控制基站与代码转换器之间传输差错的方法，及相应的基站和代码转换器

摘要

本发明涉及一种在用于移动站的数字无线通信系统中管理基站与代码转换器之间的传输差错的方法，其中，所述代码转换器存在传输差错时，在访问所述基站的帧中有规律地插入差错消息，而不中断向所述基站的有用数据传输，当在下行方向检测的传输差错和/或由在上行方向报告的差错消息满足预定条件时，所述基站决定中断到所述代码转换器的数据传输和产生上行方向传输中断请求。在这个方法中，所有呼叫中断判断部集中在基站中。

说明书

本发明涉及数字蜂窝无线通信。更精确地讲，本发明涉及管理基站或基站收发信机站(BTS)与代码转换器或代码转换器/速率适配器单元(TRAU)之间的传输差错。

蜂窝无线通信系统是根据把一个地理区域再分割为一较小的部分或单元，每个单元由一个或多个基站服务。这种再分割为单元使无线频谱的利用最佳化，因为许多网孔能够利用频谱的相同部分。

每个基站可以经由无线链路与在其网孔中移动的多个移动站通信。另外，基站被连接到建立移动站与远端(例如，交换网的用户或另外的移动站)之间的连接的交换中心或移动交换中心(MSC)。交换中心和基站经由PCM(脉冲编码调制)线路互联。

利用PCM线路的成本是非常高的。因此希望优化这种线路的使用。为此目的，通常将代码转换器(或TRAU)插入在基站与交换中心之间，以便压缩基站与代码转换器之间的数据交换(无论是数据还是话音实际上都被交换)。

代码转换器和基站两者都包括压缩和去压缩装置。例如，在GSM系统(“移动通信特别组”或移动通信的全球系统)呼叫的数据速率可以从64Kb/s降低到16kb/s，本发明可以有利地应用到这种系统中。因此在这种系统中获得的改善为4倍。

为了实现最佳的改善，希望压缩发生在尽可能长的距离上。通常，在这种方式中，代码转换器直接安放在与交换中心相同的位置上。

在任何的通信系统中，由于许多原因(线路被切断、外部干扰、损坏等)会出现传输差错。代码转换器与基站之间的链路也毫不例外。因此，检测和管理这种差错是必要的。

在GSM无线通信系统中，执行如下差错管理：

如果基站检测同步丢失一秒钟，则基站发送告警到控制所述基站的BSC(基站控制器)，然后BSC决定中断该呼叫；和

如果代码转换器检测同步丢失一秒钟，则它停止发送以便发送一个应急告警(按照GSM建议08—60)。接收到该告警时，基站通知BSC控制该呼叫，然后BSC决定中断该呼叫。

该方法主要有两个缺点。

第一，代码转换器必须中断数据流来指出传输的问题。这样一种中断可以证明是多余的。呼叫仅在一个传输方向上受到干扰并不很少。因此，仅由于代码转换器检测到在上行方向(从基站到代码转换器)的干扰，并不意味着该链路在下行方向(从代码转换器到基站)受到干扰。在这种情况下，不需要和甚至不希望中断到基站的数据传输。

第二，十分明显，在得出同步丢失已经发生结论之前的延迟时间长度(1秒)对于许多操作者来说太短(例如，当所用网络是中介或低质量时)。因此希望这个值是可参数化的。

对于基站来说这产生几个问题，在基站中操作软件是由上级站装入的。然而，代码转换器软件通常还存储在只读存储器中的，因此是不可由上级站装入的。从而，为了修改时间延迟长度，需要改变代码转换器存储器的内容，这是一种费用大的操作。

另外的可能性包括提供用于修改时间延迟长度的代码转换器配置消息。但是，除使其必须定义一个新消息给代码转换器外，该可能性使得无论BTS连接到哪个代码转换器都需要时间延迟的长度是相同的。当BSC与其控制的各BTS之间的PCM线路质量不稳定时，这会出现一些缺点。

