CN1099206C - 移动通信系统中的传真传输 - Google Patents

Abstract

数字移动通信系统包括带有传真适配器(2)的移动站(MS.)，远程传真终端(1)被连接到该适配器，移动网络(BSS，MSC)，带有第二传真适配器(33)的交互操作单元(32)。在远程传真终端间建立一个适应传真连接高速透明的速率。分配给高速数据连接的并行通信信道(Cho～Chn)数量，它的数据连接的最高数据速率比传真终端(1，10)所需的最大数据速率高。远程传真终端可以协商传真数据速率。第二传真适配器(33)检查这一协商，并在协商传真数据速率的基础上选择一个能更有效地用于数据连接编码的信道。

Description

移动通信系统中的传真传输

技术领域

本发明涉及在移动通信系统中传真传输。

背景技术

ITU-T建议T.30定义了在公共电话交换网中的文件传真传输过程。依据这个建议的传真终端称为三类传真终端。三类传真终端的一个特点是在一个呼叫开始时，终端间可以协商一个更适合连接的传真数据速率。如果连接量变化了，在此呼叫期间，可以重新协商传真数据速率。目前通常用于传真三类机的数据速率可以是2.4、4.8、7.2、9.6、12.0和14.4Kbps。不久的将来，数据调制解调器将会支持的新传真三类机的数据速率，包括16.6、19.2、21.6、24.0、26.4等，以及2.4Kbps一步步地增至38.4Kbps或更高。

目前的远程传真终端是为固定的电话网络设计的，它使用一个调制解调器接口并通过电话网的一对线连接(调制解调器连接)。这样，在远程传真终端之间的所有信号都是在一个调制解调器连接传送的。电话网不需检查如传真终端协商的传真数据速率或者通过修改调制解调器连接的特性、响应数据速率。

在数字蜂窝无线网络中，远程传真终端放置一个移动站中，传真必须要通过一个在移动站和固定无线网络之间的无线链路建立传真连接。例如，在全欧洲移动系统GSM(全球移动通信系统)的建议D3.45，版本4.40中，通过使用GSM系统的透明通信业务，确定支持传真三类机的业务终端设备的技术执行过程。一个全速的GSM通信信道可以支持2.4、4.8、7.2和9.6Kbps的传真数据速率。在图1中说明了这个依照建议的设备配置。传真终端1用普通两线调制解调器连接到传真适配器2，传真适配器2把调制解调的适配信号连接到适配的V.110数据连接的速率。在移动站MS3和基站系统BSS6之间通过无线接口建立一个到移动业务交换中心MSC的V.110连接，另外还在MSC中配置一个交互操作功能(IWF)8。交互操作功能8包括另一个传真适配器8A，这个传真适配器把前面提到的数据链路适配到如通过公共电话网(PSTN)9建立到另一个传真终端10的传统的两线调制解调器的连接。作为图1结构的一种替换方法，可以把传真终端1和传真适配器2集成到提供模拟输出的GSM远程传真终端中。从移动站MS的视点看，GSM远程传真终端作为传真适配器2。

GSM建议03.45的概念是允许T.30协议无论何时都可以在GSM数据链路的末端上适配器2和5透明地传输。当需要避免由于PSTN和GSM系统之间的不同问题时，仅用这个T.30协议。例如，在一个GSM传真呼叫中，(在从移动站或从用户数据接收到的信息的基础上)在建立呼叫期间，GSM网络确定的用户数据的速率是呼叫中所允许的最大数据速率。但是，根据IUT-T建立T.30，传真终端可以协商呼叫期间的实际的传真数据速率。这个实际的数据速率可以在2.4Kbps和允许的最大数据速率间变化。网络终端的传真适配器8A处理这个协商，并且如果允许的数据速率太高，传真适配器8A会在协商中做出干预。当连接量太低了时，以比较低的数据速率进行传真终端标准协商。在这种情况下，传真适配器8A处理这个协商并且把GSM通信信道适配到用一个信道方式修改过程(CMM)协商的传真速率。更好更有效的信道编码也可以降低数据速率。GSM系统利用卷积编码，其效率可以用卷积编码比X/Y来表示，这个比例意思是在编码信道中，X数据比特由Y编码比特表示。在一个全速GSM通信信道中，1/2、1/3和1/6的卷积编码比分别对9.6Kbps，4.8Kbps，2.4Kbps的用户数据速率有效。

