在语言传输中控制信号的非顺序传输的系统和方法

专利名称：在语言传输中控制信号的非顺序传输的系统和方法
技术领域：
本发明涉及通信系统和方法。具体地说，涉及用于将语言传输的中断减至最小的通信协议，更具体地说，涉及用于非顺序地和不引人注目的散置语言传输中的固定或可变长度控制信号的改进的系统和方法。
自从Guglielmo Marconi 1897年提供了与航行在英吉利海峡的船支的连续联系，证明了无线的能力之后，上个世界中无线通信的发展非常显著。自从Marconi的发现，新的有线和无线通信方法业务和标准已为全世界的人们所采用。这种发展一直在加速，特别是在最近十年，此中移动无线电通信工业成量级地增长，使便携式无线电设备更小，更便宜和更可靠的大量技术进步为此而加油。随着这种无线网络与现有的有线网络的配合并最终替代它，在未来的几十年中移动通信技术的指数增长将继续上升。
全球移动通信系统(GSM)是为解决在欧洲的第一代蜂窝系统的各种破碎问题而发展的第二代蜂窝系统标准。GSM是世界的第一蜂窝系统。当前，对于全世界的新的无线电和个人通信设备来说，GSM是最普遍的标准。
东南亚国家(ASEAN)的蜂窝卫星(ACes)系统的协会，仍处在规范阶段，基本上采用了GSM规范，通过使用地面静止卫星提供电话覆盖。预计将在东南亚展开，ACes将提供对具有限陆上通信线和蜂窝基础设施的区域的覆盖，使得在亚洲使用手持便携式电话。在展开时，使用大量的点波束ACes系统的卫星地面覆盖区将允许从印度到日本，和从中国北部到印度尼西亚的服务。尽管ACes企图遵守GSM标准，比如对物理信道映射保持同样的逻辑，但在这些系统之间仍有不同，比如，引入高容限信道以达到不利的用户和较低的编码器速率。与GSM的13kb/s全速率语言相比，该ACes系统具有将语言编码为大约4kb/s的目标半速率语言声码器。而且，该基本的系统每200KHz的信道可支持达32个用户，而对于同样的带宽GSM是8个用户。通过每200KHz信道组装16个用户在ACes中的健全语言模式以同样的声码器速率提供了稍微好的信道。
在GSM中，根据在架空线上传输之前经过扩展差错控制编码的固定长度的消息，来定义所有相关的和公共的控制信道信令模式。例如，一个固定长度消息是使用通常的法尔码编码然后进行卷积编码的码组。将该合成编码消息交错，并作为对应的逻辑信道(即广播控制信道，公共控制信道或相关的控制信道)的部分发送。
通过该相关控制信道之一，快速相关控制信道(FACCH)，在具有语言传输的带内发送控制信号。FACCH为网孔之间转移的目的在基地台与蜂窝电话之间提供快速的通信。然而，当必要的转移或其它信令信息交换时，FACCH消息偷窃或取消语言。在GSM中，由于GSM中的FACCH消息是固定长度并影响最多为语言的一个样本部分，即大约为20ms的值，可将由于FACCH的替代对语言质量的影响减至最小。在编码之后，在GSM中的FACCH消息占去了与20ms的语言数据同样数量的帧。因此，除非快速相继发送多个FACCH消息之外，将FACCH对GSM中语言传输的中断限制为语言的20ms量值，这可被容易地标志。
由于ACes遵守GSM网络协议，故采用同样的FACCH消息结构。然而，因为同时大量的用户和低的语言编码速率，该FACCH消息影响了语言的较多样本部分，比如高达80ms的量值，这种丢失对用户来说是很容易感觉到的。
因此，本发明的一个目的是，将由FACCH，或ACes中及这种消息对语言传输质量有不利影响的其它系统中的其它替代控制消息所造成的语言数据的中断减至最少。
本发明的第二个目的是，在可能的情况下缩短ACes FACCH消息的长度，从而缩短了对语言传输中断的长度。
本发明的第三个目的是提供与固定长度相反的可变长度的FACCH或其它控制消息，由于一般具有较短的传输长度，从而减少了对语言传输的中断的次数和持续时间。
本发明的第四个目的是，将长的FACCH或其它控制信号消息分成它的较小的控制信号段，并在语言传输中的分立的语言样本段之间散置这些较小的控制信号段，以避免由于控制信号消息的长脉冲串，比如在转移中，所产生的连续语言中断。
本发明是针对，将由于替代控制信号的传输而对语言传输的中断减至最小的通信系统和方法。因为FACCH和其它控制信号取代或消除了语言数据，故该控制信号传输越长，话音传输的质量越坏。通过对FACCH协议的修改，将长的连续的FACCH或其它控制信号传输分为一组分立的控制信号段，以对语言质量的最小破坏，在整个语言传输中将它们非连续地发送。在接收端将如此发送的散置控制信号段排队。在接收了所有的控制信号段之后，重建该原来的控制信号消息并发送处理。
通过结合附图对本最佳实施例的下面详细描述，将会更好更完全地了解本发明的这些和其它特征和优点，其中

图1是表示在GSM里的通常成组方式中一个帧时隙的格式的框图；图2是表示在ACes里的通常成组方式中一个帧时隙的格式的框图；图3表示利用本发明的改进通信系统和方法的卫星-蜂窝通信系统的典型图；图4是表示根据本发明发送FACCH或其它控制信号消息的步骤的流程图；图5是表示接收和重建图4的FACCH或其它控制信号消息的步骤的流程图。
