CN1360805A - 选择编码方法的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在蜂窝电信系统的编码模式控制。在本发明中,AMR控制主要集中实现,优选地受RNC控制且基于系统负载或诸如FER测量的质量测量。最好仍允许UE在一定情形下改变该AMR模式。

Description

选择编码方法的方法

技术领域

本发明涉及在蜂窝电信系统中的编码方法控制。本发明尤其针对一种在权利要求1的前序部分中描述的方法。

背景技术

下面的列表解释了在这个说明书中使用的某些缩略语：

AC        许可控制

AMR       自适应多速率

BS        基站

BTS       基站收发信台

CDMA      载波检测多址

C/I       载干比

FER       误帧率

GSM       全球移动通信系统

LC        负载控制

MAC       媒体访问控制

RM        无线电资源管理器

RRC       无线电资源控制

RRM       无线电资源管理

RNC       无线网络控制器

SHO       软切换

TC        码型变换器

TF        传送格式

TFS       传送格式集

UE        用户设备

UMTS      通用移动通信系统

UTRAN     UMTS地面无线接入网

WCDMA     宽带CDMA

AMR概念为移动台(UE)和网络之间的连接提供了一种多速率能力。AMR语音编解码器对语音编码有8种不同的比特率(4.75kbps..12.2kbps)。比特率越高，则语音质量越好，但容量和覆盖越低。在GSM中，AMR控制为一种链路级控制，受控于BTS且基于C/I测量。在GSM中，编解码器模式控制在BTS中。为控制下行链路方向，移动台报告观测到的C/I。为控制上行链路方向，BTS测量C/I。

WCDMA系统的当前技术规范为促进AMR概念的应用留出了空间。当前技术规范并没有描述利用AMR概念优化传输控制的极好方式。

发明内容

本发明的目的是实现一种避免现有技术问题的方法。

这个目的是通过安排该蜂窝网络的一种网络单元一起控制一个以上移动台的AMR模式，以及在过载情形下或系统在上行或下行链路方向接近过载时调整AMR模式实现的。

根据本发明的方法的特征在从属方法权利要求书的特征部分规定。所附权利要求书还描述了本发明的更多较佳实施例。

在本发明中，AMR控制主要集中实现，由RNC控制更有利，而且基于系统负载或诸如FER测量的质量测量。最好仍允许UE在一定情形下改变AMR模式。

附图说明

下面参考附图详细描述本发明，其中：

图1示意了根据本发明一个较佳实施例的AMR模式控制，

图2详细示意了根据本发明一个较佳实施例的AMR模式控制，

图3示意了在本发明一个较佳实施例中的负载门限，以及

图4示意了本发明的另一较佳实施例。

具体实现方式

根据本发明，AMR模式控制主要以集中方式实现。最好允许移动台在一定情形下调整该AMR模式。AMR模式可通过下面的范例方式改变：

·如果负载变得太高，可降低现有语音连接的AMR比特率。

·如果负载变得太高，可设置新启动的语音连接的AMR比特率为较

  低值。

·在AMR自适应判决中使用的负载测量可以是单个小区的负载，也

  可以考虑相邻小区的负载。

·如果上行链路质量变得太差(例如，FER太高)，可降低上行链

  路AMR模式。

最好RNC为控制AMR模式的这些变化的网络单元。缺省AMR比特率可由运营商基于一个小区设置。上行链路和下行链路AMR模式和它们的控制可以完全独立。

根据WCDMA系统的当前技术规范，码型变换器(TC)位于核心网中。

AMR模式控制最好位于控制RNC。该RNC通过向该核心网内的码型变换器设备发送AMR模式控制指令控制下行链路AMR模式，而通过向移动台发送AMR模式控制指令控制上行链路AMR模式。

在RNC内代码模式控制可以位于外环功率控制和/或小区资源管理器，即，位于许可控制和负载控制功能。该控制最好在无线资源管理(RRM)内实现。AMR模式自适应可以是非对称的，即，在单个连接期间在上行和下行链路可使用不同的AMR模式。

负载情况最好是AMR模式控制的基础：对下行链路，BS报告总的BS发射功率，而对上行链路，BS测量在该BS总的干扰功率。RNC基于这个信息执行AMR模式控制。上行链路FER也可用于AMR模式控制。

