專利名稱：Egprs信道上實時用戶和非優先級用戶的多路復用的制作方法
背景技術：
本發明涉及無線電通信系統，具體而言，涉及有效地利用語音通信寂靜時間的技術和結構。
商業通信系統的發展，特別是全世界范圍內蜂窩無線電電話系統爆炸式的增長，已經迫使系統設計員尋找辦法來提高系統容量和靈活性，同時又不至于使通信質量下降到用戶難以忍受的程度。移動呼叫可以用例如電路交換、分組交換或者它們的某種組合方式來選擇路由。越來越需要將移動蜂窩電話網絡，例如全球移動通信網絡，跟因特網協議(IP)網絡連接和集成起來，為呼叫選擇路由。在因特網協議網絡上為話音呼叫選擇路由常常叫做“IP話音”，更加簡潔地叫作VoIP。
分組交換技術可以是面向連接的(例如X.25)，也可以是象IP一樣“無連接的”，不需要建立和撤銷物理連接，這一點跟電路交換技術完全不同。這樣能夠縮短數據的等待時間，提高信道處理相對較短、突發或者交互式事務的效率。無連接分組交換網絡將路由選擇功能分布在多個路由選擇點，從而避免出現使用中央交換集線器的時候會出現的通信瓶頸。用適當的終端系統尋址技術對數據進行“打包”，然后通過數據路徑在獨立的單元中發送。通信終端系統之間的中間系統，有時叫作“路由器”，為每一個數據包確定最合適的路由。路由選擇是建立在多項特性的基礎之上的，包括最小費用路由或者是按照費用選擇；鏈路容量；等待傳送數據包的數量；鏈路安全要求和中間系統(節點)的工作狀態。
圖1畫出了用于通過空中鏈路進行通信的代表性體系結構，它采用分組數據協議，在移動終端系統(例如移動臺)、移動數據基站(MDBS)和移動數據中間系統(MD-IS)之間提供連接。下面對圖1中的單元和考慮可選射頻技術的時候每個單元的途徑進行描述。
因特網協議/無連接網絡協議(IP/CLNP)是整個傳統數據網絡都廣泛支持的無連接網絡協議。這些協議跟物理層無關，并且當射頻技術發生改變的時候最好是不作改變。
安全管理協議(SMP)在空中鏈路接口中提供安全性服務。提供的服務包括數據鏈路保密、M-ES鑒權、密鑰管理、訪問控制和算法可更新能力/替換。采用不同射頻技術的時候SMP應該維持不變。
無線電資源管理協議(RRMP)對移動單元使用射頻資源進行管理和控制。無線電資源管理協議和有關程序專用于AMPS RF基礎設施，要根據采用的射頻技術來加以改變。
移動網絡注冊協議(MNRP)跟移動網絡位置協議(MNLP)一起使用，從而能夠對移動終端系統進行注冊和鑒權。采用不同射頻技術的時候移動網絡注冊協議不應該改變。
移動數據鏈路協議在MD-IS和M-ES之間提供有效的數據傳輸。MDLP支持移動系統移動、移動系統節電、射頻信道資源共享和差錯恢復。采用不同射頻技術的時候MDLP不應該改變。
媒介訪問控制(MAC)協議和有關程序控制對射頻信道共享接入M-ES方法的管理。這一協議和它的功能是由不同射頻技術提供的。
在分組數據系統中引入了新的服務或者應用，例如VoIP這樣的實時(RT)服務，的時候，網絡上將會有大量的服務質量(QoS)要求。某些用戶，例如使用實時話音應用的那些，會對傳輸資源的可獲得性有非常高的要求，而發送短消息或者電子郵件的用戶則會對傳輸資源較低的可獲得性感到滿意。
例如，在著名的通用移動通信系統(UMTS)中，有四類服務質量對話類；流類；交互類和背景類。這些類之間的主要區別是對通信延遲的敏感性。傳統類的通信是對延遲非常敏感的通信，而背景類通信則是對延遲最不敏感的通信類。對話類和流類用于傳遞實時通信數據流，交互類和背景類用于傳遞因特網應用信息(例如WWW、電子郵件、遠程登錄、FTP等等)。
