对话务信道消息按优先序列排列的系统和方法

专利名称：对话务信道消息按优先序列排列的系统和方法
技术领域：
本发明涉及无线通信，特别是，涉及对信令消息按优先序排列(prioritizing)的系统和方法，其中将上述消息多路复用成数字语音或数据传输信道以减小信令传输对语音质量的影响。
相关技术的描述无线通信系统一般包括多个移动站(也称为用户终端)和一个或多个基站。基站将通过各通信信道向几个移动用户提供服务。
典型的地面无线通信系统至少包括一个地面基站和多个移动站(例如，移动电话)。在卫星通信系统中，一个或多个中继卫星提供在移动站(MS)和基站(BS)或网关(GW)之间的链路。基站可将移动站链接到其它移动站或地面网络，诸如公共电话系统。
已发展各种多址通信系统用于在大量系统用户之间传递信息。由这种多址通信系统采用的三种已知的技术包括时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和扩展频谱调制技术，诸如，码分多址(CDMA)扩展频谱技术，其基础知识在现有技术中是众所周知的。
在名为“运用卫星或地面中继器的扩展频谱多址通信系统(SpreadSpectrum Multiple Access Communication System Using Satellite OrTerrestrial Repeater)”的美国专利4,901,307(1990年2月13日颁布)和名为“在扩展频谱通信系统中用全频谱传输功率跟踪各接收者相位时间和能量的方法和装置(Method And Apparatus For Using Full Spectrum TransmittedPower In A Spread Spectrum Communication System For Tracking IndividualRecipient Phase Time And Energy)”的美国专利5,691,974(1997年11月11日颁布)中揭示了在多址通信系统中CDMA技术的运用，上述两项专利已转让给本发明，并作为参考资料在此引入。
上述专利文件揭示了多址通信系统，其中大量一般移动或远程系统用户都至少采用一个移动站来与其它系统用户或其它连接系统(诸如，公共电话交换网)的用户进行通信，移动站运用CDMA扩展频谱类通信信号通过基站进行通信。
在典型的扩展频谱通信系统中，在将信息信号调制成载波信号用于作为通信信号进行传输之前，用一组伪随机噪声(PN)码序列在预定频谱带上调制(即，“扩展”)信息信号。PN扩展(现有技术中已知的产生传输信号的方法)产生传输信号，其带宽比数据信号的带宽要大很多。在“前向”通信链路中(即，在源于基站和终止于移动站的通信链路中)，用PN扩展码来区分基站在不同波束上发送的信号，并区分多路径信号。一般，这些PN码由在波束内的所有通信信号共享。
在典型的CDMA扩展频谱系统中，用信道化(channelizing)码来区分在前向链路上在卫星波束内发送的特定移动站的信号。即，通过运用唯一“信道化”正交码，在前向链路上为每个移动站提供唯一正交信道。把用于将信息传递到特定移动站的信号称为“话务信道”。
典型的CDMA扩展频谱通信系统(诸如在美国专利4,901,307中所述的那种)考虑将相干调制和解调用于前向链路移动站通信。在运用该方法的通信系统中，将“导频”载波信号(以下称为“导频信号”)用作对于基站-用户链路的相干相位基准。即，基站发送导频信号遍及整个覆盖区，该信号一般不包含任何数据调制。一般，每个基站对于所用的每个频率都发送单个导频信号。这些导频信号由接收来自基站信号的所有移动站共享。
移动站用导频信号捕获初始系统同步和定时、频率和基站发送的其它信号的相位跟踪。将跟踪导频信号载波捕获的相位信息用作载波相位基准用于相干解调在话务信道发送的信号。这些技术允许多个话务信道共享公共导频信号作为相位基准，从而提供更加经济且更有效的跟踪机理。如上所述，将话务信道称为对于特定移动站携带信号的信道。
当移动站不涉及到通信对话时(即，移动站不接收或发送用户话务)，基站可运用称为寻呼信道的信道将信息传递到该特定移动站。例如，当已将呼叫设到特定移动电话时，基站利用在寻呼信道上发送的信号向移动电话报警。还用寻呼信道分配系统附加信息。
移动站通过在“反向”通信(即，始于移动站终止于基站的通信链路)上的被称为“接入信道”的信道上发送信道，来响应于寻呼信号。移动站还用接入信道始发通信链路或呼叫，或者发送位置更新信息。一般，特定接入信道与特定寻呼信道相关。
话务信道包括语音分组(有时称为语音数据“流”)和携带控制信息的信令消息以及对移动站特定的短文本消息。语音分组和信令消息共享单个话务信道。话务信道包括用来发送语音分组和信令消息(信令数据分组)的帧。
传统的数字语音编码技术(声码器)使得在几个分开的话务信道帧期间发送单个字。这种方法的缺陷是如果要发送关键(critical)信令消息(即，需要保持与移动站的连接的那些消息)使语音数据帧(特别是包含重音节的语音帧)变成“空白的”或被删除，那么就会发生语音接收恶化的情况。关键信令消息的随机定时和可变长度导致从话务信道数据流中删除不可预见数量的话务信道帧的语音分组。
在运用可变数据速率声码器的系统中，在典型的语音模式下，发送大约已发送话务信道帧的一半帧以较低数据速率发送。通过延迟信令消息并在较低数量语音帧期间将它们多路复用成话务信道数据流，可以获得几个优点。这些较低速率帧不占有话务信道的全部带宽，而且可用共享带宽来携带信令消息而不影响话务质量。
所需的是一种技术，即，通过减小上述不可预见性的不利影响，能够有效地发送语音分组和信令消息，而不会使语音接收恶化。
