CN1440602A

CN1440602A - 用于dtx帧检测的系统与方法

Info

Publication number: CN1440602A
Application number: CN01812033A
Authority: CN
Inventors: S·格拉兹科; B·埃克豪尔; 林育全
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-09-03
Also published as: CA2409065A1; KR20030014405A; ATE466421T1; CA2409065C; WO2002003588A3; JP2004503130A; EP1295421B1; AU2001271672A1; US20020012330A1; WO2002003588A2; DE60141962D1; US7143178B2; EP1295421A2; JP5039895B2

Abstract

一种检测断续发射(DTX)帧的系统与方法。该发明方法包括步骤：接收多帧发射的数据(62)；对各帧分类(63)；分析接收数据中若干连续帧的类型并对其提供一量度；和根据该量度判断帧是否为断续帧(66)。在说明性的实施例中，分类步骤包括用循环冗余码校验(CRC)检错协议对帧检错的步骤。接收的帧分为合格帧(G)、抹除帧(E)或断续帧(D)。根据各帧的类型对其指定一数值。然后对帧滤波而输出Yn＝Yn－1+Xn，其中‘n’是帧数，Yn为指定帧n的滤波器输出，Yn－1为前一帧滤波器输出，Xn为输入帧流。为便于检测断续帧，对输出Yn设一阈值，即在帧被分为“抹除”且滤波器输出超阈值时，指示检到了断续发射帧。检测到断续帧，将该帧的类型由“抹除”改为“断续”。通过重分被错分的抹除帧，可阻止移动接收机请求再传改变发射功率电平的帧，从而优化网络吞吐量与容量，节省系统功率。

Description

用于DTX帧检测的系统与方法

发明背景

发明领域

本申请要求2000年6月29日提交的美国专利申请No.60/215,377的优先权。本发明涉及通信系统，尤其涉及检测通信系统中DTX帧的系统与方法。

相关技术描述

蜂窝电信系统以在移动电话与基站中的多个收发机为特征，各收发机包括通过信道作通信的发射机与接收机。

增大信道信息载量的一个方法是增强信扰比(SIR)。SIR常常表示为接收的每个信息位的能量与接收信号的干扰密度之比。为增大系统容量，收发机工作于低信扰比(SIR)。或者，可增大信道的SIR。为增大SIR，可用来自接收收发机的信号增大发射信号的功率，但增大发射功率也加大了对其它移动站的干扰，并由此限制了信道容量。此外，增大发射功率电平也增大了功耗(电池供电的移动单元尤成问题)，并降低了网络容吐量。因此，一般希望以优化发射功率电平操作系统，使信扰比因素与功耗、吞吐量、系统容量等因素相平衡。

本领域的技术人员都明白，数据以称为“帧”的间隔发射。按照新的IS2000蜂窝标准，基站能对移动站指定更多的信道并在增补信道上发射。然而，若基站无数据可发射，根据该新标准，不是去除指定信道，而是基站只减小信号增益。这就是所谓的DTX模式，而以该模式发射的帧就是DTX帧。

不幸的是，DTX帧的传输阻碍了以优化发射功率电平操作系统的努力。接收单元解调帧内的数据位，监视帧功率，检查帧质量，并执行CRC(循环冗余码校验)检错。若CRC检验失效，假设有位差错，接收机抹去该帧，并向发射机送一信号以增大发射功率再发送该帧。

因此，在接收机接收DTX帧时，要对该帧即噪扰帧译码，这要让接收机即移动单元向基站发送多个抹去的帧信号。基站对此作出响应，增大对该移动单元的功率设定点，从而增大了功耗，同时减小了网络吞吐量与容量。

作抹除速率测定与检测的常规系统与方法寻找各独立的帧，迄今性能有限。因此，本领域要求有一种能区分DTX帧与高位差错率帧的系统或方法，适合抹除基站与移动单元之间的数据传输，以便优化发射功率电平。

发明概述

为检测断续发射(DTX)帧，本发明的系统与方法提出了本领域的这一需求。本发明方法包括以下步骤：接收多帧发射的数据；对每帧分类；分析接收数据若干连续帧的类别并对其提供量度；而且按该量度判断是否为断续帧。

在示例性实施例中，分类步骤包括用循环冗余码校验(CRC)检错协议对帧作差错检验的步骤。接收的帧分成合格帧(G)、抹除帧(E)或断续帧(D)。根据其类别，对每一帧指定一数值。接着，帧经滤波得出输出Yn＝Yn-1+Xn，其中，‘n’为帧数，Yn是指定帧n的滤波器输出，Yn-1为前一帧的滤波器输出，Xn为输入帧流。为便于检测断续帧，对输出Yn定一阈值。即某帧被分为“抹除”而且滤波器输出超出阈值时，就指示检测到断续发射帧。检测到断续帧，就把该帧的类别由“抹除”改为“断续”。通过重分错分的抹除帧，可防止移动接收机请求再传输帧或改变发射功率电平。因而网络吞吐量与容量得以优化，并且节省了系统功能。

