專利名稱：用于加密呼叫的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于加密呼叫的方法和設(shè)備，更具體地，但不限于，在TETRA(Terrestrial Trunked RAdio，陸地中繼無線)蜂窩系統(tǒng)中用于加密呼叫。
背景技術(shù)：
在蜂窩通信系統(tǒng)中，地理區(qū)域劃分為多個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)由基站進(jìn)行服務(wù)?；就ㄟ^可在基站間通信的固定網(wǎng)絡(luò)來互連。遠(yuǎn)程單元由其所在小區(qū)的基站通過無線通信鏈路來服務(wù)。
隨著遠(yuǎn)程單元的移動(dòng)，它可以從一個(gè)基站的覆蓋區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)基站的覆蓋區(qū)，即，從一個(gè)小區(qū)到另一個(gè)小區(qū)。隨著遠(yuǎn)程單元朝著新基站移動(dòng)，它進(jìn)入兩個(gè)基站的重疊覆蓋區(qū)域，并且在此覆蓋區(qū)域內(nèi)，它變?yōu)橛尚碌幕局С?。隨著遠(yuǎn)程單元進(jìn)一步移動(dòng)到新的小區(qū)，繼續(xù)由新的小區(qū)支持。這就被稱為小區(qū)重選或切換。
從遠(yuǎn)程單元到基站的通信被稱為上行鏈路，從基站到遠(yuǎn)程單元的通信被稱為下行鏈路。
互連基站的固定網(wǎng)絡(luò)可操作用于路由任何兩個(gè)基站之間的數(shù)據(jù)，由此使一小區(qū)中的遠(yuǎn)程單元與另一小區(qū)中的移動(dòng)站通信。此外，固定網(wǎng)絡(luò)可包括網(wǎng)關(guān)功能，用于互連到外部網(wǎng)絡(luò)，諸如公共交換電話網(wǎng)(PSTN)，由此允許遠(yuǎn)程單元與陸線電話和通過陸線連接的其他通信終端通信。而且，固定網(wǎng)絡(luò)包括大量所需功能，用于管理傳統(tǒng)蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)，包括路由數(shù)據(jù)、準(zhǔn)入控制、資源分配、用戶計(jì)費(fèi)、移動(dòng)站鑒權(quán)等等的功能。
蜂窩通信系統(tǒng)的例子包括諸如全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)的公共蜂窩通信系統(tǒng)和諸如TETRA的專業(yè)無線(PMR)系統(tǒng)。
具體地說，盡管TETRA可用作公共蜂窩通信系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)用于提供多種特性和服務(wù)，這些特性和服務(wù)特別適用于專用組織或團(tuán)體，諸如緊急服務(wù)。
例如，TETRA提供多種特性和服務(wù)來管理和控制群組呼叫并管理這些群組的成員資格。TETRA提供的其他特性和服務(wù)包括一鍵通(push-to-talk)信道分配、廣播呼叫等等。而且，除了中繼模式操作，其中遠(yuǎn)程單元通過基站進(jìn)行通信，TETRA還提供了直接在遠(yuǎn)程單元之間進(jìn)行通信的可能性。這被稱為直接模式操作(DMO)并且允許遠(yuǎn)程單元建立并維持彼此的直接通信。
TETRA是時(shí)分多址(TDMA)系統(tǒng)，其中25kHz寬的信道進(jìn)一步被劃分為可以獨(dú)立分配的四個(gè)時(shí)隙。每個(gè)時(shí)隙具有14.167毫秒的持續(xù)時(shí)間，四個(gè)時(shí)隙組合在一起成為一個(gè)具有56.67毫秒持續(xù)時(shí)間的時(shí)間幀。時(shí)間幀中四個(gè)時(shí)隙的每一個(gè)都可以獨(dú)立分配到相同或不同的遠(yuǎn)程單元。而且，時(shí)間幀組合在一起成為包括18個(gè)時(shí)間幀的多幀。預(yù)留幀號(hào)18作為控制幀，其中，控制信息可以在有效呼叫期間進(jìn)行傳送。
而且，TETRA提供了高安全級(jí)別，其可以為特定目的而進(jìn)行優(yōu)化。例如，TETRA中的呼叫可能是端到端加密的，以防止消息被偷聽或攔截。這樣的加密對(duì)于包括例如執(zhí)法組織的許多公共服務(wù)是無法估價(jià)的。
用于TETRA的端到端加密機(jī)制在ETSI(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì))規(guī)范EN 302 109中進(jìn)行了描述。EN 302 109規(guī)定了語音加密和解密機(jī)制，其中發(fā)射單元的加密函數(shù)產(chǎn)生了加密數(shù)據(jù)，其傳輸?shù)浇邮諉卧?，在接收單元?zhí)行相反的操作，以重新產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)。加密和解密函數(shù)基于密鑰流發(fā)生器在發(fā)射單元和接收單元分別產(chǎn)生的密鑰流。為了成功解碼，將接收單元的密鑰流和發(fā)射單元的密鑰流進(jìn)行同步就十分重要。為此目的，EN 302 109規(guī)定了同步值(SV)從發(fā)射器到接收器的傳送。
具體地說，多個(gè)SV在呼叫開始或者小區(qū)重選后被發(fā)射，由此同步密鑰流發(fā)生器。此外，在進(jìn)行呼叫期間每隔一段時(shí)間發(fā)送SV，從而允許錯(cuò)過SV初始傳輸?shù)慕邮諉卧院筮M(jìn)入呼叫。這被稱為遲進(jìn)入(late entry)。此外，SV在呼叫期間的傳輸允許丟失同步的接收單元在呼叫期間重新獲取同步。
