CN100481971C - 无线广播信息和无线接收广播信息的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

通过对消息进行纠错编码以产生纠错编码消息块、将纠错编码消息块划分成帧并对帧进行纠错编码以产生纠错编码帧，而将消息无线广播到无线终端。纠错编码帧被无线广播到无线终端。在无线终端，帧被接收并且帧被纠错解码以产生纠错解码帧。纠错解码帧被组合成消息块，并且消息块被纠错解码以产生消息。通过除对消息的帧进行纠错编码外还对整个消息进行纠错编码，不管传输中是否有衰落和其它问题，长消息可以可靠地被广播和接收。因此设计用于短消息使用的广播信道也可以用于发送长消息。例如，本发明可以用于包括具有短消息业务广播控制信道(S-BCCH)逻辑信道的数字控制信道(DCCH)的TDMA系统。纠错编码帧被放置在S-BCCH逻辑信道中。然后在多个TDMA时隙中将S-BCCH逻辑信道无线广播到无线电话。

Description

无线广播信息和无线接收广播信息的方法及其装置

发明领域

本发明涉及无线电通信的方法和系统，更具体地说，涉及用于向诸如无线电电话的无线终端无线广播消息的方法和系统。

发明背景

商业无线电通信被广泛地用于语音和/或数据通信。具体地说，寻呼机和蜂窝电话已经变得比较普通。这两种类型的通信装置和支持系统从不同的基本目的发展而来。具体地说，寻呼机传统地提供单向有限的信息给一个或多个终端用户，而蜂窝电话传统地提供双向语音通信服务。

随着时间的推移和技术的进步，在这两种不同类型的无线电通信装置之间的划分线已经变得模糊。寻呼机已经取得某些传统地由蜂窝电话提供的功能，反之亦然。例如，已经开发出双向寻呼机，它允许寻呼机用户向寻呼系统发送随后可以转发给其它方的消息。类似地，蜂窝电话已经取得发送和接收可以输出在蜂窝电话显示器上的短(例如大约160个文字数字式字符)文本消息。

无线电通信装置中的这种发展导致了许多新信息业务的开发和市场营销。例如，提供广播信息服务的寻呼系统已经实现，例如向大量其寻呼机具有显示器的用户提供股票报价信息服务。这些寻呼机通过空中接口定期地接收与大量股票或其它诸如选择权、期货等财经证券有关的信息，并显示这些股票的当前价格，以便用户可以跟踪有价证券的运行。

蜂窝电话的用户可能对提供类似的服务感兴趣，这种服务在蜂窝网中提供信息服务支持。可是与寻呼系统不同，蜂窝系统被传统地基于如下两个范例进行设计：(1)由于诸如蜂窝应用FCC(通信委员会(美国))的各主管团体分配的频谱限制而得到的有限带宽和(2)有关大多数有限带宽应保留用于诸如蜂窝电话和蜂窝系统之间的语音连接的点对点连接的概念，只有较少一部分被保留用于从蜂窝系统到该蜂窝系统中工作的蜂窝电话的广播(点对多点)传输。特别是由于蜂窝系统的上述第二个特征，系统设计者通常非常小心考虑在可用广播信道上发送的信息量和重发该信息所用的频率。因此，向蜂窝无线电通信系统提供广播信息服务可能不易通过广播所有用户想要在其蜂窝电话上显示任何信息的最直接方法来完成。

例如，在时分多址(TDMA)蜂窝无线电电话系统中，每一个无线电频率被分成一系列时隙，每一个时隙都包含来自数据源的信息的突发，例如语音对话的数字编码部分的数据源。通过时间复用与不同源有关的突发，每一个无线电频率上可以支持一个以上的信道。时隙被分组成具有预定持续时间的连续TDMA帧。在每一个TDMA帧中的时隙数涉及到可以同时共享无线电信道的不同用户数。如果TDMA帧中的每一个时隙被分配给不同的用户，则TDMA帧的持续时间是分配给同一用户的连续时隙间的最小时间量。

分配给同一用户的连续时隙构成用户的数字业务信道(DTC)，所述分配给同一用户的连续时隙通常不是无线电载波上的相邻时隙。如上所述，这通常是点对点资源。实际上，TDMA系统通常保留大多数可用无线电信道用作DTC以确保大业务量。可是，下面将更详细地描述，还提供数字控制信道(DCCH)用于传送控制信号和开销信息，包括用于连接到无线电通信系统及被分配DTC的机制。

在其它类型的蜂窝系统中有类似类型的资源分配。例如，在码分多址(CDMA)系统中，通过利用唯一扩频码对与特定连接有关的数据进行扩频来完成信道化。所述唯一扩频码与频率和时间微分器相对或与频率和时间微分器一起，通过将接收的复合信号与分配给其业务信道的所述码相关，给接收机提供提取其想要数据的机制。象TDMA一样，CDMA系统也可通过分配已知码来提供广播控制信道或其它开销信令信道。可是，象TDMA一样，CDMA系统还倾向于为专用业务信道保留比为广播信息信道还要多的资源，诸如码和功率。因此，希望提供能够在现有蜂窝无线电通信系统的约束中提供广播信息服务的方法和系统。具体地说，希望设计这样的广播信息的方法和系统：能够适应终端用户对较频繁地更新较大数据量的愿望，同时降低并最好最小化对不足广播信道资源的使用。

GSM系统目前可以提供广播服务。ANSI 136已经定义了一种广播信道，它可以提供关于带宽分配、子信道化、内容描述和改变通知的增强的灵活性。可是，广播服务可能将来不被广泛地用于ANSI136或ANSI 95技术。

分组数据通信、点对点形式的通信可以提供对相同业务的访问。分组数据通信，利用例如将在GSM和ANSI 136中支持的GPRS，正在标准制定组中被精心制定并且资源正分配给厂商对这样的产品的开发。因此，用户可以使用分组数据业务来访问基于因特网的股票报价服务，其中在用户请求时，用户的有价证券被下载到无线终端。利用广播服务，所有证券在广播信道上发送，由于带宽限制，所述所有证券可能限于所有可得到证券的子集。无线终端连续地或由于用户请求而读取广播信道上证券的整个集合并进一步操作数据。例如可以在移动台或随身漆上型计算机上提取特定用户的有价证券定义用于呈现的数据。

现在正在开发无线分组数据系统并正变得可用。这被ITU(国际电联)发起的“3:e代”无线系统的拟定所扩充。该活动的焦点是根据环境尽可能有效地以144KBPS、384KBPS和2MBPS的比特率提供分组数据服务。为了提供无线分组数据，运营者可能只需要得到必要的设备，用户则可以访问因特网或企业邮件系统(corporate mailsystem)。可是，运营者可以仅提供无线比特管道(bit-pipe)而不是内容。内容提供者可以是在有线环境提供内容的同一公司。因特网中当前的趋势是这些公司尝试把自己建成因特网的“门户”，用于尽可能多的用户。门户，或对万维网的入口点，通过在其站点提供广告创收。

无线运营者可能难以超出提供对现有和不断增长的基于因特网的内容提供者的连接。无线运营者提供连接而不是提供非常多的内容可能能力不足的原因有几个。开发广播服务可能需要运营者分配用于所述服务的定义和规范的资源。对于股票报价服务的示例，可能需要将来自数据源的格式和内容转换成广播信道的格式的额外步骤。可能需要开发收费机制和有关内容的访问控制，以便为运营者创收。广播服务的访问控制方法公开在1998年8月11日申请的给发明人并转让给本申请受让人的申请序号为No.09/132232的申请文件中，因此引用结合到本文中。

可是，在广播信道中提供股票报价、体育比赛结果、天气预报等可以为无线运营者提供增长的收入。此外，广播信道不必使用上行链路通信。所需的带宽可以不依赖于用户数和用户对信息的请求，而对于分组数据情况，所用带宽通常是与上面两个变量成比例。因此，对于广泛预定的服务，广播服务可以是更加频谱有效的，于是使所有用户进行个人访问来得到诸如其股票有价证券的信息。

如果预定服务的用户非常少，则分组数据解决方案可能更有效。可以建立使用广播和点对点服务结合的应用，这比仅使用一种类型的信道更好控制带宽使用。例如，1998年7月13日申请的给发明人并转让给本申请受让人的申请序号为No.09/114350的申请文件公开了“标题新闻”服务，所述标题新闻服务被广播并超级链接到服务服务器中的更详细信息。当用户选择一个项目或主题时，移动台向服务服务器产生点对点通信，所述服务服务器可以是万维网站点，或者详细内容可以下载到移动台。这样，广播服务可以允许运营者收到增值服务的收入并可以比分组数据服务更有效地被提供。

给QUALCOMM公司(QUALCOMM INCORPORATED)的名为“提供通过空中文件传送的差错保护的方法和装置”的PTC专利WO98/54866讨论了在符合IS-99标准的通信系统中使用链接码提供空中无差错文件传送。链接码包括Reed-Solomon编码、CRC编码和卷积编码。在发射机中，文件被分成数据帧，并且对数据帧进行Reed-Solomon编码。然后对Reed-Solomon编码数据执行CRC分组编码。CRC分组编码步骤提供改进的纠错能力，同时与IS-99标准兼容。在接收机中，如果码字中的消去数小于或等于(n-k)或者码字中的符号差错少于或等于(n-k)/2，则执行Reed-Solomon解码。不然，发送重发请求。

发明概要

因此本发明的目的是提供用于向无线终端无线广播消息的改进方法和系统。

本发明的另一个目的是提供用于向服务系统中多个无线电电话无线广播消息的系统和方法。

本发明的又一个目的是提供允许通过具有较短消息服务能力的无线通信系统来广播较长消息的系统和方法。

按照本发明，由向多个无线终端无线广播消息的系统和方法来提供上述及其它目的，其方法如下：对消息进行纠错编码，以产生纠错编码信息块，将纠错编码信息块划分成多个帧，对帧进行纠错编码，以产生多个纠错编码帧。向多个无线终端无线广播多个纠错编码帧。在无线终端，多个帧被接收，并且这些帧被纠错解码以产生多个纠错解码帧。多个纠错解码帧被结合成消息块，并且消息块被纠错解码以产生消息。

已经知道，根据本发明，除对消息的帧进行纠错编码外，通过对整个消息进行纠错编码，长消息可以被可靠地广播和接收，尽管在传输中有衰落和其它问题。因此，被设计用于短消息使用的广播信道也可以用来可靠地发送长消息。

在本发明的最佳实施例中，除纠错编码外，帧还被检错编码。最好是，利用分组码进行纠错编码，而对帧进行卷积编码。

为了提供与现有的短消息服务系统和方法兼容的系统和方法，提供一种纠错编码消息块被纠错的指示。该指示可以提供在纠错编码消息块中，或者在纠错编码消息块外。最好是，提供错误编码消息块中纠错编码类型和纠错编码量中的至少一个的指示。而且，消息最好被多次循环地无线广播，并且最好还提供重发循环次数的指示和当前循环次数的标识。

本发明例如可以用于包括带有短消息服务广播控制信道(S-BCCH)逻辑信道的数字控制信道(DCCH)的TDMA系统。消息被纠错编码以产生纠错编码消息块，并且纠错编码消息块被划分成多个帧。帧被纠错编码以产生多个纠错编码帧。然后将多个纠错编码帧置于S-BCCH逻辑信道中。然后以多个TDMA时隙将S-BCCH逻辑信道无线广播给多个无线电电话。

在TDMA无线终端，包括DCCH的多个TDMA帧被无线接收。DCCH中的至少一部分S-BCCH被纠错解码以产生多个纠错解码帧。多个纠错解码帧结合成消息块，并且消息块被纠错解码以产生消息。

如上所述，最好提供消息被纠错编码的指示。该指示可以提供在S-BCCH中或者在S-BCCH外。最好是，DCCH包括消息类型(MT)字段，在MT字段中隐含地提供所述指示。另一方面，可以在另一个字段中明确地提供所述指示。另一个选择是，消息包括快BCCH(F-BCCH)和扩展BCCH(E-BCCH）。在F-BCCH或E-BCCH中提供S-BCCH中至少一个消息被纠错编码的指示。

