專利名稱：蜂窩無線電系統(tǒng)中的可變速率電路交換傳輸業(yè)務(wù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在蜂窩無線電系統(tǒng)中提供電路交換承載業(yè)務(wù)的技術(shù)。
支持可變速率電路交換承載業(yè)務(wù)的能力是第三代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的最重要特征之一。這種需求來自這樣一些應(yīng)用，其中源數(shù)據(jù)傳遞速率隨時(shí)間改變，但不完全采取“突發(fā)(bursty)”形式。這樣的以“突發(fā)”形式隨時(shí)間改變的數(shù)據(jù)傳遞速率通?？梢杂煞纸M交換接入承載業(yè)務(wù)支持，然而，可變速率業(yè)務(wù)仍需要在電路交換形式中保持連接。應(yīng)用實(shí)例包括可變速率語音編解碼器和可變速率視頻編解碼器。通常，這些編解碼器的可變速率可被限定為若干個(gè)固定的數(shù)據(jù)傳遞速率值，但所需的變化速度可以非常高，比如從一個(gè)語音或視頻幀至下一個(gè)語音或視頻幀。
這些編解碼器的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)平均數(shù)據(jù)傳遞速率低于峰值數(shù)據(jù)傳遞速率時(shí)，語音和視頻的質(zhì)量可以保持得幾乎如同它們?cè)诜逯禂?shù)據(jù)傳遞速率下工作一樣。然而，這要求支持這些編解碼器的承載業(yè)務(wù)能夠通過無線接口改變它們的傳輸速率，以便當(dāng)源數(shù)據(jù)傳遞速率由峰值降低時(shí)，冗余的無線信道容量可以釋放給其他用戶。否則，這些可變速率編解碼器的使用對(duì)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)將沒有任何好處，因?yàn)橄拗葡到y(tǒng)容量的因素是用戶峰值速率。
盡管從原則上講，用戶接口速率的任何所需的變化可通過越區(qū)切換(handover)過程加以考慮，在此過程期間連接被轉(zhuǎn)交至另一承載業(yè)務(wù)，它通常涉及分配無線信道資源，但是，當(dāng)今一代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)不支持可變速率電路交換承載業(yè)務(wù)。這個(gè)過程是緩慢的，它不能用于支持任何用戶源比特率的迅速變化，比如由可變速率語音或視頻編解碼器引起的變化。
不連續(xù)傳輸(DTX)是現(xiàn)今的移動(dòng)通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞速率變化的另一種方式。DTX指的是這樣一種方法，借助這種方法，在語音出現(xiàn)暫停期間向無線路徑的傳輸可被中斷。其目的在于降低傳輸中的功率消耗——這對(duì)于移動(dòng)電話絕對(duì)重要，以及降低無線路徑上的一般干擾電平——它影響系統(tǒng)的容量。例如，在泛歐數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM中，發(fā)射機(jī)(移動(dòng)臺(tái)或基站)通常是每個(gè)TDMA幀(即96個(gè)脈沖串/480毫秒)發(fā)送一個(gè)業(yè)務(wù)脈沖串，直至語音編解碼器在語音信號(hào)中檢測到一個(gè)寂靜周期。因此，發(fā)射機(jī)僅發(fā)送12個(gè)脈沖串/480毫秒。這節(jié)省了發(fā)射功率并降低了對(duì)其他共信道用戶的干擾。
因?yàn)樵谝苿?dòng)通信系統(tǒng)中無線資源是由基站控制器或移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心以時(shí)隙形式分配的，所以當(dāng)源數(shù)據(jù)傳遞速率降低時(shí)其他用戶不易于立刻再用已釋放的無線容量。同樣地，當(dāng)源速率增加時(shí)，也不易于立刻利用附加的無線容量。這意味著從網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)看沒有獲得重大的收益，例如，通過在移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用可變速率語音和視頻編解碼器。
本發(fā)明的目的是這樣一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)，它以改善移動(dòng)通信系統(tǒng)性能的方式支持可變速率電路交換承載業(yè)務(wù)。