根據(jù)ETSI EN 302 109，SV由挪用的半時(shí)隙進(jìn)行傳輸，其中用于傳輸SV的時(shí)隙本來可用于語音或數(shù)據(jù)通信。半時(shí)隙的挪用取決于半時(shí)隙的優(yōu)先級(jí)。ETSI EN 302 109沒有規(guī)定應(yīng)該在呼叫期間的何時(shí)發(fā)送SV，但是建議如果半時(shí)隙較低或不重要的話SV在0.25秒之后發(fā)送，如果半時(shí)隙中等重要的話就在0.5秒之后發(fā)送，如果半時(shí)隙高度重要的話就在一秒之后發(fā)送。
當(dāng)在TETRA中開始加密時(shí)，在呼叫建立或小區(qū)重選時(shí)，初始同步值也通過挪用的半時(shí)隙或全時(shí)隙傳送，這意味著音頻必須被截?cái)?替換)或者被延遲，直到傳送了同步值。截?cái)嗪脱舆t都是不希望的，因?yàn)檫@會(huì)使音頻質(zhì)量下降。
例如，在小區(qū)重選之后，初始SV傳輸所需的音頻截?cái)鄬?dǎo)致聽得到的間斷或者音頻中的間隙。例如，如果傳輸四個(gè)SV，就會(huì)出現(xiàn)120ms的間隙(對(duì)應(yīng)于30ms音頻的四個(gè)ACELP塊的挪用)。
因此，希望通過最小化初始傳輸?shù)腟V的數(shù)量來最小化截?cái)嗪脱舆t。但是，降低初始發(fā)送的同步幀的數(shù)量增加了某些接收單元錯(cuò)過SV的風(fēng)險(xiǎn)，使其等待遲進(jìn)入，從而導(dǎo)致不想要的延遲。例如，如果傳送重要時(shí)隙，下一SV不能用整個(gè)秒來傳送，由此導(dǎo)致非常引人注目的延遲或者間隙。但是，降低同步值傳輸之間的間隔導(dǎo)致音頻質(zhì)量的顯著惡化。
因此，一種用于加密呼叫的改進(jìn)系統(tǒng)將會(huì)十分有用，特別是一種提供改進(jìn)的加密同步性能、允許增加靈活性、改善用戶數(shù)據(jù)質(zhì)量(例如改善音頻質(zhì)量)、減少截?cái)?延遲和/或更快遲進(jìn)入/重同步的系統(tǒng)將會(huì)十分有用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明尋求優(yōu)選地減輕、緩解或消除上述的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)，單獨(dú)地或者以任意的組合。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于在蜂窩通信系統(tǒng)中加密呼叫的設(shè)備；該設(shè)備包括用于確定從前面加密同步消息的傳輸開始占用的時(shí)間的裝置；用于通過重新分配從用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫录用芡较鬏數(shù)臅r(shí)間間隔來傳送新加密同步消息的裝置；用于確定用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝粌?yōu)先級(jí)的裝置；用于將第一時(shí)間閾值確定為第一優(yōu)先級(jí)的函數(shù)的裝置；并且，其中，用于傳輸?shù)难b置操作用于響應(yīng)第一時(shí)間閾值發(fā)射新的加密同步消息；并且該設(shè)備進(jìn)一步包括用于在呼叫期間修改第一優(yōu)先級(jí)和第一時(shí)間閾值之間的函數(shù)的裝置。
本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，通過調(diào)整加密同步消息的傳輸之間的時(shí)間可以獲得顯著的優(yōu)勢(shì)。因此，本發(fā)明允許加密同步消息傳輸之間的時(shí)間間隔在呼叫期間得到修改。此外，時(shí)間間隔可以反映要替換的用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)南鄬?duì)優(yōu)先級(jí)，由此允許減少信號(hào)質(zhì)量的下降(例如增加語音質(zhì)量)。而且，呼叫期間第一優(yōu)先級(jí)和第一時(shí)間閾值之間的函數(shù)的修改可能導(dǎo)致減少傳送的加密同步消息的數(shù)量和/或減少用戶數(shù)據(jù)的延遲/截?cái)嗪?或增加遲進(jìn)入或加密同步重獲取的速度。
特別地，本發(fā)明可提供一種在遲進(jìn)入速度和對(duì)用戶數(shù)據(jù)信號(hào)影響之間的動(dòng)態(tài)折中。例如，音頻呼叫的遲進(jìn)入和音頻質(zhì)量之間的折中可以針對(duì)當(dāng)前呼叫特性而動(dòng)態(tài)地優(yōu)化。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特征，用于修改的裝置可操作用于響應(yīng)呼叫事件以來傳送的多個(gè)加密同步消息而修改函數(shù)。
例如，通過在呼叫事件之后的時(shí)間間隔里提供更頻繁的加密同步消息、增加加密同步丟失的可能性，從而使得修改的定時(shí)與呼叫事件相關(guān)聯(lián)地應(yīng)用。因此，緊急情況中，更快的遲進(jìn)入/重新同步，將可以獲得改善的性能，而不影響長(zhǎng)期音頻質(zhì)量。更快的遲進(jìn)入/重新同步可進(jìn)一步使得可接受允許增加呼叫事件中同步丟失的風(fēng)險(xiǎn)，例如，允許減少傳送的初始加密同步消息的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特征，用于修改的裝置可操作用于，對(duì)于呼叫事件以來傳送的增加數(shù)量的加密同步消息，增加第一時(shí)間閾值的值。合適加密同步的可能性通常針對(duì)增加傳送的加密同步消息而增加，因此這可能使得加密同步消息之間的時(shí)間間隔動(dòng)態(tài)修改到符合改變的可能性。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特征，用于修改的裝置可操作用于響應(yīng)呼叫事件以來占用的時(shí)間來修改函數(shù)。