CN1115012C - Cdma系统中用于复接并行信息流的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了用于发送多个具有可变数据速率的信息流(10)的方法。多个信息流(10)被复接在一起以构成公共信息帧(25)。该信息被信道编码，并与包括编码信息的多个系统开销比特(67)一起被复接在复接帧上。复接帧然后被分接成为至少一个信道帧(75)，每个信道帧在分开的码信道上被发送，以使得第一码信道总是包括系统开销比特数据。

Description

CDMA系统中用于复接并行信息流的方法
                   发明背景
发明技术领域
本发明涉及码分多址(CDMA)系统，更具体地，涉及在CDMA系统中用于复接多个可变速率并行信息流的方法。
相关技术描述
随着移动通信系统不断发展，对移动通信系统内的高速率数据传输业务的要求正不断增加。多媒体业务(例如语音和视频)以及互联网通信需要几个并行的和独立的信息流在单个通信连接上在移动台和网络之间被传送。信息流可以具有不同的比特速率、不同的误码率、不同的延时等。另外，并行信息流可具有可变比特速率以便用于一些应用方面，例如可变速率语音编码译码和分组交换的数据通信。这将要求信息流具有独立地改变其带宽的能力。
直接序列码分多址(DS-CDMA)是适合于处理可变速率信息流的多接入候选方案之一。然而，DS-CDMA的现有的配置具有需要克服的很大的局限性。运行在IS-95协议下的DS-CDMA系统使得能用固定的扩频因子进行单个码发送。这样，每个通信连接被分配以具有固定的标称速率的单个码。通过使用IS-95协议，多达三个的信息流(信令、主要和第二业务)可被复接在一起。然而，每个数据流的比特速率不能独立地被选择，这是因为比特速率的总和不能超过码信道的标称速率。如果比特速率总和小于标称速率，则可使用非连续发送(DTX)。
IS-95协议对于可变速率信息流有几个缺点。用于IS-95协议的比特速率相对较低。另外，协议仅仅规定了有限数目的不同数据流组合。而且，有关从移动台发送的信息流组合的显信息只部分地被发送到网络。对于低比特速率问题的一个解决办法将是扩展IS-95协议以便包括多码传输。然而，这将是代码的浪费，平均来说，每个流只部分地利用已被分配的代码。增加可能的比特速率数将是困难的，因为没有显比特速率信息被发送到网络。
CODIT解决办法使得能用可变扩频进行单个码传输。在这种解决办法下，并行可变速率信息流被分开地编码，并被复接成物理数据信道(PDCH)。有关于一个连接的不同信息流的当前特性的信息将在并行的恒定比特速率物理控制信道(PCCH)上被发送。在10毫秒帧周期期间在PCCH上发送的比特速率信息涉及在相同的10毫秒帧周期期间在PDCH中载送的信息流。PCCH和PDCH在两个分开的码信道上被发送。对于闭环功率控制，接收机将测量使接收机能工作的PCCH的功率，以便免除接收机去获知当前的PDCH比特速率，从而作出功率控制决定。
CODIT解决办法不总是满意的，因为协议仅仅规定了有限数目的信息流组合。如果需要信息的新组合或类型，例如对于可变速率流的不同速率组，则技术条件需被改变。
当被应用到正交编码系统时的CODIT的另一个问题涉及到比特速率信息如何转移到接收机。首先，必须有可能进行译码速率信息，即使先前帧是有错误的。并行恒定速率码信道的CODI T解决办法对于有限数目的正交码的系统是不希望的，因为所使用的代码数必须被最小化。而且，对于仅仅用于语音通信的终端，使用一个以上的代码增加了复杂性。
最后的解决办法利用相干宽带CDMA(CW-CDMA)。相干宽带CDMA是多代码传输流，其中每个连接分配了具有固定的标称速率的几个代码中的一个给数据流。从还没有给出实行可变速率多代码传输的方式的意义上看，这个概念没有被完全地进行开发。供给收发信机的速率信息与信息流一起被时间复接，并在相同的代码组上被发送。虽然还没有相关于CW-CDMA概念来描述并行可变速率信息流的多代码传输的实施方案，但一个解决办法将是通过使用不同代码组发送不同信息流。
