CN1143442A - 移动通信系统及呼叫控制方法 - Google Patents

Abstract

一种移动通信系统，包括在基站(BTS1，BTS2)远端的码型转换单元(TRCU)。为建立呼叫，给基站，基站控制器和移动交换中心之间分配呼叫专用的网络连接，语音信号以传输帧的形式在该连接上传输。若两个移动台位于同一个基站系统区域内，基站控制器在移动交换中心的控制下建立语音/数据连接，而不需要在基站控制器和移动交换中心之间建立数据/语音连接。若两个基站控制器之间有直接的传输链路(21)，它们将在其所属的基站间建立直接的网络连接。

Description

移动通信系统及呼叫控制方法

本发明涉及一种移动通信系统，它至少包括：移动台；基站系统，每一基站系统又包括一个基站控制器和若干基站；移动服务交换中心，每一移动服务交换中心包括呼叫控制装置和交换装置，用于控制和建立移动台的呼叫；码型转换单元，每一码型转换单元包括编码和译码装置，对从移动台接收到的已编码语音信号进行译码，以及对将发送到移动台的语音信号进行编码。为建立呼叫，在基站、基站控制器和移动服务交换中心之间设有呼叫专用的网络连接，语音信号以传输帧的形式在所述网络连接上传输，基站和码型转换单元包括用于传输帧的组装、拆装以及同步的装置，从基站到码型转换单元的上行传输帧中包含有同步信息，根据该同步信息，码型转换单元对要传输到基站的下行传输帧传输进行定时。

在蜂窝或集群无线电系统，即通常所说的移动通信系统中，一个移动无线台，即一个移动台通过一个固定天线站，即位于小区中的基站，与一个固定网络进行通信，移动台能在系统区域内的小区之间自由移动。移动通信网的一般原则总是把电话通信定向到移动台当前所在的区域。为了能把呼叫送到该移动台，无线网络维持有位置寄存器，通过这些寄存器，移动台的位置能被一个或多个基站精确地知道，移动服务交换中心或基站控制器负责将一个呼叫交换到正确的基站。当多个共享一个基站控制器的基站组成一个基站系统时，将使用基站控制器。移动服务交换中心控制其服务区域内的电话通信以及基站控制器和外界的连接。

全球移动通信系统(GSM)是一个法欧的电信系统，它正成为一个世界性的标准。图1是非常简要的GSM系统基本构成单元图，没有更进一步的关于他们特点以及该系统其它方面的内容。移动交换中心(MSC)负责入呼叫和出呼叫的交换。它完成与公用电话交换网的交换类似的操作。此外，它还完成移动通信中所特有的典型操作，例如用户位置管理。移动无线台，即移动台通过基站系统交换至移动服务交换中心MSC。基站系统包括一个基站控制器BSC和若干个基站BTS。基站控制器控制若干个基站。

GSM系统是全数字化的，语音与数据的传输也是全数字化的，这使得均匀的高质量语音成为可能。从网络的观点看，最有限的资源是连接移动台和基站的无线通路的射频频率。为减少无线连接所需的射频带宽，在语音传输中应用了语音编码，它比电话网中常用的64比特/秒的传输更有效。从而，一个移动台自然必须包括一个语音的编译码器以进行语音编译码。在网络中，不同的语音编码和速率适配操作都集中在码型转换单元中(码型转换/速率适配单元TRCU)。TRCU可以在系统中多个备选的地方放置，这依制造商的选择而定。若码型转换单元TRCU远离基站BTS，则基站BTS和码交换单元TRCU之间的信息以所谓TRAU帧的形式传输。根据帧中所含信息类型的不同，可定义四种类型的帧，即：话音帧、操作及维护帧、数据帧，以及所谓空闲语音帧。