但是，目前GSM系统不能支持比9.6Kbps更高的传真业务。

一种支持更高传真数据速率(12Kbps，14.4Kbps等)所用的方案会在本应用的一个同期的专利应用中揭示，WO95/31878(在本应用完成之日尚未发表)。在这个方案中，在无线路径上对于一个高速数据连接分配了二个或更多的并行通信信道(子信道)。为在无线通道上传输，在传送器中把高速数据信号分配到并行子信道，这些信号会在接收器中得以恢复。根据分配的通信信道数量，这种方法可实现有大量的数据传输业务，在这种中的传送速率是传统传输速率的8倍。例如，在GSM系统中，19.2Kbps的用户数据速率是通过两个并行的9.6Kbps子信道获得的。每个信道适应速率可以用与GSM系统的已存的透明的9.6Kbps的承载业务相同方法。相应地，24Kbps的用户速率可以在三条并行通信信道上发送。

当把传真三类机用于这样的高速数据传输业务时，问题是如何利用三类传真终端的重新协商到传真数据速率对应通信信道的量，并同时提供给用户最大可能的传真数据速率。

本发明的一个目的就是解决这个问题。

发明内容

本发明的第一目的是在数字移动通信网中传真传输的方法，这个方法包括以下步骤：启动传真呼叫建立在连接到第一远程传真终端的移动站的传真适配器和在交互操作单元中传真适配器之间，建立一个透明的适配速率。选择用于数据连接的初始数据速率和信道编码，通过传真适配器和数据连接，在第一和第二远程传真终端之间建立透明的端到端的传真连接，通过在远程传真终端之间信号协商用于传真连接的传真数据速率，在协商的传真数据速率上改变数据连接的数据速率和信道编码。本方法的特点还体现在下列步骤中：

当在上述数据连接远程传真终端允许的最高数据速率比单个的通信信道的最高数据速率高时，对于上述数据连接分配并行的通信信道。

选择上述分配的通信信道数量，以便使数据连接的最高数据速率比用于远程传真终端允许的最高数据速率高。

对远程传真终端所协商的每个传真数据速率，选择由数据连接的临时额外传输容量能够使用的最有效的信道编码。

本发明第二目的是一个移动系统，它包括一个移动站，一个在移动站中的传真适配器，一个连接到适配器的第一远程传真终端，一个移动网，在移动网中的一个交互操作单元，在交互操作单元中的一个传真适配器，这个移动网可以通过移动站的传真适配器和网络终端的传真适配器在第一远程传真终端和第二远程传真终端之间建立传真连接，在传真适配器之间有一个透明的速率适配数据连接，并且移动网可以根据远程传真终端协商的传真数据速率改变在上述数据连接中的信道编码。这个系统特征在于：

当在上述数据连接上对于远程传真终端允许的最大数据速率比单个通信信道的数据速率高时，移动网安排分配对于上述数据链路并行通信信道(cho-chn)的数量，上述通信信道的数量的数据连接最大数据速率比上述远程传真终端允许的最大数据速率高。

这个移动网通过选程传真终端对于每个传真数据速率协商，安排选择最有效的可用的信道编码，可实现数据连接的临时的传输容量。

在本发明中，分配给要求多信道数据连接的一个高速传真呼叫的并行通信信道数量，比根据呼叫的最高数据速率所需的通信信道数量大。换句话说，通信信道的最大数量可以比在理想状态下所需要的大，因此，对传真呼叫可利用的通信信道容量的最高数据速率可以比传真终端供给的最高传真数据速率要高。在比较分配给传真呼叫所需要的最小通信信道数量的情况，这个临时通信信道容量用传真数据速率减少比较小的，在多信道数据连接到更有效的一个改变信道编码。

