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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Telekommunikationsvorrichtungen und
insbesondere auf Sender, die in den Telekommunikationsvorrichtungen
verkörpert
sind.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
modernen digitalen und analogen zellularen Telekommunikationssystemen,
kommuniziert eine zellulare Basisstation mit mehreren Mobileinheiten
während
alleinige Kommunikationsverbindungen mit den Mobilstationen aufrechterhalten
werden. Eine Basisstation kann ein Trägersignal übertragen, das eine Zusammensetzung
aller alleinigen Trägersignale
ist. Jede Empfangseinheit empfängt
das zusammengesetzte Trägersignal
und extrahiert eine gewünschte
Information von dem zusammengesetzten Trägersignal. Das zusammengesetzte Trägersignal
entspricht den kombinierten Trägersignalen,
welche auf verschiedenen Trägerfrequenzen
oder auf einer gemeinsamen Trägerfrequenz übertragen
werden. Das zusammengesetzte Trägersignal
wird über einen
linearen Leistungsverstärker
verstärkt,
der eine endliche Spitzenleistungskapazität hat. Der lineare Leistungsverstärker sollte
in seinem linearen Bereich betrieben werden, so dass eine Verzerrung
des zusammengesetzten Trägersignals
verhindert wird, welche ebenfalls unerwünschte störende Ausstrahlungen verursacht.
Deshalb sollte die höchstmögliche Spitze
der Amplitude des verstärkten,
zusammengesetzten Trägersignals
unterhalb der Spitzenleistungskapazität des linearen Leistungsverstärkers des
Senders sein.
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In
Systemen, in denen das verstärkte
Trägersignal
eine Zusammensetzung mehrerer Trägersignale
ist, kann die höchstmögliche Spitzenamplitude des
Trägersignals,
ebenfalls als Spitzenleistung definiert, beträchtlich groß sein. Die Spitzenleistung
des zusammengesetzten Trägersignals
steigt als eine Quadratfunktion der Anzahl von Trägersignalen
an, aus denen es zusammengesetzt ist. Beispielsweise ist die Spitzenleistung
eines zusammengesetzten Trägersignals
ungefähr
einhundert mal größer als
die Durchschnittsleistung der einzelnen Trägersignale wenn ein Basisstationssender
ein zusammengesetztes Trägersignal,
umfassend 10 Trägersignale,
sendet. In solch einem System sollte der lineare Leistungsverstärker einen
schwierigen linearen Betriebsbereich haben, der eine große Hürde für die Konstruktion
darstellt und der den linearen Leistungsverstärker innerhalb seiner Betriebserfordernisse
hält. Infolge
dessen sind die Kosten und die Effizienz der linearen Leistungsverstärker in
solch einem System wesentlich höher.
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Eine
Clipping-Technik ist ein allgemein verwendetes Verfahren zum Erleichtern
der Betriebsanforderungen der Leistungsverstärker. Bei diesem Verfahren
wird das Signal, falls die Spitzenamplitude des zusammengesetzten
Trägersignals
oberhalb eines bestimmten Pegels ist, bevor es an den Leistungsverstärker eingegeben
wird, abgeschnitten ("clipped"). Jedoch resultiert
aus der Clipping-Technik oft eine deutliche Signalverschlechterung.
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In
einer anderen Technik zum Steuern des Spitzenleistungspegels eines
zusammengesetzten Trägersignals
wird ein Schema einer Blockcodierung verwendet. In dem Blockcodierschema
wird jedes Trägersignal
des zusammengesetzten Trägersignals mit
einem Code codiert; als Ergebnis kann der Spitzenleistungspegel
des zusammengesetzten Trägersignals
auf einen Pegel verändert
werden, so dass das resultierende verstärkte zusammengesetzte Trägersignal
nicht verzerrt werden würde.
Bei diesem Verfahren werden die Codes vorbestimmt und trivialer
Weise ausgewählt,
bevor irgendein Inhalt der Informationssignale bekannt ist; somit
ist es möglich, dass
das verstärkte
zusammengesetzte Trägersignal auf
einem Pegel weit oberhalb irgendeines akzeptablen Pegels verzerrt
wird. Die Implementierung eines Blockcodierschemas wurde aufgrund
unvorhersagbarer Ergebnisse verhindert, weil die Codes für jedes Trägersignal
nachlässig
ausgewählt
wurden.
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EP-A-0
584 534 beschreibt ein Verfahren und ein System zum Senden und Empfangen
von Digitalsignalen über
eine Sendeverbindung, in der die Spitzenleistung von Datensequenzen
durch Verwenden eines Shaping-Codes verringert wird, welcher Sequenzen
mit hoher Leistung gegen Sequenzen mit niedriger Leistung ersetzt.
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Somit
besteht ein Bedarf für
ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Senden eines zusammengesetzten
Signals, welches effektiv das Spitzen-zu-Durchschnitts-Amplitudenverhältnis des übertragenen
zusammengesetzten Trägersignals verringert.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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In
einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Kommunikationssystem
zum Senden eines zusammengesetzten Trägersignals gemäß Anspruch
1 zur Verfügung.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Senden
eines zusammengesetzten Trägersignals
zur Verfügung,
wie in Anspruch 7 beansprucht.