在TDMA系统中，最好通过分组码来进行消息的纠错编码，并且最好通过卷积编码来提供帧的纠错编码。由于在消息块中提供的附加编码(added coding)，可以用小于1/2编码率卷积编码对帧进行卷积编码。在TDMA无线终端中，对接收到至少一部分S-BCCH被纠错编码的指示作出反应对DCCH中至少一部分S-BCCH进行纠错解码。如上所述，可以在S-BCCH中或在S-BCCH外提供所述指示。因此，可以在具有较短消息服务能力的无线通信系统中提供对较长消息的健壮广播。

附图简述

图1示出传统的蜂窝无线电电话系统的体系结构；

图2示出按照一种已知工业标准IS-136的时分复用(TDM)射频(RF)信道的结构；

图3示出在图2所示TDM RF信道上定义的数字控制信道(DCCH)的超帧的示例性结构；

图4是可以按照本发明使用的示例性移动台的方框图；

图5示出来自图4所示无线终端的时分多址(TDMA)传输的IS-136时隙格式；

图6是与图4所示无线终端通信的基站的方框图；

图7示出具有图6所示基站的TDM传输的IS-136的时隙格式；

图8示出可以按照行业或国家(govemment)标准用来发送寻呼消息的第二层(L2)帧的格式；

图9示出按照IS-136的DCCH的上行链路时隙格式；

图10示出按照IS-136的DCCH的下行链路时隙格式；

图11示出在IS-136DCCH上定义的超帧的结构；

图12示出按照IS-136的第三层(L3)消息到TDM/TDMA时隙的映射；

图13说明按照本发明的向多个诸如TDMA无线终端的无线终端无线广播消息的操作；

图14说明按照本发明的在诸如TDMA无线终端的无线终端无线接收广播消息的操作；

图15说明ANSI 136标准的DCCH的超帧和超高帧；

图16说明ANSI 136标准的数字控制信道(DCCH)上的逻辑信道；

图17说明在ANSI 136标准的数字控制信道(DCCH)的下行链路上的L3消息到第二层再到物理层的映射，包括按照本发明的第三层和第二层之间的信道编码；

图18说明ANSI 136标准的广播信道的开始帧；

图19说明ANSI 136标准的广播信道的连续帧；

图20说明ANSI 136标准的广播信道的过渡帧；

图21示出关于各种误字率(WER)的正确接收的消息(CRM)的概率与消息中L2帧(字)数的关系；

图22示出关于各种误字率(WER)的正确接收的消息(CRM)的概率与消息中L2帧(字)数的关系，其中增加Reed-Solomon编码的一帧；

图23示出关于各种误字率(WER)的正确接收的消息(CRM)的概率与消息中L2帧(字)数的关系，其中增加Reed-Solomon编码的两帧；

图24说明可用来实现本发明的超帧结构；

图25说明可用来实现本发明的被建议的新的超帧结构；

图26示出按照本发明的用于ANSI 136的主/从DCCH实现；

图27示出按照本发明的一主两从DCCH；

图28示出：关于0、1和2 RS编码，在1个周期后和2个周期后，对于10％ WER，正确接收消息集的概率与净荷中的消息数的关系；

图29示出：关于0、1和2 RS编码，在1个周期后和2个周期后及3个周期后，对于20％ WER，正确接收消息集的概率与净荷中的消息数的关系；

图30示出：关于0、1和2 RS编码，在1个周期后和2个周期后及3个周期后，对于10％ WER，正确接收消息集的概率与净荷中的消息数的关系；

图31示出：关于0、1和2 RS编码，在1个周期后和2个周期后及3个周期后，对于20％ WER，正确接收消息集的概率与净荷中的消息数的关系；

图32示出：关于0、1和2 RS编码，在1个周期后和2个周期后及第3个周期后，正确接收12个消息的概率与WER；

图33示出：关于0、1和2 RS编码，在3个周期后，正确接收一组消息的概率与WER的关系。

最佳实施例详细描述

现将参考示出本发明最佳实施例的附图在下文中更完全地描述本发明。然而，本发明可以用许多不同的形式来体现，并且不应该解释为受限于在此提出的实施例；更确切地说，提供这些实施例，以便本公开会全面和完整，并将充分地把本发明的范围表达给本领域的技术人员。全文中相同的标号指的是相同的单元。

引言

本发明可以提供能够以有效方式利用广播资源通过无线电通信系统支持广播信息服务的方法和系统。终端用户设备，在此称作为“无线终端”、“接收机”或“移动台”，可以是只接收装置，包括寻呼机，或者可以是接收/发送装置，诸如无线电电话。本领域的技术人员将明白：术语“无线终端”、“接收机”或“移动台”包括模拟和数字无线电电话、多模式无线电电话、高功能个人通信系统(PCS)装置、无线个人数字助理(PDA)和其它装置，诸如装有无线调制解调器的个人计算机，其中高功能个人通信系统(PCS)装置可以包括大显示器、扫描仪、实际大小键盘等。

通过提供对发送信号的有效编码，本发明可以降低并最好最小化由广播信息服务所使用的给定服务质量下的广播资源的容量。而且，本发明可以降低并最好最小化无线终端获取遭受不良无线电信道条件的广播服务的时间。

按照本发明纯粹说明性的示例性实施例，广播信息服务可能是证券(股票)报价服务，在具有广播短消息服务(SMS)能力的IS-136兼容系统中提供所述广播信息服务。假设发送的证券的范围类似于美国今日(USA Today)，估计大约有9600种股票和互通基金。还假设使用完整的证券名称，格式为没有压缩的不限制文本，每个证券使用约17个八位位组来显示公司名称、价值和价值变化。于是净荷的大小约为163000个八位位组。如果使用象在此引用结合的1998年7月10日申请的给发明人并转让给本申请受让人的申请序号为No.09/113317的申请文件中描述的信道化技术，则数据量大约可减少到10分之1。剩余的数据量可能仍然很大。这样大的数据量不能通过没有特别考虑的易于出错的无线电信道来发送。由于净荷大小的增加，正确接收净荷的概率可能接近零。

在点对点通信中，整个净荷被分解到较小的段中，其中每个段将被接收机正确接收的概率十分大。接收机请求发信方重发未被正确接收的段。这通常被称为ARQ协议并且可以在用于发送多于大约几百八位位组数据时的蜂窝系统中的数据通信协议中发现。

对于广播服务，可能不需要对错误接收的段的重发请求。信道仅为下行链路。可是，在不断地结束的循环中重发净荷。接收机有许多接收相同净荷的机会。与点对点ARQ协议相比较，它可以被认为是整个净荷的主动重发。可是，这会增加传送所述服务的延迟。如果在消息中任何一部分未被正确接收时接收机仅需等待随后的出错的段而不是丢弃整个消息，则性能，即预期传送时间可以充分地得到改进。

ANSI 136广播协议把某一消息分成几段表示的L2帧。每一段可以唯一地被标识，并且在随后的传送(循环)中，无线终端只需要重读未被正确接收的L2帧。无线终端可以存储第一次读取循环中所有正确接收的L2帧并可以在后面的循环中重读剩下的段，直到属于消息的所有L2帧被正确接收。可是，对于上述非常长的净荷，直到整个正确净荷被接收的循环次数可能非常大，这使得所述服务几乎无用。

另一个示例性服务是用于象ANSI 136中定义的“智能漫游”的数据。该信息指导无线终端找到最佳服务提供者，即2个800MHz运营者和最多6个1900MHz运营者中最佳漫游伙伴。预期可用于IR服务的数据量多达约2500八位位组。下面将会说明，即使对于这么小的数据量，现有广播信道也不足以提供可行的服务。在这种情况下，与终端用户服务相比较，可以较不关心移动台获得数据的时间量。可是，广播信道的长停留时间可能不必要地使得无线终端在可更快进入降低电池消耗的睡眠方式时处于有效收听方式。

本发明可以通过对内容进行相应较快的访问来充分减少无线终端进行读取的循环次数。本发明还可提供与现有格式反向兼容的新的广播信道格式。因此，新旧无线终端可以共享用于对两种无线终端公用的信息的广播信道。可以提供信道编码的变化程度来适应特定的服务要求。可以向终端用户提供读取广播业务的进程的指示。可以向无线终端提供有关消息集重发多少次的信息，并可以递增每一次发送消息集的序号。

IS-136TDMA系统

根据蜂窝电话系统来提供下面的描述，但要明白，本发明不限于这样的环境，本发明可用于任何无线终端。而且，在IS-136兼容TDMA蜂窝通信系统的范围中提供下面的描述，但是本领域的技术人员将明白，本发明可以在其它数字通信应用中实现，包括按照其它标准设计的数字通信应用，所述其它标准诸如有GSM、PDC和使用CDMA作为访问技术的那些标准，诸如IS-95。

在图1所示的传统的蜂窝无线电系统中，地理区域(例如大城市区域)被划分成若干较小的邻接的无线电覆盖区域(成为“小区”)，诸如小区C1至C10。小区C1至C10由相应一组固定无线电站(称为“基站”)B1至B10服务，每一个基站在分配给系统的射频(RF)信道的子集下工作。可以按照频率重用模式把分配给任何给定小区的RF信道再分配给远处的小区，这在现有技术中是已知的。在每一个小区中，使用至少一个RF信道(称为“控制”或“寻呼/接入”信道)来传送控制或监控消息，而其它RF信道(称为“语音”或“话音”信道)被用来传送语音对话。小区C1至C10中的蜂窝电话用户(移动用户)具有诸如无线终端M1至M9的便携式(手持式)可移动(手携带)或移动(车载)电话单元，其中每一个都与附近的基站通信。基站B1至B10连接到移动业务交换中心(MSC)20并由MSC20控制。MSC 20又连接到陆线(有线)公众交换电话网(PSTN)中心局(图1中未示出)或诸如综合系统数字网(ISDN)的类似设备。MSC 20在有线和移动用户之间及有线和移动用户中的呼叫进行交换，控制给无线终端的信令，编辑计费统计数字，并提供系统的操作、维护和测试。

每一个无线终端M1至M9在接通(加电)时进入空闲状态(待机状态)并调谐到最强的控制信道及连续监视最强的控制信道(通常是所述无线终端当时所处的小区的控制信道)。

为了检测呼入，无线终端连续地监视控制信道以确定给它编址(即包含其MIN)的寻呼消息是否被接收。例如在普通(陆线)用户呼叫移动用户时将向无线终端发送寻呼消息。所述呼叫从PTSN传到MSC20，其中被拨号码在MSC中被分析。如果被拨号码被确认，则MSC20请求基站B1至B10中的某些或全部遍及其相应小区C1至C10来寻呼被呼叫的无线终端。从MSC 20收到请求的每一个基站B1至B10然后将通过相应小区的控制信道发送包含被呼叫无线终端MIN的寻呼消息。出现在所述小区中的每一个空闲无线终端M1至M9将通过控制信道接收的寻呼消息中的MIN与存储在该无线终端中的MIN进行比较。具有匹配MIN的被呼叫无线终端将自动地通过控制信道向基站发送寻呼响应，该基站然后把所述寻呼响应转发给MSC20。在收到寻呼响应时，MSC 20选择接收寻呼响应的小区中可用的语音信道(MSC 20为此保持一个空闲信道列表)并请求所述小区中的基站通过控制信道命令所述无线终端调谐到所选语音信道。一旦无线终端调谐到所选语音信道就建立直通连接。

图3示出包括至少三个逻辑信道的示例性DCCH超帧，所述至少三个逻辑信道即广播控制信道(BCCH)、寻呼信道(PCH)、接入响应信道(ARCH)。在本示例中分配有6个DCCH时隙的BCCH传送净荷消息。分配有1个DCCH时隙的PCM传送寻呼消息。同样分配有1个DCCH时隙的ARCH传送语音或话音信道分配消息。图6的示例性超帧可以包含其它逻辑信道，包括附加寻呼信道(如果定义一个以上PCH，则可以把不同的无线终端分组分配到不同的PCH)。工作在图3的DCCH的无线终端只需要在每一个超帧中的某些时隙(例如BCCH和其分配的PCH）期间为“唤醒”(监视)，在其它所有时间，进入“睡眠方式”。在睡眠方式时，无线终端可以关闭大多数内部电路并可节省电池电源。而且，通过象本发明人题为“用于在数字控制信道中发送广播信息的方法”的美国专利No.5404355中讲授的那样配置BCCH，当锁定到DCCH时(例如加电时)且此后仅在信息改变时，无线终端可以读取(例如解码)开销信息，因此在允许快速小区选择时允许节省附加的电池电源。