在描述用于在语言传输中(比如在ACes系统中)非连续地传输控制信号的通信系统和方法之前，首先描述一下ACes所基于的GSM系统的通信环境是有用的。
在GSM之下，将来自快速相关控制信道(FACCH)的语言数据和控制信号数据在GSM的成组的多样性上发送。在图1中示出了GSM中的通常猝发(burst)传输协议的格式。用13Kbs速率上的语言处理，每20ms产生260个语言位。用分组和卷积编码，将这260位扩展到每20ms样本的456位。在该456位中，将某时刻的57与来自这个用户的相邻语言数据块的57个其位交错，以形成114位的数据位组，包含图1中的两个数据区D1和D2。
在该位组中的42.25个附加位包括26个同步(SYNC)位，使得位组解调不带有来自前面位组的信息；时隙开始(S)和结尾(E)特征每个3位，使信道和调制滤波器的脉冲响应在该位组中终止，保证末位解调与位组中间的一样；两个一位的特征(F1和F2)用于区分数据区；和8.25个用于上/下斜坡时间的保护位(GB)。F1位表示在前一位组的数据是语言数据或是FACCH数据，F2位表示当前位组中的数据的来源。应知道，在传输中最好以通常的方法将上述的每个位组中的数据和其它位与其它这种位组交错。
以这种方式，用交错，在GSM中的8个位组上发送该语言编码的456位。用时分多址(TDMA)，这8个位组代表在一个帧FR中的一个特定的时隙(TS)，比如图1中的TS。在GSM中，每个帧FR具有8个时隙(TS0-TS7)，将其中的每一个指定给不同的用户。依次，帧FR是一个复帧MF的26个帧的一个，而复帧MF又是一个超帧中的50个复帧的一个，而超帧又是一个超高帧(hyperframe)的2047个超帧的一个(未示出)。
如上讨论的，FACCH消息以窃取的方式工作，即，在GSM中将一个20ms的语言数据段与对应量的FACCH控制信号交换，比如转移信息。尽管有效的FACCH位的数量比超语言数据位是很少的，即，184位，但将FACCH控制信号编码更重以保持在传输中控制消息的完整性。在这种编码之后，再将FACCH消息，比如语言，456位长，进行交错。然而不是通过业务信道而是通过控制信道具体地说是作为相关控制信道的部分来发送该FACCH消息。因为业务和控制信道二者都是传输中共享公共物理信道的逻辑信道，该控制信道取代了公共物理信道上的业务信道，丢失了语言。
尽管在GSM之下20ms的语言被毁坏了但听者不能识别这种短的中断。特别是用诸如在接收机上进行语言内插和安慰噪声的插入的高级方法。当然，频繁的FACCH传输或错误的FACCH消息的再传输将可感觉到地影响语言质量。
尽管在许多方面与GSM相同，但ACes系统却以更大的容量工作。然而，因为在卫星通信系统中的严格的功率和可能的带宽限制，必须以数字蜂窝系统中大约1/2到1/3的位速率对语言编码，并且由于同频道和限噪干扰的情况，需要比陆地蜂窝更多的纠错，增加了传输位速率。因此，不是以13kps对语言编码，ACes以4Kps对语言编码，等效于每20ms80位，在编码之后，在非健全或基本模式中变为120位，在健全模式中为240位。
如图2中所示，ACes时隙位组的模式也与GSM位组的格式不同，其中结合了更多的数据位，即，与GSM的114位相比的每位组(D1和D2)120位。缩短了SYNC字段，而且在GSM中所用的特征位F1和F2在ACes中不必要了。这是由于，在这些信道的每个的传输中所用的容积编码是不同的，并且循环冗余校验或CRC的通过，在该卷积译码器的输出唯一地标识了信道类型。在ACes中，最好将该240位分成为由相同码的奇和偶位组成的奇和偶位组。对该奇和偶位组分别独立地执行交错。而在健全方式发送该奇偶位组两者，在基本方式只发送奇数位组。自然应该理解，也可将偶数位单独发送。
在为支持更多用户的努力中，为每个时隙的多个用户提供ACes，有效地变为在全速率卫星模式中的16-时隙系统或半速率模式(GSM“1/4速率”模式)中的32-时隙系统。将根据业务分布和信道系统来使用32-时隙模式或16-时隙模式。因此，不是在GSM系统中的同时8个用户，ACes在基本模式中的每个下行链路频率对支持高达32个用户，而在健全语言模式，即用更多编码，则每个下行链路频率对支持16个用户。在ACes系统中所采用的特定编码和交错，更好使得16或32时隙格式的使用对于移动或地面接收机完全透明，使它们不需要通过精密消息交换的方式预先通知从一种模式到另一种模式的转换。
尽管在ACes中的适当语言位的数量每个用户很少，即，以较低速率对语言编码，但如果严格地按照GSM协议，FACCH以及慢相关的控制信道(SACCH)位的数量在ACes中将保持同样184位。因此，FACCH(或SACCH或其它这种控制信号)扩展到480位(240×2)，其意味着，4个语言单元，即，构成语言的20ms值的一组连续的语言数据帧需要用于发送该FACCH消息在基本模式或健全模式都毁坏了80ms的语言，为在GSM中的语言损失的四倍。
