专利名称：工作于gsm专用模式时将移动台同步到umts的方法
技术领域：
本发明总的来说涉及第三代无线通信，具体的说，本发明涉及在第三代通信系统和全球数字移动电话系统之间进行切换期间移动台的同步。
在初始配置期间，UMTS系统与现有GSM协彼此协作是很重要的，因为对于一个给定的有效辐射能量级，与在2100MHz传输的UMTS相比，在900MHz传输的GSM更能穿透最现代化的建筑材料。因此，在将UMTS配置在现有GSM环境中的第一阶段，很可能在GSM和UMTS之间采用多个切换，因为对于在建筑物深处活动的用户来说，900MHz的GSM能比2100MHz的UMTS提供更可靠的路径。因此，当采用微小区来充满新的UMTS环境覆盖的间隙时，至少在初始采用第三代UMTS期间，需要清楚的对内部工作功能进行特殊设置以访问这些类型的操作版本(operational issue)。
为事先准备从GSM到UMTS的切换，在切换之前，移动台需要在UMTS目标小区上获得同步，同时，移动台参与到GSM业务信道(TCH)上的专用业务流中。但是，在GSM电路交换语音呼叫期间，与所需同步到UMTS小区相关的操作时间很长，并且会超过正常的可用时间(比如，按时间表的时间)，因此这样的切换是有问题的。
例如，为得到UMTS上的同步，在标准条件下，典型的需要10到12个自由的GSM空闲帧的时间周期。假设所有的空闲帧都是自由的，那么所需的实际周期是1.44秒。实际上，每一芯片上的能量与基本信道干扰电平之比(EC/I0)的变化量大大的影响同步到UMTS所需的时间，在理想EC/I0条件下，所需的时间在1.44秒左右，在快速移动移动台和较差EC/I0条件下，所需的时间在5到16秒之间。由于GSM空闲帧必须自由，因此需在UMTS同步过程中可使用该空闲帧，该相关性就变得更加复杂。在实际的GSM/UMTS操作环境下所需的实际时间大约比所估计的最小时间1.44秒和最大时间16秒要长。
另外，可通过所假设的依赖于空闲帧的方法来说明同步周期的重要部分，也就是，执行同步操作的实际空闲周期是相对较短的(4.6毫秒)，并且空闲周期本身是相对不频繁的，周期为120毫秒。
因此，需要在GSM和UMTS业务之间进行切换期间同步移动台的一种方法。
最佳实施例的具体描述本发明是通用移动电信业务系统同步的一个过程，在本发明中，当处于可获得空闲帧期间、当基站应用非连续传输模式并在下行链路中不存在语音数据活动期间、当移动台应用在非连续传输模式并在在上行链路中不存在语音活动期间，在GSM专用模式中，由移动台执行同步。
图1是根据本发明的无线通信系统的示意性框图。如图1所示，无线通信系统100包括一个耦合到基站控制器104的基站102，一个耦合到基站控制器104和一个公众交换电话网110的移动交换中心108，和一个诸如无线电话装置的移动台106。移动台106包括RF硬件110，用于通过空中接口111将信号传到基站102或从基站102接收信号，一个均衡器单元112，一个语音和信道编码单元114，一个物理接口层116，一个语音活动检测器118，语音输入/输出传感器120和一个包括在呼叫处理器121的广播控制信道(BCCH)分配表(“BA表”)123。应当理解，尽管呼叫处理器121包括除了语音活动检测器118，语音输入/输出传感器120和BA列表123之外的元件，为了更加简洁，没有在图1描述中提到其他元件。
基站102包括RF硬件122，一个信道编码单元124，一个物理接口层126，和位于语音代码转换器和码率自适应单元130中的语音活动检测器128。虽然只在图1中示出了一个移动台106，基站102和基站控制器104，但是应当理解，在无线传输系统中可以设置不止一个移动台、基站和基站控制器。
一旦公众交换电话网110告知移动交换中心108存在计划向移动台106发送的呼叫时，该呼叫通过移动交换中心108传输到基站控制器104中。基站控制器104向物理接口层126发送信令数据，并将语音数据送到语音代码转换器和码率自适应单元130。语音代码转换器和码率自适应单元130将来自移动交换中心108和公众交换电话网110的有线区域的信号码率调节到RF硬件122所需的信号码率。语音活动检测器128检测是否存在从语音代码转换器和码率自适应单元130传输到物理接口层接口126的信号，并将指示语音活动检测的相应控制信息传送到物理接口层126。当来自语音代码转换器和码率自适应单元130的语音数据从物理层接口126传到信道编码单元124时，来自基站控制器104的信令数据由物理层接口126传输到RF硬件122。随同卷积编码，信道编码单元124将块编码加入到语音数据，从而加入冗余，以在RF硬件122上纠错。信道编码单元124将所得的编码语音数据传到RF硬件122上。来自物理层接口126的信令数据和来自信道编码单元124的编码语音数据通过空中接口111由RF硬件122传输送到移动台106。