发明概述本发明的一个目的是通过将信令消息定位在话务信道内来对信令消息按优先序排列以减小它们对语音质量的影响。换句话说，本发明将信令消息帧设置在话务信道内以避免不必要的语音信息删除。由于空中链路本身是带宽有限的，所以任一语音帧删除都会不利地影响语音信号的质量。例如，如果任意设置的信令消息多达话务信道帧的5％，那么语音质量将严重恶化。根据本发明，运用上至总话务信道带宽的15％的信令消息对于人的耳朵是察觉不到的。
附图简述结合附图，从下面的详细描述，本发明的特征、目的和优点将显而易见，其中相同标号作相应标识，而每个标号的最左边的数字对应于首次使用该标号的附图，其中

图1a示出典型的卫星通信系统100A；
图1b示出典型的蜂窝状通信系统100B；图2示出根据本发明在移动站中的协议层的相互关系；和图3是示出根据本发明执行信令话务优先序排列的队列的方框图。
较佳实施例的详细描述内容表1. 介绍 62. 典型的卫星通信系统 6a.典型的卫星通信系统 6b.典型的蜂窝状通信系统 63. 按优先序排列话务信道消息 64. 信令消息延迟要求 8a.高优先级信令消息 12b.低优先级信令消息 135. 对于经消息优先化(prioritization)的话务信道信令的呼叫处 13理程序a.对于前向和反向话务信道的示例统计量 136. 对于呼叫处理程序的伪码 15a.多路复用子层 15b.层210消息优先级 15c.传输优先级 16d.传输 177. 无线电链路协议(RLP)198. RLP帧格式 19a.RLP控制帧19b.RLP数据帧20c.RLP空闲帧21d.RLP NAK帧219. 程序 22a.初始化/复位 22b.数据传递 2310. 帧有效性检查 2611. 总结 271.介绍本发明是用于在移动无线通信系统的前向和反向话务信道上按优先序排列信令消息的系统和方法。
下面详细描述本发明的较佳实施例。虽然描述具体步骤、结构和布局，但是应理解，这只是为了示例说明而已。熟悉相关技术的人员应认识到可采用其它步骤、结构和布局，而不偏离本发明的构思和范围。
2.无线通信系统2a.典型的卫星通信系统图1a示出典型的卫星通信系统100A。卫星通信系统100A包括基站或网关102A、一个或多个中继卫星104和移动站106。移动站106一般有三种类型一般安装在永久结构中或上的固定站或用户终端106A；一般安装在车辆中的移动站106B；和一般手持的便携式站106C。基站102通过中继卫星104与移动站106进行通信。
2b.典型的蜂窝状通信系统图1b示出典型的蜂窝状通信系统100B。蜂窝状通信系统100B包括基站102B和移动站107。移动站107一般有三种类型一般安装在永久结构中的固定站107A；一般安装在车辆中的移动站107B；和一般手持的便携式站107C。
3.按优先序排列信道消息可用各种优先级方案作为调度方法来在卫星通信系统(或者任何其它CDMA、TDMA或用于该用途的其它系统)的话务信道上发送语音和信令话务。最简单的优先级方案是静态(或固定)优先级。在传统的静态方案中，通常对控制通信系统的消息(信令消息)所赋予的优先级高于仅仅包含语音数据的消息所赋的优先级。结果，有时发送信令消息而不是语音分组。这种抢先导致语音信号的恶化。
为了避免这种情况，发明者发明了一种动态的优先级方案，它调度信令消息和语音分组的传输。当在共享话务信道帧的情况下发送语音和信令话务时，优先级调度减小了信令话务对语音质量的影响。优先级方案以三种不同的种类区分高优先级信令话务、低优先级信令话务和语音话务，以满足每种话务的延迟要求。高优先级信令话务和语音话务对于延迟更加敏感，且每个都具有不同的延迟要求。低优先级信令话务对于延迟较不敏感，且当该信道不用于全速语音分组或高优先级信令话务时发送它。
所揭示的优先级方案将最高优先级赋予高优先级信令话务，该信令话务具有最严格的延迟要求。然而，对语音话务赋予高于低优先级信令话务的优先级。因此，设计该方案以使得语音分组损耗最小、保证紧急(时限(time-critical))信令消息并为低优先级信令消息提供有限的延迟。注意，本说明书中的术语“时限”和“高优先级”和术语“非时限”和“低优先级”是可互换使用的。
于是，本发明的消息优先级排列的主要目的是当在共享话务信道帧的情况下发送语音分组和信令消息时，减小信令话务对接收到的语音信号的质量影响。根据本发明的较佳实施例，帧是20毫秒(msec)长。根据所揭示的优先级方案，时限信令消息所赋的优先级高于赋予语音分组的。向信令消息分配优先级传递时间(PDT)(即，最大可能的传输延迟时间)。当信令消息的传输延迟比它的PDT要长时，它的时间到期并被赋予更高的优先级。对于时限信令消息的示例PDT是5帧，或100毫秒。根据所分配的优先级和PDT值，通过如下所述的空白和字符(blank-and-burst)、暗淡和字符(dim-and-burst)或加亮和字符(brighten-and-burst)技术发送时限信令消息。然而，当声码器运用较低传输速率的帧时，延迟低优先级信令消息并通过暗淡和字符或加亮和字符传输用语音分组发送该消息。
根据移动站的系统时钟，测量PDT。在调度信令消息时开始测量它在发送之前的等待时间，而与它的优先级无关。如果在发送之前达到它的PDT，那么对它重新按优先序排列以用于即时传输。对于熟悉本技术领域的人员，对系统时钟的实施和功能性以及定时器的使用是显而易见的。
相反，传统系统通常在信令消息一准备传输就发送它们。在传统系统中，语音分组造成的删除导致语音信号的恶化。
