专利名称：在无线通信系统中传输语音信息的方法
技术领域：
本发明涉及一种在无线通信系统中、尤其是在具有TDD用户分离法的移动无线系统中传输语音信息的方法。
在移动通信系统中，消息(譬如语音、图像信息或其它数据)是借助电磁波通过无线接口进行传输的。所述无线接口涉及基站和移动台之间的通信连接，其中，也可以供给地点固定的无线电台，以代替所述的移动台。在此，电磁波辐射是借助载频来产生的，而该载频位于为相应系统设定的频带之内。对于将来的无线通信系统，譬如UMTS(通用移动电信系统)或其它的第三代系统，规定频率位于约2000MHz的频带内。
DE 19817771和DE 19820736曾公开过一些具有TDD(时分双工)用户分离法的无线通信系统，它们在第三代移动无线系统中进行了优化，以用于高速率的数据业务。譬如用于视频及多媒体应用的高速率数据业务带来了如下后果，即需要选用5MHz的宽带信道和譬如每时隙8个扩展码。由此便形成了约为27.6千比特/秒的、可分配的最小资源单元，该资源单元的尺寸被定得很大。
根据本发明，这种为高速率数据业务优化的无线通信系统也可以被改进用来传输语音信息。对此，给出一种如权利要求1的特征部分所述的方法，它也可以为传输语音信息实现一个很高的系统容量。本发明的扩展方案由从属权利要求给出。
根据本发明，为基站和移动台之间的无线接口提供宽带的、划分成时隙的信道，以用于传输语音信息。在一个时隙内至少发送两个数据序列，其中，在第一组时隙内把两个数据序列分配给一个移动台，而在第二组时隙内把两个数据序列分配给不同的移动台。通过每时隙使用多个数据序列，资源单元便形成了更精细的微粒性，而在DE 19817771中该资源单元只是被用来发送资源请求信令。通过每时隙向移动台分配一个或两个数据序列的混合形式，在分配给移动台的数据速率方面可实现更大的灵活性。由此可以支持大量的、质量合符要求的语音通信。这增加了语音通信的系统容量。
本发明的方法尤其优选地应用在无线通信系统中，所述系统中采用了TDD用户分离方法和/或把不同的扩展码分配给时隙的移动台的用户分离法。
优选地，在下行和上行方向上采用不同的分配方法。一方面，在下行方向上发送具有中间序列的无线块，且所述中间序列插入在两个数据序列之间。于是，数据序列可以在中间序列的前后被分配给一个移动台或两个不同的移动台。另一方面，在上行方向上，每时隙从一个移动台发送一个长无线块，或从两个不同的移动台发送两个短的时间正交的无线块，其中，所述长无线块表示两个数据序列，而每个短无线块只表示一个数据序列。由于在两个不同发射机的情况下不能同步地发送共同的中间序列，所以每个短无线块都由一个中间序列和数据部分组成。在本发明的意义上，短无线块的两个数据部分形成了一个数据序列。通过这种适合于下行及上行方向的数据序列传输，可以简化信道评估和数据检测。
为了支持具有连续信息流的语音传输，时间平均地在半个和一个资源单元之间对移动台进行分配，其中对于每个帧，一个资源单元由带宽、一个扩展码和一个时隙构成。通过在一个时隙内混合地分配一个或两个数据序列，也可以分配一个资源单元的可调整的一小部分。在此，通过为每个移动台将数据序列轮换为没有、一个或两个，以及通过轮换周期来对所述的一小部分进行调整。一种尤为有意义的一小部分是资源单元的2/3，也即譬如三个移动台平分两个资源单元。于是，据此在每第三个帧内为移动台分配一个具有两个数据序列的时隙，而且在三个帧的两个内分配一个只具有一个数据序列的时隙。
下面借助附图来详细阐述本发明的实施例。
图中
图1示出了移动无线系统的方框图，图2示出了TDD传输方法的帧结构简图，图3示出了长无线块的简图，图4示出了短无线块的简图，图5示出了在上行方向上的传输简图，以及图6示出了在下行方向上的传输简图。
作为无线通信系统的实施例，图1所示的移动无线系统由许多移动交换局MSC组成，这些移动交换局相互结网，或可以访问固定网PSTN。另外，所述移动交换局MSC总是与至少一个用于分配无线技术资源的设备RNM相连。每个这种设备RNM又可以与至少一个基站BS进行通信。该基站BS能够通过无线接口同其它无线电台、譬如移动台MS或其它移动或固定的终端设备建立通信。由每个基站BS至少形成一个无线小区。
