FI115095B - Menetelmä ja laite virheellisten informaatiokehysten ilmaisemiseksi viestintäjärjestelmässä - Google Patents

Description

115095

Menetelmä ja laite virheellisten informaatiokehysten ilmaisemiseksi viestintäjärjestelmässä

Esillä oleva keksintö liittyy yleisesti viestintäjärjes-5 telmiin ja erityisesti virheellisten informaatiokehysten ilmaisemiseen näissä viestintäjärjestelmissä.

Viestintäjärjestelmät ja erityisesti digitaaliset solukkojärjestelmät käyttävät puheen- ja 10 kanavakoodaustekniikkaa analogisen puheen esittämiseksi digitaalisessa muodossa. Olennainen osa analogisen puheen aaltomuodosta näytteitetään, digitoidaan ja tiivistetään biteiksi, jotka edustavat analogista aaltomuotoa digitaalisesti. Näytteetettyjen bittien 15 lohko (tai kehys aikajakokanavoiduissa (time division multiple access, TDMA) järjestelmissä lähetetään kanavakooderiin, jossa suoritetaan lisäkäsittely. Tulokseksi saatava kanavakooderin ulostulo käy läpi asianomaisesta digitaalisesta matkaviestinjärjestelmästä 20 riippuvan jatkokäsittelyn, ja tämän jälkeen se lähetetään vastaanottavalle asemalle radioyhteydellä.

• « · • ·

Monitie-etenemisen, Rayleigh-häipymän ym. vaikutusten : vuoksi alkuperäistä puheen analogista aaltomuotoa 25 edustavalla bittien lohkolla on suuri todennäköisyys I l · turmeltua, jos viestiyhteys toimii sille tarkoitellulla signaalikohinasuhteella tai sen lähellä. Tyypilliset i digitaaliset matkaviestinjärjestelmät käsittävät syklisen redundanssitarkistuksen (CRC, cyclic redundancy 30 check), jonka avulla lähettimessä oleva kanavakooderi suorittaa eräänlaisen degeneroituneen syklisen : koodauksen lähetettävien bittien osalle (koodattava osa ’·"* biteistä käsittää tyypillisesti havainnon kannalta merkittävimmät puheen bitit). Ennalta määrätty lukumäärä ,·*·, 35 CRC-pariteettibittejä lisätään tämän tuloksena CRC- • t * 2 115095 koodisanan muodostamiseksi. Lähetetyn CRC-koodisanan vastaanottavat vastaanottimet tarkistavat tämän koodisanan, ja jos se on virheellinen, päättävät että koko bittien lohko on turmeltunut. Tämän päätöksen tekemisen 5 jälkeen mainittu bittien lohko (tai kehys) pyyhitään pois.

Global System for Mobile Communication (GSM) -matkaviestintäjärjestelmässä, joka on yleiseurooppalainen 10 digitaalinen solukkojärjestelmä (Pan-European Digital

Cellular (PEDC) radiotelephone system), on toteutettu 3-bittinen CRC-koodisana, joka antaa (50,30) lyhennetyn syklisen lohkokoodin. Tärkeä yhteyden ja vastaanottimen suorituskyvyn mitta GSMrssä on "virheellisen kehyksen 15 ilmaisin" ("Bad Frame Indicator") eli looginen BFI- lippu. BFI-lippu asetetaan, jos mikä tahansa informaatiobiteistä, jotka käsittävät ne 50 bittiä, joihin lohkokoodia sovelletaan, on vastaanotettu virheellisenä. GSM-suositus (GSM Recommendation) 5.05, 20 jonka otsikkona on "Radio Transmission and Reception", versio 4.2.0 päivätty huhtikuussa 1992, määrittelee että kymmenessä sekunnissa tiettyjen signalointiolosuhteiden vallitessa saadaan mitata keskimäärin vähemmän kuin yksi : havaitsematon virheellinen puhekehys (ts. BFI-lippua ei * 25 aseteta, jos yksi informaatiobitti on vastaanotettu i :: virheellisenä). On selvästi todettu, että alun perin to- teutettu 3-bittinen CRC-koodisana on riittämätön täyttämään GSM-suosituksessa 5.05 määritellyt BFI- spesifikaatiot, koska (50,30) koodi ei on riittävän 30 tehokas ilmaisemaan monia bittivirhekuvioita, jotka muodostavat päteviä koodisanoja ja siten tyydyttävät . CRC-oireyhtymän laskennan.

Muita kriteerejä voidaan kuitenkin johtaa muista myötä-, ·, 35 suuntaisen virheenkorjauksen (FEC, forward error correc- 3 115095 tion) tilastollisista tunnusluvuista yhdistetyn BFI-lipun muodostamiseksi. Eräs tällainen kriteeri CRC-koodisanan lisäksi on bitinkorjauskynnys. Tämä ratkaisu käyttää hyväksi sitä tosiseikkaa, että CRC:n suojaamat 5 bitit koodataan myös konvoluutiokoodia käyttäen. On mahdollista estimoida konvoluutiokoodattujen symbolien kanavan symbolivirhesuhde koodaamalla konvoluutiodekoodauksen palauttama informaatiosekvenssi uudelleen. Niiden uudelleen koodattujen kanavasymbolien 10 kertynyt lukumäärä, joiden on havaittu olevan vastaanotetuista symboleista eriäviä, muodostaa informaatiobittien virhesuhteen (BER) hyödyllisen indikaattorin. Siksi on mahdollista verrata tätä symbolivirhelukemaa (SEC, symbol error count) kynnykseen 15 - jos SEC ylittää kynnyksen, niin BFI-lippu asetetaan.

