DE60014367T2

DE60014367T2 - Zeitschlitz aufteilung in einem tdma system

Info

Publication number: DE60014367T2
Application number: DE60014367T
Authority: DE
Inventors: Konstantinos Samaras; Gwyn Louis SAMUEL; Jun Jian WU; Ran-Hong Yan
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2020-03-15
Also published as: AU3180100A; EP1059740A1; EP1183796A1; WO2000076089A1; US7362734B1; DE60014367D1; EP1183796B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft TDMA-Systeme und insbesondere, aber nicht ausschließlich, ein EDGE-System zur Übertragung von durch einen GSM-Sprachkodierer erzeugter Sprache.
Allgemeiner Stand der Technik
Systeme mit Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff (TDMA), wie zum Beispiel GSM, weisen in einem gegebenen Zeitrahmen mehrere Zeitschlitze auf. Zum Beispiel weist bei GSM jeder TDMA-Zeitrahmen acht Zeitschlitze auf. Jeder Zeitschlitz wird gewöhnlich für die Verwendung durch einen bestimmten Benutzer reserviert.
Digitale Mobilkommunikationssysteme für Sprache, wie zum Beispiel GSM (Globales System für Mobilkommunikation) und DAMPS (Digital Advanced Mobile Systems) haben sich in den letzten Jahren stark expandiert.
Außerdem wurde aufgrund der großen Annahme des Internet eine große Nachfrage nach Datendiensten erzeugt. GPRS (Allgemeiner Paketfunkdienst), EDGE (Erweiterte Datenrate für GSM) und UMTS (Universelle Mobiltelekommunikationsdienste) werden alle entwickelt, um Datenbenutzer in drahtlosen Netzwerken zu berücksichtigen.
Außerdem wurden in den letzten Jahren Verfahren zur Übertragung von Sprache über Festpaketvermittlungsnetzwerke entwickelt, und in der Zukunft wird eine zunehmende Menge an Sprachverkehr über paketvermittelte Netzwerke geführt werden.
Die erweiterte Datenrate für die GSM-Evolution (EDGE) ist ein Vorschlag für die Evolution existierender zellularer Funksysteme mit Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff (TDMA), um höhere Übertragungsdatenraten zu unterstützen und die Kapazität dieser Netzwerke zu vergrößern. Die Anwendung von EDGE ist nicht nur auf zellulare GSM-Netzwerke beschränkt, sondern wurde auch von dem UWCC (Universal Wireless Communications Consortium) für die Evolution von IS-136-Systemen akzeptiert. Erweiterte Datenraten werden erzielt durch Einführung von Modulationsformaten auf höherer Ebene, wie zum Beispiel 8-PSK (Phasenumtastung). Mit der Einführung solcher Modulationsverfahren können EDGE-Systeme Bitraten bis zu ungefähr dreimal die von standardmäßigen GSM/GPRS/IS-136-Systemen bereitstellen.
EDGE wurde anfänglich entwickelt, um einen Datendienst mit höheren Raten als GSM oder GPRS bereitzustellen, indem Mehrphasenmodulation (wie zum Beispiel 8-PSK) anstelle von Binär-GMSK verwendet wird. Die Struktur der vorgeschlagenen RLC/MAC-Blöcke für die Datenübertragung ermöglicht jedoch keine effiziente Benutzung der verfügbaren Funkbetriebsmittel für die Sprachübertragung. Außerdem ist aufgrund der Verwendung von 8-PSK eine leistungsstärkere Kanalkodierung erforderlich, um die hohen Niveaus der Sprachqualität aufrechtzuerhalten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines effizienten Übertragungsverfahrens zum Verschachteln von Daten von verschiedenen Benutzern in den Zeitschlitzen eines TDMA-Rahmens; das sich insbesondere für die Übertragung von Sprache in einem EDGE-Netzwerk eignet.
Aus KLEIN A ET AL: „FRAMES multiple access mode 1 – wideband TDMA with and without spreading", WAVES OF THE YEAR 2000+PIMRC, THE IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON PERSONAL, INDOOR AND MOBILE RADIO COMMUNICATIONS, TECHNICAL PROGRAM, Band 1, 1.1.1997 (1997-01-01), Seiten 37–41, XP002094062 ist bekannt, ein Verfahren bereitzustellen, in Zeitschlitzen in TDMA-Rahmen Benutzerdaten in Bursts des GSM-Formats zu übertragen, wobei jeder Burst durch eine Trainingssequenz getrennte Datenteile umfaßt.
Kurze Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist über die Offenlegung der oben erwähnten Arbeit von Klein hinaus dadurch gekennzeichnet, daß der Datenteil eines Bursts vor der Trainingssequenz für Daten eines ersten Benutzers und der Datenteil des Bursts nach der Trainingssequenz für Daten eines zweiten Benutzers verwendet wird.
Benutzerdaten können in jedem Zeitschlitz in einer Burststruktur übertragen werden, die n Bit aufweist, und wobei jeder Zeitschlitz in m Subzeitschlitze partioniert wird, wobei Benutzerdaten in einer entsprechenden Burststruktur mit n/m Bit in jedem Subzeitschlitz übertragen werden. Die Benutzerdaten können Sprache umfassen.
Das TDMA-System kann ein paketvermitteltes EDGE-Netzwerk sein.
Das TDMA-System kann ein drahtloses System sein, wobei in der Aufwärtsstrecke Daten von p Benutzern so codiert werden, daß sie jeweils 1/p eines RLC/MAC-Blocks bilden, wobei die Daten von jedem Benutzer in einen jeweiligen von p Datenteilen codiert werden.
Der RLC/MAC-Block kann über vier TDMA-Rahmen übertragen werden.
Die Benutzerdaten können zur Übertragung in einen RLC/MAC-Block codiert werden, wobei der RLC/MAC-Block über mehrere Rahmen hinweg in einem Datenteil übertragen wird.
Mindestens zwei Benutzern zugeordnete Benutzerdaten können in einen einzigen RLC/MAC-Block codiert werden, wobei die Teile des RLC/MAC-Blocks, die jeweiligen Benutzern zugeordnet sind, in jeweiligen Datenteilen übertragen werden.
Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Kurze Beschreibung der Figuren
1a und b ein erstes Beispiel für eine Kopfteilstruktur zur Übertragung von Sprache über ein EDGE-Netzwerk;
2a und b ein zweites Beispiel für eine Kopfteilstruktur zur Übertragung von Sprache über ein EDGE-Netzwerk;
3a und b ein drittes Beispiel für eine Kopfteilstruktur zur Übertragung von Sprache über ein EDGE-Netzwerk;
4a und b die Systemleistungsverbesserungen bei Verwendung des Kopfteils von 3
5 einen Codierer zur Erzeugung des Kopfteils von 3a;
6 einen Decodierer zur Decodierung des Kopfteils von 3a;
7 Schaltkreise zur Erzeugung eines RLC/MAC-Blocks in der Abwärtsstrecke eines EDGE-Systems;
8a bis 8c eine Ausführungsform der Erzeugung eines RLC/MAC-Blocks aus zwei Sprachrahmen von demselben Benutzer in der Abwärtsstrecke eines EDGE-Netzwerks unter Verwendung der Schaltung von 7;
9a bis 9c eine Ausführungsform entsprechend der Ausführungsform von 8 zur Erzeugung eines RLC/MAC-Blocks in der Aufwärtsstrecke eines EDGE-Systems;
10a bis 10e eine Ausführungsform der Erzeugung eines RLC/MAC-Blocks aus vier Sprachrahmen von verschiedenen Benutzern in der Abwärtsstrecke eines EDGE-Netzwerks;
11a bis 11e eine Ausführungsform entsprechend der Ausführungsform von 10 zur Erzeugung eines RLC/MAC-Blocks in der Aufwärtsstrecke eines EDGE-Systems;
12 Schaltkreise zur Erzeugung eines RLC/MAC-Blocks in der Abwärtsstrecke eines EDGE-Systems;
13a bis 13c eine Ausführungsform der Erzeugung eines RLC/MAC-Blocks aus zwei Sprachrahmen von verschiedenen Benutzern in der Abwärtsstrecke eines EDGE-Netzwerks unter Verwendung der Schaltung von 12;
14a bis 14c eine Ausführungsform entsprechend der Ausführungsform von 13 zur Erzeugung eines RLC/MAC-Blocks in der Aufwärtsstrecke eines EDGE-Systems;
15a bis d herkömmliche Verschachtelungstechniken;
16 eine bevorzugte Verschachtelungstechnik für die Abwärtsstrecke eines drahtlosen Netzwerks;
17 eine bevorzugte Verschachtelungstechnik für die Aufwärtsstrecke eines drahtlosen Netzwerks;
18 Schaltkreise zur Erzeugung eines RLC/MAC-Blocks in der Abwärtsstrecke eines EDGE-Systems;
19a bis 19c eine Ausführungsform der Erzeugung eines RLC/MAC-Blocks aus zwei Sprachrahmen von denselben Benutzern in der Abwärtsstrecke eines EDGE-Netzwerks unter Verwendung der Schaltung von 18;
20a bis 20c eine Ausführungsform entsprechend der Ausführungsform von 19 zur Erzeugung eines RLC/MAC-Blocks in der Aufwärtsstrecke eines EDGE-Systems;
21 eine herkömmliche GSM/GPRS-Burst-Struktur;
22 eine Ausführungsform einer bevorzugten Burst-Struktur;
23a bis 23c eine Ausführungsform entsprechend der Ausführungsform von 19 zur Erzeugung eines RLC/MAC-Blocks in der Aufwärtsstrecke eines EDGE-Systems;
24 eine weitere Ausführungsform einer bevorzugten Burst-Struktur; und
25 eine beispielhafte Implementierung der bevorzugten Burst-Strukturen von 22 und 24.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Die erweiterte Datenrate für die GSM-Evolution (EDGE) ¹ wurde entwickelt, um die Übertragung von Datenpaketen in drahtlosen Netzwerken zu unterstützen. Netzwerke, die die Übertragung von Datenpaketen unterstützen, sind gewöhnlich als paketvermittelte Netzwerke bekannt. Bei paketvermittelten Netzwerken, wie zum Beispiel EDGE, werden die Daten in Datenpaketen übertragen, die einen Kopfteil und eine Nutzlast enthalten. Jedes Datenpaket wird in einen RLC/MAC-Block (RLC/MAC = Funkstreckensteuerung/Medium-Zugangssteuerung) codiert. Die Nutz last enthält den Informationsteil des Datenpakets. Der Kopfteil enthält dem Datenpaket zugeordnete Steuer- und Routinginformationen. Zum Beispiel enthält der Kopfteil gewöhnlich die Zieladresse des Datenpakets, Fehlerprüfinformationen und Steuerbit zur Ermöglichung einer Bestätigung des Empfangs des Pakets und gegebenenfalls eine Anforderung der Neuübertragung des Pakets. Eine Eigenschaft der Datenpaketübertragung besteht darin, daß, wenn der Empfänger in dem Netzwerk das übertragene Paket nicht erfolgreich empfängt, die Neuübertragung des Datenpakets angefordert wird.
Im Gegensatz zu Daten sind beim Senden von Sprache die Anforderungen an die Übertragung verschieden. Zum Beispiel ist es bei der Sprachübertragung aufgrund von Zeitverzögerungseinschränkungen nicht praktikabel, Informationen neu zu übertragen. Deshalb ist die Sprachübertragung in paketvermittelten Netzwerken eine unbestätigte Sprachpaketübertragung. Zusätzlich sind bei Sprache verschiedene Bit der codierten Sprache verschieden wichtig, und es ist akzeptabel, daß bestimmte Bit verloren gehen. Bei Daten wird jedoch angenommen, daß jedes Bit gleich wichtig ist und deshalb keine Bit verloren gehen sollten.
Es wird hier vorgeschlagen, Sprache über ein paketvermitteltes EDGE-Netzwerk zu übertragen. Hierzu wird eine neue RLC/MAC-Blockstruktur vorgeschlagen, bei der der herkömmliche EDGE-Kopfteil modifiziert ist, um die Felder zu enthalten, die erforderlich sind, um nur Sprachübertragung zu unterstützen. Mit Bezug auf 1 ist eine erste Ausführungsform eines neuen RLC/MAC-Blockkopfteils gezeigt, der sich für die Übertragung von Sprache über EDGE eignet. Die neue RLC/MAC-Blockstruktur enthält einen Kopfteil, der im Vergleich zu dem Kopfteil der Datenpakete für EDGE reduziert ist. Das heißt, die Länge des Kopfteils ist kürzer als die, die für die Übertragung von Datenpaketen erforderlich ist.
Um also Sprache über ein EDGE-Netzwerk zu senden, wird vorgeschlagen, den RLC/MAC-Block eines standardmäßigen Datenpakets zu verändern. Der neue Block enthält einen Kopfteil und eine Nutzlast, die aus den codierten Sprachbit besteht, die unter Verwendung eines Standard-GSM-Sprachcodierers codiert werden.
Dieser neue RLC/MAC-Block wird anders als ein bekanntes Standard-EDGE-Paket codiert. Diese Änderung der Codierung ist erforderlich, weil bei Sprachdaten verschiedene Bit verschieden wichtig sind, während bei Daten jedes Bit gleich wichtig ist.
1a zeigt einen Kopfteil zur Übertragung von Sprache in der Abwärtsstrecke eines EDGE-Netzwerks vor der Kanalcodierung in einen RLC/MAC-Block. Der Kopfteil 2 umfaßt ein Feld 4 für das Aufwärtsstreckenstatusflag (USF), ein Feld 6 für die vorübergehende Flußidentität (TFI) und ein Feld 8 für einen Endblockindikator (FBI). Das USF-Feld ist ein 3-Bit-Feld, das TFI-Feld ein 7-Bit-Feld und FBI-Feld ein 1-Bit-Feld. Alle diese Felder und ihre Längen werden durch den GPRS-Standard, den EDGE verwendet, definiert, und die Funktionalität dieser Felder in dem reduzierten Kopfteil ist dieselbe wie in dem normalen Kopfteil, der in EDGE zur Datenpaketübertragung verwendet wird.
