CN1394447A - 同时进行语音与数据交换的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
在非连续发射与接收模式下,简化版的A类GPRS/EDGE移动站(202)通过专用的业务信道(204)将GPRS/EDGE数据的发射与接收结合起来,且该移动站包括从分组切换信道流入或流出GPRS/EDGE数据的机制,以及一个语音时隙可以可选择地与或一个或多个GPRS/EDGE数据时隙关联。通过专用的语音业务信道(204),在出现线路切换的语音数据(208)与静音描述帧数据(210)之间发射GPRS/EDGE分组数据(212),可以通过专用GSM语音业务信道(204)同步发射GPRS/EDGE分组数据与线路切换的语音数据的同步发送。
Description
技术领域
本发明一般涉及在GSM通信系统的信号发送,尤其是涉及允许线路切换的语音与GPRS数据交换同时进行的方法及装置。
背景技术
全球移动通信系统(GSM)通用分组无线业务(GPRS)允许用户以端对端分组交换的方式实现收发数据,而无须使用线路切换方式的网络资源。当数据传输具有如下特征时,GPRS对无线及网络资源的利用更有效:i)基于分组方式;ii)间歇性且非周期;iii)可能频繁发生的小数据量传输,例如少于500字节;或iv)发生不频繁的大数据量传输,例如多于几十万字节。用户应用可包括互联网浏览、电子邮件等等。
欧洲电信标准学会(ETSI)GSM规范中将GPRS移动站定义为一种“移动站类”。移动站类规定了移动站运行于分组模式、线路切换模式或同时运行这两种模式时必须遵循的规则。例如,一种此类移动站类为A类移动站,其同时支持在线路切换的语音业务与分组切换的数据业务上的同步连接、监测、激活、调用与业务流。而定义B类移动站,其仅支持在线路切换的语音业务与分组切换的数据业务上的同步连接、监测与激活,而调用与业务流只能互斥地用于其中一种业务。最后,定义C类移动站,只支持非同步连接,即连接是互斥的,只能是线路切换的语音业务或分组切换的数据业务中的一种。
在某些情况下,移动站类可以由用户指定或更改,这要受到诸如出厂设置及设备限制等条件的制约。例如,某个用户应用可以发出指令,改变当前用户设备的移动站类别。由于用户可以对移动站类身份实施控制,因此这些移动站类别被视为“有效”类。
提供A类移动站时存在一个问题,在处理线路切换的语音业务和分组切换的数据业务时,需要两个接收机和两个发送机,需要具备合成器/双工器、通用的用户身份模块(SIM)卡接口,同时,视期望嵌入的用户应用数目,可能还需要附加呼叫处理器。这就要求移动站生产厂商为这样的设备开发一种全新的结构,这将导致设备成本的增加。
如图1所示,在已知的固定分配GPRS/EDGE媒体访问控制操作中,信号流程为:时隙分配位图从网络发送至物理层100,即层1。媒体访问控制器110识别一个地址,无线连接控制器120向其置入控制信息。无线资源层130向媒体访问控制器110发送一个表示传送时间的位图,由媒体访问控制器110向物理层100传送GPRS/EDGE数据。另一方面,在现有的动态分配GPRS/EDGE媒体访问控制操作中,信号流程为:控制分组信息发送至一个移动站的物理层140,由媒体访问控制器150解码并识别地址或上行链路状态标志(USF),赋予移动站传送TDMA帧的权限,使得GPRS/EDGE数据被传送至物理层140。
业务的实现方法存在一些技术问题,除此之外,业务还对移动站及基站的信号装置有很大的影响,那种希望设计简化的A类移动站业务的企图已被证明是无效的。例如,如果已经有一条专用信道用于以普通方式传输语音信息,将现有的GPRS媒体访问控制方法用于另一条专用信道,这种方式将允许移动站在两个方向上交接,即:当线路切换的语音呼叫可能已被移交至另一个GSM单元时,分组切换的数据传输仍在原有的GSM单元中,或者被强制选择到另外一个没有线路切换的语音呼叫驻留的不同单元中。这就要求移动站支持对两路RF信道的同步接收,这远远超出了简化同步语音/数据业务的范围。