在此章节描述一个特定的控制算法例子。根据这个算法，AMR模式由RNC中的许可控制功能设置。这个章节只列出了一些例子，但无论如何不限制本发明的其他实施例。

该小区RM可检测系统负载何时接近许可控制阻塞门限。在此情况下许可控制为新AMR用户分配较低的比特率以提供更高容量。这种算法最好以一个小区为基础工作。在这个实施例中，因负载考虑在该连接期间不改变AMR模式。根据本实施例的算法的自适应相当慢，实际上，在小区负载增大到超过一个限度后，在大部分AMR连接有较低的比特率之前要花费几秒的时间。这种自适应速度取决于这些语音连接的平均长度。因此，可认为这种方法能以一个小区为基础形成忙时自动检测。一种可能的许可控制算法可以如下：

步骤(1)

    ·If(Estimated_blocking＞’AMR_blocking_limit’)

        ·在该传输方向降低所有输入的AMR用户的AMR比特

      率’AMR_step’个AMR模式

        ·到步骤(4)

步骤(2)

    ·If(Estimated_blocking＝0)

        ·在该传输方向增大所有输入的AMR用户的AMR比特

      率’AMR_step’个AMR模式

        ·到步骤(4)

步骤(3)

    ·如果在(1)或(2)没有动作，则到步骤(5)

步骤(4)

    ·等待直到在该小区中有’AMR_change_percentage’％的语音连

    接正在使用该新的AMR模式

步骤(5)

    ·计算Estimated_blocking：

      ·为每个RR指示估计一个新的AMR用户是否将被阻塞。

      在此我们可简单地假设，如果Prx_nc＞Prx_target(＝无功率

      增加估计)则该用户将被阻塞。对于AMR用户在任何情况下

      功率的增加都相当小。

        ·求平均阻塞概率’AMR_average’秒，例如，30s

        ·计算Estimated_blocking＝estimated_blocked_RRIs/total_nuber_RRIs

步骤(6)

    ·返回步骤(1)

对上行链路和下行链路这个程序最好分开。因此，如果在下行链路方向负载增大到接近过载要早于上行链路方向，则有可能下行链路连接使用的AMR模式低于上行链路连接。

在前一例中这些参数如下：参数            描述                        例值AMR_blocking_l  在AC分配较低的AMR模式之     2％imit            前估计的最大阻塞百分比AMR_change_pe   AC等待直到该小区这个百分比  50％rcentage        的AMR用户在进一步动作之前

            正使用该新AMR模式AMR_average     估计阻塞百分比的平均周期    30sAMR_step        AC一次调整的AMR模式级数     1个AMR

                                        模式

在此章节描述一个特定的控制算法例子。根据这个算法，AMR模式也可由RNC中的负载控制功能改变。这个章节仅列出了一些例子，但无论如何不限制本发明的其他实施例。

在本实施例中，许可控制估计如果所有AMR用户改变到它们的最低比特率那么总负载可降低多少。换言之，许可控制不是阻塞一个新用户，而是假设现有的AMR用户能降低它们的比特率，因此允许更多数量的用户进入该系统。如果满足下式则上行链路许可控制允许一个新用户进入：P_rx，NC+ΔP_rx，new＜P_rx，target        (1)式中P_rx，NC为非可控负载。

非可控负载包括的干扰来自：

-小区内实时用户，

-小区内保证比特率最小的非实时用户，以及

-小区间用户

非可控负载不会受这个特定小区的分组日程表的影响。注意，只有最小比特率的AMR才被假设为非可控的。 $\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{rx},\mathrm{new}}=\frac{\mathrm{\ΔL}}{1-(\mathrm{\η}-L_{\mathrm{NRT}}-L_{\mathrm{AMR}})-\mathrm{\ΔL}}{P}_{\mathrm{rx},\mathrm{total}}----\left(2\right)$ 式中ΔL＝从该新用户的负载增大L_NRT＝来自最佳分组用户的负载(从RNC的分组日程表中得到)，以及L_AMR＝比特率被降至最小时这些AMR用户的最大负载降低量。这将反映AMR用户的比特率灵活性。AMR用户的当前比特率最好保存在小区资源管理器的表格中。 $L_{\mathrm{AMR}}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{1}{1+\frac{W}{{\mathrm{\ρ}}_{i,\mathrm{used}}{R}_{i,\mathrm{useed}}}}-\frac{1}{1+\frac{W}{{\mathrm{\ρ}}_{i,\min \mathrm{imum}}{R}_{i,\min \mathrm{imum}}}})$ 式中，ρ_i，used＝所用AMR比特率的E_b/N₀，ρ_i，minimum＝最小AMR比特率的E_b/N₀，R_i，used＝所用的AMR比特率，而R_i，minimum＝最小AMR比特率＝‘AMR_min_mode’。