這個(gè)目的是借助于本發(fā)明的這樣一種方法而實(shí)現(xiàn)的當(dāng)用戶信號(hào)的比特率在傳輸期間改變時(shí)，在蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)電路交換連接上傳輸一用戶信號(hào)，特別是一語音或視頻信號(hào)。所述方法特征在于給電路交換連接分配一個(gè)相應(yīng)于可變速率用戶信號(hào)的最大比特率的容量，當(dāng)用戶信號(hào)的比特率低于所述最大比特率時(shí)，使用電路交換連接的額外容量以改善該連接的干擾容限，當(dāng)用戶信號(hào)的比特率低于所述最大比特率時(shí)，與改善的干擾容限成比例地降低發(fā)射功率。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及權(quán)利要求5和6中所述的蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及權(quán)利要求7中所述的發(fā)射機(jī)和權(quán)利要求8中所述的收發(fā)信機(jī)。
本發(fā)明所提供的利用可變速率電路交換語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩酵耆煌诂F(xiàn)有技術(shù)方案。當(dāng)用戶源速率由其峰值降低時(shí)，冗余的無線容量，即它的一個(gè)時(shí)隙或其一部分不從該用戶釋放。因此不試圖將“額外”無線容量分配給其他用戶。取而代之地，冗余無線容量被用于更有效的信道編碼或比特重復(fù)以便保持總比特率為常數(shù)。同時(shí)，根據(jù)改進(jìn)的編碼增益的量降低在該時(shí)隙內(nèi)所使用的發(fā)射功率。其目的在于將所有的發(fā)送信息比特的預(yù)期比特差錯(cuò)率實(shí)質(zhì)上保持為常數(shù)，而不論實(shí)際的源速率如何。結(jié)果，移動(dòng)通信系統(tǒng)將得益于干擾電平的降低——這基于與不連續(xù)傳輸相同的原理。實(shí)際上，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的干擾電平將變得如同這樣的情形即每個(gè)用戶工作于平均比特率，這意味著系統(tǒng)的無線容量現(xiàn)在是由平均用戶速率控制的，而不是象現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)那樣由峰值速率控制。這個(gè)概念也已借助這樣的網(wǎng)絡(luò)仿真被證實(shí)，其中假設(shè)每個(gè)用戶的平均速率為其峰值速率的一半，由于降低的干擾電平以及由此得到的再用系數(shù)，容量上可實(shí)現(xiàn)約50％的改善。按照小區(qū)的數(shù)量，再用系數(shù)表示移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中相同頻率重新出現(xiàn)的間隔。
在下文中，將借助于本發(fā)明的諸最佳實(shí)施方式并參照諸附圖描述本發(fā)明，附圖中，

圖1顯示本發(fā)明的一個(gè)可變速率發(fā)射機(jī)的方框圖，圖2顯示本發(fā)明的一個(gè)可變速率接收機(jī)的方框圖，圖3顯示這樣的曲線圖，該圖描述本發(fā)明的發(fā)射機(jī)中作為時(shí)間函數(shù)的發(fā)射功率，以及圖4是描述語音塊的交織的圖表。
本發(fā)明適合于支持可變速率電路交換語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。本發(fā)明特別適合于與可變速率語音或視頻編解碼器結(jié)合使用。
本發(fā)明一般可被應(yīng)用于多址接入方案和各種業(yè)務(wù)信道。在不同的多址接入方法中，業(yè)務(wù)信道的物理概念不同，在TDMA系統(tǒng)中主要借助于時(shí)隙確定，在CDMA系統(tǒng)中借助于擴(kuò)展碼確定，在FDMA系統(tǒng)中借助于無線信道確定，借助于上述概念的組合等等。然而，本發(fā)明的基本思想是不依賴于業(yè)務(wù)信道以及所用的多址接入方法。
在下文中，將借助可變速率語音傳輸和語音編碼描述本發(fā)明，但相同的原理亦應(yīng)用于可變速率視頻傳輸或數(shù)據(jù)傳輸。
在用于傳輸語音的數(shù)字電信系統(tǒng)中，下述的兩種編碼操作通常針對(duì)語音信號(hào)語音編碼和信道編碼。
