专利名称：用于改善无线通信链路余量的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信。更具体地，本发明涉及用于提高在发射单元和接收单元(包括基于卫星与地球站的无线通信系统)之间的无线通信链路余量的设备和方法。
相关技术描述通信系统至少由通过一个通信信道互联的发射机和接收机构成。通信系统用来至少发送在发射机处产生的或加到发射机上的具有信息内容的通信信号。该通信信号通过通信信道被发送到接收机。接收机用来接收所发送的通信信号，并重建通信信号的信息内容。
射频通信系统是其中通信信道是由电磁频谱的一个或多个频带构成的通信系统。在射频通信系统中工作的发射机产生的通信信号的特征是允许通过通信信道发送该信号，并且在射频通信系统中工作的接收机允许接收通过该通信信道所发送的通信信号。
典型地，射频接收机包括能调谐到藉以发送通信信号的通信信道的频率的调谐电路、用于把由通信信号构成的接收信号从发射频率下变频到较低频率信号的下变频电路、以及允许重建通信信号的信息内容的解调与译码器电路。
射频通信系统的优点在于，为构成在发射机与接收机之间延伸的通信信道不需要固定的或硬件有线连接。在远端发射机与接收机之间可实行通信而不需要在其间形成硬件有线的或其它固定的连接。
蜂窝通信系统是一种类型的射频通信系统。当在一个地理区域中安装了蜂窝通信系统的基础结构(此后称之为网络)时，蜂窝系统的用户当位于由系统包含的地理区域中的任何位置时通常能在系统中进行电话通信。
蜂窝通信网络至少已被安装在许多世界人口中心的极大部分。由这样的蜂窝网构成的蜂窝通信系统的大量用户当位于由这样的蜂窝网包含的区域中时能在系统中进行电话通信。
然而，在某些区域，例如不靠近人口中心的区域，还没有安装传统的，即地面的蜂窝通信网。例如，在低人口密度的区域，地面蜂窝通信网在商业上可能是不可行的，因而没有进行安装。
已安装的地面蜂窝通信网也根据各种不同的标准建成。能在一个蜂窝通信系统中工作的用户终端有时不能在其它的蜂窝通信系统中工作。
所以，即使在已安装蜂窝通信网的区域中，如果用户试图利用被做成只能与另一个蜂窝通信网一起工作的用户终端，则用户可能不能借助于该蜂窝通信网通信。
已经提出卫星蜂窝通信系统，当实施时，它将允许利用能在其中工作的用户终端的用户当位于几乎任何位置时都能借助于卫星蜂窝通信系统进行电话通信。通过在基于卫星的收发信机与用户终端之间发送下行链路信号以及在用户终端与基于卫星的收发信机之间发送上行链路信号，则在用户终端与基于卫星的收发信机之间的电话通信将是可能的。通过在基于卫星的收发信机与地面站之间实施附加的通信链路，则用户终端的用户将能够借助于地面站和基于卫星的收发信机与另一方进行电话通信。
为了实施能工作的卫星蜂窝通信系统，必须克服多种技术障碍。例如，用户终端必须能够发送通信信号给在地球表面上也许相距几千公里沿轨道运行的基于卫星的收发信机。
另外，把基于卫星的收发信机放置在轨道上的花费是相当大的，因而卫星蜂窝通信系统被设计成使得这样的系统所需要的基于卫星收发信机的数目最小化，而同时仍旧提供世界范围的覆盖区域。所以，在基于卫星的收发信机与用户终端之间进行监管的通信应当被最小化。
例如，当要把呼叫接到用户终端时，首先发送监管通信信号给用户终端。必须把该呼叫的设置通知用户终端，以使得用户终端可被调谐到专用通信信道，以便按照该呼叫来接收和发送通信信号。
为了发起通信，网络站(或者是基于卫星的收发信机，或者是在地面蜂窝通信系统中的基站)应发送寻呼信号给用户终端。如果网络站不能及时地接收由用户终端发出的关于接收寻呼信号的指示，就不得不重复发送寻呼信号。
寻呼信号以及随后的话音信号或业务，必须有足够大的“余量”，以便用户终端能检测到信号。信号的“链路”余量是可供接收机用的超过标称电平的信号的功率总量，该标称电平允许接收机适当地检测超过高斯噪声电平的信号。信号余量可通过提高其功率电平、将信号进行编码、以及重复该信号而得以提高。应答信号可由用户终端产生，以便证实它接收到寻呼信号。类似于对于寻呼信号所需要的余量，应答信号必须具有足够大的链路余量，以便网络站检测到该信号。
