專利名稱：在半速率信道上傳遞自適應多速率信令幀的方法和系統的制作方法
技術領域：
一般來說，本發明涉及信令信息的傳遞。更具體地說，本發明涉及在利用調制方案的GERAN(GSM/EDGE無線電接入網)半速率信道上傳遞信令幀。
背景技術：
移動通信技術的最新發展方向是增加的帶寬和更快的數據速率。GSM(全球移動通信系統)是歷來最成功的通信技術之一。但是，GSM較慢的傳輸速度已經成為對消費市場建立更好服務的瓶頸，已經為開發更快的移動通信新技術付出了許多努力。這樣一種示例是EDGE(GSM演進的增強型數據率)。1997年在歐洲電信標準協會完成了EDGE的標準化。
對于GSM/EDGE無線電接入網(GERAN)，存在一些有待解決的新問題。較高的數據速率部分通過改變信道編碼來實現。TDMA(時分多址)系統中的傳輸按時間幀進行。通過把幀分成時隙，能夠在用戶之間共享各幀。因此，TDMA時間幀包含用于在物理上把信息從一個位置傳遞到另一個位置的物理信道。物理信道的內容組成邏輯信道，它們可分為業務信道和控制信道。控制信道還可分為專用信道和公共信道。專用信道用于網絡和移動臺(MS)之間的業務和信令，公共信道則用于向MS廣播不同的信息以及建立移動交換中心/來訪位置寄存器(MSC/VLR)和MS之間的信令信道。通過無線電路徑，不同類型的信令信道用于促成MS和基站收發信臺(BTS)、基站控制器(BSC)、MSC/VLR之間的交流。邏輯信道映射到物理信道上，如技術規范3GPPTS 45.002(無線電路徑上的GERAN復用和多址)中所述。
在GSM系統中，所采用的調制方法是稱作高斯最小頻移鍵控(GMSK)的相位調制。在GMSK中，真比特的相位偏移90°，而假比特的相位不移位。隨著EDGE的數據速率提高，已經引入具有8個可能偏移值的新的8相-相移鍵控(8-PSK)(3GPP TS 45.004)。每個相移值對應于由3位組成的某個碼元。
GSM中所使用的兩種語音業務信道是全速率GMSK業務信道(TCH/F)和半速率GMSK業務信道(TCH/H)。對于TCH/F信道，通常所使用的語音編解碼器是全速率(FR)和增強型全速率(EFR)編解碼器。EFR語音編碼器提供最佳的語音質量。對于TCH/H信道，通常使用半速率(HR)編碼器，它與FR編解碼器相比消耗較少帶寬。因此，與全速率語音業務信道上的FR編碼器相比，HR編碼器能夠用于在半速率語音業務信道上為兩倍數量的用戶提供服務。
為了實現更好的語音質量，已經引入新的自適應多速率(AMR)編碼器(1998年發布)。此外，已經考慮在利用8-PSK的TCH/H信道(O-TCH/H信道)上引入AMR。但是，對于為這些業務信道(O-TCH/H)定義的AMR信令幀，還沒有任何信道編碼。AMR信令幀在表1中列出。
表1.半速率信道上使用的不同AMR信令幀。
不可能同時把GMSK用于AMR信令幀以及把8-PSK用于業務，因為諸如用于ONSET信令消息的一些信令幀與語音共用相同的突發。
由于對于采用8-PSK調制的新半速率信道(O-TCH/H)需要相同的AMR信令幀，因此必須為這些幀引入新的信道編碼。現在參照

圖1來討論對此問題的一個簡單解決方案。圖中數據流箭頭下方的數字表示包含在本系統所用的比特塊中的比特數。關于下文所引用的不同信息，讀者可參考文檔3GPP TS 45.003 V5.1.0(GSM/EDGE無線電接入網；信道編碼)以及其中的參考文獻。
該系統的關鍵部分是圖1A中的信道編碼器100。通常，要發送的碼塊包括由兩比特組成的帶內數據101。在編碼框102中采用預定義的碼字對這些比特進行編碼，碼字長度必須為48比特，以便對應于保留的碼塊長度。要發送的比特有時還包含由9或11比特的序列組成的標識標記序列103。11比特用于RATSSCH_MARKER，為此需要在重復框104中重復58次以獲得636比特的正確的總碼塊長度。對于其它AMR信令幀，需要在重復框104中重復71次。對于在不連續傳輸(DTX)期間傳送舒適噪聲參數的AMR信令幀SID_UPDATE，以及對于RATSCCH_DATA AMR信令幀，還需要對舒適噪聲參數105進行編碼。在校驗框106中執行循環冗余校驗(CRC)，以防止舒適噪聲的傳輸差錯。這個校驗和(14比特)加入舒適噪聲參數(總共49比特)，饋送該結果通過卷積編碼器框107，使碼塊長度增加到636比特。