根据一个在ACes中的提议的编码协议，采用与GSM中相同的法尔码，以1/4速率卷积编码方案，对该184位编码，在编码之后，根据用户工作在健全传输模式(16个用户)或在基本语言模式(32个用户)分别变为960或480位。通过法尔码编码该184位，形成按照已知法尔码的224位(40位用于用户检验)消息，例如用发电机多项式表示的纠正循环突发错误码g(x)＝(x23+1)(x17+x3+1)然后，在卷积编码器中对该224位消息进行卷积编码。如所讨论的，还可将该224位消息分为或破为同样性能的两个速率1/2码，其一在偶传输帧上发送，而另一个在奇传输帧上发送。每个都携带同样的信息。然而，应理解，该接收机总是接收每个帧，并且根据同步相关性确定是否该帧含有预定的位组与否。如果对另一移动用户分配了该位组，则所用的同步码将与第一移动用户的正交，使得容易辨认。根据本发明可提议替代的编码方案。
如果奇偶帧都包含预定的数据，则来自光速率码的组合位形成了带有增强特性的1/4速率码。而且，在每个位组上接收同样的接收功率，提供了双倍的功率。还有，1/4速率码与1/2速率码相比具有可能更好的特性，给出了一些附加的编码增益。如果只有奇帧包含预定的数据，将偶帧忽略，在译码过程中不予考虑，则将给出单1/2速率纠错码的特性。换句话说，将奇偶信道分别用在ACes中的健全传输模式，而只将奇信道用于ACes基本模式。
由于FACCH控制信号信息相对于ACes中的语言单位的长度具有较长长度的结果，即20ms值，在该ACes系统之下被FACCH消息毁坏了更多的语言。而在GSM中，单个的FACCH消息具有与包括20ms语言的消息同样的长度，毁坏最多20ms语言，在ACes中，FACCH消息明显大于语言的长度，跨越多个语言段，并毁坏这些语言段。如所讨论的，而非经常的20ms损失可容易地掩盖，而80ms的连续损失是一个严重影响语言质量的可明显感觉到的损失。因此，缩短和重组FACCH消息协议，以减少对语言的影响，是本发明的目标。
图3中示出了ACes卫星蜂窝通信网络的典型图。一个卫星30，比如为一个在ACes系统中在东南上空的地球静止轨道上的卫星，向诸如用于控制呼叫管理功能的网络控制中心(NCC)32、地面站(LES)34和一组蜂窝电话36等各种地面设备发送数字信息，从它们那里接收数字信息。LES34，移动交换中心/访问者位置登记处(MSC/VLR)38和互通单元40处理这些业务信道。
通过互通单元40，蜂窝通信还可通过一公共交换电话网络(PSTN)42接入传真机44，通常的非蜂窝电话46和经调制解调器50到公务计算机48。也可将诸如其它蜂窝电话52等其它蜂窝设备通过蜂窝链路54接通卫星。
在ACes中，FACCH转移消息是较少共同的，因为每个卫星的140波束具有覆盖直径大约800-1000公里宽的脚印。因此，用于处理转移的上述的长FACCH消息是偶发的，对于操作员更方便。虽然是偶发的，提供改进的通信系统和方法，以改善在ACes之外的系统中这些长FACCH和其它控制消息对语言传输的不利影响，仍然是本发明的目标。减少在空中发送的FACCH消息的长度也是本发明的目标。在ACes中所用的其它控制传输更一般且短得多，导致了标准的固定184位消息格式为FACCH逻辑信道的超尺寸的确定。标记的智能网络(IN)功能，这些短的控制传输主要涉及双音多频(DTMF)选择，例如，待接呼叫，待发呼叫，话音待接邮件等等。这些选择表示很短的消息，例如，2位表示自DTMF而来的消息，2-4位表示按键已按下。这类消息与精确得多的转移成明显的对比，它要求信道选择，定时对准调整和各种其它管理信息，并要求全184位消息(脉冲编码)，不管这些位是否有用，而且统调或填充是必需的。然而，许多这些缩短FACCH消息选择在GSM是达不到的。而且，在GSM中很少需要减少空中链路资源的使用。
在本发明中，通过协议翻译单元(PTU)56的使用(最好位于该MSC/VLR38中，更好是在它的MSC部分，即，对LES 34的网络接口)解决了由于具有填充的固定长度消息格式的需要所引起的长的FACCH或其它控制消息的问题。该PTU56，对恰当的控制信号消息进行语言分析，确定该给出消息的实际长度，并为发送该消息分配所必需的最少数量的传输控制信号段。如所指出的，如果利用DTMF码，可有极短的命令，在传统的编码之下将构成至少一个全184位基本消息长度和一个456位(在ACes中480或960位)编码消息长度，且毁坏了从20ms到80ms的语言。特别是，本发明的协议翻译单元56语法分析在FACCH消息中指示在该消息中的字节数量的长度字段，并在编码和发送它们每一个之前将该消息插入一组46位(184/4)控制段中。
图4和5分别表示根据本发明发送和接收上述FACCH或其它控制消息的流程图。
传输程序现在参看图4，框60表示在互通单元40中出现的GSM的LAPDm链路层(对于D信道的链路接入协议)上的通常184位(23字节)FACCH消息或其它数据的接收。在这一层，将构成少于必需的23字节的消息用位序列00101011(或在移动方用11111111)填充。另外，当在给定的时间没有发送的数据时，发送23字节的填充帧。如图4中所示，如果该“消息”是这种填充帧(框62)，则将该数据删除(框64)。