由于用户终端具有有限的功率容量，所以由用户终端发送到网络站的应答信号的功率电平不能不加选择地提高以便来增加应答信号的链路容量。所以，当必须在一个具有高衰减量的传输通道上实施通信时，应答信号可能不足以传送到网络站。
同样地，在建立的电话呼叫期间，可能出现增加链路余量的需要。例如，移动台可能正处在穿过一排树林的车辆内，这些树木增加了信号路径干扰量，因而增加了为保持呼叫所必须的链路余量。
在基于卫星的蜂窝通信系统(它包括在手持移动台与卫星之间的通信)中，可提供的链路余量或足以克服信号阻塞条件的功率，通常并不足以支持同样水平的话音质量以及蜂窝地面系统中可提供的用户自由度。而且，经常会有相当的信号路径干扰来造成呼叫的断接(丢失)。因此，不断地需要开发提高链路余量的设备和方法，以便当必要时可以保持在基于卫星和地球的通信设备之间的呼叫和改善所接收的信号的质量。
链路余量被定义为在加性白色高斯信道上在接收机端可提供的信号噪声比与在接收机端所需要的信号噪声比之间的差值。典型的接收的信号噪声比是11dB。在白色高斯信道上，在2dB的信号噪声比的移动卫星系统中，可达到4％或更低的所希望的误码率。例如，如果典型的接收的信号噪声比是11dB，则所描述的系统具有9dB的链路余量。
链路余量的重要性在于，它反映系统容忍来自环境条件(例如多径衰落、由于头部造成的阴影、树木的路径遮挡、以及穿透玻璃窗等等)的信号路径干扰的能力。因为当移动台在使用时，这类环境条件对于许多移动台是很普遍的，所以它们对系统性能的影响是严重的。例如，衰落会造成4dB的损耗，而头部阴影会造成3dB的损耗以及光阴影会造成2dB的损耗。因为这些环境条件的总的损耗等于本例中在此描述的系统的链路余量的总量，所以呼叫将不会丢失。然而，作为另一个例子，移动台不能在由着色的玻璃包围的区域中使用，因为已知着色玻璃造成10dB的损耗，而在本例中可提供的链路余量只有9dB。因此，呼叫将丢失。
当可提供的链路余量，正如在本例中那样，是9dB时，那麽链路余量的1dB的增加将会防止呼叫丢失。所以，需要有提高在基于卫星和地面的单元(例如移动台)之间的通信链路中的链路余量的设备和方法，它可被用来避免因为可提供的链路余量略微偏低而使呼叫丢失的不幸的环境。
根据无线电话通信系统(例如基于卫星或基于地面的蜂窝通信系统)的通信的这种背景信息，本发明作出了重大改进。
发明概要提供了用于提高在基于卫星的收发信机(“卫星”)和基于地面的通信设备(例如地球站(“ES”)或移动台(“MS”))之间的通信信号的链路余量的设备和方法。
为了在那些经受超常衰减量的情况下便于通信，需要提高通信信号的“链路”余量，以便更好地在背景噪声中区分通信信号。由于用户终端的功率电平是受限的以及通常不能增加，所以对于上行链路，不能通过增加移动台发射功率电平来提高通信信号的链路余量。而按照所选择的编码技术编码通信信号，可提高通信信号的链路余量。
链路余量也可通过减小由执行先前讨论的编码的声码器发送的数据速率而得以提高。在一个实施例中，来自声码器系统的输出比特流数据速率是通过在几个声码器单元(每个声码器单元产生互相不同的比特流速率)之间选择性地选择比特流输出来降低的。在这个实施例中，每个声码器单元输入端连接到载送数字波形的线路上。每个声码器输出端被耦合到一个能选择声码器输出之一的开关上，以便用于通过发射机发送到基于卫星的收发信机。在另一个实施例中，声码器单元被串联到一个逻辑设备上，该逻辑设备选择性地截断不太重要的信息比特，以减小输出到发射机以便发送到基于卫星的收发信机的总的比特速率。
在从卫星到基于地球的通信的下行链路中、或从地球站到卫星的上行链路中，对于需要增加链路余量以克服信号路径干扰的情况，链路余量可通过增加通信链路的功率电平来提高。然而，为了在除移动台以外的通信设备中提高通信链路内的功率，功率可从一个通信链路重新分配到另一个通信链路。例如，一个具有与2000个基于地面的移动台进行收发和通信的能力的卫星在可发送到移动台的总的功率上是受限的。然而，如果某些移动台正清晰地接收来自卫星的发射以及该通信可在略微减小的功率电平上继续下去，则从往一个移动台的发射中所减小的少量功率可被用来增加一个遭受信号路径干扰的移动台的链路余量。如果少量的功率因而能从至少某些具有足够的链路余量的移动台的发射中取出，则该功率可被累积来用于需要增加其链路余量的一个移动台的发射。在这种情况下，链路余量可以被提高以便来克服信号路径干扰。