Bitinkorjauskynnyksen käyttö yhdessä CRC-koodisanan kanssa parantaa eräitä BFI:n suorituskynäkökohtia (so. puuttuvien virheellisten kehysten todennäköisyyden 20 pienentämiseksi), mutta suurentaa myös BFI:n virhehälytyssuhdetta tietyissä olosuhteissa. Esimerkiksi kun virheentarkistuskynnystä muutetaan, BFI:n virhehälytyssuhteen ja kantoaalto-häiriösuhteen (C/I, j ’ carrier to interference) suoritusarvojen välillä on : 25 käänteinen suhde, mikä vaikuttaa suoraan vastaanottimen : ; herkkyyteen. Toisin sanoen nykyiset virheen- ' ; tarkistuskynnykset eivät pysty saamaan aikaan riittävää BFI-ilmaisua ja riittävää vastaanottimen herkkyyttä samanaikaisesti.

’ 30

Siten on olemassa sellaisen menetelmän ja laitteen j tarve, joka saa aikaan riittävän BFI-ilmaisun säilyttäen samalla riittävän vastaanottimen herkkyyden digitaalisessa solukkojärjestelmässä.

• · 35 1 1 5095 4 US-patentti 5 113 400 kuvaa virheenilmaisujärjetelmän, joka ilmaisee korjattujen bittien lukumäärän osassa vastanotettua signaalia.

5 EP-patentti 0323606 kuvaa vastaanottimen monitasosignaali-tietoliikennejärjestelmää varten.

Vastaanotettu aaltomuoto dekoodataan symboleiksi vertaamalla vastaanotettua signaalitasoa neljään modulaatiotasoon, jolloin modulaatiotasot on erotettu 10 päätöskynnyksillä. Kukin pääpäätöskynnys on yhteydessä pariin lisäkynnykseen, jotka määrittelevät "epäluotettavuusalueet".

Kuvio 1 esittää yleisesti lohkokaaviomuodossa tukiaseman 15 ja/tai matkaviestimen lähetyspuolta, joka suorittaa kanavakoodauksen puhelohkoilla ja kehystää koodatut lohkot asianmukaisesti informaatiokehyksiin.

Kuvio 2 esittää yleisesti lohkokaaviomuodossa tukiaseman 20 ja/tai matkaviestimen vastaanottopuolta, joka voi edullisesti toteuttaa virheellisten informaatiokehysten ··· ilmaisun tämän keksinnön mukaan.

» » : ' : Kuvio 3 esittää yleisesti vuokaaviomuodossa kuviossa 1 » * i 25 esitetyn kanavakooderin käyttämää i kanavakoodausmenetelmää.

Kuvio 4 esittää yleisesti lohkokaaviomuodossa kanavadekooderiosaa virheellisten informaatiokehysten • 30 ilmaisemiseksi tämän keksinnön mukaan.

·.’ : Kuvio 5 esittää yleisesti useiden kynnysten käytön tila- »’'· kaaviota virheellisten informaatiokehysten ilmaisemiseksi tämän keksinnön mukaan.

35 115095 I 5

Digitaalinen solukkojärjestelmä toteuttaa virheellisten informaatiokehysten ilmaisun käyttämällä useita bitinkorjauskynnyksiä tämän keksinnön mukaan.

Digitaalisessa solukkojärjestelmässä käytettävä 5 laitteisto sopeutuu erilaisiin signalointiympäristöihin muuttamalla dynaamisesti bitinkorjauskynnystä peräkkäisten kehysten poispyyhkimisten ja kanavadekooderin korjaamien bittien perusteella. Toteuttamalla tämä dynaaminen bitinkorjauskynnys, 10 voidaan samanaikaisesti saada aikaan riittävä virheellisen kehyksen ilmaisu (BFI, bad frame indication) ja vastaanottimen herkkyys, mikä tuottaa tulokseksi parannetun havaitun äänenlaadun loppukäyttäj älle.

15

Kuvio 1 esittää yleisesti tukiaseman/matkaviestimen lähetyspuolta, kun taas kuvio 2 esittää tukiaseman/matkaviestimen vastaanottopuolta. Kuviossa 1 ja kuviossa 2 esitetyt kohdat 1-10 on kuvattu 20 seuraavassa.

