CN1179504C - 在无线系统中传输信息的方法和相应的无线系统 - Google Patents

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Abstract

为了在所谓的“时隙模式”下在发信机(1)和收信机(2)之间传输压缩的信息，通过降低在发信机(1)内执行源编码的源编码速率来实现所述的压缩。如果设置不同的源编码速率，则所述的源编码速率可以最佳地与工作条件、尤其是与可供使用的传输容量相匹配。本发明譬如适用于UMTS移动无线系统。

Description

在无线系统中传输信息的方法 和相应的无线系统
技术领域
本发明涉及一种在无线系统中传输信息的方法，其中信息在发信机和收信机之间以压缩的形式进行传输，另外本发明还涉及一种相应的无线系统，尤其为相应的移动无线系统。
背景技术
众所周知，在移动无线系统中信息是嵌入在帧结构内进行传输的。所述的帧结构包括多个顺序传输的帧，而这些帧总是具有一定数量的时隙。就公知的移动无线系统而言，已经建议在所谓的压缩模式下运行移动无线系统的发信机，在该情形下，需传输的信息以压缩的形式在帧内被传输给收信机，以便-如同下文所详细讲述的一样-在该相应的帧内释放一部分被称为空闲时隙的信息比特，这部分信息比特可以在接下来的过程中用于频率间测试(对其它频率的测试)，以便譬如准备在不同的移动无线系统之间进行切换。为了进行压缩，所述的信息必须在被缩短的时间间隔内传输。与此有关的还有一些不同的措施，这在下文还将进行详细讲述。
图4示出了一种在移动无线系统中参与语音信号编码/解码的部件的简要方框图。需要通过高频传输链路12传输的信息首先利用数字式的源编码器9被转换成比特序列。如果这种需传输的信息为语音信息，则相应地使用语音编码器9。在接收侧相应地装设一种语音解码器15。被源编码或语音编码过的数据接着利用信道编码器10进行编码，其中在原本的信息比特中加入一些附加的冗余比特，利用它们来识别传输错误并随后对其进行校正。在接收侧设有相应的信道解码器14。在向收信机传输所述被信道编码过的信息之前，将该信息输入到交织器11中，由该交织器按照一定的方案对所述需传输的数据单元进行时间上的重排和时间上的扩展，由此来分散通常成束出现的错误，以便获得所谓的具有伪随机错误分布的无记忆传输信道，因为这是以大部分信道代码为前提的。最后，图4所示的高频传输链路或空气接口12包括一种位于发信机内的发射单元和一种位于收信机内的接收单元，其中，所述的发射单元将输送给它的需传输数据调制成载波信号，并按某种多路接入方法将其传输给所述的接收单元，再由该接收单元把接收信号下混频到基带中，然后输至解交织器13。
此时，在用于压缩所述需传输的数据的第一种措施中，规定在发信机的信道编码过程中使用较高的编码速率。由于在使用具有多个顺序传输帧的帧结构时可以使每个帧的信息比特数保持恒定，所以在具有较高编码速率的压缩帧内可以产生所谓的空闲时隙或空闲部分、也即没有装载信息的部分，这些空闲部分另外可被用来进行频率间测试，以便譬如准备在不同的移动无线系统之间切换。这种工作方式也被称为“时隙模式”，而且譬如在文献UMTS xx.03，第1.1章，“用于时隙模式的编码”中有过叙述。
另外，在文献ETSI SMG2 UMTS L1专家组，Espoo，Helsinki，1998年12月14-18中，曾建议在传输期间为上述的频率间测试使用所谓的DTX(非连续传输)时隙，也即在话音停顿时不传输信息的时隙。在某些业务中可以由如下方式来产生这类DTX时隙，即每次所需的传输容量与可能的扩展因子不相吻合。但该方法的缺点在于，将会产生数量级为相应DTX时隙长度的附加延迟(这在下文可以理解为具有有效话音的相应时隙的时延)。
用于压缩需传输的信息的另一种措施规定，在采用代码多路复用方法(CDMA，码分多址)作为多路接入方法时使用一个极小的扩展因子。当在数字式移动无线系统中使用代码多路复用方法时，所有的用户同时可以使用全部可供利用的系统带宽。为了避免各用户之间的冲突，为各用户的数字数据装设了不同的代码序列，以便对相应的发射信号进行扩展，因此该代码序列也被称为扩展码。收信机的接收单元同步地利用发信机的发射单元的代码序列进行工作，并对发射侧的扩展进行逆转。通过收信机内的解扩展过程，只对如下的信号再次进行解扩展和由此缩小其带宽，即该信号使用与收信机相同且同步的扩展码。如果在发信机内使用一种使发射信号产生极小扩展的扩展序列，那么就可以在时间上压缩所述需传输的信息。