實時業務包括對保留接入信道的時間約束。也就是說，連續數據包的發送和/或接收中延遲對服務質量(例如對話音質量)會有不受歡迎的明顯影響。對于對質量要求較高的通信，這些時間約束問題可以通過以預先確定的時間間隔總是保留接入時間來加以解決。通過這種方式，實時通信可以不受打斷地進行，因為不管有沒有數據包要發送都要給它分配通信資源。也就是說，在實時話音通信中會出現例如寂靜時間，而為了節省電池資源，在寂靜時間內不需要發送信號。
寂靜時間可以用一個話音活動檢測器(VAD)檢測到。在寂靜時間內，將一個寂靜描述符(SID)發送給接收機。這個寂靜描述符告訴接收機寂靜時間已經開始。另外，寂靜描述符還說明要在接收機那里產生的“舒適噪聲”的類型。接收機產生舒適噪聲，以便很好地模仿自然發生的背景噪聲，使接收機一方的用戶明白發射機和接收機之間的通道仍然在工作。除了寂靜描述符以外，還可以告訴發射機沒有檢測到任何話音活動，發射機可以降低它的發射機輸出功率，或者將它設置成0。這一技術叫作斷續發射技術(DTX)。采用了斷續發射技術的時候，系統中的干擾會被降低，因為發射機只會在有信息要發送的時候才發射輸出功率(例如檢測到有話音活動的時候)。
但是，由于資源被分配給實時業務用戶，而不管從發射機是否發送了數據包，因此最好是這些寂靜時間能夠以一種更有效的方式加以利用，在寂靜時間內讓其它應用使用分配的資源，而不降低實時業務的服務質量。
發明簡述本發明通過提供一種方法和系統，在實時通信中檢測到寂靜時間的時候將實時業務(例如語音通信)和非優先級或者對時間不敏感的業務(例如短消息和/或電子郵件業務)進行多路復用，來克服現有技術中的上述缺點。此外，在寂靜時間以后實時通信又開始的時候本發明中的方案退出這些其它業務。
一方面，本發明提供分配通信資源的一種方法。該方法包括將通信資源專用于實時應用；由實時應用監視資源的使用情況；在資源沒有被實時應用使用的時候將資源分配給非優先級應用使用的步驟。
另一方面，本發明提供用于分配通信資源的一種系統。該系統包括一個裝置，它能夠監視第一個應用的活動狀態，并發送一個狀態信號，還有一個開關跟這個發射機連接，對這個狀態信號作出響應。如果狀態信號說明第一個應用處于活動狀態，開關就將第一個應用跟發射機連接起來，如果狀態信號說明第一個應用不是處于活動狀態，這個開關就將第二個應用跟發射機連接起來。
再一方面，本發明提供一種系統，用于分配通信資源。這個系統包括第一個模塊，將通信資源專用于實時通信；還包括第二個模塊，用于監視實時應用對資源的使用情況；還有第三個模塊，當實時應用不使用資源的時候將資源分配給非優先級應用使用。
發明詳述在以下描述中，為了進行說明而不是為了進行限制，給出了具體細節，例如特定的電路板、電路元件、技術等等，以便全面地了解本發明。但是，對于本領域中的技術人員而言本發明顯然能夠用不同于這些具體細節的其它實施方案來實現。在其它情況下，省去了對眾所周知的方法、裝置和電路的詳細描述，以免喧賓奪主。
這里討論的示例性無線電通信系統采用時分多址(TDMA)協議，其中基站和移動終端之間的通信是在多個時隙中進行的。但是本領域中的技術人員會明白這里公開的概念也能夠用于其它協議，包括但不限于頻分多址(FDMA)、碼分多址(CDMA)、時分雙工(TDD)或者以上協議的某種組合。
圖2說明本發明的一個示例性實施方案。通信系統包括一個基站202和多個通信裝置204、206。通信裝置206包括一個收發信機211、一個語音編解碼器213以及完成VAD、SID和DTX功能的一個模塊207。通信裝置204包括一個收發信機205和一個非優先級(NP)應用215(例如短消息業務或者電子郵件業務)。這樣，在這個實例中，裝置206是一個RT裝置，裝置204是一個NP裝置。