.. (1) 8-bittinen/A-law PCM 8000 näytettä/s (2) 13-bittinen tasavälinen PCM, 8000 j ' ; näytettä/s : 25 (3) Puheaktiviteetin ilmaisulippu • • : ; (4) Koodattu puhe, 50 kehystä/s, 260 .·; . bittiä/kehys • * * (5) Vaitiolon kuvaaja (SID, Silence Descriptor) .. -kehys, 260 bittiä/kehys » · 30 (6) Puhelippu, ilmaisee ovatko informaatiobitit •y puhetta vai SID-informaatiota • » :/>· (7) Kanavadekooderilta vastaanotetut informaa- ·:*·: tiobitit (8) Kanavadekooderilta vastaanotetut informaa-35 tiobitit 115095 6 (9) Virheellisen kehyksen ilmaisinlippu (BFI, Bad Frame Indicator flag) (10) Vaitiolon kuvaajan lippukehys (Silence Descriptor (SID) Flag frame) 5

Kuviossa 1 lohko 101 muuntaa vain tukiasemapuolen kohdassa 1 8-bittiset/A-law PCM 8000 näytettä/s 13-bit-tiseksi tasaväliseksi PCM:ksi. Samoin vain matkaviestimen puolella mikrofoni 102 vastaanottaa analogisen 10 puheen, jonka APS 103 alipäästösuodattaa ja jonka analogi-digitaalimuunnin (A/D) (105) muuntaa sen jälkeen 13-bittiseksi tasaväliseksi PCM:ksi. Tukiasema ja matkaviestimet on esitetty kuviossa 1 vain selitystarkoituksissa; ne eivät ole fysikaalisesti 15 kytketyt niin kuin kuviossa 1 on esitetty. Seuraavaksi 13-bittinen tasavälinen PCM menee puhekooderiin 109, joka kohdassa 4 tulostaa koodatun puheen nopeudella 50 kehystä/s, 260 bittiä/kehys. Puhekooderista 109 tulostetaan myös signaali, joka menee puheaktiviteetin il-20 maisimeen 107. Puheaktiviteetin ilmaisin 107 ottaa para-metrijoukon puhekooderilta 109 ja määrittää, sisältääkö .. puhekooderin kulloinenkin 20 ms: n kehys puhetta.

’·,· Ulostulo puheaktiviteetin ilmaisimesta kohdassa 3 on 1' ; näin ollen puheaktiviteetin ilmaisulippu. Puhekooderista 25 109 tulostetaan myös signaali, joka menee | yleiskohinalähettimen toimilohkoon 111. Lohko 111 sijoittaa yleiskohinaa vastaanottimessa havaitun ko-hinatason pitämiseksi vakiona avainnettujen (keyed ("on")) ja avaintamattomien (unkeyded ("off")) signaa- « _ 30 lien välillä. Yleiskohinan sijoittamiseen liittyvät vai- heet ovat: akustisen taustakohinan kuvaus lähettimessä, • f kohinaparametrien koodaus ja dekoodaus puhekooderissa ja dekooderissa (vaitiolon kuvaaja, SID, kehykset) ja yleiskohinan kehittäminen vastaanottimessa.

35

• I

7 115095

Ulostulo lohkosta 111 kohdassa 5 on SID-kehys, jossa on 260 bittiä/kehys. Kukin ulostuloista kohdissa 3-5 menee epäjatkuvan lähetyksen (DTX, discontinuous transmission) ohjaus- ja käyttölohkoon 113. DTX on toimintatapa, jossa 5 lähetin kytketään "päälle" ("on") vain informaatiota sisältävien kehysten ajaksi. Tämä tehdään pääasiallisesti kahdesta syystä: (1) matkaviestimen akun käyttöajan pidentämiseksi tai pienemmän akun käytön sallimiseksi ja (2) keskimääräisen häiriötason pienentämiseksi 10 radioyhteydellä, mikä siten johtaa parempaan spektrihyötysuhteeseen. Ulostulo lohkosta 113 kohdassa 6 on puhelippu, joka ilmaisee, ovatko informaatiobitit puhe- vai SID-informaatiota. Toinen ulostulo lohkosta 113 kohdassa 7 käsittää informaatiobitit, jotka 15 välitetään kanavakooderi/lähetinlohkon 115 kanavakooderille. Lohko 115 suorittaa kanavakoodauksen kohdassa 7 tulostetuille biteille ja vastaavasti lähettää koodatun kanavan digitaalisessa solukko- i | järjestelmässä olevalle vastaanottimelle.

' 20

Kuten kuviossa 2 on esitetty, vastaanotin 200 vastaanottaa kuvion 1 tukiaseman/matkaviestimen : lähettämän signaalin. Lohko 201 käsittää vastaanottimen ' : 200 lähetetyn signaalin vastaanottamiseksi sekä 25 kanavadekooderipiirit 202 kanavakooder in/lähettimen 115 : koodaaman kanavan dekoodaamiseksi. Ulostulo lohkosta 201 . kohdassa 8 käsittää informaatiobitit, jotka kanavadekooderi 202 on dekoodannut. Samoin kohdassa 9 tulostetaan virheellisen kehyksen ilmaisinlippu (BFI 30 flag) kuten myös vaitiolon kuvaajan lippukehys (SID flag » ·;* frame) kohdassa 10. Ulostulot lohkosta 201 kohdissa 8-10 * · :/·· syötetään DTX:n ohjaus- ja käyttölohkoon 203 vastaan- ':*i ottopuolen osalta. Lohko 203 suorittaa samanlaiset toiminnot kuin kuvion 1 lohko 113. Ulostulo lohkosta 203 > i · 35 on signaali, joka syötetään puhekehyksen korvauslohkoon • · i · • t » δ 115095 205. Lohko 205 käyttää ennustustekniikoita kehyksen sijoittamiseksi yhden kehyksen menetysten huomioonottamiseksi. Lisäksi käytetään mykistystekniikoita sen ilmaisemiseksi, että useita | 5 peräkkäisiä kehyksiä on menetetty. Ulostulo lohkosta 205 syötetään puhedekooderi in 207, jonka sisäänmenona, kohdassa 4, on myös koodattu puhe nopeudella 50 kehys-tä/s, 260 bittiä/kehys. SID-kehys, 260 bittiä/kehys, tulostetaan myös lohkosta 203 kohdassa 5. SID-kehys i j 10 syötetään yleiskohinavastaanottimen toimintolohkoon 209, j joka suorittaa samanlaiset toiminnot kuin kuvion 1 lohko 111. Ulostulo lohkosta 209 syötetään myös puhekooderiin 207, joka dekoodaa vastaavan puheen ja tulostaa 13-bittisen tasavälisen PCM:n nopeudella 8000 näytettä/s. 15 Jos vastaanottopuoli on toteutettu tukiasemassa, niin ulostulo kohdasta 2 menee lohkoon 211, jossa 13-bittinen tasavälinen PCM muunnetaan 8-bittiseksi/A-law PCMrksi nopeudella 8000 näytettä/s. Jos vastaanottopuoli on i toteutettu matkaviestimessä, niin ulostulo kohdasta 2 20 syötetään digitaali-analogimuuntimeen (D/A) 213, joka