发明内容
本发明所基于的任务在于提供另一种可简单实现的替换方案，以便在尤其为移动无线系统的无线系统中压缩地传输信息。
根据本发明的在无线系统中传输信息的方法，其中，需传输的信息在发信机内通过源编码被转换成数字数据，并随后被调制成载波信号；由此被源编码且被调制成载波信号的信息被嵌入在一种帧结构内传输给收信机；而且在所述帧结构的一些确定的帧内以压缩的形式传输所述的信息；通过降低被用来执行源编码的源编码速率，在所述的发信机内压缩所述需要在一些确定的帧内以压缩的形式传输的信息。
根据本发明，通过如下方式来实现所述的压缩，即降低在发信机内用于源编码的源编码速率，使得譬如为语音信号的源信号利用更低的比特率进行传输。通过前文所讲述的压缩，可以在相应的传输帧内产生所谓的空闲时隙，它可以被用来准备在不同的移动无线系统之间进行切换。
为了进行源编码或语音编码，优选地设定一种可变的源编码速率，使得可以根据工作条件来在不同的源编码速率之间进行切换。如果比如作用为发信机的移动台再也不能提供足够的预备功率来实现功率的提高，以便利用标准(提高)的源编码速率进行源编码，那么就可以为所述的源编码使用比该标准源编码速率更低的编码速率。同样，在该情形下还可以使用于所述压缩的源编码速率与可供使用的传输容量进行最佳地匹配。
本发明的优点在于，通过压缩而为语音传输得出所述的空闲时隙，只会给移动无线系统的性能带来极小的损害。
根据本发明的无线系统，其具有发信机和收信机，其中所述的发信机具有一种用于对需传输的信息进行源编码的源编码器，以便将所述的信息转换为数字数据，而且该发信机还具有一种发射单元，以便将由此被源编码的信息调制成载波信号，并将其嵌入在一种帧结构内传输给收信机，其中，在所述帧结构的一些确定的帧内以压缩的形式把所述的信息传输给所述的收信机。所述的源编码器为执行所述的源编码而提供了不同的源编码速率；而且所述的源编码器利用降低的源编码速率执行所述的源编码，以便以压缩的形式传输所述的信息。
本发明尤其可以应用于UMTS(通用移动电信系统)移动无线系统，以便执行譬如与GSM(全球移动通信系统)移动无线标准相类似的切换过程。对于所述的UMTS移动无线标准，已经公知有具有不同语音编码速率的所谓的AMR(自适应多速率编码器)语音编码器。但这种不同的语音编码速率只是为不同的传输条件而设置的。现在根据本发明，建议也通过压缩所述需传输的信息来为工作在所谓的“时隙模式”下的各个帧应用不同的语音编码速率，以便产生上述的空闲时隙，其中，由于这些相关的帧从开始起就是已知的，所以这可以非常简单地实现。
附图说明
下面参考附图并借助实施例来阐述本发明。
图1示出了在应用本发明时所采用的、用于压缩需传输的信息的压缩率的简要图示，
图2示出了用于说明在移动无线系统中传输信息的一般图示，
图3示出了按照现有UMTS标准的、用于所谓的下行链路连接的帧结构和时隙结构，以及
图4示出了在移动无线系统中参与传输和编码或解码的部件的简要方框图。
具体实施方式
下面借助在UMTS移动无线系统中的优选应用来阐述本发明。此外，出于简化的原因，假定需传输的信息为语音信息。但本发明原则上也可以应用于其它的移动无线系统或其它类型的信息，尤其是在UMTS移动无线系统中也可以被用来传输数据或移动图像或多媒体数据。
图2示出了位于移动无线系统的基站1和移动台2之间的一般通信。从基站1通往移动部分2的连接被称为下行链路或正向链路连接，而从移动部分2通往基站1的连接被称为上行链路或反向链路连接。作为下行链路连接的特殊情况，所谓的“时隙”下行链路传输也是已知的。如同上文所述，在这种被称为“时隙模式”的工作模式下，尝试在发射侧对相应帧(“时隙帧”)内需传输的信息进行时间压缩，以便利用该方法在所述的帧内产生一个没有被信息比特占用的、被称为空闲时隙的部分，该部分可以被用来进行频率间测试，以便准备在不同的移动无线系统之间切换。
现在，尤其在UMTS移动无线系统的标准中来讨论该“时隙模式”。