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Weitere
Aspekte sind in den abhängigen
Ansprüchen
beansprucht.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung sind insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
Die Erfindung kann am Besten unter Bezugnahme auf die folgenden
Zeichnungen verstanden werden, in deren verschiedenen Figuren gleiche Bezugszeichen
identische Elemente kennzeichnen, und in denen:
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1 im
Allgemeinen ein Blockdiagramm und eine Signalisierungshierarchie
eines zellularen Kommunikationssystems darstellt;
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2 im
Allgemeinen ein Blockdiagramm eines Funkfrequenzsenders darstellt,
welcher ein zusammengesetztes Signal erfindungsgemäß analysiert;
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3 im
Allgemeinen ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines zusammengesetzten
Trägergenerators
darstellt, welcher ein digitales zusammengesetztes Trägersignal
enthält;
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4 im
Allgemeinen ein Blockdiagramm eines Signalverarbeitungsblocks gemäß der Erfindung darstellt;
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5 erfindungsgemäß im Allgemeinen
ein Blockdiagramm eines Signalverarbeitungsblocks für ein analoges
System darstellt; und
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6 allgemein
ein Ausführungsbeispiel
eines Codierers einschließlich
eines Sprachcodierers und eines Kanalcodierers darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Ein
Kommunikationssystem empfängt
und codiert eine Vielzahl von Informationssignalen gemäß Codierzuordnungen,
um eine Vielzahl von codierten Basisbandsignalen zu erzeugen. Von
diesen Signalen wird ein simuliertes zusammengesetztes Trägersignal
ausgebildet, welches all die Eigenschaften eines wirklichen zusammengesetzten
Trägersignals
aufweist, welches das Resultat gewesen wäre, wenn die Vielzahl von codierten
Basisbandsignalen ausgebildet worden wäre. Das simulierte zusammengesetzte
Trägersignal
wird analysiert, um sein Spitze-zu-Durchschnitt-Verhältnis zu
analysieren. Das Kommunikationssystem wählt unterschiedliche Codierzuordnungen
zum Codieren der Vielzahl von Informationssignalen aus, wenn basierend
auf dem bestimmten Spitze-zu-Durchschnitt-Verhältnis und
einem Auswahlkriterium die Codierzuordnungen nicht die gewünschten
Ergebnisse erzeugt.
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Das
Kommunikationssystem wählt
verschiedene Codierzuordnungen aus, bis zumindest eine oder mehrere
gewünschte
Codiertechniken identifiziert wurden, ordnet den Codiertechniken
einen Rang zu und führt
eine abschließende
Auswahl der Codiertechnik durch, um die Spitze-zu-Durchschnitt-Verhältniserfordernisse
zu erfüllen.
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Das
Kommunikationssystem zum Senden des zusammengesetzten Trägersignals
umfasst einen Codierer zum Codieren einer Vielzahl von Informationssignalen
gemäß einer
Codiertechnik, um eine entsprechende Vielzahl von codierten Basisbandsignalen
zu erzeugen, und einen Prozessor zum Verarbeiten der Vielzahl von
codierten Basisbandsignalen, um ein simuliertes, zusammengesetztes
Trägersignal
auszubilden. Der Prozessor analysiert das simulierte zusammengesetzte
Trägersignal
basierend auf den Spitze-zu-Durchschnitt-Amplitudenverhältniserfordernissen.
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Das
simulierte zusammengesetzte Trägersignal
hat die Eigenschaften eines wirklichen zusammengesetzten Trägersignals,
welches das Ergebnis gewesen wäre,
wenn die Vielzahl von codierten Basisbandsignalen kombiniert worden
wäre. Der
Prozessor erzeugt ein Codiertechnikzuordnungssteuersignal, um die
Codiertechnik in dem Codierer zu variieren und auszuwählen und
erzeugt basierend auf der Analyse des simulierten zusammengesetzten Trägersignals
einen Passierindikator, welcher anzeigt, wann das Spitze-zu-Durchschnitt-Amplitudenverhältnis des
simulierten zusammengesetzten Trägersignals
sich innerhalb einer vorbestimmten Grenze befindet.
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Das
Kommunikationssystem umfasst des Weiteren einen Sendepuffer zum
Konditionieren der Vielzahl von codierten Basisbandsignalen basierend auf
dem Passierindikator, um entsprechende verarbeitete Basisbandsignale
zu erzeugen, welche kombiniert werden, um ein wirkliches zusammengesetztes
Trägersignal
auszubilden, welches ein Spitze-zu-Durchschnitt-Amplitudenverhältnis innerhalb des
vorbestimmten Pegels aufweist. Die Konditionierung enthält das Addieren
von Informationen zu der Vielzahl von codierten Basisbandsignalen,
um die Rekonstruktion der Informationssignale in einem Empfänger zu
erleichtern, der das wirkliche zusammengesetzte Trägersignal
empfängt.
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Der
Prozessor variiert und wählt
wiederholt Codiertechniken über
das Codiertechnikzuordnungssteuersignal in dem Codierer aus, bis
zumindest eine Codiertechnik identifiziert ist, um einen akzeptierbaren
Satz von codierten Basisbandsignalen zu erzeugen. Die Auswahl wird
basierend darauf getroffen, ob das Spitze-zu-Durchschnitt-Amplitudenverhältnis des
simulierten zusammengesetzten Trägersignals sich
innerhalb der vorbestimmten Grenze befindet. Der Prozessor identifiziert
eine Vielzahl von Codiertechniken zum Erzeugen einer entsprechenden
Vielzahl der akzeptierbaren Sätze
der codierten Basisbandsignale und wählt eine der identifizierten
Codiertechniken aus, um den entsprechenden der akzeptierbaren Sätze von
codierten Basisbandsignalen zu erzeugen.
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Die
identifizierte Vielzahl von Codiertechniken wird gemäß ihrer
beitragenden Verzerrung gegenüber
den Informationssignalen in einen Rang eingeordnet und der Prozessor
wählt eine
der in einen Rang eingeordneten Codiertechniken aus. Die beitragende
Verzerrung gegenüber
den Informationssignalen wird entweder basierend auf gleichen Gewichtsfaktoren,
ungleichen Gewichtsfaktoren, keinen Gewichtsfaktoren oder einer
Kombination daraus bestimmt, die einem Satz von Informationssignalen
gegeben sind.
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Der
Codierer enthält
einen Sprachcodierer zum Sprachcodieren der Vielzahl von Informationssignalen
gemäß einer
Sprachcodierzuweisung basierend auf dem Codiertechnikzuordnungssteuersignal, um
eine entsprechende Vielzahl von sprachcodierten Basisbandsignalen
zu erzeugen. Der Codierer umfasst ebenfalls einen Kanalcodierer
zum Codieren der Vielzahl von sprachcodierten Basisbandsignalen gemäß einer
Kanalcodierzuordnung basierend auf dem Codiertechnikzuordnungssteuersignal,
um die Vielzahl von codierten Basisbandsignalen zu erzeugen.
