专利名称：信令方法和电信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及基站和终端之间的无线数字电信系统中的信令方法，其中，基站和终端之间的信令是由包含码元的脉冲串产生，脉冲串包含一个已知的训练序列。
更进一步讲，本发明是涉及一个用于基站和终端之间的信令的无线数字电信系统，其中在基站和终端之间通过无线连接传输的信号是由从码元产生的脉冲串组成的，脉冲串包含一个已知的训练序列，系统至少由一个发射机和至少一个接收机组成，其中发射机包括了产生上述训练序列的装置，而接收机则包含了识别上述训练序列的的装置。
在数字无线系统中，基站与终端之间与呼叫有关的信令与要在业务信道中传输的呼叫同时发生。举例来讲，在GSM系统中，占用两个信令信道来传输与呼叫有关的信令，一个是SACCH(慢速随路控制信道)，一个是FACCH(快速随路控制信道)。SACCH是一个独立的与每一个业务信道相联系的低速率信令信道。因为它的低速，这个信道仅仅用来传送不紧急信令。而FACCH是业务信道中的快速信令，可以用于时间紧迫的信令。但是，这将损失一部分业务信道容量。
在如GSM的无线数字系统中，数据传输通过脉冲串来产生，一个特定的脉冲串结构将用于一个目的，例如数据和信令的传输，同步或均衡。用于数据和信令传输的普通脉冲串在中间包括一个由接收机识别的训练序列，其中含有一套预定的码元。当比较接收到的训练序列和已知的训练序列时，接收机可以产生由于无线信道不够理想而导致的接收信号的失真的信息。在这个信息的基础上，接收机可以更有效的解调接收到的信号。申请人以前的专利申请PCT/F197/00465描述了一种信令方法，在其中，一个训练序列被用来做信令，这种信令方法加速了信令传输，并且使整个业务信道都被有效负荷所使用。
以上所描述的系统存在的问题是用来传输多种信号所需的不同训练序列的数量。一个训练序列仅可以描述一种信令消息，举例来讲，在包括8步的功率控制信令中，需要8个不同的训练序列。如果几个信令事件用上述方法来执行，训练序列的数目会增长得很快。这也增加了接收机的负荷，并使接收机的实施变得复杂，因为接收到的训练序列必须独立的和每一个已知的序列相对比。当接收条件恶劣时，特别是将训练序列彼此区分开来将变得更加困难。再进一步，当追求更高的数据传输速率时，因为前面所述的原因，利用训练序列将不再能保证足够快的信令，并且又因为训练序列的持续时间相对较长，一个训练序列仅能够传输一个消息。由于这些所说的缺点，所述方法还没有广泛应用，举例来讲，GSM系统仍然使用信令信道。
现有信令技术的一个重大缺点是它很难与分组交换的数据传输匹配。在现在的分组交换的无线电信系统中，例如在GSM系统基础上设计的GPRS系统(通用分组无线服务)，从终端到基站(上行链路)和相反的过程(下行链路)中的数据传输发生时不考虑这二者。在上述的系统中，在终端和基站之间的信道只在任何一方有数据分组要传输时建立。换句话说，在上述系统中，无需建立一个持续的反向信道来传送信令或确认信息。当信道容量也被用于其他目的时，最优的利用这种不对称数据传输将需要信令和确认信息的传输。
本发明的目的就是提供一种方法和实施这种方法的装置来解决以上所提出的问题。本发明通过一种方法达到了这个目的，其特征是从码元产生与已知训练序列有相同长度的第二个训练序列，产生一个包含上述第二个训练序列的脉冲串，以及用这个包含上述第二个训练系列的脉冲串来传输不同的信令信息。
本发明中的无线数字电信系统的特征是发射机包含有产生与已知训练序列长度相同的第二个训练序列的装置，和产生包含上述第二个训练序列的脉冲串并将信令信息编码到所述脉冲中的装置；其特征在于接收机包括有接收包含第二个训练序列的脉冲串的装置，识别上述第二个训练序列的装置和从上述脉冲串中把编码过的信令信息解码的装置。
按照本发明中的优选实施例，要使用的训练序列的数量可以被限制到两个。按照本发明中的另外一个优选实施例，包含上述第二训练序列的脉冲串中的占用码元被用来指定要被传输的信令信息。