提高通信链路中的链路余量的方法包括从接收单元向发射单元发送一个反映该发射单元需要提高链路余量的信号。发射单元在接收到请求增加链路余量的信号后，以执行一系列提高链路余量的步骤来作为对其的响应。一个步骤是增加在数字化话音信号的压缩过程中所执行的纠错编码。另一个步骤是增加用于发送通信信号到请求增加链路余量的设备所使用的功率，如果可能的话。第三个步骤是减小声码器比特流数据率，以便增加从发射机发送的信息中的各个单元的时间间隔，从而增加其功率。这些用于提高链路余量的步骤中的每一个步骤可以以任何次序或组合方式来进行。
通信设备包括多个声码器，每个声码器以不同于多个声码器中的其他声码器的特定的采样频率来运行。所以，通信设备能够在多个声码器之间进行选择，以提供为保持呼叫所必须的链路余量。多个声码器被耦合来接收一个表示链路余量是否要减小、增加、或允许维持原状的信号。另一个通信设备包括一个被耦合到一个逻辑设备的声码器，该逻辑设备用于截断最不重要或稍不重要的数据比特，以便减小来自声码器的输出数据速率。对于这些通信设备中的每个设备，逻辑设备控制声码器的数据输出速率从而使得可按照所必须的那样来增加或减小通信链路的链路余量。
本发明的更完整的评价及其范围可从下面概略描述的附图、以下的对于本发明的当前优选实施例的详细描述、以及附属权利要求中得出。
附图概述
图1说明了卫星-蜂窝通信系统的功能性方框图，该系统体现了本发明的实施例的电路和方法；图2是包括本发明的用户终端的功能性方框图；图3A是表示可变速率声码器的第一实施例的功能性方框图；图3B是表示可变速率声码器的第二实施例的功能性方框图；图3C是表示可变速率声码器的第三实施例的功能性方框图；图4A是表示可变速率声码器的第四实施例的功能性方框图；图4B是表示可变速率声码器的第五实施例的功能性方框图；图5是表示通信超帧的时序图，显示SACCH帧相对于业务帧的关系；图6是表示第12数据帧的一个实施例的时序图；图7是表示第12数据帧的一个实施例的时序图；以及图8是说明用于改善通信链路中链路余量的本发明方法的一个实施例的逻辑流程图。
详细描述首先参照图1，卫星-蜂窝通信系统总的以10表示，包括本发明的实施例的电路以及相关的方法。应当指出，虽然通信系统10被显示为卫星-蜂窝通信系统，但本发明可以类似地体现于地面-蜂窝的或其它无线电话的通信系统。例如，正如本领域的技术人员将看到的，通过以基于地面的基站对卫星-蜂窝通信系统中的某些基于卫星的收发信机的适当的替换，可构成地面-蜂窝通信系统。
通信系统10包括地面地球站12，它被耦合(这里以线14表示)到公共业务电话网(“PSTN”)。地面地球站12包括具体用于在通信链路13上同基于卫星的收发信机16进行收发通信信号的收发信机电路。
基于卫星的收发信机16用来不单与地面地球站12同地也与其它基于地面的设备(例如网络控制中心18的收发信机电路)进行收发通信信号。收发信机16主要用来把在地面地球站12产生的信号在通信链路17上中继到网络控制中心18，反之亦然。收发信机优选地能在任何的频道上接收信号和在另一个频道上中继信号。
网络控制中心18的收发信机电路又能够在通信链路23上同其它的基于卫星的收发信机(例如收发信机22)进行通信信号的收发。收发信机22类似于收发信机16，它能在通信链路25上同例如包括用户终端24的基于地面的收发信机进行通信信号的收发。类似于收发信机16，收发信机22主要用来作为中继器，用于中继发送给它的信号。这样，用户终端24用来在通信链路27上发送通信信号。所说明的设备的收发信机电路中的每个包括多个收发单元，从而允许在大量通信站之间同时进行通信。
根据卫星-蜂窝通信系统(例如图1所示的系统10)的通信功能将允许用户终端(例如用户终端24)的用户当位于世界大部分地区的任何位置时进行电话通信。只要用户终端24的用户位于允许同基于卫星的收发信机(例如收发信机16和24中的一个)进行收发通信信号，则用户就能够与另一个用户终端的用户或传统的有线网络的电话机进行电话通信。因为卫星-蜂窝通信系统是在几乎全世界范围被允许的，用户终端24的用户不需要关心用户终端与本地蜂窝系统的兼容性。用户还能够在没有安装蜂窝或有线电话网的区域进行电话通信。