因此,需要提出一种允许利用现有的移动站硬件结构来进行线路切换的语音与GPRS数据同步交换的简化方法。
附图简要说明
图1为现有技术的GPRS/EDGE媒体访问控制操作的固定与动态分配的原理图。
图2为根据本发明的通信系统原理图。
图3为根据本发明的传输信道示意图。
图4为根据本发明的系统结构原理图。
图5为根据本发明的上行链路信号原理图。
图6为根据本发明的下行链路信号原理图。
图7为根据本发明的时隙分组原理图。
图8为根据本发明的GPRS/EDGE A类移动站简化版本的工作流程图。
优选实施例的具体说明
本发明是所定义的GPRS/EDGE A类移动站的简化版本,在专用通信信道的非连续发送及接收模式下,将GPRS/EDGE数据的发送与接收予以合并,并且包含有这样一种机制,语音时隙可以与一个或多个GPRS/EDGE数据时隙结合,GPRS/EDGE数据可以流入或流出分组切换信道。
如图2所示的通信系统200,包括一个移动站202,例如一个手持设备,通过与基站子系统206相连的通信信道(TCH)204,遵从ETSIGSM规范,接收或发送线路切换的语音数据与分组切换的数据。当数据由基站子系统206向移动站202传送,通常称为“下行链路”传输;而数据由移动站202传送至基站子系统206则通常被称为“上行链路”传输。尽管图1中仅画出一个移动站与一个基站子系统,应该理解实际的通信系统包含许多动站与基站子系统。
如图2及图3所示,在移动站202与基站子系统206之间进行非连续发送(DTX)操作时,在未传送普通的语音或信令帧208时,除了在上行链路的某些TDMA帧中发送的静音描述符(SID)帧210周期性发射外,移动站停止通过通信信道204与基站子系统206进行的发射。因此,只要改进信道访问方法使之与DTX的特征适应,两个SID帧210之间的帧间隔212就可以被用来传送GPRS/EDGE数据。类似地,在非连续接收(DRX)操作中,在没有语音或信令帧208时,移动站202周期地接收SID帧210,因此,在普通的线路切换GSM语音、信令或SID帧未被接收的间隔内,移动站202可以接收GPRS/EDGE数据。
如图4所示,每个移动站的结构都包括一个声码器214,作用是压缩由接收控制逻辑组件216引入声码器214的语音数据,接收控制逻辑组件驻留于物理层218,或者称为层1(L1)。物理层218提供射频硬件与呼叫处理器(未示出)间的接口,包括物理数据接收与发送的排序、接收机增益控制、发送机功率控制、信号电平测量等等。
此外,GPRS/EDGE数据帧被接收控制逻辑组件216引入媒体访问控制器(MAC)层220。媒体访问控制器220向物理层218发送或从其中接收基于分组方式的信息,主要包括通知移动站202在给定时刻有发送权限的逻辑。媒体访问控制器220还用来识别表示下行链路方向的移动站地址的消息。
继续考察图4,根据本发明,位于物理层218还有一个发送控制组件222,它的作用是分析在非连续发送DTX模式期间发送的上行链路数据,并在流动MAC操作模式下,授权MAC组件发送数据,这将在下面进行介绍。此外,现有的GPRS/EDGE MAC(如图1)可根据本发明进行改进,以增加流动MAC模式,进而可以由网络发出命令。
