CN1238081A - 用于减小在空中接口上的信令数据内的干扰的方法 - Google Patents
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Abstract
揭示了用于保护在移动台(10)与基站收发信机(15)之间的空中接口(20)上被传送的网络无关的时钟和状态信息的方法。该方法涉及定义一个在移动台(10)与基站收发信机(15)之间的载送网络无关时钟(50)和状态信息的并行逻辑信道(35)。网络无关时钟(50)和状态信息从业务信道(25)的数据流(90)中被取出，并在空中接口(20)上的并行信道(35)上被发送。替换地，缓存器(79)可以结合地或单个地被使用来处理业务信道(35)的数据流(90)，删除或插入比特或字符，以便减小或消除对网络无关时钟信息(50)的需要。
Description
发明背景
发明技术领域
本发明涉及在移动台收发信机与基站收发信机之间的空中接口上的信令数据传输，更具体地，涉及用于保护在空中接口上传送的网络无关的时钟信息和状态数据的方法。
相关技术描述
用于同步的透明数据业务传输的GSM标准规定了使得能在蜂窝网和外部网之间进行通信的两个功能块。这些功能块使得GSM系统能适应小量内部传输模式和各种不同的交互工作需要。位于GSM系统与诸如PSTN的外部网之间的边缘的交互工作功能块(IWF)起到PLMN与PSTN之间的接口的作用。在移动台方面，终端自适应功能块(TAF)执行在特定终端设备(TE)与通用射频传输功能块之间的自适应。
IWF被连接到调制解调器，并通过使用CCITT V.110帧，发送数据流到PLMN和从PLMN发送数据流。CCITT V.110帧包括用于控制PLMN与PSTN网之间的互联的数据、控制、和状态信息。V.110帧通过基站收发信机系统被传送，它们在通过空中接口传送到移动台(MS)以前，先在基站收发信机系统中被信道编码和交织。V.110帧中的状态和控制信息由BTS作为业务数据被处理，并在业务信道上被发送。因而，BTS对于V.110帧的内容是透明的。状态和控制信息包括状态信息和网络无关的时钟(NIC)信息。
V.110帧内的网络无关时钟信息提供了控制在PLMN与用户产生的调制解调器信号之间的偏差的一种方式。该偏差是由于用户产生的调制解调器信号不必与PLMN同步而造成的。在调制解调器信号与PLMN之间的频率公差被规定为100ppm的最大值，它对于9.6Kbit业务大约是每秒一个比特。NIC规定了用于插入或删除到数据流中的规定比特的装置，以使能调整在用户调制解调器的时钟速率和PLMN之间的差值。
状态信息被使用于流动量问题控制和调制解调器状态。虽然这个信息没有NIC信息那样紧急，但保持用于维持调制解调器连接的状态数据的正确流动是重要的。
在NIC或状态信息在空中接口上传送时出现一个问题。空中接口受到在PLMN上呈现的很高程度的误码率的影响。即使使用信息的冗余编码，当译码时仍旧有高的误判NIC或状态信息的风险。在具有快速相关控制信道(FACCH)的GSM空中接口信道上也有问题，FACCH具有在空中接口上从业务信道窃用比特业务的能力，以便有助于快速需要的呼叫转移过程，例如小区越区切换。
这些影响使得非常可能发生误判或完全丢失NIC或状态信息。在FACCH从业务信道窃用期间，特别是这样的。当进行小区越区切换时，发生这种临界情形，除了比特窃用以外的不寻常的高误码率是由于执行FACCH信令而呈现的。在越区切换或任何其它时间间隔期间丢失的NIC调整或误判NIC调整的影响可以是毁坏性的。数据流会在IWF与TAF之间偏移，造成整个数据流被接收机误判。因此，存在有一种保留在空中接口上被传送的NIC和状态信息完整的需要。
发明概要
