CN1295749A

CN1295749A - 使用多种不同传输格式的接收方法和接收机

Info

Publication number: CN1295749A
Application number: CN99803764A
Authority: CN
Inventors: 帕斯·金农南; 萨米·萨隆南; 奥蒂·瑞克拉; 安奴·弗塔嫩
Original assignee: Nokia Networks Oy
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2001-05-16
Also published as: WO2000036782A3; FI982701A0; NO20004047L; FI982701A; AU1564100A; US6707859B1; NO20004047D0; FI105961B; WO2000036782A2; EP1062757A2

Abstract

本发明涉及数据传输系统中的接收机和接收方法,在该系统中,需要发送的信号包括利用若干不同传输格式以帧形式传送的信息,在这些帧(410到416)中通过传输格式指示符(428)发送采用的传输格式,在该系统中需要传送的信息的编码所使用的编码深度取决于需要传输信息的性质,至少一些编码深度是给定基本编码深度T_K的倍数。为了表示传输模式可靠,如果已知接收的信号包含的信息利用n^*T_k的编码深度编码,并且检测到接收了n－x帧,其中正整数x小于n,这些帧中识别出传输格式指示符指示该帧包含的信息利用n^*T_k的已知编码深度编码,并且x帧中传输格式指示符不指示信号包含的信息利用n^*T_k的已知编码深度编码,则可以推断出这x帧接收出错。

Description

使用多种不同传输格式的接收方法和接收机

本发明涉及数据传输系统中的接收机和接收方法，其中需要传送的数据包括利用若干不同传输格式以帧形式传送的信息，该方法在帧中指示给定时刻采用的传输格式。本发明尤其涉及如何检测传输速率指示中的差错。

对数据传输系统的需求正在增长。这尤其涉及无线数据传输系统，例如提供越来越多的成熟业务，例如不同数据和视频业务的蜂窝无线系统。

常规的无线数据传输系统只能用于传送语音。尤其是在无线系统中，需要传送的不同业务数量不断增多，这意味着系统必须能够通过无线路径发送容量不同的信号，例如数据速率为8 kbit/s的语音和64kbit/s的数据。此外，还需要发送质量等级不同的信号，这些信号一般还同时需要不同数据速率。典型的例子是视频连接，其中图象需要高数据速率和质量等级，而语音允许低速传输和较低的质量等级。因此，数据传输系统应当能够有效地工作在这样的环境中，其中传送若干不同的数据传输速率、质量等级和业务类型。

通常，尤其是数字数据传输系统中信号以帧形式传输信号。一帧包括多个时隙。在数据可以以多种不同的传输格式传送的系统中，必须在每帧中指明该帧所用的传输格式。不同的传输格式的实现通常在时隙的数据部分大小或者数据传送过程中所用的编码方面有所不同。原则上传输格式可以随不同帧或不同时隙而不同。

因为信号的质量变化，显然需要为不同类型的信号使用不同的编码。因此，例如信道编码深度根据不同信号变化。这可以通过语音和视频连接作为例子来说明，在该连接上语音通常使用一帧长度的编码深度，而视频通常使用k帧长度的编码深度，其中k＞1。给定时刻采用的传输格式和编码深度由传输格式指示符TFI指示，后者通过专用控制信道传送。

如果通过一个无线链路传送具有相同信道编码深度的一个或多个业务，则传输格式指示符的编码可以在同一时间段实现为数据，与现有技术情况相同。这样，传输格式指示符的编码必须按照采用最小编码深度的业务来实现，以避免无线链路上的附加时延。现有技术方案的问题在于，传输格式指示符无法利用与编码深度较大的数据同样的交织。基于交织，数据的误码率BER减小；但是，这无法应用于传输格式指示符。

出于上述原因，传输格式指示符可能比数据比特更易于出错。如果传输格式指示符出错，则接收机中业务的去复用和传输速率的设置就会出错。维特比和turbo解码器接收随机比特，这意味着无法以正确方式解码错误处理的帧的内容。