为实施这种许可控制修正，需要

-获得AMR用户的当前比特率(＝R_i，used)

-获得AMR用户最小允许比特率(＝R_i，minimum＝‘AMR_min_mode’)，

 以及

-计算L_AMR。

在下行链路，可采用类似于上行链路的许可控制原理。

如果许可控制假设AMR比特率可以降低，那么该方案必须得到负载控制的支持。在负载控制中降低过载情况下的AMR比特率相当简单。然而，很难确定在SHO情况下AMR比特率何时能增大。在SHO，在增大该AMR比特率之前负载控制应检查在所有SHO分支的装载。这就要求在相邻小区的小区RM之间存在信令。这个信令将对RNC造成附加负载，因此不希望这样。

在此有一种简化方案是负载控制将只降低AMR比特率，而在连接期间不会将它们增大回原值。这种方案将不需要SHO分支的小区RMS之间有信令。

在另一简化方式中，每个AMR连接仅保存在一个小区的RM的列表中。这将使得处理SHO用户更为容易。该负载控制算法只能影响在该小区中列出的那些用户的AMR模式。从这个小区的角度出发，其他AMR用户被视为非可控业务。而且，许可控制也仅考虑这些AMR用户受该小区的控制。如果我们假设软切换开销为30％，那么在这个简化方案中，我们能修正每个小区中1/1.3＝77％的用户的AMR模式。其余AMR用户(23％)将视为非可控用户。

在此假设RNC中的小区资源管理器保存一个该特定小区的AMR用户比特率的列表。这个列表可用于许可控制和负载控制算法。

图3示出了上行链路负载控制门限。对于实时业务，当系统在上行链路方向过载时优选动作为：

PrxTotal＞PtxTarget+PrxOffset：冻结外环设置点

PrxTotal＞PtxThreshold：降低外环设置点，启动受控下降

在下行链路方向：

PtxTotal＞PtxTarget+PrxOffset：无动作

PtxTotal＞PtxThreshold：启动受控下降

当使用多速率连接时，在无过载时可使用最高比特率。在过载情况下，负载控制的动作可如下：

在上行链路：

PrxNC＞PtxTarget+PrxOffset：降低AMR比特率

PrxNC＜PtxTarget：增大AMR比特率

在下行链路：

PtxNC＞PtxTarget+PrxOffset：降低AMR比特率

PtxNC＜PtxTarget：增大AMR比特率

式中PrxNC和PtxNC为非可控负载。该方案是在过载状态结束之前降低AMR比特率。PrxTarget+PrxOffset和PrxTarget之间的差距为防止这些模式之间不必要的跃变所需的一个滞后。

AMR比特率首先从语音用户降低：

-在上行链路，具有最高负载因子的语音用户，以及

-在下行链路，每个连接具有最高传输功率的语音用户这些语音用户为造成最高干扰的用户。

在此章节描述一个特定的控制算法例子。根据这个算法，AMR模式也可由RNC中的外环负载控制功能改变。这个章节仅列出了一些例子，但无论如何不限制本发明的其他实施例。

可能某些链路因覆盖原因质量变得很坏，即使该系统并没有过载。一种可能性是如果功率用完，则没有任何网络指令也让移动台改变其上行链路模式。这就需要来自标准化的支持。如果所有移动台都有这个功能，则AMR的覆盖扩展将可用于所有制造商的WCDMA网络，而且不能用作一个区别因素。

如果要求总是该网络确定上行链路AMR模式，则需要上行链路功率环控制来请求被许可降低AMR比特率以提高上行链路覆盖。图4示出了外环功率控制的动作。注意，如果在移动台有足够功率遵循该功率控制指令而且在上行链路没有过载则上行链路连接总是能得到所需的FER。

外环功率控制算法可以例如如下：

步骤(1)

    ·在‘AMR_FER_averaging_length’的周期内计算平均FER

步骤(2)