附图说明

在下面，将用参考附图的优选实施例来描述本发明，其中：

图1表示依据用于传真传输GSM建议的设备配置。

图2表示依据本发明的网络结构，它支持在GSM系统中的多信道传真传输。

具体实施方式

本发明可以用于在数字TDMA型移动通信系统中的高速数据传输，如，全欧洲数字移动通信系统GSM，DCS1800(数字通信系统)，根据ETA/TIA临时的标准IS/41.3等的移动通信系统。下面通过利用GSM型的移动系统作为例子说明本发明，但是，这些不作为对本发明的限制。参照图1，下面将非常简结地介绍GSM系统的基本结构成份，而不需描述这个系统的特性或其它单元。关于GSM系统更详细的描述，可以参考GSM建议及M.Mouly和M.pautet的“用于移动通信的GSM系统”(paluiseuu法国，1992，ISBN：2-9507190-07-7)。

移动业务交换中心MSC控制呼入和呼出呼叫的交换。它执行与PSTN的交换相似的功能。另外，它还和网络用户寄存器一起执行仅作为移动电话业务为特征的配置管理功能。移动站MS通过基站系统BSS连接到MSC。基站系统BSS包括图1没表示出来的基站控制器BSC和基站BTS。

GSM系统是一个时分多路复用(TDMA)型系统，在这个系统中，在无线通道上通信是时间分割，并且在连续的每个都由数个时隙组成的TDMA帧中出现。一个短的信息包用有限时间和由若干个调制此特组成的无线频率脉冲的形式，在每一个时隙内发送。这个时隙主要用于传输控制和通信信道。通信信道用于传送语音或数据。控制信道用于在基站与移动站之间传送信号。

由一个通信信道形成的数据链路是被适配到V.24接口的是V.110速率适配、UDI编码数字9.6/4.8/2.4Kbps全双工连接。V.110连接最初是为ISDN(综合业务数字网)技术开发的数字传输信道，它被适配到V.24接口并且也提供了发送V.24状态(控制信号)的可能性。CCITT对V.110速率适配连接的建议在CCITT兰皮书：V.110中揭示。CCITT对V.24接口的建议在CCITT兰皮书：V.24中揭示。

另外，通信信道使用了以减少传输误差影响为目的的信道编码。GSM系统使用卷积编码效率，可以用卷积编码比X/Y检测，这个卷积编码比x/y是指在信道编码中X数据比特由Y编码比特表示。在全速率的GSM通信信道上，1/2，1/3，1/6的卷积编码比分别是在用户数据速率为9.6Kbps、4.8Kbps、和2.4Kbps上有效的比率。

GSM建议03.45，版本4.4.0通过利用GSM系统的透明通信业务，确定支持三类传真终端设备业务的技术执行过程。在上面用图1的连接描述了依据本发明的设备配置和操作。但是，这个建议关系到的仅仅是在一个通信信道上产生三类传真业务。因此，最高可能传真数据速率是9.6Kbps。

这个应用的同期的专利中应用WO95/31878和PCT/FI95/00673揭示了一种方法，在这种方法中，从TDMA帧分配二个或更多个时隙给要求比一个通信信道支持的速率更高的数据传输的移动站MS。多信道数据连接的最大用户数据速率是由一个通信信道的用户数据速率9.6Kbps并行通信信道复用的数量。例如，可以用最小的两个9.6Kbps的通信信道提供19.2Kbps的用户速率。本应用出现的过程作为在无线系统中，执行基于数个并行通信信道的高速数据传输的范例方法。要想知道这个过程的详细情况，可以参照前面提到的专利应用。但是，需要注意的是，对于本发明仅有的基本事件是可以建立多信道连接，并且当这样的一个多信道连接用于传真传送时，本发明仅与最优化信道编码和数据速率有关。

图2说明了实现利用数个并行通信信道的三类传真业务的GSM网络结构。用调制解调器连接的信号适配到速率适配数据连接的方法，把传真终端1用普通的两线调制解调器连接到传真适配器2。通过在移动站MS和基站系统BSS之间的无线接口，形成到移动业务交换中心MSC和在更远的MSC中的交互操作功能32(IWF)的一个V.110连接。交互操作功能32包括一个第二传真适配器33，它把上述数据连接适配成传统的双线调制解调连接，例如通过PSTN建立到另一个传真终端10的连接。在本发明的最优化的实施例中，传真适配器是根据GSM建立03.45的适配器，它包括一个调制解调单元，调制解调单元向远程传真终端1和相应地向PSTN、ISDN(3.1KHz音频)的一个标准调制解调器的连接提供给另一个或同一个GSM网。