然而，这将是代码的浪费，因为每个流只部分地利用其所分配的代码。这在下行链路中是严重的问题，其中只是有限数目的正交码是可供使用的。这个概念的另一个问题是，如果一个其比特速率信息是未知的帧被接收到，则闭环功率控制对于DTX可变速率传输只能根据在每个时隙中的固定速率的系统开销部分(例如导引符号)来进行。这提供了比起所有被发送的比特被用来测量接收的能量时更坏的性能。最后，在多码传输的情况下，如果比特速率是未知的，则不知道正在使用的是哪一种代码。非连续发送(DTX)涉及到以小于系统的标称信息比特流的数据的发送。在非连续发送时，数据在用户信道上不是在100％时间内进行发送的。
                 发明概要
本发明通过采取一种用于发送多个具有可变数据速率的信息流的方法克服了上述的和其它的问题。多个数据流被复接在一起，从而构成公共信息帧。公共信息帧由来自多个信息流中的每个信息流的单个帧组成。在包括在公共信息帧中的每个帧内的比特数被转换成二进制表示，并被复接成比特速率信息帧。
比特速率信息帧和公共信息帧被进行信道编码，并被复接成单个复接的帧。复接帧然后被分接成至少一个信道帧。每个信道帧在码信道上被发送。复接帧被这样地分接，以使得第一码信道总是包括复接帧的比特速率信息。复接帧的公共信息数据可被延时一个帧，以使得用特定数据组发送的比特速率信息是用于以后的数据帧的。
                  附图简述
为了更完全地了解本发明，可结合附图参考以下的详细说明，其中：
图1是说明在移动台与公共地面移动网之间的通信的方框图；
图2显示了信息流；
图3是一个方框图，说明用于复接可变比特信息流以便从移动台发送到公共地面移动网的方法的优选实施例；
图4是一个方框图，说明一种通过在复接以前前向纠错编码和交织来提供对信息流的附加保扩的方法；以及
图5显示了本发明的替换实施例，其中两个公共信息流具有不同的内部编码和交织。
                 发明详细说明
现在参照附图，更具体地参照图1，图上显示移动台5和包括移动交换中心7在内的公共地面移动网6的方框图。当起始地建立在移动台5和公共地面移动网6之间的连接时，只包括单个预定的信息流8的连接首先被建立。这个信息流8是专用控制信道(DCCH)，通过它执行另一个用于建立其它数据流的信令。通过DCCH8，初始地确定信息流数和比特速率信息帧的大小。在建立期间，也确定每个信息流的编码和交织的方式。
比特速率信息帧内的比特数明显地由速率组的大小给出。速率组的大小可通过选择每个具有预定的速率组的信息流的预定组合来设定。替换地，速率组可通过选择信息流的任何组合而被选择，其中速率组根据比特速率级别数和对于每个比特速率级别的每帧的比特数而被规定。
现在参照图2，图上显示了信息流10。每个信息流10被同步成使得每帧15具有Tf秒的帧长度。Tf是系统常数，典型地处在1-20毫秒的范围。在信息流10的每个帧间隔内包含Ni(其中i是指信息流号码i)个信息比特。每个信息流的瞬时比特速率由等式Ri＝Ni/Tf规定。对于可变速率数据流，Ni逐帧地改变。
现在也参照图3，图上显示了本发明的优选实施例。要被发送的每个信息流10的比特在给定的帧间隔Tf期间到达，并被复接器20复接成公共信息帧流25。每个公共信息帧25由特定帧时间间隔期间来自每个比特流10的单个帧时间间隔Tf组成。同时地，在公共信息帧25中每个信息流10的比特数(Ni)30在方块35被转换成二进制表示，并一起被复接成比特速率信息(BRI)帧40。因而，BRI帧40由在公共信息帧25中信息流10的每个帧的被转换和复接的比特数组成。
每个公共信息帧25和BRI帧40在方块50和45中分别被独立地信道编码。信道编码处理可包括添加尾比特到时间复接的信息流的尾部和/或用卷积编码器以预定速率编码。然而，应当看到，其它类型的信道编码处理同样地可应用到如上所述的本发明。