在本发明的暗淡-字符模式下，声码器以小于全帧速率的最大速率发送语音数据，从而通过填充剩余帧，立即发送信令数据分组。另一方面，当以小于全帧速率的速率发送声码器时，本发明的优先级方按运用加亮-字符模式来发送信令数据分组以及语音数据分组。
4.信令消息延迟要求在话务信道上发送的信令消息具有不同的延迟要求。为了无线电资源管理(RM)和移动性管理(MM)而发送的消息和命令通常对延迟的要求比其它消息更加苛刻。RM包括关于功率控制、越区切换操作等的消息。MM包括关于鉴别信令、话务信道登记等的消息。必需以最小的延迟发送RM和MM消息以避免呼叫或切换建立过程中的延迟，这种延迟会导致呼叫丢失。与RM和MM相反，不要求立即发送用于维护、捕获关于移动站的状态信息以及提供辅助服务的消息和命令。当语音活动性很低且话务信道具有一些剩余带宽来以暗淡和字符或加亮和字符模式发送它们时，可以延迟和发送这些消息。为了利用这一点，本调度方法区分具有不同延迟要求的不同信令消息。
为了当语音和信令话务共享话务信道帧时满足信令消息和语音数据的传输要求，分配多路复用(MUX)子层以支持信令话务和语音话务的同步传输。多路复用子层通过将高速帧分成两个部分一部分用于低速语音话务和剩余部分用于信令话务。
图2示出根据本发明在基于CDMA无线通信系统中的协议层的相互关系。物理层202根据诸如IS-95的标准通信协议发挥功能。多路复用子层204根据本发明的按优先序排列的方法，执行选择语音和信令话务的功能。将优先级化的话务直接传递到物理层202，如在层202和204之间的接口206所表示的那样。无线链路协议(RLP)208在多路复用子层204和链路层(层2)210之间传递信息。RLP208，如下所述，是对在IS-95中定义的协议的增强，它改善了话务信道的有效帧差错率，从而当发送长信令消息时提供更加可靠的信令。层210执行选择性的重复协议，它重新发送信令消息，直至被接收机确认。信令层212通过层210和208传递信令话务(例如，RM或MM类信令消息)作为信令数据分组。语音编码器(声码器)214将语音分组传递到多路复用子层204作为语音数据帧。声码器可以用几个公共速率发送语音数据分组流，该速率包括全速帧(9600bps)、半速帧(4800bps)、四分之一帧(2400bps)和八分之一帧(1200bps)。物理层202运用CDMA信号处理操作通过空中链路发送信号，这对于熟悉本技术领域的人员而言是显而易见的。
为了满足对于不同消息的任何相关延迟要求，信令层212以PDT值(对于开始发送各消息的最大等待时间)将信令消息发送到多路复用子层204。控制多路复用子层204以将要发送的信令消息数据分为高优先级或低优先级。如果任何下列是真的，那么还控制多路复用子层204以将高优先级信令消息数据分类为先占的；否则，控制多路复用子层204以将高优先级消息数据分类为非先占的I.自从PDT超时起已过了超过200毫秒(即，在多于PDT时间单元加上200毫秒的期间内信令消息等待发送)；或II.当发送信令消息时，将来自另一个信令消息的数据分类成先占的。
对于信令消息所采取的行动取决于它的优先权。在表1中列出了对这些行为的规则。表1的列1和2列出了是需要高优先级还是低优先级。在最右列中列出了由多路复用子层采取的行为。例如，在一个可行的结构中，考虑语音话务为主话务，同时考虑数据话务和传真传输为次话务。
为了利用上述优先级方法，在话务信道操作期间对信令消息排队(例如，缓冲)。实施优先级调度有许多方法。一种实现方法是允许所有信令消息进入长时间队列。将具有最小PDT的高优先级信令消息设在队列的头部(或紧接着其PDT到期的任何信令消息之后)。根据与其它排队项的PDT相关的它的PDT，将低优先级信令消息设在队列后面的某些地方。在呼叫期间，已超时或者即将超时的高优先级信令消息可在帧边界先占语音分组。将低优先级信令消息排队直至声码器运用低速率帧发送语音数据分组。在这种情况下，通过暗淡和字符或加亮和字符技术发送信令数据和低速率语音分组。
在本发明的较佳实施例中，采用对于信令话务的两个分开的队列，如图3所示。用第一队列302处理高优先级信令话务并用第二队列304处理低优先级信令话务。声码器306产生语音数据分组并传递到层210/208。声码器根据语音活动可向语音数据分组提供几个速率。
根据从层208/210接收到的信令输入信息，多路复用子层204选择可用的声码器速率来最优化信道带宽。结果，选择语音和信令分组的适当混合来发送。根据本发明的按优先序排列方法，且在较佳实施例中，根据表1中所述的规则，来调度信令消息传输。优先级旁路314示出低优先级信令消息(即，分组)的重新按优先序排列。由层2/RLP210/208内的按优先序排列控制功能执行对低优先级信令消息的重新按优先序排列。
较佳的是，执行按优先序排列的功能作为根据在层2/RLP中执行的软件操作的处理单元。还可根据IS-95标准，以软件、硬件和固件的组合来实施按优先序排列功能，这是显而易见的。
根据先来先服务(FCFS)原则，服务属于每个优先级类别的信令消息。当进入队列302或304时，用信令消息的分配的PDT决定它的位置。在这种情况下，本方法通过对该系统中的低优先级信令消息经历的最大队列延迟加以限制，来调节信令消息的相关优先级。当在低优先级队列304中的信令消息的等待时间超出一小部分PDT时，将该信令消息移到高优先级队列(如优先级旁路314所表示的那样)。(信令消息在队列之间的实际“移动”可能不是必需的而且是实施特定的；对于熟悉本技术领域的人员而言，仅仅重新分配优先级足矣。)将改变优先级的信令消息视作新到达的高优先级信令消息，但是保持它的原先延迟要求(即，不重新设置它的PDT)。在信令消息加入较高优先级队列之前它的排队延迟受到低优先级队列304的延迟限制。通过适当地调节对于每个队列的延迟，可在信令消息的最后期间到期之前传递它。