在本发明优选实施例中，通过利用两个或更多个并行GSM通信信道Cho到Chn，在移动站中的终端适配器31与固定网络中的交互操作功能IWF32之间建立速率适配数据连接。在移动站中，终端适配器31作为一个把从传真适配器2来的高速传真信号，分成并行的通信信道Cho到Chn的分离器，并且作为把从并行通信信道Cho到Chn接收的低速信号，组合成提供给传真适配器2的高速传真信号的一个混合器。相应地，在多信道数据连接的另一端上。交互操作功能32，作为把从传真适配器33的调制解调器单元来的高速传真信号分离成并行通信信道Cho到Chn的分离器，以及作为把从并行通信信道Cho到Chn接收的低速信号组合成提供给传真适配器33的调制解调器单元的合成器。

当三类传真业务提供给图2的多信道高速数据链路时，问题是如何充分利用三类传真终端的能力，使其重新协商传真数据速率，以便对应通信信道量用最可能高的传真数据速率同时提供给用户。

本发明在呼叫建立期间，允许移动网在传真呼叫的最大数据速率的基础上，把比需要还要多的并行通信信道分配给要求多信道高速数据链路的传真呼叫。换句话说，通信信道的最大数量可以比理想条件所需的高，并且对传真呼叫可用的通信信道容量的最高数据速率可以比由远程传真终端支持的最高传真数据速率高。当使用通信信道所需的最小量时，这个临时的通信信道容量允许在多信道数据连接上，把信道编码变得比用在传真数据速率上减少的更小更有效。

下面将描述在图2的系统中依据本发明的传真呼叫。

移动业务交换中心MSC从公共电话网PSTN接收来自远程传真终端10的传真呼叫。这个MSC根据GSM的技术规范，执行询问位置寄存器VLR(没有表示出来)的用户数据查询，并开始对移动站MS的呼叫建立。MSC从用户数据或从移动站MS获取在GSM传真呼叫中，对远程传真终端1允许的最大数据速率信息。这个MSC检测到这个允许的最大数据速率超过单个GSM通信信道的最大数据速率时，要求一个多信道数据连接。MSC确定数据连接上所需的并行通信信道的最小数量，以便支持上述最高数据速率，但是，如果需要，用数据链路的最大速率比远程传真终端1允许的最大数据速率高的方法，为数据连接分配一个或多个附加的通信信道。用有效信道编码可以变到数据连接的方法，选择附加通信信道容量的大小是以总的数据链路的数据速率中尽可能的减小。在原理上，最好是通过立刻利用大数量的通信信道实现，每个通信信道应具有一个低的数据速率和有效的信道编码，例如，4.8Kbps和1/2的卷积编码化。但是，这种方法占用了太多的通信信道，因此，附加的通信信道容量是等于在两个临界值之间的折衷。通信系统的负载可能也限制了可用的附加通信信道容量或者防止了一起分配临时的通信信道。

当多信道GSM数据连接已经建立了并且传真适配器2和32、33已经连接到数据连接时，MSC在远程传真终端1和10之间建立端到端的连接。根据GSM建议03.45的原理，无论何时，只要可能就可以通过在GSM数据连接端上的适配器2和33，透明地传送T.30协议信号。仅当需要避免由在PSTN和GSM系统之间的不同引起的问题时，才能用到T.30协议。因此，传真适配器33检查在远程传真终端1和10之间的信号。

在呼叫建立后，远程传真终端根据ITU-T、建议T.30协商实际的传真数据速率。在呼叫期间之后如果需要，相似的协商可以重复进行。实际的数据速率可以在2.4Kbps和所允许的最大数据速率之间变化。网络终端的传真适配器33检查这个协商，如果传真数据速率超过应给的允许的最高数据速率时，传真适配器33在协商中调整。如果协商的传真数据速率是可接受的，传真适配器开始一个信道方式修改(CMM)过程。以便在需要时，把信道编码适配到实际的传真数据速率。当传送量太低时，远程传真终端标准地开始速率减少的协商。相应地，协商可以针对比目前的传真速率高的一个传真速率。

