CN1505876A - 移动电信网中传输信令消息的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在移动电信网中使用SACCH突发来传输带内信令消息的方法。为了避免从每个用于带内信令的SACCH突发中删截掉固定数量的比特，用较短的CRC码代替SACCH的40比特的FIRE码，从而产生未用的比特用于传送消息。在SACCH块缩短之后，将多个伪比特插入缩短后的块，然后，对该块应用1/2卷积码以获得编码块。进一步对编码块进行交织、重排，并将其映射到4个SACCH突发中。然后用带内信令替换每个SACCH块中的伪比特以进行传输。

Description

移动电信网中传输信令消息的方法
发明领域
本发明一般地涉及一种在基站收发信台和移动台之间传输信令消息的方法，更具体地说涉及带内信令
发明背景
在语音和数据传输期间，通过空中接口来传送信令消息以及用户数据。信令消息允许网络和移动台就诸如资源和越区切换之类重要问题的管理进行协商。当业务正在进行时，通过随路控制信道(ACCH)传送信令消息。慢速随路控制信道(SACCH)用于非紧急过程，主要用于有关专用物理子信道的切换判决所需的无线电测量数据的传输。SACCH具有连续传输必须双向进行的特点。SACCH总是存在于专用物理子信道上(3GPP TS 43.051 v5.1.0 Release 5)。正如“数字蜂窝电信系统(阶段2+)、移动无线电接口层3标准、无线电资源控制协议”(“Digital Cellular Telecommunications System(Phase 2+)，Mobile Radio Interface Layer 3 Specification，RadioResource Control Protocol”)(GSM 04.18 v8.8.0 Release 1999)中规定的那样，每个SACCH块传送：1)一个两字节的物理层首部(物理层实现对等协议，用于专用物理子信道上工作时的定时超前控制及功率控制)；以及2)一个21字节的层2帧。因此，每个SACCH块包含184个信息比特。当把40比特的FIRE码(法尔码)和4比特的尾部添加到信息比特中时，则块码包含228个比特。在利用1/2卷积码(其中约束长度为5)对块码编码且将其交织之后，则编码的SACCH块包含456个重新排序的比特，且它被划分成4个子块，其中每个子块包含114比特的交织数据。接着将每个子块映射到一个其窃用标志设为“1”的突发中(GSM TS 05.03 v8.6.1 Release 1999)。
有人建议从每个SACCH突发中删截固定数量的比特，以便以每隔120毫秒传送一次的速率传送一些信令消息。然而，这种删截操作降低了SACCH的链路级性能。
提出一种利用SACCH传送带内信令而又不会降低SACCH的链路级性能的方法，这既是有利的，也是所期望的。
发明概述
如前所述，184个信息比特的SACCH块与用于纠错和检错的40比特FIRE码相联系。而在根据本发明的所述方法中，并不将FIRE码用于纠错和检错，而是采用较短的循环冗余校验(CRC)码。通过用较短的CRC码代替40比特的FIRE码，将在交织块中存在可用于带内信令的额外比特。
因此，本发明提供一种在电信网中移动台和基站收发信台之间利用空中接口中用于成块传送信息的控制信道以信号形式发送消息的方法，其中，每个块包含所传送的信息和具有第一数目的比特的第一纠错/检错码。所述方法包括如下步骤：
用具有小于所述第一数目的第二数目的比特的第二纠错/检错码代替所述块中所述第一纠错/检错码以获得缩短块；
对所述缩短块应用卷积码以获得编码缩短块；
在所述编码缩短块中预定比特位置插入多个伪比特以获得经过修改的编码块；
以交织方式重排所述经过修改的编码块中的比特，以获得包含可根据所述预定比特位置确定的另外的比特位置中的伪比特的交织块；以及
用表示将在移动台和基站之间以信号形式发送的消息的比特来代替交织块中的伪比特。
控制信道最好是慢速随路控制信道(SACCH)。
而且，将交织块划分成4个子块，且将其中每个子块映射到包含两个窃用标志比特的SACCH突发中。
伪比特最好在每个SACCH突发中总是具有相同的位置。
卷积码最好是1/2码率的卷积码。
最好在对缩短块应用所述卷积码之前将多个尾部比特添加到SACCH块中。
在结合图1阅读本说明书之后，本发明将变得显而易见。
附图简述
图1是说明根据本发明的带内信令传输方法的流程图。
图2A是显示SACCH突发中伪比特的比特位置的表格的第一部分。
图2B是显示SACCH突发中伪比特比特的位置的表格的第二部分。
图2C是显示SACCH突发中伪比特比特的位置的表格的最后一部分。
本发明的最佳实施方式