本发明描述了用于保护在移动台与基站收发信机之间的空中接口上被传送的网络无关的时钟和状态信息的方法。该方法涉及定义一个并行于用于输送在移动台与基站收发信机之间的第一层信令数据的空中接口信道的逻辑信道。第一层信令数据包括通常在空中接口的业务信道的数据流内传送的状态信息和网络无关的时钟信息。网络无关的时钟和状态信息从通常用来传送它们的业务信道的数据流中被取出，并通过并行的逻辑信道发送到接收站。
为了保持在网络无关时钟信息和与其有关的数据块之间的联系，当数据块被安排用于在空中接口上发送时，所提取的网络无关时钟信息被对准数据块的帧号码。这样，当在并行的逻辑信道上被发送时，数据块和网络无关时钟信息在接收机处具有固定的相位，使得有可能在接收站处重新组合NIC与数据块。
用于载送第一层数据的并行逻辑信道可以以多种方式被定义。在一个实施例中，状态信息是在信道的L1标题内的现有的SACCH信道上被载送的。网络无关时钟信息是在现有的FACCH信道上通过把第一层信息与较高层FACCH信息复接而传送的。替换地，新的并行信道μFACCH可以被定义来只载送网络无关时钟信息。
在另一个实施例中，对于网络无关时钟和状态信息的依赖性可借助于路由业务信道数据通过处在TAF和IWF功能的缓存器而被最小化。缓存器被用于对在用户产生的调制解调器信号与PLMN调制解调器信号之间定时上的差值所造成的超运行和欠运行条件的出现进行监视。数据可被插入或从缓存器删除，以补偿所检测的超运行和欠运行条件。在这种情况下，对于网络无关时钟信息的需要或者被最小化或者被完全消除。
附图简述
为了对本发明全面地了解，可参考结合附图所作出的详细说明，其中：
图1显示了在移动台与用于处理NIC和状态信息的并行逻辑信道之间的空中接口；
图2显示了NIC复帧结构；
图3a显示了本发明的第一实施例，其中状态信息在SACCH信道上发送和NIC信息在FACCH信道上发送；
图3b显示了本发明的另一个实施例，其中状态信息在SACCH信道上发送和NIC信息在分开的μFACCH信道上发送；
图4显示FACCH第一层和更高层信息是如何被复接到FACCH中的；
图5显示NIC信息和相关的TCH数据块是如何使用帧号码而被对准的；
图6显示用于通过使用在TAF和IWN内的缓存器来保留NIC信息的另一个实施例；
图7显示缓存器内的超运行条件；以及
图7显示缓存器内的欠运行条件。
发明详细说明
现在参照附图，更具体地参照图1，图上显示了移动台(MS)10，基站收发信机(BTS)15，以及在其间的空中接口20。在现有系统中，控制在移动台10和基站收发信机15之间的空中接口20的协议规定了业务信道25和用于控制在MS与BTS之间的无线传输的信令信道30。在现有系统中，业务信道15包括为控制在PLMN网40与移动台10之间的调制解调器互联所必须的状态信息和网络无关时钟信息。
NIC信息提供一种用于控制在PLMN40与用户产生的调制解调器信号之间偏移的装置，该用户产生的调制解调器信号与PLMN调制解调器信号不同步。偏移率被规定为100ppm的最大值，按照GSM协议标准，它对于9.6Kbits的业务约等于每秒一比特。NIC信息规定用于插入或从数据流中删除一个规定比特的方法，以调整同步和控制在用户调制解调器和PLMN40之间的偏移。对于9.6Kbits业务速率，NIC信息在每20毫秒时间间隔内被发送两次。
现在还参照图2，图上显示了NIC复帧结构。NIC信息的传输出现在复帧结构中在V.110帧的比特位置E4-E7上。复帧结构使能够每两个V.110帧发送一个5比特的码字，用于网络无关的时钟。位置C1-C5规定5比特码字表示不补偿、负补偿、零的正补偿，或一的正补偿。比特E-7在1和0之间交替，每四帧发送一个0，以表示复帧结构的起始端。
通过重新规定控制空中接口的协议，并行逻辑信道35被建立在空中接口20上，它是以这样的方式定义的，以使得误判敏感的NIC和状态信息的风险最小化。NIC和状态信息然后可在并行逻辑信道35上被发送，以保护这个信息。通过在并行逻辑信道35上发送信令信息，在业务信道15内，带宽被释放，使得有可能在现有的信道编码算法方面增加带宽。例如，在TCH/F9.6信道上，数据带宽从9.6Kbits到12Kbits，增加25％。
