专利名称：增强型通用分组无线业务系统中的数据传输方法
技术领域：
本发明涉及移动通信系统中的数据传输方法，特别涉及增强型通用分组无线业务系统中分组控制单元和增强收发信台之间的数据传输方法。
背景技术：
全球移动通信系统(Global System of Mobile communication，简称“GSM”)是目前最大的数字蜂窝通信系统。属于第二代移动通信系统。
通用分组无线业务(General Packet Radio Service，简称“GPRS”)网络是一种基于GSM网络的新一代蜂窝移动通信网络。为了支持GPRS功能，在现有GSM网络中需要增加一些节点，如网关GPRS支持节点(GatewayGPRS Support Node，简称“GGSN”)、服务GPRS支持节点(Serving GPRSSupport Node，简称“SGSN”)，它们都属于GPRS支持节点(GPRS SupportNode，简称“GSN”)。另外，在第三代移动通信(The Third Generation，简称“3G”)通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，简称“UMTS”)的核心网中，也支持GPRS功能，同样有GGSN和SGSN等GSN节点。
增强数据速率的GSM演进方案(Enhanced Data Rates for GSMEvolution，简称“EDGE”)是GSM网络的扩展方案，可充分利用现有的资源，稍做小的改动，并最终向第三代系统平滑过渡。现有GSM系统，一般仅能够提供9.6kbit/s的电路型数据业务，这样低的数据通信速率显然无法满足移动多媒体数据通信的需求，因此，厂家们纷纷在开发新的、速率更快的移动数据通信技术，其中最典型的就是GPRS和高速率电路交换数据(High-rate Circuit Switching Data，简称“HCSD”)。GPRS在核心网络首次引入了分级交换的方式，成为GSM向第三代网络演进的必经之路，可向用户提供最高速率为171kbit/s的链路，一般只为108kbit/s。GSM和GPRS系统都可以采用一种新的高电平调制方式的EDGE来提高调制的有效性，它能使得用户数据速率达到384kbit/s。这种基于第二代的无线接入技术EDGE，为GSM在现有频段上发展第三代业务提供了可能。在现有的GSM网络中引入EDGE技术必然会对现有网络结构和移动通信设备带来影响，主要影响的是无线访问部分基站系统(Base Station System，简称“BSS”)的基站收发信台(Base Transceiver Station，简称“BTS”)和基站控制器(Base StationControl，简称“BSC”)，对于网络接口并没有影响。EDGE的无线链路控制协议(Radio Link Control，简称“RLC”)与GPRS有些不同，EDGE通过多时隙操作(Multislot Connection)来实现更高的比特率，并通过链路自适应(Link Adaptation，简称“LA”)和逐步增加冗余(Incremental Redundancy，简称“IR”)来控制链路质量。无线数据通信速率的提高对现有GSM网络结构提出了新的要求，但由于GPRS节点、SGSN和GGSN或多或少地独立于用户数据通信速率，因此EDGE将不需要部署新的硬件。
由于GSM系统的用户数较大，彻底革新换代是不可能的，而EDGE能在现有网络中逐步引入，改动也很小，较好地照顾了运营商和用户的利益。另外，通过修改调制方式，EDGE最终能平滑过渡到UMTS。EDGE也给我们带来更多的无线应用，如无线多媒体、无线电子邮件、和无线视频会议。EDGE系统的优点有系统操作更加灵活、数据传输方式多样、支持高速分组接入、通信系统性能更好、支持对称和非对称传输、有效降低运行和接入费用。
EDGE包括一个分组交换传输模式增强型通用分组无线业务(EnhancedGPRS，简称“EGPRS”)和一个电路交换传输模式增强型电路交换数据(Enhanced Circuit Switching Data，简称“ECSD”)。EGPRS定义了9种调制编码方案MCS-1、MCS-2、MCS-3、MCS-4、MCS-5、MCS-6、MCS-7、MCS-8、MCS-9。
图1示出了EGPRS系统的逻辑结构图。其中SGSN通过Gs接口与移动交换中心/拜访位置寄存器(Mobile Switching Center/Visit Location Register，简称“MSC/VLR”)相连；SGSN与其他公用陆地移动网(Public Land MobileNetwork，简称“PLMN”)中的GGSN之间通过Gp互连；SGSN通过Gn接口与GGSN相连，GGSN则通过Gi接口与公用数据网(Public Data Network，简称“PDN”)连接；SGSN通过Gd接口与短消息中心(Short Message Center，简称“SMC”)相连；SGSN通过Gr接口与归属位置寄存器(Home LocationRegister，简称“HLR”)。另外GSM基站子系统(Base Station Subsystem，简称“BSS”)与核心网之间的接口为Gb接口，直接相连的设备就是SGSN；而GSM的无线接口是BSS与移动终端(Mobile Terminator，简称“MT”)之间的Um接口。SGSN在网络中完成分组数据包的路由与转发、加密与鉴权、会话管理、移动性管理、逻辑链路管理、话单产生和输出等功能，处于核心位置。