图1举例地示出了用于在移动台MS和基站BS之间传输有用信息和信令信息的通信连接V1、V2、V3。运维中心OMC为移动无线系统或其一部分实现控制及维护功能。在本发明可以采用的其它无线通信系统中，尤其是对于具有无线用户端的用户接入网，也可以携带这种结构的功能性。
从图2可看出无线传输的帧结构。按照TDMA分量(时分多址)，譬如带宽为B=5MHz的宽带频率范围被规定划分为多个时延相等的时隙ts，譬如16个时隙ts0至ts15。频带所延伸的频率范围为B。一部分时隙ts0～ts8被用于下行方向DL，一部分时隙ts9～ts15被用于上行方向UL。其中间为切换点SP。在该TDD传输方法中，用于上行方向UL的频带与用于下行方向DL的频带是一致的。为其它的载频重复相同的结构。
多个通信的信息以无线块的形式在时隙内传输。数据d利用一种精细结构、也即扩展码c进行通信专用地扩展，这样，在接收方譬如可通过该CDMA分量分离出n个通信。在此，资源单元、也即物理信道K1由频带B、时隙ts和扩展码c构成。对数据d的各个符号进行扩展的作用是，在符号时延Tsgm内传输Q个时延为T码片的码片。在此，Q个码片形成了通信专用的扩展码c。
在带宽频率范围B内，按照帧结构划分成相继的时隙ts。于是16个时隙ts组合成一个帧fr。
无线接口所采用的参数优选地为码片速率4.096Mcps帧时延 10ms时隙数量16时隙时延625μs扩展因子16
调制方式QPSK带宽5MHz频率重复值 1这些参数能够与移动无线第三代的FDD方法(频分双工)实现尽可能好的协调。
本发明采用了两种无线块类型。根据图3，填满整个时隙ts的长无线块MB由中间序列MA和两个包围它的数据序列D1、D2组成。此外还接有一个保护时间SP，用于均衡时延差。
同样，还构造有短无线块HB，但它约只需要时隙ts的一半时间。根据图4，第一短无线块HB具有两个形成第一数据序列D1的数据部分D1′和D1″，第二短无线块HB具有两个形成第二数据序列D2的数据部分D2′和D2″，所述第一短无线块在时隙内发送时是与所述第二无线块呈时间正交的。两个短无线块HB由不同的电台进行发送。
根据无线接口的预定参数，资源单元是具有27.6千比特/秒数据速率的物理信道K1。对此，按照物理信道的数量，用户的数量本来是利用该最小数据速率进行限制的。根据本发明，可以按如下方式为语音传输调整一个较小的数据速率，即时间平均地为移动台MS分配少于一个的资源单元。与分组传输相反，尽管模拟了连续的数据流，但每个帧都不是固定地为移动台MS采用相同的数据速率，而是变化的数据速率。
在上行方向UL上，从不同的移动台MS1、MS2、MS3向基站BS发送无线块。根据图5，时隙ts0、ts1被用于移动台MS1、MS2、MS3的三个语音通信。在第一时隙ts0内，轮换地从三个移动台MS1、MS2、MS3之一发送一个长无线块，由此为每个移动台MS1、MS2、MS3分配1/3个资源单元。在第二时隙ts1内，由在第一时隙ts0内没有进行发送的两个移动台MS1、MS2、MS3发送两个短无线块HB。由此，利用两个帧fr1内的短无线块HB，为移动台MS1、MS2、MS3分配另外1/3个资源单元，以供给其使用。按照图5所示，长短无线块MB、HB利用不同的扩展码c1、c2进行扩展。但这并不是通过按时隙ts0、ts1进行时间分离的强制条件。
在每个时隙fr内发送一部分语音信息，由此可以使中间存储的费用变得微乎其微。在时隙ts内不应同时使用两种无线块类型，以便在接收方使分析的费用、尤其是在信道评估中的分析费用保持极小。
于是，第一移动台MS1譬如在第一帧fr1内使用一个长无线块MB和其两个数据序列D1、D2，以及在接下来的两个帧fr2、fr3内分别使用一个短无线块HB，并由此使用第一序列D1的两个数据部分D1′及D1″。因此该移动台MS1可使用18.4千比特/秒的数据速率。