, muuntaa digitoidut näytteet analogiseksi puheeksi. APS

* · • ; 215 alipäästösuodattaa analogisen puheen, ja se ‘ y‘‘ lähetetään kaiuttimelle 217, jolla se lähetetään ; käyttäjälle sen alkuperäisen puhesignaalin kaltaisena, ’ 25 joka on otettu vastaan kuvion 1 kohdassa 1.

.* Kuvio 3 esittää yleisesti vuokaaviomuodossa kuviossa 1 esitetyn kanavakooderin/lähettimen 115 käyttämää kanava-koodausmenetelmää. Parhaana pidetyssä suoritusmuodossa 30 digitaalinen solukkojärjestelmä on digitaalinen GSM- solukkojärjestelmä. Digitaalisen GSM-solukkojärjestelmän • ί kanavakoodauksen yksityiskohtaisen selityksen osalta ' ’* viitataan GSM-suositukseen 5.03, otsikko "Channel ;· Coding", versio 3.5.1 päivätty tammikuussa 1990. Kim 35 muistetaan, että kuvion 1 kohta 4 käsittää * · • > # 9 115095 informaatiokehykset, jotka muodostuvat puhekooderista saaduista 260 informaatiobitistä, tämä puhekooderi 109 katsoo tämän puhelohkoksi, joka toimii nimellisnopeudella. Ennen lähettämistä kanavakooderil-5 le/lähettimelle 115 nämä 260 informaatiobittiä informaa-tiokehyksessä järjestetään uudelleen bittien tärkeyden perusteella. Bitit erotetaan kolmeen luokkaan (luokka Ia, luokka Ib ja luokka II) . Parhaana pidetyssä suoritusmuodossa informaatiokehys muodostuu luokan Ia, 10 luokan Ib ja luokan II biteistä, ja kehyksen määritetään olevan virheellinen (ja kehys pyyhitään pois) tämän keksinnön mukaan. Muita informaatiokehyksiä voidaan käyttää muissa järjestelmissä. Myös parhaana pidetyssä ! suoritusmuodossa informaatiokehys on s | 15 puheinformaatiokehys, mutta ei kuitenkaan ole poissuljettu sitä, että kehys voisi olla datainformaa-tiokehys vaihtoehtoisissa suoritusmuodoissa. Bittien erottaminen tärkeyden mukaan ei perustu siihen, mistä | puheen osasta bitti on johdettu, vaan sen sijaan sen 20 muuttujan tai kertoimen tärkeyden mukaan, josta se on , tullut puhekooderista 109.

i · *· Tarkastellaan kuviota 3, jossa 50:lie luokan Ia * · * : .* informaatiobitille 303 suoritetaan CRC-koodaus, joka ·. · 25 tuottaa tulokseksi 53 bittiä lohkon 300 ulostuloon. Nämä ·.· · 50 luokan Ia informaatiobittiä 303 katsotaan : informaatiobi teistä tärkeimmiksi, ja siksi niillä on parempi suojaus kuin informaatiokehyksessä 301 jäljellä ! olevilla biteillä. Yksityiskohtainen CRC-koodauksen . 30 kuvaus on esitetty GSM-suosituksessa 5.05, otsikko "Radio Transmission and Reception", versio 4.2.0 • 1 1 '· ·’ päivätty huhtikuussa 1992. Seuraavaksi ulostulo lohkosta * ”· 300 yhdessä 132:n luokan Ib informaatiobitin 306 kanssa syötetään lohkoon 312, jossa bitit järjestetään • · I » .···. 35 uudelleen ja lisätään loppubitit (tail bits) . Tulokseksi 115095 ίο saatava 189 bitin ulostulo lohkosta 312 käy läpi konvoluutiokoodauksen lohkossa 315 tuottaen tulokseksi 378 bitin ulostulon lohkosta 315. Jäljellä olevat 78 luokan II informaatiobittiä 309 liitetään lohkosta 315 5 tulostettaviin bitteihin, mikä tuottaa 456 lohkosta 318 tulostettavaa bittiä. Näille 456 bitille suoritetaan lohkokoodaus lohkossa 321, jolloin syötetyistä 456 bitistä saadaan tulokseksi 8 ryhmän ulostulo, kussakin ryhmässä 57 bittiä. Nämä 8 ryhmää, joissa kussakin on 57 10 bittiä, menevät lohkoon 324, jossa 4 ryhmää lomitetaan | edellisen puhelohkon viimeisten 4 ryhmän kanssa ja i | jäljellä olevat 4 pursketta jäävät odottamaan seuraavaa I puhelohkoa. Ulostulo lohkosta 324 kuvataan sen jälkeen J fysikaaliselle kanavalle lähettimen 115 lähetettäväksi.