    ·如果该平均FER＞’AMR_FER_max_uplink’，且当前AMR

    模式＞’AMR_min_mode’，则对上行链路降低AMR模式

    ‘AMR_step’个AMR模式

    ·如果该平均FER＜’AMR_FER_acceptable’，且当前AMR模

    式＜12.2kbps，则对上行链路增大AMR模式’AMR_step’个AMR

    模式

    ·如果AMR模式立刻降低，如果不到′AMR_FER_averaging_

    length’就接收到超过‘AMR_FER_max_uplink’^*’AMR_FER_

    averaging_length’个误差，则得到一个快速反应。例如，对于值

    3％和5s(以及每秒50个帧)，如果不到5s就接收到超过

    7.5(＝0.03^*50^*5)个误差，则使用较低的AMR模式。这使得能对因

    负载导致的误差突发中的质量差快速反应。

步骤(3)

    ·到步骤(1)

注意，外环PC必须保存它正控制的那些连接的当前AMR比特率的列表。

前一例子的参数如下：参数              描述                     例值AMR_FER_averagi   计算上行链路FER的平均    5sng_length_uplink  长度AMR_FER_max_up    如果上行链路FER超过这    3％link              个值，则命令移动台到一个

              较低的AMR模式AMR_FER_accepta   如果上行链路FER低于这    1.5..2x外环FERble_uplink        个值，则命令移动台到一个 目标，例如1.5％

              较高的AMR模式AMR_step          AC一次调整的AMR模式      2个AMR模式

              数                       (＝12.2→7.95

                                       →6.7→5.15)

这些参数的值需要根据AMR语音编解码器的MOS(平均评价记分)与FER特性曲线性优化。该优化取决于例如在L1选择的不等误差保护。运营商也必须设置每个下行链路语音连接的最大功率，这样就能支持该上行链路AMR自适应所提供的范围扩展。

AMR模式指令的信令可通过各种带内及带外方式实施。下面描述了根据本发明某些较佳实施例的一些报告AMR模式的方式。

在本发明的另一个较佳实施例中，带内信令用于AMR模式控制。在这个实施例中，有关将使用的新AMR模式的信息连同用户数据一起被送至编码器。

结合AMR模式控制消息到用户数据最好在MAC层执行。

带内信令具有一定优势。例如，在RNC的RRC功能和码型变换器之间无需创建独立的信令过程。另外，带内信令能迅速改变AMR模式。在当前的GSM系统中也支持带内信令。

如果使用带外信令，则在一个单独的信令消息中发送该AMR模式指令。例如利用RRC层可实现该信令。使用RRC层用于下行链路AMR模式的自适应要求在核心网的RNC和码型变换器之间有新的信令过程。现有的信令过程可用于上行链路AMR模式控制。能用于上行链路AMR模式控制的一个程序例子是TRANSPORT CHANNELRECONFIGURATION(传输信道再配置)程序。

带外信令具有一定优势。例如，当使用带外信令时，在MAC层无需生成AMR模式指令。另外，在用户平面上传输信令信息将增大难度，因为用户平面是计划仅用于用户数据的。对于上行链路方向，能使用已定义的RRC程序。

在本发明的另一类较佳实施例中，允许UE在一定情形下控制AMR模式。例如，如果UE能在空中接口的条件已改变和需快速执行AMR模式改变以保存一个语音连接上的适当质量时改变AMR模式，就更为有利了。

在一个较佳实施例中，如果达到UE的最大发射功率电平则允许UE改变上行链路AMR模式。由于UE再也无法增大发射功率，UE能通过改变到一种提供较低语音数据率的AMR模式在无线电接口条件恶化时保持该语音连接质量。最好不要求UE请求从该RNC切换一种模式。

允许UE改变的AMR模式集合最好包括在当前有效传送格式集的传送格式中提供的那些AMR模式。

由于该传送格式集由该网络确定而且由网络为UE规定，该网络可为选择可用的AMR模式设置限制。网络从连同用户数据一起由UE发送的速率信息中发现UE使用的AMR模式。

传送格式(TF)为一个参数集，它对应为通过空中接口的传输预备一个有效负荷数据流的一种方式。该参数集表明了例如，有效负荷数据率，所用的误差控制编码方法，所用的交织方法，以及在该特定的蜂窝电信网络中使用的其他处理方法，即，描述应用于待传输数据的物理层处理。因此，每个TF对应一个特定的瞬时承载比特率。另外，每个承载至少有一种传送格式。在一个承载支持例如多个比特率的情况下，一个承载可以有一个以上的相应TF。