例如，当地面地球站12(即，耦合到其上的电话设备)发起一个呼叫到用户终端24时，发起的指示通过收发信机16被提供给网络控制中心18。网络控制中心产生控制信号(包括寻呼信号)，它们通过收发信机22被提供给终端24。一旦成功地完成呼叫建立，则在地面地球站与用户终端之间的话音信道被确定，以允许通过收发信机22进行在地面地球站与用户终端之间的双向通信。
如前面所述，功率极限限制了发射由用户终端产生的信号时可以采用的最大功率电平，使在基于卫星的收发信机和用户终端之间相隔很大的距离，因而需要花费很大的代价来把基于卫星的收发信机放置到轨道上。正在被开发的通信系统则试图使传送通信信号所需要的带宽最小化和试图增加由能在这样的通信系统中工作的用户终端产生的信号的链路余量。
例如，当要把一个呼叫接到用户终端时，首先必须把监管的和控制的信号发送到终端。这些信号将被发送，以便例如通知用户终端有进入的呼叫，以及使得用户终端被加以调谐以便收发按照这个呼叫的通信信号。在发送给用户终端的辅助的和受控制的信号中间包括有用来提醒用户终端有进入的呼叫的寻呼信号。当用户终端被寻呼时，用户终端可能未接收到寻呼信号。在这种情况下，寻呼信号必须被重复，以使得用户终端接收到寻呼信号。如果增加链路余量以便来传递消息，则寻呼信号，在一个实施例中，包括一个用来说明在返回信号中(例如应答信号)需要增加链路余量的信号。
现在参照图2，图上显示了包括有可变速率的声码器的移动台的实施例。移动台(“MS”)24通过通信上行链路30和通信下行链路34同基于卫星的收发信机16进行通信。正如可以看到的，微音器38接收声音42，并把声音42转换成模拟信号。微音器38通过线路46被耦合到模-数转换器(“A/D”)50，用于把模拟信号转换成数字信号。A/D转换器50通过线路54被耦合到声码器58，该声码器58产生编码的和压缩的信号并将其通过线路62供给发射机62，以用于发送。声码器58也包括用于接收来自线路70的控制信号的输入端口，该控制信号使得声码器58以将在下面描述的方式调整其输出比特流速率。
发射机62通过线路78被耦合到天线74，其中上行链路30是由天线74发送以及由收发信机16接收的通信链路。通信下行链路34又在收发信机16处起始以及在天线82处结束。天线82通过线路90被耦合到接收机86。正如可以看到的，接收机86产生用于控制声码器58的比特流速率的控制信号，该控制信号被接收机86在线路70上发送。接收机86也被耦合来在线路98上发送代表声音的数据信号给数-模(“D/A”)转换器94。代表声音的数字信号是在下行链路34内被接收的信号。最后，D/A94通过线路104被耦合到扬声器102。该扬声器102又把在线路109上接收的模拟信号转换成声音108。
在运行时，声音42被微音器38接收，并通过线路46被发送到A/D50，后者接下来又通过线路54发送代表声音42的数字化信号给可变速率声码器58。可变速率声码器58压缩和编码数字化信号，以产生编码的信号，该编码信号通过线路66被发射机62接收。发射机62又把该编码的信号变换成发射格式，并把该变换的编码信号通过线路78发送到天线74，以用于通过上行链路30发送到收发信机16。
收发信机16接下来又立刻通过下行链路34发送该接收的信号到天线82。接收机86通过线路90接收在天线82处从下行链路34接收的信号。然后接收机86处理该信号，以产生一个代表通过下行链路34的信号的声音内容的信号，并把该信号发送到D/A94，它把该信号转换成模拟形式，以用于由扬声器102产生声音。
继续分析图2，接收机86判决收发信机16是否已指示在收发信机中从上行链路30接收的信号的质量是处在低于规定的门限的质量水平。如果在上行链路30中链路余量太低，正如由信号质量所证明的，则收发信机16在下行链路34中发送特定的信号给接收机86，表示低的链路余量。在接收机86接收到上行链路30中低链路余量的信号指示后，接收机86在线路70上发送控制信号给可变速率声码器58，以使得声码器58减小输出比特流速率，因而，提高了在上行链路30上从天线74发送到收发信机16的信号的链路余量。特定的信号被用来说明上行链路的链路余量必须增加，以便提高信号质量。
