GSM物理信道(PDCH)。
參考圖8，用于實(shí)際上傳送話音信息的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道，以及用于信道爭用的分組接入準(zhǔn)許信道，通過已知為“主-從”的概念被映射到PDCH。在該系統(tǒng)中，至少一個(gè)PDCH(或時(shí)隙)，作為一個(gè)主信道，容納用戶數(shù)據(jù)和專用信號，以及傳輸所有必要的控制信號用于開始分組傳輸?shù)姆纸M公用控制信道。這樣的控制信號僅指分組隨機(jī)接入信道(PRACH)上的接入突發(fā)。所有其它PDCH，作為從信道，僅用于用戶數(shù)據(jù)傳輸及專用信號。
對于GPRS，通過一個(gè)時(shí)分復(fù)用結(jié)構(gòu)在兩個(gè)邏輯信道之間共享物理信道，主信道能夠同時(shí)負(fù)擔(dān)PRACH和一個(gè)PDTCH。通常，主時(shí)隙的大量物理資源被分配傳輸用戶數(shù)據(jù)，每t個(gè)信息塊中有一個(gè)信息塊專門用于支持隨機(jī)接入嘗試，其中t典型地為3、4或5的整數(shù)。這樣，盡管7個(gè)從信道全部專門用于支持話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但通常為時(shí)隙零(TSO)的第八信道即用作一個(gè)業(yè)務(wù)信道，也用作為工作在該特殊無線電頻率信道的所有終端的一個(gè)隨機(jī)訪問媒體。
用于支持話音服務(wù)的本實(shí)現(xiàn)要求留下主信道僅用于控制信號并且不允許主信道接收任何PDTCH。作這樣的保留的原因是共享主信道的額外延遲將影響平均接入時(shí)間。如果，例如，t設(shè)為3，主信道中每三個(gè)有用無線電信息塊中有一個(gè)無線電信息塊將專門用于支持PRACH。這意味著一個(gè)移動(dòng)終端必須等待大約3個(gè)RLC信息塊，相當(dāng)于55.3ms，直到它被允許激發(fā)下一個(gè)隨機(jī)接入。該額外延遲對于實(shí)時(shí)話音服務(wù)顯然是值得的。
剩下的7個(gè)從信道然后被分為專用于話音服務(wù)的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道以及專用于數(shù)據(jù)服務(wù)的信道。該系統(tǒng)不允許PDTCH共享話音和數(shù)據(jù)服務(wù)，因?yàn)樗鼈兊难舆t要求是根本不同的。通過允許GPRS話音用戶接入專用于話音服務(wù)的信道，基站可以進(jìn)行較好的控制以保證在接入延遲和話音幀損失率方面滿足該無線電鏈路上要求的服務(wù)質(zhì)量。
圖2中概括了RLC/MAC協(xié)議的操作。如果一個(gè)GPRS終端能夠進(jìn)行話音傳輸并且希望在該GPRS網(wǎng)絡(luò)上開始一個(gè)會(huì)話，則它開始一個(gè)呼叫建立步驟。在該步驟中，基站監(jiān)視用戶的工作的小區(qū)中的當(dāng)前載荷，并且確定是否它能支持另一個(gè)話音用戶。如果能支持，則基站通知移動(dòng)終端已被允許進(jìn)入該網(wǎng)絡(luò)并且可以開始話音分組的傳輸。然后移動(dòng)終端進(jìn)入空閑模式，等待來自該終端的話音激活探測器(VAD)發(fā)出探測到一個(gè)話音激活并且開始一個(gè)話音突發(fā)的指示。一個(gè)隨機(jī)接入突發(fā)在PRACH上發(fā)送，并且等待PAGCH上來自基站的答復(fù)。如果信道資源可用，它就指示MS已經(jīng)為該話音突發(fā)的傳輸分配了單個(gè)信道。為了使信道效率不低于相當(dāng)?shù)腉SM線路轉(zhuǎn)換話音服務(wù)，GPRS上的話音傳輸服務(wù)不能采用多時(shí)隙。這意味著單個(gè)話音突發(fā)可以僅在單個(gè)時(shí)隙中傳輸，并且該基站不為此分配比該單個(gè)PDTCH更多的信道。然后移動(dòng)終端開始傳輸屬于該特殊話音突發(fā)的所有RLC/MAC信息塊。在以下靜音時(shí)段的開始，移動(dòng)終端停止傳輸RLC信息塊，由此指示BS正在釋放信道。這意味著信道爭用僅發(fā)生在每個(gè)話音突發(fā)的開始，并且一旦分配一個(gè)終端使用一個(gè)業(yè)務(wù)信道，則僅當(dāng)對應(yīng)該特殊話音突發(fā)的所有LLC幀已經(jīng)傳輸完畢才放棄該信道。然后基站將該信道分配到可用于話音傳輸服務(wù)的信道庫中。但是，如果沒有分配可用的PDTCH用于支持話音服務(wù)，則BS將情況通知MS。然后該移動(dòng)臺進(jìn)入一個(gè)隨機(jī)指數(shù)回退期(backoff period)，結(jié)束后重新嘗試接入該信道。