1b zeigt einen Kopfteil zur Übertragung von Sprache in der Aufwärtsstrecke eines EDGE-Netzwerks. Der Kopfteil 10 umfaßt ein Feld 12 für die vorübergehende Flußidentität (TFI), ein Feld 14 für das Sprachflag (SF) und ein Feld 16 für den Endblockindikator (FBI). Das TFI-Feld ist ein 7-Bit-Feld, das SF-Feld ein 2-Bit-Feld und das FBI-Feld ein 1-Bit-Feld. Das Sprachflagfeld wird neu in einen EDGE-Kopfteil eingeführt und entspricht dem S/P-Bit in GPRS.
Bei einer bevorzugten Implementierung von Sprache über EDGE, die nachstehend besprochen wird, enthält jeder EDGE-RLC/MAC-Block zwei Sprachrahmen, und deshalb werden vorzugsweise zwei Sprachflags in dem Aufwärtsstreckenkopfteil von 1b vorgesehen, um zu signalisieren, ob jeder dieser Rahmen Stille oder Sprache entspricht. Das Sprachflagfeld kann abhängig davon, ob mehr oder weniger Sprachrahmen in dem RLC/MAC-Block enthalten sind, vergrößert oder reduziert werden.
Der Vollständigkeit halber wird nachfolgend eine Zusammenfassung jedes Feldes der Aufwärtsstrecken- und Abwärtsstreckenkopfteile von 1 angegeben, obwohl Fachleute mit diesen Feldern und ihrer Funktionalität vertraut sein werden.
Das USF-Feld dient zur eindeutigen Adressierung der mobilen Einrichtungen. Wenn eine mobile Einrichtung ein Paket in der Abwärtsstrecke empfängt und den Paketkopfteil liest und findet, daß er ihr USF enthält, bedeutet dies insbesondere, daß die Basisstation dieser mobilen Einrichtung Erlaubnis gegeben hat, ihre Pakete auf der Aufwärtsstrecke in einem vordefinierten Zeitschlitz zu senden.
Das TFI-Feld identifiziert eindeutig einen Datenfluß. Wenn eine Verbindung hergestellt wird, wird ihr eine eindeutige Zahl zugewiesen. Wenn eine Mobilstation oder eine Basisstation ein Paket empfängt und seinen Kopfteil liest, weiß sie, zu welchem Datenfluß (bzw. zu welcher Verbindung) diese Paket gehört, indem sie das TFI-Feld liest.
Wenn das SF-Feld auf 1 gesetzt ist, entspricht der Sprachrahmen Sprache. Wenn das SF-Feld auf 0 gesetzt ist, entspricht der Sprachrahmen Stille.
Wenn das FBI-Feld auf 1 gesetzt ist, zeigt dies dem Empfänger an, daß der aktuelle Datenfluß beendet ist. Wenn das FBI-Feld auf 0 gesetzt ist, bedeutet dies, daß weitere Pakete in dem aktuellen Datenfluß zu übertragen sind.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform des neuen Kopfteils zur Übertragung von Sprache über EDGE. 2a zeigt den Kopfteil zur Übertragung von Sprache in der Aufwärtsstrecke eines EDGE-Netzwerks weiter modifiziert, sodaß er eine Menge von Fehlerprüfbit in einem Feld 18 für CRC (Cyclic Redundancy Checking) enthält. Der neue Kopfteil 20 verwendet weiterhin das USF-Feld 4, das TFI-Feld 6 und FBI-Feld 8.
2b zeigt den Kopfteil zur Übertragung von Sprache in der Abwärtsstrecke eines EDGE-Netzwerks auch weiterhin modifiziert, sodaß er eine Menge von Fehlerprüfbit in einem Feld 22 für CRC (Cyclic Redundancy Checking) enthält. Der neue Kopfteil 24 enthält weiterhin TFI-Feld 12, das SF-Feld 14 und das FBI-Feld 16. Die Bereitstellung der Fehlerprüfbit liefert einen zusätzlichen Schutz für den Kopfteil. Obwohl die Kopfteile von 2a und 2b mit Bezug auf ein CRC-Feld zur Fehlerprüfung beschrieben werden, versteht sich, daß gemäß der Anmeldung jedes beliebige andere Fehlerprüfverfahren verwendet werden kann, das sich zur Erkennung von Fehlern eignet.
Die Größe des CRC-Feldes sowohl in der Aufwärtsstrecken- als auch in Abwärtsstreckenkopfteilen hängt von dem in dem System verwendeten Fehlercode ab. Bei einem einfachen Fehlerprüfverfahren wird das CRC-Feld abhängig von den anderen Feldern in dem Kopfteil erzeugt. Im Empfänger wird das Fehlerfeld mit einer Neuberechnung des CRC-Feldes auf der Basis des empfangenen Kopfteils verglichen, und wenn ein Fehler erkannt wird, wird der Sprachblock verworfen. Bei der Datenübertragung ist dies normal und es kann eine Neuübertragung des Datenpakets angefordert werden, nachdem das ursprüngliche Paket verworfen wurde.
Wie bereits erwähnt ist bei Sprache die Neuübertragung nicht praktikabel. Wenn Sprache in paketvermittelten Netzwerken gesendet wird, können die standardmäßigen Fehlertechniken dazu führen, daß ein Sprachblock auf der Basis eines Fehlers nur in dem Kopfteil verworfen wird, auch wenn die Sprache in der Nutzlast fehlerfrei ist.
Deshalb wird hier ein weiterer neuer Kopfteil vorgeschlagen, der allgemein auf jedes beliebige Netzwerk anwendbar ist, in dem Informationen in einem Block gesendet werden, der einen Kopfteil und eine Nutzlast umfaßt. Dieser neue Kopfteil wird hier mit Bezug auf eine dritte Ausführungsform des Kopfteils für Sprache-über-EDGE beschrieben, der mit Bezug auf andere Ausführungsformen in 1 und 2 beschrieben wird, obwohl sich versteht, daß die Technik tatsächlich auf alle paketvermittelten Netzwerke anwendbar ist, d.h. auf Umgebungen, in denen Informationen in Paketen oder Blöcken mit einem Kopfteil und einer Nutzlast übermittelt werden, gleichgültig, ob das Paket oder der Block Sprache oder Daten übermittelt.
Das Prinzip dieses neuen Kopfteils besteht darin, ein Fehlerfeld in dem Kopfteil bereitzustellen, das nur abhängig von in dem Kopfteil enthaltenen Bit erzeugt wird. Mit diesem Fehlerfeld wird dann am Empfängerende bestimmt, ob etwaige Fehler in dem Kopfteil vorliegen. Wenn ein oder mehrere Fehler in dem Kopfteil vorliegen, dann ist die Beschaffenheit des Fehlerfeldes dergestalt, daß der Empfänger versuchen kann, den während der Übertragung eingeführten Fehler bzw. während der Übertragung eingeführte Fehler zu korrigieren.
Das heißt, daß Blöcke, die in der Nutzlast fehlerfrei sind oder akzeptable Fehler enthalten, nicht automatisch verworfen werden. Deshalb wird die Systemleistung vergrößert, insbesondere bei der Übertragung von Sprache in paketvermittelten Netzwerken.
Mit Bezug auf 3a ist der Aufwärtsstreckenkopfteil zur Übertragung von Sprache über EDGE deshalb weiterhin modifiziert, sodaß ein neuer Kopfteil 26 erzeugt wird, in dem das Fehlerprüffeld ein Feld 28 für CCS (zyklisches Codeschema) umfaßt. Ähnlich wurde mit Bezug auf 3b der Abwärtsstreckenkopfteil zur Übertragung von Sprache über EDGE weiter modifiziert, um einen neuen Kopfteil 30 zu erzeugen, in dem das Fehlerprüffeld ein Feld 32 für CCS (zyklisches Codeschema) umfaßt.
In dem Kopfteil 26 für die Aufwärtsstrecke für ein EDGE-Netzwerk wird vorzugsweise zum Schutz des Kopfteils ein zyklischer 15.10-Code mit dem folgenden Generatorpolynom verwendet: g(D) = D5 + D4 + D2 + 1
Somit wird aus den ursprünglichen 9 Bit des Kopfteils ein 15-Bit-Kopfteil erzeugt. Gemäß Standard-EDGE ist das FBI-Bit nicht in der Berechnung des CCS-Feldes enthalten. Solche zyklischen Codes sind wohlbekannt und liegen innerhalb der Fähigkeiten von Fachleuten. Dieser Blockcode weist Doppelburstfehlerkorrekturfähigkeit und Einzelzufallsfehlerkorrekturfähigkeit auf. Er kann bis zu 3 zufällige Fehler erkennen. Er kann alle Burst-Fehlermuster mit Länge 5 oder weniger erkennen. Der Anteil unerkannter Fehlermuster mit Länge gleich 6 beträgt 0,0625. Der Anteil unerkannter Fehlermuster mit Länge größer als 6 beträgt 0,03125. Der Code besitzt eine minimale Distanz von 4 und ist der beste bekannte Code mit Länge 15 und Dimension 10.
In dem Kopfteil 30 für die Abwärtsstrecke für ein EDGE-Netzwerk wird vorzugsweise zum Schutz des Kopfteils ein zyklischer 15,9-Code verwendet, der das folgende Generatorpolynom aufweist: g(D) = D6 + D5 + D4 + D3 + 1
Somit wird aus den ursprünglichen 10 Bit des Kopfteils ein 15-Bit-Kopfteil erzeugt. Gemäß dem Standard-EDGE ist wieder der FBI-Bit nicht in der Berechnung des CCS-Feldes enthalten. Dieser Blockcode weist eine Burstfehlerkorrekturfähigkeit von 3 und eine Einzelzufallskorrekturfähigkeit auf. Er kann bis zu 2 zufällige Fehler erkennen. Außerdem kann er alle Fehlermuster mit Länge bis zu 6 erkennen. Der Anteil unerkannter Fehlermuster mit Länge gleich 7 beträgt 0,03125. Der Anteil unerkannter Fehlermuster mit Länge 8 oder mehr beträgt 0,015625. Es ist klar, daß die TFI- und SF-Felder mit diesem Code, der Dreifachburstfehlerkorrekturfähigkeit aufweist, gut geschützt sind und Fehlerwahrscheinlichkeit signifikant verringert ist.
Syndrom, das Ergebnis einer Berechnung, die im Empfänger bei Empfang eines Codeworts erfolgt, wird für Kopfteile ohne Fehlerkorrektur berechnet. Wenn der Syndromwert Null ist, zeigt dies an, daß das Codewort keine Fehler enthält. Die Art und Weise der Berechnung des Syndroms hängt von dem spezifischen verwendeten Code ab. Der RLC-Block wird also angenommen, wenn das Syndrom Recht hat. Wenn das Syndrom nicht Recht hat, wird der Kopfteil zur Fehlerkorrektur gesendet. Der RLC-Block wird verworfen, wenn der Fehlerkorrigierer immer noch anzeigt, daß Fehler in dem Kopfteil bestehen, weil die Anzahl von Fehlern die Codefehlerkorrekturfähigkeit übersteigt. Wenn der Fehlerkorrigierer anzeigt, daß nach Fehlerkorrektur keine Fehler in dem Kopfteil vorliegen, wird der RLC-Block angenommen und er nimmt an, daß jegliche Fehler in dem Kopfteil korrigiert wurden.
4 zeigt die Simulation von Leistungsergebnissen in der Abwärtsstrecke und in der Aufwärtsstrecke, wobei die Leistungsfähigkeit mit und ohne Fehlerkorrektur verglichen wird. Bei der Simulation wird angenommen, daß das System störungsfrei ist, und alle Ergebnisse werden als Funktion des in dB ausgedrückten Verhältnisses von Träger zu Störungen präsentiert. Es werden typische städtische (TU-)Ausbreitungsbedingungen angenommen und daß die Mobilstationen eine Geschwindigkeit von 3 km/h aufweisen. Es wird ein ideales Frequenzsprungverfahren verwendet. Während dieser Simulationen wurden die Anzahl fallengelassener Kopfteile bei Verwendung von Fehlererkennung sowie die Anzahl fallengelassener Kopfteile, wenn keine Fehlerkorrektur verwendet wird, berechnet. In allen Fällen wurde eine Gesamtzahl von 5000 RLC/MAC-Blockübertragungen simuliert.
In beiden 4a und 4b besitzt die Leistungstabelle vier Spalten. Eine erste Spalte 34 zeigt das oben besprochene Verhältnis von Träger zu Störung, eine zweite Spalte 36 die Anzahl fallengelassener Kopfteile ohne Fehlerkorrektur, eine dritte Spalte 38 die Anzahl fallengelassener Kopfteile mit Fehlerkorrektur und eine vierte Spalte 40 die prozentuale Verbesserung, die durch Verwendung der neuen Technik erhalten wird.
In 4a werden Ergebnisse für den Abwärtsstreckenfall bei Verwendung des zyklischen 15,10-Codes gezeigt. Die durch Verwendung von Fehlerkorrektur entstehende relative prozentuale Verbesserung ist ebenfalls gezeigt. 4b zeigt entsprechende Ergebnisse für den Fall der Aufwärtsstreckenübertragung bei Verwendung des zyklischen 15,9-Codes.
Die Kopfteile mit Fehlern, die korrigiert wurden, liegen gemäß den Simulationen zwischen ungefähr 10 bis 20 Prozent. Da ein korrigierter Kopfteil mindestens einen Sprachrahmen spart, verbessert sich die Sprachqualität signifikant.