語音編碼包括發(fā)射機(jī)(圖1)中由一個(gè)語音編碼器2執(zhí)行的語音編碼，和接收機(jī)中(圖2)由一個(gè)語音解碼器22執(zhí)行的語音解碼。一個(gè)來自麥克風(fēng)1的語音信號(hào)在語音編碼器2中被壓縮以使得表示該信號(hào)所需的每時(shí)間單位比特?cái)?shù)減少，藉此傳輸該語音信號(hào)所需的傳輸容量亦被減少。位于接收機(jī)中的語音解碼器執(zhí)行相反的操作并根據(jù)語音編碼器2所產(chǎn)生的諸比特合成語音信號(hào)，合成的語音信號(hào)被加到一個(gè)揚(yáng)聲器21上。在現(xiàn)今的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，語音編碼器提供的傳輸速率通常為常數(shù)。例如，在泛歐移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))中，全速率(full-rate)業(yè)務(wù)信道的語音編碼器將一個(gè)語音信號(hào)的傳輸速率壓縮至13k比特/秒。然而，根據(jù)本發(fā)明的語音編碼器2是一個(gè)可變速率編碼器，使得編碼器2提供的傳輸速率可以根據(jù)待發(fā)送的語音信息的數(shù)量改變。這樣的編碼器的可變速率通常被限定為一組固定的數(shù)據(jù)傳遞速率值。在圖1-5所示的本發(fā)明的實(shí)施方式中，由語音編碼器2提供的諸語音幀的可能的數(shù)據(jù)傳遞速率為S1、S2、S3、S4和S5。然而，本發(fā)明不局限于任何特定個(gè)數(shù)的速率，而此個(gè)數(shù)可從2至變無窮大。由語音編碼器2產(chǎn)生的諸語音信號(hào)的傳輸速率可以對(duì)語音幀特定地確定，即相繼的兩個(gè)語音幀可以有不同的傳輸速率S。然而，從本發(fā)明的觀點(diǎn)看，傳輸速率的變化速度不是本質(zhì)，而且本發(fā)明決不局限于上述例子。語音編碼器2產(chǎn)生的諸語音幀的精確格式也不是本發(fā)明的本質(zhì)。語音幀格式的一個(gè)例子是GSM建議的06章中所描述的GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的語音幀。
信道編碼包括發(fā)射機(jī)(圖1)中由信道編碼器3執(zhí)行的信道編碼，和接收機(jī)(圖2)中由信道解碼器23執(zhí)行的信道解碼。信道編碼的目的是保護(hù)待傳輸?shù)闹T語音編碼比特免于遭受發(fā)生于傳輸信道中的差錯(cuò)。通過信道編碼，或者可能僅僅檢測是否在傳輸期間已經(jīng)發(fā)生差錯(cuò)，不具有任何糾正它們的能力；或者，假如差錯(cuò)的數(shù)量小于隨信道編碼方法而定的特定的最大數(shù)量，信道編碼能夠糾正發(fā)生在傳輸中的差錯(cuò)。
所用的信道編碼方法的選擇取決于傳輸信道的質(zhì)量。在固定傳輸網(wǎng)絡(luò)中，差錯(cuò)的機(jī)率常常很小，而且所需的信道編碼是輕微的。而在無線網(wǎng)絡(luò)——比如移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，諸傳輸信道差錯(cuò)的機(jī)率非常大，并且所用信道編碼方法對(duì)所達(dá)到的語音質(zhì)量的影響重大。在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，檢錯(cuò)和糾錯(cuò)信道編碼方法通常被同時(shí)應(yīng)用。
在下文中，將通過一個(gè)示例公開信道編碼的操作。語音編碼器2產(chǎn)生的諸比特(語音幀)被加至信道編碼器3，它給它們?cè)黾尤舾刹铄e(cuò)檢驗(yàn)位。無線路徑上最終的傳輸速率是每單位時(shí)間語音編碼比特和信道編碼比特之和。作為信道編碼的一個(gè)示例，可提及GSM系統(tǒng)中全速率傳輸信道的信道編碼。由語音編碼器產(chǎn)生并具有13k比特/秒傳輸速率的語音編碼比特采用一種糾錯(cuò)算法處理，該算法引起傳輸速率增加9.8k比特/秒，這導(dǎo)致業(yè)務(wù)信道中語音信號(hào)總的傳輸速率為22.8k比特/秒。信道解碼器在接收機(jī)中對(duì)信道編碼進(jìn)行解碼，使得只有由語音編碼器產(chǎn)生的13k比特/秒的比特流被加至語音解碼器。與信道解碼有關(guān)，信道解碼器檢測和/或糾正發(fā)生在信道中的差錯(cuò)——如果可能的話。在GSM系統(tǒng)中，使用卷積編碼，其效率可借助卷積編碼比X/Y表達(dá)，它表明在信道編碼中，X信息比特由Y碼比特表示。
