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Diese
Erfindung bezieht sich auf die Signalverarbeitung von Fernsprechsignalen
im Funktelephon in Übereinstimmung
mit einem spezifischen Programm oder Protokoll, das die Verfahren
der Kompression und Dekompression einer Stimme/von Daten zur Übermittlung
zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation steuert.
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Mobiltelephone
können
in einer Analog- oder einer Digitalbetriebsart betrieben werden.
Die Digitalbetriebsart ermöglicht,
dass das Fernsprechsystem aufgrund einer Kornpression eines abgehenden Stimmsignals
von einem Mobiltelephon zu der Basisstation und einer Dekompression
eines ankommenden Stimmsignals von der Basisstation zu der Mobilstation
eine erhöhte
Anzahl gleichzeitiger Kommunikationen zwischen zahlreichen Mobiltelephonen
versorgt. Die elektrische Schaltungsanordnung in dem Mobiltelephon,
die diese Funktionen bereitstellt, wird häufig als ein digitaler Signalprozessor
(DSP) bezeichnet. Um ein solches System der Kompression und Dekompression
aufrechtzuerhalten, müssen
alle Mobiltelephone, die mit einer gemeinsamen Basisstation kommunizieren,
ein gemeinsames Protokoll der Kompression und der Dekompression
verwenden. In einem modernen Zellentelephonsystem wird diese Kommunikation
unter Verwendung des Codemultiplex-Vielfachzugriffs (CDMA) in Übereinstimmung
mit internationalen Normen wie etwa IS95 und IS96, die das Protokoll
für die
Kompression und Dekompression festsetzen, leicht ausgeführt.
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An
dem Protokoll und an der entsprechenden Programmierung des DSP werden
häufig
Verbesserungen vorgenommen. Diese Verbesserungen umfassen beispielsweise
die Abtasttechniken und die Verarbeitung der Signalabtastwerte für eine verbesserte
Stimmqualität
bei gegebener Übertragungsbandbreite.
Außerdem
kann es eine Übertragung
mit wahlweiser Bandbreite geben, durch die ein Fernsprechteilnehmer
eine größere Übertragungsbandbreite
wählen
kann, wie es zur Übertragung
von Musik oder anderen Daten nützlich
sein kann. Außerdem
wird angemerkt, dass in zukünftigen
Ausführungsformen
der Schaltungsanordnung eines DSP Änderungen stattfinden können, die
die Implementierung der Kompressions- und der Dekompressionsfunktion
erleichtern. Außerdem
kann sich die Konstruktion des DSP in den von verschiedenen Herstellern
hergestellten Produkten unterscheiden.
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Das
Dokument WO-A-95 28814 des Standes der Technik offenbart ein Verfah ren
zur Anpassung einer Übertragungsbetriebsart
in einem Mobilkommunikationssystem. Das Dokument EP-A-0 459 344 des
Standes der Technik offenbart eine Vorrichtung zum Fernladen von
Software in ein Funktelephon.
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Momentane
Zellentelephone müssen
in Übereinstimmung
mit einem spezifischen Protokoll betrieben werden.
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In Übereinstimmung
mit dieser Erfindung sind ein Zellentelephonsystem und die darin
enthaltenen Mobiltelephone mit einer Fähigkeit zum Betreiben mit verschiedenen
Protokollen und Programmen versehen. Dies erleichtert die Herstellung
von Mobiltelephonen sehr, da der Hersteller nicht auf eine spezifische
Form der DSP-Schaltungsanordnung beschränkt ist. Außerdem ermöglicht das adaptive Merkmal
der Erfindung, dass die Fernsprechteilnehmer einer einzelnen Basisstation
mit verschiedenen Protokollen experimentieren, wodurch eine Umfrage der
Teilnehmer durchgeführt
werden kann, um das am meisten wünschenswerte
Protokoll zu bestimmen.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beruht auf der Tatsache, dass die momentane DSP-Schaltungsanordnung
einen programmierbaren Computer enthält, der in Verbindung mit Speichern zum
Speichern von Aufzeichnungen von Stimm/Daten-Signalen, zuzüglich einer
Vergleichs- und Korrelationsschaltungsanordnung, die die Erkennung
von Sprachmustern ermöglicht,
arbeitet. Die Sprachmuster enthalten in dem Kompressionsverfahren
beispielhaft sich wiederholende Komponenten, die ausgelassen werden
können,
um eine Kompression zu erhalten, und wieder eingefügt werden
können,
um eine Dekompression zu erhalten. Unter Verwendung von Verzögerungselementen
in Verbindung mit Multiplizierern und Summationen kann eine digitale
Filterung im Zeitbereich ausgeführt
werden. Insbesondere wird angemerkt, dass hinsichtlich der elektrischen Schaltungsanordnung
die erforderliche Hardware vorhanden ist, um zahlreiche Prozeduren
der Kompression/Dekompression auszuführen, wobei jede Prozedur durch
geeignete Programmierung des Computers implementiert wird.
