CN1129233C - 蜂房无线系统中的信道编码 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数据传送方法和一种蜂窝无线系统，该系统包括接收分成帧的信号的至少一个收发信机(100，200)，在传送信号前对收发信机所接收的信号进行信道编码的装置(202)，前述信号由比特组成，以及对信号进行源编码的声码器(300)。装置(202)生成校验比特，并在需要传送的信号中加入校验比特，这些校验比特用于检测由信号传送引起的差错。装置(202)在信道编码过程之前或过程中加入校验比特，以减少收发信机所接收的帧中的比特数量。

Description

蜂房无线系统中的信道编码
技术领域
本发明一般涉及通信系统。更确切地说，本发明涉及在信号中加入校验比特的数字蜂窝无线系统。
背景技术
电信工业协会/电子工业协会临时标准TIA/EIA IS-95定义了在蜂窝无线系统的基站中对信号进行的信道编码。该标准定义了蜂窝无线系统的基站和用户终端之间的空中接口上数据传送所采用的信道编码。该标准定义了基站的信道编码器中进行的信道编码。在该标准所定义的信道编码其中，对信号进行CRC块编码(CRC＝循环冗余校验)，卷积编码和交织。交织之后，将信号转换成射频(RF)信号，并在无线路径上将该信号发送给用户终端。
标准TIA/EIA IS-96确定了蜂窝无线网络中采用变速率语音代码变换器。例如CELP声码器(CELP＝码激励线性预测)可以用作变速率代码变换器。该标准定义了多种不同数据速率，例如1200kbit/s，2400kbit/s，4800kbit/s和9600kbit/s的PCB(PCB＝奇偶校验比特)和CRC计算。此外，该标准定义了所有上述数据速率的信号交织。该标准定义声码器在源编码过程中进行PCB计算。在现有技术中，声码器位于与基站分离的TRAU单元(TRAU＝代码变换器/速率适配单元)中。TRAU单元位于例如基站控制器或移动业务交换中心。
TRAU单元用于信号源编码，调整数据速率以适于传送网络，例如PSTN网络(PSTN＝公众电话交换网)，并适于向基站TRAU帧发送。TRAU单元将发自PSTN网络的64kbit/s信号编码成16kbit信号，从而用户数据速率是前述值。TRAU单元充当源代码变换器，减少基站和用户终端之间的空中接口上的带宽。
现有技术TRAU帧在卷积编码前后是例如192比特长。卷积编码在信道编码器中进行。发送一个帧需要20毫秒。帧包括例如172个信息比特，12个CRC比特和8个尾随比特。在前述情况下，数据速率是9600kbit/s。帧包括一个MM比特(MM＝混合模式比特)。所述帧的其余部分，即171比特，分配给业务量。
在现有技术中，PCB比特的计算、PCB比特的编解码在声码器，即TRAU单元中进行。比特计算、编解码需要比特的缓存，从而导致时延。基站在信道编码过程中进行CRC块编码。在计算CRC块编码和比特交织过程中，需要附加缓存，导致附加时延。此外，现有技术方案占用了大量传输路径容量。
发明内容
因此，本发明的目的是实现一种方法，利用该方法可以同时减少信号的传输时延和占用的容量。
根据本发明的一个方面，提供了一种蜂窝无线系统中采用的数据传送方法，该系统包括至少一个收发信机，它接收分装成多个帧的信号，并在传送前对该信号进行信道编码，所述信号由多个比特组成，该方法包括步骤：对信号进行源编码，并在该信号中加入校验比特，其中该校验比特用于检测由信号传送引起的差错，其特征在于，所述源编码的执行独立于充当信道编码器的收发信机，并且在由所述收发信机完成的信道编码过程中加入所述校验比特，所述校验比特是循环冗余比特和奇偶校验比特。
根据本发明的另一个方面，提供了一种蜂窝无线系统，该系统包括：接收分装成多个帧的信号的至少一个收发信机100，200，在传送信号前对收发信机所接收的信号进行信道编码的装置202，所述信号由多个比特组成，以及对信号进行源编码的声码器300，其中所述装置202生成校验比特，并在需要传送的信号中加入该校验比特，所述校验比特用于检测由信号传送引起的差错，其特征在于，在该无线系统中，所述装置202位于所述收发信机，所述收发信机与进行源编码的声码器分离，所述装置202在由基站完成的信道编码过程中在信号中加入校验比特，所述校验比特是循环冗余比特和奇偶校验比特。
