CN1227946C - 格式化同步和异步数据的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种方法(90)以及有关装置(10)，根据共同格式格式化诸如ATM数据业务的异步数据以及诸如同步话音业务的同步数据。一旦根据共同格式进行格式化，在两种不同类型的通信系统(22、28)的操作过程中产生的数据可以通过共同的无线链路传递。单一频带可用于传递在至少两个单独的通信系统(22、28)的操作过程中产生的通信信号。

Description

格式化同步和异步数据的方法及装置
技术领域
本发明一般涉及通过无线空中接口的数据通信。更具体地，本发明涉及一种方法及有关的装置，根据定义一个超帧的共同格式对异步和同步数据格式化，藉此允许通过无线空中接口选择性地传输异步和同步数据。
背景技术
一旦进行了格式化，异步和同步数据可以在单一无线链路上发射。藉此，不同类型的无线网络能够在单一频带上共存。
超帧被分成独立的部分。一个部分定义专用于异步数据的帧；另一部分定义专用于同步数据的帧。专用于传递不同类型数据的超帧的独立部分可以动态划分，藉此最有效地利用可用带宽。当有必要传递更多的异步数据时，就将超帧更多的部分分配给异步数据传输。类似地，当有必要传递更多的同步数据时，就将超帧更多的部分相应地分配给这种同步数据传输。超帧的字头部分至少表示超帧的哪个部分包含异步数据以及超帧的哪个部分包含同步数据。
通信技术的进步使数据在发送和接收站之间的传递方式得到了很大改进。
例如，在无线通信中，数字通信技术的进步允许引入并普及新类型的通信系统。例如，利用数字通信技术的蜂窝通信系统已经在很多区域中安装并广泛使用。常规的蜂窝通信系统一般发射同步话音以及其它数据。
通信技术的进步也有利于计算机系统的分散。处理设备可以分布在单独的位置并通过网络连接连在一起。当连在一起时，处理设备构成LAN(局域网)。LAN组合可以连接在一起构成WAN(广域网)。
分组数据协议ATM(异步转移模式)是常用于数据通信中的标准协议。在ATM通信中，在发送和接收站之间传递的数据被格式化成固定长度的信元。信元组构成发送和接收站之间发射的数据分组，完成其间的通信。
通信技术的进步也允许无线和网络连接通信系统的合并。例如，对于便携计算机这样的终端设备可以通过无线链路连接到无线通信系统的网络基础设施上，然后再通过网络或其它有线连接到数据终端。为了在终端设备和数据终端之间通信，终端设备可以使用ATM协议，而且构成数据分组的ATM信元在终端设备和数据终端之间的无线链路上发射。
无线通信系统的通信容量有时受到所分配的构成在其中操作的无线信道的频率的限制。由于无线通信在同步数据的常规通信以及ATM类型数据通信上的使用越来越多，已经提出了建议对这类通信分配附加的频段。
例如，已经提出建议使用5GHz频段中可用的频率进行同步数据通信以及ATM这样的异步数据通信。即，同一无线链路用于异步数据通信以及同步数据通信。因此，不同类型的无线网络必须在一个频段中共存。
同步通信一般可以通过窄带技术实现。而且用于接收以这种方式传递的同步数据的接收机只需接收和处理窄带信号。相反，至少一些异步通信是通过宽带技术实现的。例如，多媒体通信一般利用宽带技术来完成。
窄带接收机一般比宽带接收机需要较少的功率和处理能力，因为宽带接收机必须构造为在宽范围频率上接收数据。
如果窄带、同步和宽带、异步通信在共同的频段上实现，一种格式化方案不要求只用于接收同步通信的接收机在宽频段上接收通信信号。
也就是说，在只传递同步、窄带数据的无线网中操作的无线接收机不必构造为也接收宽带数据，例如那些根据ATM传递的数据，或其它异步数据传输。
欧洲专利申请EP 0713 347A2已经公开了一种允许在宽带通信网络中进行同步传输模式(STM)和分组模式访问的方法和设备，其也可被用于无线环境中。在该申请中帧被分成两个区域：具有变化长度时隙的STM区域和ATM区域。这些区域之间的边界可以动态变化。然而，在该申请中并没有解决上述问题。
根据这些有关同步和异步数据通信的背景信息，本发明进行了相当大的改善。
发明内容
本发明因此优选地提供了一种方法及其有关装置，根据定义超帧的共同格式对异步和同步数据格式化。一旦被格式化，异步及同步数据就可以选择性地在发送和接收站之间的无线空中接口上发射。