根據(jù)本發(fā)明，信道編碼器3有多個(gè)這樣的信道編碼，根據(jù)語音編碼器2提供的傳遞速率S來選擇它們，以使得無線接口處的傳輸速率R實(shí)質(zhì)上為常數(shù)。在圖1的實(shí)施方式中，控制單元9基于從語音編碼器2獲得的信息選擇信道編碼器3的信道編碼，所述的信息指示語音幀中所用的傳輸速率。
信道編碼器3產(chǎn)生的諸信道編碼語音塊在交織器(interleaver)4中被交織。作為交織的結(jié)果，該語音塊于多于一個(gè)時(shí)隙中被傳輸，藉此，發(fā)生在單個(gè)時(shí)隙中的瞬時(shí)干擾，比如無線路徑上的快衰落，不能完全破壞語音塊的內(nèi)容。圖3描述用于本發(fā)明的最佳實(shí)施方式的一種交織方法。圖4的上面部分顯示一個(gè)由編碼器3產(chǎn)生的信道編碼語音塊，信道編碼后的語音塊長度是一個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)域長度的4倍。在圖4中，擁有一個(gè)信道編碼語音塊的一個(gè)數(shù)據(jù)域長度的諸部分用子塊I、II、III和IV描述。子塊I、II、III和IV的諸比特可按照信道編碼所提供的順序，或者如同在本發(fā)明的最佳實(shí)施方式中，交織器7根據(jù)某種混合算法混合語音塊的諸比特的順序，藉此，在整個(gè)信道編碼語音塊之上，傳輸差錯(cuò)呈隨機(jī)分布。這導(dǎo)致在整個(gè)語音塊之上的均勻比特差錯(cuò)率。圖4的下面部分描述時(shí)域中在一個(gè)載波上傳輸?shù)腡DMA信號(hào)，所述信號(hào)包括依次重復(fù)出現(xiàn)的諸TDMA幀。每個(gè)TDMA幀包括8個(gè)時(shí)隙TS0-TS7。假定在本例情況下，一個(gè)電路交換連接已經(jīng)建立在使用時(shí)隙TS4的業(yè)務(wù)信道上。于是，交織器4將信道編碼語音塊的諸子塊插入4個(gè)相繼的TDMA幀1、2、3和4的時(shí)隙TS4中。更確切地說，語音塊的子塊I插入TDMA幀1的時(shí)隙TS4中，子塊II插入幀2，子塊III插入幀3和子塊IV插入幀4。作為交織的結(jié)果，該語音塊以至少4個(gè)時(shí)隙傳過無線接口，因此，根據(jù)比特差錯(cuò)率諸接收比特亦被分為至少4類。例如，發(fā)生在幀2的時(shí)隙TS4中的一個(gè)強(qiáng)干擾僅使子塊II的比特差錯(cuò)率變壞，而子塊I、II、III和IV的比特差錯(cuò)率保持良好。在接收機(jī)中，去交織器24執(zhí)行相反的操作。換句話說，它從4個(gè)相繼的TDMA幀1、2、3和4的時(shí)隙TS4中收集諸子塊I、II、III和IV并根據(jù)它們產(chǎn)生一個(gè)信道編碼語音塊。假如一個(gè)信道編碼語音塊的諸比特在傳輸前已經(jīng)在交織器4中被混合，則去交織器24用相同的算法恢復(fù)諸比特的初始順序。作為這些操作的結(jié)果，例如，發(fā)生在TDMA幀2的時(shí)隙TS4中的干擾僅表現(xiàn)為信道編碼語音幀中的若干個(gè)單個(gè)比特差錯(cuò)。這樣的單個(gè)比特差錯(cuò)又能容易地借助信道解碼器23——去交織器24為其提供接收信道編碼語音塊——糾正。
必須指出，本發(fā)明不要求交織，并且因而它可被省略而不致對(duì)根據(jù)本發(fā)明的操作產(chǎn)生任何影響。然而，從無線系統(tǒng)的性能的觀點(diǎn)看，交織是一個(gè)重要的功能，并且因而它已被包含在本發(fā)明的最佳實(shí)施方式的描述中。然而，所描述的交織方法僅是一個(gè)例子，本發(fā)明可與所有交織方法共同應(yīng)用，只有一個(gè)例外。本發(fā)明中，在一個(gè)語音塊中僅使用一種信道編碼和發(fā)射功率，因此，有可能在一個(gè)時(shí)隙中只傳輸一個(gè)信道編碼語音塊的諸比特。使用這樣的塊交織——其中相鄰諸語音塊在同一個(gè)時(shí)隙內(nèi)被交織傳輸，并不有利，因?yàn)樵谶@樣的情況下，不可能在相鄰的諸塊中自由地選擇信道編碼和發(fā)射功率。這種塊交織目前被用于GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)中。
