CN1274497A - 发射调制信息和信令信息的方法和分组无线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在分组无线系统中的信令编码方法和涉及分组无线系统,该系统包括至少基站(112)和用户终端(150),其中在基站(112)和用户终端(150)之间的无线连接(170)上的待发射的信号形成各个块,这些块包含由各码元组成的各个脉冲串,该脉冲串包括其中含有调制信息的训练序列(302)。本发明的特征在于信令信息是与涉及整个块的调制信息一起编码为该块的训练序列(302)。编码能实现例如一种较高的传输速率,因为不需要例如为上行链路状态标志保留数据比特。

Description

发射调制信息和信令信息的方法和分组无线系统
本发明涉及在利用分组传输的无线系统中按训练序列发射信令信息和调制信息的方法和分组无线系统。
分组无线系统涉及利用从固定网络公知的分组交换技术的无线系统。分组交换是通过分组传输数据的方式在各用户之间建立连接的方法，该分组包含地址和控制信息。若干个连接可以同时使用相同的传输连接。目前的研究已经集中在分组交换的无线系统的使用。具体地讲，因为分组交换的方法很适用于数据的传输，在这种情况下，待发射的数据是按脉冲串产生的。因此，对于整个传输期间不需要保留数据传输的连接，而仅传输各个分组。当网络建成和投入使用时，这种方法允许相当显著地节约成本和容量。当进一步开发GMS系统(全球移动通信系统)时，研究人员正在特别关注分组网，即GPRS(通用分组无线业务)和利用分组传输的无线系统(EGPRS，增强的通用分组无线业务)。
在现有技术的无线系统设计的一个主要关注点是当信道质量差的时候保证信号质量。在数据传输系统的规划中，一个重要参数是将要使用在传输通路中的调制方法。因为传输通路的容量和在通路上的损耗，待发射的信息码元不能被就这样通过传输通路进行发射。而这些码元必须利用适合的方法进行调制，以实现传输通路的满意的容量和传输质量。因此，在现有技术系统的发展和调制方法的选择上已经保证传输质量，其中在差的信道条件情况下调制方法的容量是重要的。由于这种结果，发射具有高数据速率信号的现存方法是相当差的。因此，需要折衷容量以便保证传输的质量。
现有技术调制方法的一个例子是利用在GSM蜂窝式无线系统的GMSK(高斯最小频移键控)。该方法具有窄的频谱和好的容量，但是数据传输速率不是特别高。
一种优化容量和传输速率的解决办法是根据需要改变所要使用的调制方法。当要求良好的干扰容限时，例如我们可以利用GMSK，和当信道质量好时，例如我们可以使用8-PSK，该方法允许实现数据速率比利用GMSK实现的高三倍。
涉及现有技术无线系统的问题是如何在连续连接期间平滑地改变调制方法。调制方法的改变可能在接收机中引起一些问题，具体地讲，由于发射机可能改变了调制方法，但是事先没有通知接收机。但是，例如分组交换数据要求调制方法的平滑改变。
从分组无线系统发射包含脉冲串，例如4个脉冲串是已知的。分组无线系统使用各种脉冲串调制方法和要求一种利用下行链路识别调制方法的方法。在4个脉冲串的块的一个脉冲串中调制保持相同。例如，如果一个脉冲串的调制被不正确地解释，则包含在该块中信息的第四个脉冲串要丢失。在大多数编码速率下，防止这种块的接收。
若干用户终端可以利用相同的时隙。一个基站在下行链路发射上行链路状态标志。各状态标志表示哪个用户终端被允许在上行链路发射信号。如果仅一个用户终端利用该时隙用于数据传输，则仅该时隙可以被利用。为了实现这种方式，该时隙的所有用户终端应当能够无差错地接收上行链路的状态标志。所要求的检测能力是不取决于调制或数据编码速率。
例如在GPRS系统中，未编码的上行链路状态标志包括每4个脉冲串的无线块的3个比特。取决于数据编码速率，未编码的上行链路状态标志USF被编码为到比特，和这些比特被插入到该数据中。
本发明的一个目的是开发一种方法和一种实施该方法解决上述问题的分组无线系统。这个目的是利用描述下面的方法和分组无线系统实现的。本发明涉及一种在分组无线系统的信令信息的编码方法，该系统包括至少一个基站和一个用户终端，和其中在基站与用户终端之间的无线连接上待发射的信号形成各个数据块，该块包含由各个码元组成的各脉冲串，该脉冲串包含其中包括调制信息的训练序列。在该方法中，信令信息是与调制信息一起进行编码的，使整个块与该块的训练序列发生关系。