例如，這通過在呼叫事件之后的時(shí)間間隔里提供更頻繁的加密同步消息、增加加密同步消息丟失的風(fēng)險(xiǎn)，從而使得修改的定時(shí)與呼叫事件相關(guān)聯(lián)地應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選特征，用于修改的裝置可操作用于，對(duì)于呼叫事件以來占用的增加的時(shí)間，增加第一時(shí)間閾值的值。合適加密同步的可能性通常針對(duì)增加的持續(xù)時(shí)間而增加，因此這可能使得加密同步消息之間的時(shí)間間隔動(dòng)態(tài)修改到符合改變的可能性。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特征，呼叫事件是呼叫建立。本發(fā)明可提供修改的定時(shí)，用于呼叫建立后的有限時(shí)間。這會(huì)導(dǎo)致改善的呼叫建立性能，而同時(shí)不會(huì)影響長(zhǎng)期性能，特別是不會(huì)影響用戶數(shù)據(jù)質(zhì)量(例如音頻質(zhì)量)。它還可能允許更少的初始加密同步消息傳送。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特征，呼叫事件是小區(qū)重選。本發(fā)明可提供修改的定時(shí)，用于小區(qū)重選后的有限時(shí)間。這會(huì)導(dǎo)致改善的小區(qū)重選性能，而同時(shí)不會(huì)影響長(zhǎng)期性能，特別是不會(huì)影響用戶數(shù)據(jù)質(zhì)量(例如音頻質(zhì)量)。它還可能允許更少的初始加密同步消息傳送。
在某些實(shí)施例中，用于修改的裝置優(yōu)選可操作用于，對(duì)于呼叫事件以來傳送的增加數(shù)量的加密同步消息和/或呼叫事件以來占用的增加的時(shí)間，減少第一時(shí)間閾值的值。這會(huì)在某些實(shí)施例中提供優(yōu)點(diǎn)，例如，通過在呼叫事件之后的時(shí)間間隔里，提供更不頻繁的加密同步消息，降低加密同步丟失的風(fēng)險(xiǎn)。
在某些實(shí)施例中，用于修改的裝置優(yōu)選地可操作用于響應(yīng)呼叫事件重置第一時(shí)間閾值，由此提供了修改加密同步消息的傳輸頻率的簡(jiǎn)單方法。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選特征，用于確定第一時(shí)間閾值的裝置包括用于將第一優(yōu)先級(jí)的第一優(yōu)先值的每個(gè)可能值與第一時(shí)間閾值的時(shí)間值相關(guān)聯(lián)的裝置。
這提供了實(shí)際的實(shí)現(xiàn)。用于關(guān)聯(lián)的裝置例如可以實(shí)現(xiàn)為查找表、軟件程序的替換變量或者針對(duì)不同狀態(tài)具有不同關(guān)聯(lián)的狀態(tài)機(jī)。
優(yōu)選地，用于發(fā)射的裝置可操作用于，如果占用時(shí)間超過第一時(shí)間閾值，就發(fā)射新加密同步消息。特別地，用于發(fā)射的裝置可操作用于，在占用時(shí)間超過第一時(shí)間閾值之后，通過替換第一用戶數(shù)據(jù)傳輸，來發(fā)射新的加密同步消息。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特征，函數(shù)將第一時(shí)間閾值的增加值與第一優(yōu)先級(jí)的增加值相關(guān)聯(lián)。函數(shù)可能單調(diào)增加，使得較高優(yōu)先級(jí)的時(shí)間值高于或相同于較低優(yōu)先級(jí)的時(shí)間值。這可確保對(duì)用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊戓槍?duì)增加的優(yōu)先級(jí)用戶數(shù)據(jù)傳輸而減小，由此改善潛在的用戶信號(hào)的質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特征，函數(shù)可操作用于將第一時(shí)間閾值的有限值與第一優(yōu)先級(jí)的最高可能優(yōu)先值相關(guān)聯(lián)。這可確保加密同步消息總是在有限的占用時(shí)間值之后發(fā)送，由此確保加密同步消息甚至在頭等優(yōu)先級(jí)用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)男蛄衅陂g傳送的可能性。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特征，設(shè)備還包括用于在呼叫初始發(fā)射多個(gè)初始加密同步消息的裝置。這允許快速初始加密同步。第一時(shí)間閾值的動(dòng)態(tài)修改可允許減少獲得可接受性能時(shí)發(fā)送的初始加密同步消息的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特征，設(shè)備還包括用于在小區(qū)重選后發(fā)射多個(gè)初始加密同步消息的裝置。這允許在小區(qū)重選后快速初始加密同步。第一時(shí)間閾值的動(dòng)態(tài)修改可允許減少獲得可接受性能時(shí)發(fā)送的初始加密同步消息的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特征，用于發(fā)射的裝置可操作用于通過挪用時(shí)隙而發(fā)射新的加密同步消息。挪用的時(shí)隙可以是挪用的全時(shí)隙或者挪用的半時(shí)隙。
