CN101147346A - 降低回程带宽 - Google Patents
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Abstract
公开了用于降低回程带宽的方法和系统。
Description
技术领域
下面的说明涉及无线系统。
对其它申请的优先权
本申请要求2004年6月9日申请、名称为“REDUCEING BACKHAULBANDWIDTH(降低回程带宽)”的美国临时申请No.60/578,202的优先权,并且在这里合并该申请。
背景技术
一般地,蜂窝基础设施包括塔地点和中心局。塔地点包括基站,而中心局包括基站控制器和移动交换中心。语音和数据业务通过T1线路传送到基站和从基站传送。
发明内容
在一些实施例中,本发明包括一种使用软件无线电降低回程带宽的方法。
该方法包括:在基站接收来自移动单元的模拟信号,转换模拟信号为数字信号以及对数字信号执行基于软件的处理。该方法也包括:确定表示状态和有效载荷数据的至少之一的比特集合,并且格式化确定的比特集合为希望的格式,用于传输到中心单元,如基站控制器。
实施例可以包括下面的一个或更多。
格式可以是基于因特网协议(IP)的格式。执行基于软件的处理可以包括执行信号解调。执行基于软件的处理可以包括执行纠错。格式化确定的比特集合为希望的格式可以包括执行数据压缩。接收的信号可以是EFR格式化的信号,并且希望的格式可以是AMR格式。
在一些实施例中,本发明包括一种基于软件的无线系统,配置该系统从而:在基站从移动单元接收信息(communication),该信息使用第一编码技术;使用第二编码技术压缩该信息;以及转发该信息到中心单元。
实施例可以包括下面的一个或更多。
第一编码技术可以是增强的全速率(EFR)编码技术。第二编码技术可以是自适应多速率(AMR)编码技术。可以进一步配置基于软件的无线系统以确定是否信息包含静默帧,并且如果该信息包括静默帧,那么丢掉该信息。可以进一步配置基于软件的无线系统以格式化接收的信息。可以进一步配置基于软件的无线系统以对信息执行基于软件的处理。
在一些实施例中,本发明包括一种使用软件无线电降低回程带宽的方法。该方法包括:在基站接收来自移动单元的语音帧和静默帧,并且确定接收帧的特定帧是语音帧还是静默帧。如果特定帧是静默帧,那么该方法包括丢弃该帧。如果特定帧是语音帧,那么该方法包括转发特定帧到中央单元。
实施例可以包括下面的一个或更多。该方法也可以包括接收数据帧并转发数据帧到中央单元。
在一些实施例中,本发明包括一种基于软件的无线系统,配置该系统从而:在基站接收来自移动单元的语音帧和静默帧,并且确定接收帧的特定帧是语音帧还是静默帧。如果特定帧是静默帧,那么进一步配置该系统丢弃该帧。如果特定帧是语音帧,那么进一步配置该系统转发特定帧到中央单元。
实施例可以包括下面的一个或更多。可以进一步配置该系统接收数据帧并转发数据帧到中央单元。
在特定实现中可见的优点包括下面的一个或更多。
在一些实施例中,使用软件无线电可以降低回程带宽并且为今天的无线运营商降低运营花费。本发明的其它特征和优点将从下面的说明和从权利要求变得明显。
在一些实施例中,设计软件无线电系统利用基于分组的回程,使得只有当要求时才使用回程资源发射信息。例如,系统不产生或发射只包括静默的帧。
在一些实施例中,通过在基站服务器上而不是在中心局运行一些软件过程,使用软件无线电允许一些语音合成器功能从中心局移到基站。
在一些实施例中,软件无线系统也包括使用商业可用的压缩技术,包括那些由GSM语音合成器以及IP压缩工具使用的技术。这可以提供降低网络上传输的数据量的优点。
附图说明
图1是蜂窝基础设施配置的方块图。
图2是移动单元、基站和中心局的方块图。
图3是表示降低回程带宽的方法的流程图。
图4是表示降低回程带宽的方法的流程图。
图5是由链接的T1线路连接的地点的集合的方块图。
具体实施方式
本公开合并新的软件无线电能力以及现有软件无线电技术的创新使用,以产生降低回程带宽的多种方法。不希望被理论束缚,据信当合并在一起时,这些方法可以提供超过50%的所需带宽的降低,对今天的无线运营商这转化为在单一最大运营花费线路项上超过50%的降低。
对今天的无线运营商,从小区地点到核心网络的语音和数据的回程是单一最大运营花费。多数回程网络利用专用T1线路,因为它们已经保证带宽和延迟并且即使在遥远的地区也可容易得到。虽然存在一些其它用于回程的传输机制,包括自由空间光学未许可无线频带以及甚至许可频谱,但是T1线路由于可用性、标准化、与现有无线设备接口的兼容性,在一段时间内将继续传输大部分业务,并且已经降低了部分无线提供商的费用。虽然在改善T1线路上回程的环境中说明,但是这里说明的本发明不限于使用T1线路。