然而，如果框62指出有以该消息的数据，则在框66确定数据字节的数量，比如通过读出在FACCH或其它控制信号消息中的长度字段。对变量M赋予等于或大于数据位数除以8(即字节数)的数量的整数值。变量M的范围是0-23字节(0-184位)。
在框68对第2变量N赋予发送上述M字节所需帧的最少数量的整数值，于是满足下面的关系M-(Nmin×5.75)≤0因此，如果M＝23字节，即，一个184位的全控制信号消息，则N＝4。如果M5字节，例如，一个短的IN消息，则N＝1。在将N确定了之后，在框70舍去该消息的额外部分，使该消息的适当位装在分配的N个帧中，例如，这里M＝5，只有40位是有关的，将超过该消息的46位最小段尺寸的所有的位舍去。在该最佳实施例中，非相干位41-46的填充模式是“101011”。然而，如果控制消息需要48位(M＝6)，则需要两个控制信号段(N＝2)，将超过消息的第96(48×2)位的所有位舍去，填充其余位49-96。
在将M和N确定之后，将计数器变量n初始化为值0(框72)，将控制转移到框74，确定是否N＝1，该消息是否为诸如IN功能的单段消息(SSI)。在本发明的最佳实施例中，将说明首标附加上，或链接到控制信号段。具体地，加上两位首标，或链接到46位短消息上，使之成为48位(框76)。在本发明的最佳实施例中，上述的SSI说明首标被指定为“00”。
然后将带有说明首标的合成48位消息，经过将奇偶校验位附加(框78)到48位消息上的循环冗余校验(CRC)，进行分组编码。在本发明的最佳实施例中，将8个奇偶校验位作为尾位加上，形成了56位消息。然而，在CRC编码之后，将说明首标的两位除去(框80)，留下54位消息。将6个尾位加上之后，以基本的或健全的模式，以64个状态分别用1/2速率或1/4速率码，对编码的消息进行卷积编码(框82)，并代替语言发送该编码的FACCH消息(框84)。然后计数器n增加(框86)，并将其与N值比较(框88)。如果n＝N，即，在这个短消息的例子中，n＝N＝1，然后过程完成，等待下一个FACCH或其它控制信号(框90)。
然而，参看框74，如果N不等于1，即，这不是一个短的SSI消息，则过程进入步骤92，其中确定是否n＝0，即，这是在多个帧上发送的多个控制信号段消息的开始。如果是这样，则将代表消息的开始的不同说明首标(BOM)加上或链接到这个46位控制信号段，形成了48位(框94)。在该最佳实施例中，BOM是指定为“01”的两位首标。如对于SSI消息，然后将该48位消息和BOM首标进行分组或CRC编码(框78)，并加上奇偶校验位。之后将加上的BOM首标除去(框80)，在加上6个尾位之后，对该编码的消息进行卷积编码并发送(框82和84)，增加n(框86)，并与N比较(框88)。因为这是多个部分的开始，即，多段消息，则控制转移到框96，其中确定是否n＝N-1。如果是，即，在这个例子中，N＝2且FACCH消息在长度上少于或等于92位(46×2)，则将消息说明首标(EOM)的末端加到跟着的46位消息段，形成48位(框98)。在该最佳实施例中，EOM是指定为“11”的两位首标。如上所述在框78、80、82和84对该48位分别进行分组编码，无EOM首标的卷积编码，并发送。再将计数器n增加(框86)，并将其与N比较(框88)。如果该消息超过了，即n＝N＝2，则该过程完成，并等待下一个FACCH命令(框90)。
再参看框88和96，如果n不等于N或N-1，则该消息附加段跟随该瞬时段，并将消息说明首标(COM)的继续加到该瞬时46位消息段，形成48位(框100)。在该最佳实施例中，COM是指定为“10”的两位首标。因此，应知道，上述的说明首标，即，SSI，BOM，COM和EOM，通过使用上述的两位二进制码是可区分的。如上所述，对带有说明首标的48位进行CRC分组编码，并进行无首标的卷积编码(框78，80和82)，并发送该消息(框84)。然后将计数器n增加(框86)，再与N比较(框88)。如果N＝3，即，需要三个46位段来发送FACCH消息，则以BOM说明首标对第一段分组编码，以COM说明首标对第二段分组编码，以EOM说明首标对第三段分组编码。如果N＝4，则需要一个附加COM段。
在本发明的最佳实施例中，用发电机多项式g(x)＝x8+1以8位CRC，对具有加到其上的各自、两位说明首标的该46位消息进行编码，以产生56位(46+2+8)的系统编码消息字。然后，从该编码字中除去该附加的两位首标，结果产生54位长度的通常输出消息。尽管除去了构成说明首标的位，应知道，借助于分组编码仍将关于该首标的信息结合进了该消息。即，该说明首标信息是以剩余位的奇偶校验形式。
因为对于每个GSM协议所要求的不需要附加位，故在ACes之下发送的FACCH或其它控制信号消息与GSM标准格式一致。
在加上所述的6个尾位之后，使用发电机多项式对该60位段进行卷积编码g1(x)＝1+x2+x3+x4+x6g2(x)＝1+x2+x3+x4+x6g3(x)＝1+x+x4+x5+x6g4(x)＝1+x+x2+x5+x6产生编码段。如果采用基本模式，将该卷积码的输出交替地穿孔，并只发送偶位组。另一方面，如果采用健全模式，将该卷积码交替地穿孔到偶和奇位组，并发送两组。
