CN1160468A - 在数字电话中的数字数据信息的传输 - Google Patents

Abstract

在基站与用户单元之间在固定长度时间帧内的时隙中的通信中，不同类型的信息要求每帧不同数量的时隙以维持传输速率，检测至少一部分信息以确定信息类型，并且如果合适，分配附加的时隙。

Description

在数字电话中的数字 数据信息的传输

本发明涉及固定长度时间帧内的时隙中的数字数据传输，特别涉及时分多路复用/时分多址(TDM/TDMA)数字电话。

诸如GSM(“全球移动通信系统”)的传统的TDM/TDMA系统不适于非语音与传真传输。如在1993年Artech House公司出版的DM Balston&RCVMacario(编辑)所著的“蜂窝无线系统”的第14章第315至323页中所讨论的，GSM设备不稳定地进行组3传真信号发送，并且不能处理组4传真。关键问题是可用的带宽有限，每个数据或传真传输是以常规速率在连续TDMA帧中的指定时隙中发送，另外ISDN(综合业务数字网)传输也要求增加带宽。

在现在将提及的权利要求中规定本发明。

本发明最好提供利用TDMA数据传输方案在发送单元与接收单元之间发送数字数据信息的方法，为信息传输分配连续TDMA帧中的一个或多个时隙，其中至少检测一部分信息以确定信息参数，至少选择性地分配一个另外时隙用于依赖于所述参数的信息的传输。把信息分配到指定的时隙以用于传输并随后在接收单元上重构该信息。第一个或一些时隙与另一个或另一些时隙最好包含在每一帧中。

能增加或减少用于携带信息的时隙数量，而不终止在发送单元与接收单元之间的呼叫连接。增加一个或一些附加时隙的效果是提供更大的在其中发送信息的带宽，因为是根据需要来变化地分配时隙，所以在呼叫第一次建立时，不必完全了解可能要求多大带宽。

发送单元与接收单元最好是基站与用户单元，最好由基站负责时隙分配。当第一次建立呼叫时，系统不知道诸如来自调制解调器或传真机的信息或ISDN信息是语音还是非语音的声音频段数据。最好在每帧两个时隙中携带传真信息，除非因为系统在那时的通信业务繁忙而不能获得第二时隙。利用每帧两个时隙有效地加倍了数据传输速率。最好在每帧2到5个时隙上携带ISDN信息，从而具有相应的多倍的传输速率。

最好在基站进行检测处理，以确定表示是否需要更快传输速率的参数。如果需要更快速率，就作出分配一个或一些另外时隙的决定。

在基站进行检测处理以确定在第一时隙中发送的信息是语音还是声音频段数据。基站的检测器能执行这个功能，特别是如果呼叫包含声音频段数据，则通过检测此信息是否含有标准调制解调器应答音或传真信号握手或ISDN呼叫建立信号或任何其他预期的特征来执行这个功能，如果检测到这个特征，就作出分配一个或一些附加时隙的决定。

本发明也最好是提供利用TDMA数据传输方案进行数字信息通信的通信装置，该通信装置包括发送单元与接收单元，其中所述单元中至少一个单元包括第一时隙分配装置，用于分配连续TDMA帧中的时隙，和包括第二时隙分配装置，用于选择性地分配第二或相继的时隙，发送单元包括在所分配的时隙之间分派信息的装置，和接收单元包括重构信息的装置。

本发明在另一方面最好提供包括用于TDMA数字数据信号传输的传输装置和用于接收TDMA数字数据信号的接收装置，该基站包含分配用于与用户单元通信的帧中的第一时隙的装置、检测至少一部分所发送的信号以确定所发送信号参数的装置和可选择性地根据抽样参数分配用于与用户单元通信的第二或相继时隙的装置。

现将通过示例并给合附图描述本发明的优选实施例，其中：

图1是表示包括基站(BTE-基地终端设备)与用户单元(NTE-网络终端设备)的系统示意图；

图2是表示双工链路的帧结构与时序图；

图3是表示如何分配数字信息到TDMA帧中多个时隙的示例图；

图4是表示在基站(BTE-基地终端设备)与用户单元(NTE-网络终端设备)之间通信图；

图5表示在重新分配不再要求的第二时隙中基站(BTE)与用户单元(NTE)之间的通信图。

基本系统：

如图1所示，优选系统是部分电话系统，其中从交换机至用户的本地有线环路已由固定基站(BTE)与固定用户单元(NTE)之间的全双工无线链路所代替。优选系统包括双工无线链路(空中接口)和执行必要协议的发送机与接收机。在优选系统与诸如本领域熟知的GSM的数字蜂窝移动电话系统之间有相似性，这个系统利用以分层模型为基础的协议，特别是下列层：PHY(物理层)、MAC(媒体接入控制层)、DLC(数据链路控制层)、NWK(网络层)。

与GSM相比，一个不同之处是，在优选系统中，用户单元在固定位置上并且不需要越区切换设计(hand-off arrangements)和其他涉及移动性的特性，这意味着，例如在优选系统中能使用定向天线和市电。