现在参照图3a，图上显示了用于实现包含NIC和状态信息的在空中接口上的并行逻辑信道的第一实施例。虽然以下的对于图3a-3b的讨论被显示为分开的并排的信道，当然，应当明白，每个信道(除了被特别指出的情况以外)是在TDMA帧的一个时隙内被传送的。在第一实施例中，并行逻辑信道35包括已存在的慢速相关的控制信道(SACCH)45和从业务信道25的比特流窃用比特位置的快速相关控制信道(FACCH)50的组合。
SACCH45是在移动台10与基站收发信机15之间的上行链路和下行链路上发送的。在上行链路上，MS10通常发送关于当前与其联系的基站的信号的信号强度和质量以及相邻基站的信号强度的信息。在下行链路上，MS10接收关于利用哪种发送功率的信息，也接收关于定时超前的指令。
FACCH50被用来使便于进行小区之间的对话越区切换。FACCH50工作在窃用模式，这意味着，在业务信道25内的20毫秒的语音段被交换用于越区切换所必须的信令信息。这个丢失的语音信息没有被恢复，当只包括语音数据时，它不是太重要的。如果NIC或状态信息在数据呼叫期间丢失，如前面所讨论的，则这当然不是这种情形。
状态信息被放置在SACCH45上，而FACCH50包含与数据流中规定比特有关的NIC信息。对SACCH45的使用提供了真正的并行信道，而对FACCH 50的使用是通过窃用在空中接口上其中的数据时隙而仅仅利用了业务信道25。对业务数据的窃用是在良好的射频条件下由信道编码方案来校正的。
SACCH45和FACCH50通常都被规定来载送有关更高层的信息。通过规定它们为用于第一层信令的载波，规定了新的第一层逻辑信道。第一层FACCH52和更高层FACCH54在业务信道25的窃用的20毫秒段53内被复接在一起，如图4所示。为了能够分开新的第一层相关的FACCH52内的数据与现有的用于呼叫越区切换的FACCH数据54，独特的SAPI指示器51将被用来识别在段53内的FACCH数据。
现在参照图3b，在另一个实施例中，接口协议可被重新定义成包括一个新的信道，以μFACCH55表示。μFACCH信道55具有减小的带宽，并只规定了第一层信息，以便最小化由FACCH块从TCH中窃用的比特数，并避免在已规定的信令信道内的混合信息(第一层和更高层)。这样，μFACCH55将包括与FACCH50分离和分开的信令信道。NIC信息是在新的μFACCH信道55内被发送的，而状态信息是在SACCH信道45上被发送的，如前面所讨论的。
状态信息被包括在现有的SACCH信道45的L1标题内，或替换地，它可在FACCH 50或μFACCH55信道内与NIC信息一起被发送。状态信息在正常安排的时间间隔内在SACCH信道45上，而不是在现有的FACCH或新规定的μFACCH信道上被发送，因为信息不是严格地时间上临界的。这是由于调制解调器信息不是直接依附到数据流内的数据。
为了进一步增加状态信息和NIC信息的安全性，可以以类似于对更高层的消息规定的方式应用带有重新发送处理的应答程序。
在一个例子中，NIC信息直接依附到该数据，更具体地是V.110帧内特定数据比特位置。CCITT V.100复帧结构和信道编码块没有被同步。每个TCH数据块将包括在其中的2或4个(取决于编码速率)V.110帧。当NIC信息从TCH数据块中被分开时，NIC信息必须以某种方式依附于数据流。为了完成这一点，FACCH 50或μFACCH55信道通过使用空中接口的帧号码(FN)编号来对准TCH数据块，如图5所示。