图3示出了经过也被称为DPCH(专用物理信道)的UMTS移动无线信道所建立的下行链路连接的帧结构和时隙结构。所述时延为720ms的帧结构尤其包括72个帧时延为10ms的相同结构的帧3，其中每个帧又分别具有16个时隙4，该时隙的时延为0.625ms。每个时隙4包括一些比特信息，而这些比特信息被划分给逻辑控制信道(DPCCH，专用物理控制信道)和逻辑数据信道(DPDCH，专用物理数据信道)。所述DPCCH部分的比特包括一个领示比特序列5、所谓的用于功率控制的TPC(发信机功率控制)控制比特6、以及用作格式标识信息的TFI(发信机格式标识)控制比特7。所述DPDCH部分包括有用数据比特8。图3所示的结构譬如可以参见文献ETSI STC SMG2 UMTS-L1：Tdoc SMG2 UMTS-L1221/98。上行链路的帧结构类似于该下行链路的帧结构，而各个帧结构之间的差异对本发明是没有意义的。
在发信机内，从开始起就知道按时间顺序传输的帧3中的哪些帧应该工作在“时隙模式”。为此，在发射侧必须对这些帧内所包含的信息或需传输的信息进行压缩，以便在缩短的时间间隔内在相应的帧内传输这些信息。
为此本发明建议，由图4所示的源编码器或语音编码器9通过如下方式来实现所述的压缩，即采用比普通语音编码要低的语音编码速率来进行语音编码，以便用更低的比特率来压缩所述的信息或语音信号。
图1举例示出了在时间上依次相继的6个帧3，其中由语音编码器9针对相应的帧采用了一些压缩率。图1示出的前两个帧3利用标准的语音编码速率进行编码，这与目前公知的现有技术是一致的。在这两个帧之后紧接着3个按照本发明利用较低语音编码速率或较高压缩率进行编码的帧3。由于采用了较低的语音编码速率，所以要在更短的时间间隔内传输那些需要在相应帧内传输的信息比特，以便在每个这种帧内产生一个上述没有被信息比特占用的部分16。
如果上文已讲述过的一样，所述被称为空闲时隙的空闲部分16可以被有利地用来进行频率间测试，以便准备在不同的移动无线系统之间进行切换，而这又是双频带或多频带移动台的一个重要的功能特性。在UMTS移动无线系统中，为上行链路和下行链路连接设立了不同的传输频率，以便同时进行发射和接收，如果譬如需要把这种按照频率双工方法(FDD，频分双工)工作的UMTS系统的通信传输到GSM移动无线系统，那么为了准备切换，必须要为GSM移动无线系统执行所谓的BCCH(广播控制信道)载波功率测试，并对GSM移动无线系统的频率校正信道(FCCH)或同步信道(SCH)进行测定、解码，而且使它们与先前执行的功率测试相协调。如果图1所示的空闲时隙16足够长，那么就可以在这些时隙内实现上述的测试。
根据图1所示的实施例，由所述发信机的语音编码器提供不同的语音编码速率，而且根据工作条件来使用该语音编码速率。如图1所示，中间的帧3具有最低的语音编码速率，且相应地用最高的压缩率进行编码，这便相应地产生了时延最长的空闲时隙16。相邻的两个帧同样也利用比标准语音编码速率更低的语音编码速率来进行编码，以便实现所述需传输的信息的压缩。但是，其语音编码速率要高于位于中间的帧，因此构造在其内的空闲时隙16的时延也较短些。
在发信机内譬如也可以设立一种单元，由它来测定当前可供使用的传输容量并将其通知给语音编码器，以便让该语音编码器根据该可供使用的传输容量来选择最佳的语音编码速率，并将其用于语音编码。在此，所述的传输容量在上行链路中主要取决于移动台2的发射功率，而在下行链路中取决于基站1的总功率。同样，如果所述的发信机为移动台2，而且该移动台2再也没有足够的预备功率来实现所需的功率提高，以便利用较高的语音编码速率进行语音编码，那么，可以在该移动台内降低所述的语音编码速率。
根据一种特殊的实施例，尤其如此来构造所述的语音编码器9，使得它可以提供三个不同的语音编码速率。最高的语音编码速率被用来对需要在非压缩模式或非“时隙模式”下传输的帧进行语音编码。相反，其它较低的两个语音编码速率被用于“时隙模式”，其中，当此时的发射功率足够时使用较高的语音编码速率，否则就为“时隙模式”使用较低的语音编码速率。这两个低于常规语音编码速率的语音编码速率可以产生一个具有足以进行频率间测量的时延的空闲时隙。