優(yōu)選地，呼叫是語音呼叫，蜂窩通信系統(tǒng)是TETRA通信系統(tǒng)。特別地，設(shè)備優(yōu)選是基站或遠(yuǎn)程單元/移動(dòng)站，可操作用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)ETSI標(biāo)準(zhǔn)EN 302 109的加密。
本發(fā)明可提供改善的加密同步性能，用于TETRA通信系統(tǒng)的語音呼叫，其動(dòng)態(tài)修改發(fā)射的加密同步消息的數(shù)量以適應(yīng)當(dāng)前呼叫特性，由此提供音頻質(zhì)量下降和重新同步延遲之間折中的動(dòng)態(tài)優(yōu)化。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供了一種用于在蜂窩通信系統(tǒng)中加密呼叫的方法；該方法包括步驟確定從前面加密同步消息的傳輸開始占用的時(shí)間；通過重新分配從用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫录用芡较鬏數(shù)臅r(shí)間間隔來傳送新加密同步消息；確定用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝粌?yōu)先級(jí)；將第一時(shí)間閾值確定為第一優(yōu)先級(jí)的函數(shù)；并且，其中，傳輸步驟進(jìn)一步包括響應(yīng)第一時(shí)間閾值發(fā)射新的加密同步消息；并且該方法進(jìn)一步包括在呼叫期間修改第一優(yōu)先級(jí)和第一時(shí)間閾值之間的函數(shù)。
本發(fā)明的這些和其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過參考下面的實(shí)施例而顯而易見。


將參考附圖，以舉例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中圖1說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、用于傳送加密呼叫的系統(tǒng)；圖2說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、用于控制加密同步消息的傳輸?shù)目刂破鞯睦?；圖3說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、傳送加密同步消息的方法的例子的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面的描述集中于本發(fā)明的實(shí)施例，適用于TETRA蜂窩通信系統(tǒng)。但是，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不限于該應(yīng)用，而是可適用于許多其他的通信系統(tǒng)。
下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中，在發(fā)射器和接收器之間進(jìn)行加密呼叫，發(fā)射器和接收器都符合ETSI規(guī)范EN 302 109 v1.1.1。為了簡(jiǎn)明起見，參考語音呼叫來描述實(shí)施例，但是在其他實(shí)施例中，其他呼叫類型也是得到支持的，諸如數(shù)據(jù)呼叫。具體地，發(fā)射器可以是第一用戶終端(諸如移動(dòng)站)的一部分，接收器可以是第二用戶終端的一部分。
圖1說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于傳送加密呼叫的系統(tǒng)。
發(fā)射器100包括發(fā)射密鑰流發(fā)生器101，其產(chǎn)生用于加密消息的密鑰流。發(fā)射密鑰流發(fā)生器101以隨時(shí)間變化、發(fā)射器外部不知道的初始值開始。發(fā)射密鑰流發(fā)生器101連接到加密單元103，加密單元接收要發(fā)射的語音數(shù)據(jù)并根據(jù)合適的加密函數(shù)對(duì)其加密。特別地，加密函數(shù)將語音數(shù)據(jù)與密鑰流相組合以產(chǎn)生加密的音頻數(shù)據(jù)。
發(fā)射器還包括發(fā)射單元105，連接到發(fā)射密鑰流發(fā)生器101和加密單元103。發(fā)射單元105從加密單元103接收加密數(shù)據(jù)，并將其通過空中接口發(fā)射。此外，發(fā)射單元105從發(fā)射密鑰流發(fā)生器101接收加密同步值，并將其包括在發(fā)射的碼流中。同步值允許接收器同步對(duì)接收數(shù)據(jù)流的解密。
同步值通過挪用的半時(shí)隙作為加密同步消息發(fā)射，其中，用戶數(shù)據(jù)傳輸部分地或全部地被加密同步消息所替代。在TETRA中，加密同步消息是通過在全或半時(shí)隙中替換音頻數(shù)據(jù)而發(fā)射的。這樣，發(fā)射單元105可操作用于通過來自發(fā)射密鑰流發(fā)生器101的同步值數(shù)據(jù)替換加密的用戶數(shù)據(jù)。
接收器包括接收單元107，其接收發(fā)射單元發(fā)射的數(shù)據(jù)流。發(fā)射器和接收器還包括通過空中接口通信所需的功能，包括調(diào)制器、放大器、控制電路等等本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的功能。
接收單元連接到同步單元109并且可操作用于提取加密同步消息并將其饋送到同步單元109。作為響應(yīng)，同步單元109產(chǎn)生初始值用于接收密鑰流發(fā)生器111?；诔跏贾?，接收密鑰流發(fā)生器111產(chǎn)生密鑰流，其與發(fā)射器的密鑰流同步。接收密鑰流發(fā)生器111連接到解密單元113，解密單元還進(jìn)一步連接到接收單元107。解密單元接收加密的音頻和與加密的音頻同步的密鑰流。因此，它執(zhí)行加密單元103的函數(shù)的反函數(shù)，由此產(chǎn)生解密的音頻流。