码型转换单元一般位于移动服务交换中心MSC，但也可以位于基站控制器BSC或基站BTS中。为有效地进行解码，远离基站的码型转换单元必须知道一些射频参数。此外，码型转换单元的定时必须与无线信道上的帧传输相适配，以保证从码型转换单元到基站的帧能与无线信道上传输的帧同步(这样还最小化了由于远端码型转换单元引入的延时)。在基站与码型转换单元之间16比特/秒信道上的采用专用带内信令来负责码型转换单元的控制与同步，信道用于传输数据或语音，码型转换单元的远端控制由GSM08.60建议规定。为实现同步，每帧的头两个8位包含16个同步比特。此外，构成帧的16比特字(2字节)的第一比特是同步校验比特、除包括实际的语音、数据或操作/维护信息比特外，所有的帧还包含用于传输关于帧类型的信息以及可变数量的其它帧类型专门信息的控制比特。此外，例如在语音和空闲帧中最后四个比特分配给上面提到的定时调整。

码型转换单元与移动服务交换中心的接口是一个64千比特/秒的PCM(脉冲编码调制)接口(A接口)，与基站BTS的接口是一个16千比特/秒的GSM接口。在这些接口的论述中，GSM的建议中采用了上行、下行方向的术语。在这些术语中，上行方向是指从基站到移动服务交换中心，下行方向是与上行方向相反的方向。

按照建议，当在系统中建立一个从移动台MS到公用电话交换网(PSTN)的呼叫时，与呼叫相关的信号从基站被传送到移动服务交换中心MSC，接着在公用电话交换网连接成与上面提到的A接口中的信道之间建立连接。同时，码型转换单元被分配和交换到A接口中的信道。进而移动服务交换中心MSC命令基站控制器BSC将与主叫移动台MS无线连接的基站和上面分配的A接口信道连接起来。基站控制器在上述分配的A接口信道与和主叫移动台通信的基站BTS之间建立连接。基站独立地负责建立无线通路上的连接。于是一个连接移动站MS，基站BTS，基站控制器BSC，码型转换单元TRCU，移动服务交换中心MSC和公用电话交换网PSTN的链路顺序建成。在这种情况下，已编码的语音信号通过这个MS-TRCU之间的连接以及BTS-TRCU之间的TRAU帧进行传送。

当呼叫是在两个位于同一基站或同一基站控制器区域内的移动台之间进行时，该呼叫以上述同样的方法连接到主叫的移动台，但此时移动服务交换中心是在分配给主叫移动台的A接口信道与被叫移动台的A接口信道之间建立连接。接着从第二个码型转换单元开始建立一个回到相同基站控制器，并进一步到被叫移动台的基站的连接。换句话说，所有的从属于同一基站的移动站之间的呼叫，都建立了到移动服务交换中心的路由，并且每一呼叫被分配了两个码型转换单元。这种长路由浪费了基站控制器BSC和移动交换中心MSC之间的传输容量，也浪费了MSC的交换容量。使用或租用传输链路对网络操作者的花费有重大影响。第二，由于每个MS-MS连接上有两个码型转换单元，这种解决方案消耗了码型转换单元资源，码型转换单元的数目必须根据业务量的峰值来确定，在这种情况下，无论是在花费和单元的数目上，在一般情形下都太高。而且，在基站控制器和移动服务交换中心BSC之间的接连的码型转换和译码步骤降低了语音信号的质量，引起了有效信号的时延。

因为相对而言，从移动台到移动台的呼叫是很少的，所以，上述事实还未造成太多的不便。

但是，在将来，无绳电话交换机“无线PABX”，将被应用于移动通信系统以取代办公室内部电话交换机。在这类专用电话交换中，将会有大量的分机站之间的呼叫，或者叫所谓内部呼叫，从而大量的在移动通信系统级别上的呼叫将是从移动台连接到移动台的。因此，如GSM系统中同类型的一般呼叫，经过移动服务交换中心的交换，将因大量呼叫发生在一个基站控制器BSC区域内、甚至是在同一基站BTS区域内而引起极大的不便。