不同类型的数据可以在单一频段上发射。因此，不同无线网的发送和接收站分别独立地用于发送和接收在单一频段内定义的无线信道上传递的通信信号。
在本发明的一个实施例中，超帧被分成三个部分。一个部分定义为异步数据通信分配的帧。第二部分定义为同步数据通信分配的帧。而第三部分构成形成字头的控制信息部分。
在一个实施例中，为异步和同步数据通信分别分配的第一和第二部分的长度可以根据业务条件动态分配。当要发射的异步数据水平增长时，超帧的更多部分分配给异步数据通信。而且，当要传输的同步数据水平增长时，超帧中更多部分帧分配给同步数据通信。当业务条件改变时，进行超帧中帧分配的重新分配。
由于超帧的格式化，一个频段可以为一种类型以上的数据通信而分配。
超帧结构可用于使用不同类型调制方案的各种通信系统中的任意一个。例如，在一个实施例中，超帧结构在TDMA(时分多址)通信方案中使用，载波被分成时隙。分配给异步数据通信的超帧中的帧在第一组所选时隙中发射。而且，同步数据帧在第二组时隙中发射。最开始的时隙被选为传递字头信息，藉此通知接收站向其发射数据帧的时隙将要发射。
在另一个实施例中，超帧结构在FDMA(频分多址)通信方案中使用。在FDMA方案中，字头信息在第一所选副载波上发射，其它的副载波用于同步数据和异步数据通信。字头信息包括要传递异步数据和同步数据的副载波的指示。
在另一个实施例中，超帧结构用于CDMA(码分多址)通信方案中。字头信息根据第一键码编码。异步数据根据至少是第二键码编码，同步数据根据至少是第三键码编码。字头信息包括键码信息，发射到所选接收机的数据根据它进行编码。藉此，接收机能够对向其发射的数据解码。
因此在这些以及其它的方面中，方法及其有关装置在无线通信系统中对异步数据和同步数据结构化。数据根据构成超帧的共同数据格式而被结构化。异步数据和同步数据，一旦格式化成超帧之后，在所选电磁频谱部分内定义的空中接口上选择性地在至少一个发送站和至少一个接收站之间发射。超帧的异步数据部分被标明。异步数据部分根据在至少一个发送站和至少一个接收站之间发射的异步数据水平而具有异步数据长度。超帧的同步数据部分被标明。同步数据部分根据在至少一个发送站和至少一个接收站之间发射的同步数据水平而具有同步数据长度。超帧的控制信息部分也被标明。控制信息部分表示异步数据长度值和同步数据长度值。
本发明更完整的评价及其范围可以从如下简单概述的附图、发明目前优选实施例的如下描述细节以及所附的权利要求中得到。
附图说明
图1说明了根据本发明一个实施例构造的超帧，允许一个以上通信系统在单一无线链路上进行通信。
图2说明一个功能框图，表示两个通信系统利用图1所示的超帧在共同的无线链路上传递下行链路信号的方式。
图3说明一个类似于图2所示的功能框图，但是使用图1所示的超帧结构在共同无线链路上传递上行链路信号。
图4说明一个通信系统的功能框图，用于收发格式化成图1所示的超帧结构的通信信号。
图5说明TDMA(时分多址)通信方案的时隙，根据它在本发明一个实施例中发射根据图1所示的超帧结构而格式化的通信信号突发。
图6说明FDMA(频分多址)通信方案中定义的频道，根据它在本发明另一个实施例中发射根据图1所示的超帧而格式化的通信信号。
图7说明CDMA(码分多址)通信方案，根据它在本发明另一个实施例中发射根据图1所示的超帧而格式化的通信信号。
图8说明方法流程图，列出了本发明实施例中方法的方法步骤。
具体实施方式
首先转到图1，说明了一个超帧，一般性地用10表示。超帧10提供了公共数据格式，允许在共同无线链路上传递不同类型通信系统产生的通信信号。通过在共同无线链路上传递独立通信系统的操作过程中产生的通信信号，可以有效地利用用于通信的有限频谱。
图中所示的示范实施例的超帧10包括三个独立部分，字头部分14、第一数据部分16、以及第二数据部分18。图1中所示的示范超帧结构10，例如允许在共同无线链路上传递同步窄带语音和数据业务并传递ATM(异步转移模式)信元，藉此允许不同类型数据在共同无线链路上传递。在其它实施例中，其它数据部分在超帧中定义，以便允许其它通信系统在共同通信链路上操作。
在示范实施例中，第一和第二数据部分16和18各具有可变帧(或其它段)长。各个数据部分16和18的长度根据一个特定通信系统要求在特定时间段内传递的通信水平而自由选择。恰当地将或多或少的帧(或其它段)分配给第一或第二数据部分。当在一个通信系统中实现的通信水平增加时，与那个通信系统关联的帧部分长度增加以便适应通信水平的增长。