EDGE对GSM系统体系结构的影响主要在于Abis接口。Abis接口是基站与基站控制器之间的接口，遵守综合业务数据网(Integrated Service DigitalNetwork，简称“ISDN”)的数据链路层协议，用于提供D通路数据链路连；帧分界定位、次序控制；差错检测与控制；流量控制等功能。GSM系统中，BSC和BTS之间的Abis接口的物理层是E1，协议层是码率适配单元(TransferRate Adapter Unit，简称“TRAU”)帧结构。一般来说TRAU帧的速率是16K，也即20ms每个链路收发320bit数据。在这320bit组成的TRAU帧结构一般包括同步头、控制位、数据位。TRAU帧的结构也可以根据协议的标准自行定义。在GPRS/GSM系统中Abis接口延伸到分组控制单元(Packet ControlUnit，简称“PCU”)，信道编码单元(Channel Coding Unit，简称“CCU”)将TRAU帧数据传送给BSC，BSC再将TRAU帧数据透传给PCU，所以Abis接口也是PCU和BTS之间的接口，基本结构也是16k的TRAU帧。图2示出了Abis接口在GPRS系统中所处位置。在EGPRS系统中，所述BTS内部的CCU被增强收发信台(Enhanced Transceiver，简称“ETRX”)代替，所以Abis接口上数据传输方法也称为PCU与ETRX之间的数据传输方法。EGPRS系统是在GPRS系统上升级而成的系统，基本的构架不变，PCU的硬件不变，只升级软件，ETRX的软硬件都升级。
为了完成GPRS业务，在中华人民共和国专利《GPRS系统中CCU与PCU间的数据传输实现方法》(申请号00100063.2)所述的技术方案中，设计了Z_TRAU帧结构和相关控制同步流程，实现了GPRS业务中Abis接口的数据传输。所述GPRS系统中CCU与PCU间数据传输的实现方法包括以下步骤设置CCU与PCU之间的传输码帧格式(Z_TRAU)由帧头、控制位和数据位组成；其中，在控制位中传输信道编码方式、当前数据位中传送数据块的块号，及上行时传输CCU与PCU之间当前要传送数据块的块同步；另，在上行数据传输时，控制位中传输突发脉冲序列类型，当为普通突发脉冲序列时，还要传输该传输帧类型、接收质量、接收信号强度，数据位根据上述的信道编码方式确定；当为接入突发脉冲序列时，还要传输分组随机接入信道的位数、成功译码的接入突发脉冲序列的个数，数据位则传输相应的接入突发脉冲序列；在下行数据传输时，上述的控制位中突发脉冲序列类型位为空。在Z_TRAU帧结构中定义了控制位的第一、二位(C1，C2)用于指示所用的编解码方案CS-1、CS-2、CS-3、CS-4。
目前的TRAU帧结构和同步方法可以胜任GPRS业务。但是在EGPRS系统中，如果用该方法提供EDGE业务，出现以下问题首先，由于EDGE编解码方案种类增加了9种，使得对于编解码方案的指示方法就需要修改；其次，有的编码方式需要传输的数据很多，一条链路是无法及时完成的，所以除了主链路之外还需要副链路一起来完成传输。所以，由于EDGE业务数据量的增多使得对物理层的16k链路的需求增加，也即需要的E1资源增多。比如，MCS-6编码方式，上行需要传输631bits，下行需要传输622bits，按照现有的方法，每个Z_TRAU帧数据位有280bits，那么除了主链路以外，至少还需要2个副链路才能满足需要。但是如果优化TRAU帧结构，从每个TRAU帧的所有320bits分析，可以只用一条主链路和一条副链路完成MCS-6的传输。
在实际应用中，上述方案存在以下问题应用在EGPRS系统中时，编解码方案的种类无法指示，并且造成了物理层E1链路资源的浪费，增加了运营商的运营成本。
造成这种情况的主要原因在于，当前的Z_TRAU帧结构和同步方法是针对GPRS业务设计的，对于EGPRS系统中的EDGE业务不支持；而且Z_TRAU帧结构的设计不够灵活，造成物理层链路资源的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种增强型通用分组无线业务系统中的数据传输方法，使得使用所定义的传输码帧格式(E_TRAU)和控制流程可以用尽量少的链路完成EDGE业务的传输。
为实现上述目的，本发明提供了一种增强型通用分组无线业务系统中的数据传输方法，所述增强型通用分组无线业务系统包含分组控制单元和增强收发信台，包含以下步骤A设置所述分组控制单元和所述增强收发信台之间传输码帧格式为增强码率适配单元帧，所述增强码率适配单元帧有多种类型；B在各种编码方式下的各条链路上，根据需要选择相应类型的所述增强码率适配单元帧进行数据传输；C规定所述增强收发信台与所述分组控制单元之间用所述增强码率适配单元帧传输数据的接口流程，用于描述所述增强收发信台与所述分组控制单元处理所述各种类型增强码率适配单元帧的时序和步骤。