在优选系统中的每个基站在从整个频率分配中选择的12个频率上提供6条双工无线链路，以便使邻近基站之间的干扰最小。双工链路的帧结构和时序图表示在图2中。每条双工无线链路包括从用户单元至基站的一条上行链路；和在一频率偏移上的从基站至用户单元的一条下行链路。下行链路是TDM，而上行链路是TDMA。所有链路调制是π/4-DQPSK，和所有链路的基帧结构是每2560比特帧10个时隙，即每时隙256比特。比特率是512kbps。下行链路是连续发送的并利用用于基本系统信息的广播信道。当没有用户信息要发送时，下行链路传输继续使用基帧与时隙结构并包含适当的填充码型。

对于上行链路和下行链路传输两者来说，有两种时隙类型：呼叫建立之后所使用的正常时隙和在呼叫建立期间所使用的导频时隙。

每个下行链路正常时隙包括24比特同步信息，此同步信息后跟着24比特指定的S字段，该S字段包含一个8比特头标，此头标后跟着160比特指定的D字段。这后面跟着24比特前向纠错和一个8比特尾部，后跟着12比特广播信道。此广播信道由在一帧的每个时隙中的段组成，这些段一起形成由基站发送的下行链路公共信令信道，并且此广播信道包含含有诸如时隙表、多帧与超帧信息的链路信息的控制信息。无连接信息和其他系统操作的基本信息。

在呼叫建立期间，每个下行链路导频时隙包含频率校正数据和用于接收机初始化的一个训练序列，这里只有一个短S字段而没有D字段信息。

上行链路时隙基本上包含两种不同类型的数据包，第一种包类型称为导频包，在连接建立之前使用，例如，用于一个ALOHA呼叫请求并允许自适应时间校准。另外的数据包类型称为正常包，在呼叫已经建立时使用，并且因为自适应时间校准的使用，该数据包是较大的数据包。

每个上行链路正常包包含前后都跟着4比特宽度的斜坡(ramp)的244比特的数据包。斜坡和256比特时隙左边的剩余比特提供一个保护间隔，防止由于时间差错而引起的相邻时隙的干扰。每个用户单元调节其时隙传输时序以补偿其信号到达基站所化的时间。每个上行链路正常数据包包括24比特同步数据，后跟着与在每个下行链路正常时隙中相同数量比特的S字段与D字段。

每个上行链路导频时隙包含前后都跟着定义60比特扩充保护间隔的4比特斜坡的192比特长的导频数据包。因为没有定时信息可用，而且没有此定时信息，传播延迟就会引起邻近时隙的干扰，所以此较大的保护间隔是必要的。此导频数据包包含64比特同步，后跟着104比特S字段，该字段以8比特头标开始并以16比特循环冗余校验、2个预留比特、14个FEC比特和8个尾比特结束。没有D字段。

上面提到的S字段数据包能用于两种类型的信令。第一种类型是MAC信令(MS)并用于在基站的MAC层与用户单元的MAC层之间的由此定时是重要的信号传输。第二种类型是称为关联信令，可以是慢或快的并用于基站与用户单元在DLC或NWK层中的信号传输。

D字段是最大的数据字段，并在正常电话工作的情况下包含数字化的语音样本，但也能包含非语音数据样本。

在优选系统中制定利用询问响应协议的用户单元确认的条款。通过将语音或数据与由密钥流生成器产生的密码比特的一个非预测的序列相组合来提供一般的加密，其中密钥流生成器同步于发送的超帧数。

另外，发射的信号被乱序以便去掉dc(直流)成分。

多载体操作：

TDMA帧的每个时隙以32kbps速率携带诸如数字化语音的数据，如果要求更快速率，就使用每帧中几个时隙，得到n×32kbps速率。每个分配的时隙能被认为是一个信息载体，因此，当将每帧多于一个时隙分配给一个连接时，该连接表示为多载体。

多载体操作用于发送诸如传真和调制解调器数据信号的声音频带非语音数据，这些使用64kbps PCM偏码，此数据经由每帧两个时隙发送。

如图3所示，一个64kbps传输数据流分成两个在不同时隙中发送的32kbps数据流，给不同时隙分配交错的八比特组(8比特)，例如，奇八比特组分给时隙0，而偶八比特组分给时隙1，在n×160比特采样窗口内的八比特组被考虑为连续偏号，当然，包括时隙0与1在内的任何一对时隙能被选择来携带数据，这些时隙包括在不同RF载波上的时隙0。在接收机上，奇数和偶数接收的八比特组被交叉以便重组原始64kbps信息。

可通过首先建立一个单载体连接，然后增加载体数量，也可以利用多载体寻呼请求信息(page request message)来寻呼用户单元从而建立一个多载体连接，此寻呼过程类似于建立一个单载体连接的过程，但是，此寻呼信息包含整个连接的载体要求并能分配多达六个时隙来作为载体。