為了提供接收密鑰流發(fā)生器111的初始同步，發(fā)射器結(jié)合加密呼叫的建立而發(fā)射同步值。而且，在小區(qū)重選后，發(fā)射多個(gè)同步值以在發(fā)射器和接收器之間建立加密同步，因?yàn)槎〞r(shí)差異通常會(huì)導(dǎo)致例如兩個(gè)遠(yuǎn)程單元之間的同步的喪失。
此外，在整個(gè)呼叫中以一定間隔發(fā)射同步值。這確保失去同步的接收器可以重新建立同步，由此使其能夠繼續(xù)呼叫。而且，同步值的繼續(xù)傳輸允許接收器在建立同步之后加入呼叫。這被稱為遲進(jìn)入。
由于接收器直到接收到同步值才能建立加密同步，呼叫期間與同步相關(guān)的延遲可以通過減少同步值傳輸之間的時(shí)間間隔而得到減少。但是，由于通過挪用(半)時(shí)隙，同步值的傳輸代替了用戶數(shù)據(jù)傳輸，同步值的傳輸降低了音頻質(zhì)量。質(zhì)量下降隨著同步值傳輸之間的時(shí)間間隔的減少而增加。因而，重要的是確定同步值傳輸之間的合適的時(shí)間間隔(或頻率)，從而通過質(zhì)量下降和重新同步延遲之間的合適折中而工作。
圖2說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、用于控制加密同步消息的傳輸?shù)目刂破?00的例子。在所述實(shí)施例中，在每條加密同步消息中發(fā)射一個(gè)同步值?？刂破?00可以實(shí)現(xiàn)為發(fā)射單元105的一部分，將在下面結(jié)合這個(gè)示例的實(shí)施例說明。
控制器200包括發(fā)射控制單元201，發(fā)射控制單元201控制時(shí)隙包括的用戶數(shù)據(jù)的格式是從加密單元103接收的加密音頻數(shù)據(jù)還是從發(fā)射密鑰流發(fā)生器101接收的同步值。因此，發(fā)射控制單元可操作用于進(jìn)行半時(shí)隙挪用，從而將同步值插入到發(fā)射的碼流中。
發(fā)射控制單元201連接到同步消息控制器203，同步消息控制器203控制發(fā)射控制單元201的操作，特別是控制同步數(shù)據(jù)何時(shí)替代加密音頻數(shù)據(jù)。
同步消息控制器203連接到占用時(shí)間處理器205，占用時(shí)間處理器205確定從前面加密同步消息的傳輸開始占用的時(shí)間。特別地，占用時(shí)間處理器205包括計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)器被同步消息控制器203在發(fā)射同步值時(shí)重置。
控制器200還包括優(yōu)先級(jí)處理器207，其確定要發(fā)射數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)。在TETRA中，半時(shí)隙可分配的優(yōu)先級(jí)的形式是與該時(shí)隙的數(shù)據(jù)相關(guān)的重要程度。因此，每個(gè)半時(shí)隙的優(yōu)先值由半時(shí)隙重要性(HSI)參數(shù)指定，該參數(shù)是由音頻編碼器設(shè)置的。因此，對(duì)音頻質(zhì)量具有很小影響的半時(shí)隙通常具有低或者不重要的HSI值，而對(duì)音頻質(zhì)量具有較大影響的半時(shí)隙通常具有中或高的HSI值。
在實(shí)施例中，優(yōu)先級(jí)處理器207通過評(píng)估音頻半時(shí)隙的HSI參數(shù)來簡(jiǎn)單地確定半時(shí)隙的優(yōu)先級(jí)。
優(yōu)先級(jí)處理器207連接到時(shí)間閾值函數(shù)209，時(shí)間閾值函數(shù)209將時(shí)間閾值確定為半時(shí)隙的優(yōu)先級(jí)的函數(shù)。在簡(jiǎn)單實(shí)施例中，時(shí)間閾值函數(shù)209實(shí)現(xiàn)為查找表，其中，時(shí)間閾值的一個(gè)時(shí)間值存儲(chǔ)用于每個(gè)可能的優(yōu)先值。時(shí)間閾值函數(shù)209還連接到同步消息控制器203，其確定何時(shí)發(fā)射同步值來響應(yīng)時(shí)間閾值。在簡(jiǎn)單實(shí)施例中，同步消息控制器203簡(jiǎn)單確定占用時(shí)間處理器205所確定的時(shí)間閾值是否超過時(shí)間閾值函數(shù)209所確定的時(shí)間閾值，如果超過了，就用同步值替代加密的音頻數(shù)據(jù)的半時(shí)隙。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，發(fā)射器可以簡(jiǎn)單丟棄半時(shí)隙的音頻數(shù)據(jù)或者可以進(jìn)行任何針對(duì)音頻數(shù)據(jù)的其他合適的操作，例如，設(shè)備可以延遲音頻數(shù)據(jù)而不是丟棄它。
控制器200還包括函數(shù)控制器211，其連接到時(shí)間閾值函數(shù)209并且配置用于在呼叫期間修改優(yōu)先級(jí)和時(shí)間閾值之間的函數(shù)。因此，函數(shù)控制器211可以控制用于給定優(yōu)先級(jí)的同步值之間的間隔，使得其可以在呼叫期間動(dòng)態(tài)變化。
在簡(jiǎn)單實(shí)施例中，時(shí)間閾值函數(shù)209的查找表包括四個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)，對(duì)應(yīng)于半時(shí)隙的每個(gè)可能優(yōu)先值

因此，對(duì)于不重要的HSI，時(shí)間閾值T設(shè)為T1，對(duì)于低的HSI，時(shí)間閾值T設(shè)為T2，等等。
在這個(gè)實(shí)施例中，同步消息控制器203可以簡(jiǎn)單評(píng)估占用時(shí)間是否大于T，如果是的話，就用同步值替換半時(shí)隙。