按照本发明的方案具有突出的优点。在该方案中，生成校验比特并加入信号，这些校验比特用于检测信号传送所导致的差错。校验比特在信道编码过程中加入，而不是源编码过程中。如果仅在信道编码中加入校验比特，则可以减少收发信机所接收的帧中的比特数量。实陡，减少比特数量意味着可以节省传输路径容量以作它用。
最好在信号的帧速率基本最大时生成校验比特并加入信号。充当信道编码器的收发信机以源编码所决定的次序接收分成帧的信号。信道编码的执行速率与源编码相同，导致与以前一样不需要缓存信号。减少缓存需求能够减少信号时延。在接收包含校验比特的信号时，首先对信号进行CRC块解码。在CRC块解码之后，进行信号的PCB解码，然后传送给声码器。
下面结合附图中的例子详细描述本发明，在附图中
图1示出了可以应用本发明方法的峰房无线系统；
图2a示出了TRAU单元的第一优选位置；
图2b示出了TRAU单元的第二优选位置；
图3示出了蜂房无线系统基站的概图；
图4a示出了现有技术TRAU帧，以及
图4b示出了按照本发明方案生成的TRAU帧。
该方案可用于扩频系统，尤其是采用跳频的CDMA系统。下面，基于前述事实描述本发明，但本发明并不局限于此。图1示出的蜂房无线系统包括用户终端100，基站200，TRAU单元300，基站控制器400，以及移动业务交换中心500。
在按照本发明的方案中，基站200通过无线路径上发送的信号250连接到用户终端100。基站200与用户终端之间的连接被称为空中接口。此外，基站200与基站控制器400通信。基站200和基站控制器400之间的连接被称为Abis接口。基站控制器400进一步与移动业务交换中心500通信。基站控制器400和移动业务交换中心500之间的连接被称为A接口。该图所示蜂房无线系统的工作频率可以是例如800MHz。该蜂窝无线系统还可以表示成例如PCS系统(PCS＝个人通信系统)，工作在1.9GHz频率范围。该蜂窝无线系统所包含的TRAU单元300位于基站200和基站控制器400之间。
在按照该图的方案中，移动业务交换中心500，基站控制器400和TRAU单元300通过数字传输链路450采用例如脉码调制(PCM)技术连接。TRAU单元300和基站实际上通过类似的传输链路350连接。基站200包括天线201，用户终端包括天线101。天线101、201充当发送天线和接收天线。按照该图的基站200通过天线201发送信号给用户终端100，后者通过天线101接收该信号。在按照本发明的方案中，用户终端100是例如移动电话。基站200通过在无线路径上发送的信号250建立到用户终端100的连接。移动业务交换中心500从例如PSTN网络接收信号，该信号包括数据速率通常为64kbit/s的PCM信道。
在图2a中，TRAU单元300位于基站控制器400。按照该图的TRAU 300充当代码变换器。TRAU单元300编码和解码该信号所包含的数据，所述数据是例如编码语音。此外，TRAU单元将不同比特速率，例如PCM信号中使用的64kbit/s数据速率，调整成16kbit/s数据速率。在图2a中，TRAU单元300和基站200彼此以TRAU帧形式发送数据分组。按照该图方案，移动业务交换中心500通过基站控制器400向TRAU单元300传送信号。所述信号形成了速率为64kbit/s的信道。TRAU单元300将信号代码变换为16kbit/s的速率，将代码变换后的信号进一步发送给基站200。在图2b中，代码变换器编码移动业务交换中心500所提供的信号，使得在代码变换之后，信道速率是16kbit/s。按照该图的方案，基站控制器400所接收的信号450已进行了代码变换，从而该信号的速率是16kbit/s。
