CN101606412B - 用于区分控制消息与语音净荷的方法和设备 - Google Patents

Abstract

基站检测移动台从DTX模式到连续传输模式的转换。当移动台处于DTX模式时，基站在上行链路传输时段期间调度移动台的上行链路传输，并且在调度的上行链路传输时段期间从所述移动台接收上行链路LLC PDU。基站根据接收到的上行链路LLC PDU的大小来确定移动台的操作模式。

Description

用于区分控制消息与语音净荷的方法和设备

技术领域

本发明大体上涉及无线网络上的分组数据通信，尤其涉及用于检测何时移动台在不连续与连续传输模式之间转换的方法和设备。

背景技术

GSM分组无线服务(GPRS)标准被开发来为移动台提供分组数据服务。GPRS标准使得多个移动台能够共享相同的一个或多个时隙以用于上行链路通信。在建立分组数据会话时，在上行链路或下行链路中移动台被分配一个或多个时隙。在信道分配中，移动台被提供临时比特流标识(TFI)和上行链路状态标志(USF)。

对于下行链路通信，在下行链路上传送的数据块在首部中包括TFI以标识数据块打算送到的移动台。对于下行链路传输，移动台监视在下行链路上其分配的时隙，并且对包括其自己的TFI的数据块进行解码。

对于上行链路通信，基站处的调度器调度共享相同的一个或多个时隙的移动台。调度器通过将移动台的USF包含在对应的下行链路时隙中所传送的数据块中来指示何时移动台被调度来在给定上行链路时隙中进行传送。当移动台在对应的下行链路时隙中所传送的数据块中检测到其USF时，移动台被允许在上行链路上进行传送。

为了减少干扰并且节省电池功率，移动台可操作于不连续传输模式(DTX)。在DTX模式中，移动台可以在其没有任何数据要发送的时段(period)期间关闭其发射机。例如，在IP语音(VoIP)中，用户可以监听远程用户。因为用户并没有讲话，所以没有数据要发送。因此，通过DTX模式可以减少干扰并节省功率。当用户开始讲话时，移动台可以切换回连续传输模式(CTX)。

通常当移动台处于不连续传输模式时，因为移动台将没有任何数据要发送到基站，所以为了避免浪费上行链路带宽，基站处的调度器被通知或者可以以其他方式确定何时移动台转换到DTX模式。类似的，当移动台从DTX模式转换回CTX模式时，调度器需要被通知或者以其他方式确定已经发生了到CTX模式的转换，以使得调度器可以为该移动台恢复(resume)正常(normal)USF调度，这是用户正在活动地讲话时所需的。诸如VoIP之类的某些应用对于时延(latency)高度敏感。因此，当移动台从DTX模式转换到CTX模式时，为了避免在到远端用户的语音净荷(payload)递送中的时延，正常USF调度需要尽可能快地恢复。过大的时延会导致语音净荷被丢弃，因此将会导致语音中明显的中断(即遗失的语音)和所感知的连接质量的明显下降。

发明内容

本发明提供了一种方法，用于确定处于DTX模式的移动台何时已经转换到CTX模式以使得正常USF调度可以恢复。基站仍然在移动台处于DTX模式时在上行链路传输时段期间以减小的速率(即小于正常USF调度速率)调度移动台进行上行链路传输，以允许移动台向网络传送诸如静音插入描述符(Silence Insertion Descriptor SID)帧之类的语音编码器控制消息。这些控制消息对于保持在DTX模式期间语音编码器的合适的端到端操作而言非常重要。移动台可以使用被调度的上行链路传输来发送这些语音编码器控制消息(其不包含实际的用户语音净荷)或者用户数据(由实际的用户语音净荷组成)。当在给定的被调度的上行链路传输时段期间在基站20处接收到RLC数据块时，如果基站能够确定RLC数据块是包含语音编码器控制消息还是用户数据，则这将是有益的。如果RLC数据块包含语音编码器控制消息，则基站可以假设移动台仍处于DTX模式。另一方面，如果RLC数据块包含用户数据(例如，语音)，则基站可以确定移动台已经离开DTX模式并且转换到CTX模式，因此通过为该移动台立即恢复正常USF调度来进行响应。因此，包含用户数据的RLC数据块的接收被用于隐含地指示从DTX模式到CTX模式的转换。