因此，本发明的一个目的是提供一种方法和实现该方法的设备，用以解决上述问题。这通过本发明数据传输系统的接收方法来实现，在该系统中，需要发送的信号包括利用若干不同传输格式以帧形式传送的信息，在这些帧中通过传输格式指示符发送采用的传输格式，在该系统中需要传送的信息的编码所使用的编码深度取决于需要传输信息的性质，至少一些编码深度是给定基本编码深度T_K的倍数。在本发明方法中，如果已知接收的信号包含的信息利用n^*T_K的编码深度编码，并且检测到接收了n-x帧，其中正整数x小于n，这些帧中识别出传输格式指示符，指示该帧包含利用已知编码深度n^*T_K编码的信息，并且x帧中传输格式指示符不指示信号包含利用已知编码深度n^*T_K编码的信息，则可以推断出这x帧接收出错。

本发明还涉及一种数据传输系统中的接收机，其中需要发送的信号包括利用若干不同传输格式以帧形式传送的信息，在这些帧中通过传输格式指示符发送采用的传输格式信息，在该系统中需要传送的信息的编码所使用的编码深度取决于需要传输信息的性质，至少一些编码深度是给定基本编码深度T_K的倍数。如果已知本发明接收机接收的信号包含利用n^*T_K的编码深度编码的信息，本发明接收机包括检测接收了n-x帧的装置，其中正整数x小于n，以及从这些帧中识别出指示该帧包含利用n^*T_K的已知编码深度编码的信息的传输格式指示符的装置，检测接收到x帧的装置，其中传输格式指示符不指示信号包含利用已知编码深度n^*T_K编码的信息，以及推断出这x帧接收出错的装置。

本发明优选实施例在相关的权利要求中公开。

本发明的基本思想在于，如果已知需要接收编码深度为n帧的业务，这些帧应当按照以前帧的编号，包括所述需要接收的业务，如果根据检测到的这种传输格式指示符判断该帧不包括所述业务，则可以据此推断出接收过程出错。

通过本发明的方法和设备可以得到若干优点。因为已在解码前检测到接收中的差错，可以将错误比特设置成0来减少解码差错，因为比特设置为0引起的差错小于随机错误比特所引起的差错。

下面结合附图，通过优选实施例详细描述本发明，在附图中：

图1说明了可以应用本发明的电信系统的例子；

图2示出了第二移动电话系统的结构作为例子；

图3说明了移动电话系统的结构作为具体的例子；

图4示出了本发明系统中使用的帧结构的例子；

图5说明了传输格式指示符的编码例子；以及

图6示出了发射机-接收机的结构和操作。

本发明可以用于不同的移动电话系统，只要这些系统允许包含信息的信号以多种不同传输速率行质量要求同时传送。它与系统使用哪种多址接入方法无关。例如，CDMA、WCDMA和TDMA都是可行的多址接入方法。图1说明了可以应用本发明方法的数字数据传输系统。该图仅示出了蜂窝无线系统的一部分，包括与用户设备108到112有双工连接102到106的基站100。该基站还连接到基站控制器114，后者将他处的终端连接转接到网络。在图1的简化例子中，信号需要在双工连接102到106和108到112之间传送，这样，用户设备和基站可以包括需要利用多种不同传输格式传送的信息。信号以帧的形式传送，在这些帧中，还通过传输格式指示符传送传输格式信息。需要传送的信息的编码所使用的编码深度取决于例如传输速率，信号的所需质量，信息的最大时延以及传输方法。

之后，将通过使用直接序列技术所实现的宽带码分多址接入方法的移动电话系统来描述本发明的使用，但是，本发明并不局限于此。因此，日本的ARIB(无线工商业协会)提出的IMT-2000移动电话系统议案是基于本发明的系统。这些例子基于WCDMA系统的描述，该系统可以通过ETSI(欧洲电信标准委员会)规范“The ETSI UMTSTerrestrial Radio Access(UTRA)ITU-R RTT Candidate Submission(Tdoc SMG2 260/98，May/June 1998)”来进一步研究，前述规范在此列出以资参考。

参看图2，下面描述本发明移动电话系统的结构。移动电话系统的主要部件包括核心网CN，UMTS陆地无线接入网UTRAN和用户设备UE。CN和UTRAN之间的接口称为lu，UTRAN和UE之间的空中接口称为Uu。

UTRAN包括无线网子系统RNS。RNS之间的接口称为lur。每个无线网络子系统RNS包括无线网络控制器RNC和一个或多个节点B。无线网络控制器RNC和节点B之间的接口称为lub。节点B的覆盖区域，即小区，在图2中标记为C。