因?yàn)閷?shí)時(shí)話音是時(shí)間敏感的信息，所以對應(yīng)回退期間產(chǎn)生的話音幀的所有RLC/MAC信息塊，除了最近的信息塊，都被拋棄了。對于每次接入信道失敗，一個(gè)計(jì)數(shù)器增加計(jì)數(shù)并且用于確定該回退時(shí)段的持續(xù)時(shí)間。但是如果在PRACH上同一時(shí)幀內(nèi)的接入突發(fā)間發(fā)生沖突，則基站無法確定哪個(gè)MS開始請求，因而也就無法響應(yīng)。該移動(dòng)終端利用一個(gè)其值略長于該基站的平均響應(yīng)時(shí)間的定時(shí)器注意到發(fā)生這樣的沖突。如果該值期滿，則移動(dòng)臺以信道接入被拒絕時(shí)的相同的方式進(jìn)入該回退期。
數(shù)據(jù)終端與話音終端都執(zhí)行指數(shù)回退算法，在一個(gè)未成功的接入嘗試之后，則提出一個(gè)均勻分布的隨機(jī)數(shù)w e
，其中n為接入嘗試數(shù)。對于數(shù)據(jù)終端，下一個(gè)隨機(jī)嘗試是在等待w*8.5ms時(shí)間之后，而對于話音終端，則分別使用4.615ms和8.5ms的乘數(shù)。
因?yàn)閷?shí)時(shí)會(huì)話話音是一項(xiàng)延遲要求嚴(yán)格的服務(wù)，所以調(diào)整媒體接入算法使該系統(tǒng)的接入延遲保持在最小值是很重要的。一個(gè)均勻分布的隨機(jī)數(shù)選自范圍
。兩個(gè)參數(shù)是，所允許的最大增量n，其變化會(huì)改變系統(tǒng)的延遲特性；以及一個(gè)常數(shù)，該隨機(jī)變量與其相乘得到等待時(shí)間。進(jìn)行了一些試驗(yàn)，該試驗(yàn)具有一個(gè)極大的指數(shù)回退，意味著對該增量計(jì)數(shù)器的值不設(shè)限制，以及具有一個(gè)無線電信息塊的時(shí)間乘數(shù)，相當(dāng)于18.5ms。但是，該試驗(yàn)顯示，通過固定n的上限為5以及將該時(shí)間乘數(shù)減小到單個(gè)TDMA幀的持續(xù)時(shí)間，即4.615ms，可以提高系統(tǒng)性能。
物理RF在該無線電路徑上傳輸信息位，并且處理例如載波頻率特性和GSM無線電信道結(jié)構(gòu)，傳輸?shù)牟ㄐ蔚恼{(diào)制以及發(fā)射機(jī)和接收機(jī)特性及其各自的性能要求等問題，GPRS與GSM話音標(biāo)準(zhǔn)共享所有這些說明書，并且因此能夠利用很多當(dāng)前的GSM無線電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
物理鏈路層在物理RF層上操作以提供移動(dòng)終端與基站子系統(tǒng)(BSS)之間的物理信道。其主要職責(zé)之一是發(fā)送錯(cuò)誤校正編碼(FEC)，它允許探測和校正傳輸?shù)拇a字并且指示無法校正的碼字。此外，物理鏈路層在連續(xù)的TDMA幀中的4個(gè)突發(fā)上執(zhí)行無線電信息塊的矩形交織，以及探測物理鏈路阻塞的步驟。
GPRS目前支持四種信道編碼方案，從半速率常規(guī)方案(CS-I)到為無信道編碼提供的方案(CS-4)。
方案CS-2和CS-3是CS-I方案的增強(qiáng)版本，分別提供大約2/3和3/4的碼速率。