在復用框108中復用來自信道編碼器100的所有信號。將在碼塊中發送的比特總數為684比特或1368比特，取決于AMR信令幀。AMR信令幀在映射框109中映射到8-PSK碼元，把碼塊大小修改為228或456個碼元。然后，從信令幀所產生的碼元在交織框110中與來自例如可能是語音幀的其它幀的碼塊共同交織。交織之后，在突發形成框111中對突發格式化。然后，突發在調制框112中被調制并送往發送框113。
圖1B中，在接收框129中接收到信號之后，必須在解調框130中對該信號進行解調。必須在恢復框131中恢復原始突發的內容。由于突發由經過交織的碼元組成，因此必須首先饋送到去交織框132中，然后在轉換框133中重新轉換成比特。在消息能夠傳遞給信道解碼器120之前，必須在去復用框134中對信令去復用，使帶內數據部分136在碼字解碼器框135中被解碼，以及標識標記序列138在標識標記解碼器框137中被解碼。如果AMR信令幀包括舒適噪聲參數，則它們在相應的解碼框139中被解碼，以及在校驗框140中校驗CRC比特。此后才獲得舒適噪聲參數141。
上述方案的缺陷在于要求高速率卷積碼和高速率分組碼。卷積編碼器107把49比特的序列編碼為636比特，塊編碼器102把2比特編碼為48比特。在相反的方向，卷積解碼器139把636比特解碼為49比特，以及碼字解碼器135把48比特解碼為2比特。這些所謂的快速轉換不是所期望的，因為它們增加開發成本，而且在網元和終端中需要較大的編碼表。它們的計算量極大，并且消耗大量存儲空間。
卷積編碼器107用于舒適噪聲的碼率為1/12，比GMSK的1/4的要求更高。約束長度也可從k＝5增加到k＝7，如對于語音那樣，可使用現有的多項式G4-G7。有興趣的讀者可參閱文檔3GPP TS 45.003V5.1.0(GERAN信道編碼)中多項式和約束長度的描述。如上所述，標識標記的較短的9比特序列必須重復71次。
本發明的目的是解決上述問題。這可采用如所附權利要求書中所述的用于處理AMR信令幀的方法和系統來實現。
發明概述為了能夠利用為具有不同調制的信道開發的現有信道編碼以及避免高速率卷積和分組碼，必須對采用一個碼元中攜帶若干比特的調制方案的信道以新穎的方式來執行信道編碼。本發明提供這種新穎機制，特別用于采用上述8-PSK調制方法的業務信道。使用一個碼元中攜帶若干比特的調制方案，如果有2n種可能的調制狀態，則n比特可用一個碼元來表示。
本發明的思路是通過利用比特重復，在采用8-PSK的GERAN半速率信道上傳送AMR信令幀時，可以采用為了使用相應GMSK信道而定義的現有信道編碼器和交織器。
因此，與已經為GMSK信道進行標準化的編碼過程相同的編碼過程可用于AMR信令幀。在本發明的方法中，在通過所述標準化編碼過程進行編碼的m比特的各個碼塊中，各比特c(i)首先重復3次{c’(3(i-1)+1)，c’(3(i-1)+2)，c’(3(i-1)+3)}。然后，這3比特被轉換成一個碼元C(i)。在轉換了所有m個信令比特之后，交織所產生的碼元C(1)，…，C(m)。交織后，碼元被調制，然后再被傳送。
在接收器中，必須對信號進行解調。然后對接收的碼元{C(1)，C(2)，C(3)}去交織，此后，碼元C(i)轉換為3比特{c’(3(i-1)+1)，c’(3(i-1)+2)，c’(3(i-1)+3)}。3重比特序列必須重新轉換成原始比特c(i)。可通過組合所接收的3重比特序列的軟值來計算c(i)的軟值。
附圖概述圖1A和1B表示在GERAN半速率信道上傳遞AMR信令幀的簡單解決方案；圖2A和2B說明本發明的方法；以及圖3A和3B說明本發明的系統。