每个传送格式有一个对应的传送格式标识符(TFID)。可通过多种方式为TF指配TFID，例如从最低比特率开始以升序指配，或根据其他一些预定规则指配。

有效承载的传送格式组合为传送格式组合(TFC)。所有可能的传送格式组合的集合形成一个传送格式组合集(TFCS)。每个TFC有一个对应的传送格式组合标识符(TFCI)，即，每个TFCI对应一个明确的传送格式组。TFCI用于告知接收机当前的传送格式组合。

UE改变AMR模式的机制最好用于扩展语音连接的覆盖区域。如果UE再也无法增大发射功率，它可改变AMR模式到一个提供较低数据率的模式，从而即使UE远离基站也能维持该语音连接的质量。

在本发明的一个较佳实施例中，提供一种在数字蜂窝电信系统中为一个UE和一个网络之间的多速率连接选择编码方法。根据这个实施例，在一定情形下UE选择该编码方法，而在其他情形下该网络选择该编码方法。在网络中选择编码方法最好通过无线网络控制器实施。如果UE使用其最大发射功率则最好由UE选择该编码方法。

在本发明的另一较佳实施例中，提供一种增大由具有到一个蜂窝网络的多速率连接的UE观测到的小区的视在半径的方法。根据这个实施例，基于该UE的发射功率和至少一个小区的负载控制用于该UE的连接的编码方法。如果该无线电接口的质量变坏而且用户使用其最大发射功率，则最好改变该UE使用的编码方法。由UE选择该编码方法更佳。

在本发明的再一个较佳实施例中，AMR模式的改变与传送格式的改变相结合。

本发明使得能增大连接覆盖区域以及连接的容量和质量。

一个给定功能实体的名称，如无线网络控制器，在不同蜂窝电信系统的上下文中经常不同。例如，在GSM系统中，对应无线网络控制器(RNC)的功能实体为基站控制器(BSC)。因此，在本权利要求书中术语无线网络控制器旨在涉及所有对应的功能实体，而与在该特定蜂窝电信系统中用于该实体的术语无关。另外，各种消息名，如AMR MODECOMMAND消息名只是例子，本发明并不局限于使用在此说明书中陈述的消息名。

本发明可用于多种不同的蜂窝网络，如目前正在开发的第三代蜂窝网络。例如，本发明可用于WCDMA系统。

鉴于前面的描述，本领域的技术人员知道可在本发明的范围内进行各种改进。虽然已详细描述了本发明的优选实施例，但显然能对本发明进行多种改进和变更，所有这些都落在本发明的真正精神和范围内。

Claims (13)

1.一种为移动台和数字蜂窝电信网络之间的多速率连接选择编码模式的方法，其特征在于，在该方法中，在优选地从移动台的角度出发来减小资源消耗的情形下，该移动终端确定上行链路编码方法。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，优选地从该移动台的观点出发来减小功耗。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，该移动台使用其最大发射功率电平。

4.根据权利要求1-3中任何一个的方法，其特征在于，选择一个新的编码模式，以便资源消耗的减少是由于新编码模式的数据率低于当前编码模式的数据率的结果。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，允许该移动台选择这些AMR模式中的一个，这些模式在当前有效的传送格式集的传送格式中提供。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，在其他情形下，该网络确定该编码模式。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，无线网络控制器中的许可控制功能至少部分地确定该编码模式。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于，

该方法包括步骤

-估计当前负载电平的阻塞百分比，

-如果估计的百分比高于一个预定限度，则为新承载降低缺省AMR

 模式。

9.根据权利要求6的方法，其特征在于，无线网络控制器中的负载控制功能至少部分地确定该编码模式。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于，在该方法中，现有承载的比特率被无线网络控制器中的负载控制功能降低，以便为一个新承载创造空间。

11.根据权利要求6的方法，其特征在于，无线网络控制器中的外环负载控制功能至少部分地确定该编码模式。

12.根据权利要求1的方法，其特征在于，在该方法中，上行链路方向的编码模式控制独立于下行链路方向的编码模式控制。

13.一种在一个蜂窝电信网络中使用的移动台，该蜂窝电信网络为通过该移动台和该电信网络之间的空中接口通信应用多种编码模式，其特征在于，在该移动台优选减小其资源消耗的情形下，该移动台选择该编码模式。

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