基站202包括一個收發信機214，跟一個多路復用裝置212連接。多路復用裝置212有選擇地將語音編解碼器208或者其它實時(RT)應用和非優先級應用210跟收發信機214連接起來。雖然圖2中只畫出了一個非優先級應用，但是可以提供多個非優先級應用，有選擇地跟多路復用裝置212連接，有選擇地接入基站中的發射或者接收資源。
如圖所示，語音編解碼器208包括實現VAD、SID和DTX功能的一個模塊209。在一般情況下(也就是上行鏈路或者是下行鏈路)，當話音活動檢測器檢測到語音信號的時候，多路復用裝置212將語音編解碼器跟收發信機214連接起來。但是，當話音活動檢測器檢測到寂靜時間的時候，多路復用裝置212將非優先級應用210跟收發信機214連接起來。
這樣，多路復用裝置212使得非優先級應用能夠訪問實時(RT)應用使用的發射資源(例如塊)。由于有實時應用在工作的時候，至少有一些資源被實時應用占用，因此本發明能夠通過非優先級應用在沒有活動語音的時候“竊取”被占用的實時資源，來提高系統的總容量。
下行鏈路中不同應用的調度是在網絡的無線電鏈路控制(RLC)或者MAC層完成的。圖3A是一個流程圖，它說明本發明中下行鏈路的一項示例性調度技術。在寂靜時間內，由于寂靜語音塊不發送給實時裝置206，因此分配的發射資源被非優先級應用使用的時候，可以由實時裝置206產生舒適噪聲。另外，在寂靜時間內，還可以周期性地(例如每個480毫秒)發射包括寂靜描述符的上行鏈路塊，從而能夠更新用于產生舒適噪聲的參數。
語音編解碼器208中的話音活動檢測器檢查實時應用產生的每個實時語音塊。如果在步驟320中，話音活動檢測器在語音塊中檢測到語音，就在步驟322中為實時應用安排下行鏈路塊，多路復用裝置212將語音編解碼器208跟收發信機連接。如果話音活動檢測器檢測到寂靜語音塊，就將包括寂靜描述符的第一個下行鏈路塊發射給實時裝置206。在步驟323中，用寂靜描述符來產生(或者更新)用于產生舒適噪聲的參數。在步驟324中，為非優先級應用安排下一個下行鏈路塊，多路復用裝置212將非優先級應用210跟收發信機214連接起來。
通信裝置將包括語音信息的實時上行鏈路塊發送給基站202的時候，通信系統安排實時裝置206連續地發射它的上行鏈路塊。當實時裝置206檢測到寂靜時間的時候，實時裝置發送包括一個寂靜描述符的第一個上行鏈路塊，告訴通信系統實時裝置206正在進入寂靜時間。在寂靜時間內，可以周期性地發射包括寂靜描述符的更多的上行鏈路塊(例如每隔480毫秒)，從而能夠更新用于產生舒適噪聲的參數。但是在寂靜時間內，可以為非優先級應用分配上行鏈路資源(例如非優先級裝置204)，實時裝置206的實時應用仍然會被周期性地分配資源，從而使通信系統能夠確定什么時候實時應用希望恢復發送上行鏈路塊。在非活動期內，通過讓非優先級裝置204的非優先級應用使用分配給實時裝置206的實時應用的上行鏈路資源，非活動期結束的時候實時應用可能會丟失數據或者在重新獲得上行鏈路資源的時候出現延遲。為了保證服務質量，應當這樣來設置將上行鏈路塊分配給非優先級應用的頻率，在實時應用的上行鏈路塊和非優先級應用的額外吞吐量之間取得一個折中(損失和/或延遲)。