本发明还涉及一种分组无线系统，该系统包括至少一个基站和一个用户终端，和其中在基站与用户终端之间的无线连接上待发射的信号形成各个数据块，该块包含由各个码元组成的各脉冲串，该脉冲串包含其中包括调制信息的训练序列。该分组无线系统被安排为用使整个块与该块的训练序列发生关系的调制信息编码信令信息。
本发明的各优选实施例被技露在各个从属权利要求中。
训练序列意味着接收机知道的一组预定的码元。通过将接收的训练序列与具有已知训练序列的某些方法进行比较，接收机可以产生关于从基站与接收信号的用户终端之间的非理想无线连接导致什么样的失真的信息，利用这个信息该接收机可以容易地解调所接收的信号。
换言之，本发明涉及一种方法和分组无线系统，该方法和系统在利用分组传输的无线系统的训练序列中发射信令和调制信息。在块的每个脉冲串中使用相同的调制，因此不需要在每个训练序列中分别包括调制信息。按照本发明，因此除了调制信息外，训练序列还可以被用于发射信令信息。
在按照本发明的方法中，对使用的训练序列进行检测，例如通过比较利用不同训练序列进行计算得到的信道估计值来进行检测。
本发明的方法和系统提供了许多优点。按照本发明的方法特别适合于编码上行状态标志。因为大量码元被使用在编码上行状态标志中，编码是有高效率的。编码还能使用较高的数据传输速率，因为它不需要为编码上行链路状态标志保留数据比特，和因此最好是编码节省例如每脉冲串3个码元。编码可以容易地在不同编码速率和调制下实现。由于它的效率，编码还允许对离基站近的各用户终端和离基站远的用户终端分配相同时隙。
按照本发明的系统的优点是与所描述的方法的优点一样的。显而易见，各个优选实施例和详细的实施例可以被相互组合，实现所期望的技术效果。
本发明将通过参照各附图对各优选实施例的方式更详细地予以描述。
图1是一种蜂窝式无线网的方框图，说明基站和基站控制器是如何被连接到分组传输网上的；
图2表示通常的GSM脉冲串的结构，在其中间有一个训练序列；和
图3表示按照本发明的对于USF编码的脉冲串结构的例子。
本发明的方法可应用到任何利用数字分组传输的无线系统和其中待发射的信号包含由各个码元组成的脉冲串，该各脉冲串包含已知的训练序列，和其中各脉冲串是按各块发射的。本发明最好被应用到从以GMS为基础的蜂窝式无线网发展的网上和其中数据是利用分组无线业务(EGPRS增强的通用分组无线业务)发射的。在这种情况下，数据是按分组发射的。
将参照图1描述按照本发明的蜂窝式无线网的典型结构和它的到交换电话网和分组传输网的连接。图1仅描述与正在描述的本发明有关的各部件，但是对于本专业的技术人员十分清楚，常规的蜂窝式无线网还包括在本说明书中不需要进一步解释的其它的功能和结构。
该蜂窝式无线网包括网络部件100、102、132、140和用户终端150。网络部件100、102、132、140包括各基站100。各基站100与用户终端150之间有双向无线连接170，在该连接上无线信号以某些载波频率进行发射。用户终端150可以的固定的、设置在车辆上的、或便携的。若干基站100由与各基站相连的基站控制器102进行集中控制。基站100包括收发信机114。基站100一般包括从一个到16个的收发信机114。一个收发信机114提供一个TDMA帧的无线容量，即有8个时隙。
基站100包括控制各收发信机和复用器116的功能的控制单元118。复用器116用于放置由若干收发信机114所利用的业务和控制信道到一个传输连接160上。传输连接160的结构被严格地限定和被称为Abis接口。一般地，传输连接160利用2Mbit/s的连接，即PCM链路(脉冲编码调制)实现。
有一个从基站100的收发信机114到天线单元112的连接，该天线用于实现到用户终端150的双向无线连接170。双向无线连接170用于建立一种连接和用于分组传输。在双向无线连接170上的待发射的帧结构也被严格地限定，和被称为空中接口。
用户终端150可以是通常的GSM移动站，该移动站例如可以利用扩充卡连接上便携计算机152。计算机可以在分组传输中被用于订购和处理分组数据。协议处理可以被装入到用户终端150和/或连接到用户终端150的计算机152。
基站控制器102通过请求基站100发送要求建立连接的消息到用户终端150，建立到用户终端150的连接。基站控制器102包括群交换域120和控制单元124。群交换域120被用于连接话音和数据和用于连接信令电路。利用基站100和基站控制器102形成的基站子系统BSS还包括代码转换器，即称为TRAU(代码转换器和速率适配单元)的话音编译码器122。一般地，代码转换器122尽可能近地配置在挨着移动服务交换中心132，因为话音因此按蜂窝式无线网的格式在编译码器122与基站控制器102之间进行发送，这样允许节约传输的容量。