一旦移动台106的RF硬件110接收到信令数据和编码语音数据时，RF硬件110将控制和信令信息传送到物理层接口116，并将语音数据传送到均衡器112。均衡器112接收信息，确认和处理一个训练序列以减小多径和延时传播的影响，并将训练序列的相关信息传送到物理层接口116。根据本发明，物理层接口116使用由均衡器112提供的训练序列相关信息，以判断基站102是否在下行链路中输入了DTX，如下所述的那样。另外，与语音有关的信息被从均衡器110传送到语音和编码单元114，然后，语音和编码单元114将相应的语音数据传送到物理接口层116。物理层接口116提供了在RF硬件110和呼叫处理器121之间的接口，物理层接口116包括物理数据的接收和传送调度，接收机增益控制，发送机功率控制，信号电平测量等。因此，物理层116将与来自RF硬件110接收的信息有关的语音数据传送到语音输入/输出传感器120，然后，该传感器将声频信号输出，以使移动台106的用户能听到。
从移动台106传送到基站102的语音信号由语音输入/输出传感器120转变为语音数据并被传送到物理接口层116。语音活动检测器118检测是否存在由语音输入/输出传感器120发射或接收的信号，并将指示语音活动检测有关的控制信息发送到物理接口层116。物理接口层116将控制和信令信息传送到RF硬件110，并且语音数据被传送到语音和信道编码单元114，语音和信道编码单元114加入冗余并将相应的冗余语音数据传送到RF硬件110。RF硬件110除了将冗余语音数据通过空中接口111传到基站102外，还传输所得到的信令和控制数据。
一旦RF硬件122接收到语音数据和信令与控制数据，RF硬件将信令与控制数据传送到物理接口层126，并将语音数据传到信道编码单元124。信道编码单元124去除冗余并将所得信号传到物理接口层126。来自RF硬件122的控制和信令数据通过物理层接口126传到基站控制器104，并且来自信道编码单元124的语音数据通过物理层接口126传送到语音代码转换器和码率自适应单元130。语音代码转换器和码率自适应单元将信号码率从RF硬件122所需的码率调整到基站控制器108和公众交换电话网110的有线区域所需的码率。然后，由基站控制器104通过移动交换中心108将信号传到公众交换电话网110。
GSM系统应用通常所称的“非连续传输模式”或DTX模式，从信息的观点来看，这些模式通过在不需要信息时抑制无线信号的传输以降低干扰电平来提高系统的效率。因此，该GSM的DTX特征可以使语音数据的传输在上行链路和下行链路方向都能进行，并且该特征只在语音活动期间出现，而不在静止(slience)期间出现。在该“静止”期间，发送端周期性向接收端发送“静止描述符(SID)”帧，该SID帧将更新接收台关于发送端“背景”和“舒适”噪声的构成情况。在UMTS邻区中，假设DTX使能并且填充到位于移动台1 06的呼叫处理器121内的广播控制信道(BCCH)分配表(“BA表”)123中时，按照每个现有要求，移动台继续将保持与GSM邻区同步。然而，根据本发明，由于DTX，该环境将利用对UMTS同步可用的周期，将逻辑分级地应用到现有操作环境中去，如下所述。
例如，根据本发明，在DTX上行链路期间，即当语音数据从移动台106被传送到基站102时，由移动台106使用语音活动检测器118检测静止期。对于下行链路DTX，即当语音数据从基站102传输到移动台106时，本发明提供了下面将要描述到的一个机制，由此移动台106得到移动台106是否进入到下行链路上的DTX的先验信息，即当下行链路不必由移动台监视时。因此，本发明提供了一个当移动台106处于GSM专用模式时，可以由移动台106执行UMTS同步的过程。