15

Kuten edellä on esitetty, 3-bittinen CRC-koodisana on riittämätön täyttämään GSM-suosituksessa 5.05 määritellyt virheellisen kehyksen ilmaisun (BFI, bad frame indication) spesifikaatiot. Tämä CRC on 20 riittämätön rajoitetun virheenilmaisukykynsä vuoksi.

·, Vaikeasti turmeltuneet kehykset (esim. vastaanottimeen ! ei syötetä mitään haluttua signaalia) voivat silti päästä CRC-tarkistuksesta läpi. 3-bittisen koodisanan *’ yhteydessä voidaan toteuttaa bitinkorjauskynnys • · ' "· 25 järjestelmän BFI-vaatimusten täyttämiseksi. Bitin- i korjauskynnys on niiden bittien lukumäärään perustuva ; kynnys, jotka kanavadekooderissa 202 toimiva virheenkor- jausalgoritmi on korjannut. Parhaana pidetyssä suoritusmuodossa virheenkorjausalgoritmi on Viterbi-algoritmi, 30 joka on alan asiantuntijoiden tuntema tekniikka. Alkupe- , . räisessä versiossaan kanavadekooderi 202 pyyhki pois ; puhekehykset, joissa Viterbi-algoritmi oli korjannut ' > I I · enemmän kuin 48 bittiä. Tämä tuotti tulokseksi ·;* virhesuhteen yksi kehys 15 sekuntia kohti. Toisin 35 sanoen, mikäli vastaanottimessa ei ollut olemassa 115095 n signaalia, yhtä kehystä ei pyyhitty pois (eli yksi virheettömäksi luultu kehys pääsi läpi) joka 15. sekunti; tämä täyttää juuri ja juuri spesifikaation yksi j väärä ilmaisu joka 10. sekunti (keskimäärin). Vieläpä 5 yhdellä väärällä ilmaisulla joka 15. sekunti loppukäyttäjällä toteaa äänenlaadun havaittavan huononemi s en.

Lisäksi on olemassa muita CRC-koodisanaan/yhteen ainoaan 10 bitinkorjauskynnykseen liittyviä ongelmia kuten edellä on esitetty. Bitinkorjauskynnystä voidaan suurentaa suorituskyvyn parantamiseksi rinnakkaiskanavan häiriöiden suhteen mutta BFI-suhteen kustannuksella. Tämä tapahtuu, koska symbolivirhelukema riippuu 15 informaatiobittien kuviosta (ja siten kanavakoodatuista symboleista) sekä virheellisinä vastaanotettujen i kanavakoodattujen symbolien lukumäärästä. Koska

| informaatiokuvio on olennaisesti satunnainen, niin SEC

I voidaan katsoa satunnaismuuttujaksi. SEC siis soveltuu 20 sekä luokalle Ia että luokalle Ib — virheet luokassa Ib . voivat suurentaa SEC:tä ja ilmaista poispyyhkimisen, jos i t · luokan Ia bitit itse asiassa olivat oikein. Sellaisenaan • » SEC-kynnystestille voidaan määrätä vikahälytyssuhde (BFI ; .1 ilmaissut, jos luokan Ia virheitä ei ole olemassa) ja 25 hälyttämättäjättösuhde (BFI ei ilmaissut, jos virheitä j | oli olemassa). Kynnyksen suurentaminen pienentää vikahälytysten lukumäärää osoittaen siten vastaanottimen herkkyyden paranemista. Menetettyjen hälytysten lukumäärä kuitenkin suurenee ja suurentaa siten 30 ilmaisematta jääneiden BFI:den lukumäärää.

” Kuvio 4 esittää yleisesti vuokaaviomuodossa · kanavadekooderia 202 virheellisten informaatiokehysten ·.. ilmaisemiseksi esillä olevan keksinnön mukaan. Keksinnön .1·. 35 mukainen menetelmä ja laite käsittävät 12 115095 bitinkorjauskynnyksen muuttamisen peräkkäisten virheettömien kehysten lukumäärän ja/tai kanavadekooderin 201 määrityksen mukaan virheellisinä vastaanotettujen peräkkäisten kehysten lukumäärän 5 perusteella. Teoriassa bitinkorjaustilojen lukumäärä ja niiden peräkkäisten kehysten lukumäärä, jotka ovat tarpeen siirtymiseksi tilasta toiseen, on rajoittamaton. Todellisuudessa 2-tilainen järjestelmä tuottaa riittävän suorituskyvyn vähimmällä mutkikkuudella.