下面將參考圖3B描述以上技術的一個實例。在上行鏈路中，通信系統從實時裝置206接收一個上行鏈路塊。在步驟332中，通信系統判斷來自通信裝置206的上行鏈路塊是否包括一個寂靜描述符。如果檢測到語音而不是寂靜描述符，就在步驟336中為實時用戶安排下一個下行鏈路塊。但如果檢測到一個描述符，就在步驟334中按照以下方式安排下三個上行鏈路塊(1)為非優先級應用安排第一個上行鏈路塊；(2)為實時應用安排第二個上行鏈路塊；和(3)為非優先級用戶安排第三個上行鏈路塊。通過交替安排非優先級和實時上行鏈路塊，有語音塊要發射的時候就可以很快地恢復實時應用。本領域中的技術人員會認識到可以根據對系統的服務質量要求改變具體的交替模式。例如，對于一個周期有N塊，為實時應用安排一塊，為非優先級安排N-1塊。如果安排的上行鏈路實時塊的間隔很小(例如在2塊以內或者是20毫秒以內)，實時應用就不會明顯地丟失語音信息。但是其它的實時應用可能更能夠容忍在恢復通信之前數據塊的丟失，它就允許在安排的上行鏈路實時塊之間有更大的間隔(例如3塊或者更多)。
在步驟338中安排的上行鏈路實時塊期間，通信系統檢查是否已經發送了一個上行鏈路實時塊。如果已經發送上行鏈路實時塊，通信系統就檢查這個塊是包括語音還是包括寂靜描述符。如果它包括語音信號，就在步驟336中為實時應用安排下一個上行鏈路塊。如果在步驟340中上行鏈路實時塊包括一個寂靜描述符，就在通信系統里更新舒適噪聲參數，按照步驟334安排后面的三個上行鏈路塊。如果沒有向通信系統發送任何上行鏈路實時塊，就按照步驟334安排后面的三個上行鏈路塊。
圖4說明圖3B所示的本發明中示例性實施方案里如何分配塊。其中畫出了來自通信系統的下行鏈路幀、來自使用實時應用的通信裝置的上行鏈路幀和來自使用非優先級應用的通信裝置的上行鏈路幀。下行鏈路幀中的每一塊都包括一個上行鏈路狀態標志字段(USF)352、360和一個臨時流標識符字段(TFI)354。上行鏈路狀態標志字段告訴通信裝置分配下一個上行鏈路塊。例如，如果一個下行鏈路塊350包括有實時值的一個上行鏈路狀態標志(見USF 352)，就通知運行實時應用的通信裝置，它就被安排在下一個上行鏈路塊中發送一個實時塊362。但如果上行鏈路狀態標志的值是非優先級(見下行鏈路塊358，上行鏈路狀態標志360)，就通知使用非優先級應用的通信裝置它已經被安排在下一個上行鏈路塊中發射一個非優先級塊374。臨時流標識符354用于說明需要接收下行鏈路塊350、358的有效載荷356(例如語音數據)。上行鏈路塊還包括一個臨時流標識符字段，它說明發送者的身份(例如實時應用的臨時流標識符364和非優先級應用的臨時流標識符376)。
上行鏈路實時塊包括一個寂靜描述符368，說明寂靜時間開始。塊372和380代表在寂靜時間內實時通信裝置不使用的塊。通信系統通過在安排的時隙內接收塊382被告知實時通信裝置恢復實時通信。在安排的最后一個上行鏈路非優先級塊375以后用上行鏈路實時塊384恢復正常的實時通信。
在本發明的另外一個實施方案中，如果希望在安排的非優先級應用過程中恢復實時通信，可以將沒有發送的塊儲存在通信裝置中，在以后安排的塊中發送。這一技術會引入一個延遲，這個延遲正比于儲存在通信裝置中沒有發送的塊的數量。
前面已經描述了本發明的原理、優選實施方案和工作模式。但是本發明并不局限于上面討論的具體實施方案。盡管描述以上實施方案的時候針對的是時分多址技術，但是本領域中的技術人員會明白本發明可以用于任意數量的不同協議，例如碼分多址、時分多址、時分雙工等等。于是，上面描述的實施方案應當被看作是說明性的而不是限制性的，并且應當認識到本領域中的技術人員可以對上面的實施方案進行修改而不會偏離以下權利要求給出的本發明的范圍。
權利要求
1.一種分配通信資源的方法，包括以下步驟將通信資源專用于實時應用；監視所述實時應用使用資源的情況；和當資源沒有被所述實時應用使用的時候，將所述資源分配給非優先級應用使用。
2.權利要求1的方法，其中的監視步驟包括檢查第一塊中是否有實時應用，其中的分配步驟包括說明存在寂靜時間。