根據(jù)本發(fā)明，在接收機(jī)(圖2)的信道解碼器23中，有多個(gè)具有不同糾錯(cuò)能力的信道編碼可用，信道解碼器23必須從中為每個(gè)語音幀選擇恰當(dāng)?shù)囊粋€(gè)。數(shù)據(jù)傳遞速率的變化、信道編碼以及與之相聯(lián)系的功率電平的變化每次自動(dòng)地由源速率已變化的用戶方的發(fā)射機(jī)激活。因?yàn)閿?shù)據(jù)連接通常是雙向的(雙工連接)，所以不同傳輸方向的數(shù)據(jù)傳遞速率、信道編碼和發(fā)射功率可彼此獨(dú)立地改變。一個(gè)改變其數(shù)據(jù)傳遞速率的發(fā)射機(jī)必須通知接收端所討論的語音幀中使用哪個(gè)特定數(shù)據(jù)傳遞速率以及哪種信道編碼和功率電平。這個(gè)速率信息可以帶內(nèi)信令的形式發(fā)送，或者用于指示實(shí)際速率，或者僅僅用于指示什么時(shí)候速率發(fā)生了變化。一個(gè)可供選擇的方式——它也被用于根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式的接收機(jī)(圖2)，是僅在接收端檢測一個(gè)特定的數(shù)據(jù)傳遞速率以及特定的信道編碼和功率電平，而不使用任何由發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的特定的信令。在本發(fā)明的最佳實(shí)施方式中，信道解碼器23緩沖從去交織器24接收的信道編碼語音幀，并在該語音幀上檢驗(yàn)信道解碼器中每種可用的信道編碼。在這種情況下，只有發(fā)射機(jī)的信道編碼器所使用的信道編碼提供具有足夠好的比特差錯(cuò)率的檢測結(jié)果，而其他被檢驗(yàn)的信道編碼由于過多的檢測差錯(cuò)而被排除。
從交織器4將根據(jù)圖4的諸TDMA幀加至脈沖串(burst)形成器(former)5，該形成器形成將在每個(gè)時(shí)隙TS0-TS7中發(fā)送的一個(gè)短脈沖串，即一個(gè)比特序列。這樣一個(gè)脈沖串的例子是一個(gè)用于GSM系統(tǒng)業(yè)務(wù)信道上的脈沖串。一個(gè)已形成脈沖串調(diào)制一個(gè)RF調(diào)制器6，形成一個(gè)相應(yīng)的射頻脈沖串。所形成射頻脈沖串經(jīng)射頻元件，比如一個(gè)功率放大器和一個(gè)合并器，被加至發(fā)射機(jī)天線8以便被發(fā)送至無線路徑。塊5、6、7和8可借助Nokia移動(dòng)電話公司的GSM移動(dòng)電話及Nokia電信公司的基站中目前所用的射頻元件來實(shí)現(xiàn)。射頻元件7還包括這樣一個(gè)可調(diào)衰減器和/或放大器，它根據(jù)控制信號(hào)TX_POWER調(diào)節(jié)通過天線8的RF功率電平?？刂菩盘?hào)TX_POWER是借助控制單元9根據(jù)語音編碼器2的用戶速率和/或信道編碼器3的信道編碼產(chǎn)生的，這一點(diǎn)將在下面詳細(xì)描述。
在接收機(jī)中，由接收機(jī)天線27接收的RF信號(hào)經(jīng)射頻(RF)元件26被加至解調(diào)器25，在那里接收脈沖串被調(diào)制到基帶頻率。從解調(diào)器25將根據(jù)圖4的下面部分的幀結(jié)構(gòu)饋送至去交織器24，去交織器24以上面所描述的方式處理所述幀結(jié)構(gòu)。
在下文中，將通過一個(gè)示例公開根據(jù)圖1和2的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。參照?qǐng)D5，假設(shè)語音編碼器2和語音解碼器22有5種語音編碼可用，即S1、S2、S3、S4和S5，其中S1＜S2＜S3＜S4＜S5，也就是說，S5為最大速率而S1為最小速率。相應(yīng)地，信道編碼器3和信道解碼器23有5個(gè)不同的信道編碼，且由所述諸信道編碼引起的傳遞速率的增加為C1、C2、C3、C4和C5，以使信道編碼器3的輸出處和信道解碼器23的輸入處總的傳遞速率R實(shí)質(zhì)上為常數(shù)。由信道編碼引起的傳遞速率的增加在這里被稱為信道編碼速率。換句話說，導(dǎo)致最小傳遞速率增加的信道編碼，或信道編碼速率(最壞的信道編碼)對(duì)應(yīng)于最大語音編碼速率S5，而最高信道編碼速率C1(最有效的信道編碼)對(duì)應(yīng)于最小語音編碼速率S1。因此，C1＞C2＞C3＞C4＞C5。在某些應(yīng)用中，對(duì)于最大語音編碼S5可能根本沒有信道編碼，即C5＝0。此外，一個(gè)特定的RF發(fā)射電平P1、P2、P3、P4和P5對(duì)應(yīng)于每對(duì)語音編碼速率/信道編碼速率S1/C1、S2/C2、S3/C3、S4/C4和S5/C5，其中P1＞P2＞P3＞P4＞P5。換句話說，在低的語音編碼速率S1上，使用高的信道編碼速率C1(有效糾錯(cuò))和低的發(fā)射功率電平P1。