现参考图4，图中示出通常兼容IS-136并可以按照本发明使用的示例性无线终端的方框图。在图4中示出了有关通过数字信道通信的某些部件，但将会知道，除了这些部件中的某些或者代替这些部件中的某些，可以使用其它数字或模拟部件。图4的示例性无线终端可以发送和接收语音和控制数据。发送电路通常描绘在图4的上半部，而接收电路通常描绘在图4的下半部。

在图4的无线终端中，麦克风100把来自用户的语音作为模拟语音信号来检测，并在作为输入信号传送给语音编码器101之前通过一个或一个以上语音处理阶段(图4中未示出)。预编码语音处理阶段可以包括音频电平调整、带通滤波和模数转换(例如13位PCM格式或8位&律格式)，后面接着附加的高通滤波。语音编码器101使用语音压缩算法(例如ACELP或VSELP)把语音信号压缩成低速率数据比特流(例如从64kbps到8kbps)。语音编码器101的输出信号被馈送到信道编码器104，信道编码器104将差错保护技术和/或纠错技术用于所述数据流。例如，信道编码器104可以使用1/2编码率卷积码来保护语音编码器数据流的较敏感比特。信道编码器104还可以对语音编码器帧的最感性重要的比特中的某些比特应用循环冗余检验(CRC)。

又参考图4，在无线终端中，控制数据在快速相关控制信道(FACCH)发生器102和慢速相关控制信道(SACCH)发生器103中产生，并分别在信道编码器105和106中被差错编码。以空白-突发方式发送FACCH消息，由此以高速率FACCH突发隔开并替换语音数据的突发。相反，与语音数据的每一个突发一道以较低的速率连续地发送SACCH消息。在图4所示的示例性实施例中，将SACCH消息馈送给22-突发交织器110，22-突发交织器110在传输之前通过22个时隙将SACCH数据扩展。

继续参考图4，将来自信道编码器104的编码语音比特和来自信道编码器105编码FACCH消息提供给时分复用器107的相应输入端，时分复用器107将语音数据或FACCH消息格式化为发送时隙。将时分复用器107的输出数据馈送给2-突发交织器108，2-突发交织器108通过两个时隙(例如图2中的时隙1和4)来交织编码语音或FACCH数据，以便改善瑞利衰落的恶化效应(除差错编码外，这样进一步防止信道差错)。这意味着每一个语音时隙包含来自两个连续语音编码器帧的数据，或者，同样地，通过两个时隙来扩展每一个FACCH消息。提供2-突发交织器108的输出数据作为模2加法器109的输入数据，在模2加法器109中，输入数据通过与加密单元115提供的伪随机密钥流进行逻辑模2加被逐位地加密。加密单元115的输入包括帧计数器114的值和秘密密钥，帧计数器114的值每20ms递增一次(即，对于全速率信道，每TDM帧递增一次)，秘密密钥对所述无线终端来说是唯一的。帧计数器114被用来每20ms更新加密码(伪随机密钥流)一次(即每一个发送TDM帧一次)。利用操纵秘密密钥116的比特的加密算法来生成加密码。

提供模2加法器109的加密数据和22-突发交织器110的交织SACCH数据作为突发发生器111的输入数据，还向突发发生器111提供同步(sync)字/DVCC(数字验证色码)发生器112的同步字和DVCC。突发发生器111对数据突发进行格式化，每一个都包括同步字、DVCC、SACCH数据和语音或FACCH数据，如图5所示(“G”和“R”字段分别用于保护时间和斜升时间)。同步字用于时隙标识和同步，以及远程接收机(即基站)中的均衡器训练。DVCC用于区分当前业务信道和业务共信道，并确保接收机对合适的RF信道进行解码。可以用例如汉明码对DVCC进行差错编码。下面将会看到，在从基站发送到无线终端的每一个突发中也包括DVCC和同步字。

再参考图4，在图2所示并在上面讨论的TDM帧(全速率)的三个时隙的一个时隙中发送突发发生器111的每一个消息突发。突发发生器111连接到均衡器113，均衡器113提供将一个时隙的传输与其它两个时隙的传输同步所需的定时。均衡器113检测从基站(主)发送到无线终端(从属)的定时信号并因此同步突发发生器111。均衡器113还可用于检查从基站接收的同步字和DVCC的值。突发发生器111和均衡器113两者都连接到用于定时目的的帧计数器114。

提供由突发发生器111产生的消息突发作为RF调制器117的输入，RF调制器117用于按照称为π/4-DQPSK(π/4shifted，Differentiallyencoded Quadrature Phase ShiftKeying)调制技术来调制载频。使用该技术意味着对将由无线终端发送的信息进行差分编码，以便2-比特符号按照四种可能的相位变化(±π/4和±3π/4)而不是绝对相位来发送。为了最小化因所选RF信道中噪声的差错，可以使用格雷码将相邻相位变化映射到仅一比特不同的符号(因为最可能的差错导致接收机选择邻近相位，这样的差错将限于单比特差错)。由发送频率合成器118将所选RF信道的载频提供给RF调制器117。由功率放大器119对RF调制器117的突发调制载波信号输出进行放大，然后通过天线120将其发送给基站。

无线终端中的接收可为发送的反向。无线终端通过连接到接收机122的天线121接收基站的突发调制信号。由接收频率合成器123生成所选RF信道的接收机载频并将其提供给RF解调器124，RF解调器124将接收的载波信号解调成中频(IF)信号。IF信号再由IF解调器125进行解调，IF解调器125恢复在π/4-DQPSK调制之前最初的数字信息。然后将数字信息传送到将信息格式化为两比特符号的均衡器113，然后传送到符号检测器126，符号检测器126将符号转换成包括语音或FACCH数据及SACCH数据的单比特数据流。符号检测器126将FACCH或语音数据分配给模2加法器127，并将SACCH数据分配给22-突发去交织器135。模2加法器127连接到加密单元115并用于通过逐位地减去基站中发射机用来对数据进行加密的同一伪随机密钥流来对加密的语音或FACCH数据进行解密。将模2加法器127的解密输出数据馈送到2-突发去交织器128，2-突发去交织器128通过装配两个连续的数字数据帧的比特来重构语音或FACCH数据。2-突发去交织器128连接到两个信道解码器129和130，信道解码器129和130分别对卷积编码的语音或FACCH数据进行解码，并检查CRC比特来确定是否出现任何差错(CRC比特还提供用于区分语音数据与FACCH数据的方法)。语音数据从信道解码器129馈送到语音解码器131，语音解码器131恢复最初的数字语音信号。该信号在被喇叭133广播之前被转换成模拟信号并被滤波。FACCH检测器132检测所有FACCH消息并传送给微处理器134用于适当的处理。

继续参考图4，22-突发去交织器135重新装配通过22个连续帧扩展的SACCH数据。提供22-突发去交织器135的输出数据作为信道解码器136的输入数据。SACCH检测器137检测所有SACCH消息并传送给微处理器134用于适当的处理。

微处理器134控制无线终端的行为及无线终端和基站之间的通信。微处理器134按照基站接收的消息和无线终端进行的测量来作出决定。微处理器134具有存储器(未示出)并连接到终端键盘输入和显示输出单元138。键盘和显示单元138允许用户启动呼叫和对呼叫进行响应，并允许用户将信息输入到无线终端的存储器中。

应该指出，图4所示的无线终端的许多部件可用来构造图6所示的基站，其中基站中与无线终端中相同的部件用与图4中相同的标号来标明并再标明(’)以区分基站部件与无线终端部件。图6的基站利用图7所示的时隙格式与图4的无线终端进行通信，图7所示的时隙格式类似于图5所示的由无线终端使用的时隙格式。本领域的普通技术人员将明白，基站和无线终端的构造可能有某些不同。例如，如图6所示，基站可能不仅有一个而且可以有两个接收天线121’和有关的用于分集接收的无线电硬件122’至125’。而且，由于基站对于每个RF信道支持三个(全速率)数字业务信道(DTCH)，如图2所示，因而在基站中，基带处理硬件(图6中边框)可以为三份，并且IF解调器125’可以不仅有一个而且可以有三个输出，一个用于三个数字业务信道的每一个。另外，由于基站通常工作在多个RF信道，因而可以包括多个无线电硬件装置(基带处理和无线电硬件)及可编程频率组合器118A’以按照可用蜂窝频率再用方案选择将由基站使用的RF信道。另一方面，基站可以不包括用户键盘和显示单元138，但可以包括信号电平计100’以测量两天线121’中的每一个接收的信号的强度并提供输出信号给微处理器134’(用于切换目的)。对本领域技术人员来说，无线终端和基站之间的差异将是易于明白的。

图4中的无线终端和图6中的相关基站可工作在数字业务信道，但也易于配置成工作在数字控制信道(DCCH)，例如在DCCH时隙的长度和格式与象上面提到的美国专利No.5404355中建议的在IS-136中对DTCH指定的长度和格式相兼容时。图4示出(虚线框)附加的无线终端部件，它例如可以用来对通过DCCH的寻呼信道(PCH)发送的消息进行解码。尽管对象FACCH和SACCH消息的PCH消息进行交织以防止无线电信道引起的错误，然而PCH消息的交织限于一个时隙(时隙内交织)内，因为为了睡眠方式的有效性，无线终端不应该唤醒用于一个以上的PCH时隙。如图4所示，解调和均衡后，寻呼消息于信道解码器140的信道解码和PCH检测器141的检测之前在1-突发去交织器中被去交织。将所有寻呼消息从PCH检测器141传送到微处理器134用于分析和处理。

为了本发明的目的，下面将进一步描述，尽管可以使用与IS-136DCCH格式兼容的DCCH格式，然而通常可以使用任何DCCH格式，或者说实在的，交织方法，例如，GSM标准中指定的DCCH格式和交织方法。而且，利用不同于或者结合有时分复用(TDM)的传输技术，例如，利用诸如码分复用(CDM)，可以实现DCCH。

图8示出按照行业或国家标准(例如美国的IS-95和IS-136，欧洲的GSM，以及日本的PDC)的PCH操作。参考图8，这些标准的大多数规定寻呼消息构造(在纠错编码和交织前)为数据200的“第二层”(L2)帧，数据200包括第二层标题201、“第三层”(L3)消息数据的净荷202和诸如具有尾部比特的循环冗余检验(CRC)码的检错码203(尾部比特通常用于卷积编码并通常设置为零)。标题201包括用于无线电资源管理(例如，接收机采取的行为)或用于其它目的的开销信息，并还可包括净荷202中第三层数据的类型和长度的指示(例如，在标题201中分配某个比特来指示净荷202中的空寻呼)。对于空寻呼，净荷202包括可用标准定义的预定值(例如在IS-136中都为零)。对于非空寻呼，净荷202包括移动台标识(MSID)，并可能包括诸如呼叫类型指示的辅助数据(即，语音、数据等)。出于检错目的用CRC码对标题201和净荷202进行编码。

在通过PCH传输之前，用纠错码对帧200进行编码，并按照可用标准的规范通过一个或一个以上的时隙对编码数据进行交织。在接收机(例如无线终端)，首先对接收时隙进行解调并可能进行均衡。接着对解调(并可能均衡)的数据执行去交织以及对去交织的数据执行信道解码。通过利用去交织和解码的数据(即接收的标题201和净荷202)来计算CRC并将计算的CRC与接收的CRC(即接收的CRC 203)进行比较，无线终端检查残留的差错。如果CRC比较表示数据被正确地接收，则无线终端检查接收的标题来确定是否需要任何操作以及消息是否为空寻呼。如果不需要操作并且消息为空寻呼，则无线终端回到睡眠。如果需要某种操作，则无线终端采取所需的操作。此外，如果寻呼不是空寻呼(即它是非空寻呼)，则无线终端将接收的MSID与存储在存储器中的其自己的MSID相比较。如果MSID匹配，则无线终端向系统发送寻呼响应消息。可是，如果MSID不匹配(即所述寻呼用于另一个无线终端)，则无线终端可以回到睡眠。

如图10所示，DCCH下行链路时隙包括共享信道反馈(SCF)字段，SCF字段包括支持上行链路的随机访问方案的信息。DCCH下行链路时隙还包括编码超帧相位(CSFP：Coded SuperFrame Phase)字段，CSFP字段包括辅助无线终端寻找DCCH中超帧开始的信息。在DCCH和DTCH时隙格式之间的另一个显著不同是在DCCH中没有时隙间的交织，以便于睡眠方式操作。