众所周知，为了在接收机中检测是否存在错误，要在编码过程中将根据用户数据计算得到的一些冗余信息加到用户数据中。在全球移动通信系统(GSM)中，采用卷积码对用户数据编码以达到该目的。此外，将40比特的FIRE码用于突发差错的检测和纠正。另外，采用交织过程来将比特流中的比特分散或交织到若干突发中。采用交织是为了防止当整个突发被破坏时传输数据完全丢失。
关于SACCH，当用户数据传递给编码器以便进行信道编码时，数据的传递采用长度固定为184信息比特的突发模式：d(0)，d(1)，...d(183)。184信息比特块受40个防错附加比特的保护。这些比特是根据缩短的二进制循环码(FIRE码)利用如下生成多项式添加到184比特中的：
g(d)＝(D23+1)*(D17+D3+1)
其中，Dj是传递给编码单元的数据符号。
循环码的编码以如下多项式所示的系统形式完成：
d(0)D223+d(1)D222+...+d(183)D40+p(1)D38+...+p(38)D+p(39)
其中{p(0)，p(1)，...，p(39)}是校验比特，此多项式除以g(D)得到等于下式的余式：
1+D+D2+...+D39。
另外，将四个等于0的尾部比特添加到信息和校验比特中，其结果为一个228比特的块：
u(k)＝d(k)，对于k＝0，1，..，183。
u(k)＝p(k-184)，对于k＝184，185，...，223。
u(k)＝0，对于k＝224，225，226，227(尾部比特)。
此228比特块采用如下多项式定义的1/2码率的卷积码编码：
G0＝1+D3+D4
G1＝1+D+D3+D4
其结果得到一个由456个编码比特构成的块，这456个编码比特为{c(0)，c(1)，...，c(455)}，由如下等式确定：
c(2k)＝u(k)+u(k-3)+u(k-4)
c(2k+1)＝u(k)+u(k-1)+u(k-3)+u(k-4)，对于k＝0，1，...，227；
u(k)＝0，对于k＜0。
这些编码比特根据如下规则重新排序并交织：
i(B，j)＝c(n，k)，对于k＝0，1，...，455
n＝0，1，...，N，N+1，...
B＝B0+4n+(k mod 4)
j＝2((49k)mod 57)+((k mod 8)div 4)。
其中B用于对突发或块编号并且B0标记第一突发或块，该第一突发或块传送作为传输过程中第一数据块的n＝0的数据块的比特。
对比特重新排序的结果可从比特编号索引j的赋值看出，将456个比特中偶数编号的比特分配到4个块中，而将其中奇数编号的比特分配到另4个块中。接着将具有偶数编号比特的各块与具有奇数编号比特的各块合并成一个块，就得到4个块。
编码数据块是按“矩形块方式”来交织的，其中，每4个块开始一个新的数据块，其将该新数据块分配到4个块中。
当映射到突发中时，映射位置按如下规则给出：
e(B，j)＝i(B，j)以及e(B，59+j)＝i(B，57+j)，对于j＝0，1，...，56
以及
e(B，57)＝h1(B)以及e(B，58)＝hu(B)
其中，e(B，j)表示一个突发中的比特，而i(B，j)表示交织数据比特。编号为B的突发中标记分别为h1(B)和hu(B)的两个比特是用于识别控制信道信令的“窃用标志”。图2B中窃用标志标记为SB。目前，对SACCH而言，这些窃用标志被设为“1”。
根据本发明的方法采用一种不同的检错码，用于保护用户数据。所采用的是较短的循环冗余校验(CRC)码而非40比特的FIRE码。CRC码是本领域所周知的。通过用CRC码代替FIRE码，存在若干可用于传送信令消息的比特。
现在参照图1，传输SACCH消息的程序如下：在步骤110，对每个包含184信息比特、40比特FIRE码和4个尾部比特(共228比特)的SACCH块，用较短的CRC码或任何其它较短的检错码来代替FRIE码。在步骤115，在将约束长度用于卷积码之前将多个尾部比特添加到SACCH块中。在步骤120，用具有相同或更长约束长度的1/2码率的卷积码对该缩短的SACCH块编码以获得编码的缩短SACCH块。在步骤130，为了对456个比特进行块交织，将多个伪比特插入编码的缩短SACCH块中。在步骤140，接着对包括伪比特的整个块进行交织并重排成4个数据块突发。图2A-2C中这些突发用B1、B2、B3和B4表示。应注意，交织步骤140与GSM TS 05.03v.8.6.0 Release 1999标准中定义的相同。还应注意，步骤120中插入伪比特是在140中交织步骤之后进行，伪比特在SACCH突发中的位置总是相同。例如，如果步骤130中在编码的缩短SACCH块内插入40个伪比特，则这些伪比特占据相同的位置，这些位置如图2B所示用如下比特编号表示：47，49，51，53，55，60，62，64，66以及68。最后，在步骤150，在每个突发中用表示带内信令的信令消息的比特来代替伪比特。例如，信令消息可以是快速功率控制(FPC)信号。
应注意，8比特的窃用标志(对应图2B中比特编号57和58)被设为“1”，因为它们目前未被使用。需要时，这些窃用标志比特可由表示信令消息的比特代替。而且，在步骤125，可以将编码块中的一个或多个比特删除或删截，以便传送带内信令。