本发明的目的是节省移动通信网络中的传输和码型转换资源，同时通过避免上述问题而提高语音的质量。

概述中提出的一个移动通信系统可以实现上述目的。根据本发明，这种系统的特点是：基站控制器BSC在移动服务交换中心MSC的控制下在位于同一基站系统区域内的基站间建立直接连接，从而由基站发送的上行传输帧以及包含在上行传输帧中的已编码语音信号经此连接传送到另一基站。

本发明还涉及如前介绍类型中的第二移动通信系统，根据本发明，其特征在于：至少在一些基站控制器BSC之间有直接的网络连接，这样的基站控制器BSC在移动服务交换中心MSC的控制下，直接在两个不同基站系统的基站之间建立网络连接，这样，由基站发送的上行传输帧便经此连接传送到另一个基站。

本发明还涉及如前所述的移动通信系统的呼叫控制方法，这种方法的特征在于：

在给一个呼叫分配网络连接之前，先检查是否主叫和被叫移动台都位于同一基站系统区域内，如果移动台都位于同一基站系统区域内，

A)命令所述的基站系统的基站控制器在移动服务交换中心MSC的控制下在所述的移动台的基站之间建立直接的连接；

B)将基站传送的上行传输帧向前传送到另一基站；

C)命令基站不考虑传输帧是上行帧或下行帧。

本发明还涉及如前所述的移动通信系统的第二种呼叫控制方法，该方法的特征在于：

在给呼叫分配网络连接前，先检查主叫和被叫移动台是否位于两个有直接网络连接的基站系统区域内；

如果移动台位于两个没有直接网络连接的基站系统中，则呼叫通过移动服务交换中心进行交换连接；

如果移动台位于两个有直接连接的基站系统，则，

A)命令该基站系统的所述基站控制器在移动服务交换中心MSC的控制下，彼此直接连接，并且进一步在所述移动台的基站之间建立连接；

B)将基站发送的上行传输帧向前传送到另一基站；

C)命令基站不考虑传输帧是上行帧或下行帧。

按照本发明，基站控制器在移动服务交换中心的控制下建立本地语音或数据的连接时。不需建立基站控制器和移动服务交换中心之间的语音/数据连接。当两个移动台都位于同一个基站系统区域内时，这种连接通过基站控制器的内部交换机完成。在发明的另一个实施方案中，两个基站控制器之间有直接的传输链路，基站控制器在移动服务交换中心的控制下在位于两个基站系统的基站之间建立直接的网络连接，从而，由一个基站发送的上行传输帧可经此连接传送到另一基站。

既然网络连接是在两个基站之间直接建立，在现有技术系统中所需的两个码型转换单元就可省略。这就减少了系统所需的码型转换单元、另一方面，通过省略不必要的码型转换和译码步骤，提高了语音的质量。因码型转换单元的省略而与前面所述系统的不同之处在于一个基站的上行帧是另一个基站的下行帧。因此，在本发明的实施方案中，基站控制器命令基站放弃帧类型的检查。

根据本系统，位于移动之间传输链路上的码型转换单元可被省略，而且传输链路上的总延时也将大幅度降低。部分变成空闲的误差容限(error margin)可通过省略基站间传输帧常用的定时调整被分配。尽管延时以及因此而造成的缓存的少量增加，但由于不要求基站调整传输帧定时到最佳状态，基站的实现将简单得多。

下面，用本发明的优选实施方案，并参照附图，对发明进行解释。

附图1示出了一个已知的移动通信系统，

附图2示出了一个依据本发明的移动通信系统。

本发明可应用于任何蜂窝或集群移动通信系统中，该系统运用数字语音传输和语音编码技术以降低传输速率，与其连接的编码单元位于基站的远端，如移动服务交换中心，并且在该系统中，已编码的语音信号在码型转换单元和基站之间以传输帧的形式被传送。本发明的第一种实施方式是泛欧数字移动通信系统GSM(全球移动通信系统)和DCS1800(数字通信系统)，但并不仅限于此。GSM系统的基本单元在GSM建议中已有描述。在这些建议以及“用于移动通信的GSM系统”一书(“TheGSM System for Mobile Communication”，M.Mouly & M.Pauter，Palaiseau，France，1992，ISBN：2-9507190-0-7)中有更详尽的描述，两者都被合并至此以作参考。