4a.高优先级信令消息下表2列出的信令消息是被认为时限的信令消息类的例子。如果在其PDT(例如，200毫秒)之前不发送这些信令消息之一，那么将它归类为高优先级消息。对于如表2中列出的信令消息的细节请参考IS-95标准说明。
4b.低优先级信令消息所有其它信令消息都不被认为是时限的。不是时限的信令消息具有相对较长的PDT，并被认为是非时限或低优先级信令消息。如上所述，对低优先级信令消息重新分类为高优先级，如果没有在它的PDT之前发送它的话。
5.通过消息按优先序排列对话务信道信令的呼叫处理过程如前面部分所描述的那样，根据本发明的消息按优先序排列减小了信令话务对接到的声码式信号的质量具有反面影响。如上所述，高优先级信令消息只能忍受短延迟，而低优先级信令消息能够忍受较长的延迟。如果声码器不以全速运行，那么立刻发送高优先级消息。如果声码器以全速运行，那么只有当信令消息已超时，它的优先级才高于语音帧。后来的情况导致“强迫”空白帧(空白和字符)或“强迫”较低速声码器帧(暗淡和字符)。
5a.对于前向和反向话务信道的示例统计作为例子，在本单元讨论对于卫星通信系统(见图1a)的前向和反向话务信道统计量。表3和4分别列出用于前向和反向话务信道的空白和字符帧统计量。每张表格包括3个主列。第一列列出了卫星系统的典型传输速率。(如表所示的速率组1和2表示三种速率的典型混合。)第二和第三主列列出了对于给定传输速率，在不对消息按优先序排列以及对消息按优先序排列的情况下(分别参见列2和3)，在单个呼叫期间(大约持续80秒)预计的空白和字符帧的数量。第二和第三主列具有子列(subcolumn)，它们列出了在考虑和不考虑对于传输信令分组的暂时地面阻挡的影响的情况下，空白和字符帧空白和字符帧的数量。(地面阻挡一般对于较长消息导致更高的差错率，导致更多的信令消息重发送。)
显然，如果简单地空白语音帧而发送信令话务，那么语音质量将会恶化。用所揭示的消息按优先序排列方法使这种不利影响减至最小。本发明人确定运用这种消息按优先序排列方法减小在呼叫期间发送的空白和字符帧的数量。例如，运用消息按优先序排列，对于每次呼叫在前向信道上发送的空白和字符帧的数量(速率组2，没有阻挡)是16帧和在反向信道上发送的空白和字符帧的数量是11帧。在不对消息按优先序排列的情况下，与此对比在前向和反向话务信道上发送了112和119(分别是表3和4)个空白和字符帧。于是，当运用消息按优先序排列时，在这种情况下影响语音质量的信令话务减小到可忍受值0.57％(以前向方向)和0.34％(以反向方向)。
6.对于呼叫处理程序的伪码本单元详细描述多路复用子层按优先序排列方法。
6a.多路复用子层多路复用子层向较高优先级协议层提供下列服务。
I.对于发送的话务信道帧A.根据优先级接受来自较高协议层的主、次和信令信道话务数据。
B.形成用于传输的话务信道帧，包含来自一个或多个较高协议层的数据。
C.运用无线电链路协议(RLP)，提供对层210信令消息的消息成帧以及可靠传递。
II.对于接收到的话务信道帧A.对接收到的话务信道帧类型分类。
B.将主、次和信令信道话务数据分开，并将该数据路由到适当的较高协议层。
C.向层210信令协议提供消息开始的指示。
多路复用子层将物理层用于话务信道帧传输和接收。
6b.链路层(层210)多路复用子层在发送包含任何其它层212消息部分的任何新RLP帧之前，都发送包含每层212消息部分的所有新的RLP帧。
信令层210将层212消息传递到具有PDT值的多路复用子层。多路复用子层根据下列规则，将要发送的层212消息数据分成高优先级或低优先级I.如果当前系统时间是在指定的PDT之前，那么多路复用子层将信令消息数据分类成低优先级。
II.如果当前系统时间比指定的PDT慢，那么多路复用子层将信令消息数据分类成高优先级。
III.如果系统时间超出指定的PDT，在发送信令消息的第一RLP数据帧之前或之后，多路复用子层将剩余信令消息数据重新分类成高优先级。
IV.如果在发送低优先级信令消息的第一RLP数据帧之后，将来自另一个信令消息的数据分类成高优先级，那么多路复用子层将来自要发送的剩余数据重新分类成高优先级。
如果下列任何一项是真的，多路复用子层应将层212消息数据分类成先占的；否则，多路复用子层应将层212消息数据分类成非先占的。
I.当前系统时间比指定的PDT慢得多于200毫秒；或II.当发送信令消息时，将来自另一个信令消息的数据分类成先占的。
6c.传输优先级多路复用子层应将对于从RLP和较高协议层传输可用的数据分类成如下定义的优先级类别。较高协议层是信令层210数据以及由服务选项运用主次话务所产生的数据。
以优先级次序，其中最高优先级排第一，数据优先级种类为I.先占高优先级信令数据，包括(其中最高优先级排第一)A.RLP控制帧。
B.响应于基站没被确认的(NAK’d)接收到的RLP帧，重新发送RLP数据帧。
C.先占高优先级层210消息数据(包含在第一次发送的RLP数据帧内)。
D.RLP NAK帧。
II.非先占高优先级信令数据，包括A.非先占高优先级层210消息数据(包含在第一次发送的RLP数据帧中)。
III.主次话务数据。除非在服务选项说明中具体规定，否则应对服务选项数据按优先序排列如下(其中最高优先级排第一)A.语音服务。
B.同步(透明)数据服务。
C.电路切换异步(非透明)数据或传真。
D.分组切换数据。
如果主次话务携带相同类型的服务选项数据，那么主话务数据所具有的优先权应高于次话务数据。