超帧10的字头部分14包括控制信息，表示数据部分16和18的哪个帧正发射到特定的通信系统接收站。例如，第一数据部分包括多个帧，各种这样的帧包括要传递到不同接收站的通信信号突发。超帧10的字头部分14包括信息，向各个接收站表示第一数据部分16的哪个帧要发往各个接收站。
超帧10的字头部分14类似地包括与第二数据部分18的帧有关的控制信息。
由于超帧10的字头部分14包括表示发往特定接收站的通信突发的位置的控制信息，在窄带、语音及数据通信系统中操作的接收机无须做成也可接收在共享相同无线链路的无线宽带ATM通信系统操作中传递的信号突发。包含在超帧10字头部分14中的控制信息为窄带接收机提供所需信息，允许接收机调谐到恰当的窄带信道接收发往它的通信突发。因此，只需要在窄带通信系统中操作的接收站只需构造为接收并处理窄带信号。接收并处理整个宽带信号的额外要求因此也就避免了。例如这种接收站的电路只需包括常规的用于接收窄带语音和数据的话音编码器(即，声码器)；允许接收ATM数据的特殊话音编码器不必在这种接收站中。
在一个实施例中，第一数据部分16构成ATM业务区，第二数据部分18构成同步语音和数据业务区，语音业务区由n个语音和数据业务段构成，其中n是大于或等于0的值。每个段能够传输m个语音信道，其中m大于或等于1。语音业务段的n值在超帧10的字头部分14中规定。而且，在超帧的各个部分16和18中进行了业务预留。通过自适应地选择分配给16和18每个部分的段数，超帧10的自适应构造有利于有效地使用定义超帧的无线链路。例如，如果在所选的时间段内只进行ATM通信，那n＝0。相反，如果ATM务有限，而大量的语音业务用户将通过无线链路通信，那么n值就较大。
图2说明了超帧10，同样表示为包括字头部分14、第一数据部分16以及第二数据部分18。而且，字头部分14包括控制信息，而数据部分16和18被分成段，这里就是数据帧。在示范实施例中，第一数据部分16分配给ATM业务，第二数据部分18分配给同步语音和数据业务。
固定站址收发机22构成发送站，用于发送被格式化成超帧10的ATM业务部分16的ATM业务突发。部分16中的每个帧为与单个移动站24的通信而分配。超帧10的字头部分14包括控制信息，向移动终端24表示ATM业务部分16中的哪个帧将在各个移动终端中处理。箭头26代表用ATM业务帧格式化超帧10的ATM业务部分16，以及ATM业务部分16帧的接收和处理。
图2还说明了在同步窄带语音及数据通信系统中操作的固定站址收发机28。收发机28在这里构成发送站，用于根据超帧10格式，向多个移动终端中所选的一些(这里是移动终端32)传递同步数据突发。图中所示的箭头34代表根据超帧10的格式向单个移动终端32传递的同步数据帧通信。包含在超帧10字头部分14中的控制信息向移动终端32提供有关如何定位发给它的同步数据帧的指示。超帧10的这些部分由各个移动终端32来处理。
图3再次说明了超帧10，同样被表示为由字头部分14、第一及第二数据部分16和18构成。第一数据部分16同样分配给ATM业务，而且数据部分18分配给窄带同步语音及数据业务。而且，ATM通信系统的固定站址收发机22以及移动终端24再次在图中表示。同步语音和数据通信系统的固定站址收发机28和移动终端32也在图中表示。
这里，固定站址收发机22及28分别构成接收移动终端24和32产生的上行链路传输的接收站。箭头36代表单个移动终端24传递到固定站址收发机22的上行链路突发的传输。类似于图2所示的下行链路传输，字头部分14包括控制信息，向由收发机22构成的接收站表示各个移动终端24所传递的上行链路传输的位置。图中所示的箭头38代表同步语音及数据通信系统中单个移动终端32的上行链路传输。同样，包括在字头部分14中的控制信息向固定站址收发机28表示构成各个移动终端32上行链路传输的数据帧的位置。
图4说明一个通信系统，一般性地用50表示，具有发送站52和接收站55，通过无线链路连接在一起。在发送站52和接收站55之间传递的数据根据图1所示的超帧10格式化。异步数据业务，例如ATM数据业务，以及同步话音及数据业务可以在同一无线链路上传递到一个或多个接收站55。这里，发送站52用于发射ATM数据业务以及同步语音及数据业务。