根据本发明的一个实施例，基站根据由RLC数据块所承载的上层数据分组(即LLC PDU)的大小来区分包含语音编码器控制消息的RLC数据块与包含语音的RLC数据块。注意到可能需要一个或多个RLC数据块来传送单个LLC PDU。如果基站接收到来自移动台的上行链路LLC PDU并且LLC PDU的大小小于特定阈值，则基站认为移动台处于DTX模式，这是由于在这种情况下语音编码器控制消息将会被接收到。类似地，如果LLC PDU的大小大于预定阈值，则基站认为移动台已经离开DTX模式并且已经进入CTX模式，这是由于在这种情况下，用户数据(即语音净荷)将会被接收到。

附图说明

图1示出了GSM/EDGE网络的主要功能元件的框图。

图2示出了用于GPRS网络中的数据分组传输的示例性协议体系结构。

图3示出了GPRS网络中分组数据的传输。

图4示出了GPRS网络中基于USF的调度。

图5示出了用于确定何时移动台从DTX模式转换到连续传输模式的示例性方法。

具体实施方式

以下将在第三代(3G)移动通信网络(如GSM/EDGE网络)的背景中对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将会理解到，本发明对于实施其他标准的系统也是适用的。因此，描述不应解释为将本发明受限于GSM/EDGE网络。

图1图示了通常由附图标记10指示的示例性GSM/EDGE网络。GSM/EDGE网络10包括GSM/EDGE无线电接入网络(GERAN)12和核心网络14。GERAN 12通常包括一个或多个基站子系统(BSS)20，以下被简单称作基站20。每个基站20包括基站控制器(BSC)22和一个或多个基站收发机(BTS)24。BTS 24包括与移动台通信所需的天线、RF设备和基带处理电路。BSC 22将BTS 20连接到核心网络14，并且控制GERAN 12的无线电资源。BSC 22可以包括调度器26，用于在共享分组数据信道上调度移动台的上行链路传输。BSC 22可以进一步包括检测单元28，用于检测移动台从DTX模式到连续传输模式的转换。调度器26和检测单元28的功能可以使用一个或多个处理器、微控制器、硬件或者其组合来实现的。

核心网络14包括至少一个移动交换中心(MSC)30、归属位置寄存器(HLR)32、至少一个服务GPRS支持节点(SGSN)34和一个或多个网关GPRS支持节点(GGSN)36。核心网络14连接提供与各种外部网络的电路交换和数据分组通信。MSC 30处理电路交换通信并且连接到公共交换电话网(PSTN)42，正如本领域所已知的。HLR 32存储订户信息和订户的当前位置。SGSN 34处理与移动台的分组数据通信。GGSN 36提供与外部分组交换网络40的连接，如与因特网的连接。

图2图示了用在GPRS网络中的分组数据协议，该协议实现在移动台与SGSN 34之间的分组数据传送。GPRS协议包括网络层、子网络相关会聚协议(SNDCP)层、逻辑链路控制层(LLC)、无线电链路控制(RLC)层、介质接入控制(MAC)层、BSS GPRS协议(BSSGP)层、网络服务(NS)层和物理层(PL)。SNDCP层接收数据分组，诸如来自于网络层的IP分组。SNDCP层负责压缩和复用来自于不同源的IP分组。LLC层负责移动台与SGSN 34之间的分组数据传送。LLC层将接收自SNDCP层的PDU插入到LLC协议数据单元(PDU)中，所述LLC PDU被向下传到RLC层。RLC层负责移动台与基站20之间的数据传送。RLC层在发射机处将每个LLC-PDU分割为一个或多个RLC数据块，并且在接收机处将RLC数据块重新组装成LLC-PDU。RLC层还实施重传协议，以使得接收机能够请求对遗失的RLC数据块的重传。在本发明中，检测单元28也是RLC层的一部分。MAC层处理移动台的复用，并且使得多个移动台能够共享相同的分组数据信道。调度器26是MAC层的一部分。BSSGP层在基站20与SGSN 34之间传递与路由和服务质量(QOS)相关的信息。BSSGP层提供SGSN 34与基站20之间的LLC PDU的传输。NS层提供对SGSN 34与基站20之间BSSGP信令数据单元(SDU)的传输。