参考图11，图11示出按照IS-136的(下行链路)DCCH的帧结构，DCCH时隙被映射到逻辑信道，这些逻辑信道被组织成一系列超帧(对于上行链路DCCH，没有特殊的帧结构，因为上行链路中的所有时隙都可由无线终端用于系统访问)。全速率DCCH将占用IS-136 TDMA帧中六个时隙的两个，如图11所示(在本示例中，信道“A”被分配给DCCH)。IS-136中指定的逻辑信道包括：广播控制信道(BCCH)，用于传送向所有无线终端广播的系统有关的信息和短消息业务；寻呼和访问响应信道(SPACH)，用于传送向特定无线终端发送的信息。下面更详细地描述BCCH和SPACH的结构和操作。

对于在小区(即DCCH)选择中具有快速获取的有效睡眠方式操作，BCCH被分成逻辑子信道，象上面提到的美国专利No.5404355中讲授的那样。如图11所示，BCCH包括快速BCCH(F-BCCH)、扩展BCCH(E-BCCH）和点对多点短消息业务BCCH(S-BCCH)。F-BCCH用于广播DCCH结构参数和访问系统所需的其它参数。E-BCCH用于广播不象F-BCCH中的信息那样时间关键(对于无线终端的操作)的信息。S-BCCH用于广播短消息业务(SMS)。SPACH也被分成逻辑子信道(图11中未示出)，包括点对点短消息业务信道(SMSCH)、寻呼信道(PCH)和访问响应信道(ARCH)。SMSCH用于把用户消息传送给特定的无线终端。PCH用于把寻呼消息传送给不同的无线终端。ARCH用于对来自无线终端中的一个无线终端的访问请求进行响应(例如通过把信道分配消息传送给该无线终端)。

F-BCCH和E-BCCH允许系统以不同的速率发送不同种类的开销信息，这取决于其对无线终端的适当操作的重要性。在F-BCCH中发送定义系统配置和无线终端的系统访问规则的信息。由于该信息应该以允许无线终端快速访问系统的速率发送，因而在F-BCCH中，每超帧发送完整的一组该信息。可是，可以在E-BCCH以较低的速率发送较不关键开销信息。完整的一组E-BCCH信息可以相隔数个超帧。另一方面，通过提供SMS消息的专用信道，S-BCCH允许系统将开销信息的传输与广播SMS分离。

为了将无线终端开销信息读取的周期性要求(用于有效睡眠方式的操作)与系统的BCCH传输的周期性要求(用于小区选择中的快速获取)分离，F-BCCH和E-BCCH子信道中的每一个都与另一个逻辑子信道中的变化标志相关联，变化标志表示什么时候对应的BCCH信息已经变化(例如，在PCH中的变化标志表示F-BCCH中的变化，而在F-BCCH中的变化标志表示E-BCCH中的变化)。变化标志使得无线终端可以避免重读还未改变的BCCH信息，由此降低电池消耗，象上面提到的美国专利No.5404355所讲授的那样。当获取DCCH时，无线终端首先将读取所需的BCCH信息。可是此后，无线终端将仅读取变化的BCCH信息并可以在BCCH中没有变化时停留在睡眠方式。这允许有效的睡眠方式操作(即读取BCCH信息的低周期性)，并且同时允许小区选择中的快速获取(即BCCH传输的较高周期性)。

继续参考图11，超帧在IS-136中被定义为32个连续时隙(640ms)的集合，用于以第一BCCH时隙开始的全速率DCCH(16个时隙用于半速率DCCH)。超帧中的第一时隙被分配给F-BCCH，而剩余的时隙被分配给E-BCCH、S-BCCH和SPACH。无线终端从超帧开始的F-BCCH中的信息来确定哪些其它时隙被分别分配给E-BCCH、S-BCCH和SPACH。如图11所示，在每一个重复超帧中，每一个BCCH子信道(F-BCCH、E-BCCH和S-BCCH)都被分配有整数DCCH时隙。可是，超帧中的其它时隙被按照全动态的原则分配给SPACH子信道(SMSCH、PCH和ARCH)(由于这种原因，每一个超帧中的可用于SMSCH、PCH和ARCH的时隙一般示为图11中的SPACH)。无线终端通过第二层标题信息来标识SPACH时隙(即SMSCH、PCH或ARCH)的使用。

IS-136指定三种形式的可用于寻呼无线终端的移动台身份(MSID)：移动台标识号(MIN)、国际移动台身份(IMSI)和临时移动台身份(TMSI)。MIN其根源追溯到EIA/TIA 553和IS-54标准(较早讨论的)，并且是按照北美电话编号方案的无线终端的电话簿号码的数字表示。IMSI用于国际漫游，并且它包括标识无线终端来源国家的国家码和用于标识其归属系统的其它信息(用于记帐和其它目的)。在特定区域(例如，MSC的服务区或该服务区中的位置区)中按照临时原则把TMSI分配给无线终端，并且在预定时段之后或者在无线终端移出所述区域时，通常给无线终端重新分配另一个TMSI。使用TMSI的主要好处是增加寻呼容量，因为TMSI通常包含的比特较MIN或IMSI要少，因此可以在一个PCH时传送更多的寻呼(取决于TMSI的分配过程，另一个好处是增加用户身份机密性)。

按照IS-136的无线终端可以分配有MIN、IMSI、或者MIN和IMSI这两者。在IS-136中，MIN和/或IMSI称为永久移动台身份(PMSID)。具有MIN和IMSI这两者的无线终端将仅使用一个或另一个作为其PMSID，这由BCCH数据确定，象IS-136中指定的那样。可是，无线终端可以使用PMSID(即MIN或IMSI)和TMSI这两者，但是是在不同的时间。在任何给定的时间，无线终端使用PMSID和TMSI中的一个或另一个。无线终端通常将监视用于其PMSID的PCH时隙。如果分配TMSI给无线终端，则无线终端将监视仅用于TMSI的PCH时隙。可是，TMSI分配可能期满，并且如果没有分配新的TMSI，则当与系统进行通信时，无线终端恢复使用所述PMSI。在IS-136中，可以在L2帧中包含身份类型(IDT)字段以向无线终端通告寻呼消息中正在使用哪一个身份。可是如果身份类型通过帧的类型来隐含，则在L2帧中可以不包含IDT字段。其它标准可能需要无线终端监视用于PMSID和TMSI这两者的PCH。

按照IS-136，在下一超帧的相应时隙中重复所有寻呼(无论包含PMSID还是TMSI)，以便增加即使在恶劣的无线电条件下无线终端接收到寻呼的可能性。当且仅当无线终端不能对第一(“主”)超帧中的PCH时隙进行解码时，读取第二(“次”)超帧中的相应PCH时隙(第一和第二超帧共同称为“超高帧”)。

象其它标准一样，IS-136使用分层方法通过DCC传送消息。图12示出“第三层”(L3)消息(例如寻呼消息)转换成一个或多个“第二层”(L2)帧以及L2帧然后被映射成“第一层”(L1)物理层时隙的方式。L3消息被分解成与可用协议(为BCCH和SPACH指定不同的协议)下所需的一样多的L2帧。每一个L2帧包括L3数据和用于L2协议操作的开销信息。通过附加差错编码(CRC和尾部比特)和具体用于物理层操作的开销信息(标题)把每一个L2帧映射成单个L1时隙。对于所有IS-136 DCCH子信道，已经将L2操作定义为与L1操作一致，以便单个下层物理层时隙中传送完整的L2协议帧。这样，任何L2帧的所有比特都在一个物理时隙中发送(即，在信道编码之后及传送之前执行一次时隙内交织)。

本发明概述

图13说明按照本发明向多个诸如TDMA无线终端的无线终端无线广播消息的操作。图14说明按照本发明在诸如TDMA无线终端的无线终端无线接收广播消息的操作。

本领域的技术人员将理解，本发明可以实施为方法、系统(装置)和/或计算机程序产品。因此，本发明可以采取完全硬件的形式或者结合软件和硬件方面的实施例。

在下面的图13和14详细示出了本发明的各个方面，包括流程图。将会理解，可以用计算机程序指令来实现流程图中的每一个方框和流程图中方框的组合。可以向处理器或其它可编程数据处理装置提供这些计算机程序指令来产生机器，以便在处理器或其它可编程数据处理装置中执行的指令产生用于所述流程图方框中指定功能的装置。这些计算机程序指令还可存储在计算机可读存储器中，它可以指示处理器或其它可编程数据处理装置以特定的方式起作用，以便存储在计算机可读存储器中的指令产生一种产品，它包括执行流程图方框中指定的功能的指令装置。

因此，流程图例示的方框支持用于执行指定功能的装置的组合、用于指定功能的步骤和用于执行指定功能的程序指令装置的组合。还将理解，流程图例示的每一个方框和流程图例示的方框的组合可以通过执行指定功能或步骤的专用的基于硬件的计算机系统来实现，或者通过专用硬件和计算机指令的组合来实现。

现参考图13，在包括具有S-BCCH逻辑信道的DCCH的无线系统中无线广播消息给多个无线终端。如方框1310所示，消息被纠错编码以产生纠错编码消息块。如方框1320所示，纠错编码消息块被分成帧。在方框1330，帧被纠错编码以产生多个纠错编码帧。

在方框1340，通过把纠错编码帧放入S-BCCH逻辑信道而向无线终端无线广播纠错编码帧。最后，在方框1350，无线广播S-BCCH逻辑信道。

因此，如图13所示，在把消息分成帧并纠错编码各个帧之前，对整个消息进行纠错编码。通过除了对帧进行纠错编码外对消息进行纠错编码，可以提供对长消息的更健壮地广播。

现参考图14，在无线系统中，在无线终端无线接收广播消息。在方框1410，无线接收包括DCCH的帧。在方框1420，DCCH中的至少一部分S-BCCH被纠错解码以产生多个纠错解码帧。在方框1430，将纠错解码S-BCCH帧组合成消息块。最后，在方框1440，对消息块进行纠错解码。这样，每一个帧都被纠错解码并且整个消息块被纠错解码。即使不正确地接收一个或多个帧，对消息块的整体纠错解码可以恢复不正确接收的帧，并由此使得完整的消息可以被接收。

无线广播和接收的详细描述

图15说明按照IS-136的前向(基站到无线终端)DCCH的帧结构并示出两个连续的超高帧(HF)，其中每一个超高帧最好包括各自的主超帧(SF)和各自的次超帧。当然，会认识到，超高帧可以包括两个以上超帧。

图15示出三个连续的超帧，每一个超帧都被组织为逻辑信道F-BCCH、E-BCCH、S-BCCH和SPACH，下面将更详细地描述这些信道。这里，足以注意，前向DCCH中的每一个超帧包括完整的一组F-BCCH信息(即，一组L3消息)，使用所需要的那样多的时隙，并且每一个超帧以F-BCCH开始。在一个或多个F-BCCH时隙之后，每一个超帧中剩余时隙包括用于E-BCCH、S-BCCH和SPACH逻辑信道的一个或多个(或没有)时隙。

参考图15，并更特别地参考图16，下行链路(前向)DCCH的每一个超帧最好包括广播控制信道BCCH和短消息业务/寻呼/接入信道(SPACH)。BCCH包括：快速BCCH(图15中所示的F-BCCH)；扩展BCCH(E-BCCH)；和短消息业务BCCH(S-BCCH)，其中的某些通常被用于将一般的系统相关的信息从基站传送到无线终端。

F-BCCH逻辑信道传送诸如DCCH结构的时间关键的系统信息、用于接入系统的其它参数、和在上面提到的美国专利No.5404355中更详细描述的E-BCCH变化标志。象上面指出的那样，在每一个超帧中发送完整的一组F-BCCH。E-BCCH逻辑信道传送比F-BCCH上发送的信息较不时间关键的信息。完整的一组E-BCCH信息(即，一组L3消息)可以间隔数个超帧并不必被调整为以超帧的第一E-BCCH开始。S-BCCH逻辑信道传送短的广播消息，诸如股票信息、广告和各类移动用户感兴趣的其它信息。按照本发明的示例性实施例，该逻辑信道可用于支持信息业务，例如证券报价业务或体育信息业务。