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Diese
Ausführungsform
der Erfindung wird dadurch implementiert, dass die verschiedenen
Programme von Protokollanwärtern,
die Änderungen
der einzelnen Programme enthalten, um Unterschiede in den verschiedenen
Computern und in der Hilfsschaltung, die in den von verschiedenen
Herstellern hergestell ten DSPs vorhanden ist, auszugleichen, in
der Basisstation gespeichert sind. Ein Telephon, das noch nicht
programmiert worden ist und durch einen Fernsprechteilnehmer in
Dienst genommen werden soll, übermittelt, über den
Steuerkanal ein digitales Wort, das ein Programm anfordert an die
Basisstation. Das digitale Wort enthält außerdem eine Kennung des Typs
des DSP in dem Telephon, so dass die Basisstation ein für den spezifischen
DSP zugeschnittenes Programm wählen
kann.
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Als
Antwort auf die Anfrage sendet die Basisstation an das Mobiltelephon
ein Programm, das den DSP anweist, die Kompression und Dekompression von
Stimm/Daten-Signalen in Übereinstimmung
mit dem Protokoll auszuführen,
das von den zahlreichen Mobiltelephonen verwendet wird, die über die
gemeinsame Basisstation kommunizieren. Das Programm wird in den
einzelnen Mobiltelephonen gespeichert. Falls die Programmierung
geändert
werden soll, weist die Basisstation die Telephone in ihrem Versorgungsbereich
an, ein neues Programm zu empfangen, und geht daraufhin zum Senden
des neuen Programms über,
das das zuvor in den jeweiligen Mobiltelephonen gespeicherte Programm
ersetzt.
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Bei
der Verwendung solcher heruntergeladener Programme durch die Mobiltelephone
kann es beispielsweise während
Intervallen starken Verkehrs ernste Beschränkungen an die Bandbreite geben, um
den Spitzenbedarf am Fernsprechdienst, wie er tagsüber auftreten
kann, zu versorgen. Allerdings gibt es spät nachts weniger Verkehr, wobei
den Teilnehmern eine größere Bandbreite
zugeordnet werden kann, mit der sich daraus ergebenden Verbesserung
der Wiedergabetreue und/oder Geschwindigkeit der Kommunikation.
Die Kompressionsbetriebsart beruht auf der verfügbaren Bandbreite und wird
dementsprechend zur Anpassung an die schmale Bandbreite tagsüber und
an die breite Bandbreite nachts auf Befehl der Basisstation geändert. Diese Änderung
des Protokolls kann dadurch ausgeführt werden, dass zu Beginn
jeder der Zeiten mit hohem und niedrigem Verkehr ein neues Programm
an die Mobiltelephone übertragen
wird. Alternativ können
die Mobiltelephone auf Wunsch beide Programme steuern, wobei auf
Anweisung der Basisstation eine Umschaltung zwischen den Programmen
stattfindet. Ein weiteres Beispiel des Falls einer solchen Umschaltung ist
die Bewegung des Mobiltelephons aus einem Versorgungsbereich mit
hohem Verkehr einer Stadtbasisstation in den Versorgungsbereich
mit niedrigem Verkehr einer Vorortbasisstation.
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Die
oben erwähnten
Aspekte und weitere Merkmale der Erfindung werden in der folgenden
Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform
erläutert,
die in Verbindung mit den Figuren der beigefügten Zeichnung zu nehmen ist,
in denen:
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1 graphisch
ein Zellentelephon mit mehreren Versorgungsbereichen unter der Steuerung
jeweiliger Basisstationen zeigt, wobei jeder Versorgungsbereich
mehrere Mobilstationen besitzt;
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2 ein
Blockschaltplan einer Telephonschaltungsanordnung in einer Mobilstation
ist, wobei die Schaltungsanordnung in Übereinstimmung mit der Erfindung
programmierbar ist;
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3 eine
Gruppe von vier Graphen ist, die auf stilisierte Weise eine mögliche Stimmkompressions-Betriebsart
in Abhängigkeit
von der verfügbaren Bandbreite
veranschaulichen; und
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4 eine
weitere Gruppe von vier Graphen zeigt, die auf stilisierte Weise
eine weitere zur Verwendung in einem Funktelephonsystem geeignete Stimmkompressions-Betriebsart
veranschaulichen.
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Gleich
bezeichnete Elemente, die in verschiedenen Figuren erscheinen, beziehen
sich in den verschiedenen Figuren auf das gleiche Element, wobei
auf sie aber möglicherweise
nicht in der Beschreibung für
alle Figuren Bezug genommen wird.
