DE10042352A1

DE10042352A1 - Method for improving the voice quality in a mobile radio network

Info

Publication number: DE10042352A1
Application number: DE2000142352
Authority: DE
Inventors: Carsten Ball; Thomas Stark
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2002-03-28
Also published as: WO2002019543A3; WO2002019543A2

Abstract

The aim of the invention is to improve the data rate of data packets with a fixed predetermined structure (bursts), which are used to transmit voice signals in time slots that are assigned to a transmission channel. To achieve this, the bursts are modulated using a phase shift-key modulation method, such as in particular the 8PSK, (8 phase shift keying) or QPSK, (quadrature phase shift keying) and/or several time slots (multislots) are simultaneously occupied for a voice communication.

Description

Da in Mobilfunksystemen, wie beispielsweise dem GSM (Global System for Mobilcommunication), die pro Kanal zur Verfügung stehende Bandbreite aus Kapazitätsgründen begrenzt ist, wer den Sprachsignale einer Sprachverbindung bzw. eines Kanals bisher mit niedrigen Datenraten kleiner als 16 kbps übertra gen, was zu einer deutlich schlechteren Sprachqualität als im Festnetz führt. Im GSM beträgt die Brutto-Datenrate 22,8 kbps pro Zeitschlitz bzw. Kanal, wovon in einem Vollratenkanal et wa 13 kbps zur Übertragung von Sprachsignalen zur Verfügung stehen. Dennoch versuchen verschiedene Betreiber von Mobil funknetzen mit dem Festnetz zu konkurrieren bzw. dieses zu ersetzen, indem ein Mobilfunkendgerät auch im Haushalt eines Teilnehmers anstelle eines Festnetzanschlusses verwendet wer den kann (beispielsweise das Produkt GENION von VIAG Inter com). Dies stößt jedoch durch die im Vergleich zu einem Festnetzanschluß drastisch reduzierte Sprachqualität bei Mo bilfunk-Teilnehmern noch immer auf geringe Resonanz.Since in mobile radio systems such as GSM (Global System for Mobilcommunication), which is available per channel standing bandwidth is limited for capacity reasons who the voice signals of a voice connection or a channel previously transmitted with low data rates of less than 16 kbps gene, which leads to a significantly poorer speech quality than in Landline leads. The gross data rate in GSM is 22.8 kbps per time slot or channel, of which in a full rate channel et wa 13 kbps available for the transmission of voice signals stand. Nevertheless, different operators of Mobil try radio networks to compete with the landline replace by a mobile terminal in the household one Participant used instead of a landline connection can (for example the product GENION from VIAG Inter com). However, this bumps through compared to one Landline connection drastically reduced voice quality at Mon bilfunk participants still have little response.

Im Funkbereich sind deutliche Qualitätsverbesserungen bei der Übertragung von Sprachsignalen bisher nur mittels sogenannter Fixed-Wireless-Access-Systemen möglich, wie Schnurlostelefone gemäß dem DECT (Digital Enhanced Cordless Telephone)-Standard oder proprietäre CDMA (Code Division Multiple Access)- Systeme. Als Beispiel seien hier das CDMAlink-System und das DECTlink-System der Firma Siemens AG genannt. Diese Systeme bieten durch Datenraten von 16 kbps (LDCELP: LD-Code Excited Linear Prediction), 32 kbps (ADPCM: Adaptive Delta pulse Code Modulation) bis zu 64 kbps (ISDN BA: Integrated Services Digi tal Network Base Access) eine Sprachqualität, die nahezu der Qualität im Festnetz entspricht. In the radio area there are significant quality improvements at Up to now, voice signals have only been transmitted using so-called Fixed wireless access systems possible, such as cordless phones according to the DECT (Digital Enhanced Cordless Telephone) standard or proprietary CDMA (Code Division Multiple Access) - Systems. As an example here are the CDMAlink system and the DECTlink system from Siemens AG called. These systems offer through data rates of 16 kbps (LDCELP: LD Code Excited Linear Prediction), 32 kbps (ADPCM: Adaptive Delta pulse Code Modulation) up to 64 kbps (ISDN BA: Integrated Services Digi Tal Network Base Access) a voice quality that is almost the same Fixed network quality.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbesserung der Sprachqualität in einem Mobilfunknetz, das insbesondere nach dem GSM-Standard arbeitet, zu schaffen.The invention is therefore based on the object of a method to improve the voice quality in a mobile network, that works in particular according to the GSM standard.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüchen.This task is accomplished by a method with the characteristics of Claim 1 solved. Preferred embodiments and Developments of the invention are the subject of the dependent Claims.

Kern der Erfindung ist die Erhöhung der Datenrate von Datenpaketen mit einer fest vorgegebenen Struktur (Bursts) mittels derer Sprachsignale in einem Übertragungskanal zugeteilten Zeitschlitzen (Slots) übertragen werden. Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Bursts mit einem höherwertigen Modulationsverfahren als das bisher bei GSM verwendete GMSK Verfahren, wie insbesondere Phasenumtast- Modulationsverfahren wie der 8PSK (8 Phase Shift Keying)- oder QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)-Modulation, moduliert und/oder gleichzeitig mehrere Zeitschlitze (Multislots) für eine Sprachverbindung belegt werden.The essence of the invention is to increase the data rate of Data packets with a fixed structure (bursts) by means of which voice signals in a transmission channel allocated time slots (slots) are transmitted. This takes place according to the invention in that the bursts with a higher-quality modulation method than that previously used for GSM GMSK methods used, such as phase shift keying in particular Modulation methods like 8PSK (8 phase shift keying) - or QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) modulation, modulates and / or simultaneously several time slots (Multislots) for a voice connection.