當(dāng)決定采用目前可用的哪個(gè)編碼方案來保護(hù)編碼的話音時(shí)，需要檢查用于保護(hù)線路轉(zhuǎn)換GSM系統(tǒng)中的話音的話音編碼技術(shù)。例如，我們更愿意采用新的GSM增強(qiáng)的全速率編碼器(EFR)。這是一個(gè)代數(shù)碼本激勵(lì)的線性預(yù)見性(ACELP)編碼器。它本質(zhì)上是一個(gè)參數(shù)編碼器而不是波形編碼器。這意味著話音是用在其它信息中描述該話音的間隔時(shí)段的許多參數(shù)、表示發(fā)生在聲域的該波形形狀影響的許多LPC系數(shù)以及由說話者的聲帶產(chǎn)生的激勵(lì)的描述來表示的。盡管產(chǎn)生了這些參數(shù)以通過使被傳輸?shù)男畔⒅写嬖诘娜哂嘧钚《咕幋a器效率最大，但不是總參數(shù)對話音的可察覺的音頻質(zhì)量都有相同的影響。這意味著當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，一些參數(shù)以及因此一些位比其它位造成更大的話音質(zhì)量失真。當(dāng)通過FEC保護(hù)源編碼位時(shí)，該現(xiàn)象得到了利用。
圖9顯示如何根據(jù)位的主觀重要性決定從EW編解碼器輸出的244個(gè)源編碼位的保護(hù)程度。類型I的位使用與CS-I方案相同的半速率編碼器保護(hù)，而一個(gè)包括所有Ia類位的65位的子集利用循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)保護(hù)。這用于測試信道情況。如果在表示主觀最重要位的這65位上的CRC校驗(yàn)探測到一個(gè)錯(cuò)誤，則接收機(jī)認(rèn)為該話音幀已經(jīng)遭受無法接受的音頻質(zhì)量退化，并且因此刪除該幀。為了保持與OSM線路轉(zhuǎn)換服務(wù)所提供的同等的話音質(zhì)量，需要在這些位上保持相同的信道保護(hù)水平，因?yàn)榉駝t將導(dǎo)致幀刪除率的增加，而隨之話音質(zhì)量的相應(yīng)下降。如果采用目前的GPRS編碼方案，則能夠提供這種保護(hù)水平的僅有的方案是CS-I。但是這將不加區(qū)別地以相同的程度保護(hù)所有位，而不考慮源編碼位的主觀權(quán)重。采用CS-I方案將留下一個(gè)181位的有效載荷，相當(dāng)于9.05kbit/s。但是這個(gè)數(shù)字不予考慮。如圖10所示，屬于RLC/MAC層的信頭占21位。這進(jìn)一步將信息有效載荷降為160位，相當(dāng)于8kbit/s的數(shù)據(jù)通過量。將LLC和SNDCP信頭加入該信息有效載荷進(jìn)一步將用戶數(shù)據(jù)通過量降為大約5.6kbit/s，這依賴于這些層的信頭中包含的是何功能。
在GPRS系統(tǒng)上的話音內(nèi)實(shí)現(xiàn)信道編碼的一個(gè)更有吸引力的解決方案是利用一個(gè)圍繞所使用的特殊話音編碼器的要求而設(shè)計(jì)的信道編碼方案。通過僅對主觀最重要位提供強(qiáng)大的保護(hù)，而對剩余的位提供不同水平的信道編碼，可獲得最大效率。該方案還允許屬于RLC/MACLLC和SNDCP層的信頭得到強(qiáng)大的保護(hù)。本解決方案是采用CS-I編碼方案保護(hù)由這些較高水平信頭占據(jù)的無線電信息塊數(shù)據(jù)有效載荷位的位置。
目前的編碼方案規(guī)定使用基于CRC的信息塊校驗(yàn)序列(BCS)探測一個(gè)無線電信息塊內(nèi)的錯(cuò)誤。如果探測到這樣的錯(cuò)誤，則通知RLC層，并且如果工作在承認(rèn)的模式，則要求重新傳輸?；咀酉到y(tǒng)也使用BCS監(jiān)視移動(dòng)臺與基站之間的信道情況。在除CS-I以外的所有編碼方案中，BCS的長度為16位并且它對無線電信息塊的整個(gè)長度進(jìn)行操作。因?yàn)楸驹捯粝到y(tǒng)中不使用重新傳輸，所以足以探測在僅由該協(xié)議信頭使用的數(shù)據(jù)有效載荷部分上的錯(cuò)誤。這允許使用一個(gè)縮短長度的8位序列。
圖10顯示使用增強(qiáng)的如上所述協(xié)議的GPRS系統(tǒng)。在SNDCP層，在共同的RTP/UDP/IP信頭上進(jìn)行信頭壓縮以得到一個(gè)僅24位長的壓縮的SNDCP信頭。然后SNDC-PDU重新組織，使得信頭分為不同長度的兩部分，以允許在兩個(gè)傳輸?shù)臒o線電信息塊中使用相同的有效載荷格式。這意味著SNDCP信頭的8位留在分組的開始處，而剩余的16信頭位放在分組的中間。