图17示出下行链路DCCH上消息如何被映射成时隙。包括多达255个八位位组的L3消息被分成较小的段。这些段与开销、纠错编码和“尾部比特”一道形成L2帧。用于S-BCCH的具体的L2开销示于图18至20，稍后将对其进行描述。通过1/2编码率纠错卷积码来保护每一个L2帧，所得到的数据被交织并被映射到单个时隙。传送L3消息所需的L2帧数取决于L3消息的长度。

图17示出示出第三层和第二层之间按照本发明的信道编码的内含物。根据例如车辆速度，对于12至14dB的载波-干扰比(C/I)，第二层中的编码允许移动台以大约90％的概率正确接收L2帧。ANSI 136系统的设计准则和频率再用方案通常导致不到10％的用户经历低于这些数的C/I。这样，不到10％的用户将经历10％的L2帧差错率。

至于点对点消息，广播信道(S-BCCH)上的消息不经受ARQ。应用层消息可以包括多个L3消息。当消息长度变得非常长时，非常长的应用层消息的消息差错率趋向1。为了获得应用消息差错，仅需传送应用消息的多个L3消息的任何一个中单个L2帧消息出错，如图17所示。

通过按照本发明在应用层或第三层提供信道编码，可以充分地改进性能。只需要少量的冗余来改进性能。这样，可以降低并且最好最小化具有几乎理想无线电链路质量而并不遭受任何差错的无线终端的通过量的损失。

为了改进非常长的应用层消息的性能，可以在应用层或第三层进行编码。为了评价性能改进，假定在第三层进行编码。在L3消息发送给第二层之前，通过分组码保护整个L3消息。消息的标题是编码的一部分。见图17，其中在第三层和第二层之间已经加上一块“信道编码”。从第二层来看，现在增加的L3消息被认为是L3消息，即，从第二层来看，L3净荷和L3冗余部分的长度构成L3消息。

对于非常短的应用消息，提供较高层信道编码可能无利或者不利。这样，超出第二层编码的信道编码只应用于较长的消息。

对无线终端编码的指示

第三层的接收端可能需要知道L3消息是否经过信道编码。至少有三种方式向无线终端通知所用编码类型：

1.指示可以在带外，即，在受信道编码的数据之外提供指示。可以在BCCH中提供指示。对于使用广播空中接口传输服务(BATS)层的IS-136，可以在BATS提供类别(例如股票报价)是否受信道编码的指示。

2.指示可以在带内，即，在受信道编码的数据中提供指示。对于系统码，将冗余加到受编码的数据后，即，编码过程不改变受编码的数据。在非系统编码中，编码过程可以改变源数据。可以与受编码的段的开销部分一道提供指示。例如，如果对L3消息进行系统编码，则L3消息的开销部分可以包括指示信道编码类型的信息元素。这样在图17中，在PD和MT之后，可以在L3消息中提供指示。

3.指示可以隐含在类别、业务类型或消息类型中。例如，如果对L3消息施行信道编码，则消息类型(MT)可以隐含地指示信道编码。这样，对于MT的某些值进行信道编码。可是，对于特定的MT，最好不改变信道编码的类型(例如冗余量)。系统编码允许接收机在确定是否提供冗余之前首先检查MT。该示例类似于上述选项2。另一个示例是将业务类型或类别与预定编码格式相关联并带外发送。

信道编码类型的明确指示可以顾及信道编码的变化程度或不同类型。对于隐含指示，信道编码类型通常固定在指示的范围中(例如消息、业务、类别等)。可是，不同的消息、类别等可以有不同的编码形式。

将会明白，通过并行地运行两个或两个以上的解码器，无线终端可以推知编码的有无。可是，这可能增加复杂性。而且，使用两个解码器可能不指示将被编码的消息的类型，例如股票报价或体育比分。因此，上述的指示可能是最佳的。

Reed-Solomon(RS码)

RS码是分组码，其中源数据的K个符号被编码成N个符号。该码称为(N，K)码。可纠错数为Int[(N-K+1)/2]，其中Int是取整函数。利用Galios域(GF(q))中的数学运算来进行编码和解码，其中q是Galios域中的数学符号的数。编码的缺省长度，即用于定义码字的码符号数为N＝q-1。这样，RS码字包括q-1个符号，其中每一个符号可以具有q个值中的任何一个值。通过删去(省去)某些信息符号可以使实际使用的符号数小于N，而不影响其纠错能力。例如，使用256GF字符的缺省长度(GF(256))为255。可以使用8比特来表示GF(256)中的每一个符号。

Reed-Solomon码的消除解码(erasuredecoding)

如果已知N-K个符号是不可靠的，并且其余的K个符号是正确的，则解码器可以重构N-K个不可靠符号。这种形式的解码称为消除解码(erasure decoding)。接收机已经标识某些将是不可靠的符号并可以在解码之前把这种指示提供给解码器。

接收机将附加信息提供给解码器，指示接收的符号不可靠。可由这种过程纠正的符号的最大数是没有附加信息所能纠正的符号数的两倍。可是，如果符号不正确但是没有表示为不可靠，则可能纠正的消除符号数比所述最大值小2。这样，为了获得消除解码的最大可能的纠正能力，附加信息应该是可靠的。

在建议的结构中，作为对每一个接收的L2帧进行16比特CRC校验的结果，附加信息可能非常可靠。包含在一个L2帧中的所有符号或者没有一个符号被消除。这样，这种结构可以利用RS消除解码的最大可能。

在建议的结构中，RS消除解码的性能可解释如下：为了能够纠正L3消息中一个L2帧，提供冗余符号的一个L2帧。

置于第二层上的RS编码器的性能可能非常强。这至少由于三个原因：

1)对整个L3消息的信道编码提供L2帧之间的时间交织，以便更好地处理突发差错情况。

2)来自第二层的附加信息可能非常可靠。这将具有极高的概率指示L2帧是否正确。

3)没有比Reed-Solomon码更强的分组码，即没有哪种码具有更大的最小距离。

RS码的消除解码的复杂性较低。有关Reed-Solomon码的其它信息可以查阅“差错控制编码”(Shu Lin and Daniel J.Costello-Hall，ISBN0-13-283796-X”)，其公开通过引用结合于此。

较高层编码的好处可以随消息长度增加而增加。这归因于对多个L2帧交织作用。对于给定的相对数量的冗余，较长的消息可以更好地适应连续L2差错的统计效果。

可以仅增加少量的冗余，即由于额外L2帧增加引起L3消息长度的增加，以便充分改进L3消息检测。

对L3消息构造RS码

IS-136广播信道(S-BCCH）被用作示例性实现。由于L3消息的最大长度是255八位位组，GF(256)，即将在下面使用8位符号。最开始的L2帧包含开销，以便接收机可以标识L3消息的开始和长度，见图18。利用L2连续帧发送剩余的L3净荷。L3消息的最大长度是255八位位组，见图17。对于较长消息，使用数个连续帧。开始帧中的净荷长度是84比特。开始10个L3八位位组在开始帧中发送，在开始帧中发送第11个八位位组的4比特，在第一连续帧中发送剩余的4比特。连续帧中净荷的长度是92比特。在第一连续帧中有(92-4)/8＝11个八位位组。在第二连续帧中有11个八位位组加4比特。在第三连续帧中有11个新八位位组和来自前面L2帧的不完整八位位组的4比特。在连续帧中的92比特将因此只传送一个不完整的符号的数据。这样，错误传送以开始帧开始的任何L2连续帧可能影响最多12个八位位组。可是如果L3消息以转移(Transition)帧开始，见图20，则连续帧可以传送来自前面帧的不完整八位位组并以不完整八位位组结束。这样，以转移帧开始的L3消息的单个L2差错帧引起的受影响符号的最大数量是13个八位位组。

如果考虑编码冗余作为L3消息的一部分，任何冗余将因此减少L3净净荷的最大量。对于这种情况，由于q＝256的RS码可以被构造为具有255的码字长度，因而GF(256)RS码将适合最大长度的L3消息。L2帧不是被正确地接收就是可能包含数个符号差错。这些错误的符号可能通常不被标识。纠正任何一个非标识(非消除)符号要用两个冗余符号，而恢复一个消除符号只要一个冗余符号。这样，冗余符号数最好应该为z*13，以便从z个错误L2帧来恢复数据并允许消息以转移帧开始。其它任何值只能降低净通过量而不对解码过程有更多的好处。而且，纠错解码通常比消除解码复杂得多。

255个八位位组的L3消息的L2帧数为：

解y求：84+(y-1)*92>＝255*8，y＝23

第23帧传送来自该消息的68比特。

如果在利用转移帧最后L2帧中开始另一个最大长度L3消息，则该消息的L2帧数是：

解y求：77-68+(y-1)*92>＝255*8，y＝24

第24帧传送来自该消息的7比特。

可以向接收机指示额外符号数(象较早描述的那样)，其方式为：(1)在L3标题中明确指示；(2)带外信令指示；(3)例如通过在L3消息外发送业务类型指示符定义的隐含指示。

而且，由于可用来纠正一定数量的L2帧的符号的变化数量，所提供的冗余符号的准确数量可以以将消息组装成L2帧的方式隐含地提供。例如，如果以开始帧开始来发送L3消息，冗余符号的准确数量为z*12，而如果使用转移帧开始发送所述消息，则冗余符号的数量为z*13。可如上所述地提供z值，例如带外发送。这样，接收机可以首先确定z值。然后，通过知道在传送最多符号的L2帧中发送多少信息符号，包括不完整的符号，来确定提供多少冗余符号。另一种选择是始终假定限制情况，即将冗余数设置为上面示例的z*13。

正确接收消息(CRM)的概率计算

m

∑(n+m)(1-WER)^n+m-j*(WER)^j

j＝0       j

CRM的概率计算如下：

其中n＝净L2帧数，m＝冗余帧数，WER＝L2误字率，在此使用时，术语“字”与“帧”同义。总的第三层长度是n+m个L2帧。

在这些计算中，假定L3消息可能需要至少24个L2帧，并且冗余放在附加帧中。根据定义协议的方式(例如L3消息的最大长度)，这可能是不可能的。而且假定，为了消除纠错L2帧，需要一个并且只需一个附加L2帧。如上所示，纠正任何L2帧所需的冗余符号数可能不是正好适合单个L2帧。可是，为了估计差错灵敏度与消息长度，该假定的有效性可能并不重要。另外，假定L2帧的差错事件是独立的。该假定的有效性可能取决于车辆速度和传送同一L3消息的L2帧之间的时间间隔，如果有的话。更详细的研究可能包括计算机模拟，其中模拟车辆速度和L2帧传输的定时。

表1示出长度为5、10、15、20和24的L2帧的消息的L3 CRM的结果并且L2 WER为0.3％、1％、3％、10％及30％。没有执行L3编码(按当前IS-136)。图21是表1的图形表示。

      表1

表2示出当具有冗余符号的一个额外L2帧加到L3消息中时的CRM。与表1相比较，L2帧数增加一个。图22是表2的图形表示。

         表2

表3示出当具有冗余符号的两个额外L2帧加到L3消息时的CRM。与表1相比较，L2帧数增加两个。图23是表3的图形表示。

             表3

表4是表1、2和3的摘录，对应于24个L2帧的L3净荷长度分别在3％和10％的WER的情况(实际的L2帧数分别为24、25和26)。

               表4

这样，对于8.3％的L3消息长度的增加，对于WER＝3％的情况，CRM从48％增加到95.8％，而对于WER＝10％的情况，CRM从8％增加到51.1％。

RS码的冗余符号提供在额外的L2帧中(“系统码”)。因此，如果这样要求的话，无线终端可以忽略冗余(任选功能)。无线终端不能利用RS编码的费用在于消息长度的增加，即通过量的稍微下降。如果L3消息长，即使对于相当低的WER，具有RS能力的无线终端将在大多数情况下经受可用通过量的净增加。

无线终端最好根据(RC校验来检查所有L2帧看看任何L2帧是否有差错。如果没有差错，则较高层的解码(例如第三层)是不必要的(系统编码)。如果出错的L2帧数大于可纠正帧数，则无线终端不能提供正确的较高层帧，并且通常必须等待至少某些出错的帧的下一次出现。如果出错的L2帧数小于或者等于可纠正的帧数，则无线终端可以以(几乎)有保证的成功结果进行解码。另一方面，无线终端可以忽略解码并等待出错的L2帧的下一次出现。

替代编码格式和有关信道管理

通过1/2编码率卷积码保护ANSI 136的当前S-BCCH L2帧。当较高层编码可用时，最好是减少对每一个L2帧的信道编码并因此对较高层编码提供更多的冗余。这通常是较低层编码的数量被确定时的情况，关于卷积ANSI 136广播信道，假定没有更高层编码。