IV.低优先级信令数据，包括(最高优先级排在第一)A.低优先级层210消息数据(包含在首次发送的RLP数据帧中)。
B.RLP空闲帧。
6d.发送当物理层准备发送话务信道帧时，多路复用子层应执行下列各项I.如果高优先级信令数据可用于传输，那么多路复用子层应执行下列A.多路复用子层应在可用于传输的高优先级信令数据中选择具有最高优先级的数据。
B.如果运用主次话务的服务选项没有要发送的数据，那么多路复用子层应选择在连接的业务结构情况下所允许的最低话务信道帧数量，它可携带信令数据。多路复用子层应形成空白和字符话务信道帧并将它前送到物理层用于传输。
C.如果运用主次话务的服务选项有要发送的数据，那么多路复用子层应执行下列1.如果最高优先级信令数据是先占高优先级信令数据，其长度要求在最高可允许话务信道帧速率下的空白和字符话务信道帧的长度，那么多路复用子层应在最高可允许话务信道帧速率下形成空白和字符话务信道帧，并应将话务信道帧递送到物理层用于传输。
2.否则，多路复用子层应形成包含信令数据和主或次话务数据的暗淡和字符话务信道帧，并将话务信道帧递送到物理层用于传输。(在该说明书中定义的多路复用选项只为主和信令话务提供暗淡和字符帧。对于这些多路复用选项，只有当信令和次话务可用于传输时，多路复用子层才形成包含信令的空白和字符帧。)运用最低可允许话务信道帧速率应形成暗淡和字符帧，该速率可携带信令和话务数据。
II.如果没有要发送的高优先级信令数据，而且运用主次话务的服务选项都具有要发送的数据，那么多路复用子层应形成包含主次数据的话务信道帧。多路复用子层应选择在连接的服务结构下允许的最低话务信道帧速率，它可携带该数据。多路复用子层将把该话务信道帧递送到物层层用于传输。
III.如果没有要发送的高优先级信令数据，而且运用主话务的服务选项或者运用次话务的服务选项(但不是两者)具有要发送的数据，那么多路复用子层应执行下列D.如果有要发送的低优先级信令数据，而且主或次话务数据大小都没有超出暗淡和字符话务信道帧的话务部分，那么多路复用子层应在低优先级信令数据中选择具有最高优先级的低优先级信令数据用于传输。多路复用子层应选择在可携带信令和话务数据的连接服务结构下允许的最低话务信道帧速率。多路复用子层应形成包含话务和信令数据的暗淡和字符话务信道帧，并应将话务信道帧递送到物理层用于传输。
E.否则，多路复用子层应选择在可携带话务数据的连接服务结构下允许的最低话务信道帧速率。多路复用子层应形成只包含话务数据的话务信道帧，并应将话务信道帧递送到物理层用于传输。
IV.如果没有要发送的高优先级信令数据，而且运用主次话务的服务选项没有要发送的数据，那么多路复用子层应执行下列A.如果低优先级信令数据可用于传输，那么多路复用子层应在低优先级信令数据中选择具有最高优先级的低优先级信令数据用于传输。多路复用子层应选择在连接服务结构下允许的最低话务信道帧速率，该速率足以携带所选信令数据。多路复用子层应形成空白和字符话务信道帧，并将它前送到物理层用于传输。
B.否则，多路复用子层应要求物理层发送空话务数据。
7.无线电链路协议(RLP)
多路复用子层的RLP提供在前向和反向话务信道上的消息传输服务，大大地减小了一般要被这些信道禁止的差错率。该服务要用于携带层210协议的可变长度信令消息。
RLP将层210消息分成话务信道帧用于传输。大分组可跨多个话务信道帧，或者单个话务信道可包含所有的小消息。RLP提供层210消息的起始指示。
8.RLP帧格式在话务信道帧的信令部分中携带下面定义的帧格式。这些帧格式是实施特定的，且作为例子给出这些格式(但不是限制)。
8a.RLP控制帧由CTL字段区分RLP控制帧。RLP控制帧用来始发RLP协议。
5 1016 可变CTL-RLP帧类型。对于RLP控制帧，CTL字段如下定义‘1101’-SYNC.要求返回带有ACK位设定的RLP控制帧‘11010’-ACK.确认接收到带有SYNC位设定的RLP控制帧。
‘11011’-SYNC/ACK.指示SYNC和ACK。
RSVD-这个保留字段应包含‘00000000’。
FCS-帧校验序列。内容应如在RFC1662的3.1中定义的16位FCS多项式所生成的那样。FCS应覆盖包含值为‘0’的单个位的16位字段，其后是CTL和RSVD字段的内容。
填充-填充位。如填满话务信道帧的信令部分的剩余部分所要求的那样。应将这些位设为‘0’。
8b.RLP数据帧RLP数据帧携带比特数量可变的信令层210消息数据。
CTL-RLP帧类型。
如果层210消息以数据字段的第一位开始，那么CTL字段的长度应为1比特，而且应设为‘0’。否则，CTL字段的长度应为3比特，且应设为‘100’。
SEQ-RLP数据帧序列号。
数据-数据位。这些位应包含信令层210消息数据。
填充-填充位。
如果剩余层210消息数据不填满话务信道帧的信令部分，那么应如填满帧的剩余部分所要求的那样添加填充位。将这些位设为‘0’。
8c.RLP空闲帧由CTL字段区分RLP空闲帧。
RLP空闲帧本身不标序号，但是包含下一个数据序号，从而能检测到被擦除的RLP数据帧。在RLP空闲帧之后不能递增序号。
5 8 2 16 可变CTL-RLP帧类型。对于RLP空闲帧，将CTL字段设为‘11000’。
SEQ-RLP帧序号。应将该字段设为当前RLP发送帧序号。在发送RLP空闲帧之后不应递增序号。
RSVD-该字段应包含‘00’。
FCS-帧检验序列。其内容应如互联网RFC1662的3.1中规定的16位FCS多项式生成的那样。FCS应覆盖包含值为‘0’的单个位的16位字段，其后是CTL、SEQ和RSVD字段的内容。