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Anders
ausgedrückt
umfasst das Kommunikationssystem zum Übertragen eines zusammengesetzten
Trägersignals
einen Sprachcodierer zum Codieren einer Vielzahl von Sprachsignalen
gemäß einer
Sprachcodierzuordnung, um entsprechende sprachcodierte Basisbandsignale
zu erzeugen, und einen Sprachdecodierer zum Decodieren der sprachcodierten
Basisbandsignale gemäß einer
Sprachdecodierzuordnung, um entsprechende transformierte Basisbandsignale
zu erzeugen. Die Kommunikation umfasst des Weiteren einen Prozessor
zum Verarbeiten der Vielzahl von transformierten Basisbandsignalen,
um ein simuliertes zusammengesetztes Trägersignal auszubilden und um
das simulierte zusammengesetzte Trägersignal basierend auf den
Spitze-zu-Durchschnitt-Amplitudenverhältniserfordernissen zu analysieren.
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Der
Prozessor variiert und wählt
wiederholt entweder über
Sprachcodierung, Sprachdecodierung oder Zuordnungssteuersignale
unterschiedliche Sprachcodierungen oder -decodierungen, Zuordnungen
im Sprachcodierer und/oder -decodierer, bis zumindest eine Sprachcodierung,
-decodierung oder ein Paar von Codier- und Decodierzuordnungen identifiziert
ist, um einen akzeptierbaren Satz der transformierten Basisbandsignale
basierend darauf zu erzeugen, ob das Spitze-zu-Durchschnitt-Amplitudenverhältnis des
simulierten zusammengesetzten Trägersignals
sich innerhalb der vorbestimmten Grenze befindet. Der Prozessor
identifiziert eine Vielzahl von entweder Sprachcodierungs-, -decodierungs-
oder Paare von -codier- und -decodier-Zuordnungen zum Erzeugen einer
entsprechenden Vielzahl von akzeptierbaren Sätzen von transformierten Basisbandsignalen
und wählt
eines aus den identifizierten Sprachcodierungs- oder -decodierungs-,
oder Paaren von -codierungs- und -decodierungs-Zuordnungen, um den
entsprechenden des akzeptierbaren Satzes von transformierten Basisbandsignalen
zu erzeugen. Die identifizierte Vielzahl von Sprachcodierungs-,
oder -decodierungs-, oder Paaren von -codierungs- und -decodierungs-Zuordnungen
werden gemäß ihrer
beitragenden Verzerrung zu den Sprachsignalen in einen Rang eingeordnet,
und der Prozessor wählt
eine der in einen Rang eingeordneten Sprachcodierungszuordnungen.
Die beitragende Verzerrung zu den Informationssignalen wird basierend
auf entweder gleichen Gewichtungsfaktoren, ungleichen Gewichtungsfaktoren,
keinen Gewichtungsfaktoren oder einer Kombination daraus bestimmt,
die einem Satz von Sprachsignalen gegeben wurde.
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Nun
Bezug nehmend auf 1, ist ein Blockdiagramm und
eine Signalisierungshierarchie eines zellularen Kommunikationssystems
dargestellt, welches einen linearen Leistungsverstärker verwendet.
Das System 100 enthält
einen Basisstationscontroller, welcher eine Vielzahl von Informationssignalen 102–105 überträgt. Jedes
Informationssignal repräsentiert
einen unabhängigen
Kanal von Informationen oder wo Informationen eines Kanals in unabhängige Unterkanäle von Informationen
unterteilt werden, repräsentiert
jedes Informationssignal einen unabhängigen Unterkanal von Informationen.
Ein Basisstationsfunkfrequenzsenderuntersystem 106 empfängt Informationssignale 102–105 und überträgt ein verstärktes zusammengesetztes
Trägersignal 107,
welches im Wesentlichen aus codierten und modulierten Informationssignalen 102–105 zusammengesetzt
ist. Eine Vielzahl von mobilen Empfängern 108–111 empfängt das
zusammengesetzte Trägersignal 107,
und jeder Empfänger 108–111 decodiert und
demoduliert das zusammengesetzte Trägersignal 107, wie
für die
Beibehaltung einer Kommunikationsverbindung mit dem System 100 erforderlich,
wie dies aus dem Stand der Technik gut bekannt ist. Ein Basisstationscontroller 101 und
der Funkfrequenzsender 106 kommunizieren miteinander irgendeine Steuerinformation über ein
Steuersignal 112.
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2 zeigt
im Allgemeinen ein Blockdiagramm eines Funkfrequenzsenderuntersystems 106. Das
Untersystem 106 wählt
und generiert erfindungsgemäß ein zusammengesetztes
Trägersignal. Die
Auswahl des generierten zusammengesetzten Trägersignals basiert auf der
Analyse, die bei einigen möglichen
zusammengesetzten Trägersignalen durchgeführt wird.
Das Untersystem 106 verstärkt das generierte zusammengesetzte
Trägersignal.
Der Block 106 enthält
einen Generator 217 für
den zusammengesetzten Träger
und einen linearen Leistungsverstärker 211. Der Generator 217 für das zusammengesetzte
Trägersignal
generiert erfindungsgemäß ein zusammengesetztes
Trägersignal 216.
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Der
Generator 217 für
den zusammengesetzten Träger
umfasst einen Informationssignalverarbeitungsblock 201,
eine Vielzahl von Trägerfrequenzkonvertern
und -modulatoren 206– 209 und
einen Addierblock 210. Die Informationssignale 102–105 werden
in den Generator 217 für
den zusammengesetzten Träger
eingegeben. In dem Block 217 empfängt der Informationssignalverarbeitungsblock 201 die
Informationssignale 102–105. Der Block 201 verarbeitet
die Informationssignale 102–105 und gibt eine
entsprechende Vielzahl von verarbeitenden Basisbandsignalen 202–205 aus.
Jedes der Signale 202–205 sind
Eingaben an die entsprechende Vielzahl von Trägerfrequenzkonvertern und -modulatoren 206–209;
folglich werden die verarbeiteten Basisbandsignale 202–205 in
eine entsprechende Vielzahl von Trägersignalen 212–215 konvertiert,
die für
eine Funkfrequenzübertragung geeignet
sind. Die Trägersignale 212–215 werden
in dem Addierer 210 aufaddiert, um ein zusammengesetztes
Trägersignal 216 zu
erzeugen. Wie aus 2 ersichtlich, ist das zusammengesetzte
Trägersignal 216 die
Ausgabe des Generators 217 für das zusammengesetzte Trägersignal.