附图简述

图1是采纳本发明内容的接收机简化框图。

图2是简化逻辑图，表示按示例性DTX帧识别方法计算ig_acc_帧的示例性配置。

图3是简化逻辑图，表示按示例性DTX帧识别方法计算SCH_加权_Nt_Io_帧的示例性配置。

图4是简化逻辑图，表示按示例性DTX帧识别方法计算FCH_加权_Nt_Io_帧的示例性配置。

图5是本发明方法的示例微处理器读出时序图。

图6示出按本发明内容检测零帧的方法的图。

图7是本发明方法示例性软件实施流程图。

发明描述

现在参照附图描述说明性实施例与示例性应用，以揭示本发明内容。

如上所述，增补码信道(SCH)和专用控制信道(DCCH)的断续发射(DTX)模式是引入IS2000标准的普通特征。按照该标准，基站(BS)可在两个规定电平之间切换其发射机功率(一个电平是零电平，相当于根本无发射功率)。这对特定的SCH或DCCH将形成只输入接收机的解调器与译码器的噪声+干扰。这样，MS(移动站)能正确地确定DTX模式的开始并看作无发射帧。

MS一方的一个问题在于这些DTX帧将无法作CRC(循环冗余码)测试或将帧质量指示符归零。若正常(非DTX)帧带位差错发射和接收，CRC也将为零。通常，常规的MS正规RDA(速率确定算法)，能有效地选择抹除带位差错的连续发射帧。因而软件(SW)实施的RDA能处理硬件(HW)状态寄存器(帧解调与状态专用的译码器与解调器寄存器)并输出速率判断或抹除。然而，常规RDA对DTX帧检测并不优化，尤其常规RDA不能优化地执行，原因是无法区分连续发射抹除(带位差错的连续发射帧)和DTX帧。

将DTX帧错分为抹除会造成功率控制问题，因为MS将这些帧报告成抹除(即坏帧)并在前向链路(FL)上请求更大的功率。可用若干方法对DTX帧作一些合理的判断，但由于这些方法还不是完全有效，所以本发明提出了本领域的该要求。

图1是采纳本发明内容的接收机的简化框图，接收机10包括MSM(移动站调制解调器)芯片电平处理级12，它包括指针前端伪噪声(pn)处理。Pn码从每一指针里除去后，就用实施为数字信号处理器(DSP)的符号电平处理器14处理该接收信号。DSP14将符号转换成数据位。该数据位输出给译码器16，后者在一示例CDMA(码分多址)系统中作话语(如Vitevbi)或数据译码。DSP14还计算用于以下述方式识别DTX帧的帧型量度。该量度对每一帧都计算，并输出给微处理器18。本发明并不限于以最佳模式计算DTX量度的方法，还要应用下述方法。

问题公式：

该检测问题被模拟成对CRC失败的帧作二进制假设测试：

H₀：接收的帧是零帧

H₁：接收的帧是发射的帧

判断规则是将某一量度M与阈值T作比较，若M＞T，将接收帧定为发射帧，否则为零帧。

检测概率和误警概率分别被定义为Prob(M＞T|H₁正确)和Prob(M＞T|H₀正确)。

DTX量度分析

由译码器(16)得到的重编码符号能量量度计算如下：

E_{decoder} = Σ_{i = 1}^{N} s_{i} {\cdot r}_{i} - - - [1]

式中S_i是译码器收到的软判决，

r_i是卷积码的重编码符号或turbo码的系统符号，以及，

N是用于计算能量量度的符号总数。

可以看出，能量量度与E_b/I_o和E_cp/I_o有如下关系：

E_{decoder} &Proportional; \sqrt{\frac{E_{b}}{i_{o}} \cdot \frac{E_{cp}}{I_{o}}} - - - - [2]

同样地，解调器算出的能量量度与E_b/I_o和E_op/I_o也具有同样的关系，即：

E_{de \mod ulator} = Σ_{i = 1}^{N} | s_{i} | &Proportional; \sqrt{\frac{E_{b}}{I_{o}} \cdot \frac{E_{cp}}{I_{o}}}, - - - [3]

显然，该能量量度对导频强度与几何结构很敏感，不是一个好的量度。为消除对导频强度的依赖性，可将能量量度除以FPC(快速功控)提供的导频强度估值EcpIo，即

EbIo = \frac{E^{2}}{EcpIo} &Proportional; \frac{E_{b}}{I_{o}}

其中

EcpIo &Proportional; \frac{E_{cp}}{I_{o}} - - - [4]