TRAU单元300代码变换例如根据语音生成的信号。在需要时，TRAU单元300改变信号编码过程中采用的编码速率。实际上，语音编码由变速率语音代码变换器，即声码器，完成。声码器可以例如通过DSP技术实现。TRAU单元300编码例如由PSTN网络输送的PCM信号，使得信号速率降低。在信号代码变换期间，信号的数据速率降低到例如9.6kbit/s。在上述情况下，TRAU单元300充当源编码器。假定在按照本发明的方案中，TRAU单元300充当远程代码变换器，这意味着TRAU单元300的位置与基站200不同。TRAU单元300解码从基站200接收的16kbit/s信号，将其恢复到64kbit/s。TRAU单元300相应充当语音编码器，即声码器。
基站200在该图方案中充当信道编码器。声码器和信道编码器以例如20毫秒间隔收发数据分组，即帧。信道编码能够尽可能地减少信号变弱所引起的问题，例如信号中的差错。在信道编码过程中，在信号中加入附加比特。从用户角度看，这些附加比特包含较少的重要信息，即冗余。此外，信道编码纠正了差错。信道编码尽可能地减少了信号差错，这些差错尤其容易来自通过空中接口传输的信号。
图3示出了基站200的概要框图。基站200包括编码和解码信号的PCB比特的装置202。装置202用以CRC块编码和CRC块解码信号。基站200所包含的装置202对信号进行卷积编码和卷积解码。而且，基站200所包含的装置202对信号进行交织和去交织。用户终端100包括的部件与基站200基本相同。按照该图的方案，通过块编码和卷积编码实现信道编码。除了基站200之外，信道编码器也可以位于例如用户终端100。基站200还包括天线201。装置202将交织信号转换成RF信号，通过天线201将RF信号发送给用户终端100。与基站200一样，用户终端100也包括装置202。
通过块编码，可以检测出信号中的差错。装置202对信号进行CRC块编码，将编码信号插入多个块中。在块编码过程中，装置202在信号中加入附加比特；例如可以加入两个比特。在进行块编码之前，装置202计算需要块编码的信号的奇偶性。在每个块的末尾，插入奇偶性或例如校验和。可以通过奇偶性或校验和检测出信号中的差错。在接收到包含校验比特的信号时，收发信机根据校验比特解码对应于该校验比特的块和帧校验。在块解码时，接收到例如161个实际数据比特和例如12个校验比特。此后，借助于这些校验比特，可以得到实际信号的正确性信息。
此外，装置202对信号进行卷积编码。在卷积编码过程中，一个比特生成多个比特，例如两个比特。利用卷积编码，可以通过块编码检测出的所有差错都可以纠正。需要卷积编码的比特不仅仅受待生成的比特影响，它们还受需要卷积编码的比特的前一比特的状态影响。
装置202对从TRAU单元300接收的信号350进行PCB和CRC编码。此外，装置202对用户终端100发送给基站200的信号350进行PCB和CRC解码。按照本发明的方案，PCB和CRC编码在充当信道编码器的基站200，而不是充当声码器的TRAU单元300中进行。PCB和CRC编码和解码的前述位置能够节省在传输路径上传播的信号350的容量。此外，信号通过传输路径的时延将会更小，因为TRAU300对它所编码的比特进行代码变换，并发送到基站的次序与这些比特到达TRAU单元300的次序相同。此外，以源编码中采用的帧速率进行信道编码，从而能够减少传输路径时延。
图4a说明了现有技术TRAU帧，它在充当信道编码器的基站200和充当源编码器的TRAU单元300之间传播。该帧包括172比特，其中171个比特分配给业务量。该帧包括一个MM比特(MM＝混合模式比特)，用于指示帧的类型。该图中帧的数据速率是9.6kbit/s。
图4b说明了按照本发明方法所生成的TRAU帧，它在信道编码器和源编码器之间传播。该帧仅包括161比特，其中160个比特分配给业务量。该帧也包括一个MM比特，用于指示帧的类型。在这种情况下，数据速率只由8.05kbit/s。因为本发明的方案需要的比特比现有技术方案少11个比特，所以可以节省容量用于其它用途。节省的容量可以用于例如声码器和基站之间帧中继类型的业务量集中器。
在本发明方案中，基站200通过PCB和CRC编码和解码，减少了信号350的帧中的比特数量。此外，PCB和CRC编码和PCB和CRC解码可以在用户终端100中进行。将PCB和CRC计算从TRAU单元300中移去，减少了信号缓存，从而使信号时延更小。同时可以减少基站200和TRAU单元300之间的数据传送，节省的容量可以用于其它用途。最好在TRAU帧速率基本最大时增加PCB和CRC比特。