用于最高可能優(yōu)先值HSI＝高的時(shí)間閾值優(yōu)選是有限值T4。這確保同步值將至少在T4的間隔后發(fā)送，由此提供了遲進(jìn)入或者重新同步延遲的上限。
在實(shí)施例中，函數(shù)控制器211可操作用于通過覆寫當(dāng)前存儲(chǔ)的值而改變T1、T2、T3和T4的值。這樣，提供了一種簡(jiǎn)單手段，從而在呼叫期間可動(dòng)態(tài)改變同步值的傳輸。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，函數(shù)控制器211可以實(shí)現(xiàn)任何合適的算法或者標(biāo)準(zhǔn)，用來修改優(yōu)先級(jí)和時(shí)間閾值之間的函數(shù)。優(yōu)選地，函數(shù)控制器211可操作用于評(píng)估指出加密同步丟失的增加的可能性的參數(shù)并用于相應(yīng)減少時(shí)間值。在很可能同步丟失時(shí)，這將會(huì)減少同步值之間的間隔，而不會(huì)影響長(zhǎng)期音頻質(zhì)量。例如，函數(shù)控制器211可以接收指出接收器上的信噪比惡化的信息，并且相應(yīng)減少時(shí)間值。
函數(shù)控制器211可以有利地操作用于修改優(yōu)先級(jí)和時(shí)間閾值之間的函數(shù)，其與諸如呼叫建立或小區(qū)重選的呼叫時(shí)間相關(guān)聯(lián)。
呼叫建立或小區(qū)重選之后，必須建立發(fā)射器和接收器之間的加密同步。因此，發(fā)射器可以在開始或繼續(xù)音頻傳輸之前發(fā)射多個(gè)同步值。由于接收器可能丟失傳輸(由于，例如衰落條件)，發(fā)射器通常發(fā)送多個(gè)同步消息。但是，如果所有這些消息都丟失了，接收器就必須執(zhí)行遲進(jìn)入，這就需要等待同步值的下一次傳輸。
在正常呼叫操作期間，優(yōu)選地，相對(duì)很少發(fā)射同步值，因?yàn)橐纛l數(shù)據(jù)的丟失導(dǎo)致顯著的質(zhì)量下降。ETSI EN 302 109建議T1和T2永久地設(shè)置為0.25秒，T3永久設(shè)置為0.5秒，T4永久設(shè)置為1秒。但是，這意味著，如果初始同步值丟失，接收器在獲取加密同步之前必須等待長(zhǎng)達(dá)1秒的時(shí)間。這十分不利，因而發(fā)送足夠數(shù)量的初始同步值以確保接收器接收至少一個(gè)同步值的可能性足夠高。不幸的是，這導(dǎo)致音頻中聽得到的間隙。例如，通常在小區(qū)重選后立即發(fā)送4個(gè)初始同步值，導(dǎo)致120ms的間隙。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，時(shí)間閾值和優(yōu)先級(jí)之間的函數(shù)在呼叫建立或小區(qū)重選后的持續(xù)時(shí)間里變化。特別地，時(shí)間值暫時(shí)減少以實(shí)現(xiàn)同步值之間的較短的時(shí)間間隔。例如，T1和T2可以暫時(shí)設(shè)為0.1秒，T3設(shè)為0.25秒，T4設(shè)為0.4秒。因而，重新同步和遲進(jìn)入延遲顯著減少。在特定例子中，遲進(jìn)入將最遲在0.4秒之后發(fā)生。盡管這個(gè)更主動(dòng)的同步方法可能使音頻質(zhì)量下降，但該下降將只是在呼叫建立或重選之后的相對(duì)短時(shí)間內(nèi)的，不會(huì)影響長(zhǎng)期音頻質(zhì)量。
而且，由于顯著減輕了丟失初始同步值的缺點(diǎn)，通?？梢越邮茉试S更高的丟失風(fēng)險(xiǎn)。因此，可以發(fā)送更少的初始同步值，從而改善接收器正確接收第一同步值的性能。例如，發(fā)送的同步值的數(shù)量可以從4個(gè)減少到2個(gè)，從而使相關(guān)間隙減少了60ms。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，任何用于確定何時(shí)進(jìn)入或退出暫時(shí)狀態(tài)的合適算法或標(biāo)準(zhǔn)都是可以使用的。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)小區(qū)重選發(fā)生時(shí)，發(fā)射器可以進(jìn)入更主動(dòng)的狀態(tài)，并且呆在此狀態(tài)直至過去了特定時(shí)間間隔。這個(gè)時(shí)間間隔可以簡(jiǎn)單地通過計(jì)時(shí)器來測(cè)量。例如，在小區(qū)重選之后，發(fā)射器可以切換到，根據(jù)減少的閾值，發(fā)射同步值5秒，之后又切換回正常時(shí)間值。
在另一實(shí)施例中，當(dāng)小區(qū)重選發(fā)生時(shí)，發(fā)射器可以進(jìn)入更主動(dòng)的狀態(tài)，并且呆在此狀態(tài)直至發(fā)送了特定數(shù)量的同步值。例如在小區(qū)重選之后，發(fā)射器可以切換到，根據(jù)減少的閾值發(fā)射同步值，直到發(fā)射了5個(gè)同步值之后又切換回正常時(shí)間值。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)和時(shí)間閾值之間函數(shù)的任何合適的方法都是可以實(shí)現(xiàn)的。例如，函數(shù)可以通過狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，其中，不同的值T1、T2、T3和T4可以實(shí)現(xiàn)在每個(gè)狀態(tài)中。該實(shí)現(xiàn)例如可以通過軟件程序的不同子程序來實(shí)現(xiàn)，或者可以實(shí)現(xiàn)為單獨(dú)軟件程序的一部分，其中，時(shí)間閾值由根據(jù)狀態(tài)修改的變量來表示。