编译码器122变换使用在公用电话交换网与移动电话网之间的话音的不同数字编码格式为兼容的格式，例如从固定网的格式(64Kbs)变换为蜂窝式无线网的格式(例如，13Kbs)和反之亦然。控制单元124负责呼叫控制、移动性管理、统计信息采集和信令。
如图1所示，群交换域120可以被用于建立经移动业务交换中心132到公用交换电话网(PSTN)134和到分组传输网142两者的连接(利用黑点表示的)。在公用交换电话网134，典型终端136是常规电话或ISDN(综合业务数字网)电话。
分组传输网142和群交换域120之间的连接是通过支持节点140(SGSN＝正在服务的GPRS支持节点)建立的。支持节点140负责在基站系统与网关支持节点144(GGSN＝网关GPRS支持节点)之间发射分组和保持用户终端150在它的区域中的记录。
网关支持节点144连接公用分组传输网146和分组传输网142。在接口中，可能利用例如英特网协议或X.25协议。网关支持节点144通过包装结构隐藏来自公用分组传输网146的分组传输网142的内部结构，和因此公用分组传输网146认为分组传输网142对于公用分组传输网146可以向其分配分组和从其接收分组的用户终端150为一个子网。
一般地，分组传输网142是使用英特网协议和传送信令和沟通用户数据的用户网。网142的结构，即它的结构和协议可以按英特网协议层下面的操作员而改变。
公用分组传输网146可以是，例如全球英特网。与网连接的终端148，例如服务器计算机希望发送分组到用户终端150。
便携计算机152被连接到用户终端150。待发送的数据被从便携计算机152传送到服务器计算机148。自然，数据也可以被按相反传输方向发送，即从服务器计算机148到便携计算机152。数据是通过系统在空中接口170，从天线112到收发信机114传送的，和从而以复用的形式提供到复用器116，沿传输连接160到群交换域120。在群交换域，一个连接已经被建立，输出到支持节点140，从节点140数据被馈送到分组传输网142，再经网关支持节点144到连接到公用分组传输网146的服务器计算机148。
在数字无线系统中，可能提供具有预定码元序列，即训练序列的信号脉冲串，该序列例如可以被用于计算脉冲响应。图2通过例子的方式表示数字GSM蜂窝式无线系统的常规脉冲串。该GSM系统的常规脉冲串包含许多码元，这些码元包含各个比特和比特的组合。各脉冲串的各码元被分为各序列，这些序列包括开始码元200、信息码元202、训练码元204、信息码元206和结束码元208。
下面我们将分析按照本发明的方法。本发明可以用在对基站112与用户终端150之间的信令利用分组传输的数字无线系统中。在基站112与用户终端150之间的无线连接170上待发送的信号包括含有各码元的各脉冲串，这些脉冲串含有已知训练序列204。如果对于基站112与用户终端150之间的连接170存在两个不同的训练序列204，则指示待发送的数据的码元可以具有两个不同的值，例如0和1。如果使用多于两个不同的训练序列，则指示待发送的数据的码元可以接收与可用的训练序列一样多的不同的值。本发明的方法的特征在于训练序列不完全已知，相反存在着若干可替代的值。已知一组训练序列的其中一个训练序列被用作训练序列，但是不知道是哪个训练序列。
在包括在脉冲串中的训练序列204中包含调制信息是过去已知的，即按使用在训练序列204中的调制来发送信息以前是已知的。在按照本发明的方法中，相同的调制被使用在整个块中。调制信息最好是被编码到某些训练序列中和信令最好是被编码到其它训练序列中。该块的不同脉冲串可以包括若干个不同的训练序列的可替代者204。
每个训练序列可以包含信息的lon2n比特。这里n是可用的训练序列替代者的数量。按照该优选实施例，3个训练序列被用于发送块-编码上行链路状态标志。块编码的结构是利用变量n确定的，即该结构取决于不同可用训练序列的数量。在这种情况下，每个训练序列是预定替代者之一。例如，如果n＝2，则3比特USF可不编码地被发送。