现在参照图3A，图上显示了图2的可变速率声码器58的第一实施例。正如可以看到的，可变速率声码器58包括连接到线路54的用于接收来自A/D转换器的数字化的声音的输入端口，以及用于在线路66上产生编码的比特流的输出端口。另外，声码器58包括耦合到线路70的控制输入端，用于接收来自接收机的控制信号。声码器58包括两个声码器部分，即声码器部分150和声码器部分154。声码器部分150和声码器部分154，每个包括被耦合到线路158和162的输入端口，它们又被耦合到声码器58的输入端口。所以，正如可以看到的，数字化声音流被两个声码器部分150和154接收。声码器部分150和154中的每一个分别用来在线路166和170上产生不同速率的输出比特流。在线路166和170上的输出比特流被输入到选择器174，该选择器174包括耦合到线路66的输入端。选择器174还包括用于接收来自线路70的控制信号输入端口。正如可以看到的，由声码器58在线路70上接收的控制信号使得选择器174在由声码器部分150和声码器部分154产生的比特流之间进行选择，该所选择的输入流在线路66上被输出。因此，声码器58通过选择正在输出较低的比特流数据速率的声码器部分150或154从而来改善或提高发射的链路余量。
现在参照图3B，图上显示了本发明的第二实施例。数字化数据流在选择器174的输入端口处从线路54被接收。选择器174的第一输出端口被耦合到声码器部分150的输入端口。选择器174的第二输出端口被耦合到声码器部分154的输入端口。选择器174还包括控制输入信号线，它被耦合来接收来自线路70的控制输入信号。在运行时，在线路70上载送的控制输入信号的状态使得选择器174可把接收的数字化数据流有选择地耦合到声码器部分150或声码器部分154。
现在参照图3C，图上显示了可变速率译码器的第三实施例，其中数字化数据流在声码器部分150的输入端口和声码器部分154的输入端口处从线路54被接收。声码器部分150和154的输出端口都被耦合到线路66。选择器174还包括控制输入信号线，它被耦合来接收来自线路70的控制输入信号。在运行时，在线路70上载送的控制输入信号的状态使得选择器174可把接收的数字化数据流有选择地耦合到声码器150或声码器154。
现在参照图4A，图上显示了图2的声码器58的第四实施例。如以前那样，声码器58包括被耦合到线路54用于接收数字化声音的输入端口，被耦合到线路66用于产生编码的比特流以便由发射机(图4中未示出)发射的输出端口，以及用于接收来自线路70的控制信号的控制输入端口。声码器58在内部包括声码器单元200和逻辑设备204。声码器单元200的输入端口被耦合到线路54，而声码器单元200的输出端口通过线路208被耦合到逻辑设备204的输入端。逻辑设备204还包括控制输入端212。逻辑设备212用来截断由声码器208产生的编码的比特流中最不重要的比特，以便有效地减小在线路66上产生的总的比特流数据速率。例如，逻辑设备204被用来截断那些反映非常高频率的信号(它们主要使话音传输增加音调质量)的编码的数据比特。这样，当那些高频率的信号被截断时，载有相对于语音识别更为重要的话音信息的信号被允许通过。
通过保持那些对于由收听者进行适当的语音识别所必须的信号，只要信号被转换成模拟形式并由扬声器转换成声音，逻辑设备204可以确定应该截断哪些信号部分，正如上面所述的那样。当必要时，那些表示语音的高频的或音调分量的信号可被截断，因为没有这些分量，语音或对话仍旧可被理解。
现在参照图4B，图上显示了本发明的第五实施例。声码器58包括耦合到线路54用于接收数字化声音的输入端口，被耦合到线路66的用于产生编码的比特流以便由发射机(图4中未示出)进行发射的输出端口，以及用于接收来自线路70的控制信号的控制输入端口212。内部地，声码器58还包括声码器单元200。在图4B所示的实施例中，声码器58还包括矢量量化器210。声码器单元200的输入端口被耦合到线路54，而声码器单元200的输出端口通过线路208被耦合到矢量量化器210的输入端。