接收程序现在参看图5，示出了用于接收、处理和重建根据图4中表示的方法产生和发送的控制信号消息段的步骤。在接收了给定发送数据段之后(框102)，首先将它作为语言处理(框104)。因为多数的发送帧FR包含语言数据，这个初始假设一般来说是正确的。如果确定数据为实际的语言(框106)，则将它送到业务信道(框108)，以便进一步作用和传输。然后该过程等待另一段的到来(框110)。
然而，如果输入数据不是语言(框106)，则将不良帧指示，即非语言发送到上述的业务信道(框112)，并采取补救行动继续相关的语言传输，例如，复制前面的语言段，插入安慰噪音等等。不是作为语言而是将输入数据作为控制信号消息处理，比如FACCH数据，发送到卷积译码器(框114)，将该消息卷积译码为特定的54位分组编码消息，其中的46位构成该发送FACCH消息段。
然后，该过程确定是否已将控制信号消息的BOM段置入图3所示的段重建单元58中的队列58A，如PTU56，最好位于接收端的MSC/VLR上，更好是在VLR中。如果控制信号的BOM段没有如此排队，即，这是所接收的控制信号的第一个控制信号段，则根据该FACCH消息是单帧消息(SSI)或是多帧消息(BOM)的开始，所预期的首标为SSI或BOM。因此，SSI是作为说明首标首先加到所接收的46位控制信号段(118)，形成以“00”结尾的48位段，然后，使用与发送中(框78)同样的CRC编码对其进行分组编码，以便奇偶校验该段。从而产生了一个8位发送的CRC位序列。
如果具有这个说明首标奇偶性的该8位接收的CRC分组编码校验并匹配上述8位发送的CRC的奇偶性(框120)，这表示该控制信号消息确为短的(SSI)。再将附加的说明首标除去(框122)，用填充序列填充该消息，以便将该消息填充为满184位(框124)，为适当的动作发送到适当的链路层实体(框126)。
然而，如果在框120中的CRC分组编码校验不匹配，即，发送的CRC位的奇偶性与产生的CRC不相符，则该消息将比46位长，和其它的可能，将BOM作为说明段首标加入(框128)。该46位控制信号段和BOM说明首标产生了末尾为“01”的48位段。然后，计算这个48位段的CRC，并用发送的信号段校验它的奇偶性(框130)。如果具有这个说明首标的分组编码匹配，这表示已将该控制信号消息分为或分段为两个或多个控制信号段，且这一段是该控制信号消息的开始。然后，将该BOM首标从该48位消息中除去(框132)，以便将该消息缩短回46位，并将该BOM控制信号段置入段重建单元58内的队列58A中(框134)。然后，该过程等待接收另一个控制信号段(框110)。当这产生时，该有效说明首标的设置，对于COM为“10”，而对于EOM为“11”。
然而，如果在框130该CRC分组编码校验不匹配，这表示该消息是无效的(框136)，且过程将等待另外的数据(框110)。换句话说，如果给定的接收控制信号消息未能以SSI或BOM说明首标开始，定有某种错误。
再参照框116，如果BOM控制信号段已在队列58A中，则该过程检验，以确定是否有任何后续的段跟随，例如，是否一个COM控制信号段在队列58A中(框138)。如果是，则该过程确定是否在该队列58A中有两个这种COM控制信号段(框140)。如果没有，或只有一个COM控制信号段在队列58A中，则将说明首标COM作为首标加到46位的瞬时接收控制信号段上，形成结尾为“10”的48位段(框142)。如果该CRC分组编码校验(框144)，即，接收的控制信号段的奇偶性与该发送段的奇偶性匹配，则将该COM说明首标除去(框146)，将COM控制信号段排队在队列58A中(框148)，过程等待另一个数据(框110)。
然而，如果在框144该CRC未检验或如果在队列58A中有两个COM控制信号段，则该控制信号消息可能在末尾，并将该EOM说明首标加到瞬时的46位控制信号段，形成结尾为“11”的48位段(框150)。然后，再如上所述检验该CRC(框152)，如果发现奇偶性匹配，这确切表示该控制信号消息以该瞬时段结束。然后，将该EOM说明首标从该控制信号段中除去(框154)，将该消息缩短为原来的46位。如该EOM说明首标所示，接收了最后一段的发送控制信号后，段重建单元58通过在队列58A上链接第一，BOM控制信号段和任何后续COM段，用EOM控制信号段结尾，来重建整个控制信号。如果必要，在将用于处理的消息发送到更高的LAPDm链路层并清洗队列58A(框158)之前，用填充器将该整个控制信号消息填充到184位(框156)。如果在框152中该CRC不匹配，即，该段不是SSI，BOM，COM或EOM控制信号段，则该消息是无效的(框136)，且该过程将等待另一个数据(框110)。