GSM系统是全数字化的，语音传输的进行也是全数字化的。语音传输中所用的语音编码方法是应用了长期和短期预测的RPE-LTP(规则脉冲激励-长期预测)。编码的结果产生LAR-，RPE-，和LTP-参数，由它们来代替真实的语音进行传输。关于语音传输的描述，在GSM建议的第06章，语音编码在06.10节。因为本发明并不涉及语音编码方法并且与之独立，故此处不作深入讨论。

如上所述，不同的语音编码和速率适配操作都集中在网络的码型转换单元TRCU中(码型转换/速率适配单元)。上面还提到，当码型转换单元TRCU位于基站BTS的远端，如在MSC中时，在基站BTS和码型转换单元之间的信息在所谓的TRAU帧中传输。TRAU帧以及它的传输过程在GSM建议8.60中得到描述。

如上所述，在相同的基站或相同的基站控制器控制下的移动台间的呼叫引起图1中所示情形，其中呼叫从基站系统寻路到移动服务交换中心，并且有两个码型转换单元分配给该路由，然后，该呼叫又寻路回到同一基站系统。这将引起前面所述的许多问题，如增加了所需的码型转换单元的数目，降低了语音质量，加长了传输延时，增加了所需的传输信道的数目等。

图2示出了依据本发明的移动通信系统的方块图。码型转换单元TRCU位于移动服务交换中心和基站控制器之间。码型转换单元TRCU的A接口通过交换机连接到公用电话网PSTN或者连接到另一个码型转换单元的A接口。因此，交换机1建立通过移动服务交换中心的呼叫控制计算机100和基站系统之间的连接，并传输信令信息。交换机1的操作由呼叫控制计算机100控制。

按照本发明，一个基站控制器BSC的内部交换机被安排用来在移动服务交换中心控制下的同一基站系统区域内的移动台之间建立连接。因此，基站控制器和移动服务交换中心之间的传输连接和码型转换单元都可完全不用。图2只示出了有关本发明的最基本的功能块，此外，基站控制器可能包含其它的不同操作，但此处没有必要描述。基站控制器的操作由基站控制单元202控制，由它来发送和接收信令消息。当两个移动台都位于相同基站系统区域内时控制单元202基于从移动服务交换中心接收到的控制消息来控制交换单元201，以建立和释放所建立的到基站的网络链路之间的连接。

在两个受控于同一移动服务交换中心MSC的基站控制器之间可能有直接网络链路，如图2所示的链路21。因此，在移动台分别受控于两个通过直接网络链路通信的基站控制器的情形下，该基站控制器可在移动服务交换中心MSC的控制下通过所述的直接网络链路直接建立移动台之间的连接。

下面，本发明的移动通信系统的操作将以移动台都位于同一基站控制器区域内的情形为例进行描述。主叫移动站MS(A)发起一个到同一基站系统区域内的移动站MS(B)的呼叫。在这种情况下，基站BTS1通过基站控制器向移动服务交换中心MSC开始发送常规的信令。移动服务交换中心从网络数据库中的用户位置寄存器中查出被叫移动台(B)的位置，然后经一次成功的搜索，发现被叫移动台MS(B)与主叫移动台MS(A)位于同一基站系统区域内。接着，移动服务交换中心给基站控制器BSC发送去一个控制信息，作为对比控制信息的响应，基站控制器在基站控制器BSC与被叫移动台MS(B)所在区域的基站BTS之间，以及在基站控制器BSC与主叫移动台MS(A)所在区域的基站BTS之间建立网络连接。然后，基站控制器连接两个基站的已建立的网络连接。移动台MS(A)与移动台MS(B)之间所建立的呼叫的由移动服务交换中心的呼叫控制计算机按与常规无线系统中相同的方式进行管理。当呼叫需要被拆除时，移动服务交换中心给基站控制器发送一个消息，根据这个消息从无线通路分配给基站的业务信道被释放，并且基站控制器的内部交换机201拆除这个连接。