10

Kun vastaanotin 200 vastaanottaa lähetetyn signaalin, vastaanotin 200 demoduloi, poistaa signaalin lomituksen ja salauksen ja antaa 456 bittiä kanavadekooderiin 202 kanavadekoodauksen tarkoituksissa. Kuviossa 4 nämä 456 15 bittiä käsittävät 378 konvoluutiokoodattua bittiä 414 ja 78 luokan II bittiä 416. Ideaalisessa signalointiympäristössä nämä 456 kanavadekooderille 202 annettua bittiä tulostettaisiin kuvion 3 lohkosta 318; vaikeissa signalointiympäristöissä kuten 20 solukkojärjestelmissä bittien lukumäärä pysyy samana mutta jotkin bitit voidaan vastaanottaa virheellisinä.

Seuraavaksi bitit 414 dekoodataan Viterbi-dekooderilla 400 palautettujen informaatiobittien 403 tuottamiseksi, .* jotka edustavat alkuperäisiä luokan Ia ja luokan Ib , · 25 bittejä. 50 luokan Ia bittiä ja sen 3-bittinen CRC-koo- ; disana annetaan CRC-dekooderille 402. CRC-dekooderi 402 dekoodaa 3-bittisen CRC-koodi sanan tavalla, joka on melkein samanlainen kuin sen CRC-dekooderin rakenne, joka esiintyy kuvion 3 lohkossa 300, kuten alan , 30 asiantuntijalle on ilmeistä. CRC-dekooderista 402 * * * > tulostettu arvo "1" tarkoittaa koodivirhettä, ja BFI- i » · '· "> lippu asetetaan. CRC-dekooderin 402 ulostulon laskemisen : lisäksi kanavadekooderi 202 koodaa uudelleen Viterbi- dekooderin 400 ulostulon konvoluutiokooderissa 404 i .··*. 35 vertailtavaksi vastaanotettujen konvoluutiokoodattujen • · » 13 115095 bittien 414 kanssa. Akkurekisteri 408 kartuttaa koodattujen syiribolivirheiden lukumäärää kullakin informaatiokehyksellä symbolivirhesuhteen (SER, symbol error rate) muodostamiseksi. Sen jälkeen SER:ää 5 verrataan vertaimessa 410 BFI:n historiaa tarkkailleen tilakoneen 412 kehittämään bitinkorjauskynnykseen (SER-kynnys). Parhaana pidetyssä suoritusmuodossa tilakone 412 on Motorolan 56001 digitaalinen signaaliprosessori (DSP, Digital Signal Processor). Jos SER ylittää 10 kulloisenkin kynnyksen, niin BFI-lippu asetetaan jälleen. Viterbi-dekooderista 400 lähtevät dekoodatut informaatiobitit ja koodaamattomat luokan II bitit 416 siirretään puhedekooderiin 207 sen jälkeen 260-bittisenä informaatiokehyksenä samoin kuin BFI-lippu (lohkon 205 15 kautta). Puhedekooderi 207 joko pyyhkii informaa-tiokehyksen pois tai päästää informaatiokehyksen läpi BFI-lipun tilan perusteella.

Kuten edellä on esitetty, bitinkorjauskynnyksen 20 suurentaminen antaa riittävän suorituskyvyn . rinnakkaiskanavan häiriöiden suhteen mutta ei anna •j riittävää suorituskykyä BFI-suhteen osalta. Näin ollen ;·* tämän keksinnön mukaisessa kanavadekooderissa 202 : käytetään useita bitinkorjauskynnyksiä. Kuviossa 5, .’·· 25 parhaana pidetyn suoritusmuodon mukaan, ensimmäinen ,· · bitinkorjauskynnys tilassa 500 on 58 bittiä korjattuna . .**: Viterbi-algoritmi 11a kanavadekooderissa 202. Tila 500 on anteliaampi tila kuin tila 503 siinä suhteessa, että : V; bitinkorjauskynnys 58 poispyyhkii kehyksen vähemmän .···. 30 todennäköisesti, koska kanavadekooderin 202 sallitaan • # korjata suurempi määrä bittejä ennen BFI:n antamista.

» « t ’· '> Kuitenkin jos tapahtuu vähintään kaksi (2) peräkkäistä • * virheellisten kehysten poispyyhkimistä, niin käytetään ··· hyväksi toista bitinkorjauskynnystä tilassa 503.

• · » · .··*. 35 Parhaana pidetyssä suoritusmuodossa virheellisten • · · 14 115095 kehysten peräkkäisten poispyyhkimisten lukumäärä, joka panee alulle tilanmuutoksen tilasta 500 tilaan 503, on 6 virheellisen kehyksen peräkkäinen poispyyhkiminen. Samoin parhaana pidetyssä suoritusmuodossa toinen 5 bitinkorjauskynnys tilassa 503 on 45 bittiä korjattuna

Viterbi algoritmilla kanavadekooderissa 202. Sen jälkeen kun ollaan tilassa 503, tarvitaan vähintään kaksi (2) peräkkäistä poispyyhkimätöntä kehystä (so. virheetöntä kehystä) kynnyksen palauttamiseksi ensimmäiseksi 10 bitinkorjauskynnykseksi. Parhaana pidetyssä suoritusmuodossa peräkkäisten poispyyhkimättömien kehysten lukumäärä, joka tarvitaan aiheuttamaan siirtyminen tilasta 503 tilaan 500, on 2 peräkkäistä poispyyhkimätöntä kehystä (eli 2 virheetöntä kehystä).