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1 zeigt
ein Zellentelephonsystem 10 mit mehreren Basisstationen 12,
die jeweilige durch die Zellen 14 dargestellte Versorgungsbereiche
versorgen. In jeder der Zellen 14 befinden sich Mobiltelephonstationen 16,
die in irgendeiner der Zellen 14 über die jeweilige Basisstation 12 kommunizieren. Die
Kommunikation zwischen Mobilstationen 16, die sich in verschiedenen
Zellen 14 befinden, enthält eine Signalübertragung
zwischen den Basisstationen 12 der jeweiligen Zellen 14.
Diese Kommunikation kann durch Nachrichtenverbindungen, die sich
auf der Erde befinden, oder über
einen Satelliten, der die Erde umkreist, ausgeführt werden. In dieser Beschreibung
bezieht sich eine Mobilstation 16 auf eine Mobilstation,
die von einem Fahrzeug geführt
wird. Allerdings ist der Begriff "Mobilstation" auch auf eine Situation anwendbar,
in der ein Zellentelephon an einem festen Ort wie etwa an einem
fernen Ort, wo es unpraktisch ist, Fernsprechleitungen zu haben,
angeordnet ist.
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Selbstverständlich besitzen
die Telephone an den jeweiligen Mobilstationen 16 die Fähigkeit, während der
Sendung abgehender Signale digital mit Stimmkompression zu kommunizieren
und während des
Empfangs ankommender Signale digital mit Stimmdekompression zu kommunizieren.
Auch wenn die Erfindung anhand von Stimmsignalen beschrieben werden
soll, können über das
System 10 selbstverständlich
andere Formen von Signalen wie etwa Daten- und Musiksignale übermittelt
werden. Moderne Zellentelephone enthalten einen (im Folgenden zu beschreibenden)
DSP, der eine elektrische Schaltungsanordnung zur Ausführung der
Funktionen der Kompression des Stimmsignals und der Dekompression
des Stimmsignals enthält,
wobei diese beiden Funktionen mit Hilfe eines Computers in dem DSP ausgeführt werden,
der die Kompressions- und
die Dekompressionsschaltungsanordnung in Übereinstimmung mit einem spezifischen
Kompressions/Dekompressions-Protokoll betreibt. Das Protokoll kann spezifische
Abtastbetriebsarten des Stimmsignals bestimmen und kann außerdem eine
Ausgangsbandbreite des komprimierten Signals bestimmen. Beispielsweise
ist in Situationen mit hohem Fernsprechverkehr eine verhältnismäßig niedrige
Bandbreite verfügbar,
um das System 10 an die Aufgabe anzupassen, zahlreiche
Telephongespräche
bei einer Nebenbedingung der Gesamtbandbreite zu übermitteln. Demgegenüber kann
in Situationen, in denen der Fernsprechverkehr verhältnismäßig niedrig
ist, für die
komprimierten Stimmsignale eine höhere Bandbreite zugeordnet
werden, während
die Gesamtbandbreitenbeschränkung
für das
System 10 weiter aufrechterhalten wird.
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Die
Menge des Fernsprechverkehrs, gleich, ob es hoher oder niedriger
Fernsprechverkehr ist, hängt
von der Tageszeit in irgendeiner der Zellen 14 und außerdem vom
Wesen des Gebiets wie etwa einem ländlichen Gebiet oder einem
Stadtgebiet in einer Zelle 14 ab. Die Erfindung schafft
die Fähigkeit, das
Protokoll in den Telephonen irgendeiner der Zellen 14 zu ändern, um
es an die durch die Menge des Fernsprechverkehrs gestellten Beschränkungen
an die Bandbreite des komprimierten Signals anzupassen. Beispielsweise
repräsentieren
zwei der Zellen 14A und 14B ländliche Gebiete mit verhältnismäßig niedrigem
Verkehr, während
sich eine dritte Zelle 14C in einem Stadtgebiet mit verhältnismäßig hohem
Verkehr befindet. Eine der Mobilstationen 16A bewegt sich zwischen
der ländlichen
Zelle 14A und der Stadtzelle 14C. Die Basisstationen 12 der
zwei Zellen 14A und 14C können mit demselben Protokoll
arbeiten oder können
mit verschiedenen Protokollen arbeiten, um die breitere zulässige Signalbandbreite der
Zelle 14A und die schmalere zulässige Bandbreite der Zelle 14C zu
nutzen. Die breitere Bandbreite ist vorteilhaft, um eine höhere Wiedergabetreue
für die übertragenen
Stimmsignale zu schaffen, während
die schmalere Bandbreite der Zelle 14C vorteilhaft ist, um
eine größere Anzahl
gleichzeitiger Fernsprechverbindungen zu ermöglichen. Dementsprechend muss
das System 10 bei der Gesprächsumschaltung der Station 16A zwischen
den Basisstationen 12 der Zellen 14A und 14C in Übereinstimmung
mit der Erfindung die Fähigkeit
besitzen, das Protokoll zu ändern,
falls diese Änderung
erforderlich ist. Demgegenüber
umfasst die Bewegung der Mobilstation 16B aus der Zelle 14A in
die Zelle 14B eine Gesprächsumschaltung, in der keine Änderung
des Gesprächsprotokolls
erforderlich ist, da diese beiden Zellen 14A und 14B ländliche
Gebiete mit niedrigem Verkehr sind.