本发明基于以下的思想在脉冲串结构中使用不同的训练序列来标示脉冲串的内容。接收方在训练序列的基础上解释接收到的脉冲串。一个特定的训练序列可优选地应用在脉冲串结构中，标示该特定的信令数据使用这个脉冲串来传输。要传输的信令数据的类型也可以通过脉冲串中的占用码元更详细的标示。在普通的脉冲串中，通常应用占用码元来标示脉冲串中的数据比特是被分配用在业务信道上还是被占用用在FACCH上。但是，在本发明中的方法里，被用来传输用户数据的普通脉冲串中的占用码元也可以被分配来传输用户数据。
本发明中的方法和系统提供一个优点，使得当终端和基站之间的信道也被用来传输用户数据时，信令和特定的确认信息能够传输。这在分组交换无线数据传输中特别有优势，因为在这种情况下，终端和基站之间的信道不必为信令而专门打开。本发明中的另外一个优点是发明中的信令不使用用来传输用户数据的普通脉冲串中的数据传输容量。本发明的进一步的优点是减轻了接收机中的检测执行，因为接收到的训练序列仅仅需要与两个已知的训练序列相比较，因此减轻了接收机的负载。本发明中的另外一个优点是增加了普通脉冲串的数据传输容量，因为普通脉冲串中的占用码元也可以被利用来传输用户数据。
接下来，将结合优选实施例和附图详细描述本发明，附图中
图1是依据GSM系统中的普通脉冲串的示意图。
图2是已知的普通脉冲串和依据本发明中的优选实施例的脉冲串。
图3a是依据本发明中优选实施例的脉冲串结构。
图3b是依据本发明中第二个优选实施例的脉冲串结构。
图3c是依据本发明中第三个优选实施例的脉冲串结构。
图3d是依据本发明中第四个优选实施例的脉冲串结构。
图4的框图是依据本发明中优选实施例的发射机。
图5的框图是依据本发明中优选实施例的接收机。
图6是依据本发明中的优选实施例进行参数校正的流程图。
接下来，将通过示例基于以TDMA(时分多址)为基础的GSM系统及其进一步改进说明本发明。本领域的技术人员显然可以看出，本发明可以在任何一个相应的电信系统中应用。
图1给出了GSM系统下的普通脉冲串的结构，普通脉冲串的长度是156，25，持续时间是0.577毫秒。普通的脉冲串含有由八个时隙构成的TDMA帧中的一个时隙。在普通脉冲串的中间含有训练序列(TS)，它包括26个码元，用来纠正上面所描述的接收信号。占用码元(S)是一个码元的长度，并位于训练序列TS的两端，被用来标识在FACCH信令中可能使用的偶数和/或奇数个数据码元(DS)。计划传送用户数据和信令数据的数据码元DS被分为两个57码元的序列，位于第一个占用码元之前以及第二个占用码元之后。尾部的码元序列(T)，有三个码元长度，位于脉冲串的开头和结尾，并且在尾部码元的持续期内，发射机在脉冲串之间进行相应的开关切换。在脉冲串后，有一个隔离期(G)，占8，25个码元的长度，用来防止基站接收时在相邻的时隙间发生重叠。
依据发明中的优选实施例，引入一种新的脉冲串类型，与上面所描述的脉冲串结构的区别仅仅在于脉冲串中的训练序列是不同的。按图2中所示，普通脉冲串中的已知训练序列是指TS1，本发明中的训练序列是指TS2。依据本发明中的优选实施例，按照本发明的脉冲串专门用来传输控制数据(CD)，已知的脉冲串则可以在必要时被分配用来仅仅传输用户数据(UD)。在用户数据的传送也需要例外的信令的情况下，用户数据也可以用本发明中的脉冲串来传送。这样在接收时，脉冲串中的信息类型可以在训练序列的基础上推算出来。特定情况下，当接收到包含训练序列TS2的脉冲串时，接收机知道脉冲串中可能包含特定的信令数据。
依据本发明中的另外一个优选实施例，不同的训练序列的数量限制为上述的两个训练序列TS1和TS2。这减轻了接收机中的检测执行，因为接收到的训练序列仅仅需要与两个已知的训练序列相比，所以减轻了接收机的负载。与现有技术相比，在恶劣的接收条件下，特别地将训练序列彼此区分变得更容易了，因为两个训练序列的码元星座可以很容易的确定出彼此显著不同，并且接收到的训练序列中的大量的码元错误也不能妨碍训练序列的检测。