從一個(gè)語音塊到另一個(gè)語音塊，語音編碼速率S、信道編碼速率C和發(fā)射功率P有利地改變。這一點(diǎn)在圖3中用曲線圖描述。在時(shí)間周期0-T1期間，第一個(gè)語音塊被發(fā)送，為此使用語音編碼速率S2、信道編碼速率C2和發(fā)射功率P2。在第二個(gè)語音塊中，語音編碼器2使用更高的語音編碼速率S3，藉此，控制單元9為信道編碼器3選擇信道編碼速率C3并指示RF元件7使用發(fā)射功率P3。語音編碼器2為第三個(gè)語音塊選擇最低的語音編碼速率S1，作為其結(jié)果，控制單元9選擇信道編碼C1和最低發(fā)射功率P1。對(duì)于第四個(gè)語音塊，信道編碼器2選擇語音編碼速率S4，作為其結(jié)果，控制單元9必須選擇一個(gè)較低的信道編碼速率C4和一個(gè)相對(duì)較高的發(fā)射功率P4。作為結(jié)果，發(fā)射功率P不斷地隨所用傳遞速率而改變，這導(dǎo)致平均發(fā)射功率PAVE保持顯著地低于最高語音編碼速率S5所要求的最大發(fā)射功率P5。在傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，其中功率電平不隨傳遞速率改變，根據(jù)最高語音編碼速率S5，發(fā)射功率電平被不變地置于電平P5。因此，本發(fā)明導(dǎo)致非常低的平均功率電平，并因此導(dǎo)致移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中較低的干擾電平，便于蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的頻率再用。
必須指出，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置功率電平的同時(shí)，還使用蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)功率調(diào)節(jié)算法，所述算法被用于考慮移動(dòng)臺(tái)與基站之間的距離。
在本發(fā)明的第二實(shí)施方式中，由較低的語音編碼速率提供的額外容量不是用于更有效的信道編碼，而是用于在幾個(gè)相繼的時(shí)隙中重發(fā)同一信息。當(dāng)在分離的時(shí)隙中接收的并包含相同信息比特的諸脈沖串在接收機(jī)中合并時(shí)，實(shí)現(xiàn)多徑衰落分集接收(時(shí)間分集接收)，它改善了連接的干擾容限。于是，發(fā)射功率可以減小補(bǔ)償通過分集接收所達(dá)到的改善干擾容限的量，使得該連接的比特差錯(cuò)率實(shí)質(zhì)上保持在初始電平上。因此，在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，語音編碼速率可被用作一個(gè)較低的平均發(fā)射功率和用作一個(gè)較低的干擾電平。將在后面參照?qǐng)D1和2的框圖再次描述這個(gè)可供選擇的實(shí)施方式。
除信道編碼器3只有一種信道編碼可用這個(gè)事實(shí)之外，圖1的發(fā)射機(jī)基本類似于本發(fā)明的最佳實(shí)施方式中的發(fā)射機(jī)。假設(shè)語音編碼器2的語音編碼速率從最大速率下降至一半速率，從而，由語音編碼器2提供的語音信息比特?cái)?shù)減少至一半。由語音編碼器為控制單元9提供較低語音編碼速率的信息，并且控制單元9將信道編碼器3指向重發(fā)模式。在重發(fā)模式中，信道編碼器3保持與在全速率時(shí)相同的信道編碼，但它形成一個(gè)信道編碼語音塊，該語音塊包含兩倍的從語音編碼器2接收的語音信息比特。例如，圖4中的信道編碼語音塊的子塊I和II可以包含第一語音信息比特，子塊III和IV可以再一次包含相同的語音信息比特。交織器4將從信道編碼器3接收的根據(jù)圖4的語音幀的諸子塊交織成將以脈沖串形式發(fā)送至接收機(jī)的4個(gè)相繼時(shí)隙TS4。同時(shí)，控制單元9指示射頻元件7使用一個(gè)對(duì)應(yīng)于半速率語音編碼的較低的發(fā)射功率。一個(gè)信道編碼語音塊可以有利地包含這樣一個(gè)控制參數(shù)，該控制參數(shù)若干次倍增語音塊中所含的相同信息。在上面公開的例子中，相同的語音信息被發(fā)送2次，但當(dāng)語音編碼速率降至1/3時(shí)，重發(fā)數(shù)為3；當(dāng)語音編碼速率降至1/4時(shí)，重發(fā)數(shù)為4，等等。
