CN1160469A - 数字电话中控制信息的传输 - Google Patents

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西蒙·A·布莱克
利·卡特
鲁珀特L·A·古丁斯
保罗·M·马丁
尼尔·P·皮尔西
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Abstract

在采用数据包传输的通信网络中，其中的控制信息根据信息类型分配优选级。根据分配优选级给TDM/TDMA时隙分配信息。

Description

数字电话中控制信息的传输
本发明涉及在固定长度时间帧内时隙中发送控制信息，特别是在时分复用/时分多址(TDM/TDMA)数字电话中。
本发明在此时应提及的权利要求中进行定义。
本发明涉及在其中根据信息类型分配优选级给控制信息并根据所分配的优选级分配信息给(TDM/TDMA)时隙的(TDM/TDMA)网络的节点之间发送控制信息的方法。
每个信息有一个能由一个值表示的分配的优选级。对于一些信息，根据其中信息的优选级太低以至不能发送的发射的每帧，相关的优选级值随之递增。
本方法特别适用于经由共享的TDM/TDMA链路发送多个控制信息的情况。例如，信息的不同类型可以是寻呼请求、信道分配、信息/状态请求和填充(空闲)信号。
本发明也涉及包括用于分配优选级给控制信息的分配装置和用于分配信息给TDM/TDMA时隙以便传输的分配装置的TDM/TDMA发射机。
节点或发射机可以是基站或用户单元。
本发明的优选实施例现将通过示例结合附图进行描述，其中：
图1是表示包括基站(BTE-基地终端设备)和用户单元(NTE-网络终端设备)的系统的示意图；
图2表示双工链路的帧结构和时序图；
图3是在各个时隙中的用于传输的正常数据包中控制信息进行优选的示意图；和
图4是在各个时隙中的用于传输的上行链路数据包的控制信息进行优选的示意图。基本系统
如图1所示，优选系统是其中从交换机到用户的本地有线环路已由固定基站与固定用户之间的全双工无线链路代替的部分电话系统。优选系统包括双工无线链路和用于实施必要协议的发射机与接收机。
在优选系统与诸如本领域熟知的GSM的数字蜂窝移动电话系统之间有相似性。此系统使用基于分层模型的协议，特别是下列层：PHY(物理)、MAC(媒体控制)、DLC(数据链路控制)、NWK(网络)。
与GSM的不同之处是，在优选系统中，用户单元是在固定位置上并且不需要越区切换设计(hand-off arrangements)或其他涉及移动性的特征。这意味着，例如，在优选系统中能使用定向天线和市电。
在优选系统中的每个基站提供在从整个频率分配中挑选的12个频率上的6条双工无线链路，以便使相邻基站间的干扰最小。双工链路的帧结构和时序表示在图2中，每条双工无线链路包括从用户单元到基站的一条上行链路和在固定频偏上的从基站到用户单元的一条下行链路。此下行链路是TDM，而上行链路是TDMA。所有链路的调制是π/4-DQPSK，和所有链路的基本帧结构是每个2560比特帧10个时隙，比特率是512kbps。下行链路是连续发射的并采用用于基本系统信息的广播信道。当没有用户信息要发射时，下行链路传输继续使用基本帧与时隙结构并包括一个适当的填充码型。
对于上行链路与下行链路两者来说，有两种时隙：在呼叫建立之后使用的正常时隙和在呼叫建立期间使用的导频时隙。
每个下行链路正常时隙包括24比特同步信息，后跟着24比特指定的S字段，该S字段包括8比特字头，其后跟着160比特指定的D字段，这后跟着24比特前向纠错，与8比特尾部，其后跟着12比特广播信道。
广播信道由一起形成由基站发射的下行链路共用信令信道的一帧的每个时隙中的段组成，并包括含有诸如时隙表、多帧、与超帧信息的链路信息的控制信息、无连接信息和其他系统操作基本信息。
D字段可以包括I或FAS信道数据，和S字段可以包括MS或SAS信道数据，I表示信息数据，在正常电话使用情况中是数字语音，但也能是诸如传真/调制解调器通信与ISON数据的其他数字数据。MS、FAS与SAS是系统控制信息其中MS信息往往用于呼叫建立和MAC协议的控制，慢的相关信令SAS往往用于呼叫中(in-call)的系统控制，和相关的信令FAS信息在还没有信息数据I发送时发送以用于快速的呼叫建立。
在呼叫建立期间，每个下行链路导频时隙包括频率校正数据和用于接收机初始化的训练序列，这里只有短S字段而没有D字段信息。
上行链路基本包括两种不同类型的数据包，第一种类型称为导频数据包，在连接建立之前使用，例如，用于ALOHA呼叫请求并允许自适应时间校准，另一种类型数据包称为正常数据包，在呼叫已建立时使用，并且由于使用自适应时间校准，所以是一个较大的数据包。
每个上行链路正常数据包包括在前后都跟着4比特宽度的斜坡(ramp)的的244比特的数据包，此斜坡和256比特时隙左边的剩余比特提供一个防护间隔，以阻止由于时序错误而引起的来自相邻时隙的干扰。每个用户单元调节其时隙传输的时序以补偿信号到达基站所花的时间。每个上行链路正常数据包包括24比特同步数据，其后跟着与每个下行链路正常时隙中同样数量比特的S字段与D字段。
每个上行链路导频时隙包括196比特长并包含定义60比特的扩充防护间隔的4比特斜坡的导频数据包。因为无时序信息可用，所以需要比较大的防护间隔，并且如果没有此防护间隔，传播将引起相邻时隙的干扰。导频数据包包括64比特同步，随后是以8比特字头开始并以16比特循环冗余校验、2个预留比特和8个尾比特结束的S字段的104比特，没有D字段。
上行链路导频包的S字段能包含已知为上行链路无连接UC信息的短信息信息。S字段下行链路能包括称为下行链路无连接DC信息的短信息信息。
在优选系统中使用询问响应协议为用户单元鉴别作出规定，通过将语音或数据与由与所发射的超帧号同步的密钥流生成器产生的不可预测的密码比特序列相组合来提供一般的加密。