Das zusammengesetzte Trägersignal 216 wird
in den linearen Leistungsverstärker 211 eingegeben
und die Ausgabe des linearen Leistungsverstärkers 211 ist das
verstärkte
zusammengesetzte Trägersignal 107.
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Der
Informationssignalverarbeitungsblock 201 aus 2 verarbeitet
die Informationssignale 102–105 basierend auf
einer deterministischen Analyse des Spitze-zu-Durchschnitt-Amplitudenverhältnis des
zusammengesetzten Trägersignals 216.
Der Block 201 analysiert und verarbeitet die Signale 102–105;
und er erzeugt entsprechende verarbeitete Basisbandsignale 202–205,
so dass das Spitze-zu-Durchschnitt-Amplitudenverhältnis des resultierenden zusammengesetzten
Trägersignals 216 unterhalb
einem Zielpegel ist. Einem Durchschnittsfachmann ist ersichtlich,
dass der Zielpegel so ausgewählt
wird, dass, wenn das Signal 216 durch den linearen Leistungsverstärker 211 auf
das Signal 107 verstärkt
wird, die Verzerrung des Signals 107 unterhalb einem gewünschten
Pegel beibehalten wird.
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Der
Verarbeitungsbetrieb der Informationssignale 102–105 kann
auch auf deterministischen Analysekriterien basiert werden, die
sich vom Spitze-zu-Durchschnitt-Amplitudenverhältnis des
Signals 216 unterscheiden. Das andere Kriterium ist eine
Spitzenamplitude des Signals 216; in diesem Fall werden
die Verarbeitungsvorgänge
so ausgeführt,
dass die Spitzenamplitude des Signals 216 auf einem Pegel
ist, der die Verzerrung im Signal 107 minimieren würde. Ein
anderes Kriterium des Verarbeitungsbetriebs ist die Anzahl des Auftretens
einer Spitzenamplitude im Signal 216; in diesem Fall wird der
Verarbeitungsbetrieb so ausgeführt,
dass das Signal 216 weniger als eine endliche Anzahl von
Spitzen aufweist, die einen vorbestimmten Pegel während einer
endlichen Zeitspanne übersteigen,
um den Verzerrungsbetrag des Signals 107 zu begrenzen.
Gleichwohl wird der Verarbeitungsbetrieb von Block 201 aus 2 basierend
auf einer Kombination von Kriterien ausgeführt, wie beispielsweise Spitze-zu-Durchschnitt-Amplitudenverhältnis des
Signals 216, Spitzenverhältnis des Signals 216 und
Anzahl an Spitzen oberhalb einem Pegel während einer endlichen Zeitspanne
des Signals 216. Wenn eine Kombination von Kriterien für den Verarbeitungsbetrieb
für den
Block 201 aus 2 verwendet wird, sollte der
Verarbeitungsbetrieb die Bedingungen aller Kriterien erfüllen.
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4 zeigt
allgemein ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Informationssignalverarbeitungsblocks 201.
Der Block 201 in 4 enthält einen
Codierblock 401, einen Analysierprozessor 406 und
einen Sendepuffer 408.
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In 4 transformiert
der Codierer 401 für seine
Interagiererfordernisse die Eingabeinformationssignale 102–105 in
ein geeignetes Format. Des Weiteren codiert der Codierer 401 die
Eingabeinformationssignale 102–105 und erzeugt die
entsprechenden codierten Basisbandsignale 402–405 gemäß einer
vorgeschriebenen Codiertechnik. Die vorgeschriebene Codiertechnik
wird aus einer Vielzahl von Codiertechniken ausgewählt, wie
beispielsweise einer Codierung der Faltungsart, die in dem Codierer 401 verfügbar ist.
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In 4 empfängt der
Analysierprozessor 406 die codierten Signale 402–405 und
bestimmt, ob das resultierende zusammengesetzte Trägersignal 216 aus 2 die
ausgewählten
Kriterien oder das ausgewählte
Kriterium erfüllen
würde,
indem er die Kombination der codierten Signale 402–405 analysiert.
Das zusammengesetzte Trägersignal 216 wird letztendlich
aus den codierten Signalen 402–405 erzeugt. Der
Analysierprozessor 406 berücksichtigt für die Analyse
der codierten Signale 402–405 auch die Wirkungen
der Systemkomponenten auf die codierten Signale 402–405 für die letztendliche
Erzeugung des zusammengesetzten Trägersignals 216. Diese Wirkungen,
ob vorprogrammiert oder durch den Basisstationscontroller 101 aus 1 aktualisiert,
werden dem Betrieb des Sendepufferblocks 408 aus 4,
der Frequenzkonvertierung und -modulation der Blöcke 206–209 aus 2 und
dem Addiererblock 210 aus dem Block 2 beigemessen.
Zusätzlich berücksichtigt
der Analysierprozessor 406 die Begrenzungen des Leistungsverstärkers 211 aus 2 zum
Analysieren der codierten Basisbandsignale 402–405.
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Diese
Begrenzungen des Leistungsverstärkers 211 aus 2 werden
durch den Basisstationscontroller 101 aus 1 vorprogrammiert
oder aktualisiert. Die Wirkungen der Systemkomponenten und die Begrenzungen
des Leistungsverstärkers
werden durch den Basisstationscontroller geliefert, und zwar über das
Steuersignal 112, welches den Controller 101 in 1 mit
dem Analysierprozessor 406 aus 4 verbindet.
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Der
Decodierer 401 aus 4 weist
ein Eingabecodiertechnikzuordnungssteuersignal 409 auf,
welches durch den Analysierprozessor 406 erzeugt wird.
Der Analysierprozessor 406 zeigt dem Codierer 401 über das
Codiertechnikzuordnungssteuersignal 409 an, dass das Zuordnen
einer Codiertechnik erforderlich ist. Normalerweise ist eine neue
Codiertechnik erforderlich, wenn der Analysierprozessor bestimmt,
dass die codierten Signale 402–405 letztendlich
nicht das zusammengesetzte Trägersignal 216 erzeugen
würden,
welches die ausgewählten
Kriterien oder das ausgewählte
Kriterium erfüllen
würde.