在依据本发明的系统中，由两个基站发送的TRAU帧，以及帧中包含的已编码语音信号在基站控制器的一个内部呼叫中在两个方向上从一个基站传送到另一个。因此，常规系统中的两个码型转换单元可从链路中省去，这些单元用于两个传输方向上，用于释放从基站进入的TRAU帧，对编码的语音信号译码或对已译码的语音信号重编码，重建发送到另一基站的TRAU帧。在一个按照本发明建立内部呼叫中，两个基站都要接收另一基站发送的上行帧。因为一个基站通常接收下行帧，本发明中的方案改变了基站的操作以接收上行的TRAU帧，或者说完全省去了这方面的检查。省略上行或下行传输帧类型的检查是能接收另一基站发送的TRAU帧的最简单的方法。更进一步，既然因移动服务交换中心和码型转换单元而引入的延时从链路中被省去，通过从基站之间的业务中省去按GSM建议规定的TRAU帧的定时调整，部分这种错误容限可被利用。

在两个通过直接网络连接通信且受控于同一移动服务交换中心的基站控制器BSC之间按照本发明建立呼叫的情况下，本发明的系统的操作基本上与上述同一基站控制器BSC区域内的内部呼叫相似。唯一的不同之处在于现在移动服务交换中心要控制两个基站控制器去建立和拆除他们和与之相连的移动台之间的连接，并通过基站控制器之间的直接网络链路将这些连接再连接起来。

此处的图及其描述仅用于说明本发明。本发明的移动通信系统及呼叫控制方法在细节上可在所附权利要求书的范围内有所变化。

Claims (7)

1.一种移动通信系统至少包括：移动台(MS)；基站系统，每一基站系统又包括一个基站控制器(BSC)和若干个基站(BTS)；移动服务交换中心(MSC)，每一移动服务交换中心又包括用于移动台的呼叫控制和建立的呼叫控制装置与交换装置；码型转换单元(TRCU)，每一码型转换单元又包括对从移动站接收到的已编码的语音信号的译码装置和对发送到移动台的语音信号的编码装置；分配给基站、基站控制器和移动服务交换中心之间的呼叫专用的网络连接，被传送的语音信号以传输帧的形式在上述网络连接上传送，基站和码型转换单元包括传输帧的组装，拆装以及同步的装置，从基站到码型转换单元的上行传输帧包含同步信息，根据该同步信息，码型转换单元对要送到基站的下行传输帧的发送进行定时，其特点在于：基站控制器(BSC)在移动服务交换中心(MSC)的控制下在位于同一基站系统内的基站之间建立直接的网络连接，从而基站发送的上行传输帧以及包含在上行传输帧中的无编码语音信号可经此连接向前传送到另一基站。

2.如权利要求1中所述的移动通信系统，其特点在于：移动服务交换中心的呼叫控制(100)在为一个呼叫分配网络连接之前，先检查主叫和被叫移动台是否位于同一基站系统区域内，如果两基站都位于同一基站系统区域内，则移动服务交换中心向基站控制器发送消息，其结果是基站控制器的内部交换机(201)在两个移动台之间建立一个直接的连接。

3.一种移动通信系统至少包括：移动台(MS)；基站系统，每一基站系统又包括一个基站控制器(BSC)和若干个基站BTS；移动服务交换中心(MSC)，每一移动服务交换中心又包括用于控制和建立移动台呼叫的控制装置和交换装置；码型转换单元(TRCU)，每一码型转换单元包括对从移动台接收到的已编码语音信号的译码装置，以及对将发送到移动站的语音信号的编码装置；分配给基站、基站控制器、和移动服务交换中心之间的呼叫专用的网络连接，发送的语音信号以传输帧的形式在上述网络连接上传输，基站和码型转换单元包括传输帧的组装，拆装和同步装置，从基站发送到码型转换单元的上行传输帧中包含同步信息，根据该同步信息，码型转换单元给要发送到基站的下行传输帧的传输进行定时，其特点在于：至少在某些基站控制器(BSC)之间有直接的网络连接(21)，这些基站控制器可在移动服务交换中心(MSC)的控制下在位于两个不同基站系统区域内的基站之间建立直接的网络连接，从而一个基站发送的上行传输帧可经此连接传送到另一个基站。