其中，在步骤B中所述各种编码方式下的链路至少分为主链路和副链路两种；所述步骤A包含以下子步骤设置至少三种类型的所述增强码率适配单元帧，应用于所述各种编码方式下的各条链路上；其中，所述增强码率适配单元帧的帧长为40个字节；第一种增强码率适配单元帧分信息帧和数据帧，包含帧头、控制位、数据位；所述帧头用于进行帧同步；在所述控制位中指示是数据帧或信息帧，如果是数据帧，则还需指示其编码方式，如果是信息帧则还需指示其扩展类型；在所述控制位中传输块号；并且，当所述第一种增强码率适配单元帧在主链路上传输时，还包含以下步骤在上行数据传输时，在所述控制位中传输突发脉冲序列类型，如果是普通突发脉冲序列，则还需要传输块同步信息，并指示该帧是否译码成功，同时数据帧的数据位根据相应编码方式所规定的格式传输数据、接收信号质量、接收信号强度，信息帧的数据位传输相应的信息；如果是接入突发脉冲序列，则还需要传输成功译码的接入突发脉冲序列个数，并指示分组随机接入信道的位数，同时数据帧的数据位传输对应个数的突发脉冲序列，信息帧的数据位传输相应的信息；在下行数据传输时，还在所述控制位中传输功率控制信息、调制类型信息，而数据帧的数据位根据相应的编码方式所规定的格式传输数据，信息帧的数据位传输相应的信息；第二种增强码率适配单元帧包含控制位和数据位，在所述控制位中指示编码方式；另，在上行数据传输时所述控制位传输接收信号质量、接收信号强度，在下行数据传输时所述控制位传输下一个上行块的突发脉冲序列类型、下一上行块的调制类型、功率控制信息；所述数据位根据相应编码方式规定的格式传输数据；第三种增强码率适配单元帧包含数据位，在所述数据位中根据相应编码方式所规定的格式传输数据。
所述编码方式至少包含CS-1、CS-2、CS-3、CS-4、MCS-1、MCS-2、MCS-3、MCS-4、MCS-5、MCS-6、MCS-7、MCS-8、MCS-9，并且CS-1、CS-2、CS-3、MCS-1、MCS-2只需一条主链路；CS-4、MCS-3、MCS-4、MCS-5、MCS-6需要1条主链路和1条副链路；MCS-7需要1条主链路和2条副链路；MCS-8、MCS-9需要1条主链路和3条副链路。
所述第一种增强码率适配单元帧由20个字组成，其中，当在主链路上传输时，第0字各位均为0、第1字和第2字的第0位均为1，由这些位组成帧头，第1字的第1至15位分别为控制位的第1至15位，第2字的第1至于7位为控制位的第16至22位，从第2字的第8位开始往后直到帧结束均为数据位，分别是数据位的第1至280位；设置控制位的第1位至第3位组合起来表示E_TRAU帧的版本；如果传输的是信息帧则设置控制位的第4位为0，设置控制位的第5至8位为空，设置控制位的第9至12位表示信息帧扩展类型；如果传输的是数据帧则设置控制位的第4位为1，设置控制位的第5至8位组合起来表示各种编码方式，设置控制位的第9至12位表示控制位的检验和；设置控制位的第13至16位组合起来当前要传输的块号；在上行传输时，设置控制位的第21位表示传输两种突发脉冲序列类型当值为1时，为普通突发脉冲序列，当值为0时，为接入突发脉冲序列；
在上行传输时，在所述普通突发脉冲序列情况下，设置控制位的第22位来表示当前的帧是译码成功的数据帧还是译码失败的后填的信息帧；设置控制位的第17至20位组合起来表示所述增强收发信台与所述分组控制单元当前要传输块之间的块号差，此时数据位的设置根据编码方式来完成；在上行传输时，在所述接入突发脉冲序列情况下，设置控制位的第22位表示分组随机接入信道的位数；设置控制位的第17至20位组合起来表示成功译码的接入突发脉冲序列的个数，此时数据位的第1至48位为第1个接入突发脉冲序列，数据位的第49至96位为第2个接入突发脉冲序列，数据位的第97至144位为第3个接入突发脉冲序列，数据位的第145至192位为第4个接入突发脉冲序列；在下行传输时，设置控制位的第17至20位组合起来表示所述增强收发信台的功率控制等级，控制位的第21位无定义，设置控制位的第22位表示下一个上行数据块的调制方式，数据位的设置根据编码方式来完成；当在副链路上传输时，第0字和第1字的第0位组成帧头，第1字的第1至13位分别为控制位的第1至13位；从第1字的第14位开始往后直到帧结束均为数据位，分别是数据位的第1至290位；设置控制位的第1位至第4位组合起来表示当前要传输的块号；设置控制位的第5至12位组合起来表示校验和；设置控制位的第13位为空；在上行传输时，设置数据位的第1至4位组合起来表示所述增强收发信台与所述分组控制单元当前要传输块之间的块号差；在上下行传输时，其他数据位的设置根据编码方式来完成；并且所述第一种增强码率适配单元帧在CS-4，MCS-3，MCS-4，MCS-5，MCS-8的副链路传输。
所述第二种类型增强码率适配单元帧由20字组成，在CS-3、MCS-6、MCS-7的主链路中传输，采用变长编码指示不同的编码方式如果编码方式为CS-3，则设置该帧的第1位为1，其余位均可被用于传输数据和控制信息；否则设置该帧的第1位为0，然后再根据编码方式是MCS-6或者MCS-7设置第2、3位，10表示MCS-6、11表示MCS-7；当编码方式为CS-3时，该帧的第2位表示校验和，上行数据传输中，第3至5位表示接收信号质量，取4个空闲数据位表示接收信号强度；下行数据传输中，第3位指示下一上行块突发脉冲序列类型，第4位指示下一上行块调制类型，第5位和4个空闲数据位一起传输功率控制信息；当编码方式为MCS-6或MCS-7时，该帧第4位表示校验和，上行数据传输中，第5、6位传输双时隙信息，第7至9位传输接收信号质量，取数据位的空闲位传输接收信号强度和块号；上行数据传输中，第5位指示下一上行块突发脉冲序列类型，第6位指示下一上行块调制类型，第7至14位传输下一上行块的双时隙信息，第15至18位传输功率控制信息。
所述第三种类型增强码率适配单元帧由20字组成，全部为数据位，被用于在MCS-6、MCS-7、MCS-9副链路中传输。
所述信息帧至少包含5种扩展类型同步帧、快速同步帧、空闲信息帧、测试帧、操作维护帧。
所述步骤C包含以下子步骤制定链路初始化流程，通过发送所述同步帧对链路进行初始化同步；制定链路快速同步流程，通过发送所述快速同步帧实现异常状态下链路的同步恢复，其中在所述快速同步帧的数据位中携带链路统计信息；制定链路空闲流程，通过在链路空闲状态时发送空闲信息帧来检查链路的同步状态，其中在所述空闲信息帧的数据位中携带链路统计信息；制定同步异常流程，用于在同步出现异常而且无法进行恢复的情况下进行告警并处理；