传真适配器33计算为改变多信道数据链路的通信信道的信道编码优化条件，如判定值。这个计算是基于可用的通信信道的实际数量和用不同信道编码的通信信道的最大数据速率。

对于这个计算，传真适配器33具有传真呼叫允许的最大数据速率和分配给呼叫的并行全速率通信信道量的信息。适配器33对每个由上述分配的并行通信信道数量计算一个可用的信道编码的理论上最大数据速率。为了当远程传真终端1和10协商更低的传真数据速率时，确定改变信道编码的最佳条件，适配器33把由远程传真终端协商的传真数据速率与不同的信道编码的最大数据速率进行比较。

如果协商的传真数据速率比当前数据速率低，并且小于或等于当前信道编码最有效的一个信道编码的最大数据速率，适配器33起动CMM过程处理把信道编码变成更有效的一个。

如果协商的传真数据速率比当前的数据速率高，并且比当前信道编码的最大数据速率高时，适配起动CMM过程处理把信道编码改变成低效的一个。

如果协商的传真数据速率比目前信道编码的最高数据速率低，但是比最接近的更有效的信道编码的最大数据速率高，适配器33保持当前信道编码。

如果协商的传真数据速率比最接近的更有效的信道编码的最大数据速率高，并且小于或等于当前信道编码最高数据速率，适配器33保持当前的信道编码。

下面将描述两个例子

例1，假定允许的最大数据速率是14.4Kbps分配给这个呼叫的通信信道的最小数量，如两个并行的9.6Kbps的通信信道。传真适配器33为不同的信道编码确定下列最大数据速率和卷积编码比FEC：

-2×9.6＝19.2kpbs，FEC＝1/2

-2×4.8＝9.6Kbps，FEC＝1/3

-2×2.4＝4.8kpbs，FEC＝1/6，

因此在开始呼叫使用信道编码FEC＝1/2。如果通信信道量对于传真传输证明是太低了，远程传真终端1和10开始一个更低的传真数据速率的协商。接近最高速率是12Kbps它仍要求使用信道编码FEC＝1/2，因此，适配器33并不改变信道编码。通信信道量仍是很少，远程传真终端1和10开始对接近最高速率9.6Kbps进行重新协商。在9.6Kbps的速率上，可能用两个通信信道使用更有效的信道编码FEC＝1/3，因此，适配器33开始把信道编码FEC＝1/3变成对两个并行通信信道的CMM过程处理。

例2假设允许的最大速率是19.2Kbps。根据本发明原理，最小的需求可以是两个并行通信信道，但是MSC分配3个通信信道，作为一个临时的通信信道。传真适配器33对于不同的信道编码确定下列最高的数据速率和卷积编码比例FEC：

-3×9.6＝28,8Kbps，FEC＝1/2，

-3×4.8＝14.4Kbps，FEC＝1/3，

-3×2.4＝7.2Kbps，FEC＝1/6，

因此，在呼叫开始时使用信道编码FEC＝1/2。如果通信信道量对于传真传输来说证明是太少时，远程终端1和10开始协商一个比较低的传真数据率。这个接近最高速率是16.8Kbps，仍使用信道编码FEC＝1/2，因此，适配器33并不改变信道编码。通信信道量仍然很少，并且远程传真终端1和10开始为下一个最高速率14.4Kbps重新协商。在14.4Kbps的速率上，可能为三个通信信道。使用更有效的信道编码FEC＝1/3，这样适配器33开始把信道编码改变为全并行通信信道的CMM过程处理。

在这两个例子中，通信信道的较少的量可以产生新的速率协商和信道编码FEC＝1/6的应用。另一方面，通信信道量的提高可能导致对增加速率的重新协商。在这种情况下，即使通过这个通信信道容量比较高，适配器33不允许传真数据速率增大到超出在呼叫建立期间确定的最大数据速率，如14.4Kbps或19.2Kbps。

既使通过参照某个实施例的上面描述的本发明，它仅是了解这些示例思想的描述，并且，它可以不离开在附加权利要求中定义的本发明的精神和范围的情况下变化和修改。

Claims (7)