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2 zeigt
Einzelheiten der Konstruktion eines Zellentelephons 18,
das in jeder der Mobilstationen 16 aus 1 verwendet
wird. Das Zellentelephon 18 in 2 umfasst
einen Codec 20, einen Basisband-Signalisierungsabschnitt 22 und
einen RF-Abschnitt (Funkfrequenzabschnitt) 24. Über einen
Analog/Digital-Umsetzer (A/D-Umsetzer) 28 in dem Codec 20 ist
ein Mikrophon 26 mit dem Basisband-Signalisierungsabschnitt 22 verbunden
und bei einem Digital/Analog-Umsetzer (D/A-Umsetzer) 32 in dem
Codec 20n ist ein Lautsprecher 30 mit dem Basisband-Signalisierungsabschnitt 22 verbunden.
Der A/D-Umsetzer 28 und der D/A-Umsetzer 32 werden durch
einen gemeinsamen Takt 34 angesteuert. Zur Kommunikation
mit einer der Basisstationen 12 über eine Funkverbindung 38 ist
mit dem RF-Abschnitt 24 eine Antenne 36 verbunden.
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Der
RF-Abschnitt 24 umfasst einen Sender 40, einen
Duplexer 42, einen Empfänger 44,
einen Modulator 46, einen Demodulator 48 und einen
Trägerschwingungsoszillator 50.
Im Betrieb des RF-Abschnitts 24 werden abgehende komprimierte
Stimmsignale von dem Basisband-Signalisierungsabschnitt 22 zur Übertragung
an die Basisstation 12 durch den Sender 40 und
den Duplexer 42 mit der Antenne 36 gekoppelt.
Die in der Antenne 36 von der Basisstation 12 empfangenen
komprimierten Signale werden über
den Duplexer 42 und den Empfänger 44 an den Basisband-Signalisierungsabschnitt 22 angelegt.
Die abgehenden komprimierten Stimmsignale des Basisband-Signalisierungsab schnitts 22 werden über den Modulator 46 einer
von dem Oszillator 50 gelieferten Trägerschwingung aufmoduliert,
bevor sie über
den Sender 40 gesendet wird. Die von dem Empfänger 44 empfangenen
Signale werden mit Hilfe eines von dem Oszillator 50 gelieferten
Trägerschwingungs-Referenzsignals über den
Demodulator 48 demoduliert, um ein demoduliertes Stimmsignal
für den Basisband-Signalisierungsabschnitt 22 zu
liefern. Der Basisband-Signalisierungsabschnitt 22 besitzt einen
Vocoder 52, der die Funktionen der Kompression der abgehenden
Stimmsignale und der Dekompression der ankommenden Stimmsignale
bereitstellt. Der Vocoder 52 enthält einen Kompressor 54, einen
Expander 56 und einen Computer 58. Der Computer 58 bildet
einen Teil des Kompressors 54 und des Expanders 56,
ist aber als ein getrenntes Element gezeigt, um die Beschreibung
des Telephons 18 zu erleichtern. Die elektrische Schaltungsanordnung
für den
Vocoder 52 ist in einer einzelnen Einheit, d. h. in einem
DSP 60, vorgesehen, die außerdem einen Eingangsspeicher 62 zum
Speichern einer Folge von Signalabtastwerten von dem A/D-Umsetzer 28 und
einen Analysator 64 zum Analysieren der Folge der gespeicherten
Signalabtastwerte, um Charakteristiken des Stimmsignals zu erhalten,
enthält.
Diese Charakteristiken werden von dem Computer 58 beim
Implementieren der Kompression des Stimmsignals durch den Kompressor 54 verwendet.