矢量量化器210被用来接收由声码器208产生的编码的比特流以及被用来通过进一步压缩比特流以便减小在线路66上产生的总的比特流数据率。例如，矢量量化器210被用来把声码器单元200的输出比特流速率从每秒13千比特(kbps)压缩到8kbps。
总体地，声码器单元200被用来压缩它在20毫秒的增量期间内接收的数字化数据。因此，20毫秒的输入数据被声码器单元200所处理，由此产生13kbps的输出数据速率。然而，如果链路余量需要进一步改善，则可通过使矢量量化器210接收声码器单元200的输出和进一步压缩编码的数据比特流来进一步减小总的语音声码器速率以及进一步提高链路余量。为了完成这个任务，矢量量化器210在60毫秒时间段内处理输入数据。也就是说，把输入时间间隔乘以三，从20毫秒变成60毫秒。把输入时间间隔增至三倍允许矢量量化器210进一步压缩数据而不会显著恶化信号质量或其中所包含的信息。
关于由矢量量化器210进一步压缩来自声码器单元200的输出比特流、还是它允许比特流通过，将取决于在控制输入端212处从线路70接收的控制信号的逻辑状态。无论何时在线路70上接收的逻辑控制信号的特征为第一状态时，矢量量化器210执行如上所述的附加压缩。无论何时在线路70上接收的逻辑控制信号的特征为第二状态时，矢量量化器210不执行附加压缩并允许让线路208上接收的输入数据比特流在线路66上输出。
现在参照图5，图上显示了一个数据“超帧”，它说明了慢速相关控制信道(“SACCH”)。在本实施例中，SACCH位于第13数据帧。前面的数据帧(即数据帧1-12)中的每一帧包含16个业务时隙。所以，SACCH包括16个时隙，每一个时隙用于16个业务时隙中的每一个。在有关12个数据帧内的16个业务时隙中的每个业务时隙的其它类型的控制信息中间，SACCH信道包括一个用于说明通信链路的链路余量需要增加、或链路余量可以减小、或链路余量可以维持原样的信号。正如本领域技术人员所熟知的，以及可从图5中看到的，SACCH消息被间插在四个业务时隙之中。
正如上面讨论的，改善链路余量的一个方法是减小由声码器产生的压缩的和编码的数据的总量。减小声码器比特流速率的原因是为了增加每比特信息的时间间隔。参照图5的超帧结构，将可以看到，SACCH被放置在每个第13个数据帧中。现在参照图6的帧结构，图上显示了第12数据帧，该第12数据帧刚好在SACCH之前被发送。正如可以看到的，数据帧包括16个业务帧，它们被标记以0-F。然而，与图7的帧相比较，它只显示了用于第12个数据帧的8个业务帧。显然，图6的帧结构比起图7的帧结构而言载送了两倍的数据比特。因为图7的帧结构比起图6的帧结构只载送一半的比特数目，所以得知每个比特的时间间隔被加倍。因此，每个比特的功率同样地增加，以及信号传输的总的链路余量增加了。例如，图6的帧结构相应于声码器单元150的输出端的发射机62的发送，而图7的帧结构可表示用于声码器单元154的输出的发射机62的发送，这都是对于图2而言的。应当指出，图6和7的帧的数据速率上的相对差值是为了说明之用而被夸大的。实际上，数据速率的差值不必这样大，虽然这样的差值实际上是可能的。
现在参照图8，图上显示了用于改善链路余量的方法。无论何时信号质量超过一定的容忍度时，就需要提高链路余量。例如，信号错误可以用误码率来量化。通常，设计目标是使得误码率等于或低于4％。因此，信号质量可以根据是否超过4％的误码率来度量。一旦系统确定已达到超过4％的误码率，则系统可确定信号质量需要改善。在这样一个例子中，系统可通过增加链路余量来改善信号质量。因此，本方法一开始包括分析信号质量(步骤300)。然后，系统确定信号质量是否满意(步骤304)。如果它是满意的，则系统继续仅仅分析信号质量，并确定它是否满意(步骤300和304)。然而，如果信号质量不满意，则接收系统发送增加链路余量的请求给发射系统(步骤308)。然后发射系统用第一种方法增加链路余量(步骤312)。