每个TCH数据块60还包括四个或两个CCITT V.110帧65，取决于所利用的数据速率。由于在包含调整次序的每一V.110帧对中的NIC信息被提取和被安放在FACCH50或μFACCH55信道上，NIC信息66是通过使用从其中取NIC的FN帧的号码而和包含与NIC信息有关的数据的TCH数据块60对准的。这使得有可能在接收机端合并数据。关于NIC信息应用TCH块60内的哪个V.110帧65的指示70也必须被包括在NIC信息内。
通过把并行逻辑信道内的NIC信息66对准其有关的数据块60，有可能在BTS处把NIC信息连同有关的TCH数据块合并到TRAU帧用于传输到TRAU和IWF。在下行链路方向，BTS把用户数据从NIC信息中分出，并把它们在两个分开的信道上发送，正如图3a和3b所讨论的。该信道只在必须传送状态信息或NIC调整时才发送。然后移动台10利用根据FN编号的对准，以便把信令数据同步到用户数据串。
现在参照图6，图上显示了另一个实施例，其中缓存器79被包括在系统的IWF80和TAF85内。TAF85通常是与移动台有关的，而IWF是与基站收发信机有关的。业务信道数据流90在上行链路和下行链路方向上被发送到缓存器79，以使得最小化或消除对系统内NIC的需要。在缓存这些数据前，时间变化可被监视和处理，直到在出现超运行或欠运行条件时的缓存器的尺寸。
在超运行条件期间，数据从缓存器被删除，以便重新对准数据以及消除偏移，如在图7中总体所示的。图7的情形表示删除一个整个字符95，以纠正超运行条件，但单一比特90也可被删除。在欠运行条件的情况下，冗余数据可被插入数据流中，以便重新对准数据流，如图8所示。图8显示了插入一个整个字符95，但数据也可以以一个比特90为基础被插入。协议可定义新的NIC方案，以表示从数据流作出的相加或相减。这个NIC和状态信息可在前面相对于图1-5所讨论的并行逻辑信道上被传送，或可在当前的V.110复帧结构内被传送。
在缓存器结构的另一个实施例中，NIC信息的使用可通过仅仅插入或丢弃缓存器内的数据而被完全消除，如图7和8所示。为了防止引入相移到数据流中，数据被打包到CCITT V.110帧的方式必须被修正，以便确保在插入或丢弃数据时不引入偏移。换句话说，缓存器的重新对准必须通过保存比特流的字符相位而做到。这导致了涉及去除或附加一个或多个字符的调整，而不是单个比特的调整。因此，不去除或插入单一比特90，而是插入或删除整个字符95。
在这种无NIC的情形下，TAF85和IWF80被设置为不传送或应答NIC调整。发送单元总是发送不带补偿值的NIC信息，以及接收机将对任何NIC调整都不敏感。
虽然本发明的方法和装置的优选实施例在附图中被显示和在上述的详细说明中被描述，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安排、修正、和替换而不背离以下权利要求所述的和规定的本发明的精神。
Claims (26)
1．用于保护在移动台与基站收发信机之间的空中接口上被传送的网络无关的时钟和状态信息的方法，包括以下步骤：
定义一个并行于用于输送在移动台与基站收发信机之间的第一层信令数据的业务信道的逻辑信道；
从在空中接口上传送的业务信道的数据流中取出网络无关时钟和状态信息；以及
在并行于业务信道的逻辑信道上发送所提取的网络无关的时钟和状态信息。
2．权利要求1的方法，其特征在于，其中定义步骤包括以下步骤：
定义SACCH信道，以载送第一层状态信息；以及
定义现有的FACCH信道，以载送第一层网络无关时钟信息。
3．权利要求2的方法，其特征在于，其中发送步骤还包括以下步骤：
在SACCH信道上发送状态信息；
把现有的FACCH更高层数据与第一层网络无关时钟信息进行复接；以及
在FACCH信道上发送复接的数据。
4．权利要求3的方法，其特征在于，其中复接的更高层和第一层数据由SAPI指示器识别。
5．权利要求2的方法，其特征在于，其中状态信息在SACCH信道的L1标题中被发送。
6．权利要求1的方法，其特征在于，其中定义步骤还包括以下步骤：