15

Keksinnön mukainen virheellisten puhekehysten ilmaisu perustuu siihen oletukseen, että jos signaali on olemassa, todennäköisyys 6 peräkkäisen kehyksen poispyyhkimiselle on hyvin pieni, mikä tuottaa 20 tulokseksi bitinkorjaustason 58. Lisäksi mikäli . signaalia ei ole olemassa, oletetaan että 2 peräkkäisen

: > I

poispyyhkimättömän kehyksen (virheettömän kehyksen) todennäköisyys 45 bitin korjaustilassa oltaessa on riittävä, jotta se pysyy tässä tilassa. Todellisuudessa . ί 25 bitinkorjaustila vaikuttaa muutoskriteerin täyttämisen ;, · todennäköisyyteen. Tämä on esitetty kuvion 4 : tilakaaviossa.

Keksinnön mukainen virheellisten puhekehysten ilmaisu 30 sallii kanavadekooderin 202 tehdä tehokkaasti ero sen • · / ( välillä, milloin signaali on olemassa ja milloin • i » *· signaalia ei ole olemassa. Minään ajanhetkenä tämä * ’ piirre ei ole niin tärkeä kuin epäjatkuvassa

*· lähetystoiminnassa (DTX) . Kuten edellä on esitetty, DTX

35 on toimintatapa, jossa lähettimet on kytketty "päälle" 15 115095 ("on") (signaali on olemassa) vain informaatiota sisältävien puhekehysten ajaksi. Jos puhekehys ei sisällä informaatiota, niin lähettimet kytketään "pois j päältä" ("off") (signaalia ei ole olemassa). DTX tuottaa 5 I 5 tulokseksi matkaviestimen akun pidentyneen kestoajan ja paremman spektrihyötysuhteen johtuen keskimääräisen häiriötason alenemisesta radioyhteydellä.

Sovellettaessa kuvion 5 tilakaaviota tyypilliseen DTX-10 skenaarioon kanavadekooderi 202 aloittaa tilasta 500, jossa ensimmäinen bitinkorjauskynnys on 58. Jos lähetin 115 on "pois päältä" ("off"), niin signaalia ei ole olemassa ja kanavadekooderi 202 määrittää, onko kuusi peräkkäistä virheellistä kehystä pyyhitty pois. Yksi 15 ainoa bitinkorjauskynnys epäonnistuu DTX-toiminnan aikana juuri tässä kohdassa. Bitinkorjauskynnyksen ollessa 58 tila 500, kuten edellä on esitetty, poispyyhkii puhekehyksen vähemmän todennäköisesti eli toisin sanoen havaitsee todennäköisemmin, että tämä ! 20 puhekehys on virheetön. Jos taas puhetta ei ole olemassa . ja jos Viterbi-dekooderi 400 kanavadekooderissa 202 (virheellisesti) ilmaisee, että virheetön puhekehys on vastaanotettu, niin tämä kehys (vaikka 20 ms) voi tuottaa tulokseksi huonon äänenlaadun seuraavien 300 : 25 ms:n ajaksi. Tämä aiheuttaa tämän väärin virheettömäksi • ilmaistun puhekehyksen käyttämisen mykistysalgoritmissa puhekooderissa. Toteutettaessa esillä oleva keksintö, jos kuusi peräkkäistä kehystä pyyhitään pois (hyvä osoitus siitä, että signaalia ei ole olemassa), 30 bitinkorjauskynnys muutetaan 45:ksi, jolloin Viterbi- , algoritmi todennäköisemmin pyyhkii kehyksen pois. Siten » * | jos signaalia ei ole olemassa, algoritmi pyyhkii nyt ‘ * virheellisen kehyksen pois tilassa 503 todennäköisemmin ·· kuin tilassa 500.

i·*·; 35 • * * 16 115095

Jos lähetin 115 on kytketty "päälle" ("on"), signaali on olemassa. Signaalin ollessa olemassa, ja nyt tilassa 503, Viterbi-algoritmi pyyhkii virheettömän kehyksen todennäköisemmin pois. Näin ollen, jos kahta peräkkäistä j 5 kehystä ei pyyhitä pois (ovat virheettömiä), niin bitinkorjauskynnys muutetaan 45:stä 58:ksi, mikä aiheuttaa sen, että Viterbi-dekooderi 400 vähemmän todennäköisesti pyyhkii virheettömän kehyksen pois (koska signaalia ei ole olemassa, niin kehysten 10 oletetaan olevan virheettömiä) . DTX-toiminnan aikana kuviossa 4 esitetyt tilanmuutokset toistuvat dynaamisesti lähettimen 115 toimintatavasta riippuen.

