CN1512694A - 数据速率匹配的方法和装置 - Google Patents

Abstract

无线传输的数据速率匹配方法和装置，该无线传输同时传输在基站(BS)和用户站(MS)之间的连接(V)的多个业务(S1、S2、S3)的数据。利用业务特有的总速率匹配因子(RF)压缩或扩展每个业务的需要在帧(fr)内传输的数据；每个业务的所述总速率匹配因子取决于业务特有的静态速率匹配因子，该静态速率匹配因子设定了业务特有的业务质量；每个业务的所述总速率匹配因子另外还取决于面向连接的动态速率匹配因子，该动态速率匹配因子在考虑各个业务特有的静态速率匹配因子的情况下使所述连接的所有业务的数据量总和与所述帧内可支配的传输容量相匹配。该方法适合于UMTS内部的CDMA传输方法。

Description

数据速率匹配的方法和装置

本申请是申请号为99814167.4、申请日为1999年10月1日、发明名称为“数据传输率匹配的方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及数据速率匹配的方法和装置，该数据速率匹配适合于经过在基站和用户站之间的接口，特别是经过宽带的、使用CDMA用户分离方法的并且每连接同时提供多个业务的接口的数据传输。

背景技术

在无线通信***中借助于电磁波经过一个无线接口传输消息(例如语言、图像信息或其它数据)。无线接口涉及在一个基站和用户站之间的连接，其中用户站可以是移动站或位置固定的无线站。对此以载波频率实现电磁波的辐射，该载波频率处在对于每个***预先规定的频带内。对于将来的无线通信***、例如UMTS(通用移动通信***)或另外的第三代***，频率预先规定在大约2000MHz的频带内。

对于第三代移动无线通信，例如预先规定宽带的(B＝5MHz)无线接口，其使用CDMA用户分离方法(CDMA码分多址)用于区分不同的传输信道，并且每连接可以同时提供多个业务。对此得出这个问题，应当时间上多工操作一个连接的不同业务的数据，也就是说这些数据记录在一个帧内。尽可能使用无线接口的传输容量，也别是在考虑在各个业务的数据传输率的变化中的较高动态。

从ETSI STC SMG2 UMTS-L1，Tdoc SMD2 UMTS-L1 221/98，1998年8月25日，特别是15至20页公开了，进行一个二级的数据传输率匹配。在信道编码后实施第一级数据传输率匹配，并且应当保证业务特有的业务质量(服务质量QoS)，因为多个业务的数据的公共传输迫使一个公共的信噪比。通过在多工操作之后的第二数据传输率匹配保证连续的传输。这个解决方案的缺点在于，不可以最小化需要的传输信道的数目或至少通过扩展可以最小化在传输信道内要求的发射功率。编码效率降低，因为部分地在这些数据上实施扩展并且接着实施压缩，或相反实施。编码效率表明误码率(BER)的改变同数据冗余度的改变的比，其中信噪比看作为恒定的。

发明内容

本发明的任务是，消除这个缺点。

根据本发明的无线传输的数据速率匹配方法，该无线传输同时传输在基站和用户站之间的一个连接的多个业务的数据，其中，利用一个业务特有的总速率匹配因子压缩或扩展每个业务的需要在帧内传输的数据；其中，每个业务的所述总速率匹配因子取决于一个业务特有的静态速率匹配因子，该静态速率匹配因子设定了一个业务特有的业务质量；以及其中，每个业务的所述总速率匹配因子另外还取决于一个面向连接的动态速率匹配因子，该动态速率匹配因子在考虑各个业务特有的静态速率匹配因子的情况下使所述连接的所有业务的数据量总和与所述帧内可支配的传输容量相匹配。

根据本发明的无线传输的数据速率匹配装置，该无线传输同时传输在基站和用户站之间的一个连接的多个业务的数据，具有：用于利用一个业务特有的总速率匹配因子压缩或扩展每个业务的需要在帧内传输的数据的装置；其中，每个业务的所述总速率匹配因子取决于一个业务特有的静态速率匹配因子，该静态速率匹配因子设定了一个业务特有的业务质量；以及其中，每个业务的所述总速率匹配因子另外还取决于一个面向连接的动态速率匹配因子，该动态速率匹配因子在考虑各个业务特有的静态速率匹配因子的情况下使所述连接的所有业务的数据量总和与所述帧内可支配的传输容量相匹配。

根据本发明，正如已经了解的，确定业务特有的静态速率匹配因子，其调节业务特有的业务质量。可是不实施具有这个因子的速率匹配。对于这个连接代替这个因子确定一个动态的面向连接的速率匹配因子，其在考虑还没有实施的业务特有的数据传输率匹配的情况下使假定的数据量匹配于在最近的帧内可以支配的数据量。如果根据一个足够数目的传输信道和扩展因子不能固定地预先确定这些数据量，则对此可以执行多个最优化循环。因此可以最佳化必需的总传输容量。