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Ferner
umfasst der Basisband-Signalisierungsabschnitt 22 einen
ersten Programmspeicher 66, einen optionalen zweiten Programmspeicher 68, einen
Umschalter 70 zum Umschalten zwischen den zwei Speichern 66 und 68,
einen Codierer 72, einen Summierer 74 und einen
Decodierer 76, der den Umschalter 70 betätigt. Die
Verwendung des Analysators 64 durch den Computer 58 im
Verfahren des Analysierens verschiedener Aspekte der Stimmsignalform
wird in Übereinstimmung
mit einem vorgegebenen Protokoll ausgeführt, wie es in einem in dem Speicher 66 gespeicherten
Computerprogramm dargestellt ist. Außerdem bestimmt das Protokoll
die Zusammenarbeit des Computers 58 mit dem Kompressor 54 beim
Auswählen
von Abtastwerten der an den Kompressor 54 anzulegenden
Signalform und sowie Algorithmus, durch den die Kompression stattfindet.
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Es
sind verschiedene Kompressionsbetriebsarten wohlbekannt, die hier
für das
Verständnis der
Erfindung nicht ausführlich
diskutiert zu werden brauchen. Der Expander 56 dekomprimiert
auf komplementäre
Weise zu der Kompression das von einer fernen Mobilstation ausgehende
digitalisierte Stimmsignal, um es wiederherzustellen. Der Konverter 28 arbeitet
in der Weise, dass er eine ausreichende Anzahl digitalisierter Abtastwerte
pro Sekunde der in dem Mikrophon 26 empfangenen Stimmsignalform liefert,
die eine Nachbildung der Stimmsignalform in der fernen Mobilstation
ermöglicht,
während
der Expander 56 auf ähnliche
Weise eine ausreichende Anzahl digitaler Abtastwerte einer empfangenen
Stimmsignalform liefert, die ermöglicht,
dass der Umsetzer 32 ein analoges Stimmsignal mit hoher
Qualität
wiedergibt. Der Takt 34 führt dem Computer 58 Taktsignale
zu, um den Computer 58 sowie die anderen Komponenten des
DSP 60 synchron mit dem Betrieb der Umsetzer 28 und 32 zu
betreiben.
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Außerdem ist
in dem Basisband-Signalisierungsabschnitt 22 ein Controller 78 enthalten,
der mit dem Computer 58 verbunden ist, um die wohlbekannten
Grundbetriebsarten des Telephons 18 zu steuern. Diese Betriebsarten
umfassen den Aufbau eines Telephongesprächs in Reaktion auf die Eingabe
einer gewählten
Nummer über
ein mit dem Controller 78 verbundenes Tastenfeld 80,
eine Anzeige einer Eingabeaufforderungsnachricht und anderer Nachrichten
auf einer mit dem Controller 78 verbundenen Anzeige 82 und
ein Reagieren auf eine von einer fernen Mobilstation aufgebautes
ankommendes Telephongespräch.
In der Praxis der Erfindung gibt es weitere zu verwendende Funktionen.
Eine dieser Funktionen ist die Benachrichtigung der Basisstation 12 über den
besonderen Typ der in dem DSP 60 verwendeten Schaltungsanordnung,
wodurch ermöglicht
wird, dass die Basisstation 12 eine für den Betrieb des DSP 60 angepasste
Version des Programms herunterlädt.
Das Programm wird heruntergeladen, indem es in der Ablage in dem
Speicher 66 angeordnet wird.
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Falls
in dem Speicher 66 kein Programm gespeichert ist oder falls
ein Nutzer des Telephons 18 über das Tastenfeld 80 einen
Wunsch erkennen lässt,
dass er ein Programm verwenden möchte,
das ein anderes Protokoll bereitstellt, oder falls ein RSSI 84 des
Telephons 18 dem Controller 78 signalisiert, dass
die Signalstärke
in einer Nachbarschaft einer der Zellen 14 (1)
stärker
als die Signalstärke
in der momentanen Zelle 14 ist, weist der Controller 78 den
Computer 58 an, eine Anforderung für eine Protokolländerung
an die Basisstation 12 auszugeben. Die Anforderung wird
unter Verwendung des Codierers 72 implementiert, der ein
Wort codiert, das eine erste Menge von Bits besitzt, die die Anforderung
bestimmen, und eine zweite Menge von Bits besitzt, die den Typ der
Schaltungsanordnung in dem DSP 60 bestimmen. Das von dem
Codierer 72 ausgegebene Wort wird über den Summierer 74 dem
Ausgangssignal des DSP 60 hinzugefügt. Der Summierer 74 dient
dazu, das Ausgangssignal des Codierers 72 mit dem Ausgangssignal
des Kompressors 54 zu verschachteln, so dass die Anforderung
für die
Protokolländerung
in geeigneten durch den Computer 58 gelieferten Zeitschlitzen über den
Steuerkanal des Telephons 18 an die Basisstation 12 gesendet
wird.