对于将来的业务，存在机会来定义新的L2帧，该帧包括更多的净荷比特和相应的较少冗余。可是，这一替代的结构最好能够与当前定义的S-BCCH共存于在相同控制信道中。这样，在出现新S-BCCH时隙定义的情况下读取S-BCCH信道时，较旧的无线终端不应被干扰。旧的和新的时隙格式可以复用在S-BCCH信道上，以便缓和这种担心。如果无线终端可以成功地发现S-BCCH的描述符，即ANSI-136的BATS业务，则旧的无线终端只试图读取描述符信道指示的位置(时间上)上的旧业务(即被设计用于理解的业务)。旧无线终端将省去对新业务的读取。如果在超帧的不同时隙中发送新业务，则这些时隙可以不同于旧的S-BCCH编码格式被编码。可是，混合旧的和新的格式的能力可能依赖于描述符信道指出各种业务的传送何时按时出现的灵活性。其次，当旧的无线终端正在搜索(同步)描述符信道时，当其遇到使用与预期的有所不同的第二层信道编码方法的S-BCCH时隙时，它决不能混淆。应当指出，旧的无线终端会恰好确定它不根据CRC检验对较新格式类型的S-BCCH时隙进行解码并继续读取更多的时隙，直到它可以推断描述符信道在时间复用结构中所处的位置。可是，根据具体的无线终端实现，如果无线终端遇到被确定为出错的多个连续的L2帧，则它可能放弃寻找描述符信道的任务。

如果存在任何确定描述符信道位置的预定规则，则可以减少上述对旧无线终端的关心。例如，如果描述符信道总是必须以超帧中的第一S-BCCH时隙开始并且超帧中的第一S-BCCH时隙永远不会被分配给使用新格式的业务，则旧无线终端发现描述符信道而不会被新格式混淆的能力可以得到增强。

另一种解决方案是提供新的逻辑广播SMS信道，在本文中表示为S2-BCCH。旧的无线终端将寻找S-BCCH时隙数和其在F-BCCH中超帧中的位置。新的信息元素可以提供给新的无线终端，表示超帧中S2-BCCH时隙数。旧的无线终端永远不会试图读取S2-BCCH时隙。

图24示出建议的、旧的无线终端可察觉的超帧格式。在图24中，非SPACH时隙的每一个时隙分配被单独表示，与图15相反，它仅说明信道的顺序(order)。在本示例中，有2个F-BCCH时隙、3个E-BCCH时隙、2个S-BCCH时隙和4个保留时隙。

图25示出建议的、新的无线终端可察觉的、利用与图24中相同的配置的、新的超帧格式。差别在于由旧的无线终端可察觉的4个保留时隙现在被理解为3个S2-BCCH时隙和1个保留时隙(R2)。

将来证明所述技术的这种机制已经在ANSI-136中提供，ANSI-136定义了表示为“保留”的逻辑信道。旧无线终端还可以正确标识非BCCH时隙(即SPACH时隙)的开始，因为旧无线终端能够读取超帧中紧跟S-BCCH后的保留时隙数。该技术在给本发明人的题为“简化无线通信系统中码字的编码”的美国专利NO.5751731中有描述，它被共同转让并通过引用结合在此。

除S-BCCH时隙数外，新无线终端将看到BCCH中的两个信息元素，每超帧S2-BCCH时隙数(隐含在S-BCCH时隙后，除非另外指示)和本文中表示为保留-2的第二信息元素。指示保留时隙数的现有的信息元素应该被设置为S2-BCCH时隙和保留时隙数的总和。这样，这允许相同的控制信道被将来占据超帧中不同时隙的集合的新的逻辑信道所增强。

广播信道的替代结构

由于在应用层编码如此强大，如较早解释的那样，最好可以减少对每一个L2帧的编码量并增加应用层的编码量。例如，L2帧的编码从1/2编码率减少到3/4编码率并且较高层采用3/4编码率的编码，则净编码率是3/4*3/4＝9/16，它是比现有格式(＝1/2)略高的通过量。预期这样的冗余再分配可以改进较长消息的解码性能，虽然略小于整个冗余量。由编码率从1/2到3/4的变化产生的L2帧的增加的WER，大于通过第二解码步骤得到的补偿。

通过在对L2帧进行编码时执行尾部控制(tail-biting)而不是提供尾部比特(tail bits)，可以实现通过量的进一步改进。对于尾部控制对尾部比特的解释，参见美国专利5673291。对于目前在ANSI 136中使用的卷积码，这可以增加L2帧中的净荷5个比特。可是，解码可能多了点计算量。可是，该技术可以不依赖于在高层提供编码的方面。

在1995年10月18日申请的给Raith等人的名为“用于无线通信系统中通信的方法”的美国专利5603081和给Raith等人的美国专利No.08/544492中，公开了控制信道的主和从(M/S)概念，通过引用将它们结合在此。在第一信道中，即在主信道中，涉及控制信道的所有逻辑信道，例如按照图16的逻辑信道，被找到。从信道仅承载点对点消息，特别是没有广播信道。这可以允许通过扩展到第二控制信道增加呼叫建立能力，而不用通过重复广播信道的开销来承载。散列或分配到从信道的无线终端可以从主信道获得其广播数据。引入本发明的替代广播格式，M/S概念可以被修改为允许新的广播信道在一个或多个从信道中。“旧”广播信息，即在F和E-BCCH中找到的系统信息，和用于“旧”及“新”无线终端的“现有”广播业务，可以置于主信道。这可以允许更宽的带宽用于广播业务，例如承载上述的股票报价业务，而没有相应降低其它逻辑信道带宽的严重业务影响。例如在从控制信道的逻辑信道可以包括：

S-BCCH和SPACH或

S-BCCH、SPACH和保留

主BCCH上的信息可以表示从控制信道的存在、存在信道的类型和适当标识(TDMA系统中的时隙数、CDMA系统中编码)的带宽分配。

图26示出利用ANSI 136示例的示例性实现。DCCH被分配全速率信道，即ANSI 136中每一个第三时隙。该信道服务于旧的和新的无线终端。它是主DCCH。在该示例中，从信道作为半速率信道引入，即每一个第六时隙。分配对应的半速率信道给半速率业务信道(TCH2)，例如对用户1的语音呼叫。该频率的剩余带宽被分配给全速率业务信道(TCH2)，例如分配给用户2的数据业务。

应该指出，从信道可以是全速率、双速率等信道。多个独立的从信道也是可能的。而且可以把从信道分配到不同于主DCCH的不同频率。多速率DCCH和多信道DCCH之间的不同例如为多信道DCCH的情况，无线终端将被分配，或者其本身被分配一个特定的信道，例如基于其身份(例如MIN或IMSI)。一旦分配给主或特定从DCCH，无线终端将仅在那个特定的信道DCCH读取并发送数据，可能是公共BCCH信息的除外。多速率DCCH意味着无线终端可以读取和/或发送来自多速率信道整个包络(例如时隙)的数据。

图27示出具有一个主DCCH和两个从DCCH的信道分配。无线终端可以根据其身份和主DCCH的BCCH中的信息来确定无线终端将自己分配到哪一个DCCH。系统还可以任选地通过发送消息中这样的命令来重新分配无线终端，例如作为登记程序的一部分。

从DCCH除了包含SPACH信道外可以包含广播信道。ANSI 136标准包括命名为广播电信业务传输的业务，它可以指示出现、位置(时间上)和主题(例如业务类型)。主信道中的描述信息还可以包括有关从信道中内容的信息。另一个选择是在主信道中指示从信道中其它S-BCCH信道的存在，然后提供有关主题、消息长度和消息何时开始的局部消息等。

可以向用户指示广播信道的接收性能。已知显示接收信号的信号强度。每一个L2帧的正确/不正确指示可以通过时间取平均得到(低通滤波)。L3消息的正确/不正确指示或来自各个层的指示的任何结合可以被使用。在用于发送应用消息的任何层中的CRC使用通常是数据正确与否的可靠指示。可以显示表示净通过量的图形。因为在完全获得净荷之前多个周期需要被接收。因而获得净荷的时间通常取决于信道质量。接收机知道在提供净荷之前还需要获取多少数据(例如将它显示在屏幕上或将净荷发送到伴随装置)。该信息与当前信道质量一道，例如按上述估计的，可以被用来预测何时准备提供净荷。在接收机等待剩余数据时，时钟或“剩余时间”指示器可以显示给用户。用户可以使用所出现的性能的信息(例如百分比净通过量、准备前的估计时间)来找到天线的较好点，以便改进接收性能。

用于候选编码格式的CRM计算

使参考L3消息占据20个L2帧。通过对每一个L2帧采用编码率为3/4的卷积码定义候选结构并用编码率为3/4的RS码对L3净荷进行编码。有效编码率是3/4*3/4＝9/16≈1/2。参考消息承载对应于n1＝n_gross/rate L2帧数据的未编码数量的净荷，其中n1＝20*1/2＝10个L2帧。设置n2为最接近的较高整数，即n2＝14个L2帧。对应于净荷量的相等的未编码的L2帧的数量是14*3/4＝10.5。现在，对于参考和候选消息，设置L2帧的总数相等，即等于20。存在6个L2帧的冗余空间，用于候选消息。RS编码的编码率则变成14/20＝0.7。这是比初始(0.75)目标略大的编码。候选消息比参考消息承载更多的净荷(10.5对10“单位”)。

这样，候选消息承载略多的信息(10.5/10＝5％)，对于净荷占据14个L2帧，被6个冗余帧保护，并使用相同数量的总L2帧(20)。这样，发送候选消息的时间与参考消息的相同，但多包含5％的净荷。可以计算候选消息的CRM，并且为简单起见，假设独立L2错误事件。用于未编码参考消息和具有一个及两个表1、2和3的额外冗余帧的CRM也被提供，如表5所示：

         表5：

从表5可以看到：30％的L2 WER的候选消息比3％的L2 WER的未编码的参考消息更经常被正确接收。对于30％WER的候选消息和10％ WER的用两个额外冗余帧编码的参考消息，CRM是相同的。可是，因为卷积编码的较低保护，候选消息通常将经历较高的WER。在1/2编码率编码的WER为3％的信噪比(SNR)下，如果3/4编码率卷积码的WER大约小于30％，则候选结构性表现较好。在1/2编码率编码导致10％的WER的信噪比(SNR)下，如果3/4编码的WER不大于30％，则候选结构性表现较好。根据经验可以肯定回答第一种测试。可是对于第二种测试，可能需要执行计算机模拟，其中例如ANSI 136的特定实施例被模拟。

另一个候选的结构是没有卷积编码而只有例如1/2编码率到2/3编码率的RS编码。可以通过计算机计算进行性能估计。对于现有的ANSI 136编码，经验表明L2 WER通常小于10％。差的信道可能导致更高的WER。这种知识可以允许对CRM计算选择适当的WER。对于感兴趣的SNR，可能不是同样简单地了解对8比特的符号差错率会是如何，因此，可以进行计算机模拟。可是，单个长码而不是多个较短码的功率会表明：如果使用纠错解码，这样的结构可能至少是有竞争力的。对整个L3消息的卷积码和对所有L2帧交织并且在L2没有编码最可能比仅进行L2编码性能更好，因为增加交织的作用。

可是，对较小块结合内卷积编码、提供的内编码是否能正确对块(例如CRC)进行解码的可靠指示符和外RS编码具有几个优点：

首先，关于单个L3RS编码，内卷积编码可以得益于可以提高性能的软解码。软RS纠错解码可能是不切实际的，而替换使用消除解码的软信息只是不能提供象最佳结构一样的可靠辅助信息。这种格式可以进行L2标题的读取，它可用于同步消息周期，较不可靠(没有L2编码)，或者可能需要无线终端知道消息长度并在检查L2标题之前等待冗余帧到达。可是，这种问题可以通过在每一个L2块的单独编码块中提供诸如帧数计数的开销信息来解决。对于这种情况，可以认为L2包括这一标题并没有用于净荷的L2。