在上述方式中，段重建单元58在队列58A中将一组发送控制信号段排队，应知道，根据本发明的系统和方法，将以部分发送和接收的上述控制信号适当地再现，即使该控制信号段的发送和接收是无顺序的，即语言的多样性或其它非控制发送分开给出控制信号的各种控制信号段。的确，所述给出控制信号和它们各种段的上述控制信号段的发送和接收不需要有周期性，可以异步地传送，如这里将进一步描述的。当这些段都在一起且该控制信号是完全的，即，将BOM(或SSI)控制信号段和任何COM控制信号段存储在队列58A中，该段重建单元58将来自异步接收的控制信号段的控制信号重建为按照期望的格式的控制信号，例如在GSM规范中规定的184位FACCH消息，然后将它发送到链路层。
这应了解，连接在对LES34的网络接口上的协议转换单元56，不仅将FACCH或其它长度的控制信号消息语法分析为较小的控制信号段，还为每个这些控制信号段确定发送的时间。例如，如果将给定的FACCH消息确定为跨越16个传输帧，例如在健全模式中为960位传输，如果如现在的系统中所做的连续或顺序地发送FACCH消息的控制信号段，可损失80ms的语言。而本发明协议转换单元56异步地或根据选择的协议发送控制信号段，从而避免了或减少了长的连续控制传输所产生的对语言的有害影响。
换句话说，语言的毁坏扩展到较大的时间间隔，而对语言的清晰度的影响查觉不到。在本最佳实施例中，例如，对将长的FACCH或其它这种控制传输分成段的限制只是，将构成每个20ms的1-4个语言等同单位的整个FACCH消息，在来自第一这种段(BOM)的传输的固定数量的帧中发送和接收，最好是在一个复帧中。因此，FACCH和其它占优势的或阻塞控制传输较少阻碍地偷窃语言帧，通过在语言帧的较宽跨度中非连续地散置这些控制段，保持了语言质量，他们的连续顺序组构成了例如20ms值的语言单位，如上所述。使用非连续一术语意味着，将FACCH消息的相继段不是一个接一个地发送。
还应了解，本发明的通信系统和方法保持了在GSM规范中定义的链路层格式，使得现有的GSM网络设备的使用超出该LES34。换句话说，本发明是一个转换器，将给定的链路层格式转换为中速存取(mediumAccess)控制格式。
另外，还应知道，通过上述系统和方法的使用，以改进的方式处理了长的控制信号消息，而短的FACCH或其它控制信号消息最好不按照更长的184位(编码为480或960位)固定长度格式(偷窃1-4个语言单位)来发送，而是通过使用上述的控制信号段和非发送消息首标，比如SS1，还能利用具有现有的语法分析和由协议转换单元56进行转换的长FACCH消息，在ACes系统中发送短FACCH消息。在接收时，通过上述的段重建单元58将该缩短的消息重建或重新构成为满184位FACCH消息，以便根据标准协议进行进一步的处理。而通常FACCH或其它控制信号的偷窃整个的时间量，而不管其控制信号的长度如何，本发明的优点是，如果指示为短的控制信号，则只使用这种时间的最小单位，从而减少了对语言的中断。正如所讨论的，还可通过将长的FACCH消息分段为更小的部分来实施这个构思。
当然应了解，这里所用的说明首标是相互不同的，使得附加有特定说明首标的分组编码控制信号段的奇偶性不同于具有另一首标的同一段的分组编码。还应知道，可以加上另外的首标，例如，COM1，COM2等等，并可采用另外附加的数字来进一步区分这些首标。而且，尽管所示的实施例最多采用两个COM首标，但应知道，对于较大的控制信号可采用附加的COM控制段。
还应了解，在本发明的替代实施例中，用与EOM同样的首标来实现SSI首标，这将需要在图4中的修改框76在发送末端附加EOM而不是SSI，在图5中的修改框118在接收端附加EOM而不是SSI。可将未用的2个数字二进制，比如“00”用于其它目的。
还应了解，最好设置在MSC/VLR38中的协议转换单元56和段重建单元58可以软件或硬件实施。
尽管结合其最佳实施例描述了本发明，但应了解，本发明的范围并不限于所述的实施例，而应包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等同物。
权利要求
1.在具有第一通信系统和第二通信系统的电信系统中，通过通信信道将第一和第二通信系统耦合在一起，与第一和第二通信系统组合的通信电路分别用于发送和接收，之间的一组控制信号段，所述的电路包括在所述第一通信系统中的发送装置，所述发送装置产生和经所述信道发送其中包含语言的发送帧的基本上连续的系列，所述发送装置还产生并经所述信道发送控制信号的一组发送帧，所述控制信号对于所述语言具有优先权，所述的一组控制信号帧替代对应的一组语言帧，将所述基本上连续的语言帧的系列分为所述帧的顺序集，所述的每个集构成一个语言单位；和附加到所述发送装置上的分段装置，用于将所述控制信号分段为所述的一组控制信号段，在至少一个所述控制信号发送帧里，通过所述发送装置发送每个所述控制信号段，其中在所述至少一个控制信号发送帧上发送的每个所述控制信号段取代在一个所述顺序集中的最多一个语言单位，由所述控制信号的各个控制信号段取代的每个所述语言集，通过其间的一组语言集，与其它的被替代语言集分隔开。
2.根据权利要求1的通信电路，还包括在所述第二通信系统内的接收装置，所述的接收装置用于经过所述通信信道接收其中包含所述语言帧和所述控制信号帧的所述发送帧的基本上连续的序列；和在所述接收装置内的段再建装置，用于从接收的所述一组控制信号段，再建所述控制信号。