编码的信息帧25可任选地在方块55被帧延时一帧，然后通过复接器60与编码的BRI帧40复接。这就产生了复接的帧65，它包含编码的信息流数据66和对于下一个复接帧的编码信息流数据的编码的BRI数据67。通过对编码的信息帧进行帧延时，复接帧的编码的BRI部分67将表示下一个复接帧中的信息比特数。这使得接收机能知道在下一帧中要被接收的比特总数。接收机可使用这个信息来估计接收的信号功率，并通过测量接收的功率和/或用于被发射机使用的每个时隙的端口的SIR来控制移动台的功率输出，以便于在基站处经过闭环功率控制来接收想要的功率电平。替换地，编码信息帧可与它本身的BRI部分67复接。
复接帧65在方块70被分接成具有固定的Nf比特的长度的码信道帧75。然而，可以有具有不同扩频比的不同类型的码信道。这样，一种类型的码信道的信道帧可以具有固定长度Nf1，而另一种类型的码信道的信道帧具有长度Nf2。零填充比特可被加到最后的信道帧75，如果信道帧长度不是精确的Nf倍数的话。每个编码信道帧75分开地分块交织在10毫秒帧周期内，以用于在分配的码信道上发送。附加信息和系统开销(例如导引符号和功率控制命令)可在方块80交织以前或以后被复接到信道帧。
在方块81每个交织的信道帧具有加到其上的独特的扩频码，和在方块82被调制在载波上，以用于从基站发送。如果零填充被加到最后的信道帧，则包含零填充的码信道的相应部分不被发送。每个信道帧在单独的码信道上被发送。
如果一个以上的码信道被用来发送多个信道帧75，则在方块70由复接帧65到信道帧的分接总是把BRI域67分配到第一码信道。这个码信道被称为主要码信道，因为BRI域67包含通知基站的接收机的信息：正在被使用的有多少码信道和可能是哪个码信道，以及被包括在下一帧中的比特数。为了更好地利用可供使用的次要码信道，BRI域67可被扩充成包括被使用的第一个次要码信道的识别号以及要被使用的次要码信道数。这使得能进行在接连的方块中的码信道的动态分配。这确保在任何特定时间被占用的码信道数将等于所使用的码信道数。在这种方式下，不必要的码信道的使用在前向和反向链路中大大地减小。
图3的实施例显示了用同一个信道编码方案进行的每个信息流10的信道编码。如果对于特定信息流10需要更多的保护，则在复接器20中复接信息流之前，可以以前向纠错编码85和附加交织90的形式进行附加编码，如图4所示。任何的附加编码和交织可对于特定信息流分开执行，然后与非编码信息流复接成公共信息帧25。
图5显示本发明的替换实施例，其中需要不同的内部编码和交织的M个公共信息流10a和10b在复接器60中被进行组合。获得图3的实施例的灵活性的代价是所有信息流10必须遭遇同样的交织和编码方案。这对于通过较长的内部交织而可能提高性能的信息流10会是限制的。这个问题可通过在分开地编码和可能的多帧交织以后把小数目的并行信息流组合成公共信息流而得以解决。一组信息流10a在20a处被复接，并在80处进行带有一帧交织的第一内部信道编码50。另一组信息流10b在20b处被复接，并实现第二信道编码速率105和多帧交织110。两个分开编码的公共信息帧然后在方块60处被复接在一起，如先前所描述的。
虽然本发明的方法和设备的优选实施例已在附图中显示和在上述的详细说明中加以描述，但应当明白，本发明不限于所揭示的实施例，而是能够进行多种重新配置、修正、和替换而不背离由以下的权利要求所阐述和规定的本发明的精神。

Claims (27)

1.用于发送具有可变的比特数但是具有固定的帧间隔的信息帧流的方法，包括以下步骤：
把来自信息帧流的信息帧分接成至少一个信道帧，其中除了一个以外的全部信道帧都包括相同的比特数，以及所述的那一个信道帧包括来自不被包括在该至少一个信道帧中的信息帧中的任何剩余比特；
在该至少一个信道帧和那一个信道帧中的每个帧内进行分块交织；以及
在一个分开的码信道上发送该至少一个信道帧和那一个信道帧中的每个帧。
2.用于发送至少一个具有可变数据速率的信息流的方法，包括以下步骤：