然而，EbIo量度仍对几何结构敏感。

若SCH是受控于FPC的合适功率，则E_b/N_t估值似乎是SCH DTX较佳的候选者，其中FPC试图将E_b/N_t控制到某一目标。注意EbNt应用E_b/N_t估值的量度。它可以通过将该能量量度除以FPC提供的加权NtIo而算出，即

EbNt = \frac{E^{2}}{weighted_NtIo} &Proportional; \frac{E_{b}}{N_{t}} - - - [5]

式中加权

_NtIo &Proportional; \frac{N_{t}}{I_{o}} \cdot \frac{E_{cp}}{I_{o}}

实施：

图2-4示出对SCH和DCCH作DTX检测的数据通路。图2是简化逻辑图，表示按识别DTX帧的示例方法计算iq_acc_帧的示例性配置。

图3是简化逻辑图，表示按识别DTX帧的示例方法计算SCH__加权_Nt_Io_帧的示例性配置。

图4是简化逻辑图，表示按识别DTX帧的示例方法计算FCH_加权_Nt_Io_帧的示例性配置。

软件变化：

图5是本发明方法的示例微处理器读出时序图，图6是示出按本发明内容检测零帧的方法的图。在图5中，注意PC_bit_acc正好在当前帧最后一个PCG(功控组：1帧＝16PCG)之后，因为它只累计PC(功控)位。然而。SCH的iq_acc_帧被延迟了，直到下一帧的第一PCG位，因为于当前帧结束之前最后的PCG的符号能量将对QDSP无效。微处理器18从DSP14读出这些值后，即读出iq_acc_帧、SCH_加权_Nt_Io_帧、PC_位_acc和FCH_加权_Nt_Io_帧后，将执行图6的运算以检测零帧。

因此，参照图1，微处理器18处理由译码器16提供的帧信息和由DSP14提供的DTX量度，对帧型作最后判断，决定是否抹除每个帧并执行本发明的新方法。

图7是本发明方法以软件示例性实施的流程图。发明方法(指60)包括在步骤62读出译码器与DSP数据和关于CRC、Yamamoto(Y)、符号差错率(SER)和DTX量度的帧信息的步骤。在步骤64，软件采取原始速率测定行动以确定帧G、D或E的类型。测速算法在本领域已众所周知。例如可参阅1998年5月12日颁发给T.chen的题为Method and Apparatus for Determining the Rate of Received Data ina Variable Rate Communications System的美国专利5,751,725和1996年6月30日颁发给B.Butler等人的题为Method and Apparatus for Determining DataRate of Transmitted Variable Rate Data in a Communications Receiver的美国专利5,774,496。帧型按上述方法或任何合适方法识别。

接着在步骤66,实施本发明的DTX指示法，输入该步骤的输入是步骤64确定的G、D或E帧型。

该算法执行如下定义的滤波：滤波器类型是简单的无限脉冲响应(IIR)：

Y(n)＝Y(n-1)+X(n) [6]其中‘n’为帧数，‘Y’是DTX指示符，‘X’是输入{D、G或E}。

每次对移动站指定新的SCH或DCCH信道，该方法就预置下列值：Y(-1)＝-1；D＝+1；G＝-3；E＝-1；n＝-1。在该示例实施法中，对译码器输出的每个新帧，执行如下步骤：

·帧位标递增：n＝n+1；

·用y(n)＝y(n-1)+x(n)计算DTX帧指示符；

·DTX帧指示符在正负两边饱和：若(Y(n)＞3)Y(n)＝3，和

·若(Y(n)＜-1)Y(n)＝-1；

·把DTX帧指示符与预定的阈值作比较：若帧型为E且Y(n)＞-1，则将帧型改为D，否则不改。

简言之，发明方法包括步骤：接收多帧发射的数据；对各帧分类；分析接收数据若干连续帧的类别并对其提供量度；而且按该量度判断帧是否为断续帧。

该示例中，分类步骤包括用循环冗余码校验(CRC)检错协议对帧检错的步骤。收到的帧分为合格帧(G)、抹除帧(E)或断续帧(D)。根据各帧的类别对其指定一数值。然后对帧滤波而得出输出Yn＝Yn-1+Xn，式中‘n’是帧数，Yn是指定帧n的滤波器输出，Yn-1是前一帧滤波器输出，Xn为输入帧流。为便于检测断续帧，对输出Yn设一阈值。当帧被分为“抹除”且滤波器输出超过阈值时，就指示检测到断续发射帧。检测到断续帧，就把该帧类型由“抹除”改为“断续”。通过重分被错分的抹除帧，可防止移动接收机请求重新发射帧或改变发射功率电平。因此可优化网络吞吐量与容量，节省系统功率。

这样，这里对特定应用参照特定实施例描述了本发明。本领域的普通技术人员和阅读了本文内容的人将认识到附加的修正应用和实施例都在其范围内，例如，虽然参照CDMA型系统揭示了本文内容，但本发明并不限于此。本文内容可供其它通信技术如TDMA或GSM应用而不离开本文内容的范围。