参考图1,显示了典型的蜂窝基础设施10配置。塔地点12包含基站,而中心局14包含基站控制器16和移动交换中心18。语音和数据业务通过T1线路20传输到基站和从基站传输。在传统的基站中,T1上的时隙分配给特定语音或数据信道。虽然这个静态分配对恒定速率语音业务是合理的,但是业务通常不是不变的或可预测的。可变速率语音编码器的出现和无线数据服务的增长为回程数据流引入了显著的可变性,因T1时隙的静态分配导致效率很低。另外,用于构造传统基站的硬件无线电的静态性质使得难于将处理功能移到网络中的不同点,以便通过在网络中的不同节点以计算换带宽来降低回程。
虽然一些提供商已经试验了基于IP的回程,但是效率还未达到预期。这部分因为如下事实:基站设备被设计来使用传统的T1接口,并且不能容易地修改以充分利用基于分组的回程网络。作为结果,一些用于回程压缩的系统限制于:从到基站的时分复用接口接受成帧的数据,去掉帧头,并且丢弃只包括静默的帧(例如,对话中的暂停或对话的一方正在倾听另一方并因此不产生需要发射的信息的周期),然后将这样的剩余的帧放入包含多个帧的分组用于在回程媒体上传输。
相比之下,软件无线电基站自然地与基于分组的系统接口。例如,Vanu软件无线电基站在Linux操作系统下运行因特网(IP)协议栈,并使用实时传输协议(RTP)在基站和基站控制器之间传输语音业务。因为设计软件无线电系统以利用基于分组的回程,所以只有当需要发射信息时从使用回程资源。例如,基于软件的无线系统可以不发射静默分组。另外,基于软件的无线系统10可以利用商业可用的压缩技术,包括那些由GSM语音合成器(vocoder)以及IP压缩工具使用的。
基于软件的无线系统10使若干技术能够使用以降低回程带宽,并且为了增强优势和/或增大节约,可能将一种或更多这些技术合并在一起。
存在多种类型的语音编码器(语音合成器)在今天的无线网络中使用。在用于移动通信的全球系统(GSM)中,全速率、半速率、增强全速率(EFR)和自适应多速率语音合成器(AMR)全部写入标准。语音合成器的选择是语音质量、RF链路质量和RF带宽之间的折衷。每个语音合成器具有不同的带宽要求。语音质量是语音合成器的选择中最有影响的参数。特别地,对质量差的RF链路,重要的是具有以更高带宽为代价的更高质量的语音编码器。
在典型的网络配置中,在硬件组件中发现称为TRAU的语音合成器,它位于中心局。因此,在传统的系统中,空中接口上使用的语音合成器也在回程上使用。因此,当移动单元和基站之间的链路质量差时,使用要求更高带宽的语音合成器,并且更高带宽自始至终被TRAU占用。但是在回程上,链路质量基本上不是问题,并且可能使用更高的压缩率。通过简单地在基站服务器而不是在中心局运行一些软件过程,软件无线电的灵活性允许我们将语音合成器的一些功能从中心局的TRAU移到基站。
参考图2,显示了包括移动单元52、基站54和中心局56的系统50。系统10从中心局56至少移动一部分语音合成器功能到基站54。例如,如果信道条件使得对特定移动单元52使用EFR,那么基站54可以使用EFR与移动单元52通信,然后使用低速率AMR压缩信号以与中心局56通信。与传统的配置相比,这个压缩导致带宽节省。不希望被理论所限制,据信潜在的带宽节省达到50%,因为全速率语音合成器(例如用于移动单元52和基站54之间的通信)使用的带宽是用于AMR语音合成器(例如用于基站52和中心局56之间的通信)的最低编码速率的两倍。
参考图3,显示用于降低回程带宽的通信过程70。一般地,移动单元发射信号,而基站从移动单元接收72信号。从移动单元接收到信号之后,基站对接收信号执行74基于软件的处理以产生数字信号。除了模数转换以外的基于软件的处理的例子包括信号解调和纠错。基站将表示接收信号的状态和有效载荷部分的数字信号格式化76为希望的格式。例如,基站可以产生IP格式化的分组。如果希望,基站可以通过对分组执行78压缩算法进一步处理分组。随后,基站发送80产生的分组到中心局。
DTX,不连续发射,是GSM模式,被设计来保守移动终端的电池寿命。在正常操作下,当用户不说话时,电话仍然发射包含静默的语音帧。使用DTX压缩这些静默帧,降低了从电话发射的数据总量。例如,在一些情况下,DTX可以降低发射的数据量超过50%。传统的基站重新组成静默帧,并在回程网络上发送它们到中心局的码转换器/速率适配器单元(TRAU)。这种方法使数据流与TRAU期望从基站接收的保持一致。再次,借助软件的灵活性,将处理组件移到网络中的不同点并修改处理,我们可以改变TRAU软件以接受包含压缩的静默帧的数据流,并且如果必要,在TRAU重新组成它们。这将导致整个系统中从移动单元一直回到TRAU的带宽降低。类似地,可以在发射路径上使能DTX模式,导致对前向路径和反向路径相同的带宽节省。