因为图2的描述非常抽象，所以图3中通过蜂窝无线系统的具体例子来进一步说明。图3仅包含最重要的部件，但对本领域技术人员而言，显然普通蜂窝无线网络还包括其它功能和结构，这些不需要对其进行详细解释。还需要注意，图3仅通过例子示出了一种结构。例如，ARIB和ETSI机构研发的上述系统的细节可以不同于图3所示，但是，这种不同与本发明无关。

峰房无线网络一般包括固定网络基础结构，即网络部分300，以及用户设备302，后者的形式可以是固定安装，车载或便携式终端。网络部分300包括基站304。基站对应于前图中的节点B。无线网络控制器306则与多个基站304通信，并以集中方式控制这些基站。基站304包括收发信机308和复用单元312。

基站304还包括控制单元310，它控制收发信机308和复用器312的操作。复用器312将多个收发信机308所使用的业务和控制信道置于一个传输连接314中。该传输连接314形成接口lub。

基站304中的收发信机308与天线单元318通信，实现到用户设备302的双工无线连接316。双工无线连接316中发送的帧的结构也已系统地定义，该连接被称为空中接口Uu。

无线网络控制器306包括组交换320和控制单元322。组交换320用于语音和数据连接，以及连接信令电路。基站304和无线网络控制器306所形成的无线网络子系统还包括变码器324。变码器324一般尽可能靠近移动业务交换中心328，因为这样可以以蜂窝无线网络形式在变码器324和无线网络控制器306之间以尽可能少的传输容量传送语音。

变码器324转换公用电话交换网和移动电话网所用语音的不同数字语音编码格式，使其相互兼容，例如从固定网络形式转换成蜂窝无线网络的另一形式，反之亦然。控制单元322负责呼叫控制、移动性管理、统计数据的收集以及信令。

核心网CN包括属于移动电话系统，但在无线连接网络之外的基础设施。图3说明的核心网CN的部件包括：移动业务交换中心328和网关移动业务交换中心330，后者处理移动电话系统到外部世界的连接，在该例中，是到公用电话交换网336的连接。核心网CN和无线连接网络之间的接口340被称为lu。

下面结合图4，让我们来考察本发明系统所用帧结构的一个例子。图4最上边示出了‘超帧’包括73个帧400到406，它们从1到72连续编号。在该示例性系统中，超帧的长度是720毫秒。需要注意，这里的例子使用的所有数字值仅是示出了一些可行的值，它们与本发明无关。每个帧的长度是10毫秒。每个帧，例如帧404，被划分成16个时隙410到416。一个时隙414的长度是0.625毫秒。一个时隙一般对应于一个功率调整周期，在该周期内可以将功率调高或调低1分贝。

专用物理信道可以划分成两个不同的部分：专用物理数据信道DPDCH 418和专用物理控制信道DPCCH 420。专用物理数据信道418用于传送OSI(开放系统互连)第二层以及上层生成的数据422，换句话说，主要的专用业务信道。专用物理控制信道420传送OSI第一层生成的传输控制信息。控制信息包括用于辅助信道估计的导引比特424，发送功率控制命令TPC 426，和传输格式指示符TFI 428。传输格式指示符428向接收机指示上行链路上各专用物理数据信道所用的当前传输速率。

在下行链路432上，专用物理数据信道418贺专用物理控制信道420时分复用到同一时隙414。另一方面，在上行链路430上，信道并行发送，使得它们IQ码复用(I=同相，Q=正交)到各帧404，利用双信道正交相移键控调制QPSK调制。

这样，在本发明系统中，帧包含传输格式指示符TFI 428，指示帧中的传输速率和编码深度。传输格式指示符最好通过双正交码来编码，即比特通过Walsh函数来映射。假定RI比特的数量是N_TFI。因此，它们可以用于表示2^NTFI种不同的传输速率。假定例如N_TFI=6。因此，采用(32，6)双正交编码，即32比特Walsh函数及其二进制补码用于给出64个码字。TFI域占用32比特，能够表达64种不同的传输速率。图5示出了编码。比特500是双正交(32，6)编码502，之后，编码后的32比特504在物理信道上描述。以上所述仅是TFI编码方式的一个例子。