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Die
Protokolländerung
wie etwa eine Änderung
der Bandbreitenzuordnung in Übereinstimmung mit
einer spezifischen Tageszeit kann ebenfalls durch die Basisstation 12 begonnen
werden. Auf jeden Fall sendet die Basisstation 12, gleich,
ob die Anforderung für
die Protokolländerung
in der Mobilstation 16 oder in der Basisstation 12 begonnen
wird, ein Befehlswort, von dem der Decodierer 76 erkennt,
dass es bedeutet, dass eine Protokolländerung stattfinden soll. Der
Decodierer 76 reagiert auf verschiedene Merker oder Zeiger,
die in verschiedenen digital formatierten Wörtern in dem Empfangssignalkanal
am Ausgang des Demodulators 48 angeordnet sind, wobei diese
Merker wohlbekannt sind. Der Decodierer 76 lässt den
Computer 58 durch Untersuchung der Merker erkennen, dass
auf dem Empfangskanal ein Steuersignal oder eine Stimmnachricht
vorhanden ist.
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Bei
Benachrichtigung durch den Decodierer 76, dass eine Protokolländerung
auszuführen
ist, legt der Computer 58 über den Controller 78 an
die Anzeige 82 eine Nachricht an, die einen Fernsprechteilnehmer
darauf aufmerksam macht, dass es eine vorübergehende Verzögerung für eine Protokolländerung
gibt. Bei den momentan verfügbaren
digitalen Übertragungsraten
und bei der Menge von Bits, die in einem typischen Programm für den Betrieb
eines DSP enthalten sind, kann eine Übertragung eines neuen Programms,
das das neue Protokoll enthält,
in einem Zeitintervall von weniger als etwa 15 Sekunden ausgeführt werden.
Dementsprechend leert der Computer 58 den Programmspeicher 66 und
aktiviert er den Umschalter 70, um den Ausgang des Demodulators 48 mit
dem Programmspeicher 66 zu koppeln, um das Programm in
den Speicher 66 herunterzuladen. Falls der optionale zweite
Programmspeicher 68 verwendet wird, wird das neue Protokollprogramm
daraufhin anstatt in den Programmspeicher 66 über den
Umschalter 70 in den zweiten Programmspeicher 68 heruntergeladen.
In diesem Fall löscht
der Computer 58 nicht den ersten Programmspeicher 66,
sondern ermöglicht
er, dass die beiden Programme gleichzeitig in den Speichern 66 bzw. 68 gespeichert
sind. Außerdem
ist es nicht erforderlich, während
des Herunterladens des neuen Programms durch das Telephon 18 die
Fernsprechübertragung zu
unterbrechen.
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Nach
Abschluss des Herunterladens des neuen Programms in den zweiten
Programmspeicher 68 schaltet der Computer 58 einfach
die Programmauslesung von einer Auslesung aus dem Speicher 66 auf
eine Auslesung aus dem Speicher 68 um. Falls in einem späteren Zeitintervall
ein drittes Protokoll implementiert werden soll, leert der Computer 58 den
Inhalt des ersten Programmspeichers 66, während er
den Betrieb des DSP 60 anhand des in dem zweiten Programmspeicher 68 gespeicherten zweiten
Protokolls fortsetzt. Nach dem Leeren des Inhalts des ersten Programmspeichers 66 wird
das dritte Protokollprogramm in den ersten Programmspeicher 66 heruntergeladen.
Auf diese Weise können ohne
Unterbrechung der Fernsprechverbindung zahlreiche Ersetzungen und Änderungen
des Protokolls ausgeführt
werden. Dies ist besonders nützlich im
Fall einer Gesprächsumschaltung
einer Mobilstation wie etwa der Stationen 16A–C (1),
die sich zwischen zusammenhängenden
Zellen 14 bewegen.