另外，所发射的信号被乱序以便除去dc(直流)成分。控制信息的多路复用
来自共享一个共用通信信道的两个或更多源的信令信息通过给信息分配优选级并在每帧中发射具有最高优选级的信息进行多路复用。未发送的信息能有选择地使它们的优选级每帧递增，直到被发送为止。以这种方式在不同的信息源之间以一些预定方式共享可用的带宽，但是，如果没有来自其他源的业务，则所有带宽对任何一个源都是可用的。
这个技术用于多路复用具有更高层帧的数据段即SAS信息的MS信号(为熟知的MAC信令)。MS信息具有依其类型而定的固定优选级而SAS数据段对于它们保持未发送的每帧使其优选级递增。如果MAC信令和SAS数据段都不能使用，那么就发送填充信息(MS-空闲)。MS和SAS控制信息的优选级方案
正常数据包可以携带MS或SAS控制信息。
优选级方案的设计是为保证信息源得到可用带宽的公平分享。但是，如果没有来自其他源的业务，则所有带宽对任一个源都是可用的。
规则如下：
1.多路复用器有4个输入队列(queue)，一个用于每个类别的MS信息(每个是一个信息长)和一个用于SAS(一个段长)。
2.对MS信息给定固定优选级
3.对SAS段给定一个初始优选级值，此值然后对于其已被延迟的每个载体递增2。
4.多路复用器在每个可用载体上发射具有最高优选级的信息，此信息可以在那个载体上发射，除非16个连续段已在那个载体上发射。
5.如果16个连续SAS段已在任何载体上发送并且没有其他MS信息要发送，那么将在那个载体上发送信息MS-Idle-2。
优选级分配如表1所示
    涉及的载体         8
    涉及的连接         6
    MAC控制         4
    SAS段     1(初始优选级)
表1：MS/SAS优选级
这些不同信息类型的优选级示意地表示在图3中。导频数据包中的MS与UC信息的优选方案
在aloha时隙中发送的上行链路导频数据包可以携带MS系统控制信息或UC(称为上行链路无连接)信息。
优选级方案的设计是为保证信息源得到可用带宽的公平分享。但是，如果没有来自其他源的业务，则所有带宽对于任一个源都是可用的。
规则如下：
1.多路复用器有2个输入队列，一个用于MS和一个用于UC信息(每个是一个信息长)。
2.对MS信息给定一个固定优选级
3.对UC信息给定一个初始优选级值，每当一个MS信息传递给Aloha协议此值然后就递增2。
4.多路复用器将具有最高优选级的信息传递给争用协议。
优选级分配如表2所示：
   MAC控制＝MS信息         4
    UC信息     1(初始优选级)
表2：MS/UC优选级
这些不同的信息类型的优选级表示在图4中。一个用户单元(NTE)能接入至少一个aloha时隙。用户单元能接入每帧中多于一个的aloha时隙，假定遵循随机接入规则。广播信道中的MS与DC信息给定的优选级
广播下行链路MS信令在广播信道上与下行链路无连接DC信号多路复用。结果，广播信道可以包括寻址信息和/或系统广播信息，对于以小占空因数模式操作的终端来说，任何寻址信息必须在多帧内的适当帧中发送。
在广播信道中，MS信息标记如下：
A寻呼请求(Page-Request)
   多载体寻呼请求(Multi-bearer-Page-Requst)
B信道分配(Ch-Alloc)
   源请求确认(Resource-Request-Ack)
C DC逻辑信道(DC logical channel)
D时隙表(Slot-List)
E系统广播信息(System broadcast messages)
 [载波信息密码帧(Cipher-frame Carrier-Info)]
F MS-Idle(空闲)-B
类别A与C的信息在用于寻址在小占空因数操作中的用户时，必须在对应基站寻呼组的多帧的正确帧中发送。类别B的信息可以在任一帧中发送。
只有0至7帧可以用于小占空因数操作中的用户的寻呼组。
在寻呼组M中的一个用户只需倾听用于类别A与C中的信息的每个多帧的帧M。
广播MS信息和在DC信道上的数据的优选级表示在表3中。
帧号          信息1                 信息2
(在多帧中)    优选级顺序            优选级顺序
0-7           Am，Cm，A，B，C，D Am，Cm，A，D
8-9           A，D                  D
10-11         A，B，C，D            A，D
12-13         A，D                  D
14            A，B，C，F            A，F
15            E                     -
表3：广播优选级表
注意：
1.当信道分配和多载体寻呼请求信息和DC逻辑信道信息是10个八比特组长时，它们只能作为信息1出现并在使用它们的帧中将没有信息2。
2.当信道分配和多载体寻呼请求信息和DC逻辑信道信息是10个八比特组长时，它们不在帧8、9、12或13中出现，以保证第二信息的内容。
3.保证时隙表至少出现在帧8、9、12或13中。
4.保证系统广播信息至少出现在帧15中。
信息MS-Idle-B只在没有其他信息可用时使用。
优选级A、B和D的信息寻址到用户单元，寻呼请求和控制信息在用于寻址小占空因数模式的用户单元时，必须在多帧的正确帧中发送。信道分配(Ch-Alloc)可以在任何帧中发送。
除了时隙表信息之外，当两个MS信息在一帧中发送时，第二个信息不重复第一个信息，例如，广播数据单元可以包括两个寻呼请求信息，但只在这些信息寻址到不同的用户单元时。
MS信息是5个二进制比特的八比特组，而多载体寻呼请求和信道分配信息是10个八比特组的长度，DC信息也是10个八比特组。
16帧的多帧中只有帧0至7可用于在小占空因数操作中的用户单元寻呼组，小占空因数操作允许用户单元保持在准备接收呼叫状态中的同时保持着功率。