4.如权利要求3所述的移动通信系统，其特点在于：移动服务交换中心的呼叫控制(100)在给呼叫分配网络连接之前，先检查主叫和被叫移动台是否位于两个有直接网络连接的基站系统之内，

如果是，则移动服务交换中心给两个基站控制器发送消息，其结果是基站控制器的内部交换单元(201)在基站控制器之间以及所述移动台的基站之间建立网络连接。

5.如上面任何一项权利要求所述的移动通信系统，其特点在于：基站放弃检查帧类型是上行帧或是下行帧。

6.一种移动通信系统中的呼叫控制方法，该移动通信系统至少包括：移动台(MS)；基站系统，每一基站系统包括一个基站控制器(BSC)，和若干个基站(BTS)；移动服务交换中心(MSC)，每一移动服务交换中心又包括用于控制和交换移动台呼叫的控制装置和交换装置；码型转换单元，每一码型转换单元包括对从移动台接收到的已编码语音信号的译码装置，和对要发送到移动台的语音信号的编码装置；分配给基站、基站控制器和移动服务交换中心之间的呼叫专用的网络连接，被发送的语音信号以传输帧的形式在上述网络连接上传输，基站和码型转换单元包括传输帧的组装、拆装和同步的装置，从基站传送到码型转换单元的上行传输帧中包含有同步信息，根据该同步消息，码型转换单元给要传送到基站的下行传输的传输进行定时，该呼叫控制方法的特点在于：

在给呼叫分配网络连接之前，先检查主叫和被叫移动台是否位于同一基站系统区域内，如果是，则

A)命令该基站系统的基站控制器在移动服务交换中心的控制下在所述的两个移动台的基站之间建立直接的连接；

B)由一个基站发送的上行传输帧经此连接传送到另一基站；

C)命令两个基站都放弃对帧类型是上行帧或是下行帧的检查。

7.一种移动通信系统中的呼叫控制方法，这种移动通信系统至少包括：移动台(MS)；基站系统，每一基站系统包括一个基站控制器(BSC)和若干个基站(BTS)；移动服务交换中心(MSC)，每一移动服务交换中心包括用于控制和交换移动台呼叫的控制装置和交换装置；码型转换单元(TRCU)，每一码型转换单元包括对从移动台接收到的已编码语音信号的解码装置和对要发送到移动台的语音信号的编码装置；分配给基站、基站控制器和移动服务交换中心之间的呼叫专用的网络连接，被发送的语音信号以传输帧的形式在上述网络连接上传输，基站和码型转换单元包括传输帧的组装、拆装和同步的装置，从基站到码型转换单元的上行传输帧中包含有同步信息，根据该同步信息，码型转换单元给要传送到基站的下行传输帧的传输定时，这种呼叫控制方法的特点在于：

在给呼叫分配网络连接之前，先检查主叫和被叫移动台是否分别位于两个有直接网络连接的基站系统内，

如果两个移动台分别位于两个没有直接网络连接的基站系统内，则通过移动服务交换中心对呼叫进行交换，

如果两个移动台分别位于两个有直接网络连接的基站系统内，则

A)命令所述的基站系统的基站控制器在移动服务交换中心(MSC)的控制下，彼此之间以及所述的移动台的基站之间建立连接；

B)一个基站发送的上行传输帧按此连接传送到另一基站；

C)命令两个基站都放弃对帧类型是上行帧或是下行帧的检查。

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