Tällä tavoin loppukäyttäjän havaitsema äänenlaatu DTX- toiminnan aikana paranee merkittävästi johtuen merkittä-15 västi pienemmästä BFI-suhteesta.

i · t « ( · I 4

• I

• i · • · • t 4 1» I I » f t · • , * f • · I I I *

• I

• I » • » · • 4 4 < · • · » • ♦ I » 4 4 1 • 4 • · 4 4 »

Claims (8)

17 115095

1. Menetelmä virheellisten informaatiokehysten poistamiseksi viestintäjärjestelmässä, joka menetelmä 5 käsittää vaiheet: asetetaan ensimmäinen bitinkorjauskynnys (500, 412) ja peräkkäisten kehysten pyyhkimiskynnys (500, 412), pyyhitään pois informaatiokehys (207) perustuen 10 kehyksessä korjattujen bittien lukumäärään, joka ylittää ensimmäisen bitinkorjauskynnyksen (410), tunnettu siitä, että määritetään, että peräkkäin poispyyhittyjen kehysten lukumäärä ylittää peräkkäisten kehysten 15 pyyhkimiskynnyksen (412), ja vasteena peräkkäisten kehysten pyyhkimiskynnyksen (412) ylitykselle, muutetaan ensimmäistä bitinkorjauskynnystä toiseksi bitinkorjauskynnykseksi (500, 412). 20

·;· 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä kehyksen « · poispyyhkimiseksi, tunnettu siitä, se lisäksi ,·. käsittää vaiheen peräkkäisten kehysten » , pyyhkimiskynnyksen muuttamiseksi peräkkäisten kehysten » ' t , 25 läpipäästökynnykseksi vasteena peräkkäisten kehysten ) · * pyyhkimiskynnyksen ylityksestä (503) . * l* i · · »

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä kehyksen > i i i .* poispyyhkimiseksi, tunnettu siitä, se lisäksi 30 käsittää menetelmävaiheet: : pyyhitään pois informaatiokehys (207) perustuen » » kehyksessä korjattujen bittien lukumäärään, 3oka ylittää • · . toisen bitinkorjauskynnyksen (207); » määritetään, että peräkkäin läpipäästettyjen • · » * * • · • · » 18 115095 kehysten lukumäärä ylittää peräkkäisten kehysten j läpipäästökynnyksen (503, 412), ja vasteena peräkkäisten läpipäässeiden kehysten sille lukumäärälle, joka ylittää peräkkäisten kehysten 5 läpipäästökynnyksen, muutetaan toista bitinkorjauskynnystä ensimmäiseksi bitinkorjauskynnykseksi ja muutetaan peräkkäisten kehysten läpipäästökynnys peräkkäisten kehysten pyyhkimiskynnykseksi (503, 412). 10

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä kehyksen poispyyhkimiseksi, tunnettu siitä, ensimmäinen bitinkorjauskynnys on korkeampi kuin toinen bi tinkorjauskynnys. 15

5. Järjestelmä kehystiedon pyyhkimiseksi viestintäjärjestelmässä, joka järjestelmä käsittää: välineet ensimmäisen bitinkorjauskynnyksen (500, 412) ja peräkkäisten kehysten pyyhkimiskynnyksen (500, 20 412) asettamiseksi, välineet informaatiokehyksen (207) . poispyyhkimiseksi perustuen kehyksessä korjattujen bittien lukumäärään, joka ylittää ensimmäisen bitinkorjauskynnyksen (410), tunnettu .‘ 25 välineistä sen määrittämiseksi, että peräkkäin poispyyhittyjen kehysten lukumäärä ylittää peräkkäisten ‘ ‘ kehysten pyyhkimiskynnyksen (412), ja välineet vasteena peräkkäisten kehysten » ·’ pyyhkimiskynnyksen (412) ylitykselle, ensimmäisen 30 bitinkorjauskynnyksen muuttamiseksi toiseksi ; bitinkor jauskynnykseksi (500, 412) .

• · • 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen järjestelmä kehyksen ··*: poispyyhkimiseksi, tunnettu siitä, se lisäksi 19 115095 käsittää välineet peräkkäisten kehysten pyyhkimiskynnyksen muuttamiseksi peräkkäisten kehysten läpipäästökynnykseksi vasteena peräkkäisten kehysten pyyhkimiskynnyksen ylityksestä (503). 5

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä kehyksen j poispyyhkimiseksi, tunnettu siitä, se lisäksi käsittää: välineet informaatiokehyksen (207) 10 poispyyhkimiseksi perustuen kehyksessä korjattujen bittien lukumäärään, joka ylittää toisen bitinkorjauskynnyksen (207); välineet sen määrittämiseksi, että peräkkäin läpipäästettyjen kehysten lukumäärä ylittää peräkkäisten 15 kehysten läpipäästökynnyksen (503, 412), ja välineet vasteena peräkkäisten läpipäässeiden kehysten sille lukumäärälle, joka ylittää peräkkäisten kehysten läpipäästökynnyksen, toisen bitinkorjauskynnyksen muuttamiseksi ensimmäiseksi 20 bitinkorjauskynnykseksi ja peräkkäisten kehysten •j. läpipäästökynnyksen muuttamiseksi peräkkäisten kehysten pyyhkimiskynnykseksi (503, 412). * » » ,* ,* 25

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen järjestelmä kehyksen poispyyhkimiseksi, tunnettu siitä, ensimmäinen '·' bitinkorjauskynnys on korkeampi kuin toinen bitinkorjauskynnys. i · • » * • « » # » * I · • · · 20 1 1 5095