本发明的目的是缓解现有技术的缺点。

更精确地讲，本发明的目的是提供一种控制数字无线通信系统中代码转换器与基站之间的传输差错的方法，当代码转换器检测出传输差错时该方法不需要中断从代码转换器的传输。

本发明的另外的目的是提供一种有可能控制用来确定同步丢失已经发生的时间延迟长度的方法。

本发明的另外的目的是提供一种无论在基站，还是在代码转换器都不要求复杂处理的方法。特别是，本发明的目的是提供一种在代码转换器中不需要参数化的方法。

本发明的另外的目的是提供一种与GSM规范兼容的方法，特别是，要求不需明显修改该标准定义的GSM帧。

本发明的这些目的和下述其它目的是通过提供在用于移动站的数字无线通信系统中管理基站与代码转换器之间的传输差错的方法来实现的，所述系统包括多个基站，每个基站通过无线链路控制多个移动站；

从移动站到远端(上行方向)的信号被这样传送：

经无线链路从所述移动站到基站；

以包含校验数据和有用数据的数字帧形式从所述基站到代码转换器，所述有用数据通过利用被所述基站和所述代码转换器识别的码进行编码；和

从所述代码转换器到建立与所述远端连接的交换中心；和

从所述远端到所述移动站(下行方向)的信号被对称地传送；

所述代码转换器执行下述操作：

接收和解码由所述基站发送的帧；

通过分析接收的和解码的帧检测在上行方向的传输差错；

在存在上行方向的传输差错时，在不中断向所述基站的有用数据传输的情况下，有规则地在到所述基站的帧中插入差错消息；以及

在检测到由所述基站产生的上行方向传输中断的请求时，中断向所述基站方向的数据传输；

所述基站执行下述操作：

接收和解码由所述代码转换器内发送的帧；

通过分析接收的和解码的帧检测在下行方向的传输差错；以及

当在下行方向检测和/或由上行方向差错消息报告的传输差错满足预定条件时，中断向所述代码转换器(下行方向)的数据传输和产生上行方向传输中断的请求；

这样一来，所有呼叫中断的决定都集中在基站，而无论传输差错是由代码转换器检测的，这是由基站检测的。只要未接收到中断命令，代码转换器继续发送数据(主/从关系，代码转换器为从)。

有益地是，所述检测差错的操作中包括在接收的和解码的数据中的检测同步丢失的步骤。

在GSM系统中，这个步骤包括识别在每个帧中被干扰的同步位。

在本发明的优选实施例中，所述插入差错消息的操作包括改变所述各帧之一的至少一个校验位的值。

在GSM帧中，所述位可以是经常可利用的位C₁₂到C₁₅中的任何一个。

以这种方法，不用修改帧的结构，且不会干扰数据传输。

最好是，所述基站利用两个计数器，第一计数器在第一预定时间期间计数在上行方向的差错数，第二计数器在第二预定时间期间计数在下行方向的差错数，当至少所述计数器之一的值超过一个阈值时，所述基站决定中断呼叫。

以这种方式，基站在不用明显增加处理的复杂性的情况下可以控制两种类型的差错。

其优点是，所述第一预定时间期间和/或所述第二预定时间期间具有可参数化的持续期。所述参数化的持续期对于每个基站(17)可以是不同的，而不管这些基站是否受到相同基站控制器(BSC)的控制。