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In
einem anderen Szenario fordert der Analysierprozessor 406 eine
neue Codiertechnik über
das Signal 409 an, obwohl er identifiziert hat, dass die
codierten Signale 402–405 letztendlich
das zusammengesetzte Trägersignal 216 erzeugen
würden,
welches die ausgewählten
Kriterien oder das ausgewählte
Kriterium erfüllt.
In dieser Situation signalisiert der Analysierprozessor 406 den
Codierer 401 zum Auswählen
einer anderen Codiertechnik beim Kompilieren mehrere Sätze von
Kandidaten der codierten Signale 402–405, welche alle
letztendlich das zusammengesetzte Trägersignal 216 erzeugen
würden,
welches die ausgewählten
Kriterien oder das ausgewählte
Kriterium erfüllen
würden/würde. Nachdem
einige Sätze
von Kandidaten von codierten Signalen 402–405 kompiliert
wurden, bestimmt in diesem Fall der Analysierprozessor 406,
welcher Satz von Kandidaten für
das letztendliche Ausbilden des zusammengesetzten Trägersignals 216 ausgewählt werden
sollte. Die Bestimmung, welcher Kandidat der ausgewählte Kandidat
ist, wird auf einer bestimmten Rangordnung von jedem Satz von codierten
Kandidaten-Signalen basiert. Die Rangordnung basiert auf einem Gewichtungsfaktor,
der jedem Signal oder einer Signalqualitätsmessung zugeordnet wird,
wenn das Signal durch einen mobilen Empfänger decodiert wird.
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In
bestimmten Fällen
bringt die ausgewählte Codiertechnik
Bitfehler in die Informationssignale 102–105 ein
oder verringert die Qualität
der Informationssignale, welche letztendlich durch einen mobilen Empfänger erfasst
werden. Der Analysierprozessor empfängt über ein Steuersignal 112 von
dem Basisstationscontroller 101 die zugeordneten Gewichtungsfaktoren
der Informationssignale. Die zugeordneten Gewichtungsfaktoren sind
die tolerierte Signalqualität
oder akzeptierbare Anzahl von Bitfehlern oder eine andere geeignete
Fehlerratenmetrik.
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Jedes
Mal, wenn das Codiertechnikzuordnungssteuersignal 409 in
den Codierer 401 eingegeben wird, codiert der Codierer 401 die
Eingabeinformationssignale 102–105 mit einer ausgewählten Codiertechnik,
die sich von der vorherigen Auswahl unterscheidet, und erzeugt entsprechende
codierte Signale 402–405.
Die Prozesse des Auswählens
und Codierens werden wiederholt bis zumindest eine Codiertechnik
durch den Analysierprozessor 406 zum Codieren mit den Informationssignalen 102–105 ausgewählt wurde.
Wenn mehr als eine Technik des Codierens zum Kompilieren und Rangordnens
der codierten Signale 402–405 erwünscht ist,
wird der Auswahlprozess wiederholt. Dieses Verfahren schließt in keiner
Weise eine Umsetzung aus, bei der alle oder ein Teilsatz möglicher
Codieroptionen gleichzeitig parallel zueinander ausgeführt wird
und die Ergebnisse dann durch den Analysierprozessor 406 verarbeitet werden.
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Die
endgültige
Auswahl einer Codiertechnik wird durch den Analysierprozessor 406 bestimmt. wenn
nur eine Codiertechnik ausgewählt
wurde, wird die endgültige
Auswahl auf diese Codiertechnik begrenzt. Ansonsten besteht die
endgültige
Auswahl aus einer Vielzahl von ausgewählten Codiertechniken, welche
gemäß einer
Gewichtungsfunktion eines jeden codierten Basisbandsignals 402–405 in
einen Rang eingeordnet wurden.
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Sehr
oft werden die Informationssignale 102–105 in einem Paketformat
empfangen. In diesem Fall werden die Bursts von Informationspaketen zeitgerecht
getrennt und kommen zu verschiedenen Zeiten an dem Codierer 401 an.
Der Codierer 401 transformiert die Informationspaketesignale 102–105 auf
ein geeignetes Format für
den Codierprozess. Der Codierer 401 wird durch die Codiertechnikzuordnungssteuerung 409 informiert,
dass ein neues Informationspaket angekommen ist, wodurch der Codierer 401 die
Codiertechnikzuordnung und den Prozess beginnt.
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Bei
einer Anwendung dieser Erfindung in einem Echtzeitsystem erzeugt
der Signalverarbeitungsblock 201 die verarbeiteten Basisbandsignale 202–205 in
dem Paketformat. Der Codierer 401 codiert die Signale 102–105 und
erzeugt codierte Informationspaketsignale 202–205.
Der Analysierprozessor 406 analysiert die codierten Informationspaketsignale 402–406 gemäß Auswahlkriterien
zum Bestimmen einer akzeptablen Codiertechnik. Der Sendepuffer 408 transformiert
die Paketsignale 402–406 zu den
verarbeiteten Basisbandpaketsignalen 402–405. Die
Analyse der codierten Informationspaketsignale 402–405 wird
auf dem zusammengesetzten Trägerpaketsignal 216 basiert,
welches letztendlich aus den verarbeiteten Basisbandpaketsignalen 202–205 erzeugt
wird. Die ausgewählte
Codiertechnik ist dieselbe oder unterscheidet sich von der vorhergehend ausgewählten Codiertechnik.
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Nach
der endgültigen
Auswahl einer Codiertechnik gibt der Analysierprozessor 406 ein
Passierindikatorsignal 407 aus. Das Passierindikatorsignal 407 enthält Informationen,
wie beispielsweise welche Codiertechnik endgültig ausgewählt wurde; die Systemzeitsteuerung
von jedem codierten Basisbandsignal 402–405; und andere zugehörigen Informationen. Der
Codierer 401 empfängt
den Passierindikator 407 und lernt, welche Codiertechnik
aus der Vielzahl der ausgewählten
Kandidaten-Codiertechniken ausgewählt wurde. Wenn es nur eine
Kandidaten-Codiertechnik gab, muss der Kanalcodierer das Signal 407 nicht
verwenden; in diesem Fall ist die endgültige Auswahl der Codiertechnik
dem Codierer 401 aus der Interaktion zwischen dem Codierer 401 und
dem Analysierprozessor 406 über die Codiertechnikzuordnungssteuerung 409 bekannt.