填充-填充位。按要求填充话务信道帧的信令部分的剩余部分。应将这些位设为‘0’。
8d.RLP NAK帧由CTL字段区分RLP NAK帧。用RLP NAK帧用来要求重新发送RLP数据帧。
3 8 4 16可变CTL-RLP帧类型。对于RLP NAK帧，应将CTL字段设为‘101’。
FIRST-对于RLP NAK帧，FIRST字段应包含要求重新发送的第一RLP数据帧的序号。
N_FR-对于RLP NAK帧，N_FR应包含序号比RLP数据帧的序号小1、以其序号由FIRST字段指定的帧开始并要求重新发送的一个帧。
FCS-帧检测序列。内容应如互联网RFC1662的3.1中规定的16位FCS多项式所生成的。FCS应覆盖包含值为‘0’的单个位的16位字段，之后是CTL、FIRST和N_FR字段的内容。
填充-填充位。按照要求填充话务信道帧的信令部分的剩余部分。应将这些位设为‘0’。
9.过程9a.初始化/复位在初始化话务信道之后，以双向握手建立RLP协议，从而同步连接。
当初始化话务信道时，当改变话务信道的多路复用选项，而且在按该标准中规定的时刻，多路复用子层应如下执行RLP初始化/复位过程。
1.将发送和接收状态变量V(s)、V(R)和V(N)复位成零。
2.将连续擦除计数E设为零。
3.清除重新排序缓冲器。
4.禁止所有NAK重发送定时器以及所有NAK异常中断(abort)定时器。
5.禁止空闲帧定时器。
6.丢弃排队重新发送的任何RLP数据帧。
当初始化或复位RLP时，它应发送SYNC RLP控制帧的连续流。当RLP接收SYNC RLP控制帧时，它应以SYNC/ACK RLP控制帧作为响应，并应继续发送SYNC/ACK RLP控制帧直至接收到不是SYNC RLP控制帧的下一个有效帧。当RLP接收SYNC/ACK RLP控制帧时，它应以ACK RLP控制帧作为响应，且应继续发送ACK RLP控制帧，直至接收到不是SYNC/ACK控制帧的下一个有效帧。当RLP接收到ACK RLP控制帧时，它应不再发送任何SYNC、SYNC/ACK或ACK RLP控制帧，且可开始发送RLP数据帧。
多路复用子层应将在发送最后一个SYNC或SYNC/ACK RLP控制帧及接收第一个不是ACK或SYNC/ACK RLP控制帧的有效帧之间接收到的帧数量存储在RLP_DELAYs。在NAK重新发送定时中用到RLP_DELAYs。
9b.数据传递当传递数据时，RLP是基于纯NAK的协议。即，接收机不确认正确的RLP数据帧；它只要求重新发送没有接收到的RLP数据帧。
应以无符号的模256算法执行对于RLP帧序号的所有运算。比较两个RLP帧序号也应是模256对于任何RLP帧序号N，从(N+1)模256到(N+127)模256的那些序号应被认为大于N，同时从(N-128)模256至(N-1)模256的所有序号应被认为是小于N。(注意，(N-1)模256等于(N+255)模256，且(N-128)模256等于(N+128)模256。)RLP应包含对于所有发送的RLP数据帧的8位序号计数(sequence numbercount)V(S)。应将在发送的每个新的RLP数据帧中并在发送的每个RLP空闲帧中的序号字段(SEQ)设为V(S)。在格式化发送的每个新的RLP数据帧之后，应按模256递增V(S)。在发送RLP空闲帧之后，不应递增V(S)。
RLP应包含两个8位序号变量，用于接收V(R)和V(N)。V(R)包含在要接收的下一个新的话务信道帧中的RLP帧序号字段的预计值。V(N)包含不按序接收的下一个所需的话务信道帧的序号。
RLP应提供存储器缓冲器，用于对在发送和接收侧的失序RLP数据帧重新排序。(即，在移动站或基站中需要两个这样的缓冲器。)这些缓冲器应都能存储不小于128个RLP数据帧，这里具有携带RLP的多路复用子信道所允许的最大尺寸。
对于每个有效的接收到的RLP数据帧，RLP应将序号与V(R)和V(N)相比较。
I.如果接收到的RLP帧序号小于V(N)，或者如果RLP数据已存储在重排序缓冲器，那么应当作重复帧而丢弃RLP数据帧。
II.如果接收到的RLP帧序号大于或等于V(N)或者小于V(R)，而且RLP数据帧尚未存储在重排序缓冲器，那么A.RLP应将接收到的RLP数据帧存储在重排序缓冲器中。
B.如果RLP帧序号等于V(N)，那么RLP应将重排序缓冲器中的所有邻近RLP数据帧中的数据从V(N)向上传递到层210，并应从重排序缓冲器中去除传递的帧。于是，RLP应将V(N)设为(LAST+1)模256，其中LAST是从重排序缓冲器传到层210的最后一个RLP数据的序号。
III.如果接收到的RLP帧序号等于V(R)，那么A.如果V(R)等于V(N)，那么RLP应递增V(N)和V(R)模256，并应将RLP数据帧中的所有数据位传递到层210。
B.如果V(R)不等于V(N)，那么RLP应递增V(R)模256，并应将接收到的RLP数据帧存储在重排序缓冲器中。
IV.如果接收到的序号大于V(R)，那么
A.RLP应将接收到的RLP数据帧存储在重排序缓冲器，并应将V(R)设为等于接收到的序号。
B.RLP随后应发送请求将所有未接收到的RLP数据帧从V(N)到(V(R)-1)模256重新发送的一个或多个RLP NAK帧。在其NAK重发送计数器或NAK异常中断计数器没有到期的前一个RLP NAK帧中所请求的RLP数据帧不应包含这些RLP NAK帧中。
C.RLP随后应递增V(R)模256。
RLP还应将在每个有效接收到的RLP空闲帧中的序号与V(R)相比较。
1.如果接收到的RLP帧序号等于V(R)，那么RLP不应采取任何行动。