该块的不同脉冲串可包括不同数量可能的训练序列替代者。图3表示按照本发明的对于USF编码的脉冲串结构。表示出一个块的4个脉冲串。该脉冲串结构被分为各个序列。已调制信息的第一和最后序列300和304包括数据序列。中间序列302包括训练序列。每个训练序列是n个可替代者中的一个。中间序列302的训练序列包括例如训练/调制指示符306，这个指示符最好是第一序列，该序列之后的是编码的USF的部分1(编码的USF的训练/部分1)308、编码的USF的部分2(编码的USF的训练/部分2)310、编码的USF的部分3(编码的USF的训练/部分3)312。
利用本发明的上行链路状态标志的编码具有例如以下优点。因为大量的码元被利用在上行链路状态标志的编码中，所以编码是相当有效的。由于它的编码效率高，所以编码允许分配相同的时隙给距离基站近的用户终端和距离基站远的用户终端两者。因为不需要为上行链路状态标志保留数据比特，所以编码能够获得较好的吞吐量，和因此编码优先地为每个脉冲串节约了例如约3个码元。另外，在不同编码速率和调制情况下，编码还容易实现。
虽然本发明已经按照附图参照实施例进行了描述，但是显然本发明并不仅限于此，而在后附的权利要求书所公开的本发明的概念的范围内，可以作出各种方式的修改。

Claims (16)

1.一种在分组无线系统中的信令信息编码方法，该系统至少包括一个基站(112)和一个用户终端(150)；
其中基站(112)和用户终端(150)之间的无线连接(170)上待发射的信号形成各块，所述的块包含由各码元组成的各个脉冲串；
在包含训练序列(302)的脉冲串中包括调制信息；
其特征在于信令信息被用涉及该整个块的调制信息编码为该块的训练序列。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于涉及整个块的调制信息仅包含在包含在分组无线系统的块的脉冲串中的某些训练序列(302)中，信令信息被编码为该块的其它训练序列(302)中。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于上行链路状态标志被编码在该分组无线系统的训练序列(302)中。
4.按照权利要求2的方法，其特征在于调制信息仅被包括在该块的第一脉冲串中。
5.按照任何在先的权利要求中的一个的方法，其特征在于各脉冲串在它们被接收以后立即被解调。
6.按照任何在先的权利要求中的一个的方法，其特征在于接着第一脉冲串的各脉冲串利用与第一脉冲串解调相同的解调方法进行解调。
7.按照任何在先的权利要求中的一个的方法，其特征在于接在第一个脉冲串之后的各脉冲串的训练序列(302)被用于发射块编码的上行链路状态标志。
8.按照权利要求1、2、3或4的方法，其特征在于接在第一个脉冲串之后的各脉冲串的训练序列(302)被用于传送非脉冲串调制信息的信令。
9.一种分组无线系统，该系统至少包括一个基站(112)和一个用户终端(150)；
其中基站(112)和用户终端(150)之间的无线连接(170)上待发射的信号形成各块，所述的块包含由各码元组成的各个脉冲串；
在包含训练序列(302)的脉冲串中包括调制信息；
其特征在于该分组无线系统被安排为，编码信令信息与涉及整个块的调制信息一起被编码为该块的训练序列(302)。
10.按照权利要求9的分组无线系统，其特征在于分组无线系统被安排为，涉及整个块的调制信息仅包括在该块包括的各脉冲串的某些训练序列(302)中，和分组无线系统被安排为，编码信令信息到该块的其它训练序列(302)中。
11.按照权利要求9的分组无线系统，其特征在于分组无线系统被安排为，在分组无线系统的训练序列(302)中编码上行链路状态标志。
12.按照权利要求10的分组无线系统，其特征在于分组无线系统被安排为，仅在该块的第一脉冲串中包括调制信息。
13.按照权利要求9到12中的任何一个的的分组无线系统，其特征在于该系统被安排为，在信号被接收以后立即解调各脉冲串。
14.按照权利要求9到13中的任何一个的的分组无线系统，其特征在于该系统被安排为，接在第一脉冲串之后的各脉冲串利用与第一脉冲串解调相同的调制方法进行解调。
15.按照权利要求9到14中的任何一个的的分组无线系统，其特征在于接在第一脉冲串之后的各脉冲串的训练序列(302)被安排为发射块-编码的上行链路状态标志。
16.按照权利要求9、10、11或12的分组无线系统，其特征在于分组无线系统被安排为，利用接在第一脉冲串的各脉冲串之后的训练序列(302)传送非脉冲串调制信息的信令信息。
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