制定链路状态检测流程，通过同步状况和校验结果来检测链路的状态，其中所述增强收发信台通过传送空闲信息帧上报链路状态信息给所述分组控制单元；制定测试流程，通过测试信息帧的下发和返回进行测试，完成链路性能评测及故障解决；制定操作维护流程，通过操作维护帧的下发和返回实现维护人员在所述分组控制单元平台上对所述增强收发信台的操作维护；制定数据业务流程，用于传输数据，包含以下步骤发送方根据所述增强码率适配单元帧格式将数据封装并在链路上传输，接收方接收并根据所述增强码率适配单元帧格式解封装该帧。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，本发明设计全新的E_TRAU帧结构，使得其适用于各种编码方式的EDGE业务；为了尽量多的传输数据，本发明将不同类型的E_TRAU帧在各种编码方式下的各条链路上使用，还采用了变长的方法指示编码方式、用原本空闲的数据位作为控制位使用；另外，本发明还制定了一系列的控制流程，如链路初始化同步流程、链路快速同步流程、链路空闲流程、同步异常流程、链路状态检测流程、测试流程、操作维护流程和数据业务流程等，用来解决E_TRAU帧同步、业务传输、链路管理和操作维护等问题。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即使得GPRS系统能在原网络构架和PCU硬件的基础上，使用本发明的方法实现PCU和ETRX之间的数据传输，提供EDGE业务，升级为EGPRS系统；同时，使得Abis接口上的数据传输更为方便、高效、可靠；并且，大大减少了在Abis接口上的数据传输时所用的物理层E1链路资源，降低了通信系统的运营成本。
图1是EGPRS系统的逻辑结构图；图2是Abis接口在EGPRS系统中所处位置示意图；图3是根据本发明的一个实施例的块同步要求示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明设计了新的TRAU帧结构，称为增强码率适配单元(EnhancedTransfer Rate Adapter Unit，简称“E_TRAU”)帧，包括上行、下行的数据帧传送方式及内容，使得其适用于各种编码方式的EDGE业务；同时采用了变长的方法指示编码方式，节约了控制位数量，使得传输各种数据所需要的物理层链路尽量少；使用了数据位中原空闲位传输数据，实现了尽量少的链路完成各种编码方式帧的传输；并且制定了控制流程来解决各种TRAU帧，特别是没有同步头的TRAU帧的同步问题，以及业务传输、链路管理等问题。
在本发明的一个实施例中，为满足各种编码方式下多条链路的不同需求，设置三种类型的ETRX与PCU之间的数据传输码帧格式(E_TRAU)。所有E_TRAU帧均由40个字节(20个字)组成。其中，第一种E_TRAU帧由帧头、控制位和数据位组成；第二种E_TRAU帧由控制位和数据位组成；第三种E_TRAU由数据位组成。
根据分析，在13种编码方式下，CS-1、CS-2、CS-3、MCS-1、MCS-2只需一条链路，即1条主链路；CS-4、MCS-3、MCS-4、MCS-5、MCS-6需要2条链路，即1条主链路和1条副链路；MCS-7需要3条链路，即1条主链路和2条副链路；MCS-8、MCS-9需要4条链路，即1条主链路和3条副链路。
本发明根据实际需要和数据容量的限制分配给各种编码方式下的主副链路使用不同类型的E_TRAU帧格式。在本发明的一个实施例中，定义各种编码方式的主副链路使用的帧格式如下第二种E_TRAU帧只用于主链路传输，包括CS-3主链路、MCS-6主链路、MCS-7主链路；第三种E_TRAU帧只用于副链路传输，包括MCS-6副链路、MCS-7副链路、MCS-9副链路；而其余链路均采用第一种E_TRAU帧传输。
下面首先阐述第一种E_TRAU帧的定义。如前所述，由于第一种E_TRAU帧可能被用在主链路和副链路，所以这里分主副链路两种情况说明。
表一示出了，在本发明的一个实施例中，第一种E_TRAU帧被用于主链路传输时的帧格式及内容定义。其中第0字和第1、2字的第0位组成帧头，用于同步检测，故也称同步头；第1字的第1至15位分别为控制位C1-C15，第2字的第1-7位为控制位C16-C22；从第2字的第8位开始往后直到帧结束均为数据位，分别是D1-D280。
表一
表二、表三示出了，在本发明的一个实施例中，第一种E_TRAU帧被用于主链路传输时的各个控制位、数据位的详细设定方法和意义。
其中，第0字各位均为0，第1字和第2字的第0位为1，由这些位组成本帧的帧头，用于确定每个E_TRAU帧的边界，并提取每个完整的E_TRAU帧。
在上下行传输时，设置控制位的第1位至第3位(C3C2C1)组合起来表示E_TRAU帧的版本。
在上下行传输时，根据情况设置控制位的第4位(C4)，如果传输的是数据帧则设置为1，如果传输的是信息帧则设置为0。信息帧不包含数据。
在上下行传输时，设置控制位的第5位至第8位(C8C7C6C5)组合起来表示各种编码方式。
在上下行传输时，根据情况设置控制位的第9-12位(C12C11C10C9)，当C8C7C6C5＝1111时，C12C11C10C9组合表示信息帧类型扩展；其它情况设置C12C11C10C9表示控制位的检验和，用于控制位纠错。
在上下行传输时，设置控制位的第13-16位(C16C15C14C13)组合起来表示ETRX或者PCU当前要传输的块号。