其次，可能充分得益于软纠错解码单个L3卷积编码，可能导致整个消息被接受或被拒绝。对于广播业务，将重复同一信息。这样，接收机可以存储正确接收的L2帧，并且，如果整个解码不成功，则它可以存储正确的(按照CRC)L2帧并等待不正确的L2帧的下一次出现，直到它可以对L3消息进行解码。这可能是不可能的，除非消息被分解成L3中的片并对L3中的每一个片加上CRC。对于这种情况，L2标题可以被编码并在物理层中置于分开的字段中。可是，从无线终端的观点来看，这可能不必要，因为不用知道编码块的开始和结束就可以对卷积编码进行解码。可是，这可以需要在L3中插入“L2”开销，它可能违反分层概念。另一个实现是存储未被解码的整个消息，并对存储的消息和新到达的消息进行联合解码(软合并)。可是，这可能需要过多的存储(整个消息和有关的软信息)。不能精确定位哪一个段出错的方面可能增加存储要求。

接收正确消息前的周期数

在广播信道中，消息通常被不停循环地重复，直到它们变得过时。这样，如果无线终端存储从每一个事件(周期)接收的L2帧，则它仅需要在随后的周期中获得错误接收的帧，直到它正确地接收了所有L2帧。

如果协议允许接收机标识帧并因此只须在随后的周期中重新读取错误的帧，这与重新读取整个帧相比较实际提高了性能。表6至表10中的结果假设了这种能力。可是，对于每一个用于获取消息的附加周期，可能增加获取消息的延迟。利用多个周期获取消息的可能性取决于业务类型。当用户可能预期快速表示业务内容时，用户可能对加电情况最敏感。

表6示出作为L2 WER函数的正确接收L3消息前需要特定数量的周期的概率。没有包含较高层信道编码。L2帧的总数是20。表7示出表6的累加概率。

      表6

           表7

表8示出作为L2 WER函数的正确接收L3消息前需要特定数量的周期的概率。包含一帧较高层信道编码。L2帧的总数是20+1＝21。表9示出表8的累加概率。

           表8

                    表9

表10示出作为L2 WER函数的正确接收L3消息前需要特定数量的周期的概率。包含一帧较高层信道编码。L2帧的总数是20+2＝22。表11示出表10的累加概率。

                  表10

            表11

多消息性能

各种业务可能使用比能够适合在一个单独消息中要多的净荷。以前的示例示出163000个八位位组的净荷用于股票报价(或者如果使用上述美国专利No.09/113317中的技术的话，大约16300个)和2500个八位位组用于智能漫游的数据库。继续使用ANSI 136示例性帧结构和消息长度，假定L2连续帧可以包含11.5个八位位组，承载净荷的L3消息数是163000/11.5/20＝1600消息和2500/11.5/20＝11消息。净L2帧数被设为20。这样，存在对使用多L3消息的业务的传送性能进行估计的兴趣。

应该指出，对于某些服务，在内容可以适用于终端用户之前，整个净荷(所有相应的L3消息)不必可用。例如，通过良好设计的协议，在还在等待用于未被正确接收的消息的随后周期中，股票报价服务可以显示已接收的报价。这可能需要执行净荷分段，以致没有得到所有消息的情况下应用可以“同步”到各个消息。在下一个周期中，下面的净荷可能已被更新(新报价)，无线终端可以显示新信息并马上更新上个周期中未被更新的符号的报价。在极限的情况下，无论何时报价改变，每一个股票报价均被更新，并且相应的数据可以被正确接收。实际上，假如对净荷分段，可被解释的最小段可以基于例如L2帧和L3消息中的净荷分段。这样，尽管每次无线电信道经受干扰时1600的长消息的性能可能非常差，然而在某个时间中，那个特定服务中性能可以不必基于接收所有1600个消息来判定。

其它示例，如下载数据库，可能需要在无线终端中进行全部更新或不更新，这取决于协议设计。这样，无线终端可能需要进行等待，直到所有消息被正确接收。由于IR数据库(漫游协定)通常不会非常频繁地改变，因此从周期到周期，数据将不变。而且，在更新数据库后无线终端正确接收正好第一周期可能不被认为是重要的。几个周期读取可以被认为满意性能，其中接收机将获取L2帧直到它获得完整的消息集。上述两种服务说明可能存在需要非常长的消息集的服务，而且需要对每一服务单独地在无线终端具有完整的新净荷集之前需要多个周期数的灵敏度进行估计。

对于各种误字率(L2误帧率)，已经对消息集(应用层)中1至20个消息计算了编码的示例性实现的性能。对1、2和3个周期进行了计算。每一消息中净L2帧的数量是20。图28示出1和2个周期的WER＝10％的正确接收消息集(CRMS)。对于每一个周期，0、1、和2个RS编码帧的性能被示出。图29示出20％WER及1、2、和3个周期的结果。对于长消息，CRMS性能随允许的周期数显著地增加。可是，编码还改进性能。应该指出，对于1、2和3个周期，传送服务的时间增加是0％、100％和200％。对于0、1和2个RS编码帧，接收RS编码的相应时间增加是0％、5％和10％。例如在图29中，2-RS编码和2个周期的性能优于无编码和3个周期。这样，尽管后面的情况需要增加200％的接收时间，但编码情况下的性能还是更好，尽管只需要增加110％的时间。

图30和31类似于图28和29，不同的是示出多达256个消息的性能。结果说明：对于长消息集，结合使用多周期期间读取和在第三层包括建议的编码可以产生良好的性能。除非包括两个以上的编码帧，不然单独编码不会产生满意的性能。见图30，甚至对于非常少的消息，单个周期的性能非常低。可是，对于例如100个消息的长消息集，3个周期但没有编码可能不会产生满意的结果。包括2-RS编码将CRMS从大约20％提高到大约97％，它说明了通过包括编码并允许1个以上周期的读取的性能提升。

图31示出作为WER函数的12个消息的CRMS。该示例可以表示IR服务。图32示出对于各种消息集长度的作为WER函数的3个周期后的CRMS性能。没有编码而有2-RS编码的结果被示出。

服务传送的预期时间可以按下式计算：

T＝∑Tc*c*Pc

其中Tc是一个周期的时间，c是所需的周期数，而Pc是需要c个周期的概率。图28至33的Pc可以从表6、8、10、12、14、16、18、20、22、24和26中找到。计算限于3个周期。假定可用结果限制最多仅3个周期，T(t)较低限度是t＝Tc*{1*P1+2*P2+*P3+4*(1-P1-P2-P3)}，如果在首先的3个周期中接收净荷的累加概率接近100％，即如果(1-P1-P2-P3)是小的数，则上式是T的精确估计。估值t假设所有消息都会在第4个周期内被接收。性能越差，(1-P1-P2-P3)则越大，T将逐渐被低估，因为存在需要5、6、...个周期的非零概率。这样，差表现情况可能给出非常乐观的结果。

例如，在WER＝10％信道(表18)情况下读取12个消息净荷的所有消息的平均周期数是：

t＝1*0+2*0.0896+3*0.6970+4*(1-0.787)＝3.1周期(无编码)

t＝1*0+2*0.7992+3*0.1653+4*(1-0.965)＝2.2周期(1-RS编码)

t＝1*0.0032+2*0.9801+3*0.0131+4*(1-0.995)＝2.0周期(2-RS编码)

这样，包括2帧RS编码可能将获取所有消息的平均时间从大约3.1个周期降低到2.0个周期。因为无编码情况有更多乐观性能(需要大约不大于4个周期的假设)，因而在无编码和编码情况之间的性能差异实际上可能有点大。对于相同的消息长度，因为(1-P1-P2-P3)很高，估计t可能与无编码情况和20％的WER无关。对于这些条件，信道编码的改进可能更大，并且在某些情况下比在上面示出的示例大很多，但不完全通过使用估计t来表示。3个以上的结果可能需要用于确定性能。

       表12 从表6、8和10提取

     表13 从表7、9和11提取

        表144 个消息

      表15 累加概率，4个消息

          表16 8个消息

         表17 累加概率，8个消息

       表18 12个消息

        表19 累加概率，12个消息

        表20 16个消息

      表21 累加概率，16个消息

          表22 20个消息

       表23 累加概率，20个消息

      表24 32、64、128和256个消息，WER＝10％

表25 累加概率，32、64、128和256个消息，WER＝10％

  表26 32、64、128和256个消息，WER＝20％

广播消息的调度

已经示出，在下一周期中存储正确接收的数据和等待非正确接收数据的能力实际上可以改进性能，例如见表15。多机会读取消息的方法可能通常仅用于有关周期期间内容不变的情况。例如，如果采用较高层编码，则冗余可以仅用于对产生冗余的信息进行纠错。这样，无线终端可能不能存储正确的帧并在随后的周期中获取其它帧直到N-K个正确帧被接收，然后，如果周期之间内容未改变，则采用上述的信道解码。

通常通过某种形式的变化通知来告知无线终端内容已经改变。这样，一种策略是存储正确接收的数据，如果下一个周期还没有允许改变指示符，则可以使用从多个周期中收集数据的处理。对于非频繁改变的服务，例如用于IR的数据库，这可能不是问题。对于这些种类的服务，ANSI136支持寻呼信道上的改变指示符(除了更详细和服务特定指示符)。这样，无论系统何时改变广播内容，无线终端可以从睡眠方式被唤醒并读取BCCH。在ANSI 136中，在寻呼时隙中提供两个指示符，一个用于F-BCCH和E-BCCH，一个专用于S-BCCH，即广播信道。

可是，不是所有服务都应该链接(触发)寻呼时隙中S-BCCH改变标志。对于基本数据不断改变的服务，例如股票报价，可以进行拟定协议时的设计选择。对于经常改变的内容，可能不允许寻呼时隙中的改变标志，因为这触发任何S-BCCH中感兴趣的所有移动台的操作。对于不频繁改变内容的服务，例如上述的IR服务，触发寻呼时隙中的改变标志是可行的。对于被定义为不触发寻呼时隙中改变标志的服务，无线终端可以检查广播信道本身的描述部分，它将在其中发现服务类别特定改变信息。

如果允许数据从一个周期到一个周期的改变，无线终端可能接受或拒绝各个周期的数据。对于差的或者甚至临界无线电信道条件，无线终端可能从不获取任何数据，因为在单个周期期间不能恢复所有数据。在下一个周期期间，无线终端得到另一个机会对数据进行解码，但通常不使用来自上一个周期的数据以改进解码性能。由于计算在此说明允许多机会恢复数据的能力，尽管使服务延迟，然而本发明可以重复数据并包含调度信息以帮助无线终端的解码性能。

已知分配给各种服务类型的消息调度。例如在给Diachina等人的名为“具有支持广播SMS的逻辑信道的数字控制信道”美国专利5768276中，ANSI 136 BATS服务和增强GSM蜂窝广播支持在消息或消息集及时出现时通知接收机的特征。无线终端可以被编程(由用户)为只读某些服务类别或消息类型。无线终端然后可以省去对数据进行读取并由此节省电池消耗，以及在消息按照调度信息出现时开始读取广播信道。按照本发明的调度可以向无线终端提供下列附加信息：

1.内容将(最小)保持不变的周期数。

2.不变内容的周期集中当前周期的周期序列号

应该指出，本文中的序列号通常不同于现有技术中的情况。在现有技术中，消息或消息集可以被分配一个序列号。无线终端存储该序列号并在下一个读取中将当前号与存储的号进行比较。如果它们相等，这是消息有相同内容的指示。这样，在现有技术中使用序列号提供改变指示。按照建议方法的序列号是允许无线终端同步到具有不变内容的周期集的开始的周期号。接收机由此知道具有相同内容的第一、第二、...最后周期。使用序列号的改变通知的特征也可以用于本发明。可是，它们服务于不同的目的，并且两个目的都可以被支持。在(可能的)改变将出现时，周期序列号和重复数有效地成为具有时间标记的改变通知。

通过包括上述调度信息，可以通知无线终端当消息在当前周期中未被完全处理时是否值得存储来自当前周期的内容。对于股票报价和具有频繁改变内容的任何其它业务，使用这种方法，即重复整个内容，可能降低最大可能通过量。经受非常好的信道条件的无线终端可能不能象其它的那样频繁被更新。可是，这允许经受临界或差条件的无线终端更好地接收数据，有效地增加通过量。

系统运营者可以确定重复数。对于不同的服务类别和/或信息类型，上述值可能不同。定义应用消息的消息集越长，最好应该使用越多的重复。该值，特定用于每一服务，可以在广播消息的开销部分发送。各种位置(在协议中)是可能的。例如，它可以包括在被定义用于提供净荷属性的BATS服务中。