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3 stellt
auf stilisierte Weise einen möglichen
Betrieb des DSP 60 (2) in dem
Verfahren des Analysierens der Stimmsignalform durch den Analysator 64 und
des Komprimierens der Stimmsignalform beim Dekomprimieren spezifischer
Abtastwerte in dem Kompressor 54 dar. Selbstverständlich ist
dies einfach ein Beispiel zur Demonstration der Sprachkompression,
das nicht notwendig in einem Funktelephon verwendet wird. Der erste
Graph aus 3 zeigt einen wiederholten Abschnitt
einer Stimmsignalform, in der sich in jedem Abschnitt die Amplitude
einer quasi-sinusförmigen
Komponente 86 mit zunehmender Zeit ändert, wobei die Änderung der
Amplitude z. B. eine sich verringernde Amplitude ist, die auf periodische
Weise zu ihrer ursprünglichen Amplitude
zurückkehrt
und die Verringerung der Amplitude wieder aufnimmt. Die Einhüllende der
sich verringernden Amplitude ist bei 88 angegeben. Die von
dem A/D-Umsetzer 28 (2) gelieferten
Abtastpunkte 90 sind durch kleine Punkte auf den quasi-sinusförmigen Komponenten 86 der
Stimmsignalform angegeben. Eine üblicherweise
von den Umsetzern 28 und 32 (2)
verwendete Abtastfrequenz beträgt
beispielhaft 8000 Hz (Hertz), wobei jeder Abtastwert durch 8 Bits
dargestellt wird. Dies gibt eine Gesamtrate von 64.000 Bits pro
Sekunde. Eine typische Übertragungsbandbreite
ermöglicht
lediglich 8000 Bits pro Sekunde, wobei der Kompressor 54 dementsprechend
die Bits des Stimmsignals mit einer Durchschnittsrate von 8000 Bits
pro Sekunde ausgibt. Bei der CDMA-Übertragung können die
Bits von der Signalform durch ein Datenbündelsignal übertragen werden, auf das eine
Pause bis zur nächsten
Datenbündelsignalübertragung
folgt.
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Falls
die Grundfrequenz der quasi-sinusförmigen Komponente 86 beispielsweise
400 Hz beträgt,
ist die Dauer einer Periode der Komponente 86 2,5 ms (Millisekunden).
In Bezug auf das Format einer akustischen Signalform gibt es quasi-periodische Intervalle,
die typisch über
einen Bereich von 20–40 ms
reichen. Somit kann in Bezug auf die stilisierte Signalform des
ersten Graphen aus 3 angenommen werden, dass sich
das periodische Wesen der Einhüllenden 88 über etwa
10 Perioden erstreckt. Bei der vorstehenden Abtastrate von 8000
Abtastwerten pro Sekunde gibt es zwanzig Abtastpunkte 90 pro
Zyklus der quasi-sinusförmigen
Komponente 86. Die Signalform des ersten Graphen aus 3,
wie sie durch die Abtastpunkte 90 dargestellt wird, wird
zur Betrachtung durch den Analysator 64 in dem Eingangsspeicher 62 (2)
gespeichert.
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In Übereinstimmung
mit einem möglichen Protokoll
für die
Sprachkompression können
ausgewählte
Perioden der Komponente 86 entnommen werden. In dem ersten
Graphen gibt es für
jede Wiederholung der Einhüllenden 88 vier
Wiederholungen der Komponente 86. In dem zweiten Graphen
aus 2 wird innerhalb jeder Wiederholung der Einhüllenden 88 eine
mögliche
Auswahl der Abtastwerte der ersten und der vierten Periode der Komponente 86 ausgewählt. Eine
solche Auswahl ermöglicht
die Wiedergewinnung der Einhüllenden 88.
Angesichts des sich wiederholenden Wesens der Einhüllenden 88 und
der im Wesentlichen konstanten Frequenz der quasi-sinusförmigen Komponente
kann des Kompressionsprotokoll ein Überspringen der nächsten drei
Wiederholungen der Einhüllenden 88 und eine
Wiederaufnahme beim Bilden der Abtastwerte der Komponente 86 in
der nächsten
Wiederholung der Einhüllenden 88 liefern.
Wie in dem zweiten Graphen aus 3 angegeben
ist, werden hier wieder die Abtastwerte der ersten und der vierten
Periode der Komponente 86 gebildet. Das Bilden der Abtastpunkte
nur von zwei der insgesamt vier Perioden der Komponente 86 führt zu einer
Teilung durch 2 im Durchschnittswert der Abtastrate. Das Überspringen der
nächsten
drei Wiederholungen der Einhüllenden 88 liefert
eine Untersuchung nur einer von jeweils vier der Signalformen innerhalb
der Wiederholungen der Einhüllenden 88.
Dies führt
zu einer weiteren Division durch einen Faktor vier bei der Durchschnittsabtastrate,
was eine Gesamtverringerung um einen Faktor 8 in der Durchschnittsabtastrate
ergibt. Dadurch hat der DSP 60 die oben erwähnte Anforderung
einer Verringerung der Abtastrate um einen Faktor von 8 erreicht.
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Falls
sich eine Mobilstation wie etwa die Station 16A (1)
von der Zelle 14C in die Zelle 14A bewegen soll
(1), erfährt
die Station 16A die oben erwähnte Verringerung des Fernsprechverkehrs.