在上行传输时，控制位的第17-20位(C20C19C18C17)的设置与突发脉冲序列有关，在下文提到；在下行传输时，设置控制位的第17-20位(C20C19C18C17)组合起来表示ETRX的功率控制等级。
在上行传输时，设置控制位的第21位(C21)表示传输两种突发脉冲序列类型当值为1时，为普通突发脉冲序列(Normal Burst，简称“NB”)，当值为0时，为接入突发脉冲序列(Access Burst，简称“AB”)。
上行传输时，在所述NB情况下，设置控制位的第22位(C22)来表示当前的帧是译码成功的数据帧还是译码失败的后填的信息帧；设置控制位的第17-20位(C20C19C18C17)组合起来表示ETRX与PCU当前要传输块之间的块号差，用于块同步；此时数据位的设置根据编码方式来完成，详细设置方法参见表三。
上行传输时，在所述AB情况下，设置控制位的第22位(C22)表示分组随机接入信道(Packet Random Access Channel，简称“PRACH”)的位数；设置控制位的第17-20位(C20C19C18C17)组合起来表示成功译码的接入突发脉冲序列的个数；此时数据位的第1-48位为第1个接入突发脉冲序列，数据位的第49-96位为第2个接入突发脉冲序列，数据位的第97-144位为第3个接入突发脉冲序列，数据位的第145-192位为第4个接入突发脉冲序列。
在下行传输时，控制位的第21位(C21)无定义，设置控制位的第22位(C22)表示下一个上行数据块是GMSK调制还是8PSK调制。数据位的设置根据编码方式来完成，详细设置方法参见表三。
表二
表三
表四示出了，在本发明的一个实施例中，第一种E_TRAU帧被用于副链路传输时的帧格式及内容定义。其中第0字和第1字的第0位组成帧头，用于同步检测；第1字的第1-13位分别为控制位C1-C13；从第1字的第14位开始往后直到帧结束均为数据位，分别是D1-D290。
表四
在本发明的一个实施例中，第一种E_TRAU帧被用于副链路传输时的各个控制位的详细设定方法和意义如下第0字的各位均为0，第1字的第0位为1，组成帧头，用于确定每个E_TRAU的边界，以利用提取副链路上的每个完整的E_TRAU帧；在上下行传输时，设置控制位的第1位至第4位(C4C3C2C1)组合起来表示ETRX或者PCU当前要传输的块号；在上下行传输时，设置控制位的第5至12位(C12～C5)组合起来表示副链路的校验和；设置控制位的第13位为空。
表五示出了，在本发明的一个实施例中，第一种E_TRAU帧被用于副链路传输时的各个数据位的详细设定方法和意义。在上行传输时，设置数据位的第1至4位(D4～D1)组合起来表示ETRX与PCU当前要传输块之间的块号差，用于块同步。在上下行传输时，其他数据位的设置根据编码方式来完成。
表五
下面阐述第二种E_TRAU帧的定义。如前所述，第二种E_TRAU帧由控制位和数据位组成，没有帧头。被用于CS-3、MCS-6、MCS-7主链路中。
在本发明的一个实施例中，用1个16k链路传CS-3，那么下行只有5个比特空余，加上3个原先的空闲比特，有8个比特可以作为控制位用来传信令。此外，用2个16k链路完成MCS-6，3个16k链路完成MCS-7，这两种情况剩余比特也很少。本发明采用没有帧头的E_TRAU传输这三种编码方式的帧，并且采用变长的方法来指示不同的编码方式。
考虑到CS-3的资源最紧张，所以用每帧的第一个bit H1来表示是否是CS-3H1＝1，则是CS-3编码方式的帧；H1＝0，则不是CS-3编码方式的帧。可以接着看后面的bit来确定是哪种编码方式的帧。当H1＝0时，再根据H2H3判断是否是MCS-6、MCS-7H1H2H3＝010表示MCS-6；H1H2H3＝011表示MCS-7。这里的设置可以防止滑码情况下出现误判，比如当用01表示MCS-6、001表示MCS-7，当出现滑码，很容易把001当成01。
下面分别阐述CS-3、MCS-6、MCS-7三种情况下，所述第二种E_TRAU帧的结构及定义。
表六示出了CS-3编码方式的第二种E_TRAU帧结构，表七示出了CS-3编码方式的第二种E_TRAU帧各位的定义及设置方法。这里由于没有多余的比特传时间提前量和时间提前量偏差，所以在PCU要限制双时隙情况下不用CS-3传业务。
表六
表七
表八示出了MCS-6编码方式的第二种E_TRAU帧结构，上下行不同；表九示出了MCS-6编码方式的第二种E_TRAU帧各位的定义及设置方法。
表八
表九
表十示出了MCS-7编码方式的第二种E_TRAU帧结构，上下行不同；表十一示出了MCS-7编码方式的第二种E_TRAU帧各位的定义及设置方法。
表十
表十一
下面详细阐述第三种E_TRAU帧的定义。如前所述，第三种E_TRAU帧只由数据位组成，没有帧头和控制位。被用于MCS-6、MCS-7、MCS-9副链路中，在本发明的一个实施例中，三种编码方式下的第三种E_TRAU帧格式均相同，第0-19字的每位均为数据位，从第0字的第0位开始到帧结束分别为D0-D320。
下面详细阐述前述第一种E_TRAU帧中的信息帧的格式定义。在本发明的一个实施例中，信息帧的帧格式与表一描述的相同；由于信息帧是专门用于实现控制同步方法的，其各个控制位、数据位的详细设定方法和意义如在表十二中给出。这里数据位的设定方法是针对同步帧等给出的，对于其他信息帧需要携带信息，比如统计信息或者调试信息，则在相关流程的说明中阐述。
表十二