在接收機(jī)中，語音信息的多重傳輸被用于時(shí)間分集接收。這可用多種可供選擇的方式實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，去交織器24在4個(gè)相繼的時(shí)隙TS4中形成一個(gè)接收脈沖串的語音塊，如上面所公開的那樣，所述語音塊被加至信道解碼器23。信道解碼器23每次用相同的信道編碼方法解碼該語音塊。于是，在信道編碼語音塊所含控制參數(shù)的基礎(chǔ)上，它能夠多次檢測出語音塊包含同一信息。通過選擇那些有最低比特差錯(cuò)率的語音信息比特，信道解碼器23可以利用多重語音信息，并將這些語音信息位發(fā)送至語音解碼器22。其他含有相同信息的語音信息比特被舍棄?？晒┻x擇地，信道解碼器23可以用適當(dāng)?shù)姆椒ê喜⒅匕l(fā)的語音信息比特，并且將合并的語音信息提供給語音解碼器22。
上述諸圖和有關(guān)的解釋僅用來描述本發(fā)明。本發(fā)明可以在所附權(quán)利要求書中所陳述的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)改變其細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種傳輸用戶信號(hào)的方法，當(dāng)用戶信號(hào)的比特率在傳輸期間改變時(shí)，用于在蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)電路交換連接上傳輸用戶信號(hào)，特別是語音或視頻信號(hào)，其特征在于為電路交換連接分配這樣一個(gè)容量，它相應(yīng)于可變速率用戶信號(hào)的最大比特率，當(dāng)用戶信號(hào)的比特率低于所述最大比特率時(shí)，使用電路交換連接的額外容量以改善該連接的干擾容限，當(dāng)用戶信號(hào)的比特率低于所述最大比特率時(shí)，與改善的干擾容限成比例地降低發(fā)射功率。
2.權(quán)利要求1中所要求的一種方法，其特征在于與改善的干擾容限成比例地降低發(fā)射功率，以便比特差錯(cuò)率實(shí)質(zhì)上保持不變。
3.權(quán)利要求1或2中所要求的一種方法，其特征在于改善發(fā)射信號(hào)的干擾容限包含采用更有效的信道編碼。
4.權(quán)利要求1或2中所要求的一種方法，其特征在于改善發(fā)射信號(hào)的干擾容限包含用于分集接收的用戶信息比特的多重傳輸。
5.一種蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)，用于在一個(gè)電路交換連接上傳輸用戶信號(hào)，特別是語音或視頻信號(hào)，傳輸期間所述信號(hào)的比特率改變，其特征在于該電路交換連接的容量相應(yīng)于可變速率用戶信號(hào)的最大比特率，該系統(tǒng)擁有多個(gè)具有不同效率的可用信道編碼，信道編碼用于用戶信號(hào)的每一比特率，以便當(dāng)用戶信號(hào)的比特率低于所述最大比特率時(shí)，電路交換連接的額外容量被用于改善連接的干擾容限，發(fā)射功率取決于所用的信道編碼，使得發(fā)射功率隨信道編碼效率的增加而降低，而比特差錯(cuò)率實(shí)質(zhì)上保持不變。
6.一種蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)，其中用戶信號(hào)，特別是語音或視頻信號(hào)，在一個(gè)電路交換連接上傳輸，傳輸期間所述信號(hào)的比特率改變，其特征在于該電路交換連接的容量對(duì)應(yīng)于可變速率用戶信號(hào)的最大比特率，該系統(tǒng)被安排以使用電路交換連接的供用戶信息比特的多重傳輸用的額外容量，以改善系統(tǒng)的干擾容限，當(dāng)用戶信號(hào)的比特率小于或等于所述最大比特率的一半時(shí)，所述容量被釋放，該系統(tǒng)被安排以使用改善的干擾容限以便降低發(fā)射功率和系統(tǒng)的干擾電平。
7.一種發(fā)射機(jī)，用于在蜂窩無線系統(tǒng)中的一個(gè)電路交換連接上傳輸用戶信號(hào)，特別是語音或視頻信號(hào)，所述發(fā)射機(jī)包含一個(gè)可變比特率用戶信號(hào)源(2)，比如一個(gè)語音或視頻編碼器，一個(gè)信道編碼器(3)，一個(gè)具有可調(diào)發(fā)射功率的無線發(fā)射機(jī)單元(7)，其特征在于分配給電路交換連接的容量相應(yīng)于用戶信號(hào)的最大速率，對(duì)于用戶信號(hào)的最大比特率，信道編碼器(3)有一個(gè)第一相對(duì)最小效力信道編碼或根本沒有信道編碼，而對(duì)每個(gè)用戶信號(hào)的較低比特率，有一個(gè)相對(duì)更有效的信道編碼，該信道編碼利用降低傳遞速率所釋放的電路交換連接的容量，用以改善連接的干擾容限，無線發(fā)射機(jī)單元(7)的發(fā)射功率(Tx_POWER)取決于信道編碼器所用的信道編碼，使得發(fā)射功率隨信道編碼效率的增加而降低，而比特差錯(cuò)率實(shí)質(zhì)上保持不變。