Sobald die endgültige
Auswahl einer Codiertechnik feststeht, codiert der Codierer 401 die
Informationssignale 102–105 mit der ausgewählten Codiertechnik
und gibt die entsprechenden codierten Basisbandsignale 402–405 an
den Sendepuffer 408 aus.
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Der
Sendepuffer 408 gibt die codierten Informationssignale 402–405 als
die entsprechenden verarbeitenden Basisbandsignale 202–205 an
seine Ausgänge
aus. Der Sendepuffer 408 fügt zusätzliche Informationen an die
codierten Ba sisbandsignale 402–405 hinzu, falls
dies erforderlich ist. Die zusätzlichen
Informationen enthalten die Systemzeitsteuerungsinformationen, das
Hinzufügen
von Informationen darüber,
welcher Code und welche Codiertechnik ausgewählt wurden und andere zugehörige Informationen.
Die hinzugefügten
Informationen werden, falls dies erforderlich ist, durch die mobilen
Empfänger 108–111 verwendet,
um den Signalempfang, die Demodulation und die Informationsrekonstruktion
zu decodieren und geeignet zu beeinflussen.
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5 zeigt
allgemein ein Blockdiagramm eines Signalverarbeitungsblocks eines
erfindungsgemäßen analogen
Kommunikationssystems. Der Block 201, der in 5 dargestellt
ist, enthält
einen Sprachcodierer 506, einen Sprachdecodierer 507,
einen Analysierprozessor 508 und einen Sendepuffer 509.
Der Sprachcodierer 506 transformiert die Eingabesignale 102–105 in
ein Format, welches für
das Empfangen und Interagieren mit dem Sprachcodierer 506 geeignet
ist und codiert die Eingabeinformationssignale 102–105 (was
in diesem Falle Sprachsignale sind), um entsprechende sprachcodierte
Signale 512–515 zu
erzeugen. Der Sprachdecodierer 507 empfängt codierte Sprachsignale 512–515 und
führt einen
Sprachdecodierbetrieb durch, um entsprechende transformierte Basisbandsignale 518–521 zu erzeugen.
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Das
zusammengesetzte Trägersignal 216 aus 2 wird
letztendlich aus den transformierten Signalen 518–521 erzeugt.
Der Analysierprozessor 508 empfängt und analysiert die transformierten
Basisbandsignale 518–521 und
bestimmt, ob das resultierende zusammengesetzte Trägersignal 216 aus 2 die
ausgewählten
Kriterien oder das ausgewählte
Kriterium erfüllen
würde.
Der Analysierprozessor 508 berücksichtigt auch für die Analyse
der transformierten Basis bandsignale 518–521 die
Wirkung der Systemkomponenten auf die transformierten Basisbandsignale 518–521 für die letztendliche Erzeugung
des zusammengesetzten Trägersignals 216 aus 2.
Diese Wirkungen, ob durch den Basisstationscontroller 101 aus 1 vorprogrammiert oder
aktualisiert, werden dem Betrieb des Sendepufferblocks 509,
der Frequenzkonvertierung- und -modulation der Blöcke 206–209 aus 2 und
dem Betrieb des Addierblocks 210 aus 2 zugeordnet. Zusätzlich berücksichtigt
der Analysierprozessor 508 die Begrenzungen des Leistungsverstärkers 211 aus 2 zum
Analysieren der transformierten Basisbandsignale 518–521.
Diese Begrenzungen des Leistungsverstärkers 211 aus 2 werden
durch den Basisstationscontroller 101 aus 1 vorprogrammiert
oder aktualisiert. Die Wirkungen von Systemkomponenten und Begrenzungen
des Leistungsverstärkers
werden durch den Basisstationscontroller 101 aus 1 bereitgestellt,
und zwar über
das Steuersignal 112.
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Der
Analysierprozessor 508 kommuniziert mit dem Sprachcodierer 516 und
dem Sprachcodierer 507 jeweils über Codier- und Decodierzuordnungssteuersignale 516 und 517.
Der Analysierprozessor bestimmt, ob die ausgewählten Sprachcodierungs- und
Decodierungsvorgänge
die Eingabesignale 412–415 in
entsprechende transformierte Basisbandsignale 518–512 transformiert
haben, so dass ein zusammengesetztes Trägersignal 216 generiert werden
könnte,
welches die ausgewählten
Kriterien oder das ausgewählte
Kriterium erfüllen
würde.
Normalerweise ist eine neue Codier- und Decodierauswahl erforderlich,
wenn der Analysierprozessor bestimmt, dass die transformierten Basisbandsignale 518–521 letztendlich
nicht das zusammengesetzte Trägersignal 216 aus 2 erzeugen
würden,
welches die ausgewählten
Kriterien oder das ausgewählte
Kriterium erfüllen
würde.
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In
einem anderen Szenario fordert der Analysierprozessor 508 neue
Codier- und Decodierzuordnungen über
das Codierzuordnungssteuersignal 516 und das Decodierzuordnungssteuersignal 517 an, obwohl
ein Satz akzeptabler transformierter Basisbandsignale 518–521 identifiziert
wurde. In diesem Fall signalisiert der Analysierprozessor 508 den
Codierer 506 für
eine andere Codeauswahl oder den Decodierer 507 für eine andere
Decodierauswahl oder beide. Nachfolgend kompiliert der Analysierprozessor 508 einige
Kandidatensätze
der transformierten Basisbandsignale 518–521,
von denen jeder Satz letztendlich das zusammengesetzte Trägersignal 216 aus 2 erzeugen
könnte,
welches die ausgewählten
Kriterien oder das ausgewählte
Kriterium erfüllen
würde.