1.一种在数字移动通信网中用于传真传输的方法，该方法包括如下步骤：

启动传真呼叫建立，

在连接到第一远程传真终端的移动站的传真适配器和在交互操作单元中的传真适配器之间建立透明的速率适配数据连接，

为数据连接选择准备工作的数据速率和信道编码，

在第一和第二远程传真终端之间，透明地通过传真适配器和数据连接，建立端到端的传真连接，

利用在远程传真终端之间的信号，对于传真连接协商传真数据速率，

基于协商的传真数据速率改变数据速率和数据连接的信道编码，

其特征还包括下列步骤，

当在上述数据连接中，对于远程传真终端允许的最高数据速率比单个的通信信道的最高数据速率高时，对于上述数据连接分配并行通信信道，

选择上述分配的通信信道数量，以便使数据连接的最高数据速率比用于远程传真终端允许的最高数据速率高，

对于由远程传真终端协商的每个传真数据速率，选择由数据连接的临时传输容量能够使用的最有效的信道编码。

2.依照权利要求1所述的方法，其特征在于：

基于可使用的通信信道的上述数量和用不同的信道编码的通信信道最高数据速率，对于协商的传真数据速率选择信道编码，

3.依照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

当利用并行通信信道的上述数量时，对于每个可使用的信道编码计算最高数据速率，

用上述不同的信道编码的最高数据速率，比较远程传真终端所协商的传真数据速率，

如果协商的传真数据速率比目前的数据速率低，并等于或小于上述最有效的信道编码的最高数据速率，把信道编码改变到更有效的一个，

如果协商传真数据速率比目前数据速率高，并比目前信道编码的最高数据速率高，把信道编码改变到较低的有效的一个，

如果协商传真数据速率比目前信道编码的最高数据速率低，但是比最接近的更有效信道编码的最高数据速率高，保持目前信道编码，

如果协商传真数据速率比最接近的更有效信道编码的最高数据速率高，但是低于或等于目前信道编码的最高数据速率，保持目前信道编码。

4.一种移动系统包括移动站(MS)，在移动站中的传真适配器(2)，连接到适配器的第一远程传真终端(1)，移动网络(BSS，MSC)，在移动网中的交互操作系统单元(32)，在交互操作单元中的传真适配器(33)，该移动网络可以在第一个远程传真终端(1)和第二远程传真终端(10)之间，经过这个移动站的传真适配器(2)和网络终端的传真适配器(33)建立传真连接，其方式为，在传真适配器之间有一个透明的速率适配的数据连接(V.110)，并且移动网络可以根据由远程传真终端协商的传真数据速率，改变在上述数据连接中使用的信道编码，

其特征在于：

当对于远程传真终端在上述数据连接上允许的最高数据速率比单个通信信道的数据速率高时，安排移动网络(MSC)对于上述数据链路(V.110)分配并行通信信道的数量，通信信道的上述数量具有数据连接的最高数据速率，比对于远程传真终端允许的上述最高数据速率高，

对于由远程传真终端协商的每个传真数据速率，安排移动网络选择由数据连接的临时传输容量能够可使用的最有效的信道编码。

5.依照权利要求4所述的系统，其特征在于：安排移动网络，在通信信道的上述数量和用不同的信道编码的信道最高数据速率基础上，对于协商的传真数据速率选择信道编码。

6.依照权利要求4或5所述的系统，其特征在于：当使用并行通信信道的上述数量时，对于每个可使用的信道编码，移动网络计算最高数据速率，

用不同的信道编码的最高数据速率，移动网络比较远程传真终端所协商的传真数据速率，

如果协商的传真数据速率比目前数据速率低，并等于或小于上述最有效的信道编码的最高数据速率，移动网络把信道编码改变到更有效的一个，

如果协商的传真数据速率比目前数据速率高，并此目前信道编码的最高数据速率高，移动网络把信道编码改变到次有效的一个，

如果协商的传真数据速率比目前信道编码的最高数据速率低，但是比最接近的更有效的信道编码的最高数据速率低，移动网络保持目前信道编码，

如果协商的传真数据速率比最接近的更有效的信道编码的最高数据速率高，但是低于或等于目前信道编码的最高数据速率，这个移动网络保持目前信道编码。

7.依照权利要求4或5所述的系统，其特征在于：监控远程传真终端的协商和改变数据链路的信道编码的移动网络的单元，是交互操作单元的传真适配器(33)。