Somit kann die Basisstation der Zelle 14A wie oben angemerkt
ein Protokoll verwenden, das eine Verdopplung der verfügbaren Bandbreite
ermöglicht. Wie
in dem dritten Graphen aus 3 gezeigt
ist, wird das Protokoll in diesem Fall dadurch implementiert, dass
die Entnahme von doppelt soviel Abtastwerten zugelassen wird. Der
dritte Graph zeigt eine mögliche
Abtastbetriebsart bei der oberen Grenze der Abtastrate. Anstatt
lediglich Abtastwerte der ersten und der vierten Periode der Signalform
in einer einzelnen der Wiederholungen der Einhüllenden 88 zu bilden,
zeigt der dritte Graph, dass in einer einzelnen der Wiederholungen
der Einhüllenden 88 die
Abtastwerte aller Perioden der Signalformen gebildet werden.
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Der
vierte Graph aus 3 zeigt ein alternatives Protokoll
zur Verdopplung der Anzahl der Abtastwerte. In dem vierten Graphen
ist das Schema, in dem die Abtastwerte der Signalform in einer einzelnen
der Wiederholungen der Einhüllenden 88 gebildet
werden, dasselbe, wie es in dem zweiten Graphen gezeigt ist. Allerdings
gibt es in dem vierten Graphen ein Überspringen nur einer Wiederholung der
Einhüllenden 88 vor
der Entnahme weiterer Abtastwerte. Im Vergleich zu der Abtastbetriebsart
des zweiten Graphen werden dadurch in der Abtastbetriebsart des
vierten Graphen doppelt soviel Abtastwerte gebildet. Der dritte
und der vierte Graph veranschaulichen, wie ein anderes Abtastprotokoll
für die Kompression
einer Stimmsignalform verwendet werden kann, während für das von dem Kompressor 54 (2)
ausgegebene Signal die gleiche durchschnittliche Abtastrate oder
Bandbreite aufrechterhalten wird. Durch den Expander 56 (2)
wird die umgekehrte Operation zu der in den vier Graphen aus 3 veranschaulichten
ausgeführt,
um ein ankommendes Stimmsignal von einer fernen Mobilstation 16 wiederzugewinnen.
Der zweite und der dritte Graph oder der zweite und der vierte Graph
veranschaulichen, wie eine Änderung
des Kompressions/Dekompressions-Protokoll eine Änderung der durchschnittlichen
Abtastrate und der erforderlichen Bandbreite erreichen kann.
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4 zeigt
eine Menge von vier Graphen, die ein weiteres Beispiel eines Verfah rens
für die Stimmsignalkompression
darstellen, wobei dieses Verfahren zur Verwendung in einem Mobiltelephon geeignet
ist. Der erste Graph zeigt eine stilisierte Stimrnsignalform, die über ein
betrachtetes Zeitintervall im Wesentlichen periodisch ist. Jede
Periode der Signalform weist einen großen Impuls P auf, auf den eine
Folge S kleinerer Impulse folgt. Der zweite Graph zeigt eine Verarbeitung
der vorstehenden Signalform, die eine 2 : 1-Kompression des Stimmsignals
schafft. In dem zweiten Graphen gibt es eine im Wesentlichen periodische
Signalform, wobei jede Periode den Impuls P, gefolgt von der Folge
S, gefolgt von einem leeren Intervall B mit einer Dauer, die gleich
einer Periode des Stimmsignals (erster Graph) ist, umfasst. Das
leere Intervall B wird nicht übertragen,
was eine Verringerung der übertragenen
Datenmenge schafft, um die Sprachkompression auszuführen. Der
dritte Graph zeigt eine weitere Kompression in einem Verhältnis von
4 : 1, die dadurch ausgeführt wird,
dass vier aufeinander folgende Perioden des Stimmsignals (erster
Graph) durch den Impuls P, gefolgt von der Folge S, gefolgt von
zwei leeren Intervallen B, ersetzt werden. Die zwei leeren Intervalle
B werden nicht übertragen.
Der vierte Graph zeigt eine weitere Kompression in einem Verhältnis von
8 :, die dadurch ausgeführt
wird, dass acht aufeinander folgende Perioden des Stimmsignals (erster
Graph) durch den Impuls P, gefolgt von der Folge S, gefolgt von
vier leeren Intervallen B, ersetzt werden. Die vier leeren Intervalle
B werden nicht übertragen.
Dadurch kann durch das Verfahren aus 4 ein gewünschtes
Kompressionsverhältnis
geschaffen werden. Dieses Verfahren der Stimmkompression kann von
dem DSP 60 verwendet werden.
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Selbstverständlich dient
die oben beschriebene Ausführungsform
der Erfindung lediglich zur Veranschaulichung, wobei dem Fachmann
auf dem Gebiet Änderungen
einfallen können.
Dementsprechend soll die Erfindung nicht als auf die hier offenbarte
Ausführungsform
beschränkt
verstanden werden, sondern lediglich wie durch die beigefügten Ansprüche definiert
beschränkt
sein.