图2是在GSM传输语音帧中交织二进制位组的示意性框图。由图1和图2所示，由语音和信道编码单元114，使用公知的语音编码方案，将两个相邻的20毫秒的语音帧200，202形成为相应的260比特的码字204，206。然后，使用公知的信道编码方案，将码字204，206形成为两个456比特的码字208，210。456比特的码字208和210都被相应的划分为相应块212和214，在块212和214中，每一个块包括8个部分D0-D7，D0-D7的每一部分代表456比特数的八分之一。在语音和信道编码单元114里进行交织，将块212和214形成为包含帧F0-F11的时分多址(TDMA)帧流。TDMA帧流被分成三个TDMA块，第一个TDMA块211包括帧F0-F3，第二个TDMA块213包括帧F4-F7，第三个TDMA块215包括帧F8-F11。
如图2所示，将块212和214进行交织，这样帧F0-F3就分别包括块212的D0-D3部分。帧F4包括块212中的D4部分和块214中的D0部分，帧F5包括块212中的D5部分和块214中的D1部分，帧F6包括块212中的D6部分和块214中的D2部分，帧7包括块212中的D7部分和块214中的D3部分。最后，帧F8-F11分别包括块214中的D4-D7部分。
F0-F11中的每一帧包括分别对应于语音帧200和202的57比特的第一个包216和57比特的第二个包218。26比特的训练序列220位于第一个包216和第二个包218之间，其中1比特222位于每一个包216、218和训练序列220之间。两端还加有3个尾比特224。这样，将语音变为数字块204，206后，信道编码对其加入冗余。所得的码字208和210被交织和扩展成块212和214的的D0-D7部分，将一个二进制位组与F0-F11中的每一帧相关联，则D0-D7部分被用来构成TDMA帧流F0-F11。然后在另一方进行反变换。
本发明将不限于图2所示的编码和交织方案，本发明能被应用到将语音转变为数字块的任何一个序列操作中。
根据本发明，由于二进制位组被交织，如果移动台106在下行链路中检测到两个相邻二进制位组而没有足够的接收的能量时，移动台1 06可以很准确的预测随后有超过两个的在此期间没有语音活动的时分多址(TDMA)。因此，由于T0-T11的每一TDMA帧具有等于4.61538毫秒的帧间隔，本发明利用将所得的附加9.2毫秒用于UMTS同步活动。
例如，根据本发明，对于每一个TDMA帧流，如果移动台106判断没有由语音活动检测器108检测到语音活动，并且，基于由均衡器112所提供的训练序列的相关性，得知帧F0和F11之间没有互相关能量，则移动台106认为由帧F2和F3所占用的周期可被用于其他活动。因此，帧F2和F3被用于UMTS的同步并且还使用帧F4来继续该处理。同时，如果移动台106判断没有由语音活动检测器118检测到语音活动，并且在帧F4和F5之间没有互相关能量，则移动台106认为帧F6和F7所占用的周期可用于其他活动。因此，帧F6和F7被用于UMTS的同步并且还使用帧F8来继续该处理。最后，如果移动台106判决没有由语音活动检测器118检测到语音活动，并且在帧F8和F9之间没有互相关能量，则移动台106认为帧F10和F11所占用的周期可用于其他活动。因此，帧F10和F11被用于UMTS的同步并且还使用TDMA帧的下一个流来继续该处理，等等。
另一方面，如果语音活动检测器检测到语音活动，或者如果检测到TDMA帧中的其中一帧具有互相关能量，移动台106使用下一TDMA帧重复该处理，因此移动台判断语音活动检测器118是否检测到语音活动和下一帧是否存在互相关能量，等等。
根据本发明的可选实施例，一旦语音活动检测器118检测到语音活动或TDMA帧F0-F11中的其中一帧被检测到存在互相关能量，将使用下一TDMA块来继续进行该处理，而不是使用下一TDMA帧。例如，如果在第一个TDMA块211的帧F0中检测到语音活动或互相关能量，则在第二TDMA块213中使用帧F4来继续该处理。如果在帧F4中检测到语音活动或互相关能量，则在第三TDMA块215中使用帧F8继续进行该处理。如果在帧F8中检测到语音活动或互相关能量，从下一TDMA帧流的第一TDMA块211的帧F0开始继续进行该处理。
因此，根据本发明，在基站利用DTX模式时并且对应在下行链路上的语音非活动期可用和在上行链路上的语音非活动期所对应的空闲帧时，移动台106进行UMTS的同步。
图3是根据本发明，当工作在GSM专用模式时，将移动台同步到UMTS的流程图。如图1和图3所示，在步骤240在TDMA的开端启动该处理，在步骤242进行判断是否在移动台106的现有BCCH分配表123中列有UMTS小区。如果没有列有UMTS小区，则认为没有什么需进行同步，因此，流程重新回到步骤240。如果在步骤242中判断在现有BCCH分配表123中列有UMTS小区，则在步骤244中判断是否在上行链路中由语音活动检测器118检测到语音活动。如果检测到语音活动，将使用下一TDMA帧并且处理进行到步骤240。
