[发明专利]用于确定多用户通信系统中传输数据率的方法和设备

说明书

发明背景

Ⅰ、发明领域

本发明涉及通信系统。尤其，本发明涉及一种新的、改进的方法和设备，它通过控制与多用户通信系统用户往来的数据传输率，使该多用户通信系统中用户的总平均业务质量最高。

Ⅱ、背景技术

“多址联接”(multiple access)一词是指由多个用户共享某一固定的通信资源。这种固定通信资源的典型例子是带宽。有三种基本方式来提高单个用户访问通信资源的通过率或数据率。第一种方法是增大发射器的发射功率或者减少系统损耗，从而提高所接收的信噪比(SNR)。第二种方法是增大分配给用户的带宽。第三种方法是更有效地分配通信资源。

一些为通信资源提供多址联接的更为通用的方法包含模拟和数字通信调制两种方案。这类方案包括频分、时分和扩展频谱技术。在频分多址(FPMA)技术中，分给每个用户一个或更多个特定的分频带。在时分多址(TDMA)技术中，要识别周期性重复的时隙，并且对每段时间，分配给每个用户一个或更多个时隙。在一些TDMA系统中，为用户固定分配了时间，而在另一些系统中，用户可以随时访问资源。在扩展频谱通信中，用户共享一个公共的频带。用跳频(FH)调制对载波作信号调制，使载波频率依预定方案改变。在直接序(directsequence)(DS)调制中，用伪随机码调制用户信号。在使用直接序扩展频谱调制的一种码分多址(CDMA)技术中，需识别一组正交的或近似正交的扩展频谱代码(每个代码使用全信道带宽)，并分配给每个用户一个或多个特定的代码。

在所有的多址联接方案中，多个用户共享一个通信资源，在检测过程中不会产生难以处理的相互干扰。这种干扰的允许极限被定义为使所得传输质量仍位于预定的允许水平之上的干扰最大值。在数字传输方案中，通常由比特差错率(BER)或帧差错率(FER)来衡量质量。在数字电话通信系统中，总通话质量受到每个用户允许的数据率和BER或FER的限制。

已经开发了一些系统，它们能使话音信号所需的数据率减至最小，同时仍然提供容许的通信质量水平。如果话音是通过对模拟话音信号简单的抽样和数字化来传输，那么需要每秒64千比特(Kbps)数量级的数据率来获得与通常的模拟电话等价的话音质量。但，通过使用语言分析，然后进行适当的编码、传输，并在接收机处再合成，便可显著地减小数据率，并且质量下降最少。

用诸技术通过抽取与人类话音生成模型有关的参数来压缩话音的装置一般称为声码器(vocoder)。这种装置由一编码器和一译码器组成，其中编码器分析输入的话音以抽取相关的参数，而译码器用通过传输信道从编码器接收到的参数再合成话音。当话音变化时，确定新的模型参数并通过通信信道传输。通常把话音分成时间块或分析帧，在该期间计算参数。于是对每个新的帧都要更新参数。

一种实现数据压缩以减少所需发送信息的更好的技术是进行可变速率的话音信号编码处理。题为“可变速率声码器”的美国专利第5,414,796号详细描述了一例可变速率话音信号编码处理技术，该专利是1991年6月11日递交的第07/713,661号申请的继续，它已转让给本发明的受让人并通过引用包括在此。由于话音本来含有无声期，即停顿，所以可以减少表示这些时段所需的数据量。通过减小这些无声期的数据率可变速率话音信号编码处理最有效地利用这一事实。减小无声期的数据率而不是完全停止数据传输，这在减少被传输信息的同时克服了与话音激活选通(voice activity gating)有关的问题，从而减少了多址通信系统中的总干扰。

本发明的目的在于，为了最大限度地利用通信资源，改进可变速率声码器传输率的可变能力和任何其他可变速率数据源。

发明内容

本发明提供了一种新的、改进的方法和设备，它通过控制与多用户通信系统往来的数据传输率使该多用户通信系统中用户的总的平均业务质量最高。

在本发明中，监测可用通信资源的利用率。当可用通信资源的使用率对于所给的通信链路太大，并且由此质量下降至一预定极限以下时，那么就限制与用户往来的数据率，以释放一部分可用通信资源。当通信资源的利用率变小时，允许与用户往来的数据率升高到上述极限之上。

例如，如果从远地用户到主通信中心的通信链路(以下称为反向链路)过载，那么主通信中心发出一信令消息，请求用户(或被选出的用户)降低其平均数据传输率。在远地用户端，接收该信令消息，并根据该信令消息降低远地用户的传输率。