无线资源(RR)层224从物理层218接收信令消息,位于无线资源层224的分配控制逻辑组件226分布于在移动站202的无线资源(RR)层224、物理层(层1)218,以及无线链路控制器(RLC)228之间。分配控制逻辑组件226的作用是分配逻辑,对应于根据本发明定义的简化板A类GPRS/EDGE移动站,分配的逻辑通知移动站这是一个操作,还可以通知移动站相关的任何时隙(如果有的话)的分配。除了通过物理层218传递始发于网络的信息外,无线资源层224还控制移动站202附属与无线信息的面向网络的信令,即时隙分配、分组数据信道配置/拆卸、RF信道分配,等等。无线链路控制器228主要涉及无线层的误差修正,即吸收由信道衰减引起的周期性误差,并处理GPRS/EDGE数据传输配置及拆卸的某些特征。分配控制逻辑组合226分析与参数有关的分配信息,这些参数是根据本发明提出的简化版A类GPRS/EDGE移动站的参数,并且依据本发明,还可以设置物理层218以发射及/或接收一个或多个时隙,下文将对此具体介绍。这包括如下分配方式:一个语音时隙与一个数据时隙组合,或者与根据移动站的多个紧密结合的数据时隙的组合。如果一个或多个数据时隙与语音/交替数据时隙相关联,网络将发布每个时隙的MAC模式,通知移动站如何确定它何时具有发射权限。
最后,仍如图4所示,信道解码器232中的现有解码操作230发送相关信息至接收帧鉴别器234,原始解码数据从信道解码器232中的现有解码操作230传输至物理层218中的接收控制逻辑组件216。信道解码器232中的接收帧辨识器组件234区分语音帧与GPRS/EGPRS数据帧,并向物理层218提供每个解码帧。
根据本发明,应用了一种附加的GPRS媒体访问控制(MAC)模式,在这种模式下,GPRS数据流入或流出线路切换方式的空接口。将这种方法用于GPRS/EDGE数据流入或流出分组切换信道,数据就能象线路切换的信息一样,在非周期发送DTX与非周期接收DRX期间,在相同的线路切换语音时隙上发送或接收。尽管媒体访问控制器层220工作于线路切换方式,媒体访问控制层220之上的数据的基于分组的本质仍被保留,即它的寻址、无线链路控制(RLC)协议、逻辑链路控制(LLC)等均不变。
重要的是,“流动”MAC模式禁用了基于分组的GPRS MAC性能,在这种方式下移动站从网络中得到通知获取发送权限。这是因为,根据本发明的操作,在动态时隙分配模式下不必监测授权发送的上行链路状态标志(USF),在固定分配模式下也不必监测传送位图。而且,根据本发明,移动站发送的权限是由上行链路时隙分配以及在DTX模式下发送数据的时间有效性决定的。
一旦媒体访问控制器层220被设置为流动模式,它就从上行链路方的DTX物理层逻辑获悉发送权限,而不是从网络获悉。在下行链路方,信道解码器进行判断接收到的是语音帧或者是GPRS/EDGE数据帧的识别;语音帧采用普通方式处理,而GPRS/EDGE数据帧被物理层218发送至媒体访问控制器层220,在物理层218实施其他级别的识别,即寻址与控制/数据的区分。下行链路实例说明了信道解码器232如何将语音与数据帧区分开来,信道解码器232同时支持原始解码数据及关于物理层218的数据帧信息。这种识别可以由DSP信道解码器(图6)通过分析为GPRS/EDGE数据与CS语音帧不同设置的窃用标志实现,也可以通过分析接收到的脉冲串(burst)中的训练顺序序列实现,语音脉冲串与GPRS/EDGE数据脉冲串是不同的遍历序列,具有不同的相关函数,因此可以被用来区分这两类帧。
如图5所示,在根据本发明的流动MAC操作的上行链路信号流程中,物理层218可以即时了解传送的是线路切换的语音、静音描述帧还是信令帧。物理层218赋予媒体访问控制器220权限发送普通线路切换的语音帧、信令语音帧及静音描述帧。如图6所示,在根据本发明的流动MAC操作的下行链路信号流程中,物理层218从DSP信道解码器219接收原始解码的信道数据与帧类型信息。物理层218利用帧类型信息向声码器214传送语音帧,向媒体访问控制器发送GPRS/EDGE数据帧。
根据本发明的联合和控制一个语音时隙与一个或多个GPRS/EDGE时隙的方法,对于允许多时隙的移动站类,在给定的单元及根据本发明定义的简化版A类GPRS/EDGE移动站操作的整个生命周期内,数据使用的时隙将与其它时隙或活动的线路切换的语音时隙紧密关联。为了简化移动接收/发送逻辑,要求所有与线路切换的语音时隙关联的附加时隙一个接一个地连接。