信息帧用于实现控制流程。根据信息扩展类型的不同，可以分为不同用途的信息帧，在本发明的一个实施例中，信息帧包含同步帧、快速同步帧、空闲(Idle)信息帧、测试帧、操作维护帧。不同扩展类型的信息帧分别被用于本发明所涉及的相应控制流程。关于信息帧的设定意义和使用方法在相关流程中将给予阐述。
在本发明的一个实施例中，根据上述E_TRAU帧的定义，制定了相关的控制同步方法。下面详细阐述，在ETRX与PCU之间用E_TRAU帧传输数据的接口流程，包括链路初始化同步流程、链路快速同步流程、链路空闲(Idle)流程、同步异常流程、链路状态检测流程、测试流程、操作维护流程和数据业务流程。这些流程规定ETRX与PCU的处理三种E_TRAU帧的方法和时序。
下面分别详细阐述各个控制流程。
链路初始化同步流程是用于完成链路建立之初的同步过程。同步包括帧同步和块同步，帧同步用于保证PCU和BTS都可以确定TRAU帧的起始位置，同时根据本接口协议定义的帧结构来确解析帧的内容。块同步用于保证，PCU完成处理的RLC、媒体接入控制(Media Access Control，简称“MAC”)数据块，在经过传输延时后，所有信道链路能够在恰当时机到达BTS，正好和无线空口的帧号相对应。初始化链路或者新增链路，都要进行链路初始化同步流程。这个流程就是PCU和BTS通过发送同步帧进行的。本流程所使用的信息帧扩展类型是同步帧。
新的EDGE编码方式要求传输的数据太多，Abis接口剩余的信令比特太少而导致有些业务类型比如MCS6和MCS7的数据帧没有同步头。这样帧同步的方法就要分两种情况第一种情况，有同步头的数据帧先搜索同步头，然后就可以找到完整的TRAU帧；第二种情况，没有同步头的数据帧必须要先知道每个链路的同步头位置，将该位置定义为E TRAU帧的边界，有了这个边界就可以获取完整的E_TRAU帧。链路初始化同步流程对于第二种情况的帧同步是必须的，在传数据之前先要用一种自定义的带同步头的信息帧进行初始化来让两端都知道同步头的位置所在，然后收到没有同步头的数据帧后根据该位置来确定帧边界从而得到完整的数据帧。
另外，图3示出了根据本发明的一个实施例的块同步要求。在下行编码时，如果在所有链路上至少收到一个完整的E_TRAU帧，而且块号相同，同时和空口帧号对应，则说明PCU和BTS同步上了。这里可以分链路单独进行同步，即新增一条链路都要进行链路初始化同步流程。在本实例中同步帧传送的帧号信息和PCU的时间簇信息是块同步时使用的。当然块同步也可以传其他信息用其他方法来实现。
在本发明的一个实施例中，PCU和BTS只有在链路初始化同步流程时才进行大范围的搜索同步头，其它流程都只是在原来的同步位置左右小范围里搜索。这样做的好处是收发其它信息帧或者数据帧的时候把数据或信令当同步头的概率降得很低。而前述同步信息帧的设计恰好避免了出现非同步头的16个0的情况。
在本发明的一个实施例中，当链路没有拆链而又没有数据传输，也要收发同步帧，用于检查链路情况以及同步头位置是否变化。
链路快速同步流程的作用在于，在通信过程中出现异常使得BTS和PCU不同步时，快速地重先建立同步状态，并且附带地上传统计信息。比如，当帧传输出现滑块或者BTS没有正确译码时，为了缩短同步时间，通过BTS上报一个快速同步帧，完成同步状态的重先建立，并将统计信息附在快速同步帧的数据位中上传给PCU。这里链路统计信息可以是接收各种帧的数量、发送各种帧的数量、TRAU链路异常处理的次数、链路误码率等等。而PCU收到这个快速同步帧后进行处理，从而使得链路恢复同步状态。本流程所需信息帧扩展类型即快速同步帧。
其中，滑块的情况是指由于同步异常使得通信双方传输的块号相差1，比如物理层链路E1时钟和BTS的空口时钟不同步，累积了一定时间后，BTS将调整E1接收数据的接收，这样就可能会出现滑块；或者新增链路的同步头和其它链路的同步头相差很大，超过了一定的范围，那么也会出现不能满足前述图3描述的要求，那么BTS在调整后也会出现滑块。
链路空闲(Idle)流程用于在链路处于空闲状态时检查链路的同步状态。在完成链路初始化同步之后，通信过程中可能出现链路空闲的状态，比如双方暂时没有数据块需要传送或者前一个上行块没有译码时链路所处的状态，在空闲状态下，链路空闲流程使得空闲链路收发空闲(Idle)信息帧，不仅用于检查链路同步状态而且传送前述链路统计信息。本流程使用的信息帧的扩展类型是空闲(Idle)信息帧。
在本发明的一个实施例中，空闲(Idle)信息帧的数据位所传送的统计信息如表十三所示。熟悉本领域的技术人员可以理解，这里信息帧数据位所传送内容的设定可以根据实际需要设计，用于传输链路统计信息，不影响本发明的实质和范围。
表十三
同步异常流程用于在同步出现异常而且无法进行恢复的情况下进行告警并处理。比如，在滑码的情况下，原始的同步头位置信息不对，造成无法正确取出完整的帧数据。这在传MCS-6，MCS-7等没有同步头的TRAU帧时是致命的错误。如果传输的是有同步头的编码方式，那么检测到同步头位置有变化后，重新调整同步头位置，并不是马上进行其它处理。在传输没有同步头TRAU帧时，如果发现同步头位置在比较快速的变化，比如平均每10分钟变化一次，则PCU上报提示告警，并决定停止使用没有同步头的编码方式传送数据。本流程只对异常状态进行检测并处理，不传送信息帧。
链路状态检测流程用于检测链路的通信质量。系统通过检查TRAU帧的同步头、校验和等信息来完成本流程。在上行链路中，当PCU如果发现校验和错误太多，或在16s时间里一直搜索不到同步头，则先启动链路初始化流程，发送同步帧对链路进行重新初始化，然后检查收到的帧，如果还能收到同步帧，则继续链路初始化流程，并进行正常工作；否则认为这个链路坏了，进行相应的其它处理。在下行链路中，BTS对链路进行检查，如果通信中断或者错误太多，则通过传送空闲(Idle)信息帧上报链路状态。