Nachdem einige Kandidatensätze
der transformierten Basisbandsignale 518–521 kompiliert
wurden, bestimmt der Analysierprozessor 508, welcher Satz
der kompilierten Kandidatensätze
für das
letztendliche Ausbilden des zusammengesetzten Trägersignals 216 aus 2 ausgewählt werden sollte.
Diese Bestimmung, welcher Kandidat der ausgewählte Kandidat ist, wird auf
einer bestimmten Rangfolge von jedem Kandidatensatz von transformierten
Basisbandsignalen basiert. Die Rangordnung basiert auf einem Gewichtungsfaktor,
der jedem Signal oder einer Signalqualitätsmessung zugeordnet ist, wenn
dieses Signal durch einen mobilen Empfänger decodiert wird.
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Jedes
Mal, wenn das Codierzuordnungssteuersignal 516 in den Sprachcodierer 506 eingegeben
wird, codiert der Codierer 506 die Basisbandeingabesignale 102–105 mit
einem ausgewählten
Satz Sprachcodes, der sich von der vorherigen Auswahl unterscheidet,
um die codierten Basisbandsignale 512–515 zu erzeugen.
Jedes Mal, wenn das Decodierzuordnungssteuersignal 517 in
den Sprachdecodierer 507 eingegeben wird, decodiert ähnlich dazu, der
Decodierer 507 die codierten Basisbandsignale 512–515 mit
einem ausgewählten
Satz von Decodierungen, der sich von der vorherigen Auswahl unterscheidet,
um die transformierten Basisbandsignale 518–521 zu
erzeugen. Dieser Auswahlprozess wird wiederholt, bis zumindest ein
Codesatz für
die Codierung ausgewählt
ist und ein Decodiersatz für
die Decodierung ausgewählt
ist. Wenn mehr als ein Codiersatz oder Decodiersatz zum Kompilieren
und Rangordnen des Satzes von Codes und Decodiercodes gewünscht ist,
wird der Auswahlprozess durch den Prozessor 508 wiederholt.
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Die
Sprachqualität
eines Sprachsignals wird durch Codierung, oder die Decodierung,
oder die Codierung und Decodierung dieses Sprachsignals beeinflusst.
Die Rangordnung der kompilierten Codes und Decodiercodes in den
Blöcken 506 und 507 basieren
auf ihren Wirkungen für
bestimmte Sprachqualitäten
der Sprachsignale. Wie aus dem relevanten Stand der Technik bekannt
ist, wird die Sprachqualität
eines Signals durch ein Verfahren der Wahrnehmungs-Sprachqualitätsschätzung in
dem Analysierprozessor bestimmt. Der Analysierprozessor ordnet die
ausgewählten
Signale für
die Sprachqualitäten
von jedem Signal in eine Rangfolge ein, wenn sie durch einen Empfänger empfangen
werden. Die Kriterien eines Sprachqualitätsschwellenwertes von jedem
Signal für
den Rangeinordnungsprozess wird über
ein Steuersignal 112 durch den Systemcontroller vorprogrammiert
oder aktualisiert.
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Der
Analysierprozessor 508 bestimmt die endgültige Auswahl
eines Codiersatzes und eines Decodiersatzes. Wenn nur ein Codiersatz
und ein Decodiersatz ausgewählt
wurden, kann die endgültige
Auswahl auf diesen Code und Decodiercode begrenzt sein; ansonsten
besteht die endgültige
Auswahl aus einer Vielzahl von ausgewählten Codes und Decodiercodes,
welche gemäß einer
Gewichtungsfunktion jedes transformierten Basisbandsignals in einen
Rang eingeordnet wurden.
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Nach
der endgültigen
Auswahl eines Codiersatzes und eines Decodiersatzes gibt der Analysierprozessor 508 ein
Passierindikatorsignal 511 aus. Das Passierindikatorsignal 511 enthält Informationen,
so wie beispielsweise welcher Codier-/Decodiersatz für die entsprechende
Codierung und Decodierung letztendlich ausgewählt wurde, die Systemzeitsteuerung
der transformierten Signale 518–521 und andere zugehörige Informationen.
Der Codierer 506 und der Decodierer 507 empfangen
den Passierindikator 511 zum Lernen, welcher Codiersatz
und Decodiersatz für
das Codieren und Decodieren aus der Vielzahl der ausgewählten Code-
und Decodiercode-Kandidaten ausgewählt wurde. Wenn es nur einen
Kandidaten-Codiersatz und Decodiersatz gab, muss der Codierer und
Decodierer das Signal 511 nicht verwenden. In diesem Fall
ist die endgültige
Code- und Decodiercode-Auswahl dem Codierer 506 und dem
Decodierer 507 bekannt. Sobald die endgültige Auswahl eines Codiersatzes
und eines Decodiersatzes feststeht, codiert der Codierer 506 die
Basisbandsignale 102–105 mit
dem ausgewählten
Codiersatz und der Decodierer 507 decodiert die codierten
Basisbandsignale 512–515 zum
Erzeugen der transformierten Basisbandsignale 518–521,
die in den Signalisierungspuffer 509 eingegeben werden.
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Der
Signalisierungspuffer 509 gibt die transformierten Basisbandsignale 518–519 an
ihre Ausgänge
als die entsprechenden verarbeiteten Basisbandsignale 202–205 weiter.
Der Signalisierungspuffer 509 sollte die transformierten
Basisbandsignale für
die entsprechenden Trägerfrequenzkonvertierungs-
und -modulationsblöcke 206–209 aus 2 anpassen,
und falls erforderlich, enthält
dieser Betrieb eine Digital-Analog-Umwandlung, eine Zeitsteuerungseinstellung
und andere Einstellungen. Die Ausgaben des Signalisierungspuffers 509 sind
die verarbeiteten Basisbandsignale 202–205.
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6 zeigt
ein Blockdiagramm des bevorzugten Ausführungsbeispiels des Codierblocks 401 aus 4 gemäß der Erfindung.
In diesem Ausführungsbeispiel
umfasst der Codierer einen Sprachcodierer 601 und einen
Kanalcodierer 606, die in Serie geschaltet sind. Die Informationssignale 102–105, die
in diesem Fall Sprachsignale sind, werden zum Sprachcodierer 601 weitergegeben.