如图7所示,在非连续发送DTX与非连续接收DTX模式下,在普通语音、信令及静音描述帧间,流动的控制切换的语音与GPRS/EDGE数据都在时隙1内。在根据本发明定义的简化版A类GPRS/EDGE移动站操作的整个生命周期内,附加的时隙彼此紧密关联,被传输的GPRS/EDGE数据位于时隙2和3。三个时隙的应用如图7所示,本发明可能用到八个时隙的任意数目,并不局限于使用三个时隙。
在前述的实例中,线路切换的语音与GPRS/EDGE数据流在每个TDMA帧的时隙1内传输。此外,另外有两个时隙与时隙1紧密关联,即实例中的时隙2与时隙3。对于给定的单元,根据本发明定义的简化版A类GPRS/EDGE移动站操作的整个生命周期内,紧密关联的时隙存在于一个TDMA帧内所有分配的时隙是逻辑关联时的情况。线路切换的数据呼叫具有优先权,被优先移交,任何关联的数据时隙可能也可能不跟在线路切换的语音时隙之后。
在非连续发送及接收DTX/DRX模式下,而且/或者GPRS/EDGE数据发送一个或多个与有效的线路切换的语音时隙关联的时隙,当没有语音、普通信令或静音描述帧发射时,根据本发明定义的简化版A类GPRS/EDGE移动站的操作支持GPRS/EDGE数据发送的任意组合。因此,当非连续发送及接收DTX/DRX模式无效时,对于应用了根据本发明的定义的简化版A类GPRS/EDGE移动站操作的移动站,可能仅利用了用于GPRS/EDGE数据紧密关联数据时隙。根据本发明,也存在这样的可能,在非连续发送及接收DTX/DRX模式无效期间,仅对语音时隙使用交换数据的方法,而无需对紧密关联的独立的数据时隙使用该方法。
需要注意的是,尽管时隙是逻辑有界的,对于紧密关联的数据时隙,无需将其专用于一个移动站。因此,在下行链路的方向上,基站可能同时向不同的移动站分配数据块,由移动站在媒体访问控制器MAC层内识别并过滤出自己的地址。根据本发明,移动站只对线路切换的时隙进行测量,基站可能对紧密联系的数据时隙(如果有的话)实施下行功率控制,因为基站需要以一功率电平进行发射,该功率电平适合于数据块传送到的移动站。
根据本发明,如果包含一个语音时隙及一个或多个紧密关联的数据时隙,移动站可能应用前面讨论的三种MAC方法即固定时隙分配、动态时隙分配或由网络控制的流动MAC的任意一种,来控制移动站发送的权限。如果应用ETSI规定的固定或动态时隙分配方法,将允许节约上行链路资源,因为关联的数据时隙可被其它移动站使用。这与根据本发明定义的简化版A类GPRS/EDGE移动站的情况不同,后者利用了在语音、信令及SID信息之间的线路切换的数据的发送与接收,这种情况下,对于与语音业务共享的上行链路时隙,移动站必须使用流动MAC方法。
为了进入或退出定义的简化版A类GPRS/EDGE移动站的操作,根据本发明,需要应用现有的GSM GPRS/EDGE“网络控制的单元选择/重选”机制。它将提供进入或退出这种模式的简单方法,而无须太多的附加信令信息,而且,作为GPRS/EDGE中调节这种事件可能性的机制,它对与重选同时发生的任何传输过程的影响最小。这包括下述过程:规定发送端保留最后一个未确认的逻辑链路控制(LLC)帧;如果在传输过程中发生了重选,发送端从最后未确认的LLC帧开始,接收端清除重选的接收窗口,确保不丢失LLC层及以上层的数据。结果,如果重选定义的简化版A类GPRS/EDGE移动站的操作,根据本发明,将产生完全不同的时隙或信道编码方案分配,现有的GPRS/EDGE分类将吸收重选的影响。根据本发明,信息元素被指定给上行链路及下行链路分配消息以及包含参数的的时隙重构消息,例如根据本发明的紧密关联时隙分配。