8.一種收發(fā)信機(jī)，用于在蜂窩無線系統(tǒng)中的一個(gè)電路交換連接上傳輸用戶信號(hào)，特別是語音或視頻信號(hào)，包含一個(gè)可變比特率用戶信號(hào)源(2)，比如一個(gè)語音或視頻編碼器，一個(gè)信道編碼器(3)，一個(gè)信道解碼器(23)，一個(gè)具有可調(diào)發(fā)射功率的無線發(fā)射機(jī)單元(7)，一個(gè)無線接收機(jī)單元(26)，其特征在于分配給電路交換連接的容量相應(yīng)于用戶信號(hào)的最大速率，對(duì)于用戶信號(hào)的最大比特率，信道編碼器(3)有一個(gè)第一相對(duì)最小效力信道編碼或根本沒有信道編碼，而對(duì)每個(gè)用戶信號(hào)的較低比特率，有一個(gè)相對(duì)更有效的信道編碼，該信道編碼利用降低傳遞速率所釋放的電路交換連接的容量，用以改善連接的干擾容限，無線發(fā)射機(jī)單元(7)的發(fā)射功率取決于信道編碼器所用的信道編碼，使得發(fā)射功率隨信道編碼效率的增加而降低，而比特差錯(cuò)率實(shí)質(zhì)上保持不變，信道解碼器(23)被安排以在接收信號(hào)上檢驗(yàn)所述第一和所述每一個(gè)更有效的信道編碼，并選擇具有最少數(shù)量差錯(cuò)的信道編碼。
9.一種收發(fā)信機(jī)，用于在蜂窩無線系統(tǒng)中的一個(gè)電路交換連接上傳輸用戶信號(hào)，特別是語音或視頻信號(hào)，包含一個(gè)可變比特率用戶信號(hào)源(2)，比如一個(gè)語音或視頻編碼器，一個(gè)信道編碼器(3)，一個(gè)信道解碼器(23)，一個(gè)具有可調(diào)發(fā)射功率的無線發(fā)射機(jī)單元(7)，一個(gè)無線接收機(jī)單元(26)，其特征在于分配給電路交換連接的容量相當(dāng)于用戶信號(hào)的最大速率，對(duì)于用戶信號(hào)的最大比特率，信道編碼器(3)有一個(gè)第一相對(duì)最小效力信道編碼或根本沒有信道編碼，而對(duì)每個(gè)用戶信號(hào)的較低比特率，有一個(gè)相對(duì)更有效的信道編碼，該信道編碼利用降低傳遞速率所釋放的電路交換連接的容量，用以改善連接的干擾容限，無線發(fā)射機(jī)單元(7)的發(fā)射功率取決于信道編碼器所用的信道編碼，使得發(fā)射功率隨信道編碼效率的增加而降低，而比特差錯(cuò)率實(shí)質(zhì)上保持不變，發(fā)射信號(hào)包含關(guān)于所用的比特率或信道編碼或其中的一個(gè)變化的信息，信道解碼器(23)被安排以基于所述信息選擇用于接收信號(hào)的信道編碼。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)用戶信號(hào)的比特率在傳輸期間改變時(shí)在一個(gè)電路交換連接上傳輸用戶信號(hào)特別是語音或視頻信號(hào)的方法、發(fā)射機(jī)和收發(fā)信機(jī)。該發(fā)射機(jī)包含一個(gè)可變比特率用戶信號(hào)源(2),比如一個(gè)語音或視頻編碼器,一個(gè)信道編碼器(3),一個(gè)發(fā)射功率可調(diào)的無線發(fā)射機(jī)單元(7)。分配給電路交換連接的容量相當(dāng)于用戶信號(hào)的最大速率。對(duì)于用戶信號(hào)的最大比特率,信道編碼器(3)有一個(gè)第一相對(duì)最小效力信道編碼或根本沒有信道編碼,而對(duì)每個(gè)用戶信號(hào)的較低比特率,有一個(gè)相對(duì)更有效的信道編碼,該信道編碼利用降低傳遞速率所釋放的電路交換連接的容量,用以改善連接的干擾容限。無線發(fā)射機(jī)單元的發(fā)射功率取決于信道編碼器所用的信道編碼,所以發(fā)射功率隨信道編碼效率的增加而降低,而比特差錯(cuò)率實(shí)質(zhì)上保持不變。這在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中導(dǎo)致一個(gè)較低的平均功率電平和一個(gè)減小的干擾電平。
文檔編號(hào)H04L1/08GK1191048SQ96195450
公開日1998年8月19日 申請(qǐng)日期1996年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月12日
發(fā)明者氏春·豪卡薩洛, 埃薩·瑪爾卡瑪基, 哈里·豪卡薩洛 申請(qǐng)人:諾基亞電信公司, 諾基亞移動(dòng)電話有限公司