Mit Bezug auf 5 ist ein Blockschaltbild einer Kodiererschaltung zum Erzeugen eines Kopfteils für die Abwärtsstrecke wie in 3a gezeigt gezeigt. Die Kodiererschaltung umfaßt eine Steuerschaltung 50, eine USF-Feldgeneratorschaltung 52, eine TFI-Feldgeneratorschaltung 54, eine FBI-Feldgeneratorschaltung, eine Generatorschaltung 58 für zyklischen Code und eine Ausgabeschaltung 60. Die Steuerschaltung 50 erzeugt Steuer- und Zeitsteuerungssignale auf den Leitungen 72 jeweils zu der Generatorschaltung 58 für zyklischen Code und den Kopfteilfeldgeneratorschaltungen 52, 54 und 56. Die Ausgaben jeweils der USF- und der TFI-Kopfteilfeldgeneratorschaltung 52 und 54 auf den Leitungen 74 bzw. 76 bilden Eingaben für die Generatorschaltung 58 für zyklischen Code. Die Generatorschaltung für zyklischen Code erzeugt den zyklischen Code aus den 10 Bit der jeweiligen Felder des Kopfteils wie oben besprochen und erzeugt auf der Leitung 80 den zyklischen Code und auf der Leitung 78 das FBI-Feld. Die Ausgabeschaltung empfängt als Eingabe die Ausgabe der Generatorschaltung für zyklischen Code auf der Leitung 80. Die Ausgabeschaltung ordnet die Signale auf den Leitungen 74, 78 und 80 dann entsprechend und erzeugt den Kopfteil von 3a auf der Leitung 68. Ausführungsformen der weiteren Codierung des Kopfteils werden im folgenden weiter beschrieben.
Aus dem Blockschaltbild von 5 ist erkennbar, wie der Codierer modifiziert werden kann, um einen Codierer für die Aufwärtsstrecke zur Erzeugung der Kopfteilstruktur von 3b bereitzustellen.
Mit Bezug auf 6 ist ein Blockschaltbild des Teils der Kopfteildekodierungsschaltkreise zur Fehlerkorrektur in der Abwärtsstrecke gezeigt. Der Teil der Kopfteildekodierungsschaltkreise enthält eine Eingabeschaltung 62, eine Generatorschaltung 64 für zyklischen Code und einen Fehlerkorrektur- und -Erkennungsblock 66. Die Eingabeschaltung empfängt die 16 Bit des dekodierten Kopfteils mit dem Format von 3a auf der Leitung 70. Die fünf Bit des zyklischen Codes werden auf der Leitung 84 dem Fehlerkorrektur- und -Erkennungsblock zugeführt. Die 12 Bit des Kopfteils, auf denen der zyklische Code basiert, werden auf der Leitung 82 der Generatorschaltung für zyklischen Code zugeführt, die denselben zyklischen Code anwendet, der in der Generatorschaltung 58 für zyklischen Code des Senders angewandt wird. Der so erzeugte zusätzliche zyklische Code wird auf der Leitung 86 der Fehlerkorrektur- und -Erkennungsschaltung 66 zugeführt. Die Fehlerkorrektur- und -Erkennungsschaltung 66 erkennt das Vorhandensein eines Fehlers und versucht, ihn zu korrigieren, wie oben besprochen. Wieder ist aus der obigen Beschreibung ohne weiteres verständlich, wie die Schaltung von 6 für die Aufwärtsstrecke modifiziert werden kann.
In der folgenden Besprechung werden spezifische Beispiele für die Codierung von Sprachrahmen zur Übertragung über EDGE angegeben. Bei diesen Beispielen wird entweder der eine oder der andere der oben besprochenen verbesserten Kopfteile verwendet. Es ist jedoch ersichtlich, daß alternative Kopfteile verwendet werden können, während weiterhin aus den Vorteilen der beschriebenen Codierungstechniken Nutzen gezogen wird.
Bei der Übertragung von Sprache über EDGE ist es immer dann, wenn es möglich ist, vorteilhaft, die Komponenten eines Standardsprachkodierers zur Erzeugung der zu übertragenden Sprachrahmen zu verwenden. In den folgenden Beispielen werden Standard-GSM-Sprachkodierer verwendet. Es können jedoch auch andere Sprachkodierer verwendet werden. Bei GSM weisen Sprachrahmen Bit der Klasse I und Bit der Klasse II auf, und die Bit der Klasse I sind weiter in die Kategorie der Klasse Ia und die Kategorie der Klasse Ib aufgeteilt. Im allgemeinen sind bei Sprache verschiedene Bit verschieden wichtig und deshalb können in einem allgemeineren Fall die wichtigen Bit (Klasse I bei GSM) als primäre Bit und die weniger wichtigen Bit (Klasse II bei GSM) als sekundäre Bit betrachtet werden.
Zweisprachrahmen von demselben Benutzer
7 zeigt ein Blockschaltbild eines Kodierers, der sich für die Codierung zweier Sprachrahmen auf der Abwärtsstrecke eines EDGE-Systems eignet, wenn die beiden Sprachrahmen demselben Benutzer zugeordnet sind. Der Kodierer umfaßt zwei Schaltungen zur vorläufigen Codierung 104 und 106, zwei Blockcodeschaltungen 112 und 118, zwei Umordnungsschaltungen 114 und 120, zwei Faltungscodierer 126 und 128 und eine Ausgabeschaltung 116 und eine weitere Blockcodeschaltung 140.
Ein erweiterter Standard-GSM-Vollratensprachkodierer erzeugt einen Sprachrahmen mit 244 Bit, von denen 174 Bit der Klasse I sind, von denen 50 der Klasse Ia und 124 der Klasse Ib angehören. Die übrigen 70 Bit sind Bit der Klasse II. Die 244 Bit des ersten Sprachrahmens U1SF1 von einem ersten Benutzer werden auf einer Signalleitung 100 empfangen und die 244 Bit eines zweiten Sprachrahmens U1SF2 von demselben Benutzer auf einer Signalleitung 102. Jeder der 244-Bit-Sprachrahmen U1SF1 und U1SF2 wird in eine der Schaltungen 104 und 106 zur vorläufigen Codierung eingegeben.
Die Schaltungen 104 und 106 zur vorläufigen Codierung erzeugen jeweils auf einer jeweiligen Ausgangssignalleitung 108 und 110 eine Menge von 260 Bit. Jeder Sprachrahmen U1SF1 und U1SF2 von 244 Bit wird durch eine der Schaltungen zur vorläufigen Codierung geleitet, um eine jeweilige Menge von 260 Bit zu erzeugen. Die zusätzlichen 16 Bit werden in den Schaltungen zur vorläufigen Codierung durch einen 8-Bit-CRC-Code an den wichtigsten 65 Bit der Bit der Klasse I und durch zwei Wiederholungen der vier wichtigsten Bit der Klasse II erzeugt. Somit wird jeder Sprachrahmen Sprachrahmen so modifiziert, daß er 50 Bit der Klasse Ia, 132 Bit der Klasse Ib und 78 Bit der Klasse II aufweist, sodaß insgesamt 260 Bit resultieren. Dieser vorläufige Codierungsschritt erfolgt gemäß Standard-GSM-Techniken.
Die 50 Bit der Klasse Ia auf der Signalleitung 108 werden in die Blockcodeschaltung 112 eingegeben. Danach werden die 50 Bit der Klasse Ia zur Erzeugung von 3 Paritätsbit verwendet, sodaß auf der Ausgangsleitung 121 der Blockcodeschaltung 53 Bit erzeugt werden. Ähnlich werden die 50 Bit der Klasse Ia auf der Signalleitung 110 in die Blockcodeschaltung 118 eingegeben, die 53 Bit (einschließlich 3 Paritätsbit) auf der Leitung 124 erzeugt.
Die 132 Bit der Klasse Ib auf der Signalleitung 108 werden in die Umordnungsschaltung 114 eingegeben. Die 132 Bit der Klasse Ib auf der Signalleitung 110 werden in die Umordnungsblockschaltung 120 eingegeben. Die 53 Bit auf der Signalleitung 121 bilden eine weitere Eingabe für Umordnungsleitung 114, und die 53 Bit auf der Signalleitung 124 bilden eine weitere Eingabe für die Umordnungsschaltung 120.
Jede der jeweiligen Umordnungsschaltungen 114 und 120 empfängt zusätzlich eine Menge von sechs Nachspannbit TB auf der Signalleitung 130 bzw. 132. Dann wird an das Ende der Bit der Klasse I in den Umordnungsblöcken 114 bzw. 120 ein Nachspann angefügt, der als Trellis-Abschluß für den Faltungskodierer verwendet wird, der für die weitere Codierung der Bit der Klasse I wie nachfolgend besprochen verwendet wird. Bei EDLE werden sechs Nachspannbit hinzugefügt.
Die Umordnungsschaltung 114 ordnet die 53 Bit der Klasse I auf den Leitungen 121, die 132 Bit der Klasse I auf der Leitung 108 und die 6 Nachspannbit auf der Leitung 130 um, um 191 Bit der Klasse I auf der Signalleitung 122 zu erzeugen. Die Umordnungsschaltung 120 ordnet die 53 Bit der Klasse I auf den Leitungen 124, die 132 Bit der Klasse I auf der Leitung 110 und die 6 Nachspannbit auf der Leitung 132 um, um 191 Bit der Klasse I auf der Signalleitung 125 zu erzeugen. Die auf den Leitungen 122 und 124 ausgegebenen 191 Bit bilden jeweils Eingaben für die jeweiligen Faltungskodiererschaltungen 126 und 128.
Die 78 Bit der Klasse II auf der Leitung 108 werden direkt in den Ausgabeblock 116 eingegeben. Die 78 Bit der Klasse II auf der Leitung 110 werden direkt in den Ausgabeblock 116 eingegeben.
Somit werden die 244-Bit-Sprachrahmen U1SF1 und U1SF2 in dieser Stufe zu jeweiligen 269-Bit-Sprachrahmen mit 191 Bit der Klasse I und 78 Bit der Klasse II codiert.
Die Codierung des Sprachrahmens bislang entspricht bei GSM verwendeten Sprachcodierungstechniken und kann in einem Standard-GSM-Sprachkodierer implementiert werden. Der einzige Unterschied besteht darin, daß bei Standard-GSM nur vier Nachspannbit erforderlich sind. Deshalb. liegen bei Standard-GSM gewöhnlich in dieser Phase nur 189 Bit der Klasse I vor.
Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform der Codierung zweier Sprachrahmen kann eine effiziente Codierungstechnik verwendet werden, indem nur ein Kopfteil statt zwei codiert wird. Das heißt, es wird erkannt, daß die den beiden Sprachrahmen zugeordneten Kopfteile identisch sind, da sie demselben Benutzer zugeordnet sind. Deshalb wird ein Kopfteil verworfen was dazu führt, daß weniger Bit codiert werden müssen, wie nachfolgend beschrieben wird. Außerdem wird aus der folgenden Beschreibung hervorgehen, daß die Anforderungen für die Codierung nur eines Kopfteils, wenn die Sprachrahmen unter Verwendung eines erweiterten Vollratenkodierers erzeugt werden, eine Codierung der beiden Sprachrahmen zu einem einzigen RLC/MAC-Block ermöglicht, ohne daß jegliche Punktierung bei der Codierung notwendig ist, sodaß sich ein sehr effizientes Codierungsschema ergibt.
Die 16 Bit des Abwärtsstreckenkopfteils werden auf der Signalleitung 138 präsentiert. Bei diesem Beispiel wird die vorteilhafte Kopfteilstruktur für die Abwärtsstrecke von 3a verwendet. Die drei USF-Bit bilden eine Eingabe für die Blockcodeschaltung 140, die auf ihrer Ausgangssignalleitung 142 zu der Ausgabeschaltung 116 36 Bit erzeugt, wobei ein Standard-Blockcode aus EDGE verwendet wird. Die anderen 13 Bit des Kopfteils auf der Leitung 138 bilden eine weitere Eingabe für die Faltungscodiererschaltung 126.
Mit Bezug auf 8a ist der bisher beschriebene uncodierte Abwärtsstreckensprachblock bzw. das bisher beschriebene uncodierte Abwärtsstreckensprachpaket gezeigt. Die 3 Bit des USF-Feldes des Kopfteils auf der Leitung 138 werden mit der Bezugszahl 150 bezeichnet, die übrigen 13 Bit des Kopfteils auf der Leitung 138 durch die Bezugszahl 152. Die 191 Bit der Klasse I des ersten Sprachrahmens von dem ersten Benutzer auf der Leitung 122 werden durch die Bezugszahl 154 bezeichnet und die 78 Bit der Klasse II des ersten Sprachrahmens von dem ersten Benutzer auf der Leitung 108 durch die Bezugszahl 156. Die 191 Bit der Klasse I des zweiten Sprachrahmens von dem ersten Benutzer auf der Leitung 124 werden durch die Bezugszahl 158 bezeichnet und die 78 Bit der Klasse II des zweiten Sprachrahmens von dem ersten Benutzer auf der Leitung 110 durch die Bezugszahl 160.
Wie oben besprochen, werden die drei USF-Bit des Abwärtsstreckenkopfteils zu 36 Bit blockcodiert und an die Ausgabeschaltung 116 weitergeleitet, wie durch die Bezugszahl 162 in 8b gekennzeichnet. Für die Codierung des USF-Feldes in dem Kopfteil wird, wie für EDGE-Datenübertragung vorgeschlagen, der 36,3-Linearblockcode verwendet. Dieser Code ist nachfolgend in Tabelle I angegeben.
Tabelle I
Die 191 Bit der Klasse I des ersten Sprachrahmens auf der Leitung 122 werden mit den übrigen 13 Bit des Kopfteils (d.h. allen Feldern mit Ausnahme der 3 USF-Bit) auf der Leitung 138 in der Faltungskodiererschaltung 126 kombiniert. In der Faltungskodiererschaltung 126 wird zur Erzeugung von 612 Bit auf der Ausgangssignalleitung 134 ein 3,1,7-Faltungscode verwendet, und die Bit werden an die Ausgabeschaltung 116 weitergeleitet. Diese 612 Bit werden in 8b durch die Bezugszahl 164 bezeichnet.