测试流程用于完成关于链路性能评测及故障解决。PCU可以启动测试流程来定位一些问题或者测量一些性能指标。比如，PCU通过命令平台下发测试信息帧，在测试信息帧的数据位中携带测试信息，BTS根据收到测试信息帧做相应的处理，再返回测试信息帧，上报测试结果，或者在环回测试时直接将下行测试信息原样返回。本流程使用的信息帧扩展类型为测试信息帧。熟悉本领域的技术人员可以理解，所述测试信息帧的数据位携带的测试信息可以根据测试需要自行设计，而不影响本发明的实质和范围。
操作维护流程用于实现维护人员在PCU平台上对BTS的操作维护。基本过程是通过PCU命令台发送下行操作维护帧通知BTS开始进行操作维护流程，然后BTS返回操作维护帧给PCU并显示在PCU平台上。本流程使用的信息帧的扩展类型为操作维护帧。操作维护帧的数据位携带的是PCU下发的调试命令或者BTS上报的调试结果信息。
前面所述控制流程都是只使用信息帧对链路进行控制和管理。而数据业务流程是完成数据传输的主要流程。在传输EDGE业务时，PCU和ETRX根据前述的E_TRAU帧进行数据传输。发送方根据前述格式将所传数据封装成E_TRAU帧并在链路上传输，接收方接收该E_TRAU帧并根据前述格式解封装。
在EGPRS系统中，封装好的E_TRAU帧在底层传输时，按照顺序应包含以下部分E_TRAU帧头、MAC帧头、RLC帧头、LLC协议数据单元。由于MAC帧头和RLC帧头不是整字节的比特数，为了使得PCU能按整字节处理，本发明的一个较佳实施例中，采用在自定义的控制位和数据位之间添加空闲比特的方法，恰好使得数据位的末尾和E_TRAU帧的末尾重合；对于主副链路的数据拆分，则事先考虑这一点，使得最后成帧的各个部分满足整字节的要求。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种增强型通用分组无线业务系统中的数据传输方法，所述增强型通用分组无线业务系统包含分组控制单元和增强收发信台，其特征在于，包含以下步骤A设置所述分组控制单元和所述增强收发信台之间传输码帧格式为增强码率适配单元帧，所述增强码率适配单元帧有多种类型；B在各种编码方式下的各条链路上，根据需要选择相应类型的所述增强码率适配单元帧进行数据传输；C规定所述增强收发信台与所述分组控制单元之间用所述增强码率适配单元帧传输数据的接口流程，用于描述所述增强收发信台与所述分组控制单元处理所述各种类型增强码率适配单元帧的时序和步骤。
2.根据权利要求1所述的增强型通用分组无线业务系统中的数据传输方法，其特征在于，在步骤B中所述各种编码方式下的链路至少分为主链路和副链路两种；所述步骤A包含以下子步骤设置至少三种类型的所述增强码率适配单元帧，应用于所述各种编码方式下的各条链路上；其中，所述增强码率适配单元帧的帧长为40个字节；第一种增强码率适配单元帧分信息帧和数据帧，包含帧头、控制位、数据位；所述帧头用于进行帧同步；在所述控制位中指示是数据帧或信息帧，如果是数据帧，则还需指示其编码方式，如果是信息帧则还需指示其扩展类型；在所述控制位中传输块号；并且，当所述第一种增强码率适配单元帧在主链路上传输时，还包含以下步骤在上行数据传输时，在所述控制位中传输突发脉冲序列类型，如果是普通突发脉冲序列，则还需要传输块同步信息，并指示该帧是否译码成功，同时数据帧的数据位根据相应编码方式所规定的格式传输数据、接收信号质量、接收信号强度，信息帧的数据位传输相应的信息；如果是接入突发脉冲序列，则还需要传输成功译码的接入突发脉冲序列个数，并指示分组随机接入信道的位数，同时数据帧的数据位传输对应个数的突发脉冲序列，信息帧的数据位传输相应的信息；在下行数据传输时，还在所述控制位中传输功率控制信息、调制类型信息，而数据帧的数据位根据相应的编码方式所规定的格式传输数据，信息帧的数据位传输相应的信息；第二种增强码率适配单元帧包含控制位和数据位，在所述控制位中指示编码方式；另，在上行数据传输时所述控制位传输接收信号质量、接收信号强度，在下行数据传输时所述控制位传输下一个上行块的突发脉冲序列类型、下一上行块的调制类型、功率控制信息；所述数据位根据相应编码方式规定的格式传输数据；第三种增强码率适配单元帧包含数据位，在所述数据位中根据相应编码方式所规定的格式传输数据。
3.根据权利要求1所述的增强型通用分组无线业务系统中的数据传输方法，其特征在于，所述编码方式至少包含CS-1、CS-2、CS-3、CS-4、MCS-1、MCS-2、MCS-3、MCS-4、MCS-5、MCS-6、MCS-7、MCS-8、MCS-9，并且CS-1、CS-2、CS-3、MCS-1、MCS-2只需一条主链路；CS-4、MCS-3、MCS-4、MCS-5、MCS-6需要1条主链路和1条副链路；MCS-7需要1条主链路和2条副链路；MCS-8、MCS-9需要1条主链路和3条副链路。