在紧接着的步骤中通过组合静态的速率匹配因子和动态的面向连接的速率匹配因子确定业务特殊的速率匹配因子，并且首先实施唯一的并且因此单级的数据传输率匹配。以该业务特有的速率匹配因子压缩或者扩展该业务的数据，并且因此这些数据记录在一个传输帧内。

时间上在一个步骤中实现静态的和动态的速率匹配，其中仅仅可以实施因子的计算，可是不可以实施本身在一个最佳化循环中的匹配，因此编码效率升高，并且防止这些数据不一致的速率匹配。

如果必需缩短确定的帧间隔，以便实施测量(时隙模式)，则这可以在提供数据量使用的情况下考虑。

根据本发明的一个有益扩展，动态的面向连接的速率匹配因子设置为对于最强必需压缩的业务相关的最小值，并且为此确定传输信道的数目，并在传输时根据预先确定编码规则确定须使用的扩展因子。如果实现了这个确定，则接着在考虑各个业务特有的静态速率匹配因子的情况下确定动态的面向连接的速率匹配因子作为由对于这个连接最大可支配的数据量与这个连接的所有业务的数据量的和产生的商。确定这个最小值，以便不太强地妨碍编码效率通过本发明的这个扩展需要最小的资源。

如果动态的面向连接的速率匹配因子大于涉及最强必需扩展的业务的最大值，则这是有益的，即在一个帧内接收附加数据，并且重新确定动态的面向连接的速率匹配因子。因此不给予不必要的传输容量。

有益地在确定动态的面向连接的速率匹配因子之前静态的速率匹配因子如此涉及其几何平均值，即一个连接的所有静态速率匹配因子的积等于1。为了编码效率的最佳化，因此在业务的类似的数据传输率的情况下仅仅需要一个最可能低的速率匹配。

有益地如此确定用于业务的数据在一个必需传输的帧内多工操作的变换规则，即其对于发射方和接收方同样已知的，因此仅仅信令化每业务的数据量，并且明确地可以理解数据在帧内的布置。从已信令化的数据量中可以再现速率匹配。

附图说明

根据附图详细阐述本发明的实施例。

图示

图1一个无线通信***的概括说明，

图2对三个同时须传输的业务的要求的概括说明，

图3速率匹配方法的方框图，和

图4在速率匹配中最佳化循环的说明。

具体实施方式

在图1中描述的移动无线***作为一个无线通信***的实例，包括多个移动交换中心MSC，这些移动交换中心彼此交联或者建立到一个固定网PSTN的访问。此外这个移动交换中心MSC与各至少一个用于分配无线技术资源的设备RUM连接。这些设备RUM中的每一个能够再度连接至少一个基站BS。一个如此的基站BS可以经过无线接口建立到用户站、例如一个移动站MS或另外移动的和静态的终端设备的连接。通过每个基站BS至少形成一个无线蜂窝。

在图1中描述了在一个基站BS和一个移动站MS之间同时传输多个业务S1、S2、S3的有用信息的一个连接V。操作和管理中心OMC实现移动无线***或者其中一部分的控制和管理功能。可以在其它无线通信***上传输这个结构的功能性，在这些***中可以使用本发明、特别是对于具有无绳用户连接的用户访问网。

在这个连接V的内部，根据图2同时传输三个不同业务S1、S2、S3的的数据d1、d2、d3。这个三个业务S1、S2、S3在数据传输率的可能值和动态中十分不同。与此相应选择信息组长度B和绝对的或相对的编码。

参考图3，作为数据传输的第一步骤对于每个业务S1、S2、S3发射方实施信道编码，依赖于要求的最大误码率(BER)对于每个业务独特选择信道编码。接着对于每个业务S1、S2、S3最佳地实施经过多个帧fr的数据d1、d2、d3的频带置乱(内帧频带置乱)，并且接着对于这些业务i中的每一个确定静态速率匹配因子SRFi。对此调整业务特有的业务质量。

作为紧接着的步骤，实施速率匹配，其中下面介绍的算法同时包含这些业务的多工操作。在一个帧fr内速率匹配和多工操作之后接着数据的频带置乱(内帧频带置乱)。

每个业务i的业务特有的速率匹配因子SFRi说明数据的扩展或者压缩，其中通过冗余添加(例如每个位的递推)实现扩展并例如通过加点实现压缩。根据确定的速率匹配因子也可以自适应地调节编码并因此调节冗余添加。这个业务特有的速率匹配因子SFRi不依赖于在紧接着的帧fr内对于每个业务S1、S2、S3必需传输的数据量，而是依赖于信道编码方法。

为了编码效率的最佳化，特殊特务的速率匹配因子SFRi涉及其几何平均值，因此得出：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{\mathrm{SRF}}_i=1.--\left(1\right)$