在下面，将说明描述无线终端处理的示例性处理。许多改变是可能的。例如，不必等待第一周期，以便在加电时读取数据。

1.无线终端获取用户感兴趣的服务类别和消息类型等信息。该信息可以在智能卡上找到或由用户输入到存储器中。为此，每一个服务或类别可以指定一个号，可能是按链接服务的分层次序。例如，运动NFL具有被链接的两个号。

2.无线终端在加电时找到控制信道并读取(主)控制信道。

3.如果存在承载具有有关服务(例如BATS)的局部描述信息的广播服务的、不同于被指定用于呼叫建立目的的信道的任何其它信道，则无线终端读取指示的(从)信道。

4.无线终端使用广播信道的描述部分中的信息来确定

-哪些服务目前与用户请求一致

-涉及所述服务的消息将在何时按时发送

-获取每一服务的重复数。

5.无线终端读取服务的第一周期。如果传输数被设置为大于1，通常通过执行CRC检查，无线终端存储用正确接收高可能性所指示的所有帧。如果根据多个这样的帧来提供冗余，则无线终端计算它是否具有足够量的正确接收数据来执行信道解码以完整地恢复消息。

6.如果消息可以被正确地解码，则无线终端把净荷传送到目的地(例如显示器、相伴装置)。无线终端可以省去读取按照当前周期序列号后面的周期和周期重复数。如果消息不能被正确解码，则无线终端在下一周期只需读取缺少的帧。无线终端再次确定信道解码是否可能等。

较高标称通过量的编码格式

较高层编码的性能改进可以适合较高净比特率而不是改进的CRM。例如，内卷积编码的编码率可以被设置为5/6，而外编码的编码率为3/4或更高。按标称净比特率对当前ANSI136的改进可以是(5/6)*(3/4)/(1/2)≈1.25，即每时间单位净荷增加25％。另一个示例是结合2RS帧的5/6编码，它可以进一步改进净通过量：(5/6)*(20/22)/(1/2)≈1.52，即52％的改进。对于该示例，通过第三层中的少量编码可以充分补偿第二层中编码的减少。

假设在对L2帧编码的编码率从1/2到5/6时WER不利地加倍，将当前ANSI 136格式的性能与本示例性格式进行比较。在图32中，10％ WER的无编码的性能和20％ WER的2RS编码的性能被比较。对于2个周期，20％ WER的2RS编码的CRMS性能大约为50％，而10％ WER的无编码的CRMS大约为9％(见图32)。这样，对于2个周期，替代的格式显示更好的结果。另外，通过量快52％。

对于3个周期，CRMS分别是78和96％，这样，替代的格式再次优于参考格式。对于3个周期，假设参考格式为20％ WER，因此替代格式为40％ WER，则CRMS分别是5和9％，这样，替代格式差一点。可是，两种格式的性能在这些高WER条件下可能相当差。可能需要3个以上的周期。

对于较低WER的情况，替代格式可能除其较高通过量外还优于参考格式。对于较高的WER，替代格式在相同经过时间期间比参考格式更多次数地发送了净荷。例如，在参考格式发送了3个周期期间，替代格式发送了3*1.5或4.5个周期。包含少量RS编码和在给定经过时间增加周期数的结合作用最可能优于所有相关条件(WER、消息数)的参考格式。

在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型最佳实施例，尽管使用了特定的术语，然而它们仅用于一般的和描述性的意义，并不用于限制目的，后附的权利要求书提出了本发明的范围。

Claims (26)

1.一种无线广播信息的方法，包括如下步骤：

对多个段进行纠错编码(1330)以产生多个纠错编码段；和

在一个广播信道上无线广播(1350)所述多个纠错编码段；

其特征在于，对所述段进行所述纠错编码的所述步骤之前执行如下步骤：

对整个所述信息进行纠错编码(1310)以产生纠错编码信息块；和

将所述纠错编码信息块划分(1320)成所述多个段，

并且，其中按相同的内容重复执行无线广播(1350)的所述步骤预定的周期数，所述方法还包括提供所述预定周期数的指示和当前周期数的标识的其中至少一个的步骤。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述信息是待广播到多个无线终端的消息，所述信息块是消息块，所述段是帧，无线广播(1350)所述多个纠错编码段的所述步骤的特点在于：

将所述多个纠错编码帧无线广播(1350)到所述多个无线终端。

3.按照权利要求2的方法，其特征在于，所述消息被广播到在包括具有短消息业务广播控制信道(S-BCCH)逻辑信道的数字控制信道(DCCH)的时分多址(TDMA)系统中的多个无线终端，还以在将所述多个纠错编码帧无线广播到所述多个无线终端之前执行如下步骤：

将所述多个纠错编码帧放置(1340)在所述S-BCCH逻辑信道中，和

其中将所述多个纠错编码帧无线广播(1350)到所述多个无线终端的所述步骤包括在多个TDMA时隙中将所述S-BCCH逻辑信道无线广播(1350)给所述多个无线终端。

4.按照权利要求1的方法，其特征在于，在对所述段进行划分(1320)和纠错编码(1330)的所述步骤之间执行如下步骤：

对所述段进行检错编码以产生多个检错编码段；和

其中对所述段进行纠错编码的所述步骤包括对所述检错编码段进行纠错编码以产生多个检错和纠错编码段的步骤。

5.按照权利要求1的方法，其特征在于，对所述信息进行纠错编码(1310)的所述步骤包括对所述信息进行分组编码的步骤，对所述段进行纠错编码(1330)的所述步骤包括对所述段进行卷积编码的步骤。

6.按照权利要求4的方法，其特征在于，对所述信息进行纠错编码(1310)的所述步骤包括对所述信息进行分组编码的步骤，对所述段进行纠错编码(1330)的所述步骤包括对所述段进行卷积编码的步骤，检错编码的所述步骤包括对所述段进行循环冗余校验以产生多个循环冗余校验段的步骤。

7.按照权利要求2的方法，其特征在于，所述消息是第三层消息块而所述帧是第二层帧。

8.按照权利要求2的方法，其特征在于，所述无线广播(1350)的所述步骤包括通过广播信道向所述多个无线终端无线广播(1350)所述多个纠错编码帧的步骤。

9.按照权利要求8的方法，其特征在于，所述广播信道包括多个时隙。

10.按照权利要求3的方法，其特征在于，所述TDMA系统包括主和从DCCH，所述S-BCCH信道包括至少一部分从DCCH。

11.按照权利要求3的方法，其特征在于，所述放置步骤包括如下步骤：

提供第一和第二S-BCCH逻辑信道；

将所述多个纠错编码帧放置在所述第二S-BCCH逻辑信道中；和

在所述第二S-BCCH逻辑信道中提供时隙数的指示；和

其中无线广播的所述步骤包括用多个TDMA时隙向所述多个无线终端无线广播所述第一和第二S-BCCH逻辑信道和所述指示的步骤。

12.一种向多个无线终端广播信息的基站，该基站包括：

用于对多个段进行纠错编码以产生多个纠错编码段的装置；和

用于在一个广播信道上将所述多个纠错编码段无线广播到所述多个无线终端的装置；

所述基站的特征在于还包括：

用于对整个所述信息进行纠错编码(1310)以产生纠错编码信息块的装置；和

用于将所述纠错编码信息块划分(1310)成所述多个段的装置，

其中，按相同的内容重复无线广播信息预定的周期数，以及提供所述预定周期数的指示和当前周期数的标识的其中至少一个。

13.按照权利要求12的基站，其特征在于，所述段包括帧，所述信息包括消息，所述信息块包括消息块，所述基站包括时分多址(TDMA)基站，其中所述基站通过包括短消息业务广播控制信道(S-BCCH)逻辑信道的数字控制信道(DCCH)将所述消息广播到多个无线终端，所述TDMA基站包括：

用于在多个TDMA时隙中将所述S-BCCH逻辑信道无线广播到所述多个无线终端的装置；

用于对所述消息进行纠错编码以产生纠错编码消息块的装置；

用于将所述纠错编码消息块划分成多个帧的装置；

所述TDMA基站的特点在于还包括：

用于将所述多个纠错编码段放置在所述S-BCCH逻辑信道中的装置。

14.一种在无线终端无线接收广播信息的方法，包括如下步骤：

在一个广播信道上无线接收(1410)向多个无线终端无线广播的多个段；和

对所述段进行纠错解码(1420)以产生多个纠错解码段；

其特征在于：

将所述多个纠错解码段组合(1430)成信息块；和

对所述信息块进行纠错解码(1440)以产生所述信息，

其中，按相同的内容广播信息预定的周期数，所述方法还包括接收所述预定周期数的指示和当前周期数的标识的其中至少一个的步骤，根据所述接收的所述预定周期数的指示和当前周期数的标识的其中至少一个来重复执行无线接收的所述步骤。

15.按照权利要求14的无线接收的方法，其特征在于，所述信息是消息，所述段是帧，所述信息块是消息块。

16.按照权利要求15的无线接收方法，其特征在于，所述消息是广播消息，其中所述消息在包括具有短消息业务广播控制信道(S-BCCH)逻辑信道的数字控制信道(DCCH)的时分多址(TDMA)系统中的无线终端中被接收，所述帧是包括所述DCCH的TDMA帧，对所述帧进行纠错解码以产生多个纠错解码帧的所述步骤包括对所述DCCH中的所述S-BCCH的至少一部分进行纠错解码。

17.按照权利要求14的方法，其特征在于，还包括在纠错解码和组合的所述步骤之间执行如下步骤：

对所述段进行检错解码以产生多个检错解码帧；和

向所述组合步骤提供所述检错解码步骤的结果的指示；和

其中组合所述段的所述步骤包括将所述多个检错解码段组合成信息的步骤。

18.按照权利要求14的方法，其特征在于，对所述段进行纠错解码的所述步骤包括对所述段进行分组解码的步骤，而对所述段进行纠错解码的所述步骤包括对所述段进行卷积解码的步骤。

19.按照权利要求17的方法，其特征在于，对所述信息块进行纠错解码的所述步骤包括对所述消息块进行分组解码的步骤，对所述段进行纠错解码的所述步骤包括对所述段进行卷积解码的步骤，检错解码的所述步骤包括对所述段进行循环冗余校验以产生多个循环冗余校验段的步骤，所述循环冗余校验段包括指示所述循环冗余校验是否检测到错误的循环冗余校验值。

20.按照权利要求14的方法，其特征在于，纠错解码的所述步骤后面跟有产生所述无线接收方法的质量指示符的步骤。

21.按照权利要求16的方法，其特征在于，在纠错解码和组合的所述步骤之间执行如下步骤：

对所述S-BCCH的至少一部分进行检错解码以产生多个检错解码帧；和

向所述组合步骤提供所述检错解码步骤的结果的指示；

其中组合所述帧的所述步骤包括将所述多个检错解码帧组合成消息的步骤。

22.按照权利要求16的方法，其特征在于，所述TDMA系统包括主和从DCCH，所述S-BCCH信道包括至少一部分从DCCH。

23.按照权利要求16的方法，其特征在于，纠错解码的所述步骤后面跟有产生所述无线接收方法的质量指示符的步骤。

24.按照权利要求21的方法，其特征在于，还包括根据所述检错解码步骤的结果的指示来产生所述无线接收方法的质量指示符的步骤。

25.一种无线终端，包括：

用于在一个广播信道上无线接收(1410)向多个无线终端无线广播的多个帧的装置；和

用于对所述帧进行纠错解码(1420)以产生多个纠错解码帧的装置；

所述无线终端的特征在于还包括：

用于将所述多个纠错解码帧组合(1430)成消息块的装置；和

用于对所述消息块进行纠错解码(1440)以产生消息的装置。

其中，按相同的内容广播所述消息预定的周期数，所述用于无线接收的装置用于接收所述预定周期数的指示和当前周期数的标识的其中至少一个，并且根据所述接收的所述预定周期数的指示和当前周期数的标识的其中至少一个来重复执行所述对多个帧的无线接收。

26.按照权利要求25的无线终端，其特征在于，所述无线终端是时分多址(TDMA)无线终端，所述帧是包括具有短消息业务广播控制信道(S-BCCH)逻辑信道的数字控制信道(DCCH)的TDMA帧，用于纠错解码的所述装置被配置成对所述DCCH中的所述S-BCCH的至少一部分进行解码以产生多个纠错解码帧。

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