Der Sprachcodierer 601 ist von einer Bauart, welche etliche
unterschiedliche aber verwandte Sprachcodierungen erzeugt; solch
ein Sprachcodierer ist ein codeangeregter linearer Vorhersagesprachcodierer.
Der Sprachcodierer 601 kann die Eingabesprachsignale auf
vielfältige
Weisen codieren, wobei jede Codierung leichte Variationen der Sprachqualität liefert. Wenn
infolgedessen ein Sprachsignal mit solchen leichten Variationen
der Codierung codiert wird, sind die codierten Signalwellenformen
deutlich unterschiedlich; jedoch weist jede Auswahl von codierten Signalen
eine leichte Variation der Sprachqualität auf. Deshalb codiert der
Sprachcodierer 601 jedes Sprachsignal 102–105 mit
jeder leichten Variation der Sprachcodierung, um sprachcodierte
Signale 602–605 zu
erzeugen. Im Wesentlichen wird jede Variation der Sprachco dierung
als eine unterschiedliche Codiertechnik dargestellt.
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Die
sprachcodierten Signale 602–605 werden in den
Kanalcodierer 606 eingegeben. Der Kanalcodierer 606 codiert
die Eingabesignale gemäß einer
Codiertechnik des zugeordneten Kanals und gibt die codierten Basisbandsignale 402–405 aus. Das
Codiertechnikzuordnungssteuersignal 409 wird in den Sprachcodierer 601 und
den Kanalcodierer 606 eingegeben. Der Analysierprozessor 406 in 4 signalisiert
den Sprachcodierer 601 zum Auswählen eines Satzes einer Sprachcodiertechnik,
welche zum Codieren von Signalen 102–105 verwendet wird.
Wenn der Analysierprozessor eine Codiertechnik anfordert, die sich
von der vorhergehenden Anforderung unterscheidet, macht der Sprachcodierer 601 eine
deutliche Variation bei seiner Codierung jedes Signals und erzeugt
dadurch sprachcodierte Signale 602–605, welche sich
leicht von den vorhergehend codierten Signalen unterscheiden. Dies
würde letztendlich
in deutlich unterschiedlich codierten Basisbandsignalen 402–405 resultieren.
Nach einer oder mehreren Anfragen vom Analysierprozessor nach unterschiedlichen
Sprachcodiertechniken wird ein Satz codierter Basisbandsignale 402–405 erzeugt, der
die Analysierprozessorkriterien oder -kriterium erfüllen würde.
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In
einem anderen Szenario behält
der Analysierprozessor dieselbe Sprachcodiertechnikzuordnung bei
und fordert über
das Signal 409 den Kanalcodierer 606 dazu auf,
die sprachcodierten Signale 602–605 mit einer unterschiedlichen
Codiertechnik zu codieren. In einem dynamischen Szenario fordert der
Analysierprozessor über
das Signal 409 den Sprachcodierer 601 und den
Kanalcodierer 606 zu unterschiedlichen Codiertechniken
auf; wobei sich in diesem Fall die Sprachcodierung und Kanalcodierung
von der vorhergehenden Auswahl unterscheiden. Letztendlich wählt der
Analysierprozessor eine Sprachcodierung und eine Kanalcodiertechnik
aus. Solche Paare von Codiertechniken könnten, wenn sie in Serie auf
die Signale 102–105 angewendet werden,
codierte Basisbandsignale 402 bis 405 erzeugen,
welche die Anforderungen des zusammengesetzten Signals 216 aus 2 erfüllen. Ein
Vorteil dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels
ist der, dass der Betrieb der Kanalcodierung vereinfacht wird, weil
der Sprachcodierer durch eine leichte Variation der Sprachcodierung
im Wesentlichen dasselbe Sprachsignal mit merklich unterschiedlichen
resultierenden Wellenformen erzeugen kann. Als solches wird der
Zeitbetrag, der damit verbracht wird, einen Satz von codierten Basisbandsignalen 402–405 zu finden,
welche die ausgewählten
Kriterien erfüllen, stark
verringert.
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Der
Informationssignalverarbeitungsblock 201 kann durch einen
oder mehrere Mikroprozessoren umgesetzt werden oder kann in ähnlicher
Weise aus einem Hybrid aus Mikroprozessor und hardwarespezifischen
Systemen umgesetzt werden. In jeglicher der alternativen Umsetzungen
besteht nicht der Bedarf, die Codierung oder andere Funktionen zum Analysieren
und Auswählen
der Prozesse von Block 201 tatsächlich durchzuführen.
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3 zeigt
allgemein ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Generators 217 eines
zusammengesetzten Trägers
aus 2. Das zusammengesetzte Trägersignal 216 aus 2 wird
in diesem Ausführungsbeispiel
digital generiert und weist alle Attribute eines erfindungsgemäßen zusammengesetzten
Trägersignals
auf. Ein Verarbeitungsblock 301 für das digitale Basisbandsignal
analysiert die Infor mationssignale 102–105 zum Auswählen eines
geeigneten erfindungsgemäßen Codiersatzes. Des
Weiteren codiert der Block 301 die Informationssignale 102–105 mit
dem ausgewählten
Codiersatz und transformiert jedes codierte Basisbandsignal zu einem
digitalen Trägersignal.
Die Vielzahl von digitalen Trägersignalen
werden miteinander addiert, um ein digitales zusammengesetztes Trägersignal 302 zu
erzeugen. Der Verarbeitungsblock 301 für das digitale Basisbandsignal
generiert das digitale zusammengesetzte Trägersignal 302, welches
eine digitale Repräsentation
des zusammengesetzten Trägers 216 ist.
Das Signal 302 wird in einem Digital-Analog-Wandler 303 von
einem digitalen in ein analoges Format transformiert. Die Ausgabe
von Block 303 ist ein zusammengesetztes Trägersignal 216 im
analogen Format.
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Diese
Erfindung ist nicht auf die Anzahl von Informationssignalen oder
Informationskanälen
begrenzt, die beim Beschreiben dieser Erfindung verwendet wurden.
Diese Erfindung kann durch einen Durchschnittsfachmann in anderen
Systemen verwendet werden oder sie kann als ein alleinstehendes System
funktionieren.