以这种方式，差错的控制可以适合于不同的操作员。因为基站的软件一般是由上级站可装入的，容易修改这个时间延迟值。

在一种有益的已由GSM系统设置的实现中(建议.08.60的第16页§4.3节的点i)，所述代码转换器当其接收到是自己发送的帧时中断正在进行的呼叫。

代码转换器也可以通过执行下述操作中断呼叫：

计数在第三预定时间期间出现的差错数；

当所述差错数目大于预定阈值时，启动一个应急时钟；和

如果所述应急时钟达到一个预定时间延迟值，和如果所述代码转换器接收到呼叫中断消息，则中断呼叫。

本发明还提供实现上述方法的代码转换器和基站。

本发明的其它特征与优点在参照各附图阅读下述以非限制性例子给出的优选实施例以后将会是显而易见的，其中：

图1表示其本身是公知的，诸如GSM网的峰窝无线通信网络；

图2是表示代码转换器(TRAU)如何利用本发明的方法操作的状态图；

图3是表示按照本发明，一个基站(BTS)是如何操作的简化方框图。

下面描述的实施方式适用于GSM无线通信系，和更精确地讲适用于当前正在开发的第二代(和后几代的)GSM系统。然而，自然本发明也可以应用到其他无线通信系统。

图1是表示在GSM情况下，在移动站(MS)11与远端用户12之间实现呼叫的各种部件的图。

考虑语言信号的情况。该远端是使用电话交换网(STN)13的常规电话机。该终端连接到移动交换中心(MSC)14，该中心具有两个任务：

它管理呼叫(对于远端是透明的)；特别是分配呼叫的传输信道，和然后通知呼叫所在的基站；和

它以8KHz频率数字化从远端接收的模拟话音信号(在另外呼叫方向上，它执行对称数模变换)。

数字信号15以64Kbit/s数据速率发送到压缩话音的代码转换器(TRAU)16。这种压缩能够将呼叫的数据速率以64Kb/s降低到13Kb/s。实际上，分配16kb/s的数据速率给一个呼叫(3kb/s被留作传送各种信息)。因此获得4倍的压缩。

因为交换中心14与基站(BTS)17是经由PCM线路18，19互联的(例如操作在2.048kb/s)，所以这种压缩是必须的。利用这种PCM线路的成本是非常之高的。因此需要压缩数据和复用多个呼叫，以便优化PCM线路的利用。

通常，2048kb/s的PCM线路被再分割为32个64kb/s的信道，这32个信道包括31个信令或话音信道(以8KHz取样)和一个PCM校验信道，用于校验PCM线路是在正常操作。这种压缩能使四个呼叫在一个信道中传送。

实际上，代码转换器16经第一PCM线路18连接到基站控制器110，然后经第二PCM线路19连接到基站17。控制器110的任务基本上是提供连接。对于呼叫而言它是透明的。

GSM网络利用树形结构，对于给定区域(例如，一个国家)，该结构包括若干交换中心(例如，大约10个)。每个交换中心控制一组基站控制器。每个控制器管理多个基站，每个基站控制多个移动站(例如，大约60个)。

基站17经无线链路与移动站11通信。

当然，数据是从移动站11到远端12的方向上对称传送的(从常规而言，称为“上行”方向，上文所描述的是“下行”方向(正如从移动站所见))。

数据传输是以类似的方式进行的。

本发明特别涉及在基站17与代码转换器16之间通过PCM线路18、19控制传输差错。

目前(在第一代系统中)这种管理是按下述方式执行的：

在上行方向：如果由代码转换器检测的传输差错是1秒，代码转换器终点向基站发送数据，以便发送由一个连续0序列构成的“应急消息”。

基站检测这个应急告警并通知控制器BSC，该控制器决定中断该呼叫然后返回该代码转换器正在发送的代码转换器的帧。当该代码转换器识别已被发送的帧时，它中断该呼叫。

在下行方向：当由基站检测到发送差错时，该基站以上述方式中断该呼叫。

还存在另外的中断呼叫的方法：基站可以发送由连续“01”序列构成的“空闲图形”数据。当代码转换器识别这种空闲图形数据时，它判决中断该呼叫。

传输差错可能是由于，例如噪声(随机差错)，或切断(例如，在损坏事件中从一组向另一组交换)引起的差错数据串。

传输差错的检测(在代码转换器中或在基站中)包括以下步骤：

一旦已经检测到三个连续的同步丢失，一秒时间延迟被启动；和

一旦时间延迟已经过去，和如果操作仍然不好，则认为已经检测到传输差错。

通过分析GSM帧检测同步丢失。

在由16个“0”，而后16个校验比特构成的首部之后，GSM帧有规律地包括每16个比特的一个等于1的同步比特。如果接收的同步比特不等于1，则认为已经检测到一个同步丢失。

本发明是根据将所有呼叫中断的决定转移到基站的。当代码转换器中检测到差错时，从不自己进行中断判决。

图2的图表示按照本发明代码转换器是如何操作的。

在没有呼叫时，代码转换器处于休眠21。当它接收(22)“TRAU”帧(即由基站压缩的帧)时，它进入激活模式23。对于基站而言代码转换器是“从属”：基站通知它一个呼叫开始。代码转换器对一个呼叫不采取初始化。