因此，所附的权利要求试图包括落在本发明范围内的任何以及所有这类应用、修正与实施例。

Claims

1.一种检测断续发射帧的系统，其特征在于包括：

第一装置，用于接收多帧发射的数据；

第二装置，用于对每个帧分类；

第三装置，用于分析接收数据若干连续帧的类别并对其提供一量度；和

第四装置，根据量度判断帧是否为断续发射帧。

2.如权利要求1所述的发明，其特征在于，第二装置包括对帧检错的装置。

3.如权利要求2所述的发明，其特征在于，检错装置包括作循环冗余码校验的装置。

4.如权利要求3所述的发明，其特征在于，第二装置包括把帧分为合格帧、抹除帧或断续帧的装置。

5.如权利要求4所述的发明，其特征在于，第三装置包括一滤波器。

6.如权利要求5的发明，其特征在于，还包括根据各帧的类型对其指定一数值的装置。

7.如权利要求6所述的发明，其特征在于，滤波器的形式为Yn＝Yn-1+Xn，其中n是帧数，Yn是指定帧n的滤波器输出，Yn-1为前一帧的滤波器输出，而Xn为输入帧流。

8.如权利要求7的发明，其特征在于，还包括对滤波器输出Yn设置阈值的装置。

9.如权利要求8的发明，其特征在于，还包括在滤波器输出超阈值时输出断续发射帧检测指示的装置。

10.如权利要求9的发明，其特征在于，还包括响应于第四装置对帧重新分类的装置。

11.如权利要求10所述的发明，其特征在于，帧重新分类装置包括在把帧分为抹除且滤波器输出超阈值时将该帧类别改为断续的装置。

12.一种通信系统，其特征在于包括：

适合发射数据帧的发射机，至少有些帧为断续帧；

适合接收发射帧并对帧分类的接收机；

处理器；和

在处理器上运行的软件，用于分析接收数据若干连续帧的类型并对其提供量度，并且根据该量度判断帧是否为断续发射帧。

13.如权利要求12所述的发明，其特征在于，该系统包括一检错机构。

14.如权利要求13所述的发明，其特征在于，检错机构包括执行循环冗余码校验的装置。

15.如权利要求14所述的发明，其特征在于，该系统包括把帧分为合格帧、抹除帧或断续帧的装置。

16.如权利要求15所述的发明，其特征在于，软件包括一滤波器。

17.如权利要求16所述的发明，其特征在于，软件还包括根据各帧的类型对其指定一数值的装置。

18.如权利要求17所述的发明，其特征在于，滤波器的形式为Yn＝Yn-1+Xn，其中n为帧数，Yn是指定帧n的滤波器输出，Yn-1是前一帧的滤波器输出，而Xn为输入帧流。

19.如权利要求18所述的发明，其特征在于，还包括对滤波器输出Yn设置阈值的装置。

20.如权利要求19所述的发明，其特征在于，还包括在滤波器输出超阈值时输出断续发射帧检测指示的装置。

21.如权利要求20所述的发明，其特征在于，还包括响应于第四装置对帧重新分类的装置。

22.如权利要求21所述的发明，其特征在于，帧重新分类装置包括如果帧被分为抹除且滤波器输出超阈值就把帧类型改为断续的装置。

23.一种检测断续发射帧的方法，其特征在于包括步骤：

接收多帧发射的数据；

对各帧分类；

分析接收数据中若干连续帧的类型并对其提供一量度；和

根据该量度判断帧是否为断续帧。

24.如权利要求23所述的发明，其特征在于，分类步骤包括对帧检错的步骤。

25.如权利要求24所述的发明，其特征在于，检错步骤包括作循环冗余码校验的步骤。

26.如权利要求25所述的发明，其特征在于，分类步骤包括把帧分为合格帧、抹除帧或断续帧的步骤。

27.如权利要求26的发明，其特征在于，还包括根据各帧的类型对其指定一数值的步骤。

28.如权利要求27所述的发明，其特征在于，分类步骤包括计算滤波器输出Yn＝Yn-1+Xn的步骤，式中‘n’是帧数，Yn是指定帧n的滤波器输出，Yn-1是前一帧滤波器输出，而Xn为输入帧流。

29.如权利要求28的发明，其特征在于，还包括对输出Yn设定阈值的步骤。

30.如权利要求29的发明，其特征在于，还包括在滤波器输出超阈值时输出断续发射帧检测指示的步骤。

31.如权利要求30的发明，其特征在于，还包括响应于第四装置对帧重新分类的步骤。

32.如权利要求31所述的发明，其特征在于，帧重新分类步骤包括如果帧被分为抹除且滤波器输出超阈值就把帧类型改为断续的步骤。