依据本发明中的优选实施例，本发明中的脉冲串中的占用码元被用来指定脉冲串中的信息。这样，在需要时，当传输数据时，普通脉冲串中的占用码元也能够被利用。接下来，将参考图3a-3b中的例子详细解释本发明中的占用码元的使用。为了简化描述，在接下来的例子中的脉冲串结构中的占用码元都假设只包含一个比特。本发明也可以很自然地在几个比特被调制到一个码元中的系统中实现，在这种情况下，运用占用码元来指定的信息的数量增加了。
图3a给出了本发明中的脉冲串的结构，其中数据码元DS被分配给用户数据UD，训练序列是本发明中的训练序列TS2，两个占用码元都是0比特。在指示的训练序列TS2的基础上，接收机知道脉冲串中包含了一些信令数据，并且检查由占用码元指示的指定信息。举例来讲，这个脉冲串可以指示在一个特定的信道中传输的用户数据流中的最后一个时隙。这样就可以避免在一个额外的脉冲串中传输特定的结束标记。
图3b描述了本发明中特别应用于快速信令的脉冲串结构。在这个脉冲串中，数据码元DS被完全的或部分的分配给信令数据，训练序列就是本发明中的训练序列TS2，第一个占用码元最好是0比特，第二个最好是1比特。在图3b中的展开图中详细描述了数据码元DS中的信令和用户数据段CD/UD。在数据码元的开头有一个决定信令数据段长度(ctrl段长度)的段。信令鉴别器(ctrl鉴别器)定义了在信令鉴别器后所加的所述信令信息。若干个信令信息(ctrl段)也可以优选的在同一个脉冲中传送。当接收机在信令鉴别器的基础上知道涉及哪些信令段时，它能够从脉冲串中区分出被传输的信息。如果所有要被传输的信息和其中的长度都是事先定义好的，即涉及标准化的信息，那么确定信令数据总长度的段是不需要的，因为接收机知道信息的长度。但是，更优选的是作为一个可选项保留确定信令数据总体长度的段，从而减少了对新的信令信息的引入。如果不是所有的数据码元对信令信息来说都是需要的，没有使用的码元就可以用来传输用户数据。在GSM系统中，图3b中的脉冲串可以优选的被用来取代FACCH信令。
图3c描述了特别应用于慢速信令的本发明中的脉冲结构，举例来讲，它可以取代GSM系统中的SACCH。一个特定长度的段在数据码元段的起始被分配给信令数据CD，数据码元余下的部分可以用来传输用户数据UD。训练序列就是本发明中的第二个训练序列TS2，第一个占用码元最好是1个比特，第二个占用码元最好是0比特。这种脉冲串结构有一个优点，如果一个已知的短的信令信息将被在一个脉冲中传输，或者，一个长的，非紧急的的信令信息被交织到几个脉冲串中，将没有必要在信令数据段中附加确定信令数据总体长度的段。
图3d描述了本发明中的可以被用在启用脉冲串受限重发的应用中的脉冲串结构。这种情况包括实时语音或视频图像的传输，在这些情况下，明智地使用该应用，可仅仅在接下来的TDMA帧中重新传输接收效果差的脉冲串。在脉冲中数据码元DS被用来分配给用户数据UD，训练序列就是本发明中的训练序列TS2，并且两个占用码元都是1比特。所述脉冲串能够被应用在以下情况接收到的普通脉冲串质量非常差，并且要求它在分配给信道的接下来的时隙中出现。如果发射机能够及时接收到重发请求，先前脉冲的数据码元将在依照图3d的脉冲串中被发送。这样，在训练序列TS2和1比特的占用码元的基础上，接收机能够推断出需要重发。如果占用码元已经被用来在原来的普通脉冲中传输用户数据，在连接脉冲串时，当在使脉冲串与重发脉冲串相连并附加到脉冲串结构中的原始位置之前，这些必须进行收缩。如果接收机没能接收到重发请求，那么脉冲串将继续正常传输。
因此，如果需要，本发明中的脉冲串也可以被用来传输用户数据。但是，脉冲串中的训练序列TS2指示，脉冲串中的信息对于普通的脉冲串有些异常。
接下来将通过图4中的框图描述本发明中电信系统发射机的基本部分。发射机中包含的装置100包含了要被发射的信息，比如说，关于依照图3a的数据流中的最后一个脉冲串的信息。依据本发明，在编码装置101中该信息被编码成确定的训练序列和占用码元组合的组合，从这里被编码的信息应用到装置102以与待发射信号和其中的占用码元连接。下一步，信号通过处理装置103被调制并且加到转换装置104，在那里，信号被从数字态转换为模拟态。模拟信号被传送到射频部分105，在那里，信号被转换为发射频率。然后，信号通过天线106经过无线通道传输到接收机。