圖3說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、發(fā)射加密同步消息的方法的例子的流程圖。在例子中，時(shí)間閾值和優(yōu)先級(jí)之間的函數(shù)實(shí)現(xiàn)為方法中隨后的步驟，其中不同的可能的優(yōu)先值在不同步驟中評(píng)估。
方法開始于步驟301，在小區(qū)重選后立即發(fā)射多個(gè)初始同步值。方法進(jìn)行到步驟303，將時(shí)間閾值和優(yōu)先級(jí)之間的函數(shù)設(shè)為主動(dòng)，即相對(duì)低的值。具體地說，發(fā)射器可以設(shè)置T1＝T2＝0.1秒，T3＝0.25秒，T4＝0.4秒。
方法然后進(jìn)行步驟305，其中重置占用時(shí)間計(jì)時(shí)器。
步驟305之后是步驟307，其中評(píng)估HSI是否等于低或不重要，t是否大于T1(以及T2)。如果是，方法進(jìn)行步驟313，否則進(jìn)行步驟309。
在步驟309，評(píng)估HSI是否等于中，t是否大于T3。如果是，方法進(jìn)行步驟313，否則進(jìn)行步驟311。
在步驟311，評(píng)估HSI是否等于高，t是否大于T4。如果是，方法進(jìn)行步驟313，否則返回步驟307。這樣，方法迭代，直到占用時(shí)間t超過對(duì)應(yīng)于時(shí)隙優(yōu)先級(jí)(HSI)的時(shí)間值的時(shí)隙出現(xiàn)。但是，由于主動(dòng)設(shè)置了閾值，這將相對(duì)頻繁地出現(xiàn)，然后方法將進(jìn)行步驟313。
在步驟313，發(fā)送新同步值。因此，當(dāng)時(shí)間閾值主動(dòng)設(shè)置時(shí)，同步值傳輸之間的間隔相對(duì)低。
步驟313后面是步驟315，其中評(píng)估是否自小區(qū)重選以來發(fā)射了K個(gè)以上的同步值。如果否，方法繼續(xù)到步驟305，重置占用計(jì)時(shí)器，使用主動(dòng)時(shí)間閾值開始新的間隔。但是，如果發(fā)射了K個(gè)以上的同步值，方法進(jìn)行步驟317，設(shè)置正常閾值。具體地說，發(fā)射器可以設(shè)置T1＝T2＝0.25秒，T3＝0.5秒，T4＝1秒。方法然后繼續(xù)到步驟305，重置占用計(jì)時(shí)器，使用正常時(shí)間閾值開始新的間隔。
這樣，根據(jù)例子，在小區(qū)重選之后發(fā)送多個(gè)初始同步值，之后是相對(duì)頻繁的同步值傳輸。當(dāng)發(fā)射了K個(gè)同步值時(shí)，發(fā)射器返回到正常操作，進(jìn)行不那么頻繁的同步值傳輸。
因此，對(duì)于小區(qū)重選，獲得了改善的同步和遲進(jìn)入性能，而不會(huì)影響長(zhǎng)期音頻質(zhì)量。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，當(dāng)方法操作在正常時(shí)間間隔狀態(tài)時(shí)，步驟315和317可以跳過。
本發(fā)明可以以任何合適的形式實(shí)現(xiàn)，包括硬件、軟件、固件或者以上的任意組合。但是，優(yōu)選地，本發(fā)明至少部分地實(shí)現(xiàn)為運(yùn)行在一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)處理器和/或數(shù)字信號(hào)處理器上的計(jì)算機(jī)軟件。本發(fā)明實(shí)施例的元素和部件可以是物理地、功能性地、邏輯地以任何合適方式實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，功能可以以單一單元、多個(gè)單元或作為其他功能單元一部分來實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明可以以單一單元實(shí)現(xiàn)，或者可以物理地和功能性地分布在不同單元和處理器之間。
盡管本發(fā)明是結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例描述的，但不限于這里所述的特定形式。本發(fā)明的范圍只由權(quán)利要求書限定。在權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”不排除其他元素和步驟的存在。而且，盡管單獨(dú)列出，多個(gè)裝置、元件或方法步驟可以通過(例如)單一的單元或處理器實(shí)現(xiàn)。此外，盡管不同權(quán)利要求中可包括單獨(dú)特征，很可能將它們結(jié)合起來更加有利，不同權(quán)利要求中的包含并不暗示特征的組合不可行和/或不利。此外，單數(shù)形式的標(biāo)號(hào)并不排除多數(shù)。因此，對(duì)于“一”(“a”，“an”)、“第一”、“第二”等標(biāo)號(hào)，并不排除多數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于在蜂窩通信系統(tǒng)中加密呼叫的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于確定從前面加密同步消息的傳輸開始占用的時(shí)間的裝置；用于通過重新分配從用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫录用芡较鬏數(shù)臅r(shí)間間隔來傳送新加密同步消息的裝置；用于確定用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝粌?yōu)先級(jí)的裝置；用于將第一時(shí)間閾值確定為第一優(yōu)先級(jí)的函數(shù)的裝置；并且，其中用于傳輸?shù)难b置操作用于響應(yīng)第一時(shí)間閾值發(fā)射新的加密同步消息；并且該設(shè)備進(jìn)一步包括用于在呼叫期間修改第一優(yōu)先級(jí)和第一時(shí)間閾值之間的函數(shù)的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，用于修改的裝置操作用于響應(yīng)呼叫時(shí)間以來發(fā)送的多個(gè)加密同步消息而修改函數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，用于修改的裝置操作用于，對(duì)于自呼叫事件以來發(fā)送的增加數(shù)量的加密同步消息，增加第一時(shí)間閾值的值。