用于代替40比特FIRE码的较短的CRC码可具有例如20比特。CRC码的长度最好在12至30比特之间。但是，也可能使用更短或更长的CRC码。例如，如果每个突发需要10比特用于带内信令，以及20比特CRC码用于替换40比特FIRE码，则当卷积码的约束长度(从5比特)增加到7比特并且未使用窃用标志时，必须删除或删截4比特。因此，各步骤中SACCH块内的比特数如下：
在缩短SACCH块中：184+20＝204(步骤110)
在经过修改的缩短SACCH块中：204+6＝210(步骤115)
在编码块中：210×2＝420(步骤120)
在删截编码块中：420-4＝416(步骤125)
在经过修改的编码块中：416+40＝456(步骤130)
在经过步骤140之后交织块中的比特数和经过步骤150之后经过替换的块中的比特数均为456。
另一个示例为：如果每个突发需要12比特用于带内信令，以及18比特的CRC码用于替换40比特的FIRE码，则当卷积码的约束长度增加到7比特且两个窃用标志均投入使用时，无需删截任何比特。比特数如下：
在缩短SACCH块中：184+18＝202(步骤110)
在经过修改的缩短SACCH块中：202+6＝208(步骤115)
在编码块中：208×2＝416(步骤120)
在删截编码块中：416-0＝416(步骤125)
在经过修改的编码块中：416+40＝456(步骤130)
在经过步骤140之后交织块中的比特数和经过步骤150之后经过替换的块中的比特数均保持不变。
应注意，经过步骤130之后经过修改的编码块中的比特数为456，与原始的SACCH块中的比特数相同，所述原始的SACCH块承载184个信息比特、40比特FIRE码和4个尾部比特。因此，在步骤140可以采用相同的交织器来对这些比特重排。而且，最好增加约束长度以便维持误码组率性能(BLER)以及纠错性能。因此，在上述两个示例中，约束长度从5增加到7比特。然而，如果有必要或希望进一步改善BLER，则约束长度可以比7比特长。
结合图1所述的本发明涉及在发送侧传送SACCH消息的过程。接收侧的过程如下：
-从每个SACCH突发中固定位置处读取带内信令，其中，所述位置包括经过替换的伪比特和可能的窃用比特以及附加的删截比特；
-对456比特块去交织；以及
-对没有伪比特的SACCH块解码。
因此，尽管本发明已参照其最佳实施例作了说明，但本领域的技术人员应理解，在没有背离本发明的精神和范围的前提下，可以对其形式和细节进行前述的和各种其它的变化、省略和修改。

Claims (23)

1.一种在电信网中移动台和基站收发信台之间利用空中接口中用于成块传送信息的控制信道以信号形式发送消息的方法，其中，每个块包含所传送的信息和具有第一数目的比特的第一纠错/检错码，所述方法的特征在于：
用具有小于所述第一数目的第二数目的比特的第二纠错/检错码代替所述块中所述第一纠错/检错码，以获得具有多个可用于传输的比特的缩短块；以及
将另外的比特放入所述可用比特的至少一部分中，其中，所述另外的比特表示将在所述移动台和所述基站之间以信号形式发送的消息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括如下步骤：
在将所述另外的比特放入所述可用比特中之前对所述缩短块应用卷积码以获得编码缩短块。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于还包括如下步骤：
将多个伪比特插入所述编码缩短块中所述可用比特的至少一部分中的预定比特位置以获得经过修改的编码块；
以交织的方式重新排列所述经过修改的编码块中的比特以获得包含根据所述预定义比特位置可确定的另外的比特位置中的伪比特的交织块；以及
用所述另外的比特来代替所述交织块中的所述伪比特。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制信道包括慢速随路控制信道(SACCH)。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述交织块划分成多个子块，每个所述子块映射到包含多个窃用标志的SACCH突发中，并且其中所述伪比特在每个SACCH突发内总是具有相同的位置。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述卷积码是1/2卷积码。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述卷积码的约束长度为7比特。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一纠错/检错码是FIRE码以及所述第二纠错/检错码是循环冗余校验(CRC)码。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二比特数目的范围在12至30之间。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消息包括快速功率控制信号。