2.如果接收到的RLP帧序号大于V(R)，那么RLP应将V(R)设为接收到的帧序号，而且应发送要求重新发送所有未接收到的RLP数据帧(序号为V(N)至(V(R)-1)模256)的一个或多个NAK帧。在其NAK重发送计数器或NAK异常中断计数器没有到期的前一个RLP NAK帧中所请求的RLP数据帧不应包含在这些NAK帧中。
一旦接收到NAK，RLP应将所需RLP数据帧拷贝插入它的输出流。如果NAK包括大于或等于V(S)(这表示NAK的处理已落在序号之后多于128帧)的任何序号，那么RLP应执行初始/复位程序。如果重新发送帧的尺寸超出在重新发送时允许的最高话务信道帧速率下可获得的位数，那么RLP应忽略NAK。此外，进一步的恢复是层219协议的责任。
RLP应保持用于在RLP NAK帧中所请求的每个RLP数据帧的NAK重新发送定时器。NAK重新发送定时器应作为帧计数器来实施。应对于下列话务信道帧类型，递增NAK重新发送计数器1.分类为擦除的话务信道帧2.不包含信令数据的有效话务信道帧。
3.包含RLP空闲帧的有效话务信道帧。
4.包含新的RLP数据帧(大于或等于V(R)的序号)的有效话务信道帧。
一接收到RLP控制帧、NAK帧或者旧的RLP数据帧(序号小于V(R))就不应递增NAK重发送计数器。当递增它至大于RLP_DELAYs的与实施有关的值时，应认为NAK重新发送计数器到期。(建议将5个帧的保护间隔加到重新发送超时(retransmission timeout)以考虑到在移动站或基站内的缓冲。)如果当所请求的任何RLP数据帧的NAK重新发送计数器到期而它还没有到达，RLP应发出一个或多个RLP NAK帧来请求从V(N)向上重新发送所有未接收到的RLP数据帧。在其NAK重新发送计数器或NAK异常中断定时器没有到期的前一个RLP NAK帧中所请求的RLP数据帧不应包含在这些NAK帧中。RLP应重新启动用于所请求的RLP数据帧的NAK重发送定时器。
如果当所请求的任何RLP数据帧的NAK重发定时器第二次到期而它还没有到达时，RLP应发送一个或多个RLP NAK帧以请求从V(N)向上重新发送所有未接收到的RLP数据帧。在其NAK重新发送定时器或NAK异常中断定时器没有到期的前一个RLP NAK帧中所请求的RLP数据帧不应包含在这些NAK帧中。RLP应启动对于所请求RLP数据帧的NAK异常中断定时器。应根据与NAK重新发送定时器相同的规则，执行NAK异常中断定时器，而且应认为它已到期。
如果所需的任何RLP数据帧在它的NAK异常中断定时器到期时它还没有到达，那么RLP应将V(N)设为下一个丢失帧的序号，或者设为V(R)，如果没有任何剩余丢失帧，而且应按照序号将在重新排序缓冲器中的任何前面的RLP数据帧传递到层210。(注意，根据宽带扩展频谱数字蜂窝状系统1995的TIA/EIA/IS-99数据服务选项标准修改前面的方法，其中上述标准错误地看待对这种情况的处理。)当跳过一个丢失帧时，RLP应向层210提供指示。层210协议负责进一步恢复。
无论何时发送新的RLP数据帧，RLP都应在持续时间Txx(100毫秒)内启动空闲定时器。RLP还应保持空闲帧传输计数器，应将它最初设为零。如果在启动定时器之后或在定时器到期之后的任何时候都接收到新的层210信令数据，那么应禁止定时器，应丢弃任何未决的RLP空闲帧并应将空闲帧发送计数器复位成零。
当空闲定时器到期时，RLP应形成包含当前数据帧序号V(S)的RLP空闲帧、递增空闲帧传输计数，并应重新启动空闲定时器。如果空闲帧传输计数等于Nxx(2)，那么应禁止空闲定时器。Nxx和Txx是数字常数，且根据系统要求确定它们的值。
10.帧有效性检验RLP应丢弃适用于下列任一种情况所接收的所有话务信道帧作为擦除内容1.话务信道帧具有不充分的帧质量或者将它分类成零速率。
2.对于RLP控制和空闲帧，FCS字段不检查。
3.任何RLP帧字段值不在可允许的范围内。
应将任何所有其它话务信道帧认为有效，且应由RLP处理，如果它们包含信令数据的话。
RLP应维持对被归类为擦除内容的连续帧的计数E。如果连续擦除计数E超出127，那么RLP应执行初始化/复位程序。
11.总结虽然上面描述本发明的各种实施例，但是应理解它们只是用于示例而不是限制。对于熟悉本技术领域的人员而言，可进行任何形式和细节上的变化，而不偏离本发明的构思和范围。本发明不应受任何上述示例实施例的限制，而应只根据下列权利要求书及等效文件限定。上面列出了所有应用的专利文件和出版物作为参考资料。
权利要求
1.一种用于无线通信的系统，其特征在于，包括用于产生第一语音编码分组流的装置；用于产生第二信令消息分组流的装置；用于相对于在所述第一流中的语音编码分组，对在所述第二流中的信令消息分组按优先序排列的装置；用于在所述语音编码分组和按优先序排列的信令消息分组之间做出仲裁的装置；用于根据在所述语音编码分组和所述按优先序排列的信令消息分组之间的仲裁，多路复用所述语音编码分组和按优先序排列的信令消息分组的装置；和用于发送所述多路复用语音编码分组和所述按优先序排列的信令消息分组的装置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用于将所述信令消息分组按优先序排成高优先级和低优先级分组的装置；其中，所述仲裁装置包括用于根据对所述信令消息分组所分配的优先级，调度所述多路复用语音编码分组和信令消息分组的传输的装置。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括用于根据为了发送信令消息分组所分配的最大等待时间，改变按优先序排列的信令消息分组的优先级的装置。