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，用于修改的裝置操作用于響應(yīng)自呼叫事件以來占用的時(shí)間而修改函數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，用于修改的裝置操作用于，對(duì)于自呼叫事件以來占用的增加的時(shí)間，增加第一時(shí)間閾值的值。
6.如任意前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，用于確定第一時(shí)間閾值的裝置包括用于將第一優(yōu)先級(jí)的每個(gè)可能值與第一時(shí)間閾值的時(shí)間值相關(guān)聯(lián)的裝置。
7.如任意前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，用于發(fā)射的裝置操作用于，如果占用的時(shí)間超過第一時(shí)間閾值，發(fā)射新的加密同步消息。
8.如任意前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，所述函數(shù)將第一時(shí)間閾值的增加的值與第一優(yōu)先級(jí)的增加的值相關(guān)聯(lián)。
9.如任意前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，所述函數(shù)操作用于將第一時(shí)間閾值的有限值與第一優(yōu)先級(jí)的最高可能優(yōu)先值相關(guān)聯(lián)。
10.如任意前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，用于發(fā)射的裝置操作用于通過挪用的時(shí)隙發(fā)射新的加密同步消息。
11.一種用于在蜂窩通信系統(tǒng)中加密呼叫的方法，所述方法包括如下步驟確定從前面加密同步消息的傳輸開始占用的時(shí)間；通過重新分配從用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫录用芡较鬏數(shù)臅r(shí)間間隔來傳送新加密同步消息；確定用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝粌?yōu)先級(jí)；將第一時(shí)間閾值確定為第一優(yōu)先級(jí)的函數(shù)；并且，其中傳輸步驟進(jìn)一步包括響應(yīng)第一時(shí)間閾值發(fā)射新的加密同步消息；并且該方法進(jìn)一步包括在呼叫期間修改第一優(yōu)先級(jí)和第一時(shí)間閾值之間的函數(shù)。
12.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，用于確實(shí)體現(xiàn)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令程序，該程序執(zhí)行用于在蜂窩通信系統(tǒng)中加密呼叫的方法，所述方法包括如下步驟確定從前面加密同步消息的傳輸開始占用的時(shí)間；通過重新分配從用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫录用芡较鬏數(shù)臅r(shí)間間隔來傳送新加密同步消息；確定用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝粌?yōu)先級(jí)；將第一時(shí)間閾值確定為第一優(yōu)先級(jí)的函數(shù)；并且，其中傳輸步驟進(jìn)一步包括響應(yīng)第一時(shí)間閾值發(fā)射新的加密同步消息；并且該方法進(jìn)一步包括在呼叫期間修改第一優(yōu)先級(jí)和第一時(shí)間閾值之間的函數(shù)。
全文摘要
一種加密設(shè)備(200)，包括占用時(shí)間處理器(205)，其確定從諸如同步初始值的前面加密同步消息的傳輸開始的占用時(shí)間。加密同步消息通過替換用戶數(shù)據(jù)傳輸，例如通過挪用時(shí)隙，而進(jìn)行傳送。優(yōu)先級(jí)處理器(207)確定當(dāng)前用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝粌?yōu)先級(jí)，時(shí)間閾值函數(shù)(209)提供相應(yīng)的第一時(shí)間。發(fā)射單元(201)在占用的時(shí)間超過第一時(shí)間閾值時(shí)發(fā)射新加密同步消息。該設(shè)備(200)還包括函數(shù)控制器(211)，用于在呼叫期間修改第一優(yōu)先級(jí)和第一時(shí)間閾值之間的函數(shù)。本發(fā)明特別適用于TETRA并且可提供加密重同步和遲進(jìn)入的速度與音頻質(zhì)量下降之間的動(dòng)態(tài)折中。
文檔編號(hào)H04L29/06GK1794863SQ20051005900
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日
發(fā)明者克瑞斯蒂安·格隆克亞·佩德森, 斯科特·J·帕帕斯, 蒂莫西·M·蘭厄姆 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司