3.根据权利要求1的通信电路，其中所述的控制信号是快速相关的控制信道信号。
4.根据权利要求1的通信电路，其中所述的控制信号具有可变的长度。
5.根据权利要求4的通信电路，其中所述的可变长度控制信号具有为一个所述控制信号段的最小长度。
6.根据权利要求1的通信电路，其中所述的控制信号具有一个固定长度，所述的固定长度是所述一个控制信号段的长度的固定倍数。
7.根据权利要求1的通信电路，其中所述控制信号的长度大于在所述一个语言单位中的语言长度。
8.根据权利要求7的通信电路，其中在所述一个语言单位中的语言等于大约20ms的语言。
9.根据权利要求1的通信电路，其中将在一个控制信号段里的控制信号数据在一个所述控制信号帧上发送。
10.根据权利要求9的通信电路，其中所述控制信号数据的长度最多为46位。
11.根据权利要求1的通信电路，其中经过所述信道无顺序地发送所述控制信号的所述控制信号段。
12.根据权利要求1的通信电路，其中所述的控制信号包括智能网功能。
13.根据权利要求2的通信电路，还包括附加在所述分段装置上的分组编码装置，用于对所述一组控制信号段的每个进行分组编码，其中所述分组编码装置在分组编码之前将一说明首标附加到每个各个控制信号段上，对所述各个控制信号段进行分组编码，并产生与所述各个控制信号段对应的分组编码部分，在所述的分组编码之后从所述各个控制信号段除去所述的说明首标，通过所述发射机发送所述各个控制信号段和其对应的分组编码部分。
14.根据权利要求13的通信电路，还包括附加到所述段再建装置上的分组译码装置，用于对由所述分组编码装置产生的并由所述发送装置发送的所述控制信号段进行分组译码，这里，所述的分组译码装置将译码的说明首标附加到由所述接收装置接收的各个控制信号段上，对与所述译码首标一起的所述各个控制信号段进行分组编码，产生与所述各个控制信号段对应的接收分组编码部分，并将该接收的分组编码部分与所述的分组编码部分比较。
15.根据权利要求13的通信电路，其中所述的分组编码装置使用奇偶校验电路。
16.根据权利要求13的通信电路，其中所述的分组编码装置使用循环冗余校验。
17.根据权利要求13的通信电路，其中所述的说明首标根据在所述控制信号中的所述控制信号段的位置而变化。
18.根据权利要求17的通信电路，其中将开始说明首标附加到所述控制信号的第一所述控制信号段上。
19.根据权利要求17的通信电路，其中将末端说明首标附加到所述控制信号的最后一个所述控制信号段上。
20.根据权利要求17的通信电路，其中将中间说明首标附加到配置在所述控制信号的第一和最后一个所述控制信号段之间的一组控制信号段上。
21.根据权利要求13的通信电路，其中所述的说明首标为两位二进制数。
22.根据权利要求2的通信电路，还包括附加到所述分段装置上的卷积编码装置，在发送之前对每个所述控制信号段进行卷积编码，产生各个卷积编码部分。
23.根据权利要求22的通信电路，还包括附加到所述段再建装置的卷积译码装置，用于对接收的每个卷积编码部分进行卷积译码。
24.根据权利要求2的通信电路，其中所述的段再建装置包括一个队列，用于存储由所述接收机接收的一组控制信号段。
25.根据权利要求1的通信电路，其中所述的电信系统是一个ACes系统。
26.一种电信系统，具有通过通信信道耦合在一起的发射机和接收机，包含语言和其中的一组控制信号的发送帧的基本连续的系列，自所述发射机通过所述信道到所述接收机，所述控制信号对于所述语言具有优先权，并替代所述语言，所述的语言被分成顺序的语言部分，所述的电信系统包括分段器，附加到所述发射机上，用于将所述控制信号分段为各个组控制信号段，每个所述控制信号段最多替代所述发送帧中的一个语言部分，通过其间的一组语言部分将所述被替代的语言部分分隔开。
27.根据权利要求26的电信系统，还包括段再建器，附加在所述接收机上，用于接收所述语言和控制信号的发送帧，并再建所述控制信号。
28.根据权利要求26的电信系统，其中所述的控制信号是快速相关的控制信道信号。
29.根据权利要求26的电信系统，其中所述的控制信号具有可变的长度。
30.根据权利要求29的电信系统，其中所述的可变长度控制信号具有一个所述控制信号段的最小长度。
31.根据权利要求26的电信系统，其中所述的控制信号具有固定的长度，所述的固定长度为一个所述控制信号段的长度的固定倍数。
32.根据权利要求26的电信系统，其中所述控制信号的长度大于在一个所述语言部分中的语言长度。
33.根据权利要求32的电信系统，其中在所述一个语言部分中的语言等于大约20ms的语言。
34.根据权利要求26的电信系统，其中在一个所述发送帧上发送在一个控制信号段中的控制信号数据。
35.根据权利要求34的电信系统，其中所述控制信号数据的长度最多为46位。
36.根据权利要求26的电信系统，其中将所述控制信号的所述控制信号段经所述信道无顺序地发送。
37.根据权利要求26的电信系统，其中所述的控制信号包括智能网功能。