在图6所示的下行方向DL上，基站BS向多个移动台MS1、MS2、MS3进行发送。因为只采用了长无线块HB，所以采取如下做法是可以的但不是必须的，即在轮换意义上只使用一个时隙ts0和两个不同的扩展码c1、c2。
利用第一扩展码c1，基站为三个移动台MS1、MS2、MS3轮换地发送两个数据序列D1和D2，由此又时间平均地为三个移动台MS1、MS2、MS3中的每一个提供1/3个资源单元。第二长无线块MB在发送时利用第二扩展码c2进行扩展，其中，在第一帧fr1内，第二移动台MS2分析第一数据序列D1，而第三移动台MS3则分析第二数据序列D2。并据此经帧fr1、fr2、fr3…进行轮换，由此为每个移动台MS1、MS2、MS3提供另外1/3个资源单元。
在本实施例中示出了三个移动台MS1、MS2、MS3怎样平分两个资源单元。但是，在本发明的范围内，也可以通过相应的轮换顺序来调整其它的一小部分。同样，在不使用不同扩展码c1、c2的情况下，通过在不同时隙ts0、ts1内进行发送，必要时也可以利用相同的扩展码c1来实现所述的轮换。
权利要求
1．在无线通信系统内传输语音信息的方法，其中，为基站(BS)和移动台(MS)之间的无线接口提供宽带的、划分成时隙(ts)的信道，以用于传输语音信息，在一个时隙(ts)内至少发送两个数据序列，其中，在第一组时隙(ts1)内把两个数据序列(D1,D2)分配给一个移动台(MS1)，而在第二组时隙(ts2)内把两个数据序列(D1,D2)分配给不同的移动台(MS2,MS3)。
2．如权利要求1所述的方法，其中，一部分帧时隙(ts)按TDD用户分离方法用于上行方向(UL)，另一部分时隙(ts)用于下行方向(DL)。
3．如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过把不同的扩展码(c)分配给时隙(ts)的移动台(MS)而附加地实现用户分离。
4．如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在下行方向(DL)上发送具有中间序列(MA)的无线块，所述中间序列插入在所述两个数据序列(D1,D2)之间。
5．如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在上行方向(UL)上，每时隙(ts)从一个移动台(MS1)发送一个长无线块(MB)，或从两个不同的移动台(MS2,MS3)发送两个短的时间正交的无线块(HB)，其中，所述长无线块(MB)表示两个数据序列(D1,D2)，而每个短无线块(HB)只表示一个数据序列(D1,D2)。
6．如上述权利要求中任一项所述的方法，其中，对于每个帧，一个资源单元由带宽、一个扩展码和一个时隙(ts)构成，而且，通过在一个时隙内混合地分配一个或两个数据序列(D1,D2)，时间平均地在半个和一个资源单元之间对移动台(MS)进行分配。
7．如权利要求6所述的方法，其中，每第三个帧为移动台(MS)分配一个具有两个数据序列(D1,D2)的时隙(ts1)，并在三个帧的两个内为所述移动台分配一个只具有一个数据序列(D1,D2)的时隙(ts2)。
全文摘要
根据本发明,为基站和移动台之间的无线接口提供宽带的、划分成时隙的信道,以用于传输语音信息。在一个时隙内至少发送两个数据序列,其中,在第一组时隙内把两个数据序列分配给一个移动台,而在第二组时隙内把两个数据序列分配给不同的移动台。通过每时隙使用多个数据序列,资源单元便形成了更精细的微粒性,通过每时隙向移动台分配一个或两个数据序列的混合形式,在分配给移动台的数据速率方面可实现更大的灵活性。由此在具有宽带信道的TDD移动无线系统中可以支持大量的、按CDMA用户分离方法进行扩展的语音通信。
文档编号H04B7/26GK1316170SQ99810280
公开日2001年10月3日 申请日期1999年9月1日 优先权日1998年9月1日
发明者E·舒尔茨, J·欣德勒 申请人:西门子公司