本發明的詳細說明圖2A說明本發明的系統的發送側。從為相應GMSK信道定義的現有信道編碼器框21發送的各比特c(i)在重復框22中重復n次，以便對應于一個碼元攜帶的比特數。n的值取決于所用的鍵控算法，對于8-PSK，n＝3。然后，根據c(i)產生的n比特{c’((i-1)n+1)，…，c’((i-1)n+n)}在轉換框23中轉換為碼元C(i)。然后，利用也是為相應GMSK信道定義的交織器24對碼元進行交織。重要的是，不把一比特直接映射到一個碼元，而是先將其重復，例如，隨調制而定，每次在一個碼元上標記一比特時，在星座上可能會有旋轉。例如，在脈沖成形之前，8-PSK碼元以每碼元3π/8弧度來不斷旋轉。
從圖2B可以看到，系統的接收側與發送側相反。必須采用為相應GMSK信道定義的已知去交織器25對接收的碼元C(i)去交織。此后，在轉換框26中采用常規碼元-比特轉換來獲得n比特序列{c’((i-1)n+1)，…，c’((i-1)n+n)}。在組合框27中組合n比特序列以形成對應于原始比特值c(i)的比特值。這最好是通過組合所接收的n重比特序列的軟值來進行。這樣，比特序列減少到1比特，該比特可以饋入信道解碼器28。信道解碼器28與為相應GMSK信道定義的解碼器基本相同。
下面描述本發明在8-PSK調制的HR AMR語音業務信道(O-TCH/AHS)的AMR信令幀上的應用。在發送側(圖3A)，在信道編碼器部分300的編碼器框302中對要發送的帶內數據301進行編碼。標識標記序列303在重復框304中重復。同樣對于舒適噪聲305，如果包含在信令幀中，則在計算框306中計算CRC，然后在相應的編碼框307中對所產生的比特序列進行卷積編碼。框304、306和307與已經為相應GMSK信道進行標準化的相應框相同(參見3GPP TS 45.003 GERAN信道編碼)。
由于根據本發明的解決方案，例如，可選擇碼字框302以對應于現有的TCH/AHS 16位碼字。因此，信道編碼器300中的表格不需要包含較長的高速率碼，從而節省存儲空間。本發明的另一個好處在于，如果選擇了現有的碼字，則在網元和終端設備中僅需要較小的改變。標識標記303的9比特序列只要重復24次而不需要重復71次，而對于AMR信令幀RATSCCH，標識標記303的11比特序列只需要重復20次。重復之后，在重復框304中，標識標記塊由212比特組成。可在編碼器框307中采用較短的代碼對舒適噪聲參數305進行卷積編碼，產生212比特。這種計算成本較低，還節省存儲空間。由于卷積編碼器框307和編碼器框302與已經為相應GMSK信道標準化的編碼器相同，因此卷積編碼器的速率將為1/4。約束長度值k＝5，同樣，也可使用現有的多項式G1、G2和G3。
復用框308以同樣方式用于上述方案。在重復部分309中，當本發明應用于O-TCH/H時，AMR信令幀的可用帶寬為三倍(從228比特延伸為684比特，或者從456比特延伸為1368比特)。因此，各比特重復三次比特c(i)將映射到比特三元組{c’(3(i-1)+1)，c’(3(i-1)+2)，c’(3(i-1)+3)}。重復過程確保了AMR信令幀的正確碼塊長度。已經重復了所有比特后，根據3GPP TS 45.004(GERAN調制)中的表1，把比特三元組在映射框310中映射到8-PSK碼元C(i)。
然后，碼元在交織框311中與其它碼元共同交織，然后在形成框312中按格式形成突發。在調制框313中進行調制之后，由發送框314發送突發。
在接收部分(圖3B)，首先在解調框321中對接收的信號320進行解調。在恢復框322中恢復原始突發的內容，并在去交織框323中去交織。在這個階段，信號為碼元C(i)，它們需要轉換為比特三元組{c’(3(i-1)+1)，c’(3(i-1)+2)，c’(3(i-1)+3)}。采用普通的8-PSK轉換表執行轉換。三元組必須在組合框325中組合，以便對應于一比特。例如，通過組合接收的比特三元組的軟值，例如c(i)＝0.4*c’(3(i-1)+1)+0.4*c’(3(i-1)+2)+0.2*c’(3(i-1)+3)，可確定c(i)的可能的軟值。