38.根据权利要求27的电信系统，还包括编码器，附加在所述分段器上，用于对所述控制信号段进行编码，所述编码器在编码之前将说明首标附加到各个控制信号段上，分组编码所述各个控制信号段，并产生与所述控制信号段对应的分组编码部分，在编码之后从所述各个控制信号段中除去所述说明首标，通过所述发射机发送所述控制信号段和对应的分组编码部分。
39.根据权利要求38的的电信系统，还包括译码器，附加在所述的段再建器上，用于对所述控制信号段进行译码，所述译码器将译码说明首标附加到由所述接收机接收的各个控制信号段上，对与所述译码说明首标一起的所述各个控制信号段进行分组编码，产生与所述控制信号段对应的接收的分组编码部分，并将所述接收的分组编码部分与所述分组编码部分比较。
40.根据权利要求38的电信系统，其中所述的编码器使用奇偶校验电路。
41.根据权利要求38的电信系统，其中所述的编码器使用循环冗余校验。
42.根据权利要求38的电信系统，其中所述的说明首标根据在所述控制信号中的所述控制信号段的位置而变化。
43.根据权利要求42的电信系统，其中将开始的说明首标附加到所述控制信号的第一所述控制信号段上。
44.根据权利要求42的电信系统，其中将末端说明首标附加到所述控制信号的最后一个控制信号段上。
45.根据权利要求42的电信系统，其中将中间的说明首标附加到配置在所述控制信号的第一和最后一个所述控制信号段之间的一组控制信号段上。
46.根据权利要求38的电信系统，其中所述的说明首标是一个两位二进制数。
47.根据权利要求27的电信系统，还包括卷积编码器，附加在所述的分段器上，用于在由所述发射机发送之前对每个所述控制信号段进行卷积编码，产生各个卷积编码部分。
48.根据权利要求47的电信系统，还包括卷积译码器，附加在所述段再建器上，用于对由所述接收机接收的每个所述卷积编码部分进行卷积译码。
49.根据权利要求27的电信系统，其中所述的段再建器包括一个队列，用于存储由所述接收机接收的一组控制信号段。
50.根据权利要求26的电信系统，其中所述的电信系统是一个ACes系统。
51.一种用于经通信信道从第一通信系统向第二通信系统发送控制信号的方法，所述第一通信系统通过所述通信信道向所述第二通信系统发送基本上连续的发送帧系列，所述发送帧的多样性包括其中的语言，构成语言单位的所述语言帧的顺序集，所述的方法包括步骤在第一通信系统中确定所述控制信号的长度，并将所述控制信号分为一组控制信号段；从第一通信系统经所述通信信道向第二通信系统发送在发送帧的所述基本连续的系列中的所述一组控制信号段，在所述系列中的至少一个所述发送帧里发送每个所述控制信号段，并替代最多一个语言单位，由所述控制信号的各个控制信号段替代的每个所述语言集，通过其间的一组语言集与其它的被替代语言集分隔开。
52.根据权利要求51的电信系统还包括步骤在第二通信系统接收其中包括所述语言帧和所述一组控制信号帧的所述基本连续的系列；在所述第二通信系统中，从所述的一组发送控制信号段再建所述控制信号。
53.根据权利要求52的方法，在所述的确定步骤之后和所述发送步骤之前，还包括步骤通过在分组编码之前将说明首标附加到各个控制信号段对所述的一组控制信号段的每个进行分组编码，分组编码所述各个控制信号段，并产生与所述各个控制信号段对应的分组编码部分，在分组编码之后从所述的各个控制信号段除去所述说明首标，在所述的发送步骤中发送所述的控制信号段和对应的分组编码部分。
54.根据权利要求23的方法，其中所述的再建步骤包括通过将译码说明首标附加到各个控制信号段对接收的每个所述控制信号段进行译码，对所述各个控制信号段进行分组编码，并产生与所述各个控制信号段对应的接收的分组编码部分，并将所述接收的分组编码部分与所述分组编码部分比较。
55.根据权利要求53的方法，其中所述的说明首标根据在所述控制信号中的所述控制信号段的位置而变化。
56.根据权利要求55的方法，其中将始端说明首标附加到所述控制信号的第一个所述控制信号段上。
57.根据权利要求55的方法，其中将末端说明首标附加到所述控制信号的最后一个控制信号段上。
58.根据权利要求55的方法，其中将中间说明首标附加到配置在所述控制信号的第一和最后一个所述控制信号段之间的一组控制信号段上。
59.根据权利要求52的方法，在所述的确定步骤之后和所述的发送步骤之前还包括步骤对各个控制信号段进行卷积编码，产生各个卷积编码部分。
60.根据权利要求59的方法，其中所述的再建步骤包括对所述各个卷积编码部分进行卷积译码。
全文摘要
公开了一种电信系统和方法,用于将由于替代控制信号的传输而对话音传输的中断减至最少。因为FACCH和其它控制信号取代或中断语言数据,较长的控制传输破坏了语言传输的质量。通过修改FACCH协议,将长的连续FACCH或其它控制传输分为一组分立的控制段,在整个语言传输中非连续地发送它们,并在接收端排队。在所有的控制段接收了之后,再建其原来的控制消息并送出以便处理。
文档编号H04L1/00GK1245601SQ9718151
公开日2000年2月23日 申请日期1997年12月1日 优先权日1996年12月3日
发明者K·巴拉钱德兰, P·登特 申请人:艾利森公司