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用于将所述高优先级信令消息分组按优先序排列成先占高优先级和非先占高优先级分组的装置。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，按优先序排列所述信令消息分组的所述装置包括将优先级传递时间分配给每个信令消息分组的装置。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用于产生第三非语音用户信息分组流的装置。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括用于发送多路复用的非语音用户信息分组和按优先序排列的信令消息分组的装置。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括用于相对于非语音用户信息分组，按优先序排列信令消息分组的装置。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述非语音用户信息分组包括辅助话务。
10.一种按优先序排列话务信道消息的方法，其特征在于，包括下列步骤产生第一语音编码分组流；产生第二信令消息分组流；相对于在所述第一流中的语音编码分组，按优先序排列在所述第二流中的信令消息分组；在所述语音编码分组和按优先序排列的信令消息分组之间仲裁；根据在语音编码分组和按优先序排列的信令消息分组之间的仲裁，多路复用语音编码分组和按优先序排列的信令消息分组；和发送经多路复用的语音编码分组和经多路复用的按优先序排列的信令消息分组。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤将所述下列消息分组按优先序排列成高优先级和低优先级分组；其中所述仲裁步骤包括根据所述信令消息分组的所分配优先级，调度所述多路复用语音编码分组和所述信令消息分组的传输的步骤。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括根据为发送信令消息分组所分配的最大等待时间，改变所述按优先序排列的信令消息分组的优先级的步骤。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括将所述高优先级信令消息分组按优先序排列成先占高优先级和非先占高优先级分组的步骤。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，按优先序排列所述信令消息分组的所述步骤还包括向每个信令消息分组分配优先级传递时间的步骤。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括产生第三非语音用户信息分组流的步骤。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括发送多路复用非语音用户信息分组和按优先序排列的信令消息分组的步骤。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括相对于所述非语音用户信息分组，按优先序排列所述信令消息分组的步骤。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述非语音用户信息分组包括辅助话务。
19.一种用于按优先序排列话务消息的装置，其特征在于，包括第一语音编码分组流；第二信令消息分组流，在所述第二流中按优先序排列所述信令消息分组；仲裁器，耦合到所述第一流和所述第二流，用于在所述语音编码分组和所述按优先序排列的信令消息分组之间仲裁；多路复用器，耦合到所述第一流、所述第二流和所述仲裁器，用于根据在所述语音编码分组和按优先序排列的信令消息分组之间的仲裁，多路复用所述语音编码分组和所述按优先序排列的信令消息分组；和发射机，耦合到所述多路复用器，用于发送所述经多路复用的语音编码分组和经多路复用的按优先序排列的信令消息分组。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，将所述信令消息分组按优先序排列成高优先级和低优先级分组，而且所述仲裁器包括调度器，用于根据所述语音编码分组和所述信令消息分组的所分配优先级，调度所述经多路复用语音编码的分组和所述经多路复用的信令消息分组的传输。
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，还包括用于根据为发送信令消息分组分配的最大等待时间，改变按优先序排列的信令消息分组的装置。
22.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述信令消息分组分配有优先级传递时间。
全文摘要
揭示一种系统和方法用于将信令消息帧设置在携带语音帧的话务信道中,从而信令消息传输不会严重地影响语音质量。这通过产生第一语音编码分组流和第二信令消息分组流来实现。相对于在第一流中的语音编码分组,在第二流中按优先序排列信令消息分组。仲裁元件在语音编码和按优先序排列的信令消息分组之间仲裁,其中根据仲裁结果多路复用上述分组。然后,发送经多路复用的语音编码和按优先序排列的消息分组。
文档编号H04L12/56GK1358380SQ00807183
公开日2002年7月10日 申请日期2000年3月31日 优先权日1999年4月2日
发明者R·戴维斯, P·叶加尼, F·奎尼 申请人:高通股份有限公司