Claims (21)

1.在固定长度时间帧内的时隙中发射控制信息的方法，其中依据该信息类型给控制信息分配优选级，并且根据其分配的优选级给该信息分配时隙。
2.根据权利要求1所述的发射控制信息方法，其中每个信息有一个由一个值表示的分配的优选级。
3.根据权利要求2所述的发射控制信息的方法，其中对于所选信息类型，对其中发送另一更高优选级信息的每一帧，有关的优选级值增加。
4.根据前述的任一权利要求所述的发射控制信息的方法，其中组成控制信息的数据分配到至少一个时隙的预定部分。
5.根据前述的任一权利要求所述的发射控制信息的方法，其中控制信息是从用户单元发射到基站。
6.根据权利要求5所述的发射控制信息的方法，其中对于在用户单元与基站之间传输的自适应时间校准之后的时隙中的传输，对呼叫建立控制信息(MS)给定一个预定的优选级，和对于其中未发送呼叫中控制信息(SAS)的每一帧对呼叫中控制信息(SAS)给定一个预定的增加的优选级。
7.根据权利要求6所述的方法，其中MS信息包括与载体有关的信息、与连接有关的信息和媒体接入控制(MAC)信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其中对与载体有关的信息分配优选级值8、对与连接有关的信息分配优选级值6、对媒体接入控制(MAC)给定优选级值4、和对呼叫中控制信息给定初始优选级值1。
9.根据权利要求6至8的任一权利要求所述的方法，其中未发送的呼叫中的控制信息(SAS)的优选级值每帧增加2。
10.根据权利要求5所述的发射控制信息的方法，其中对于在用户单元与基站之间传输的自适应时间校准之前的时隙中的传输，控制信息包括呼叫建立控制信息(MS)和数据信息(UC)。
11.根据前述的任一权利要求所述的发射控制信息的方法，其中将帧分组为帧分组的重复序列(多帧)，信息具有根据当前帧分组而定的优选级。
12.根据权利要求11所述的方法，其中控制信息是从基站发送到用户单元，只在所选的帧分组中发送选择的信息类型。
13.根据权利要求13所述的方法，其中只在用户单元正期望一个可能的寻呼信息的帧分组中发送寻呼信息。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在一个16帧重复序列的帧0-7的任一帧中发送寻呼信息。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中只有低占空因数模式的用户单元期望寻呼信息。
16.根据权利要求11至15所述的任一权利要求的发射控制信息的方法，其中只在重复序列的所选择的帧分组中发射aloha时隙信息。
17.根据前述的任一权利要求所述的发射控制信息的方法，其中是通过无线电传输。
18.用于发射固定长度时间帧内的时隙中的数据包的发射机，包括用于给控制信息分配优选级的分配装置，还包括用于根据所分配的优选级给传输的时隙分配信息的分配装置。
19.根据权利要求18所述的发射机，包括发射时分复用格式的数据包和接收时分多址格式的数据包的基站。
20.根据权利要求19所述的发射机，包括在固定位置的发射时分多址格式的数据包和接收时分复用格式的数据包的用户单元。
21.发射在固定长度时间帧内的时隙中的数字数据信息的方法，其中依据控制信息类型给控制信息分配优选级，和依据所分配的优选级给传输的时隙分配控制信息。
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