11.如权利要求5所述的方法，其特征在于还包括如下步骤：在所述SACCH突发中删截一个或多个比特以传送所述消息。
12.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述窃用标志是未用的，且所述SACCH突发中的所述未用的窃用标志可用于传送所述消息。
13.如权利要求2所述的方法，其特征在于还包括如下步骤：
在对所述缩短块应用所述卷积码之前用尾部比特调整所述缩短块的长度。
14.如权利要求7所述的方法，其特征在于还包括如下步骤：
在把所述伪比特插入所述编码缩短块之前调整所述编码缩短块的长度以适应所述约束长度。
15.如权利要求3所述的方法，其特征在于，包含所传送的信息和所述第一纠错/检错码的所述SACCH块还包含多个尾部比特，从而得到第一总数个比特，以及其中所述经过修改的编码块包含等于所述第一总数的第二总数个比特。
16.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述卷积码是具有约束长度的1/2卷积码，所述方法还包括如下步骤：
在对所述缩短块应用所述卷积码之前用尾部比特调整所述缩短块的长度；以及
在把所述伪比特插入所述编码缩短块之前调整所述编码缩短块的长度以适应所述约束长度；并且其中所述SACCH块包含所传送的信息、所述第一纠错/检错码以及多个另外的尾部比特，从而得到第一总数个比特，并且其中所述经过修改的编码块包含等于所述第一总数的第二总数个比特。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，将交织器用于重排具有所述第一总数个传输比特的SACCH块，并且还将所述交织器用于重排所述经过修改的编码块以便传输。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，将交织器用于重排具有所述第一总数个传输比特的SACCH块，并且还将所述交织器用于重排所述经过修改的编码块以便传输。
19.一种在电信网中移动台和基站收发信台之间利用空中接口中用于成块传送信息的慢速随路控制信道(SACCH)以信号形式发送消息的方法，其中，每个块包含所传送的信息和具有第一数目的比特的第一纠错/检错码，所述方法包括如下步骤：
用具有小于所述第一数目的第二数目的比特的第二纠错/检错码代替所述块中所述第一纠错/检错码以获得缩短块；
对所述缩短块应用卷积码以获得编码缩短块；
在所述编码缩短块中预定比特位置插入多个伪比特以获得经过修改的编码块；
以交织方式重排所述经过修改的编码块中的比特，以获得包含可根据所述预定比特位置确定的另外的比特位置中的伪比特的交织块；
以及
用表示将在所述移动台和所述基站之间以信号形式发送的消息的比特来代替所述交织块中的所述伪比特。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述卷积码具有约束长度，所述方法的特征还在于：
在对所述缩短块应用所述卷积码之前用尾部比特调整所述缩短块的长度；以及
在将所述伪比特插入所述编码缩短块中之前根据所述约束长度调整所述编码缩短块。
21.一种在电信网中移动台和基站收发信台之间利用空中接口中用于成块传送信息的控制信道以信号形式发送消息的装置，其中，每个块包含所传送的信息和具有第一数目的比特的第一纠错/检错码，所述装置的特征在于：
部件，用于用具有小于所述第一数目的第二数目的比特的第二纠错/检错码代替所述块中所述第一纠错/检错码以获得具有一定长度的缩短块；
部件，用于用尾部比特调整所述缩短块的长度以获得经过修改的缩短块；
部件，用于对所述经过修改的缩短块应用卷积码以获得编码缩短块；
部件，用于在所述编码缩短块中预定比特位置插入多个伪比特以获得经过修改的编码块；
部件，用于以交织方式重排所述经过修改的编码块中的比特，以获得包含可根据所述预定比特位置确定的另外的比特位置中的伪比特的交织块；以及
部件，用于用表示将在所述移动台和所述基站之间以信号形式发送的消息的比特来代替所述交织块中的所述伪比特。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于还包括一种部件，该部件用于在所述编码缩短块中插入所述伪比特之前用其它比特来调整所述编码缩短块的长度。
23.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述控制信道是慢速随路控制信道(SACCH)。
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