Der bei dieser bevorzugten Ausführungsform verwendete 3,1,7-Faltungscode ist leistungsstärker als der für die Datenübertragung bei EDGE vorgeschlagene. Der Code besitzt eine Rate von 1/3 und eine Einschränkungslänge von 7 und weist deshalb dieselbe Komplexität wie der für EDGE vorgeschlagene Code auf.
Die Generatorpolynome für den Rate-3,1,7-Faltungscode lauten wie folgt: G0(D) =1+D2+D3+D5+D6 G1(D) =1+D+D2+D3+D4+D6 G2(D) =1+D+D4+D6
Dieser Code ist der beste in seiner Klasse bekannte Code. Die freie Distanz des Codes beträgt J_free = 15. Der bei EDGE vorgeschlagene Code weist eine freie Distanz von 14 auf (wenn keine Punktierung angewandt wird).
Die 78 Bit der Klasse II werden uncodiert aus der Leitung 108 zu der Ausgabeschaltung 116 geleitet und werden in 8b durch die Bezugszahl 166 bezeichnet. Es ist Standard bei GSM, daß die Bit der Klasse II uncodiert sind.
Die 191 Bit der Klasse I des zweiten Sprachrahmens auf der Leitung 125 werden in die Faltungscodiererschaltung 128 eingegeben. Der 3,1,7-Faltungscode wird wieder in der Faltungscodiererschaltung 126 verwendet, um auf der Ausgangssignalleitung 136 573 Bit zu erzeugen, die zu der Ausgabeschaltung 116 geleitet werden. Diese 573 Bit werden in 8b durch die Bezugszahl 168 bezeichnet.
Die 78 Bit der Klasse II werden in uncodierter Form auf der Leitung 110 zu der Ausgabeschaltung 116 geleitet und werden in 8b durch die Bezugszahl 170 bezeichnet.
Die Ausgabeschaltung 116 empfängt zusätzlich 4 Stehlbit SB auf der Leitung 146. Die vier Stehlbit dienen zur Signalisierung des Typs des Kopfteils (wie bei der Datenübertragung über EDGE). Jeder TDMA-Burst enthält ein Stehlbit. Es werden deshalb vier Stehlbit bereitgestellt, da hier vorgeschlagen wird, daß der RLC/MAC-Block wie bei Daten über EDGE über vier Bursts verteilt wird. Zusätzlich zu den 1377 Bit, die erzeugt werden (und siehe 8b) bleibt dadurch die Gesamtzahl von Bit um 11 kleiner als die Anzahl verfügbarer Bit in einem EDGE-RLC/MAC-Block. Somit empfängt die Ausgabeschaltung 116 zusätzlich 11 Reservebit SPB auf der Leitung 148. Die Ausgabeschaltung erzeugt dann den fertigen EDGE-RLC/MAC-Block auf der Leitung 149, der 1392 Bit umfaßt, zur Übertragung.
Mit Bezug auf 8c ist der fertige RLC/MAC-Block für die Abwärtsstrecke dargestellt und entspricht dem in 8b gezeigten Format mit zusätzlich 4 Stehlbit, die durch die Bezugszahl 172 bezeichnet werden, und den durch die Bezugszahl 174 bezeichneten 11 Reservebit. Die Bezugszahl 176 stellt die 1377 Bit von 8b dar.
In der Praxis kann nur einer der Faltungskodierer 126 oder 128 vorgesehen werden. Ein solcher einziger Faltungskodierer kann zur Codierung beider Sprachrahmen hintereinander verwendet werden.
Obwohl die obige Beschreibung im Hinblick auf die Übertragung zweier Sprachrahmen in demselben RLC/MAC-Block in der Abwärtsstrecke erfolgte und 8 eine Zusammenfassung der Kanalcodierung für die Übertragung zweier Sprachrahmen in einem RLC/MAC-Block für die Abwärtsstreckenübertragung repräsentiert, gelten ähnliche Techniken in der Aufwärtsstrecke. 9 zeigt das Kanalcodierungsprinzip, das für die Übertragung zweier Sprachrahmen in einem RLC/MAC-Block für die Aufwärtsstreckenübertragung angewandt wird.
Der Codierer zum Erzeugen des RLC/MAC-Blocks in der Aufwärtsstrecke wird dem in 7 gezeigten in der Abwärtsstrecke sehr ähnlich sein und wird deshalb hier nicht gezeigt. Der Kodierer in der Aufwärtsstrecke ist insofern verschieden, als die Blockcodeschaltung 140 für den Kopfteil nicht vorgesehen ist und alle 16 Bit des Aufwärtsstreckenkopfteils von 3b mit den 191 Bit auf der Leitung 122 in dem Faltungskodierer kombiniert werden. Außerdem ist die Anzahl von Reservebit in dem RLC/MAC-Block nach der Faltungscodierung 38, und die Anzahl von Reservebit SPB auf der Leitung 148 ist deshalb auf 38 vergrößert.
Mit Bezug auf 9a ist der uncodierte Aufwärtsstreckensprachblock bzw. das uncodierte Aufwärtsstreckensprachpaket gezeigt. Die 16 Bit des Kopfteils auf der Leitung 138 werden durch die Bezugszahl 180 gekennzeichnet. Die Bit der Klasse I des ersten Sprachrahmens von dem ersten Benutzer auf der Leitung 122 werden durch die Bezugszahl 182 bezeichnet, und die Bit der Klasse II des ersten Sprachrahmens von dem ersten Benutzer auf der Leitung 108 werden durch die Bezugszahl 184 bezeichnet. Die Bit der Klasse I des zweiten Sprachrahmens von dem ersten Benutzer auf der Leitung 124 werden durch die Bezugszahl 186 bezeichnet und die Bit der Klasse II des zweiten Sprachrahmens von dem ersten Benutzer auf der Leitung 110 werden durch die Bezugszahl 188 bezeichnet.
Die 191 Bit der Klasse I des ersten Sprachrahmens auf der Leitung 122 werden mit 16 Bit des Kopfteils auf der Leitung 138 in der Faltungscodiererschaltung 126 kombiniert. Ein 3,1,7-Faltungscode wird wieder in der Faltungskodiererschaltung 126 verwendet, um auf der Ausgangssignalleitung 134 621 Bit zu erzeugen, die zu der Ausgabeschaltung 116 weitergeleitet werden. Diese 621 Bit werden in 9b durch die Bezugszahl 190 bezeichnet.
Die 78 Bit der Klasse II werden uncodiert von der Leitung 108 zu der Ausgabeschaltung 116 weitergeleitet und werden in 9b durch die Bezugszahl 192 bezeichnet.
Die 191 Bit der Klasse I des zweiten Sprachrahmens auf der Leitung 125 werden in die Faltungskodiererschaltung 128 eingegeben. In der Faltungskodiererschaltung 126 wird wieder ein 3,1,7-Faltungscode verwendet, um 573 Bit auf der Ausgangssignalleitung 136 zu erzeugen, die zu der Ausgabeschaltung 116 weitergeleitet werden. Diese 573 Bit werden in 9b durch die Bezugszahl 194 bezeichnet.
Die 78 Bit der Klasse II werden uncodiert von der Leitung 110 zu der Ausgabeschaltung 116 geleitet und werden in 9b durch die Bezugszahl 196 bezeichnet.
Mit Bezug auf 9c ist der fertige RLC/MAC-Block für die Aufwärtsstrecke dargestellt und entspricht dem in 9b gezeigten Format mit zusätzlich 4 Stehlbit, die durch die Bezugszahl 198 bezeichnet werden, und den durch die Bezugszahl 202 bezeichneten 38 Reservebit. Die Bezugszahl 200 repräsentiert die Bit von 8b.
Auf der Aufwärtsstrecke oder der Abwärtsstrecke werden die 1392 Bit des RLC/MAC-Blocks zu einem 8-PSK-Modulator des EDGE-Kodierers geleitet. Die RLC/MAC-Sprachblöcke werden vorzugsweise über vier Bursts verschachtelt, wie bei der Übertragung von Datenpaketen bei EDGE.
Im Empfänger werden die umgekehrten Decodierungsstufen verwendet. Wenn der Kopfteil eines empfangenen Sprachrahmens fehlerhaft ist, wird eine Fehlerkorrektur versucht. Wenn die Fehlerkorrektur erfolgreich ist, kann der empfangene Sprachrahmen dann immer noch verworfen werden, wenn eine der beiden CRC-Prüfungen nicht erfolgtreich ist (die 3 Bit, die die 50 Bit der Klasse Ia schützen, oder die 8 Bit CRC, die die 65 wichtigsten Bit der Klasse I schützen).
Es wurde also oben eine Technik zur Codierung zweier Sprachrahmen von demselben Benutzer in einem einzigen RLC/MAC-Block zur Übertragung über EDGE beschrieben. Obwohl diese Technik spezifisch in bezug auf eine Technik zum Übertragen von Sprache über EDGE beschrieben wurde, gilt sie allgemeiner für die Übertragung von Sprache über paketvermittelte Netzwerke. Die Technik ermöglicht die Codierung zweier Sprachrahmen von einem Benutzer in einen einzigen RLC/MAC-Block unter Verwendung eines Codierungsverfahrens, das sich als vorteilhaft erwiesen hat. Wichtiger ist jedoch, daß keine Notwendigkeit irgendeines Punktierens von Bit bei der Implementierung des Codierungsverfahrens besteht. Das heißt, es ist nicht notwendig, Bit der codierten Sprachrahmen zu entfernen um sicherzustellen, daß die Anzahl von Bit in den RLC/MAC-Block paßt, so wie es normalerweise erwartungsgemäß bei der Codierung von Sprachdaten erforderlich ist. Dieser besondere Vorteil wird durch Verwenden der Eigenschaft benutzt, daß, wenn zwei Sprachrahmen von demselben Benutzer stammen, die diesen beiden Sprachrahmen zugeordneten Kopfteile identisch sind. Deshalb ist einer der Kopfteile redundant und kann aus dem zu codierenden Paket entfernt werden. Dies verringert die Anzahl von zu codierenden Bit und ermöglicht die Verwendung eines besonders vorteilhaften Codierungsverfahrens.
Zusätzlich sollte erkennbar sein, daß diese Technik vorteilhafterweise bei der Codierung von mehr als zwei Sprachrahmen von demselben Benutzer in einen einzigen RLC/MAC-Block verwendet werden. Ungeachtet der Anzahl von Sprachrahmen ist, wenn sie von demselben Benutzer stammen, nur ein Kopfteil erforderlich.
In der folgenden Beschreibung werden zwei Beispiele für das Codieren zweier Sprachrahmen, die verschiedenen Benutzern zugeordnet sind, angegeben. Eine Eigenschaft von Sprachrahmen von verschiedenen Benutzern besteht darin, daß in der Abwärtsstrecke ein Benutzer keine Informationen über den anderen Benutzer besitzt.
Das oben beschriebene Prinzip zur Codierung von vier Sprachrahmen von demselben Benutzer in einem einzigen RLC/MAC-Block kann weiter auf das Codieren einer größeren Anzahl von Sprachrahmen von demselben Benutzer in einem einzigen RLC/MAC-Block erweitert werden.
Zwei Sprachrahmen von verschiedenem Benutzer – Fall 1 Mit Bezug auf 12 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform zur Codierung zweier Sprachrahmen von zwei verschiedenen Benutzern in der Abwärtsstrecke eines paketvermittelten Netzwerks gezeigt. Der Abwärtsstreckencodierer von 12 entspricht im wesentlichen dem Abwärtsstreckencodierer von 7 und es wurden gleiche Bezugszahlen für gleiche Element verwendet. Der Hauptunterschied liegt in dem Zusatz einer weiteren Blockcodeschaltung 141. Zusätzlich sind die Faltungskodiererschaltungen 126 und 128 modifiziert, sodaß sie zusätzlich eine Punktierung enthalten, wie nachstehend weiter beschrieben wird.
Diese Ausführungsform verwendet die von einem erweiterten Vollraten-GSM-Sprachkodierer erzeugten 244-Bit-Sprachrahmen, wie oben mit Bezug auf 7 beschrieben wurde. Die 244 Bit eines ersten.
Sprachrahmens U1SF1 von einem ersten Benutzer werden auf der Signalleitung 100 empfangen, und die 244 Bit eines ersten Sprachrahmens U2SF1 von einem zweiten Benutzer werden auf der Signalleitung 102 empfangen. Jeder der 244-Bit-Sprachrahmen U1SF1 und U2SF1 wird durch die Schaltungen 104 und 106 zur vorläufigen Codierung und die Blockcodeschaltungen 112 und 118 und die Umordnungsschaltungen 120 genau wie oben mit Bezug auf 7 beschrieben verarbeitet.
Da die beiden Sprachrahmen von verschiedenen Benutzern stammen, sind zwei jeweilige verschiedene Kopfteile jedem Sprachrahmen zugeordnet. Daher wird die Blockcodeschaltung 141 eingeführt, um den Kopfteil abzuwickeln, der dem Zweitbenutzer-Sprachrahmen auf der Leitung 102 zugeordnet ist. Der dem Erstbenutzersprachrahmen auf der Leitung 100 zugeordnete Kopfteil wird auf dieselbe Weise verarbeitet, wie der gemeinsame Kopfteil in der Schaltung von 7 durch die Blockcodeschaltung 140 verarbeitet wird.