如果在步骤244中在上行链路中没有检测到语音活动，那么在步骤246中判断是否在下行专用时间段中接收到了能量，并且根据来自均衡器112的相关性信息，判断接收到的能量与有效二进制位组训练序列是否存在互相关性。该有效训练序列是具有遍历特性的预定二进制序列。如在在下行专用时间段中接收到能量并且接收到的能量与有效二进制位组训练序列存在互相关性，在步骤248中，下行链路非接收计数器被设为0，并且使用下一TDMA帧，流程回到步骤240。但是，如果在下行链路专用时间段中接收到能量并且接收到的能量与有效二进制位组不存在互相关性，在步骤250，增加下行链路非接收计数器值。因此，本发明的步骤246-250与所接收到的不存在互相关性的TDMA的数量存在一定关系。
当下行链路非接收计数器的值在步骤250中被增加时，在步骤252中通过判断下行链路非接收计数器值是否为2来判断两个TDMA帧是否经历了没有接收到互相关能量。如果没有两个没经过不具有互相关能量的2个TDMA帧，即在步骤252中下行链路非接收计数器值不等于2，该处理使用下一帧并回到步骤240。但是，如果经过了不具有互相关能量的两个TDMA帧，即在步骤252中下行链路非接收计数器值等于2，移动台106利用下两个TDMA帧间隔来同步到UMTS，并在步骤258中将下行非接收计数器值设置为0，该处理使用紧接着两个被用帧的下一TDMA帧并回到步骤240。
如上所述，根据本发明的可选实施例，一旦在步骤244中当语音活动检测器118检测到语音活动或在步骤246中TDMA帧F0-F11的其中一帧检测到互相关能量时，将使用下一TDMA块继续进行该处理，而不使用下一TDMA帧。例如，如果在步骤244和246中在第一TDMA块211的帧F0或帧F1中检测到语音活动或互相关能量，在步骤240在第二TDMA块213的F4帧中继续该处理。然后，如果在帧F4或帧F5中检测到语音活动或互相关能量时，使用帧F8，在第三块215中继续进行处理，如果在帧F8或帧F9中检测到语音活动或互相关能量时，从下一TDMA帧流的第一TDMA块211的帧F0开始继续进行该处理。
因此，本发明提供包括一种方法，通过该方法移动台可利用由于DTX所引起的在下行链路或上行链路方向中不存在数据的瞬时周期。
虽然已经示出并描述了本发明的特定实施例，但是可以对该实施例进行修改。因此，落在本发明的实质和范围之内的改动和修改将被覆盖在本发明的权利要求中。
权利要求
1.一种无线通信系统，包括将语音信号发送到基站和从基站接收语音信号的移动台，包括语音活动检测器，用于传输指示所述移动台的语音活动检测的控制信息；均衡器，用来确认并处理一个训练序列，并传输所述训练序列的相应信息；和物理层接口，根据来自所述语音活动检测器的控制信息来判断所述移动台是否应用在非连续传输模式，并根据来自所述均衡器的相关信息来判断所述移动台是否应用在非连续传输模式，其中，响应所述移动台和基站应用的非连续传输模式而进行通用移动电信业务同步。
2.一种用于工作在GSM专用模式的移动台进行通用移动电信业务的同步的方法，包括步骤判断在上行链路传输中是否检测到语音活动；判断在下行链路传输中是否接收到能量并且接收到的能量是否与有效二进制位组训练序列存在互相关能量；判断是否有两个没有接收到互相关能量的TDMA帧经过；响应所经过的未接收到互相关能量的两个TDMA帧，利用接下的两个TDMA帧周期以进行通用移动电信业务的同步。
全文摘要
一种在无线通信系统中由工作在GSM专用模式的移动台进行通用移动电信业务同步的方法，所述无线通信系统包括一个移动台，用于将语音信号传送到基站并从基站接收语音数据。语音活动检测器，用于传输指示移动台中语音活动检测的控制信号，和均衡器，用于确认并处理一个训练序列并传输训练序列的相应信息。物理层接口用于根据来自语音活动检测器的控制信息来判断移动台是否应用在非连续传输模式，根据来自均衡器的相关信息来判断移动台是否应用在非连续传输模式，并且响应于应用非连续传输模式的移动台和基站，进行通用移动电信业务的同步。
文档编号H04B7/26GK1437805SQ01811624
公开日2003年8月20日 申请日期2001年6月5日 优先权日2000年6月23日
发明者马克·佩岑, 尼尔斯·彼得·斯科夫·安德森, 克里斯托弗·帕克 申请人:摩托罗拉公司