为了增加链路余量，至少有三种不同的方法是可供使用的。正如此前已讨论的，链路余量可通过增加每个数据比特的功率总量、或增加对于在通信链路内发送的数据所执行的纠错编码的总量、以及减小在通信链路内发送的比特流数据速率而得以增加。这些用于改进链路余量的方法可以以任何次序执行。
一旦采用了第一种增加链路余量的方法，正如由接收信号所确定的，则在链路余量要用第一种方法增加或经过了足够的时间总量以后，信号质量再次被分析(步骤316)。只要信号质量是满意的，则信号质量继续被分析而不采取进一步的动作(步骤316和320)。如果确定信号质量不满意(步骤320)，则再次发送增加链路余量的请求(步骤324)。然后，用第二种方法增加链路余量。
增加链路余量的第二种方法是上面详细描述的三种方法中的任何一种，只要该方法是在前面步骤中尚未使用过的。此后，信号质量再次被分析(步骤334)。正如前面一样，或者一旦接收到一个信号表示以执行增加链路余量的第二种方法、或者当要执行第二种方法又经历了足够的时间总量时，则信号质量被分析。在信号质量被分析后，系统确定它是否满意(步骤338)。如果它是满意的，则系统继续无止境地分析信号质量(步骤334和338)。如果确定信号质量不满意，则执行用第三种来增加链路余量的请求(步骤342)。正如前面一样，第三种方法是在前面步骤中尚未使用过的三种方法中的任何一种。此后，链路余量用第三种方法来增加(步骤346)。
前面的描述是用于实施本发明的优选的实例，以及本发明的范围不必由该说明来限制。本发明的范围是由以下的权利要求来规定。
权利要求
1．通信系统，包括微音器，用于从声音产生模拟声音信号；A/D转换器，被耦合来接收模拟信号，以便对该模拟信号进行转换从而形成数字化声音信号；声码器，被耦合来接收数字化声音信号，声码器输入端用于接收特定的控制信号，以使得声码器当接收的特定控制信号以第一状态被接收时以第一比特流速率产生第一比特流，该特定的控制信号还使得声码器当接收的特定控制信号以第二状态被接收时以第二比特流速率产生第二比特流；发射机和天线，被耦合来接收由声码器产生的第一或第二比特流之一，发射机和天线用于发送第一上行链路，该第一上行链路由第一或第二比特流组成；收发信机，用于接收第一上行链路以及用于建立到通信设备的第一下行链路，所述通信设备发送到收发信机的第二上行链路；接收机和天线，被耦合来接收由收发信机发送的第二特定的信号，该特定的信号反映上行链路的链路余量需要增加，接收机用于形成和输出特定的控制信号，该特定的控制信号被声码器接收，接收机和天线也用于从收发信机接收第二下行链路和用于译码第二下行链路以及用于产生数字化信号；D/A转换器，被耦合来接收数字化信号，D/A转换器用于产生模拟音频信号；以及扬声器，用于接收模拟音频信号和用于把音频信号转换成声音。
2．用于与位于远端的传输设备通过包括上行链路和下行链路的信道进行通信的通信设备中的电路，电路包括第一可选择的声码器部分，具有被耦合来接收数字化信号的第一输入端口，和具有第一输出端口，该第一可选择的声码器部分用于把数字化信号转换成第一编码的数据，和用于输出由具有第一比特流数据速率的第一编码的数据构成的第一比特流；第二可选择的声码器部分，具有被耦合来接收数字化信号的第二输入端口，和具有第二输出端口，该第二可选择的声码器部分用于把数字化信号转换成第二编码的数据，和用于输出由具有第二比特流数据速率的第二编码的数据构成的第二比特流；收发信机，被耦合来接收第一比特流与第二比特流中的所选择的一个比特流，收发信机用于通过上行链路发送第一比特流与第二比特流中的所选择的一个比特流到位于远端的传输设备，和用于通过下行链路接收来自位于远端的传输设备的信号，该信号表示上行链路中的很差的信号质量，该收发信机还产生控制输入信号，该控制输入信号具有一个反映上行链路中的信号质量低于特定门限的状态；以及选择器，具有控制输入端口，被耦合来接收控制输入信号，选择器还具有第一端口和第二端口，第一端口被耦合到第一可选择的声码器部分和第二端口被耦合到第二可选择的声码器部分，选择器用于选择在收发信机处接收的以及通过上行链路发送到位于远端的传输设备的第一和第二数据流中的所选择的数据流。