多载体连接的发明：

在连接期间，有必要增加或减少所用的载体数量，一个示例是在下面检测话音频带数据调制解调器呼叫的情况中，需要分配第二载体，这由基站加上新载体来完成。

图4表示把载体加到一个连接上的协议，在此图中和图5中，使用下列缩略语：Cpte-完成；Ack-确认；no-号；MS-MAC信令。

在优选系统中以类似于GSM中所用的分层协议发送数据，需要时，在上面的网络层作出提供64kbps PCM业务的决定。然后经由任何表示要加载体的建立的载体来发送一个加载体(Add--Bearer)信息。因此，在每个新载体上有一个训练序列，并且一旦完成，就由基站发送允许服务(Enable-Service)信息至用户单元并由用户单元进行确认。在增加新载体的同时实施接收机静噪，然后基站发送一个Enable--Service--Cpte(允许服务完成)信息至用户，从而移去静噪。一旦用户停止发送确认信号以便发送另一个MS--Idle(MS空闲)至基站，基站就移去静噪进行响应，并随后新的多载体服务就完全启动了。

减少多载体中的载体数量：

为了释放不再需要的载体，在分层协议的网络层中作出决定。识别要使用的新的载体，并释放已变为冗余的载体，图5表示在用户单元与基站之间发送的示例的控制信息。

Claims (21)

1.在发送单元与接收单元之间在固定长度时间帧内的时隙中发送数字数据信息的方法，将连续帧的一个时隙或多个时隙分配用于信息传输，其中检测至少一部分信息以确定信息参数，并根据所述参数，有选择地分配至少一个另外时隙用于信息传输。

2.根据权利要求1所述的发送数字数据信息的方法，其中是利用无线电发送的。

3.根据权利要求1或2所述的发送数字数据信息的方法，其中该信息被分配到已指定的传输时隙，并在接收单元接收之后重组此信息。

4.根据前述的任一权利要求所述的发送数字数据信息的方法，其中第一个或多个时隙和另一个或多个时隙包括在每一帧中。

5.根据权利要求1到4的任一权利要求所述的发送数字数据信息的方法，其中用于携带信息的时隙数在没有终止发送单元和接收单元间的呼叫连系时是增加或减少的。

6.根据前述的任一权利要求所述的发送数字数据信息的方法，其中发送单元是基站，和接收单元是用户单元。

7.根据权利要求6所述的发送数字数据信息的方法，其中是由基站负责时隙的分配。

8.根据前述的任一权利要求所述的发送数字数据信息的方法，其中根据信息是包括语音还是包括非语音的声音频带数据，来有选择地分配至少一个另外时隙。

9.根据权利要求8所述的发送数字数据信息的方法，其中非语音声音频带数据是调制解调数据、传真数据或ISDN信息。

10.根据前述的任一权利要求所述的发送数字数据信息方法，其中分配第二时隙用于携带传真信息，以便使用每帧两个时隙携带传真消息，除非因那时的通信业务繁忙而不能获得第二时隙。

11.根据前述的任一权利要求所述的发送数字数据信息的方法，其中分配至少一个另外时隙，以便在每帧2至5个时隙上携带ISDN信息。

12.根据前述的任一权利要求所述的发送数字数据信息的方法，其中检测所确定参数与另外时隙分配的步骤是在发送单元上进行的。

13.根据前述的任一权利要求所述的发送数字数据信息的方法，其中检测步骤包括如果呼叫包括声音频带数据时，确定信息是否包括所期望的特征。

14.根据前述的任一权利要求所述的发送数字数据信息的方法，其中此特征是标准调制解调器应答音或传真握手信令或ISON呼叫建立信令。

15.在固定长度时间帧内的时隙中传送数字数据信息的通信装置，此通信装置包括一个发送单元与一个接收单元，所述单元中至少一个单元包括可操作地分配连续帧中一个或多个时隙的第一时隙分配装置，和所述单元中至少一个单元包括用于有选择地分配至少一个另外时隙的第二时隙分配装置，此第二时隙分配装置包括检测至少一部分信息的检测装置以确定信息参数和包括分配装置以便根据此参数有选择地分配所述至少一个另外时隙，此发送单元包括用于在分配的时隙之间划分信息的装置，和接收单元包括用于重组此信息的装置。

16.根据权利要求15所述的通信装置，其中发送单元通过无线电发送。

17.根据权利要求15或16所述的通信装置，其中接收单元是在固定位置上。

18.根据权利要求15至17的任一权利要求所述的通信装置，其中发送单元是基站和接收单元是用户单元。

19.根据权利要求18所述的通信装置，其中基站包括第二时隙分配装置。

20.一个基站，包括用于在固定长度时间帧的时隙中的数字数据信号传输的传输装置和用于接收相应固定长度时间帧的时隙中的数字数据信号的接收装置，此基站包括分配与用户单元通信的一帧中的一个或多个时隙的装置、检测至少一部分所发射的信号以确定所发射信号的参数的装置和根据此参数有选择地分配至少一个另外的与用户单元通信的时隙的装置。

21.根据权利要求20所述的基站，用于发射TDM数字数据和接收TDMA数字数据信号。

Images