4.根据权利要求3所述的增强型通用分组无线业务系统中的数据传输方法，其特征在于，所述第一种增强码率适配单元帧由20个字组成，其中，当在主链路上传输时，第0字各位均为0、第1字和第2字的第0位均为1，由这些位组成帧头，第1字的第1至15位分别为控制位的第1至15位，第2字的第1至于7位为控制位的第16至22位，从第2字的第8位开始往后直到帧结束均为数据位，分别是数据位的第1至280位；设置控制位的第1位至第3位组合起来表示E_TRAU帧的版本；如果传输的是信息帧则设置控制位的第4位为0，设置控制位的第5至8位为空，设置控制位的第9至12位表示信息帧扩展类型；如果传输的是数据帧则设置控制位的第4位为1，设置控制位的第5至8位组合起来表示各种编码方式，设置控制位的第9至12位表示控制位的检验和；设置控制位的第13至16位组合起来当前要传输的块号；在上行传输时，设置控制位的第21位表示传输两种突发脉冲序列类型当值为1时，为普通突发脉冲序列，当值为0时，为接入突发脉冲序列；在上行传输时，在所述普通突发脉冲序列情况下，设置控制位的第22位来表示当前的帧是译码成功的数据帧还是译码失败的后填的信息帧；设置控制位的第17至20位组合起来表示所述增强收发信台与所述分组控制单元当前要传输块之间的块号差，此时数据位的设置根据编码方式来完成；在上行传输时，在所述接入突发脉冲序列情况下，设置控制位的第22位表示分组随机接入信道的位数；设置控制位的第17至20位组合起来表示成功译码的接入突发脉冲序列的个数，此时数据位的第1至48位为第1个接入突发脉冲序列，数据位的第49至96位为第2个接入突发脉冲序列，数据位的第97至144位为第3个接入突发脉冲序列，数据位的第145至192位为第4个接入突发脉冲序列；在下行传输时，设置控制位的第17至20位组合起来表示所述增强收发信台的功率控制等级，控制位的第21位无定义，设置控制位的第22位表示下一个上行数据块的调制方式，数据位的设置根据编码方式来完成；当在副链路上传输时，第0字和第1字的第0位组成帧头，第1字的第1至13位分别为控制位的第1至13位；从第1字的第14位开始往后直到帧结束均为数据位，分别是数据位的第1至290位；设置控制位的第1位至第4位组合起来表示当前要传输的块号；设置控制位的第5至12位组合起来表示校验和；设置控制位的第13位为空；在上行传输时，设置数据位的第1至4位组合起来表示所述增强收发信台与所述分组控制单元当前要传输块之间的块号差；在上下行传输时，其他数据位的设置根据编码方式来完成；并且所述第一种增强码率适配单元帧在CS-4，MCS-3，MCS-4，MCS-5，MCS-8的副链路传输。
5.根据权利要求3所述的增强型通用分组无线业务系统中的数据传输方法，其特征在于，所述第二种类型增强码率适配单元帧由20字组成，在CS-3、MCS-6、MCS-7的主链路中传输，采用变长编码指示不同的编码方式如果编码方式为CS-3，则设置该帧的第1位为1，其余位均可被用于传输数据和控制信息；否则设置该帧的第1位为0，然后再根据编码方式是MCS-6或者MCS-7设置第2、3位，10表示MCS-6、11表示MCS-7；当编码方式为CS-3时，该帧的第2位表示校验和，上行数据传输中，第3至5位表示接收信号质量，取4个空闲数据位表示接收信号强度；下行数据传输中，第3位指示下一上行块突发脉冲序列类型，第4位指示下一上行块调制类型，第5位和4个空闲数据位一起传输功率控制信息；当编码方式为MCS-6或MCS-7时，该帧第4位表示校验和，上行数据传输中，第5、6位传输双时隙信息，第7至9位传输接收信号质量，取数据位的空闲位传输接收信号强度和块号；上行数据传输中，第5位指示下一上行块突发脉冲序列类型，第6位指示下一上行块调制类型，第7至14位传输下一上行块的双时隙信息，第15至18位传输功率控制信息。
6.根据权利要求3所述的增强型通用分组无线业务系统中的数据传输方法，其特征在于，所述第三种类型增强码率适配单元帧由20字组成，全部为数据位，被用于在MCS-6、MCS-7、MCS-9副链路中传输。
7.根据权利要求2所述的增强型通用分组无线业务系统中的数据传输方法，其特征在于，所述信息帧至少包含5种扩展类型同步帧、快速同步帧、空闲信息帧、测试帧、操作维护帧。
8.根据权利要求7所述的增强型通用分组无线业务系统中的数据传输方法，其特征在于，所述步骤C包含以下子步骤制定链路初始化流程，通过发送所述同步帧对链路进行初始化同步；制定链路快速同步流程，通过发送所述快速同步帧实现异常状态下链路的同步恢复，其中在所述快速同步帧的数据位中携带链路统计信息；制定链路空闲流程，通过在链路空闲状态时发送空闲信息帧来检查链路的同步状态，其中在所述空闲信息帧的数据位中携带链路统计信息；制定同步异常流程，用于在同步出现异常而且无法进行恢复的情况下进行告警并处理；制定链路状态检测流程，通过同步状况和校验结果来检测链路的状态，其中所述增强收发信台通过传送空闲信息帧上报链路状态信息给所述分组控制单元；制定测试流程，通过测试信息帧的下发和返回进行测试，完成链路性能评测及故障解决；制定操作维护流程，通过操作维护帧的下发和返回实现维护人员在所述分组控制单元平台上对所述增强收发信台的操作维护；制定数据业务流程，用于传输数据，包含以下步骤发送方根据所述增强码率适配单元帧格式将数据封装并在链路上传输，接收方接收并根据所述增强码率适配单元帧格式解封装该帧。
全文摘要
本发明涉及移动通信系统中的数据传输方法，公开了一种增强型通用分组无线业务系统中的数据传输方法，使得使用所定义的传输码帧格式(E_TRAU)和控制流程可以用尽量少的链路完成EDGE业务的传输。这种增强型通用分组无线业务系统中的数据传输方法设计了全新的E_TRAU帧结构，使得其适用于各种编码方式的EDGE业务；为了尽量多的传输数据，将不同类型的E_TRAU帧在各种编码方式下的各条链路上使用，还采用了变长的方法指示编码方式、用原本空闲的数据位作为控制位使用。
文档编号H04B7/26GK1665317SQ20041000832
公开日2005年9月7日 申请日期2004年3月3日 优先权日2004年3月3日
发明者晏小龙, 彭翔 申请人:华为技术有限公司