然后可能发生三种情况：

帧没有任何差错(TRAU)被接收：代码转换器保持在激活模式25；

代码转换器刚刚发送的帧被接收状态26(环路TRAU)，利用控制器返回发送的帧：代码转换器返回到休眠模式状态27；或

具有同步差错的帧被接收(状态28)(错误TRAU)：差错信息被有规律地发送(状态29)到基站，不中断有用信号的传输。

差错信息已被发送(状态29)以后，对连续错误的数目进行判断(状态210)。如果存在太多的错误(实际上，如果存在多于三个连续错误)，就启动时间延迟(状态211)。否则，代码转换器留在激活模式212。

这个时间延迟具有例如1秒的持续期Tsynch。只要时间延迟在进行中(状态213)(对于“状态1失步”称为“失步1”的步骤)，可能出现上述三种情况：

接收到没有差错的帧(状态214)(TRAU)：时间延迟中断(状态215)(停止TsyNch)，和代码转换器返回激活模式(状态216)；

接收到代码转换器刚刚发送的帧(状态217)(环路TRAU)：时间延迟中断(状态218)，和代码转换器进入休眠模式(状态211)；或

接收到具同步差错的帧(状态220)：发送差错信息的新的项目(状态221)，和继续运行时间延迟(状态222)。

在时间延迟结束时(一旦接收到T_sYnch)已过的信息指示(状态223)，代码转换器进入失步的第二状态(失步2)(状态224)。

然后可以遇到四种状态：

接收到无差错的帧225：代码转换器返回激活模式226；

接收到具有同步差错的帧227：发送指示错误的信息228，和代码转换器留在当前状态229(代码转换器继续发送数据)；

接收到代码转换器刚发送的帧230(环路TRAU)：代码转换器进入休眠模式231；或

接收到“01”空闲图形数据序列232：代码转换器进入休眠模式233；应当注意，仅当时间延迟Tsynch已过时，才考虑空闲图形数据。

在这种方法中，代码转换器从不单独对中止发送进行判定：仅当控制器BSC返回其自己的帧，或当它接收到空闲图形数据时，它才进入休眠模式。然而，只要一检测到差错，代码转换器便通知基站。

因此同步差错控制被集中在基站，代码转换器限制其自己向基站报告它的问题。

例如，同步差错信息可以利用在每个“TRAU”帧中可用的一个或多个校验比特，诸如比特C₁₂到C₁₅(利用在GSM标准08.60中编号选择的)，例如校验位C₁₂。

图3是表示按照本发明与代码转换器有连系的基站如何操作的图。

从代码转换器接收的帧31首先被去压缩32，以便从中特别是提取各种校验位，如果C₁₂等于1(由代码转换器检测到差错)，向第一计数器34发送增加信息33，以便计数由该代码转换器查到的同步差错。

另外，分析接收的数据(36)，以便，从中提取数据37(该数据可被发送到移动站)。此外，检测同步差错，当检到差错时，向第二计数器39发送增加信息38。

传输差错校验步骤310要考虑由代码转换器查到的差错数目311还有由基站查到的差错数目312。

作为具体分析这两个值311和312，和时延值Tsynch313的功能，这个差错校验步骤310判断是否需要通知控制器BSC，以便中断该呼叫。然后产生相应于终止呼叫命令314。

其优点是，时延值Tsynch是可参数化的。例如，它可能由上级站装入该基站。对于良好质量的PCM线路，Tsynch可能等于1秒。然而，如果PCM线路是中等质量的，最好长一些。

可供选择地，Tsynch值可以作为当地条件、统计等的函数，在相同网络中从一个基站到另外一个基站变化的。

具体来讲，本发明提供以下优点：

当检测到差错时，代码转换器不再负责中断传输；

Tsynch值是可参数化的(和可以由上级站装入的)；

甚至当Tsynch值被修改时，不需要在代码转换器中做出修改；和

集中化差错控制。