定义SACCH信道，以载送第一层状态信息；以及
定义从通常的FACCH信道中分离的μFACCH信道，以载送第一层网络无关时钟信息。
7．权利要求1的方法，其特征在于，其中定义步骤还包括定义现有的FACCH信道，以载送第一层状态和网络无关时钟信息。
8．权利要求1的方法，其特征在于，其中定义步骤还包括定义μFACCH信道，以载送第一层状态和网络无关时钟信息。
9．权利要求1的方法，其特征在于，还包括对准步骤：通过使用空中接口的帧号码同步而把取出的网络无关时钟信息和从其中取得网络无关时钟信息的业务信道内的有关数据的数据块对准。
10．权利要求9的方法，其特征在于，还包括提供步骤：提供一个关于从数据块内的哪个V.110帧取出发送的网络无关时钟信息的指示。
11．权利要求1的方法，其特征在于，包括传递步骤：把来自数据信道的数据流传递到移动台和基站收发信机处的缓存器，以限制对网络无关时钟信息的需要。
12．权利要求11的方法，其特征在于，其中传递步骤还包括删除步骤：在缓存器中的超运行条件的情况下，从缓存器内的数据流中删除至少一个比特。
13．权利要求11的方法，其特征在于，其中传递步骤还包括添加步骤：在缓存器中的欠运行条件的情况下，添加至少一个比特到缓存器内的数据流中。
14．用于保护在移动台与基站收发信机之间的空中接口上被传送的数据的方法，包括以下步骤：
定义一个并行于用于输送在移动台与基站收发信机之间的网络无关时钟信息的空中接口的业务信道的逻辑信道；
从在业务信道内的数据流中的数据块中提取网络无关时钟信息；
通过使用空中接口的帧号码同步把提取的网络无关时钟信息与数据块对准；以及
在逻辑信道上发送所对准的网络无关的时钟信息。
15．权利要求14的方法，其特征在于，其中定义步骤包括以下步骤：定义现有的FACCH信道，以载送第一层网络无关时钟信息。
16．权利要求15的方法，其特征在于，其中发送步骤还包括以下步骤：
把现有的FACCH更高层数据与第一层网络无关时钟信息进行复接；以及
在FACCH信道上发送复接的数据。
17．权利要求16的方法，其特征在于，其中复接的更高层和第一层数据由SAPI指示器识别。
18．权利要求14的方法，其特征在于，其中定义步骤还包括以下步骤：定义从通常的FACCH信道中分离的μFACCH信道，以载送第一层网络无关时钟信息。
19．权利要求14的方法，其特征在于，还包括提供步骤：提供一个关于从数据块内的哪个V.110帧提取发送的网络无关时钟信息的指示。
20．用于保护在移动台与基站收发信机之间的空中接口上被传送的网络无关时钟信息的方法，包括以下步骤：
把空中接口中的业务信道数据流发送到位于移动台和IWF的缓存器；
监视缓存器是否有由用户产生的调制解调器信号和PLMN在定时上的差值造成的超运行或欠运行务件的出现；以及
修正被包含在缓存器内的数据流，以计及定时上的差值。
21．权利要求20的方法，其特征在于，其中修正步骤还包括删除步骤：在缓存器中的超运行条件的情况下，从缓存器内的数据流中删除至少一个比特。
22．权利要求20的方法，其特征在于，其中修正步骤还包括添加步骤：在缓存器中的欠运行条件的情况下，添加至少一个比特到缓存器内的数据流中。
23．权利要求20的方法，其特征在于，其中修正步骤还包括删除步骤：在超运行条件的情况下，从缓存器内的数据流中删除至少一个字符。
24．权利要求20的方法，其特征在于，其中修正步骤还包括添加步骤：在欠运行条件的情况下，添加至少一个字符到缓存器内的数据流中。
25．权利要求20的方法，其特征在于，还包括修正步骤：修正NIC信息，以计及缓存器内数据流的修正。
26．权利要求20的方法，其特征在于，还包括修正步骤：修正移动台和基站收发信机，以忽略网络无关时钟调整。
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