本发明中电信系统中的接收机的基本部分在框图5中描述。接收机包含了天线200来接收通过无线通道传送的信号，从那里信号被送到射频部分201，在那里，信号被转化为中频。然后信号被送到转换转换装置202，在那里信号被从模拟态反变换为数字态。数字信号被传送到处理装置203，在那里信号可能被滤波或解调，信道的冲击响应和其中的能量可以被估计，信号在信道中的失真可以被恢复成原始形式。恢复后的信号传送到分离装置204，在那里，被识别出的训练序列和占用码元从信号中分离出来。解码装置205将接收到的训练序列和占用码元依照本发明中提出的方法进行解码，装置206依据优选实施例开始进行与传输的信令数据中的信息相符的操作。
以上在发射机和接收机进行的操作，举例来讲，可以通过通用的或信号处理器或分立逻辑来实现。对于本领域的技术人员来讲，实现单个的操作是共知的，其中的具体内容没有必要在此上下文中描述。
在接下来，本发明的应用，将通过描述在分组交换的无线数据传输中对一个参数进行按需调校的例子，来详细介绍。这种调校是基于以下的思想仅有那些需要在特定时间校正的参数被调校，举例来讲，在这种情况下，不用为此目的维持一个独立的信令信道。
上行和下行链路数据传输在分组无线数据传输中是完全相互独立的。在短延迟的实时数据传输中，上行和下行链路的业务信道仅仅在数据包在某一方向上传输的时间内维持。在相反的方向发送信令数据信息和确认信息变得非常的困难，因为因此目的而持续维持的信道不存在。所以如果任何维持的信道能够被用来传输确认信息将是最好的。终端可以同时包括若干个活动的数据传输连接，这些数据连接在不同的方面被确定和受限制。举例来讲，除了普通的话音连接，一个终端还可以包括一个具有外部电话号码服务的同时分组交换连接。这样，在终端和网络之间的信令或其中的确认信息可以选择通过最适合的数据传输连接来执行。举例来讲，如果对方在终端的话音连接中讲话，当终端的上行话音连接没有被使用，信令信息可以被复合到上述的分组交换数据连接中。如果下行链路的信令通过一个活动的呼叫连接中产生，并且呼叫在信令中间断开，这样这个信令可以被传输到一个可能的数据连接。如果没有数据连接存在，下行链路的信令可以优选地被安排作为小区内所有终端的广播信息。自然，只有信息所指示的终端才会按照信息的需要来操作。然而，在这种方式下，相比与为信令单独开辟信道，频带的使用更高效了。
图6描述了调校按需自适应参数的流程图，在这里，本发明中的信令可以被使用。举例来讲，所涉及的可校正的参数可以是终端的发射功率。校正过程开始于检查从上一次校正后已经过去的时间tlast，是否足够来执行新一次的校正，这是基于校正频率afr决定的。接下来参数值par被测量，该值与该参数的最佳值part来比较。如果在参数值par和参数最佳值part之间的差别超过误差门限eth，那么参数将被校正，而且校正频率afr的值将加上一个预先定义的改变量afrstep。如果没有超过误差门限，参数也不需要校正，但是校正频率afr的值将减少预先定义的改变量afrstep。这两种情况下，校正频率afr的值必须保持在预先定义好的最大值afrmax和最小值afrmin之间。
虽然本发明在上面是通过示例结合功率控制信令来描述的，但是本发明并不局限于这方面，发明中的信令可以用于任何类似的目的特别是在分组交换的数据传输中。比如说，链路适配中，所使用的编码方法的改变。但是，应注意数字无线电信系统，特别是TDMA系统，还具有区别于上文及本发明的实施例中所描述的普通脉冲串的其它类型的脉冲串。本发明中的脉冲串结构不一定用来传输通过这些脉冲串发射的信令数据。
更进一步，尽管依据本发明的优选实施例通过示例介绍了本发明，其中使用两个训练序列，但训练序列的数量不限于两个，本发明也可以使用若干个训练序列实现。这样的话，接收机的执行就变得复杂起来，但是当训练序列和占用码元可能的组合增加时，可表示的信令信息数量也增加了。