根据图4阐述用于速率匹配和用于多工操作必需的因子SRF、DRF、RF、SF、m的计算。

以最小扩展因子(SF＝4)在一个帧fr内可以传输Nmax个位。因此可以给出下面的不等式，其在一个帧内说明在通过数目m和传输信道的各个扩展因子SFj(j＝1..m)得出的和通过n各业务的数据块要求的传输容量之间的依赖性：

$\mathrm{DRF}\·\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Bi}\·\mathrm{ki}\·\mathrm{SRFi}\≤\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}N\max \·\frac{\mathrm{SF}\min }{\mathrm{SFj}}--\left(2\right)$

等式(2)的右侧说明每帧fr以m个传输信道提供使用位数目，而在不等式的左侧得出n个业务要求的容量，这些业务应当分别传输具有信息组长度Ki和静态速率匹配因子SRFi的Ki个信息组。

在等式(2)中引入的动态速率匹配因子DRF能够在一个帧fr内附加均匀地扩展或者压缩全部数据。这个因子DRF是面向连接的。如果须完全以数据填满这个帧fr，以便避免一个非连续的传输(DTX断续)，则当然适用等号。

在确定面向连接的动态速率匹配因子DRF的情况下不允许不超过最小值，其作为由最小的总速率匹配因子RFmin和所有静态速率匹配因子SRF的最小值产生的商得出，以便通过加点不非常地影响代码效率。

$\mathrm{DRF}\≥\mathrm{DRF}\min =\frac{\mathrm{RF}\min }{\underset{i}{\mathrm{Min}}\left(\mathrm{SRFi}\right)}--\left(3a\right)$

对于这种特殊情况根据前面的不等式(3a)最小值DRFmin的计算是有效的，这个最小的总速率匹配因子适用于所有业务i。可是独特的总速率匹配因子RFmin一般也可以适用于不同的业务i。因此对于一个确定的业务i例如可能出现这种情况，不实施加点(RFmin＝1)，在此期间对于另外的业务i绝对实现加点。依赖于应用的编码方法因此可以给每个业务i分配一个独特的最小总速率匹配因子RFmin。为了考虑依赖业务的总速率匹配因子Rfmin的这个易变性，以下面的方式扩展不等式(3a)。

$\mathrm{DRF}\≥\mathrm{DRF}\min =\underset{i}{\mathrm{Max}}\left(\frac{\mathrm{RF}\min ,i}{\mathrm{SRFi}}\right)--\left(3b\right)$

类似地也不应当超过最大值，其作为由最大的总速率匹配因子RFmax和所有静态速率匹配因子SRF的最大值产生的商得出，以便通过递推给予不是很多的传输容量。

$\mathrm{DRF}\≤\mathrm{DRF}\max =\frac{\mathrm{RF}\max }{\underset{i}{\mathrm{Max}}\left(\mathrm{SRFi}\right)}--\left(4\right)$

因此现在通过等式(2)依赖于Bi、Ki以及SRFi可以计算m、SFj和DRF的值，其允许物理信道的最佳使用。为此须仅仅确定在发射机和接收机之间扩展代码的明确顺序，依赖于在一个帧fr内全部必需传输的位的数目分派这些扩展代码。***广泛地确定变换规则，或在连接开始时信令化。

下面采用边界条件，其规定，占用尽可能少的传输信道。在这种情况下适用，当m＞1时，除了一个传输信道外的所有传输信道必需具有最小的扩展因子SFmin。强调，在根据等式(5)至(7)的编码规则中涉及多个可能的实例中的一个，因为也可以采用另外的边界条件。

对于要求的信道数目m通过动态速率匹配因子DRFmin的最小允许值从等式(3a、3b)中得出(

＝上凑取整运算符)：

和扩展因子

其中 作为在最可能的扩展因子

SFj＝4 m＞1并且j＝1..m-1                       (7)

上的下凑取整运算符。

现在偏离其最小值DRFmin重新计算动态速率匹配因子DRF：

$\mathrm{DRF}=\frac{N\max \·(m-1+\frac{\mathrm{SF}\min }{\mathrm{SFm}})}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Bi}\·\mathrm{Ki}\·\mathrm{SRFi}}--\left(8\right)$

如果不是块方式地实现传输或者信息组长度Bi等于一位，则代替积Bi*Ki也可以使用数据量Ni。

为了尽可能少地影响编码效率，扩展或者压缩应当限制在要求的最小量，其结果是，动态速率匹配因子DRF应当尽可能接近于1。这表明，如果可以因此降低压缩，则在非连续传输的情况下完全使用可能的传输容量。只要值小于或等于1，则在非连续传输的情况下引用等式8中的值。如果DRF＞1，则DRF设置为1。