然后SNDCP分組壓縮成一個(gè)LLC幀加上該新的截短的8位LLC信頭。通過將接收的LLC分組分成兩部分從而形成RLC/MAC信息塊。為了執(zhí)行上述的非對稱緩沖，先生成的話音幀向下發(fā)送到RLC/MAC層，與16位的組合的SNDCP和LLC信頭一起立即在無線電信道上發(fā)送。其后的20ms由LLC幀的第二部分占用，該時(shí)間包括SNDCP信頭的剩余16位以及第二話音幀的內(nèi)容。該系統(tǒng)保證RLC/MAC信息塊具有完全相同的格式。在RLC/MAC層，一個(gè)進(jìn)一步的21位的信頭與一個(gè)3位的USF和一個(gè)短的8位BCS一起被加到兩個(gè)信息塊上。然后每個(gè)塊采用一個(gè)稱為CSS-I(編碼方案-話音I)的為話音優(yōu)化的新的編碼方案進(jìn)行信道編碼。盡管每個(gè)話音編碼實(shí)現(xiàn)采用不同的編碼方案，但是假定使用半速率碼始終強(qiáng)力保護(hù)信頭信息。這會(huì)留下360位作為總話音有效載荷，用于既包含話音信息也包含僅用于話音的信道編碼部分。這可換算為18 kbit/s的數(shù)據(jù)通過量，即使考慮必須用于信道編碼的本方案中的通過量，也比使用目前標(biāo)準(zhǔn)可得到的5.6kbit/s有相當(dāng)?shù)奶岣摺?br> 權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)終端，用于與分組無線電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的基站通信，所述終端包括一個(gè)處理器，用于為移動(dòng)終端與基站之間的通信確定多個(gè)信道中的一個(gè)信道，用于對話音進(jìn)行數(shù)字編碼以提供話音信息，以及用于將話音信息組合成話音分組，用于產(chǎn)生信道分配請求，可以在請求的信道中傳送話音分組；一個(gè)無線電發(fā)射機(jī)，用于將該請求及分組傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)基站；以及一個(gè)無線電接收機(jī)，用于接收由基站為移動(dòng)終端分配的以在其上傳輸?shù)男诺赖臉?biāo)識，所述處理器響應(yīng)每個(gè)接收到的信道分配，以確定分組在該分配的信道上傳送。
2.如權(quán)利要求1中所述的移動(dòng)終端，其中如果一個(gè)傳送請求未被準(zhǔn)許，則該處理器拋棄話音信息，直到進(jìn)一步的請求被準(zhǔn)許。
3.如權(quán)利要求2中所述的移動(dòng)終端，其中該處理器使得當(dāng)一個(gè)傳送請求未被準(zhǔn)許時(shí)，進(jìn)一步的請求被延遲一個(gè)預(yù)定的時(shí)段。
4.如權(quán)利要求3中所述的移動(dòng)終端，其中如果連續(xù)的請求未被準(zhǔn)許時(shí)，則該延遲被增加。
5.如權(quán)利要求4中所述的移動(dòng)終端，其中在一個(gè)預(yù)定的最大延遲之后，該延遲被減小。
6.如前面任一權(quán)利要求中所述的移動(dòng)終端，其中該處理器執(zhí)行一個(gè)分層的協(xié)議，并且其中每個(gè)分組被給定一個(gè)子網(wǎng)相關(guān)匯合協(xié)議(SDNDCP)層中的網(wǎng)絡(luò)和傳送層信頭。
7.如權(quán)利要求6中所述的移動(dòng)終端，其中該信頭為RTP/VDP/IP信頭。
8.如權(quán)利要求6或7中所述的移動(dòng)終端，包括一個(gè)話音激活探測器，并且其中該處理器響應(yīng)由該話音激活探測器探測的話音激活，以產(chǎn)生信道分配請求，可以在請求的信道中傳送話音分組，以及接收一個(gè)信道標(biāo)識，以在該信道上傳送一次一個(gè)未壓縮的地址信頭并且隨后在該標(biāo)識的信道上傳送具有不包括目的地址的壓縮信頭的分組，直到該話音激活探測器探測不到話音激活。
9.如權(quán)利要求7或8中所述的移動(dòng)終端，其中該處理器被安排成構(gòu)造數(shù)量相等的n幀的分組，該處理器進(jìn)一步被安排成執(zhí)行一個(gè)邏輯鏈路層協(xié)議(LLC)，該邏輯鏈路層協(xié)議加入了它自己的LLC信頭信息，包括一個(gè)定義話音服務(wù)到每個(gè)分組的服務(wù)接入點(diǎn)標(biāo)識符，以及將總LLC加SNDCP信頭分為n個(gè)等長的部分，并且在該分組中的每幀前面放置一個(gè)信頭部分。