很显然，对于本领域的技术人员来说，随着技术的进步，有大量的方式来实现本发明中的基本思想。本发明和实施例也不就是局限在上面的例子中，而是可以在权利要求范围中有所不同。
权利要求
1.一个在基站和终端之间的无线数字电信系统中的信令方法，其中基站和终端之间的信号是由包含有码元的脉冲串生成，脉冲串包含了已知的训练序列，该方法的特征在于从码元产生一个第二个训练序列，具有与已知训练序列相同的长度，产生一个包含了所述第二个训练序列的脉冲，并且使用包含所述的第二个训练序列的脉冲来传输至少一条信令信息。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于通过标示所述的信令信息的存在性，来响应接收到的包含上述第二个训练序列的脉冲串。
3.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于限制使用的训练序列的数量为两个。
4.根据权利要求3中所述的方法，其特征在于在包含上述已知的训练序列的脉冲中发送用户数据，并且在包含上述第二个训练序列的脉冲中发送信令数据和/或用户数据。
5.根据上面所述任何一个权利要求中所述的方法，其特点是运用包含上述第二个训练序列的脉冲中的占用码元来指定要被传输的信令信息。
6.根据上面所述任何一个权利要求中所述的方法，其特点是，在GSM系统中，运用包含上述第二个训练序列的脉冲来传输FACCH信令。
7.根据上面所述任何一个权利要求中所述的方法，其特点是，在GSM系统中，运用包含上述第二个训练序列的脉冲来传输SACCH信令。
8.根据上面权利要求1-5中任一项所述的方法，其特点在于在分组交换的无线电信系统中使用这种方法。
9.根据上面任何一个权利要求中所述的方法，其特点在于，在校正移动台和基站之间的传输功率中使用这种方法。
10.一个在基站和终端之间传输信令的无线数字电信系统，其中在基站和终端之间通过无线连接传输的信号是由从码元产生的脉冲串组成的，脉冲串包含一个已知的训练序列，系统至少由一个发射机和至少一个接收机组成，其中发射机包括了产生上述训练序列的装置，而接收机则包含了识别上述训练序列的装置，其特点在于发射机包含了产生具有与已知的训练序列等长的第二个训练序列的装置，产生包含上述第二个训练序列的脉冲串并把信令信息编码在所述脉冲串中的装置；在接收机中包括有接收包含有上述第二个训练序列的脉冲串的装置，识别上述第二个训练序列的装置和将上述脉冲中编码过的信令信息解码的装置。
11.在权利要求10中所述的电信系统，其特点是接收机被安排用作指示上述信令信息的存在性，来响应接收到的包含上述第二个训练序列的脉冲串。
12.在权利要求11中所述的电信系统，其特点是在系统中使用的训练序列的数目被限制为两个。
13.在权利要求12中所述的电信系统，其特点是所述的包含已知训练序列的脉冲串被安排用作传输用户数据，所述的包含第二个训练序列的脉冲串被安排用作传输信令数据和/或用户数据。
14.在权利要求10-13任一项中所述的电信系统中，其特点是包含所述第二个训练序列的脉冲串中至少有一个占用码元被安排用作指定要被传输信令信息中的内容。
全文摘要
在基站和终端之间的无线数字电信系统中的信令方法,其中,基站和终端之间的信号是从包含码元的脉冲串生成的,而脉冲串又包含已知的训练序列。码元被用来产生具有与已知训练序列相同长度的第二个训练序列,包括所述训练序列的脉冲串被用来传送信令信息。使用的训练序列的数量可以限制到两个,借此,传统的用户数据在包含已知的训练序列的脉冲串中传送,除传统用户数据以外的信息在包含第二个训练序列的脉冲串中传送,并且脉冲中的占用符号可以被用来指定要被传输的信令信息。
文档编号H04B7/26GK1333959SQ99815668
公开日2002年1月30日 申请日期1999年12月21日 优先权日1998年12月22日
发明者米克·林内, 卡莱·阿赫马瓦拉 申请人:诺基亚网络有限公司