从动态速率匹配因子DRF的了解中可以为所有业务i给出由此产生的速率匹配因子RFi：

        RFi＝DRF*SFRi(I＝1..n)                  (9)

如果对于一个业务i，RFi＞1，则实施位的递推，当RF＜1时，进行加点。在这种情况下通过速率匹配在一个步骤中对于每个业务的数据d1、d2、d3仅仅使用二个方法中的一个。

通过组合静态的和动态的速率匹配自动地最小化必需的传输信道的数目m，并且同时最大化扩展因子SF，以便产生尽可能少的干扰。如果DTX是允许的，则因此隐含的动态速率匹配也有益地产生作用。

当动态速率匹配因子DRF＞DRFmax时，从在一个等待循环中暂时存储的、预先规定用于传输的信息组中可以最佳地选出少数的信息组，并且添加已经分配给帧fr的信息组。在最佳循环的意义上重新计算因子SRF、DRF、RF。如果不必需提高传输信道的数目m，并且不降低扩展因子SF，则附加于另外数据可以传输信息组。

Claims (8)

1.无线传输的数据速率匹配方法，该无线传输同时传输在基站(BS)和用户站(MS)之间的一个连接(V)的多个业务(S1、S2、S3)的数据(d1、d2、d3)，其中，

-利用一个业务特有的总速率匹配因子(RF)压缩或扩展每个业务(S1、S2、S3)的需要在帧(fr)内传输的数据(d1、d2、d3)，

-其中，每个业务的所述总速率匹配因子(RF)取决于一个业务特有的静态速率匹配因子(SRF)，该静态速率匹配因子设定了一个业务特有的业务质量，

-以及其中，每个业务的所述总速率匹配因子(RF)另外还取决于一个面向连接的动态速率匹配因子(DRF)，该动态速率匹配因子在考虑各个业务特有的静态速率匹配因子(SRF)的情况下使所述连接(V)的所有业务(S1、S2、S3)的数据量总和与所述帧(fr)内可支配的传输容量相匹配。

2.按照权利要求1的方法，其中，所述动态的面向连接的速率匹配因子(DRF)被设置为一个与需要最强地压缩的业务(S1、S2、S3)有关的最小值(DRFmin)，并且根据一个预先确定的编码规则为此确定传输信道的数目(m)和在传输中须使用的扩展因子(SF)，并且

接着在考虑各个业务特有的静态速率匹配因子(SRF)的情况下重新确定动态的面向连接的速率匹配因子(DRF)，其作为这个连接最大可支配的数据量与这个连接(V)的所有业务(S1、S2、S3)的数据量总和之商。

3.按照权利要求2的方法，其中，如果所述动态的面向连接的速率匹配因子(DRF)大于与需最强地扩展的业务有关的最大值，则在所述的帧(fr)内接收附加数据(d1、d2、d3)，并且重新确定所述动态的面向连接的速率匹配因子(DRF)。

4.按照权利要求1的方法，其中，如果所述动态的面向连接的速率匹配因子(DRF)大于与需最强地扩展的业务有关的最大值，则在所述的帧(fr)内接收附加数据(d1、d2、d3)，并且重新确定所述动态的面向连接的速率匹配因子(DRF)。

5.按照上述权利要求1-4之一的方法，其中，根据一个预先确定的编码规则在一个帧(fr)内记录所述业务(S1、S2、S3)的数据(d1、d2、d3)，该编码规则面向这个连接(V)的最小数目(m)的传输信道。

6.按照上述权利要求1-4之一的方法，其中，在确定所述动态的面向连接的速率匹配因子(DRF)之前，所述静态的速率匹配因子(SRF)如此地与其几何平均值相关，使得一个连接(V)的所有静态速率匹配因子(SRF)的积等于1。

7.按照上权利要求1-4之一的方法，其中，对于每个传输的帧(fr)而发出每个业务(S1、S2、S3)的数据量信令。

8.无线传输的数据速率匹配装置，该无线传输同时传输在基站(BS)和用户站(MS)之间的一个连接(V)的多个业务(S1、S2、S3)的数据(d1、d2、d3)，

-具有用于利用一个业务特有的总速率匹配因子(RF)压缩或扩展每个业务(S1、S2、S3)的需要在帧(fr)内传输的数据(d1、d2、d3)的装置，

-其中，每个业务的所述总速率匹配因子(RF)取决于一个业务特有的静态速率匹配因子(SRF)，该静态速率匹配因子设定了一个业务特有的业务质量，

-以及其中，每个业务的所述总速率匹配因子(RF)另外还取决于一个面向连接的动态速率匹配因子(DRF)，该动态速率匹配因子在考虑各个业务特有的静态速率匹配因子(SRF)的情况下使所述连接(V)的所有业务(S1、S2、S3)的数据量总和与所述帧(fr)内可支配的传输容量相匹配。

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