发送站52包括ATM数据源54，构成传输到接收站54的ATM数据源。ATM数据源54产生的ATM数据通过线路56提供给ATM信元格式器58，将ATM数据格式化成ATM信元，即ATM数据格式化的常规方式。ATM信元通过线路62提供给协议单元64。
发送站52还包括同步语音及数据源66。源66产生的同步语音及数据通过线路68提供给同步语音及数据格式器72，将同步语音及数据格式化成线路74上的同步语音/数据帧。线路74连接到协议单元64，藉此将格式器72构成的帧提供给协议单元64。
在一个实施例中，数据源54和66以及格式器58和72功能性地在个人计算机或工作站中构成。而且，协议单元64功能性地在无线基站中构成，具有延伸到基站的线路62和74。
在另一个实施例中，协议单元64功能性地在移动终端中构成。同样功能性地在个人计算机或工作站中构成的数据源54和66以及格式器58和72，通过线路62和74连接到移动终端，线路62和74或者构成有线连接或者某种类型的RF(射频)，例如红外连接。
协议单元64执行MAC、LLC以及越区切换等功能。通过线路62和74提供给协议单元64的帧和信元的交织为数据超帧(例如以前在图1中所示的超帧10)的构成做好准备。构成超帧字头部分的控制信息也提供给协议单元64。
协议单元64通过线路76连接到基带处理单元78。基带处理由基带处理单元78进行。基带处理单元78通过线路80连接到HF(高频)收发电路82。前端收发机82用于将格式化成超帧的数据转换成可以在发送站52和接收站55之间提供的无线链路上发射的射频信号。
接收站55的结构包括类似于(但通常是相反的)所示的构成发送站52的单元。也就是说，例如前端收发机，当构成接收站的一部分时，将射频信号下变频到可以由基带处理单元处理的基带信号。协议单元恰当地从接收的超帧中提取ATM信元和语音数据帧，数据源54和66相反地构成数据接收机。
在一个实施例中，通信系统50根据TDMA(时分多址)通信方案操作。图5说明了根据TDMA通信方案构成的示范帧83。每个帧由多个时隙84个构成。图中所示的示范帧由八个时隙构成，每个包含将发往特定接收站的通信数据突发。字头信息包含在至少一个时隙中，这里是第一个时隙。
在另一个实施例中，通信系统根据FDMA(频分多址)通信方案操作。图6说明了多个载波，这里是载波f1-fn。字头信息在其中一个载波上发射。其它数据在其它所选的载波上传递。窄带接收机从一个所选载波上发射的字头信息中提取信息。这种信息为接收站提供调谐到哪个信道以便接收发往它的通信信号突发的指示。
在本发明的另一个实施例中，通信系统50根据CDMA(码分多址)通信方案操作。图7说明相同频率范围上传递的各种信号。这里，用块86表示的键码在接收站中用于对发往它的编码信息解码。根据第一键码解码而被解码的信息为接收站提供信息，使接收站对发往接收站的通信突发解码。
图8说明本发明一个实施例中的方法，一般性地用90表示。该方法根据构成超帧的共同数据格式构造无线通信系统中的异步数据和同步数据。首先，并由块92所示，指定了超帧的异步数据部分。异步数据部分具有根据至少一个发送站和至少一个接收站之间发射的异步数据水平而定的数据长度。
也指定了超帧的同步数据部分，由块94表示。同步数据部分具有根据至少一个发送站和至少一个接收站之间发射的同步数据水平而定的数据长度。
而且，正如块96所示，指定了超帧的控制信息部分。控制信息部分表示异步数据长度值和同步数据长度值。
因此本发明实施例的操作优选地使异步和同步数据在单一无线链路上发射。不同类型的无线网络因此能够在单一频段中共存。专用于传递不同类型数据的超帧的单个部分可以动态地划分，藉此最大效率地利用可用带宽。超帧中包含数据的独立部分长度的分配以及重分配，根据业务状况的改变而改变，使得在单一频段上允许适当的通信水平。
前面描述是实现本发明的优选例子，发明范围不应由本描述所限制。本发明的范围由如下权利要求限定。

Claims (14)

1.在无线通信系统中，根据构成超帧的共同格式对异步数据和同步数据结构化的方法，异步数据和同步数据一旦格式化成超帧之后，选择性地在至少一个发送站和至少一个接收站之间、在所选的电磁波谱部分内定义的空中接口上发射，所述方法包括如下步骤：