Die 16 Bit des Abwärtsstreckenkopfteils für den zweiten Benutzer, der dem Sprachrahmen U2SF1 zugeordnet ist, werden auf der Signalleitung 139 präsentiert. Die drei USF-Bit bilden eine Eingabe für Blockcodeschaltung 141, die auf ihrer Ausgangssignalleitung 143 zu der Ausgabeschaltung 116 unter Verwendung des Standard-Blockcodes aus EDGE, der oben mit Bezug auf 7 beschrieben wurde, 36 Bit erzeugt. Die anderen 13 Bit des Kopfteils auf der Leitung 139 bilden eine weitere Eingabe für die Faltungskodiererschaltung 128.
Mit Bezug auf 13a ist der uncodierte Abwärtsstreckensprachblock bzw. das uncodierte Abwärtsstreckensprachpaket gezeigt, das zwei Sprachrahmen von zwei verschiedenen Benutzern enthält, bevor die Faltungscodiererschaltungen mit Punktierung 126 und 128 betrieben werden. In diesem Beispiel verwendet jeder Sprachrahmen vorteilhafterweise das Kopfteilformat von 3a. Ein erster Sprachrahmen von einem ersten Benutzer enthält also ein USF-Feld 212 des Kopfteils 213, und der Rest des Kopfteils wird durch die Bezugszahl 214 bezeichnet. Die Bit der Klasse I des ersten Sprachrahmens von dem ersten Benutzer werden durch die Bezugszahl 216 bezeichnet und die Bit der Klasse II aus dem ersten Sprachrahmen von dem ersten Benutzer werden durch die Bezugszahl 218 bezeichnet. Ein erster Sprachrahmen von einem zweiten Benutzer enthält ein USF-Feld 220 des Kopfteils 221, und der Rest des Kopfteils wird durch die Bezugszahl 222 bezeichnet. Die Bit der Klasse I des ersten Sprachrahmens von dem ersten Benutzer werden durch die Bezugszahl 224 bezeichnet und die Bit der Klasse II aus dem ersten Sprachrahmen von dem zweiten Benutzer werden durch die Bezugszahl 226 bezeichnet.
Wie oben besprochen, werden die 3 Bit des USF-Feldes 212 des dem ersten Benutzer zugeordneten Kopfteils in der Blockcodeschaltung 140 blockcodiert, um 3 Bit auf der Leitung 142 zu ergeben, die in 13b durch die Bezugszahl 238 bezeichnet werden.
Die 191 Bit der Klasse I des ersten Sprachrahmens von dem ersten Benutzer auf der Leitung 122 werden mit 16 Bit des Kopfteils auf der Leitung 138 in der Faltungskodiererschaltung mit Punktierung 126 kombiniert. In der Faltungskodiererschaltung 126 wird wieder ein 3,1,7-Faltungscode verwendet, und die Kodiererschaltung punktiert 34 Bit dergestalt, daß 578 Bit auf dem Ausgang 134 der Kodiererschaltung erzeugt werden. Diese 578 Bit werden in 13b durch die Bezugszahl 230 bezeichnet.
Bei einer bevorzugten Implementierung lautet das verwendete Punktierungsschema wie folgt: b(9+j*17)j=0,1...33, wobei b(i) die Ausgabe des 3,1,7-Kodierers ist. Dieses Schema punktiert keine CRC-Bit. Für Bit der Klasse I beträgt die Gesamtausgabe 573 Bit, wobei sich die CRC-Bit an den Positionen 151 bis 159 befinden. Die dem CRC nächsten Bit, die punktiert werden, sind die Bit 145 und 162. Das letzte punktierte Bit ist 570.
Die 78 Bit der Klasse II 218 werden uncodiert von der Leitung 108 zu der Ausgabeschaltung 116 geleitet und werden in 13b durch die Bezugszahl 232 bezeichnet.
Wie bereits besprochen, werden die 3 Bit des USF-Feldes 220 des dem zweiten Benutzer zugeordneten Kopfteils in der Blockcodeschaltung 141 blockcodiert, um auf der Leitung 143 3 Bit zu ergeben, die in 13b durch die Bezugszahl 240 gekennzeichnet sind.
Die 191 Bit der Klasse I des ersten Sprachrahmens von dem zweiten Benutzer auf der Leitung 125 werden in die Faltungskodiererschaltung 128 eingegeben. In der Faltungskodiererschaltung 128 wird wieder ein 3,1,7-Faltungscode verwendet, und die Kodiererschaltung punktiert 34 Bit, sodaß auf dem Ausgang 136 der Kodiererschaltung 128 578 Bit erzeugt werden. Diese 578 Bit werden in 13b durch die Bezugszahl 234 bezeichnet.
Die 78 Bit der Klasse II 224 werden in uncodierter Form auf der Leitung 110 zu der Ausgabeschaltung 116 geleitet und werden in 13b durch die Bezugszahl 236 bezeichnet.
Der Kodierer von 12 ist außerdem insofern von dem in 7 verschieden, als auf der Leitung 146 8 Stehlbit SB vorgesehen werden und keine Erfordernis der Bereitstellung von Reservebit besteht.
Mit Bezug auf 13c ist der fertige RLC/MAC-Block für die Abwärtsstrecke dargestellt und entspricht dem in 13b gezeigten Format mit zusätzlich den durch die Bezugszahl 240 gekennzeichneten 8 Stehlbit. Die Bezugszahl 242 repräsentiert die Bit von 13b.
Es werden vier weitere Stehlbit hinzugefügt, um ein vollständiges Inbandsignal zu garantieren, wenn der zweite Benutzer fehlt.
Auf der Aufwärtsstrecke oder der Abwärtsstrecke werden die 1392 Bit des RLC/MAC-Blocks zu einem 8-PSK-Modulator des EDGE-Kodierers geleitet. Die RLC/MAC-Sprachblöcke werden vorzugsweise über vier Bursts verschachtelt, wie bei der Übertragung von Datenpaketen bei EDGE.
Im Empfänger werden die umgekehrten Decodierungsstufen verwendet. Wenn der Kopfteil eines empfangenen Sprachrahmens fehlerhaft ist, wird eine Fehlerkorrektur versucht. Wenn die Fehlerkorrektur erfolgreich ist, kann der empfangene Sprachrahmen dann immer noch verworfen werden, wenn eine der beiden CRC-Prüfungen nicht erfolgreich ist (die 3 Bit, die die 50 Bit der Klasse Ia schützen, oder die 8 Bit CRC, die die 65 wichtigsten Bit der Klasse I schützen).
Der Kodierer zum Erzeugen des RLC/MAC-Blocks in der Aufwärtsstrecke wird dem in 12 gezeigten in der Abwärtsstrecke sehr ähnlich sein und wird deshalb hier nicht gezeigt. Der Kodierer in der Aufwärtsstrecke ist insofern verschieden, als er effektiv einfach die Hälfte des in 12 gezeigten Kodierers ist. Die Funktionsweise des Kodierers in der Aufwärtsstrecke wird am besten mit Bezug auf 14 dargestellt.
In der Aufwärtsstrecke codiert jeder Benutzer seinen zugeordneten Sprachrahmen. Somit zeigt 14a den uncodierten Sprachrahmen für einen der Benutzer (zum Beispiel den ersten Benutzer). Wieder wird in der Aufwärtsstrecke das bevorzugte Kopfteilformat von 3b verwendet. Der in 14a gezeigte uncodierte Sprachrahmen umfaßt ein Kopfteilfeld 256, das die 16 Bit von 12, die 191 Bit der Klasse I, die durch die Bezugszahl 258 bezeichnet werden, und die 78 Bit der Klasse II, die durch die Bezugszahl 260 bezeichnet werden, umfaßt.
In der Aufwärtsstrecke werden die vollen 16 Bit des Kopfteils mit den Bit der Klasse I faltungscodiert, wie oben bei der Ausführungsform von Zweisprachrahmen von demselben Benutzer beschrieben. Wieder wird der 3,1,7-Faltungscode verwendet, und im Fall der Aufwärtsstrecke ist es notwendig, 7 Bit zu punktieren. In der Aufwärtsstrecke erzeugte der Faltungskodierer also 614 Bit 262, wie in 14b gezeigt. In der Aufwärtsstrecke werden nur 7 Bit punktiert.
Das bei einer bevorzugten Implementierung verwendete Punktierungsschema gilt nur für Bit der Klasse Ib und kann folgendermaßen ausgedrückt werden: b(200+j-49)j=0,1...6, wobei b(i) die Ausgabe des 3,1-Kodierers ist. Dieses Schema punktiert keine CRC-Bit. Die CRC-Bit befinden sich bei 151 bis 159. Die Punktierung beginnt bei 200 und endet bei 494.
Die 78 Bit der Klasse II sind in dem codierten Sprachrahmen 252 wie zuvor uncodiert enthalten und werden durch die Bezugszahl 264 bezeichet.
Dem so codierten Sprachrahmen 252 sind also vier Stehlbit 266 hinzugefügt, und dies stellt die Hälfte eines RLC/MAC-Blocks dar (siehe 14c), wobei die Bit von 14b durch die Bezugszahl 268 repräsentiert werden.
Das Verschachtelungsschema
Die vorliegende Beschreibung betont besonders die Anwendung von Techniken auf ein EDGE-System. Bei EDGE wird vorgeschlagen, daß das in einen RLC/MAC-Block codierte Datenpaket auf der Abwärtsstrecke oder der Aufwärtsstrecke in vier Bursts übertragen werden soll. Das heißt, die 1392 Bit eines RLC/MAC-Blocks sollten in vier Teile aufgeteilt werden, wobei jeder Teil in einem separaten Burst gesendet wird.
Wie für Fachleute erkennbar ist, nimmt jeder Burst einen Zeitschlitz eines TDMA-Rahmens ein. Das heißt, die Übertragung in einem TDMA-System findet in eine Reihe von TDMA-Rahmen statt, die jeweils in einer Anzahl von Zeitschlitzen aufgeteilt sind. In einem leitungsvermittelten Netzwerk mit fest zugeordneten physischen Kanälen wird jeder Zeitschlitz einem bestimmten Benutzer zugeteilt und ist für dessen alleinige Verwendung reserviert. Jeder Benutzer sendet dann in seinem Zeitschlitz jedes TDMA-Rahmens sowohl in der Abwärtsstrecke als auch in der Aufwärtsstrecke.
Mit Bezug auf 15b ist das Standardformat eines GSM/GPRS-Bursts gezeigt. Der Burst 600 umfaßt eine Menge von 3 Nachspannbit 606 am Vorderende, gefolgt durch eine Menge von 58 Datenbit 608, gefolgt durch eine Menge von 26 Bit 610, die eine Trainingssequenz umfaßt, gefolgt durch eine Menge von 58 Datenbit 612, gefolgt durch weitere 3 Nachspannbit 614 und schließlich eine Menge von 8.25-Bit, die einen Schutz 616 umfassen.
Informationen werden auf physischen Kanal in TDMA-Zeitschlitzen übertragen, wie in 15a dargestellt. In einem TDMA-System umfaßt jeder TDMA-Zeitrahmen 611 eine Menge von Zeitschlitzen, und in dem Beispiel von 15a umfaßt jeder Zeitrahmen eine Menge von acht Zeitschlitzen Tn1 bis TN8. Jeder Zeitschlitz TN1 bis TN8 eines TDMA-Rahmens trägt einen Burst mit dem in 15b gezeigten Format. Gewöhnlich wird jeder Zeitschlitz in einem Rahmen für die Verwendung durch einen bestimmten Benutzer reserviert.
Mit Bezug auf 15c ist das Verschachteln eines Daten-RLC/MAC-Blocks in TDMA-Rahmen in einem herkömmlichen GSM/GPRS-System gezeigt. Block 800 repräsentiert die 464 Bit eines ersten RLC/MAC-Sprachblocks, der einem ersten Benutzer zugeordnet ist, Block 802 repräsentiert die 464 Bit eines zweiten RLC/MAC-Blocks, der demselben Erstbenutzer zugeordnet ist, und Block 804 repräsentiert die 464 Bit eines dritten RLC/MAC-Sprachblocks, der demselben Benutzer zugeordnet ist.
Bei herkömmlichem GSM/GPRS werden die 464 Bit eines bestimmten Blocks, z.B. des zweiten Blocks 802, über acht Bursts (in acht TDMA-Rahmen) mit der niedrigsten Hälfte der Bit aus dem vorherigen Block 800 (gekennzeichnet durch die Bezugszahl 801) und der ersten Hälfte der Bit aus dem nächsten Block 804 (gekennzeichnet durch die Bezugszahl 805) verschachtelt.
Wie durch die Pfeile in 15c angegeben und Fachleuten wohl bekannt ist, wird also die erste Menge von 58 Bit (einschließlich der Stehlbit) des Blocks 802 in dem dritten Zeitschlitz eines ersten Zeitrahmens TF1 mit der fünften Menge von 58 Bit des Blocks 800 verschachtelt. Die zweite Menge von 58 Bit des Blocks 802 wird in dem dritten Zeitschlitz eines zweiten Zeitrahmens TF2 mit der sechsten Menge von 58 Bit des Blocks 800 verschachtelt. Die dritte Menge von 58 Bit des Blocks 802 wird in dem dritten Zeitschlitz eines dritten Zeitrahmens TF3 mit der siebten Menge von 58 Bit des Blocks 800 verschachtelt. Die vierte Menge von 58 Bit des Blocks 802 wird in dem dritten Zeitschlitz eines vierten Zeitrahmens TF4 mit der achten Menge von 58 Bit des Blocks 800 verschachtelt. Die fünfte Menge von 58 Bit des Blocks 802 wird in dem dritten Zeitschlitz eines fünften Zeitrahmens TF5 mit der ersten Menge von 58 Bit des Blocks 804 verschachtelt. Die sechste Menge von 58 Bit des Blocks 802 wird in den dritten Zeitschlitz eines sechsten Zeitrahmens TF6 mit der zweiten Menge von 58 Bit des Blocks 804 verschachtelt. Die siebte Menge von 58 Bit des Blocks 802 wird in dem dritten Zeitschlitz eines siebten Zeitrahmens TF7 mit der dritten Menge von 58 Bit des Blocks 804 verschachtelt. Die achte Menge von 58 Bit des Blocks 802 wird in dem dritten Zeitschlitz eines achten Zeitrahmens TF8 mit der vierten Menge von 58 Bit des Blocks 804 verschachtelt. Die Mengen von Bit werden so gewählt, daß die Korrelation minimiert wird.