图3图示了诸如IP分组之类的数据分组如何在GPRS网络上被传送。从网络层接收到的IP分组被映射到一个或多个SNDCP PDU中，并且每个SNDCP PDU被映射到单个LLC PDU。每个LLC PDU也被称为LLC帧，包含有帧首部(FH)、信息字段和帧检验序列(FCS)。每个LLC PDU继而被映射到一个或多个RLC数据块上。RLC数据块包含块首部(BH)、信息字段和块检验序列(BCS)，块检验序列可以被接收机使用来检验RLC数据块中的错误。然后，RLC数据块被映射到物理层无线电块或突发(burst)上。在典型的GPRS系统中，一个RLC数据块被映射到4个物理层突发上，其可以在单个时隙中被传送。

在下行链路方向上，用于RLC数据块的BH包含上行链路状态标志(USF)以支持移动台在上行链路上的动态调度。共享上行链路分组数据信道的每个移动台都被分配唯一的USF。USF通常包含3个比特，从而允许多达8个不同的用户共享上行链路分组数据信道。USF被包含在每个在下行链路上传送的RLC数据块的首部中，以指示对于下一个上行链路时隙而被调度的移动台。共享相同的上行链路时隙的移动台监视对应下行链路时隙上的传输。当移动台在下行链路传输中检测到其自己的USF，则移动台在下一个上行链路时隙中能够自由地进行传送(如图4所示)。图4图示了6个连续的时隙。第一移动台(MS1)被调度来在前两个上行链路时隙中进行传送，第二移动台(MS2)被调度来在第三个上行链路时隙中进行传送，第三移动台(MS3)被调度来在第四个上行链路时隙中进行传送，第四移动台(MS4)被调度来在第五和第六个上行链路时隙中进行传送。BSC 22处的调度器确定哪些移动台被允许在哪些时隙中进行传送。

为了节省电池功率并减少干扰，移动台可以操作于不连续传输(DTX)模式。在DTX模式下，移动台在没有任何数据(即语音净荷)要发送的时段期间关闭其发射机。例如，在语音IP(VoIP)中，基于移动台的用户可以监听网络中的远程用户。因为基于移动台的用户没有讲话，所以没有数据要发送。因此，干扰可以被减小，并且通过关闭移动台处的发射机来节省功率。当基于移动台的用户恢复讲话时，移动台可以切换回连续传输(CTX)模式。

当移动台处于DTX模式时，基站20处的调度器26被通知，以使得只要移动台仍处于DTX模式，调度器26就不根据正常USF调度来对移动台进行调度。使用正常USF调度来对处于DTX模式的移动台进行调度会浪费上行链路资源，这是因为移动台没有用户数据要发送。当移动台有用户数据要发送时，它将从DTX模式转换到CTX模式。诸如VoIP之类的某些应用对时延高度敏感。因此，当移动台从DTX模式转换到CTX模式时，正常USF调度需要尽可能快地恢复，以便避免过多的分组时延。

本发明提供了用于检测移动台从DTX模式到CTX模式的转换的方法。出于说明的目的，下面的描述假设移动台支持VoIP应用。当移动台处于DTX模式时，基站20处的调度器26可以以减小的速率继续为移动台调度上行链路传输，以使得移动台仍可以向网络周期性地传送语音编码器控制消息。为处于DTX模式的移动台调度的上行链路传输将没有为处于连续传输模式的移动台调度的传输那么频繁，以使得不浪费上行链路资源。减小的USF调度速率可以考虑在DTX模式下发送的语音编码器控制消息的周期性的知识。当处于DTX模式的移动台被调度进行上行链路传输时，它可以使用被调度的上行链路传输来传送语音编码器控制消息(例如SID帧)或者用户数据(例如语音)。在任一情况下，控制消息或者用户数据被承载在单个LLC PDU内，所述LLC PDU继而通过使用一个或多个RLC数据块来传递。当在基站20处接收到RLC数据块时，基站20确定RLC数据块所传递的LLCPDU是包含语音编码器控制消息还是用户数据。如果LLC PDU包含语音编码器控制消息，则基站2可以假设移动台仍然处于DTX模式。另一方面，如果LLC PDU包含用户数据(例如语音)，则基站20可以假设移动台已经转换到CTX模式，并且因此，可以恢复正常USF调度。因此，包含语音的RLC数据块的接收被用于隐含地指示从DTX模式到CTX模式的转换。