把至少一个数据流复接在一起，以构成公共信息帧，其中公共信息帧包括来自该至少一个信息流中的每个信息流的一个帧；
信道编码公共信息帧；
复接信道编码公共信息帧和比特速率信息帧以构成复接帧；
把复接帧分接成至少一个包含固定比特数的信道帧和一个包含复接帧的任何剩余比特的信道帧，其中这些剩余的比特不被包括在该至少一个信道帧中；以及
在分开的码信道上发送至少一个信道帧和该信道帧中的每个帧。
3.权利要求2的方法，其特征在于，还包括在复接以前处理至少一个信息流的步骤。
4.权利要求3的方法，其特征在于，其中处理步骤包括前向纠错编码。
5.权利要求3的方法，其特征在于，其中处理步骤包括交织。
6.权利要求2的方法，其特征在于，其中信道编码步骤还包括卷积编码预定速率的公共信息帧的步骤。
7.权利要求2的方法，其特征在于，其中信道编码步骤还包括把比特加到在公共信息帧内的复接帧的尾部的步骤。
8.权利要求2的方法，其特征在于，其中开销比特包括用于把复接帧分接成多个信息流的比特速率信息。
9.权利要求8的方法，其特征在于，其中比特速率信息包括对于以后的复接帧中的每个信息流的比特数。
10.权利要求9的方法，其特征在于，其中以后的信息帧的比特速率信息被用于改进在下一帧中的闭环功率控制。
11.权利要求8的方法，其特征在于，还包括分开地编码来自公共信息帧的比特速率信息的步骤。
12.权利要求11的方法，其特征在于，其中编码步骤包括卷积编码的步骤。
13.权利要求10的方法，其特征在于，其中信道编码步骤还包括把比特加到在公共信息帧内的复接帧的尾部的步骤。
14.权利要求2的方法，其特征在于，其中开销比特被复接到信道编码的比特，以使得开销比特包括该至少一个信道帧的第一信道帧。
15.权利要求2的方法，其特征在于，还包括在码信道上发送以前交织该至少一个信道帧和该信道帧。
16.权利要求2的方法，其特征在于，还包括在蜂窝呼叫建立期间预先确定多个信息流的数目。
17.权利要求2的方法，进一步包括以下步骤：
把代表被包括在公共信息帧中的每个帧中的比特数的数值复接成比特速率信息帧；
信道编码比特速率信息帧，其中码信道包括包含有比特速率信息的主要码信道。
18.权利要求17的方法，其特征在于，还包括在复接以前把代表被包括在公共信息帧中的比特数的数值转换成二进制表示的步骤。
19.权利要求17的方法，其特征在于，还包括在复接以前处理该信息流的至少一个信息流的步骤。
20.权利要求17的方法，其特征在于，其中比特速率信息包括以后的复接帧中的每个信息流的比特数。
21.权利要求17的方法，其特征在于，还包括分开地编码来自公共信息帧的比特速率信息的步骤。
22.权利要求17的方法，其特征在于，其中复接步骤还包括以下步骤：
把多个信息流的第一部分复接成第一公共信息帧；以及
把多个信息流的第二部分复接成第二公共信息帧。
23.权利要求22的方法，其特征在于，其中信道编码步骤包括以下步骤：
按照第一信道编码速率信道编码第一公共信息帧；以及
按照第二信道编码速率信道编码第二公共信息帧。
24.权利要求23的方法，其特征在于，还包括多帧交织第二公共信息帧的步骤。
25.用于发送至少一个具有可变数据速率的信息流的方法，包括以下步骤：
把所述至少一个信息流的第一部分复接成第一公共信息帧；
把信息流的第二部分复接成第二公共信息帧；
按照第一信道编码速率信道编码第一公共信息帧；
按照第二信道编码速率信道编码第二公共信息帧；
多帧交织第二公共信息帧；
把第一公共信息帧与第二公共信息帧以及固定数目的开销比特复接在一起，以构成复接帧；
把复接帧分接成至少一个信道帧；以及
在分开的码信道上发送至少一个信道帧中的每个帧，其中主要码信道总是包含比特速率信息帧。
26.权利要求25的方法，其特征在于，其中开销比特包括用于把复接帧分接成多个信息流的比特速率信息。
27.权利要求26的方法，其特征在于，其中比特速率信息包括以后的复接帧中的每个信息流的比特数。
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