然后，在信道解碼器340處理這些比特的組合軟值c(i)之前，在去復用框326中對其去復用。隨后，在解碼框327中采用碼字表對帶內數據328進行解碼，而在標識標記解碼部分212中對標識標記序列330進行解碼。如果存在，則在解碼框331中對來自去復用器326的比特序列卷積解碼以及在校驗框332中對其進行CRC校驗之后，獲得舒適噪聲333。同樣，解碼器340和去交織器框323與用于TCH/AHS業務信道中的相同。
雖然以上參照附圖所示的示例對本發明進行了描述，但是顯然本發明不限于此，只要不背離本發明的范圍和精神，它可由本領域的技術人員進行修改。例如，可選擇另一種適當的調制方案、如16-PSK來實現本發明。
權利要求
1.一種用于處理要在采用一個碼元中攜帶n比特(n≥2)的調制方案的GERAN半速率信道上發送的AMR信令幀的系統，所述系統包括編碼裝置(300)，與為采用GMSK調制方案的GSM半速率信道定義的編碼裝置兼容，所述編碼裝置適用于輸出編碼比特流；重復裝置(309)，響應所述編碼裝置，用于把所述編碼比特流的各比特重復n次，從而獲得重復比特流；以及碼元形成裝置(310)，響應所述重復裝置，用于從所述重復比特流中形成將要發送的碼元。
2.一種用于處理在采用一個碼元中攜帶n比特(n≥2)的調制方案的GERAN半速率信道上接收的AMR信令幀的系統，所述系統包括轉換裝置(324)，用于把接收的碼元流轉換成第一比特流；處理裝置(325)，用于把所述第一比特流分割成連續的碼塊，每個碼塊由n比特組成，還用于把每個碼塊轉換成一比特，從而獲得第二比特流；以及解碼裝置(340)，與為采用GMSK調制方案的GSM半速率信道定義的解碼裝置兼容，所述解碼裝置適用于對所述第二比特流進行解碼。
3.一種用于處理要在采用一個碼元中攜帶n比特(n≥2)的調制方案的GERAN半速率信道上發送的AMR信令幀的方法，所述方法包括以下步驟利用為采用GMSK調制方案的GSM半速率信道定義的編碼過程對所述AMR信令幀進行編碼，所述編碼過程輸出已編碼的輸出流；響應所述編碼，把所述已編碼的輸出流的各比特重復n次，從而獲得重復比特流；以及從所述重復比特流中形成要發送的碼元。
4.一種用于處理在采用一個碼元中攜帶n比特(n≥2)的調制方案的GERAN半速率信道上接收的AMR信令幀的方法，所述方法包括以下步驟把接收的碼元流轉換成第一比特流；把所述第一比特流分割成連續的碼塊，每個碼塊由n比特組成；把每個碼塊轉換成一比特，從而獲得第二比特流；以及利用為采用GMSK調制方案的GSM半速率信道定義的編碼過程對所述第二比特流進行解碼。
5.一種用于在采用一個碼元中攜帶n比特(n≥2)的調制方案的GERAN半速率信道上傳遞AMR信令幀的系統，所述系統包括在發送側編碼裝置(300)，與為采用GMSK調制方案的GSM半速率信道定義的編碼裝置兼容，所述編碼裝置適用于輸出編碼比特流，重復裝置(309)，響應所述編碼裝置，用于把所述編碼比特流的各比特重復n次，從而獲得重復比特流，和碼元形成裝置(310)，響應所述重復裝置，用于從所述重復比特流中形成將要發送的碼元；以及在接收側轉換裝置(324)，用于把接收的碼元流轉換成第一比特流，處理裝置(325)，用于把所述第一比特流分割成連續的碼塊，每個碼塊由n比特組成，還用于把每個碼塊轉換成一比特，從而獲得第二比特流，和解碼裝置(340)，與為采用GMSK調制方案的GSM半速率信道定義的解碼裝置兼容，所述解碼裝置適用于對所述第二比特流進行解碼。
全文摘要
本發明涉及在采用在一個碼元中攜帶n比特的調制方案的GERAN(GSM/EDGE無線電接入網)半速率信道上傳送信令幀。為了能夠利用為具有不同調制的信道開發的現有信道編碼，以及避免高速率卷積和分組碼，采用為利用GMSK調制方案的GSM半速率信道定義的編碼過程對要傳遞的AMR信令幀進行編碼，該編碼過程輸出編碼后的輸出流。響應所述編碼，編碼后的輸出流的各比特重復n次，從而獲得重復的比特流，并且從重復的比特流中形成要發送的碼元。
文檔編號H03M13/35GK1545778SQ01823580
公開日2004年11月10日 申請日期2001年8月27日 優先權日2001年8月27日
發明者B·塞比雷, T·貝利爾, B 塞比雷 申請人:諾基亞有限公司