Umgekehrt wird bei dem EDGE-Vorschlag jeder RLC/MAC-Block über vier Zeitrahmen übertragen, also über vier Zeitschlitze in vier sukzessiven Zeitrahmen, wie in 15d dargestellt.
15d zeigt die Anordnung von EDGE, wenn ein 8-PSK-Modulator verwendet wird. Dadurch kann jede herkömmliche Burst dreimal die herkömmliche Anzahl von Bit, d.h. 464 (456 Bit plus acht Stehlbit) unterbringen. Also werden die 1392 Bit eines EDGE-RLC/MAC-Blocks, der in 15d durch Block 810 repräsentiert wird, über vier sukzessive TDMA-Zeitrahmen TF1 bis TF4 in dem dritten Zeitschlitz verschachtelt. Jeder Zeitschlitz führt einen einzigen Burst, der 348 Datenbit führt.
Wie aus 15d zu sehen ist, kann jeder Burst 348 Datenbit führen, und deshalb können über vier Bursts die 1392 Datenbit des codierten RLC/MAC-Blocks übertragen werden. Bei den hier zur Übertragung von Sprache über EDGE beschriebenen Ausführungsformen können die 1392 Datenbit jedoch von zwei verschiedenen Benutzern stammen, und gewöhnlich müßte jedem Benutzer ein separater Zeitschlitz in jedem Zeitrahmen zugeteilt werden.
Um ein besonders vorteilhaftes Übertragungsverfahren zu ermöglichen, wird hier ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem sich zwei Benutzer einen Zeitschlitz in einem TDMA-Rahmen sowohl auf der Abwärtsstrecke als auch auf der Aufwärtsstrecke teilen. Dieses Verfahren kann vorteilhafterweise auf die Übertragung von Sprachrahmen von zwei verschiedenen Benutzern über EDGE codiert gemäß der oben beschriebenen Technik angewandt werden.
Gemäß der hier vorgeschlagenen neuen Technik werden die Daten von jedem der beiden Benutzer in einem gemeinsamen Zeitrahmen übertragen. Mit Bezug auf 14c ist ersichtlich, daß der codierte RLC/MAC-Block 696 Bit, die dem ersten Benutzer zugeordnet sind (einschließlich vier Stehlbit) und 696 Bit, die dem zweiten Benutzer zugeordnet sind (einschließlich vier Stehlbit) umfaßt. Gemäß der neuen Technik wird in der Abwärtsstrecke ein Viertel der dem ersten Benutzer zugeordneten codierten Bit in einem zugeteilten Zeitschlitz jedes Rahmens auf vier sukzessiven Rahmen übertragen, und ein Viertel der dem zweiten Benutzer zugeordneten codierten Bit wird in demselben zugeteilten Zeitschlitz jedes Zeitrahmens auf denselben vier sukzessiven Rahmen übertragen.
Man nehme also an, daß der Zeitschlitz TN3 den beiden Benutzern zugeteilt wird. In dem Zeitschlitz TN3 des Zeitrahmens TF1 werden 174 Bit (einschließlich eines Stehlbit) des dem ersten Benutzer zugeordneten codierten RLC/MAC in dem Datenteil 608 des Bursts übertragen und 174 Bit (einschließlich eines Stehlbit) des dem zweiten Benutzer zugeordneten codierten RLC/MAC werden in dem Datenteil 612 des Bursts übertragen. In dem Zeitschlitz TN3 des Zeitrahmens TF2 werden weitere 174 Bit (einschließlich eines Stehlbit) des dem ersten Benutzer zugeordneten codierten RLC/MAC in dem Datenteil 608 des Bursts übertragen, und weitere 174 Bit (einschließlich eines Stehlbit) des dem zweiten Benutzer zugeordneten codierten RLC/MAC werden in dem Datenteil 612 des Bursts übertragen. Dies wird dann für weitere zwei Bursts wiederholt, sodaß alle 1392 Bit des Bursts in vier sukzessiven Bursts übertragen werden.
Mit Bezug auf 16 ist ferner das Prinzip eines solchen Verfahrens dargestellt, das auf die Abwärtsstrecke angewandt wird, um die RLC/MAC-Blöcke von 13c zu übertragen.
Ein durch die Bezugszahl 400 gekennzeichneter Block repräsentiert 160 Abtastwerte von einem ersten Benutzer zugeordneter Sprache in einem 20-ms-Zeitrahmen vor der anfänglichen Kanalcodierung. Wie durch den Pfeil 404 dargestellt, werden diese 160 Abtastwerte zu einem 260-Bit-Sprachrahmen für den ersten Benutzer codiert, wie durch die Bezugszahl 408 gekennzeichnet, wobei es sich um die Menge von Bit auf dem Ausgang 108 der Schaltung 104 für vorläufige Codierung handelt. Diese 260 Bit nehmen immer noch eine Zeitdauer von 20 ms ein. Die 260 Bit des Sprachrahmens werden dann in die 696 Bit codiert, die die Hälfte des RLC/MAC-Blocks auf dem Ausgang 149 der Ausgabeschaltung 116 ausmachen, wobei dieser Schritt durch den Pfeil 412 dargestellt ist. Die 696 Bit des RLC/MAC-Blocks werden durch die Bezugszahl 416 gekennzeichnet.
Ähnlich entsprechen für den zweiten Benutzer die Pfeile 406, 410 und 414 direkt den durch die Pfeile 400, 408 bzw. 416 dargestellten Funktionen. Die Blöcke mit der Kennzeichnung 402, 410 und 414 für den zweiten Benutzer entsprechen direkt den Blöcken 404, 412 und 416 für den ersten Benutzer.
Also entspricht der Block 418 der Menge von 696 Bit des RLC/MAC-Blocks von 13c, der dem zweiten Benutzer zugeordnet ist.
Der dritte Zeitschlitz der TDMA-Rahmen wird beiden Benutzern zugeteilt. In einem ersten Rahmen TF1 wird ein erstes Viertel der codierten Daten für jeden Benutzer plus zwei jeweilige Steuerbit übertragen. In einem zweiten Rahmen TF2 wird ein zweites Viertel der codierten Daten für jeden Benutzer plus zwei jeweilige Stehlbit übertragen. In einem dritten Rahmen TF3 wird ein drittes Viertel der codierten Daten für jeden Benutzer plus zwei jeweilige Stehlbit übertragen. In einem vierten Rahmen TF4 wird ein viertes Viertel der codierten Daten für jeden Benutzer plus zwei jeweilige Steuerbit übertragen. Also wird der gesamte RLC/MAC-Block über vier Bursts oder Zeitschlitze übertragen.
Bei einer bevorzugten Implementierung werden die codierten Bit umgeordnet und gemäß der folgenden Regel verschachtelt: i(B,j)=c(n,k)für: k=0,1,...691
n=0,1,... N,N+1,.... wobei n die Rahmennummer ist.
Das Ergebnis des Verschachtelns ist eine Verteilung der umgeordneten 692 Bit eines gegebenen Benutzers ein Sprachblock n = N über 4 Blöcke unter Verwendung der geradzahligen Bit der ersten 2 Blöcke (B = B0+2N+0,1) und der ungeradzahligen Bit der letzten 2 Blöcke (B = B0+2N+2,3). Die umgeordneten Bit des zweiten Benutzersprachblocks n = K verwenden ungeradzahlige Bit der ersten zwei Blöcke (B = B0+2N+0,1) und die geradzahligen Bit der letzten zwei Blöcke (B = B0+2N+2,3).
Die Abbildung wird durch die folgende Regel gegeben:
e(B,j) = i(B,j) und e(B,176+j) = i(B,174+j) für j = 0,1,...,173 und
e(B,174) = SB(2B) und e(B,175) = SB(2B+1)
Die beiden Bit mit der Kennzeichnung SB(2B) und SB(2B+1) auf der Burstnummer B sind Flags, die zur Anzeige von Steuerkanalzeichengabe dienen.
In der Aufwärtsstrecke ist die mit Bezug auf 16 vorgeschlagene Technik nicht durchführbar, da kein Benutzer mit dem anderen synchronisiert ist. Es ist jedoch immer noch eine Anpassung der Technik möglich, die immer noch das Konzept verwendet, daß sich die beiden Benutzer denselben Zeitschlitz teilen, um die 1392 Bit des RLC/MAC-Blocks über vier sukzessive Bursts zu übertragen, verwendet.
Wieder nehme man an, daß der Zeitschlitz TN3 den beiden Benutzern zugeteilt ist. In dem Zeitschlitz TN3 des Zeitrahmens TF1 werden 174 Bit (einschließlich eines Stehlbit) des dem ersten Benutzer zugeordneten codierten RLC/MAC in dem Datenteil 608 des Bursts übertragen, und weitere 174 Bit (einschließlich eines Stehlbits) des dem ersten Benutzer zugeordneten codierten RLC/MAC werden in dem Datenteil 612 des Bursts übertragen. In dem Zeitschlitz T3 des Zeitrahmens TF2 werden 174 Bit (einschließlich eines Stehlbits) des dem zweiten Benutzer zugeordneten codierten RLC/MAC in dem Datenteil 608 des Bursts übertragen, und weitere 174 Bit (einschließlich eines Stehlbits) des dem zweiten Benutzer zugeordneten RLC/MAC werden in dem Datenteil 612 des Bursts übertragen. Die übrigen Bit, die dem ersten Benutzer zugeordnet sind, werden dann in dem dritten Zeitrahmen TF3 übertragen, und die übrigen Bit, die dem zweiten Benutzer zugeordnet sind, werden dann in dem vierten Zeitrahmen übertragen.
Mit Bezug auf 17 ist weiterhin das Prinzip eines solchen Schemas dargestellt, das auf die Aufwärtsstrecke angewandt wird, um die RLC/MAC-Blöcke von 13c zu übertragen.
Die Blöcke 400, 408 und 416 in 17 entsprechen denselben Blöcken wie gleiche Bezugszahlen in 16 und sind dem ersten Benutzer zugeordnet. Die Blöcke 402, 410 und 418 in 17 beziehen sich ähnlich auf dieselben Blöcke wie gleiche Bezugszahlen in 16 und sind dem zweiten Benutzer zugeordnet.
Die 696 Bit des RLC/MAC-Blocks für den ersten Benutzer werden durch die Bezugszahl 416 gekennzeichnet und die 696 Bit des RLC/MAC-Blocks für den zweiten Benutzer werden durch die Bezugszahl 418 bezeichnet.
Ähnlich entsprechen für den zweiten Benutzer die Pfeile 406, 410 und 414 direkt den durch die Pfeile 400, 408 bzw. 416 dargestellten Funktionen. Die Blöcke mit Kennzeichnung 402, 410 und 414 für den zweiten Benutzer entsprechen direkt den Blöcken 404, 412 und 416 für den ersten Benutzer.
Die 696 Bit des codierten RLC/MAC-Blocks werden über zwei gerade/ungerade Bursts verschachtelt und an den 8-PSK-Modulator weitergeleitet.
In der Aufwärtsstrecke werden die codierten Bit vorzugsweise gemäß der folgenden Regel umgeordnet und verschachtelt:
i(B,j) = c(n,k) für k = 0,1,...,691 n = 0,1,.. N,N+1....
Das Ergebnis des Verschachteln ist eine Verteilung der umgeordneten 692 Bit des Benutzer-Eins-Sprachblocks, n = N, über 2 gerade Blöcke (B = B0+2N+0,2), und die umgeordneten Bit des Benutzer-Zwei-Sprachblocks, n = K, verwende ungerade Blöcke (B = B0+2N+1,3).
Die Abbildung wird durch die folgende Regel gegeben:
e(B,j) = i(B,j) und e(B,176+j) = i(B,174+j) für j = 0,1,...,173 und
e(B,174) = SB(2B) und e(B,175) = SB(2B+1)
Die beiden Bit mit der Kennzeichnung SB(2B) und SB(2B+1) and der Burstnummer B sind Flags, die zur Anzeige der Steuerkanalzeichengabe dienen.
Zweisprachrahmen von verschiedenem Benutzer – Fall II
Mit Bezug auf 18 ist ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform zur Codierung von Zweisprachrahmen von zwei verschiedenen Benutzern in der Abwärtsstrecke eines paketvermittelten Netzwerks gezeigt. Der Abwärtsstreckenkodierer von 18 entspricht im wesentlichen dem Abwärtsstreckenkodierer von 12, und es wurden gleiche Bezugszahlen für gleiche Elemente verwendet. Der Hauptunterschied liegt in dem Kombinieren der Faltungskodiererschaltungen mit Punktierung 126 und 128 zu einer einzigen Faltungskodiererschaltung mit Punktierung 127.
Bei dieser Ausführungsform wird der in 1a gezeigte Kopfteil für die Abwärtsstrecke verwendet.
Die 244 Bit des ersten Sprachrahmens U1SF1 von dem ersten Benutzer werden auf der Signalleitung 100 empfangen, und die 244 Bit des ersten Sprachrahmens U2SF1 von dem zweiten Benutzer werden auf der Signalleitung 102 empfangen. Jeder der zwei 244-Bit- Sprachrahmen U1SF1 und U2SF1 wird durch die Schaltungen 104 und 106 für vorläufige Codierung und die Blockcodeschaltungen 112 und 118 genau wie oben mit Bezug auf 7 und 12 beschrieben verarbeitet.