指定超帧的异步数据部分，异步数据部分具有根据至少一个发送站和至少一个接收站之间发射的异步数据水平而定的异步数据长度；
指定超帧的同步数据部分，同步数据部分具有根据至少一个发送站和至少一个接收站之间发射的同步数据水平而定的同步数据长度；
指定超帧的控制信息部分，控制信息部分表示超帧中的异步数据长度值和同步数据长度值。
控制信息部分构成处于超帧前端部分的字头部分。
2.权利要求1的方法，其中，当异步数据长度具有至少一个异步数据帧长时，在所述指定异步数据部分的步骤中指定的异步数据部分处于字头部分之后。
3.权利要求2的方法，其中，当同步数据长度具有至少一个同步数据帧长时，在所述指定同步数据部分的步骤中指定的同步数据部分处于异步部分之后。
4.权利要求1的方法，其中，当同步数据长度具有至少一个同步数据帧长时，在所述指定同步数据部分的步骤中指定的同步数据部分处于字头部分之后。
5.权利要求1的方法，其中，至少一个发送站包括第一多个发送站，每个能够发射异步数据，其中在所述指定异步数据部分的步骤中指定的异步数据部分包括数帧，而且所述指定异步数据部分的步骤包括分配第一多个发送站中的每个发送站，使其在异步数据部分的至少一个帧中发射异步数据。
6.权利要求5的方法，其中，至少一个接收站包括第一多个接收站，每个能够接收异步数据，而且在所述指定控制信息部分的步骤中指定的控制信息部分还表示异步数据部分中至少一个帧中的哪个帧由第一多个发送站中的单独一个发射到第一多个接收站中的单独一个。
7.权利要求1的方法，其中，至少一个发送站包括第一多个发送站，每个能够发射同步数据，其中在所述指定同步数据部分的步骤中指定的同步数据部分包括数帧，而且所述指定同步数据部分的步骤包括分配第一多个中的每个发送站，使其在同步数据部分的至少一个帧中发射同步数据。
8.权利要求7的方法，其中，至少一个接收站包括第一多个接收站，每个能够接收同步数据，而且在所述指定控制信息部分的步骤中指定的控制信息部分还表示同步数据部分中至少一个帧中的哪个帧由第一多个发送站中的单独一个发射到第一多个接收站中的单独一个。
9.权利要求1的方法，其中，至少一个发送站包括至少一个多数据发送站，能够选择性地发射异步数据和同步数据，其中同步数据部分包括数帧，异步数据部分包括数帧，而且所述指定异步数据部分的步骤包括将异步数据部分中的至少一帧分配给至少一个多数据发送站。
10.权利要求9的方法，其中，所述指定同步数据部分的步骤包括将同步数据部分中的至少一帧分配给至少一个多数据发送站。
11.权利要求10的方法，其中，至少一个接收站包括至少一个多数据接收站，能够选择性地接收异步数据和同步数据，而且在所述指定控制信息部分的步骤中指定的控制信息部分还表示异步数据部分中的哪个帧以及同步数据部分中至少一帧中的哪个帧由至少一个多数据接收站接收。
12.权利要求1的方法，其中，无线通信系统包括定义至少一个载波的TDMA(时分多址)通信系统，至少一个载波分成多个时隙，而且控制信息部分还表示在多个时隙的哪个时隙中发射异步数据以及在多个时隙的哪个时隙中发射同步数据。
13.权利要求1的方法，其中，无线通信系统包括定义多个副载波的FDMA(频分多址)通信系统，而且控制信息部分还表示在多个副载波的哪个副载波上发射异步数据以及在多个副载波的哪个副载波上发射同步数据。
14.在具有至少一个发送站和至少一个接收站的无线通信系统中，根据构成超帧的共同数据格式对异步数据和同步数据结构化的装置的改进，异步数据一旦格式化成超帧之后，选择性地在所选的电磁波谱部分内定义的空中接口上发射，所述装置包括：
异步数据部分指示器，连接以便接收在至少一个发送站和至少一个接收站之间发射的异步数据水平指示，所述异步数据部分指示器指定超帧第一部分具有第一所选长度，第一所选长度根据异步数据水平指示而定；
同步数据部分，连接以便接收在至少一个发送站和至少一个接收站之间发射的同步数据水平指示，所述同步数据部分指示器指定超帧第二部分具有第二所选长度，第二所选长度根据同步数据水平指示而定；以及
控制信息指示器，连接以便接收所述异步数据部分指示器指定的第一所选长度指示以及所述同步数据部分指示器指定的第二所选长度指示，所述控制信息指示器指定超帧的控制信息部分，值的控制信息部分分别根据第一和第二所选长度指示而定。
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