10.如權(quán)利要求9中所述的移動(dòng)終端，其中在物理層中，在每一幀，信頭以及最重要位話音信息采用卷積碼編碼，并且話音信息的重要位的子集采用循環(huán)冗余校驗(yàn)編碼。
11.一種工作在一個(gè)分組無線電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的、與前面任一權(quán)利要求中所述的移動(dòng)終端通信的基站，所述基站包括一個(gè)無線電接收機(jī)，用于接收來自移動(dòng)臺的傳送數(shù)據(jù)分組的請求和傳送話音分組的請求，并且可在多個(gè)信道上工作以接收數(shù)據(jù)分組和話音分組；一個(gè)處理器，用于保留一個(gè)預(yù)定數(shù)量的所述信道以接收編碼的話音分組，以及用于分配所述預(yù)定數(shù)量的信道的一個(gè)空閑信道響應(yīng)信道分配請求以傳送話音分組；以及一個(gè)發(fā)射機(jī)，用于將該分配的信道標(biāo)識傳輸?shù)皆撘苿?dòng)臺。
12.一種工作在一個(gè)分組無線電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中、與權(quán)利要求1到10任一個(gè)中所述的移動(dòng)終端通信的基站，該基站包括一個(gè)無線電接收機(jī)，用于接收來自移動(dòng)臺的傳送數(shù)據(jù)分組的請求和傳送話音分組的請求，并且可在多個(gè)信道上工作以接收數(shù)據(jù)分組和話音分組；一個(gè)處理器，用于為移動(dòng)臺指派信道以傳送話音分組，以及用于處理話音突發(fā)中的分組，該分組包括單個(gè)目的地址信頭，后接多個(gè)不包括目的地址的分組，以在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。
13.一種工作在一個(gè)分組無線電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中、與權(quán)利要求1到10任一個(gè)中所述的移動(dòng)終端通信的基站，該基站包括一個(gè)無線電接收機(jī)，用于接收來自移動(dòng)臺的傳送數(shù)據(jù)分組的請求和傳送話音分組的請求，并且可在多個(gè)信道上工作以接收數(shù)據(jù)分組和話音分組；一個(gè)處理器，用于執(zhí)行一個(gè)協(xié)議，該協(xié)議從分組中每幀的相同部分恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)和傳送層信頭以及分組邏輯鏈路層信頭。
14.如權(quán)利要求13中所述的基站，其中該處理器可作用于每幀，以便只校正該話音信息部分的信頭及主觀最重要位中的錯(cuò)誤。
全文摘要
公開了一種移動(dòng)終端,用于與一個(gè)分組無線電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的基站通信。該終端具有一個(gè)處理器,用于為移動(dòng)終端與基站之間的通信確定多個(gè)信道中的一個(gè)信道;用于對話音進(jìn)行數(shù)字編碼以提供話音信息;用于將話音信息組合成話音分組;以及用于產(chǎn)生信道分配請求,可以在請求的信道中傳送話音分組。一個(gè)無線電發(fā)射機(jī),用于將該請求及分組傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)基站。一個(gè)無線電接收機(jī)接收由基站為移動(dòng)終端分配的信道的標(biāo)識,以在其上傳輸。
文檔編號H04M11/06GK1248833SQ99118380
公開日2000年3月29日 申請日期1999年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月2日
發(fā)明者克里斯汀·戴邁切施, 西蒙·法里, 塞德·塔特施 申請人:朗迅科技公司