另外，所述源编码速率的变化也可以与其它的压缩方法结合起来，譬如本说明书序言所讲到的压缩方法。譬如，除了降低源编码速率之外，还可以改变信道编码速率或采用其它的扩展因子。如果所述降低的源编码速率不能满足产生足够长的空闲时隙16，那么这将是非常有利的。
根据一种尤其有利的扩展方案，如此强烈地降低所述的源编码速率，使得无需提高发射功率便可以传输相应的信息。

Claims (13)

1.在无线系统中传输信息的方法，
其中，需传输的信息在发信机(1)内通过源编码被转换成数字数据，并随后被调制成载波信号，
其中，由此被源编码且被调制成载波信号的信息被嵌入在一种帧结构内传输给收信机(2)，而且
其中，在所述帧结构的一些确定的帧(3)内以压缩的形式传输所述的信息，
其特征在于：
通过降低被用来执行源编码的源编码速率，在所述的发信机(1)内压缩所述需要在一些确定的帧(3)内以压缩的形式传输的信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述的源编码速率在发信机(1)内是针对每个帧(3)专门匹配的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
与其它帧相比，所述一些确定的帧(3)内的信息是在更短的传输时间内传输的，其中为这些帧使用比所述的其它帧更低的源编码速率。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于：
相应帧(3)的用于传输相应信息的传输时间越短，所述的源编码速率则被选择得越小。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
根据所述可供使用的传输容量来选择所述用于源编码的源编码速率。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
在标准情况下利用某一标准的源编码速率进行源编码；而且
如果所述发信机(1)的发射功率不满足所述的标准源编码速率，则利用比所述标准源编码速率更低的源编码速率来进行源编码。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
除了改变所述的源编码速率外，还通过改变信道编码速率和/或通过改变扩展因子来实现压缩所述需要以压缩形式传输的信息，其中，所述的信道编码速率被用来在发信机(1)内对所述需传输的信息进行信道编码，而所述的扩展码则被用来在发信机(1)内对所述需传输的信息进扩展。
8.无线系统，
具有发信机(1)和收信机(2)，
其中所述的发信机(1)具有一种用于对需传输的信息进行源编码的源编码器(9)，以便将所述的信息转换为数字数据，而且该发信机(1)还具有一种发射单元(12)，以便将由此被源编码的信息调制成载波信号，并将其嵌入在一种帧结构内传输给收信机(2)，其中，在所述帧结构的一些确定的帧(3)内以压缩的形式把所述的信息传输给所述的收信机(2)，
其特征在于：
所述的源编码器(9)为执行所述的源编码而提供了不同的源编码速率；而且
所述的源编码器(9)利用降低的源编码速率执行所述的源编码，以便以压缩的形式传输所述的信息。
9.如权利要求8所述的无线系统，其特征在于：
所述的源编码器(9)针对每个帧(3)专门地调整所述的源编码速率。
10.如权利要求8所述的无线系统，其特征在于：
所述的源编码器(9)根据所述可供使用的传输容量来选择所述用于源编码的源编码速率。
11.如权利要求8所述的无线系统，其特征在于：
所述的源编码器(9)在标准情况下利用某一标准的源编码速率进行源编码；而且
如果所述发射单元(12)的发射功率不满足所述的标准源编码速率，则所述的源编码器(9)利用比所述标准源编码速率更低的源编码速率来进行源编码。
12.如权利要求8所述的无线系统，其特征在于：
所述的发射单元(12)根据UMTS移动无线标准把所述的信息传输给所述的收信机(2)。
13.如权利要求8所述的无线系统，其特征在于：
所述的源编码器(9)或发信机(1)被构造用来执行权利要求1～7之一所述的方法。
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