3.權利要求2的方法，其中的方法還包括以下步驟如果檢查步驟沒有檢測到有實時應用，就為非優先級應用發送一塊；和如果檢查步驟發現有實時應用，就發送所述第一塊。
4.權利要求1的方法，其中的實時應用是語音應用。
5.權利要求1的方法，其中的非優先級應用是短消息業務應用。
6.權利要求1的方法，其中的非優先級應用是電子郵件應用。
7.權利要求2的方法，其中說明存在寂靜時間的步驟包括發送一個寂靜描述符的步驟。
8.權利要求1的方法，其中的監視步驟還包括接收所述實時應用的一個活動狀態信號。
9.權利要求8的方法，其中的信號是從編解碼器發送出來的，并且說明存在一個寂靜時間。
10.權利要求8的方法，其中的信號包括一個寂靜描述符。
11.權利要求1的方法，其中的分配步驟為預定數量的塊分配資源。
12.權利要求11的方法，其中預定數量的塊少于或者等于代表所述實時應用能夠容忍丟失的塊的數量。
13.一種分配通信資源的系統，包括監視第一個應用活動狀態并且發送一個狀態信號的裝置；和跟發射機相連，響應所述狀態信號的一個開關，如果所述狀態信號說明第一個應用是活動的，其中的開關將第一個應用跟所述發射機相連，和如果所述狀態信號說明第一個應用不是活動的，其中的開關就將第二個應用跟所述發射機相連。
14.權利要求13的系統，其中的裝置是一個編解碼器，其中的狀態信號指示存在寂靜時間。
15.權利要求13的系統，其中的信號包括一個寂靜描述符。
16.權利要求13的系統，其中的第一個應用是一個實時應用。
17.權利要求13的系統，其中的第二個應用是一個非優先級應用。
18.權利要求16的系統，其中的第一個應用是一個語音應用。
19.權利要求16的系統，其中的第二個應用是一個短消息業務應用。
20.權利要求17的系統，其中的第二個應用是一個電子郵件應用。
21.一種分配通信資源的系統，包括將通信資源專用于實時應用的第一個模塊；監視所述實時應用是否使用所述資源的第二個模塊；和當實時應用不使用所述資源的時候，將所述資源分配給非優先級應用使用的第三個模塊。
22.權利要求21的系統，其中的第二個模塊包括第四個模塊，用于檢查第一塊是否有實時應用，其中的第三個模塊包括說明是否存在寂靜時間的一個模塊。
23.權利要求22的系統，還包括如果第四個模塊沒有檢測到存在實時應用，就為非優先級應用發送一塊的第5個模塊；和如果第四個模塊確定存在所述實時應用，就發送第一塊的第6個模塊。
24.權利要求21的系統，其中的實時應用是一個語音應用。
25.權利要求21的系統，其中的非優先級應用是一個短消息業務應用。
26.權利要求21的系統，其中的非優先級應用是一個電子郵件應用。
27.權利要求22的系統，其中說明是否存在寂靜時間的模塊包括發射一個寂靜描述符的模塊。
28.權利要求21的系統，其中的第二個模塊還包括接收說明實時應用活動狀態的信號的一個模塊。
29.權利要求28的系統，其中接收信號的模塊從一個編解碼器接收所述信號，說明存在寂靜時間。
30.權利要求28的系統，其中的信號包括一個寂靜描述符。
31.權利要求21的系統，其中的第三個模塊為預先確定的塊數分配所述資源。
32.權利要求31的系統，其中預先確定的塊數少于或者等于代表實時應用能夠容忍的塊丟失的數目。
全文摘要
在實時通信中一旦檢測到寂靜時間就將實時業務(例如語音通信)跟非優先級業務(例如短消息業務和/或電子郵件業務)多路復用。在寂靜時間以后實時通信又開始活動的時候就退出非優先級業務。
文檔編號H04B7/26GK1364391SQ00810790
公開日2002年8月14日 申請日期2000年6月30日 優先權日1999年7月23日
發明者M·亞雷德, S·馬祖, J·莫爾內 申請人:艾利森電話股份有限公司