3．在通信设备中的电路，包括声码器部分，具有输入端口，被耦合来接收数字化编码的比特流，和输出端口，用于输出编码的比特流；以及逻辑设备，具有输入端口，被耦合来接收编码的比特流，和控制输入端口，用于接收控制信号，逻辑设备用于无论何时控制信号包括一个数值说明接收的编码比特流应当被缩短以便减小比特流传输速率时产生截断的编码比特流。
4．用于改善在第一通信设备与第二通信设备之间的通信链路中的信号质量的方法，该方法包括以下步骤在第一设备中确定接收的信号的质量低于特定的门限，该接收信号是由第二通信设备发送的；从第一通信设备发送特定的信号到第二通信设备，该特定的信号表示从第二通信设备接收的信号的信号质量需要改善；以及减小从第二通信设备的发送的比特流速率，以便改善在第一通信设备中接收的信号的信号质量。
5．权利要求4的方法，其特征在于，其中减小从第二通信设备的发送的比特流速率的步骤包括截断不太重要的数据比特的步骤。
6．权利要求5的方法，其特征在于，其中减小由第二通信设备发送的信号的发送的比特流速率的步骤包括增加对于被发送的信号所执行纠错编码总量的步骤。
7．权利要求5的方法，其特征在于，其中减小第二通信设备的发送的比特流速率的步骤包括增加基于每个比特的发送功率的总量的步骤。
8．权利要求4的方法，其特征在于，其中减小第二通信设备的发送的比特流速率的步骤包括选择多个声码器部分之一的输出比特流的步骤，多个声码器部分中的每个声码器部分产生有独特的比特流速率的比特流。
9．权利要求8的方法，其特征在于，其中减小第二通信设备的发送的比特流速率的步骤包括增加对于被发送的信号所执行纠错编码总量的步骤。
10．权利要求9的方法，其特征在于，其中减小第二通信设备的发送的比特流速率的步骤包括增加基于每个比特的发送功率的总量的步骤。
11．用于通信设备的电路，包括声码器部分，具有被耦合成用来接收数字化编码的比特流的输入端口，和输出端口，所述声码器用于产生和用于在其输出端口输出编码的与压缩的比特流，数字化比特流在第一时间间隔期间被接收；以及压缩设备，具有被耦合来接收由所述声码器部分产生的编码的和压缩的比特流的输入端口，和用于接收控制信号的控制输入端口，压缩的和编码的比特流在第二时间间隔期间被接收，第二时间间隔大于第一时间间隔。
12．权利要求11的电路，其特征在于，其中第二时间间隔是第一时间间隔的近似倍数。
13．权利要求12的电路，其特征在于，其中第二时间间隔至少比第一时间间隔大三倍。
14．在具有发送站和接收站的无线通信系统中，该发送站具有用于在传输信道上发送由信息信号构成的发射信号到接收站的发射机电路，一种由该发射机电路与一个用于选择性地形成发送信号的设备的组合，所述选择性地形成发送信号的特征是一旦在接收站接收到该发送信号可以很容易地恢复信息信号，该设备包括控制电路，用于产生代表传输信道的传输特性的控制信号；以及编码电路，被耦合来接收信息信号和接收由控制电路产生的控制信号，该编码电路用于当控制信号至少是同所选择的值一样大时以第一编码速率编码信息信号，以及用于当控制信号小于所选择的值时以第二编码速率编码信息信号，第一编码速率大于第二编码速率。
全文摘要
用于改善通信链路的链路余量的设备包括可变速率声码器,它降低由它所产生的输出比特流速率,以便减小在通信链路中发送的信息总量。在一个实施例中,可变速率声码器包括多个声码器部分,每个声码器部分产生不同的比特流速率。选择器被用来在由每个声码器所产生的输出比特流中间进行选择。在另一个实施例中,逻辑设备被耦合到声码器的输出。逻辑设备在接收到控制信号后,截断不太重要的比特。用于改善链路余量的方法包括减小声码器输出速率从而减小通信链路中发送的数据总量。该方法也包括使用增加的纠错编码和以增加的每比特功率电平进行发射来提高链路余量。设备在无论何时接收到请求它提高链路余量时它就这样做,该请求是根据很差的信号质量而作出的。
文档编号H04L1/00GK1235719SQ9719926
公开日1999年11月17日 申请日期1997年8月26日 优先权日1996年8月28日
发明者A·A·哈桑, P·D·卡拉比尼斯, N·R·赖德贝克 申请人:艾利森公司