现在假定接收的信号已知包含利用n^*10毫秒编码深度编码的分量。本发明利用所述分量的编码深度在一个编码块期间必须保持相同的信息。因此，在这里编码块指n^*10毫秒周期。集合m_i根据所有可行传输格式指示符组合生成。根据指示帧包含以已知编码深度n^*10毫秒编码的信息的所有可行传输格式指示符，可以定义集合p_i。集合p_i是m_i的子集。假定出现这样一种情况，其中接收上述类型的分量和例如编码深度较小的另一分量，例如编码深度最好是一帧，即10毫秒的语音。在编码传输格式指示符时，已知传输格式指示符组合必须至少在一个编码块期间属于集合p_i。如果现在检测到接收了n-x帧，其中正整数x小于n，这些帧中识别出属于集合p_i的传输格式指示符组合，并且，检测到其传输格式指示符组合不属于集合p_i的x帧，因此，可以推断出这些帧的TFI出错。x最好小于n/2，即，如果接收到包含特定TFI信息的n帧超过帧的半数，即n-x帧，则可以断定该信息正确，其余帧中的TFI信息不正确。

检测出出错帧的数据在交织过程中设置成0。将这些数据设置成0的原因是，维特比解码器和turbo解码器对0的敏感程度比随机差错帧小。如果n足够高，例如8，则只有一个出错帧，解码器可能能够利用正确接收的n-1帧纠正差错帧，因为交织搅乱了n帧中设置成0的连续比特。

图6说明了本发明发射机-接收机对的操作和结构。图6描述了下行情况，其中无线发射机位于节点B，无线接收机位于用户设备UE。

框600公开了无线发射机的必要功能。需要定位到物理信道的不同业务包括语音、数据、动态视频和静态视频图像，以及在无线发射机控制部件602中处理的系统控制信道。该图公开了控制信道的处理和两种不同业务的数据604和606。不同业务需要不同源编码装置；例如语音需要语音编解码。但是，为简明起见，图6未示出源编码装置。

在框608到612中，对不同信道进行不同信道编码。信道编码包括例如不同的块编码，例如以循环冗余码CRC为例。此外，一般采用例如卷积编码及其变种，定时卷积编码或turbo编码。

接着，可以在第一和第二交织器614和615中对某些业务数据进行交织。交织的目的是便于纠错。因此，无线路径上的瞬时衰落不一定使得传送的信息无法识别。这些业务在第一复用器618中复用在一起。接着，在第二交织器620中实现第二交织。交织数据和控制信道在第二复用器622中复用在一起。

复用比特然后由扩频码扩频，利用混频码混频，经调制器624调制，输送给射频部件626，后者包括不同的功率放大器和限制带宽的滤波器。模拟无线信号通过天线628发送到无线路径Uu。

图6的框630示出了无线接收机的必要功能。即使不是必需，CDMA系统中的无线接收机也通常是瑞克接收机。天线632从无线路径Uu接收模拟射频信号。该信号被传送给射频部件634，后者包括一个滤波器以阻塞所需频段之外的频率。接着，在解调器636中，信号被转换到中频，或者直接转换到基带，信号以基带形式采样并量化。

因为信号是多径传播的，经不同路径传播的信号分量在框638中组合，后者按照现有技术包括若干瑞克分支。瑞克分支以不同时延接收的信号分量可以通过关联接收的信号和经预定时延延迟后使用的扩频码搜索。如果发现了信号分量的时延，就可以组合属于同一信号的信号分量。同时，信号分量的扩频编码可以通过将该信号乘上物理信道自身扩频码来解码。

这样得到的窄带信号被传送到第一去复用器640，其中分离控制信道DPCCH和数据信道DPDCH。控制信号被传送到第二去复用器642，其中分离导引信号、功率控制比特TPC和传输格式指示符TFI。TFI被转发给第一解码器644，后者解码传输格式指示符TFI。导引信号和功率控制比特TPC 600被转发给接收机的其它部件。

在本例中，相同的数字值的使用同上。假定接收的信号已知包含利用n^*10毫秒编码深度编码的分量。在本发明的接收机中，第一解码器644检测到接收了n-x帧，其中正整数x小于n，这些帧中识别出指示该帧中包含已知编码深度n^*10毫秒的信息的传输格式指示符。该解码器还检测到其中传输格式指示符不指示该信号中包含利用已知编码深度n^*10毫秒编码的信息，从而可以断定该x帧接收有误。