图8所示为据本发明定义的简化版A类GPRS/EDGE移动站的操作。在步骤300中,存在线路切换的语音数据时,线路切换的语音数据通过一条被设置为专用于语音操作的通信信道发射(步骤310)。如果没有线路切换的数据,需要判断是否需要一个静音描述帧(步骤320)。如果需要,通过专用的业务信道发射静音描述帧(步骤330),否则,通过专用的业务信道发射一个关联的GPRS/EDGE帧(步骤340)。图8中步骤300-330表示的线路切换的语音与GPRS/EDGE数据的发送,可以参考上述图7中的时隙1进行介绍。
如果网络授权移动站在关联的数据时隙上发射(步骤350),在步骤360,GPRS/EDGE数据在一个或多个关联的时隙上发射,例如参考图7中的时隙2和3对此进行介绍,且操作返回至步骤300。
据本发明,所定义的简化版A类GPRS/EDGE移动站允许运营商在相对低价的具有单一接收机/发送机设备上提供同步语音与GPRS/EDGE数据业务。它还具有所期望的在3G系统与GPRS/EDGE之间提供连续服务。(3G系统支持同步线路切换的与分组切换的数据交换)
尽管已图示并介绍了本发明的特定的实施例,仍可以对此做出修改。为此,希望所提供的权利要求覆盖落在本发明的精神和范围内所有的改变与改进。
Claims (10)
1.一种通过专用的GSM语音业务信道同步发射GPRS/EDGE分组数据与线路切换语音数据的方法,包括如下步骤:
判断是否提供线路切换的语音数据,以被通过所述业务信道发射;
若没有线路切换的语音数据,判断是否必须通过业务信道传射静音描述帧;和
在线路切换的语音数据与所述静音描述帧之间,通过业务信道发射关联的GPRS/EDGE数据帧。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括如下步骤:
判断是否已授权在当前TDMA中帧内的时隙中发射先前分配的关联GSM/EDGE数据;
在关联的时隙上进行发射。
3.根据权利要求1所述的方法,还包括如下步骤:联合并控制语音时隙与数据时隙,其中,所述数据时隙彼此并与所述语音时隙紧密关联。
4.一种通信系统,包括:
基站子系统;和
通过与基站子系统连接的业务信道接收并发射线路切换语音数据与分组切换数据的移动站,其中,该移动站与基站子系统间进行非连续发射及非连续接收操作时,在发生于语音与信令帧及静音描述帧之间的关联时隙的帧周期内,该移动站向基站子系统发射分组切换数据,并接收由基站子系统发出的分组切换数据。
5.根据权利要求4所述的通信系统,进一步包括分配控制逻辑组件层,用以通知所述移动站所述关联时隙的分配。
6.根据权利要求4所述的通信系统,其中,在非连续发射与非连续接收操作过程中,与线路切换数据相同,在相同的线路切换语音时隙上发射和接收分组切换的数据,所这移动站的发射由上行链路时隙分配与在非连续发送操作中发送数据的时间的可用性控制。
7.根据权利要求4所述的通信系统,还包括:
物理层;和
组织从物理层接收或向其发送基于分组的信息的媒体访问控制器层,所述基于分组的信息包括通知所述移动站获取发射权限的逻辑。
8.根据权利要求4所述的通信系统,其中,所述关联时隙包括语音时隙与数据时隙,且该数据时隙彼此并且与所述语音时隙紧密关联。
9.根据权利要求4所述的通信系统,其中,在非连续发射与非连续接收操作中,在第一个时隙内的语音与信令帧及静音描述帧之间,线路切换的语音数据与分组切换的数据形成数据流,并且分组切换的数据位于一个或多个紧密关联的附加时隙之内。
10.一种通信系统,包括:
基站子系统;
通过与基站子系统连接的业务信道接收并发射线路切换语音数据与分组切换数据的移动站,其中,该移动站与基站子系统间进行非连续发射及非连续接收操作时,在发生于语音与信令帧及静音描述帧之间的关联时隙的帧周期内,该移动站向基站子系统发射分组切换数据,并接收由基站子系统发出的分组切换数据。
物理层;
组织从物理层接收或向其发送基于分组的信息的媒体访问控制器层,所述基于分组的信息包括通知所述移动站获取发射权限的逻辑。
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