参考图4,显示用于降低带宽的过程90。基站从移动单元接收92信息(communication)。该信息可以包括语音帧和静默帧。基站确定96特定信息是语音帧还是静默帧。如果该信息是静默帧,那么基站丢弃该帧(即,不发射静默帧到中心局)。如果该信息是语音帧,那么基站处理98该信息并发射该信息到中心局。过程90通过只发射包括有用信息的帧降低回程带宽。
在呼叫量低的乡村地区,使用地点之间的链接(daisy chaining)T1的策略降低成本。如图5中所示,在这种类型的配置中,单个TI线路(例如线路102a-102c)途经多个地点(例如地点104a-1 04d),并且T1上的特定时隙被静态地分配给每个地点。再次,这是因为传统基站设备的设计,该设计期望专用比特率信道而不是可变的基于分组的信道。
借助基于分组的回程并且将它和T1的链接结合,可以允许地点间带宽的动态共享。使用这种方法,如果给定的小区具有大量呼叫,那么可以通过从同一链接上的其它地点“借”回程带宽来支持它们,这些其它地点在同一周期期间负载轻。通过比较静态分配相同带宽的成本,并且比较由于在给定地点处理更高峰值呼叫量的能力而导致的收入增长,可以计算成本节省。
由于消费者对语音质量和语音的流特性的期望,每个语音呼叫具有专用的带宽是重要的。对数据的带宽要求和期望非常不同。由于今天的回程网络的静态分配,数据信道得到静态分配的带宽,不管数据信道是否被充分利用。语音和数据的混合提出QoS准入控制策略,该策略确保每个语音呼叫具有足够的带宽,但是当语音呼叫不存在时允许可用带宽用于数据。另外,基站控制器可以使用来自网络的反馈机制,以决定给定当前网络要求的情况下是否能够支持额外的呼叫。
与要求额外的硬件以实现很多这些方法的传统系统不同,这里说明的技术建议对现有软件无线电系统的软件修改。
已经说明了新颖的用于降低回程带宽的装置和技术。显然的是,本领域的技术人员现在可以根据这里公开的特定装置和技术做出很多修改和利用,并且从该特定装置和技术出发而不背离本发明的构思。因此,本发明被解释为包含每个新颖特征和新颖的特征的组合,该特征存在于这里公开的装置和技术中或由其拥有,并且只由权利要求的精神和范围限制这里公开的装置和技术。
其它实现在权利要求的范围内。
Claims (17)
1.一种使用软件无线电降低回程带宽的方法,该方法包含:
在基站从移动单元接收模拟信号;
将模拟信号转换为数字信号;
对数字信号执行基于软件的处理;
确定表示状态和有效载荷数据的至少之一的比特集合;
格式化确定的比特集合为希望的格式,用于传输到中央单元。
2.根据权利要求1所述的方法,其中希望的格式是基于因特网协议(IP)的格式。
3.根据权利要求1所述的方法,其中执行基于软件的处理包括执行信号解调。
4.根据权利要求1所述的方法,其中执行基于软件的处理包括执行纠错。
5.根据权利要求1所述的方法,其中格式化确定的比特集合为希望的格式包括执行数据压缩。
6.根据权利要求1所述的方法,其中
接收信号是EFR格式化的信号;以及
希望的格式是AMR格式。
7.根据权利要求1所述的方法,进而包含确定是否信息包含静默帧,并且如果信息包含静默帧,那么丢掉该信息。
8.一种基于软件的无线系统,配置该系统从而:
在基站从移动单元接收信息,该信息使用第一编码技术;
使用第二编码技术压缩该信息;以及
转发该信息到中心单元。
9.根据权利要求8所述的基于软件的无线系统,其中第一编码技术包含增强的全速率(EFR)编码技术。
10.根据权利要求8所述的基于软件的无线系统,其中第二编码技术包含自适应多速率(AMR)编码技术。
11.根据权利要求8所述的基于软件的无线系统,其中进一步配置基于软件的无线系统以确定是否该信息包含静默帧,并且如果该信息包含静默帧,那么丢掉该信息。
12.根据权利要求8所述的基于软件的无线系统,其中进一步配置基于软件的无线系统以格式化接收的信息。
13.根据权利要求8所述的基于软件的无线系统,其中进一步配置基于软件的无线系统以对该信息执行基于软件的处理。
14.一种使用软件无线电降低回程带宽的方法,该方法包含:
在基站从移动单元接收语音帧和静默帧;
确定接收帧的特定帧是语音帧还是静默帧;
如果特定帧是静默帧,那么丢掉该帧;以及
如果特定帧是语音帧,那么转发特定帧到中央单元。
15.根据权利要求14所述的方法,进而包含接收数据帧并转发数据帧到中央单元。
16.一种基于软件的无线系统,配置该系统从而:
在基站从移动单元接收语音帧和静默帧;
确定接收帧的特定帧是语音帧还是静默帧;
如果特定帧是静默帧,那么丢掉该帧;以及
如果特定帧是语音帧,那么转发特定帧到中央单元。
17.根据权利要求16所述的基于软件的无线系统,进一步配置该系统以接收数据帧并转发数据帧到中央单元。
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