Die Umordnungsschaltung 120 verarbeitet die 53 Bit der Klasse Ia auf der Leitung 124 und die 132 Bit der Klasse II auf der Leitung 110 genauso wie oben mit Bezug auf 7 und 12 beschrieben. Also erzeugt die Umordnungsschaltung 120 die umgeordneten 191 Bit, einschließlich der 6 Nachspannbit, die auf der Leitung 130 dem Nachspannbiteingang TB zugeführt werden.
Die Umordnungsschaltung 114 ist jedoch relativ zu der Umordnungsschaltung 114 von 7 und 12 modifiziert. Die Umordnungsschaltung 114 von 18 empfängt keine Nachspannbit, und somit werden die 185 Bit an ihrem Eingang auf ihrer Ausgangsleitung 122 präsentiert. Der Grund dafür, daß die Nachspannbit nicht dem Umordnungsblock 114 zugeführt werden, werden am besten mit Bezug auf 19 verständlich.
19a zeigt das Format der beiden Sprachrahmen und ihrer zugeordneten Kopfteile vor der Codierung in das Format für den RLC/MAC-Block.
Die 3 Bit des USF-Feldes aus dem Kopfteil des ersten Benutzers auf der Leitung 138 werden durch die Bezugszahl 282 gekennzeichnet. Die 3 Bit des USF-Feldes von dem Kopfteil des zweiten Benutzers auf der Leitung 139 werden durch die Bezugszahl 284 gekennzeichnet. Die übrigen 8 Bit des Kopfteils des ersten Benutzers auf der Leitung 138 werden durch die Bezugszahl 286 gekennzeichnet und die übrigen 8 Bit des Kopfteils des zweiten Benutzers auf der Leitung 138 werden durch die Bezugszahl 288 gekennzeichnet. Die 185 Bit der Klasse I von dem ersten Benutzer auf der Leitung 122 werden durch die Bezugszahl 290 gekennzeichnet und die 191 Bit der Klasse I von dem zweiten Benutzer auf der Leitung 125 werden durch die Bezugszahl 292 gekennzeichnet. Die 78 Bit der Klasse II von dem ersten Benutzer auf der Leitung 108 werden durch die Bezugszahl 294 gekennzeichnet und die 78 Bit der Klasse II von dem zweiten Benutzer auf der Leitung 110 werden durch die Bezugszahl 296 gekennzeichnet.
Bei Betrachtung von 19a und Vergleich mit 13a wird ersichtlich, daß die Felder in dem uncodierten Block von 19a so umgeordnet wurden, daß äquivalente Felder von jedem Benutzer benachbart sind. Dadurch entsteht ein Vorteil durch die Anordnung der beiden Felder der Klasse I jedes Blocks nebeneinander. Wie oben besprochen, werden die sechs Nachspannbit in die Bit der Klasse I als ein Nachspann eingeführt, um den Faltungskodierer abzuschließen. Indem die beiden Mengen von Bit der Klasse I zusammenplaziert und zusammencodiert werden, kann die Menge von Nachspannbit für eine Menge von Bit der Klasse I entfernt werden. Die dem ersten Benutzer zugeordnete Menge von Nachspannbit wird also beseitigt und die Umordnungsschaltung 114 muß daher nur 185 Bit erzeugen und muß keine Nachspannbit hinzufügen.
Diese Bitersparnis führt zu der effizienteren Implementierung des Faltungscodes. Die kombinierte Faltungskodiererschaltung mit Punktierung codiert die beiden verbleibenden Mengen von 8 Bit jedes Kopfteils und die beiden Mengen von Bit der Klasse I zu einer Menge von 1112 Bit durch Verwendung des 3,1,7-Faltungscodes wie oben besprochen. Der Faltungskodierer mit Punktierung punktiert 16 Bit. Die codierten Sprachrahmen werden in 19b dargestellt. Die 1112 faltungscodierten Bit werden durch die Bezugszahl 300 gekennzeichnet.
Das Punktierungsschema wird nur für Bit der Klasse Ib angewandt und das bevorzugte Schema wird folgendermaßen repräsentiert:
b(200+j*49)j=0,1,.... 7, wobei b(i) die Ausgabe des 3,1,7-Codierers ist.
b(755+j*49)j=8,....15, wobei b(i) die Ausgabe des 3,1,7-Codierers ist.
Die Gesamtzahl von Bit verringert sich von 1128 auf 1112.
Wie zuvor mit Bezug auf 12 beschrieben, wird jedes der 3-Bit-USF-Felder in den Blockcodeschaltungen 140 und 141 zu einer jeweiligen Menge von 36 Bit codiert, wobei der oben beschriebene Blockcode verwendet wird. Die dem ersten Benutzer entsprechenden 36 Bit werden durch die Bezugszahl 302 gekennzeichnet und die dem zweiten Benutzer entsprechenden 36 Bit werden durch die Bezugszahl 304 gekennzeichnet.
Jede Menge von 78 Bit der Klasse II ist wie zuvor uncodiert und wird durch die Bezugszahlen 306 und 308 gekennzeichnet.
Mit Bezug auf 19c ist der letzte codierte RLC/MAC-Block 310 gezeigt, der die 1388 Bit von 19b umfaßt, die durch die Bezugszahl 312 gekennzeichnet werden, zusammen mit 4 Stehlbit, die durch die Bezugszahl 314 gekennzeichnet werden.
Die Abwärtsstrecke verwendet bei dieser Ausführungsform die in 16 eingeführte Verschachtelungstechnik zum Verschachteln der RLC/MAC-Blöcke auf vier Bursts.
Bei dieser konkreten Ausführungsform gibt es zwei nachfolgend besprochene alternative Techniken zur Codierung auf der Aufwärtsstrecke. Wie, oben für die erste Ausführungsform von zwei Sprachrahmen von verschiedenen Benutzern auf der Aufwärtsstrecke besprochen, hat kein Benutzer Informationen über den anderen, und deshalb wird jeder Sprachrahmen von jedem Benutzer separat codiert.
20 zeigt ein erstes Beispiel für die Aufwärtsstreckencodierung. In 20a ist ein uncodierter Sprachblock 322 gezeigt, der folgendes aufweist: einen Kopfteil, der durch die Bezugszahl 326 entsprechend der von 1b gekennzeichnet ist, eine Menge von 191 Bit der Klasse I, die durch die Bezugszahl 328 gekennzeichnet wird, und einer Menge von 78 Bit der Klasse II, die durch die Bezugszahl 330 gekennzeichnet wird.
Der codierte Sprachblock 322 ist in 20b dargestellt. Bei diesem Beispiel werden der Aufwärtsstreckenkopfteil und die Menge von Bit der Klasse I zusammen durch einen 2,1,7-Faltungscode mit Punktierung von 28 Bit codiert.
Das bevorzugte Punktierungsschema, das nur für Bit der Klasse Ib angewandt wird, lautet:
b(110+j*10)j=0,1,.... 27, wobei b(i) die Ausgabe des ½ Kodierers ist. Die Gesamtzahl von Bit verringert sich von 402 auf 374.
Dies führt zu einer Menge von 374 Bit, wie durch die Bezugszahl 332 gekennzeichnet. Wie zuvor bleiben die 78 Bit der Klasse II uncodiert und werden durch die Bezugszahl 334 gekennzeichnet.
Schließlich ist der RLC/MAC-Block 324 zur Übertragung in 20c dargestellt und enthält alle Bit von 20b (gekennzeichnet durch die Bezugszahl 336) zusammen mit den 4 Stehlbit, die durch die Bezugszahl 328 gekennzeichnet sind.
Der Sprachrahmen des zweiten Benutzers wird ähnlich codiert und führt zu einem RLC/MAC-Block mit demselben Format wie in 20c gezeigt.
Neue Burst-Struktur
21 zeigt die herkömmliche Struktur eines normalen Bursts und ist mit der identisch, die zuvor mit Bezug auf 15b gezeigt und beschrieben wurde. In 21 entspricht die Anzahl von Bit in jedem Teil des Bursts jedoch der, die unter Verwendung von 8-PSK-Modulation untergebracht werden kann.
Im folgenden wird eine neue Burst-Struktur auf der Basis der GSM/GPRS-Burst-Struktur vorgeschlagen, die vorteilhafterweise die Codierungstechnik für die Aufwärtsstrecke, die mit Bezug auf 20 beschrieben wurde, verwendet. Mit Bezug auf 22 ist eine neue Burst-Struktur 602 gezeigt, die in bezug auf die Länge der Burst-Struktur von 21 äquivalent ist, aber Nachspannteile 618, 626, 630 und 638, Datenteile 620, 624, 632 und 636, Trainingsequenzen 622 und 634 und Schutzteile 628 und 640 aufweist. Die 456 Bit eines codierten RLC/MAC-Blocks werden über vier Halb-Bursts verschachtelt und zu dem 8-PSK-Modulator geleitet.
23 zeigt ein zweites Beispiel für die Aufwärtsstreckencodierung. In 23a ist der uncodierte Sprachblock 320 von 20a gezeigt.
Der codierte Sprachblock 340 ist in 23b dargestellt. Bei diesem Beispiel werden der Aufwärtsstreckenkopfteil und die Menge von Bit der Klasse I zusammen durch einen 3,1,7-Faltungscode unter Punktierung von 181 Bit codiert.
Dieses Schema verwendet anstelle des (2,1,7)-Faltungscodes des vorherigen Abschnitts einen (3,1,7)-Faltungscode. Dieser Code weist einen besseren Codierungsgewinn auf, erzeugt aber mehr Bit und es muß viel Punktierung durchgeführt werden.
Punktierungsschemata werden verwendet:
b(43+j*3)j=0,1,.... 44, wobei b(i) die Ausgabe des 1/3-Kodierers ist.
b(193+j*3)j=0,1,....135, wobei b(i) die Ausgabe des 1/3-Kodierers ist.
Dieses Schema punktiert keinen Kopfteil oder CRC-Bit. Der Kopfteil befindet sich an den Bit 1 bis 30 und das CRC an den Bit 181 bis 189.
Dies führt zu einer Menge von 422 Bit, die durch die Bezugszahl 342 gekennzeichnet wird. Wie zuvor bleiben die 78 Bit der Klasse II uncodiert und werden durch die Bezugszahl 344 gekennzeichnet.
Schließlich ist der RLC/MAC-Block 350 zur Übertragung in 23c dargestellt und enthält alle Bit von 23b (gekennzeichnet durch die Bezugszahl 348), zusammen mit den 4 Stehlbit, die durch die Bezugszahl 346 gekennzeichnet werden.
Der Sprachrahmen des zweiten Benutzers wird ähnlich codiert und führt zu einem RLC/MAC-Block mit demselben Format wie in 23c gezeigt.
Mit Bezug auf 24 ist eine weitere Anpassung der neuen Burst-Struktur 604 von 22 gezeigt, die wieder in bezug auf Länge der Burst-Struktur von 21 äquivalent ist, aber Nachspannteile 642, 650, 652 und 660, Datenteile 644, 648, 654 und 658 und Trainingsequenzen 646 und 656 aufweisen. Die neue Burst-Struktur von 24 entspricht also der neuen Burst-Struktur von 22, aber ohne jegliche Schutzbänder. Die 504 Bit des codierten RLC/MAC-Blocks in 23 werden über vier Halb-Bursts verschachtelt und zu dem 8-PSK-Modulator geleitet.
Mit Bezug auf 25 ist ein Beispiel für die oben mit Bezug auf 20 beschriebene Codierungstechnik und das Verschachteln der codierten RLC/MAC-Blöcke in die neue Burst-Struktur gezeigt. Die Blöcke 400, 408 und 416 in 25 entsprechen denselben Blöcken wie gleiche Bezugszahlen in 17 und sind dem ersten Benutzer zugeordnet. Die Blöcke 402, 410 und 418 in 25 beziehen sich ähnlich auf dieselben Blöcke wie gleiche Bezugszahlen in 17 und sind dem zweiten Benutzer zugeordnet. Bei diesem Beispiel umfaßt jeder der Blöcke 416 und 418 456 Bit, entsprechend den 456 Bit von 20c für den ersten und für den zweiten Benutzer.
Wie in 25 dargestellt, enthält jeder Zeitrahmen einen Zeitschlitz, von dem angenommen wird, daß er der dritte Zeitschlitz TN3 ist, der in zwei Zeitschlitze partitioniert wird. In einem ersten Zeitrahmen TF1 wird also der dritte Zeitschlitz 900 in einen ersten Subzeitschlitz 908 und einen zweiten Subzeitschlitz 910 aufgeteilt. In einem zweiten Zeitrahmen TF2 wird der dritte Zeitschlitz 902 in einen ersten Subzeitschlitz 912 und einen zweiten Subzeitschlitz 914 aufgeteilt. In einen dritten Zeitrahmen Rf3 wird der dritte Zeitschlitz 904 in einen ersten Subzeitschlitz 916 und einen zweiten Subzeitschlitz 918 aufgeteilt. In einem vierten Zeitrahmen TF4 wird dritte Zeitschlitz 906 in einen ersten Subzeitschlitz 920 und einen zweiten Subzeitschlitz 922 aufgeteilt. Die anderen Zeitschlitze jedes Zeitrahmens sind der Klarheit halber in der Figur nicht gezeigt.
Gemäß dieser Technik wird also ein Viertel der 456 Bit, die dem ersten Benutzer zugeordnet sind und durch den Block 416 repräsentiert werden, in jedem der vier Subzeitschlitze 908, 912, 916 und 920 übertragen. Ein Viertel der 456 Bit, das dem zweiten Benutzer zugeordnet ist und durch den Block 418 repräsentiert wird, wird in jedem der vier Zeitschlitze 910, 914, 918 und 922 übertragen. Die Burst-Struktur in jedem Subzeitschlitz entspricht der von 22.
Auf diese Weise wird jeder durch einen herkömmlichen Zeitschlitz gebildete physische Kanal zu zwei physischen Kanälen. Auf diese Weise kann ein System mit acht physischen Kanälen zu einem System mit 16 physischen Systemen werden.