尽管以上结合附图的例子描述了本发明，但显然本发明并不局限于此，而是可以在后附权利要求书的创新思想范围内通过不同方式予以改进。

Claims (16)

1.一种蜂窝无线系统中采用的数据传送方法，该系统包括至少一个收发信机，它接收分装成多个帧的信号，并在传送前对该信号进行信道编码，所述信号由多个比特组成，
该方法包括步骤：
对信号进行源编码，并在该信号中加入校验比特，其中该校验比特用于检测由信号传送引起的差错，
其特征在于，
所述源编码的执行独立于充当信道编码器的收发信机，并且在由所述收发信机完成的信道编码过程中加入所述校验比特，所述校验比特是循环冗余比特和奇偶校验比特。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在加入校验比特之前进行源编码，并且在需要时，以不同数据速率将源编码后的信号前向传送，以进行信道编码。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，在信号的帧速率最大时，在信道编码过程中，将所述校验比特加入信号。
4.根据权利要求2的方法，其特征在于，在帧速率为9.6kbit/s时，加入所述校验比特。
5.根据权利要求2的方法，其特征在于，以源编码过程中确定的次序，以源编码过程中采用的帧速率接收分装成多个帧的信号。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，在接收到包含校验比特的信号时，在收发信机根据校验比特解码对应于这些校验比特的块校验。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，该方法用于包括声码器的蜂窝无线系统，其中收发信机向所述声码器发送信号，并且该方法包括对包含校验比特的信号进行循环冗余校验块解码和奇偶校验比特解码。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述收发信机是基站。
9.一种蜂窝无线系统，该系统包括：
接收分装成多个帧的信号的至少一个收发信机(100，200)，
在传送信号前对收发信机所接收的信号进行信道编码的装置(202)，所述信号由多个比特组成，以及
对信号进行源编码的声码器(300)，
其中所述装置(202)生成校验比特，并在需要传送的信号中加入该校验比特，所述校验比特用于检测由信号传送引起的差错，
其特征在于，
在该无线系统中，所述装置(202)位于所述收发信机，所述收发信机与进行源编码的声码器分离，所述装置(202)在由基站完成的信道编码过程中在信号中加入校验比特，所述校验比特是循环冗余比特和奇偶校验比特。
10.根据权利要求9的无线系统，其特征在于，所述声码器(300)对信号进行源编码，然后以不同帧速率传送源编码后的信号，以进行信道编码，在需要时，源编码在加入校验比特之前进行。
11.根据权利要求10的无线系统，其特征在于，在信号的帧速率为最大时，所述装置(202)将校验比特加入信号。
12.根据权利要求10的无线系统，其特征在于，所述装置(202)在帧速率为9.6kbit/s时，将校验比特加入信号。
13.根据权利要求10的无线系统，其特征在于，所述收发信机(100，200)按照由所述声码器(300)所执行的源编码次序，并且以源编码过程中采用的帧速率，接收分装成多个帧的信号。
14.根据权利要求9的无线系统，其特征在于，在接收到包含校验比特的信号时，所述装置(202)根据校验比特解码块校验。
15.根据权利要求11的无线系统，其特征在于，在接收到包含校验比特的信号时，所述装置(202)对信号进行循环冗余检验块解码和奇偶检验比特解码。
16.根据权利要求11的无线系统，其特征在于，所述收发信机是基站。
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