在GPRS系统中，语音编码器控制消息和用户数据这二者都是通过使用RLC数据块而被从移动台发送到基站20的。因此，基站20需要一种便捷方式来区分包含语音编码器控制消息的RLC数据块与包含用户数据的RLC数据块。如果基站20错误地假设一个或多个上行链路RLC数据块的序列所传递的LLC PDU包含用户数据，并且为该移动台恢复正常USF调度，则因为移动台没有任何用户数据要发送到基站20，所以上行链路带宽会被浪费。

根据本发明的一个实施例，基站20根据在RLC数据块中传输的LLC PDU的大小来区分包含语音编码器控制消息的RLC数据块与包含用户数据的RLC数据块。处于DTX模式的移动台所发送的控制消息将被包含在小的LLC PDU中，通常约为30-40个八位字节。在良好的无线电条件下，整个LLC PDU可以通过使用单个RLC数据块而被传送到基站20。当移动台有用户数据要发送时(如恢复语音活动的情况)，包含语音的第一个LLC PDU的大小将约为150-200个八位字节。当基站20认为移动台处于DTX模式时，其可以使用移动台所传送的LLCPDU的大小来确定是其是包含语音编码器控制消息还是用户数据。基站20可以使用承载LLC PDU的一个或多个RLC数据块中的块首部信息来确定传入的LLC PDU的大小。

在一个示例性实施例中，无论何时其决定为处于DTX模式的移动台提供上行链路传输机会，基站20处的调度器26都可以根据无线链路条件而被配置为在给定时隙上调度多达两个背对背的(即连续的)上行链路无线电块传输。即使无线电链路条件很差，调度两个背对背的上行链路无线电块传输也会确保移动台总是具有足够的邻接上行链路带宽来发送包含控制消息的完整LLC PDU。如果在被调度的上行链路传输期间，没有接收到对应的上行链路LLC PDU或者接收到短LLCPDU，则基站20会认为移动台仍处于DTX模式。在这种情况下，基站20在移动台处于DTX模式的假设下继续调度上行链路传输。如果接收到一个或多个包含LLC PDU的RLC数据块，则基站20检查一个或多个RLC数据块中的首部信息，并且根据LLC PDU的大小来确定移动台是否已经从DTX模式转换到CTX模式。如果因为某种原因，基站20错误地假设移动台已经转换到连续传输模式，则移动台将被分配比它所需更多的上行链路带宽。即使做出了该错误假设，如果此后在预定时间段内没有用户数据被传送，则基站20然后可以认为移动台处于DTX模式以避免上行链路资源的任何更多浪费。

图5图示了示例性方法100，该方法由基站20实施以用于确定何时移动台已经从DTX模式转换到CTX模式。该过程在移动台被确定为处于DTX模式时开始。做出该确定的方式是不重要的。当移动台转换到DTX模式时可以发信号通知基站20(例如使用显式空中接口信令)。可替换地，基站20可以根据移动台在一个或多个连续调度的传输机会中传送包含用户数据的无线块失败来确定移动台处于DTX模式。当移动台处于DTX模式时，基站20处的调度器26可以以低于正常USF调度的频率周期性地调度移动台进行上行链路传输，以向移动台提供传送语音编码器控制消息(块102)的机会。在来自移动台的上行传输被调度之后，基站20等待接收在被调度的上行链路时隙(块104)中的RLC数据块。如果没有接收到RLC数据块，则基站以低于正常速率继续DTX上行链路USF调度(块102)。如果接收到RLC数据块，则基站20处的检测单元28使用RLC数据块首部内的长度指示器字段来确定LLC PDU的大小(块106)。注意到对于LLC PDU跨越多个RLC数据块的情况，基站20可能必须接收多于单个RLC数据块的数据块以确定LLC PDU的精确大小。然后，基站20处的检测单元28根据LLC PDU的大小来确定LLC PDU是否包含语音(块108)。该确定可以通过将块106中所确定的LLC PDU的大小与预定阈值进行比较来做出。如果LLC PDU的大小低于阈值，则可以假设LLC PDU包含语音编码器控制消息。在这种情况下，移动台继续以低于正常速率继续DTX上行链路USF调度(块102)。如果LLC PDU的大小大于或等于阈值，则基站20可以确定LLC PDU包含语音。在这种情况下，基站20可以假设移动台已经从DTX模式转换到CTX模式，并且调度器26可以恢复正常USF调度(块110)。