Der ursprüngliche Burst kann also als zwei separate Bursts behandelt werden. Die Informationen eines ersten Benutzers nehmen den ersten neuen Burst (obere Hälfte des ursprünglichen Bursts) ein, und die Informationen des zweiten Benutzers nehmen den zweiten neuen Burst (untere Hälfte des ursprünglichen Bursts) ein. Das Verschachteln kann durch das herkömmliche GSM/GPRS-Verfahren geschehen, aber mit einer neuen Größe von 456 für die Burst-Struktur von 22 und einer neuen Größe von 504 für die Burst-Struktur in 24.
Die Aufteilung jedes Zeitschlitzes in eine größere Anzahl von Subzeitschlitzen ist möglich. Wenn im allgemeinen also ein Zeitschlitz normalerweise eine Burst-Struktur mit n Bit unterstützt, kann jeder Zeitschlitz in m Subzeitschlitze partitioniert werden, wobei Bit in jedem Subzeitschlitz in einer entsprechenden Burst-Struktur mit n/m-Bit übertragen werden.
Im allgemeinen Fall können Daten von p Benutzern so codiert werden, daß sie jeweils 1/p Bit eines RLC/MAC-Blocks bilden, wobei die codierten Daten in einen eines p Subzeitschlitze codiert werden.
Durch Verwendung der Codierungstechnik von 20 kann die Burst-Struktur von 24 ähnlich in einem System wie zum Beispiel 24 verwendet werden. Das Schutzband der Struktur von 22 kann beseitigt werden, wenn eine gute Synchronisation zwischen den Benutzern besteht.
In einem leitungs- oder paketvermittelten TDMA-Netzwerk kann die Anzahl von physischen Kanälen also verdoppelt oder weiter vergrößert werden.
Die Verschachtelungstechnik zum Übertragen von Benutzerdaten von verschiedenen Benutzern in demselben Zeitschlitz, die oben mit Bezug, zum Beispiel, auf 16 und 17 beschrieben wurde, kann mit der oben mit Bezug auf zum Beispiel 25 beschriebenen Technik zum Partitionieren eines Zeitschlitzes kombiniert werden. Auf diese Weise können Subzeitschlitze partitioniert werden.
Vier Sprachrahmen von verschiedenen Benutzern
Es wird nun eine weitere Ausführungsform beschrieben, bei der vier Sprachrahmen, die alle verschiedenen Benutzern zugeordnet sind, in einen einzigen RLC/MAC-Block zur Übertragung über EDGE codiert werden. Bei dieser Ausführungsform wird ein Standard-GSM-Halbratencodierer verwendet.
Ein Standard-GSM-Halbratensprachcodierer erzeugt einen Sprachrahmen mit 112 Bit. 95 dieser Bit sind mit der Klasse I, von denen 22 Bit der Klasse Ia und 73 Bit der Klasse Ib sind. Die übrigen 17 Bit sind Bit der Klasse II.
Die Anordnung der Bit eines Halbratensprachrahmens ist in 10a gezeigt. Es ist ersichtlich, daß der Sprachrahmen 700 die 73 Bit der Klasse Ib 702 umfaßt, gefolgt durch die 22 Bit der Klasse Ia 704 und gefolgt durch die 17 Bit der Klasse II 706.
Bei Standard-GSM werden die Bit der Klasse Ia des halbratencodierten Sprachrahmens 700 von 10a durch drei für Fehlerschutz verwendete Paritätsbit geschützt. Nach dem Hinzufügen der drei Paritätsbit wird ein halbratencodierter Sprachrahmen 708 mit 115 Bit mit dem in 10b gezeigten Format gebildet. Die drei Paritätsbit 710 werden zwischen den Bit der Klasse Ia 704 und den Bit der Klasse II 706 positioniert.
Die Schaltkreise zum Erzeugen des halbratencodierten Sprachrahmens 708 von 10b können ein Standard-GSM-Sprachkodierer sein, dessen Implementierung sehrwohl innerhalb der Fähigkeiten von Fachleuten liegt. Die Schaltkreise zur weiteren Codierung solcher Sprachrahmen zu einem EDGE-RLC/MAC-Block werden Fachleuten ebenfalls ersichtlich sein, wenn sie auf die oben beschriebene Schaltung von 7 Bezug nehmen und die folgende zusätzliche Beschreibung berücksichtigen. Der Kürze halber wird hier keine weitere modifizierte Implementierung einer solchen Schaltung gezeigt. Die notwendigen Modifikationen der Schaltung von 7 werden aus der folgenden Beschreibung unter weiterer Bezugnahme auf 10 und 11 deutlich werden.
Die Codierung des Halbratensprachrahmens bislang entspricht der bei GSM verwendeten Sprachcodierung. Bei diesem Beispiel wird wieder die vorteilhafte Kopfteilstruktur für die Abwärtsstrecke von 3a verwendet.
Mit Bezug auf 10b ist ein uncodierter Abwärtsstreckensprachrahmen 712 gezeigt, der einem Benutzer zugeordnet ist. Die drei Bit des USF-Feldes des Kopfteils auf der Leitung 138 werden durch die Bezugszahl 720 gekennzeichnet und die übrigen 13 Bit des Kopfteils durch die Bezugszahl 722.
Die drei USF-Bit des Abwärtsstreckenkopfteils werden zu 36 Bit blockcodiert, wie durch die Bezugszahl 726 in 10d gekennzeichnet. Für die Codierung des USF-Feldes in dem Kopfteil wird der 36,3-Linearblockcode verwendet, der für die EDLE-Datenübertragung vorgeschlagen und oben in Tabelle I gezeigt wurde.
Die 95 Bit der Klasse I 702 und 704 des ersten Sprachrahmens werden mit den übrigen 13 Bit des Kopfteils 722 (d.h. allen Feldern mit Ausnahme der 3 USF-Bit) und den 3 CRC-Bit 710 in einer Faltungskodiererschaltung kombiniert. Wie oben beschrieben wird ein 3,1,7-Faltungscode verwendet, um 351 Bit zu erzeugen, die in 10c durch die Bezugszahl 724 gekennzeichnet sind.
Es wird wieder der oben mit Bezug auf 7 beschriebene 3,1,7-Faltungscode verwendet, der die Generatorpolynome des Rate-3,1,7-Faltungscodes wie folgt aufweist: G0(D) =1+D2+D3+D5+D6 G1(D) =1+D+D2+D3+D4+D6 G2(D) =1+D+D4+D6
Die Ausgabe des Faltungskodierers umfaßt 351 Bit [b(1),...b(351)]. Um die Längenanforderungen des EDGE-RLC/MAC-Blocks zu erfüllen, muß in dieser Phase eine Punktierung verwendet werden. Genauer gesagt werden 58 der 351 Bit 724 punktiert, sodaß man eine Menge von 293 codierter Bit erhält, die in 10d durch die Bezugszahl 728 gekennzeichnet wird. Die punktierten Bit sind die folgenden: b(40+5·i)=0 . i=0,1....56 b(324)=0
Eine sorgfältige Untersuchung der punktierten Bit zeigt, daß keine der kritischen CRC- und Kopfteilbit punktiert werden.
Die 17 Bit der Klasse II sind uncodiert und werden in 10d durch die Bezugszahl 730 gekennzeichnet.
Mit Bezug auf 10e ist der fertige RCL/MAC-Block 742 für die Abwärtsstrecke dargestellt und entspricht dem in 10d gezeigten Format mit zusätzlich 8 Stehlbit, die durch die Bezugszahl 734 gekennzeichnet sind, und einem codierten zweiten, dritten und vierten Sprachrahmen mit den Kennzeichnungen 736, 738 und 740.
Der erste, der dritte und der vierte halbcodierte Sprachrahmen von demselben Benutzer wird jeweils auf identische Weise wie in bezug auf den ersten Sprachrahmen mit Bezug auf 10a bis 10d beschrieben codiert. Bei dieser Ausführungsform werden alle Sprachrahmen mit ihren Kopfteilen codiert, da bei der verwendeten Technik (Punktierung von 58 Bit pro Rahmen) dies zu einer Länge von Bit (mit den 8 Stehlbit) führt, die in bezug auf Länge einem EDGE-RCL/MAC-Block äquivalent ist.
Am Empfängerende werden vor der Decodierung die punktierten Bit mit Nullen ersetzt. Der punktierte Block besteht aus 293 Bit, die mit den 36 codierten USF-Bit und den 17 uncodierten Bit der Klasse II kombiniert werden, um den ersten Block des übertragenen RCL/MAC-Blocks zu bilden. Dieselbe Prozedur wird für die restlichen drei Sprachrahmen befolgt. Am Ende werden 8 Stehlbit eingefügt. Nachdem der RCL/MAC-Block gebildet wurde, wird er zu dem Modulator und Verschachteler weitergeleitet. Es wird vorzugsweise eine Verschachtelung über vier Bursts in der Abwärtsstrecke verwendet, wie bei der EDGE-Datenübertragung.
Da alle Kopfteile codiert werden, kann dieselbe Technik für die Codierung von vier Sprachrahmen verwendet werden, die nicht alle demselben Benutzer zugeordnet sind.
Obwohl die obige Beschreibung in bezug auf die Übertragung von vier Sprachrahmen in demselben RCL/MAC-Block in der Abwärtsstrecke beschrieben wurde und 8 eine Zusammenfassung der Kanalcodierung zur Übertragung von vier Sprachrahmen in einem RCL/MAC-Block für Abwärtsstreckenübertragung darstellt, gelten ähnliche Techniken in der Aufwärtsstrecke. 11 zeigt das Kanalcodierungsprinzip, das für die Übertragung von vier Sprachrahmen in einem RCL/MAC-Block zur Aufwärtsstreckenübertragung angewandt wird.
Mit Bezug auf 11b ist wieder ein uncodierter Abwärtsstreckensprachrahmen 713 gezeigt, der einem Benutzer zugeordnet ist. Der 16-Bit-Kopfteil wird durch die Bezugszahl 723 gekennzeichnet.
Die 95 Bit der Klasse I 702 und 704 des ersten Sprachrahmens werden in einer Faltungskodiererschaltung mit den 16 Bit des Kopfteils 723 und den 3 CRC-Bit 710 kombiniert. Zur Erzeugung von 360 Bit (einschließlich 6 Nachspannbit), die in 11c durch die Bezugszahl 750 gekennzeichnet werden, wird wieder ein 3,1,7-Faltungscode verwendet.
Die Ausgabe des Faltungskodierers umfaßt 360 bit [b(1), ...., b(360)]. Um die Längenanforderungen des EDGE-RCL/MAC-Blocks zu erfüllen, muß wieder in dieser Phase eine Punktierung verwendet werden. 31 der 360 Bit 750 werden punktiert, sodaß man eine Menge von 329 codierter Bit erhält, die in 10d durch die Bezugszahl 756 gekennzeichnet wird. Die punktierten Bit lauten wie folgt: b(53+9·i)=0 . i=0,1,....29 b(324)=0
Die 17 Bit der Klasse II 706 sind uncodiert. Dem codierten Rahmen 752 werden dann zwei Stehlbit 766 zugeteilt, und er wird mit den drei anderen Rahmen auf einen RLC/MAC-Block gemultiplext. Jeder der drei anderen codierten Rahmen 760, 762 und 764 ist zwei Stehlbit 768, 770 bzw. 772 zugeordnet.
Wie später besprochen werden wird, können sich vier codierte Sprachrahmen, wenn sie von verschiedenen Benutzern stammen, bei einer bevorzugten Ausführungsform einen gemeinsamen TDMA-Zeitschlitz teilen.
Jeder codierte Rahmen wird vorzugsweise in einem Burst übertragen. Da vier verschiedene Blöcke von vier verschiedenen Benutzern in der Aufwärtsstrecke kommen können, ist es nicht möglich, den RLC/MAC-Block über vier Bursts zu verschachteln. Alternativ dazu wird Blockverschachtelung für jeden Block in jedem Burst verwendet. Genauer gesagt werden die 346 Bit spaltenweise in eine rechteckige 18×20-Matrix eingefügt. Diese Matrix besitzt 360 Elemente, und deshalb sind die letzten 14 Elemente leer. Die Bit werden zeilenweise ausgelesen. Dieses Verschachtelungsschema erreicht eine minimale Distanz von 18 zwischen aufeinanderfolgenden Bit. Am Empfängerende wird die umgekehrte Prozedur (Entschachtelung) befolgt.

Claims

Verfahren zum Übertragen von Benutzerdaten in Zeitschlitzen in TDMA-Rahmen in Bursts des GSM-Formats, wobei jeder Burst durch eine Trainingssequenz (610) getrennte Datenteile (608, 612) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenteil (608) eines Bursts vor der Trainingssequenz für Daten eines ersten Benutzers und der Datenteil (612) eines Bursts nach der Trainingssequenz für Daten eines zweiten Benutzers verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Benutzerdaten Sprache umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das TDMA-System ein paketvermitteltes EDGE-Netzwerk ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das TDMA-System ein drahtloses System ist, wobei in der Aufwärtsstrecke Daten von p Benutzern so codiert werden, daß sie jeweils 1/p eines RLC/MAC-Blocks bilden, wobei die Daten von jedem Benutzer in einen jeweiligen von p Datenteilen codiert werden.
Verfahren nach Anspruch 4 bei Abhängigkeit von Anspruch 3, wobei der RLC/MAC-Block über vier TDMA-Rahmen hinweg übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Daten zur Übertragung in einen RLC/MAC-Block codiert werden, wobei der RLC/MAC-Block in einem Datenblock über mehrere Rahmen hinweg übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens zwei Benutzern zugeordnete in einen einzigen RLC/MAC-Block codiert werden, wobei die jeweiligen Benutzern zugeordneten Teile des RLC/MAC-Blocks in jeweiligen Datenteilen übertragen werden.