数据信号从第一去复用器640输送到第一去交织器646，其中实现第一去交织，对应于发射机交织器620所执行的交织。接着，信号被传送到第三去复用器648，其中分离不同业务。第三去复用器638从第一解码器644接收传输格式指示符TFI的信息。根据该信息，去复用器648可以分离不同业务。业务的数据信号被传送给第二和第三去交织器652和654，并进一步传送到第二和第三解码器656和658，其中解码例如传输中使用的信道编码，块编码和卷积编码。卷积编码最好由维特比解码器解码。

如果第一解码器检测到传输格式指示符中的差错，去交织器可以将差错帧数据设置为0，第二或第三去交织器652、654去交织该业务的信号。

按照本发明的接收机的特性最好通过信号处理器或多用途处理器中的适当程序步骤，或者通过适当的独立元件来实现。接收机的其它部分可以以本领域技术人员所熟知的方法来实现。

尽管以上结合附图的例子描述了本发明，但显然本发明并不局限于此，而是可以在后附权利要求书所公开的创新思想范围内，以多种方式予以改进。

Claims

1．数据传输系统中的一种接收方法，在该系统中，需要发送的信号包括利用若干不同传输格式以帧形式传送的信息，在这些帧(410到416)中通过传输格式指示符(428)发送采用的传输格式的信息，在该系统中，采用取决于需要传输信息的性质的编码深度对要传送的信息进行编码，至少一些编码深度是给定基本编码深度T_K的倍数，其特征在于，如果已知接收的信号包含利用n^*T_K的编码深度编码的信息，并且检测到接收了n-x帧，其中正整数x小于n，在这些帧中识别出传输格式指示符，指示该帧包含利用已知编码深度n^*T_K编码的信息，并且x帧中，传输格式指示符不指示信号包含利用已知编码深度n^*T_K编码的信息，则可以推断出这x帧接收出错。

2．根据权利要求1的方法，其特征在于，根据所有可行传输格式指示符组合定义集合m_i，根据指示帧包含以已知编码深度n^*T_K编码的信息的所有可行传输格式指示符，定义集合p_i，P_iem_i，在接收到信号时，如果检测到接收了n-x帧，其中正整数x小于n，这些帧中识别出属于集合pi的传输格式指示符组合，并且，检测到其传输格式指示符组合不属于集合p_i的x帧，则可以推断出这些帧出错。

3．根据权利要求1或2的方法，其特征在于，将检测到的x个出错帧设置成0。

4．根据权利要求3的方法，其特征在于，在去交织之前将出错帧设置成0。

5．根据权利要求3的方法，其特征在于，在去交织之后对接收的信号进行维特比编码。

6．根据权利要求1到5中任意一项的方法，其特征在于，正整数x小于n/2。

7．一种数据传输系统中的接收机，其中需要发送的信号包括利用若干不同传输格式以帧形式传送的信息，在这些帧(410到416)中通过传输格式指示符(428)发送采用的传输格式信息，在该系统中，采用取决于需要传输信息的性质的编码深度对要传输的信息进行编码，至少一些编码深度是给定基本编码深度T_K的倍数，其特征在于，如果已知接收的信号包含利用n^*T_K的编码深度编码的信息，接收机包括检测接收了n-x帧的装置(644)，其中正整数x小于n，以及从这些帧中识别出指示该帧包含利用已知编码深度n^*T_K编码的信息传输格式指示符的装置(644)，检测接收到x帧的装置(644)，其中传输格式指示符不指示信号包含利用已知编码深度n^*T_K编码的信息，以及推断出这x帧接收出错的装置(644)。

8．根据权利要求7的接收机，其特征在于，接收机包括装置(652、654)，用于将检测到的x个出错帧设置成0。

9．根据权利要求8的接收机，其特征在于，接收机包括去交织装置(652、654)，用于将出错帧设置成0。

10．根据权利要求9的接收机，其特征在于，接收机包括装置(656、658)，用于在去交织之后对接收的信号进行维特比编码。

11．根据权利要求7到10中任意一项的接收机，其特征在于，正整数x小于n/2。