当然本发明可以以在此所阐释的方式之外的其他特定方式执行，而不背离本发明范围和实质特征。因此，本发明在各方面被认为是描述性的而非限制性的，并且所有在所附权利要求等同范围内和意义内的改变旨在包含在本发明之内。

Claims (18)

1.一种用于检测移动台的操作模式从DTX模式到连续传输模式的改变的方法，所述方法的特征在于：

当所述移动台处于所述DTX模式时在上行链路传输时段期间调度所述移动台的上行链路传输；

在所述调度的上行链路传输时段期间从所述移动台接收至少部分上行链路数据分组；以及

根据所述上行链路数据分组的大小来确定所述移动台的操作模式。

2.如权利要求1所述的方法，其中根据所述上行链路数据分组的大小来确定所述移动台的操作模式包括：根据所述数据分组的所述大小来确定移动台是否已经从DTX模式转换到连续传输模式。

3.如权利要求2所述的方法，其中当所述数据分组的大小小于预定量时，确定所述移动台处于DTX模式。

4.如权利要求3所述的方法，进一步包括：如果确定所述移动台处于DTX模式，则针对DTX模式继续调度上行链路传输。

5.如权利要求2所述的方法，其中当所述数据分组的大小大于预定量时，确定所述移动台处于连续传输模式。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括：如果确定所述移动台处于所述连续传输模式，则针对连续传输模式调度上行链路传输。

7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：根据在调度的上行链路传输时段期间的数据分组的缺失，检测所述移动台的操作模式从所述连续传输模式到DTX模式的改变。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述上行链路数据分组包括逻辑链路控制LLC帧，并且其中根据所述上行链路数据分组的大小来确定所述移动台的操作模式包括确定所述LLC帧的大小。

9.如权利要求8所述的方法，其中在所述调度的上行链路传输时段期间从所述移动台接收至少部分上行链路数据分组包括：接收包含所述LLC帧的一个或多个RLC数据块，并且其中确定所述LLC帧的大小包括：根据所述RLC数据块中的一个或多个中的首部信息来确定大小。

10.一种基站，包括：

基站收发机，用于向移动台传送分组数据以及从移动台接收分组数据；

调度器，用于当所述移动台处于DTX模式时在上行链路传输时段期间调度所述移动台的上行链路传输；以及

检测单元，用于根据在所述调度的上行链路传输时段期间接收到的上行链路数据分组的大小来确定所述移动台的操作模式。

11.如权利要求10所述的基站，其中检测单元根据所述数据分组的大小来检测所述移动台从所述DTX模式到连续传输模式的转换。

12.如权利要求11所述的基站，其中当所述数据分组的大小小于预定量时，检测单元确定移动台处于DTX模式。

13.如权利要求12所述的基站，其中如果确定所述移动台处于DTX模式，则调度器针对DTX模式继续调度上行链路传输。

14.如权利要求11所述的基站，其中当所述数据分组的大小大于预定量时，检测单元确定移动台处于连续传输模式。

15.如权利要求14所述的基站，其中如果确定所述移动台处于所述连续传输模式，则调度器为连续传输模式恢复正常上行链路调度。

16.如权利要求15所述的基站，其中检测单元还根据在调度的上行链路传输时段期间数据分组的缺失来检测所述移动台的操作模式从所述连续传输模式到DTX模式的改变。

17.如权利要求10所述的基站，其中所述上行链路数据分组包括逻辑链路控制LLC帧，并且其中检测单元根据所述LLC帧的大小来确定所述移动台的操作模式。

18.如权利要求17所述的基站，其中所述基站接收一个或多个包含所述LLC帧的RLC数据块，并且其中检测单元根据一个或多个RLC数据块中的首部信息来确定LLC帧的大小。