Dadurch werden nahezu so hohe Datenraten in einem Mobilfunk system wie in WLL-Systemen (WLL: Wireless Local Loop) erzielt und eine im wesentlichen genauso gute Sprachqualität wie im Festnetz erreicht.This results in almost as high data rates in a mobile radio system as achieved in WLL systems (WLL: Wireless Local Loop) and an essentially as good speech quality as in the Fixed network reached.

Durch die Einführung von EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) in den bereits existierenden Mobilfunksystemen mit dem ETSI Release 1999 wird die Luftschnittstelle von GSM und TDMA-Mobilfunksystemen gemäß IS-136 in der ersten Phase (Pha se I) dahingehend erweitert, daß Bursts zur Übertragung von Datensignalen mittels der 8PSK-Modulation moduliert werden. In der zweiten Phase (Phase II) ist bereits die Einführung der QPSK-Modulation diskutiert worden (Dies ist jedoch noch nicht in den bisherigen ETSI-Spezifikationen enthalten). Die vorgenannten Verbesserungen dienen allerdings nur zum Erzie len höherer Datenraten bei der Übertragung von Datensignalen mittels EGPRS (Enhanced General Packet Radio Services) bzw. ECSD (Enhanced Circuit Switched Data), also allgemein der Verbesserung der Datenraten von (meist paketorientierten) Da ten-Diensten.With the introduction of EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) in the existing mobile radio systems the air interface of GSM and TDMA mobile radio systems according to IS-136 in the first phase (Pha se I) expanded so that bursts for the transmission of Data signals can be modulated using 8PSK modulation. The introduction is already in the second phase (phase II) QPSK modulation has been discussed (However, this is still not included in the previous ETSI specifications). The However, the aforementioned improvements are only for education len higher data rates when transmitting data signals using EGPRS (Enhanced General Packet Radio Services) or ECSD (Enhanced Circuit Switched Data), generally the Improvement of the data rates of (mostly packet-oriented) da th services.

Im Vergleich zu den mit der GMSK (Gaussian Minimum Shift Key ing)-Modulation modulierten Bursts, die in GSM-Systemen zur Übertragung von Sprachsignalen, aber auch zur Datenübertra gung mittels GPRS (General Packet Radio Service) eingesetzt werden, lassen sich mit dem 8PSK-Modulationsverfahren bis zu 69 kbps und mit der QPSK-Modulation bis zu 40 kbps brutto pro Zeitschlitz übertragen, was einer Verdreifachung der Datenra te gegenüber dem bisher eingesetzten GMSK bei 8PSK-Modulation und einer Verdoppelung bei QPSK-Modulation entspricht.Compared to those with the GMSK (Gaussian Minimum Shift Key ing) modulation modulated bursts that are used in GSM systems Transmission of voice signals, but also for data transmission used by GPRS (General Packet Radio Service) can be with the 8PSK modulation method up to 69 kbps and with the QPSK modulation up to 40 kbps gross per Time slot transmitted, which triples the data compared to the GMSK used previously with 8PSK modulation and corresponds to a doubling in QPSK modulation.

Unter Verwendung geeigneter Vocoder (Sprachkodierer) für Sprache ist es daher möglich, nicht nur Daten, sondern auch Sprache je nach Ausbreitungsbedingungen, d. h. je nach Quali tät der Funkverbindung bzw. des Funkkanals, mit mehr als 16 kbps über die Luftschnittstelle zu übertragen, ohne damit die Kapazität (Anzahl der parallelen Verbindungen) des Mobilfunk systems zu verringern. Im Idealfall (bei kleinen Reichweiten, z. B. im Haushalt oder in Büros) können Datenraten bis zu den 64 kbps eines ISDN-Basiskanals pro Zeitschlitz erreicht wer den. Für zwei ISDN-Basiskanäle und einen ISDN-D-Kanal müssen dann bis zu drei Zeitschlitze parallel bzw. gleichzeitig durch ein Mobilfunkendgerät allokiert werden. Vorteilhafter weise werden bei diesem Verfahren nicht mehr Zeitschlitze als bei den bisherigen GSM-Verbindungen benötigt.Using suitable vocoders (speech coders) for Language is therefore possible, not just data, but also Language depending on the propagation conditions, d. H. depending on the qualification radio link or radio channel with more than 16 kbps to transmit over the air interface without the Capacity (number of parallel connections) of the mobile radio systems to decrease. Ideally (with small ranges, z. B. in the household or in offices) data rates up to Whoever reaches 64 kbps of an ISDN basic channel per time slot the. For two ISDN basic channels and one ISDN D channel then up to three time slots in parallel or simultaneously be allocated by a mobile terminal. Favorable wise, no more time slots than required with the previous GSM connections.

Allerdings wird durch die 8PSK- bzw. QPSK-Modulation der Sig nal-Rausch-Abstand im Vergleich zu GMSK verringert, wodurch sich die 8PSK- oder QPSK-Modulation einsetzende Verfahren nur zur Überbrückung kleiner Reichweiten eignen. Üblicherweise sind jedoch die zu überbrückenden Entfernungen gerade im Heimbereich (Haushalt, Büro, etc.) gering, wo das Verfahren als Ersatz für einen Festnetzanschluß bevorzugt eingesetzt wird.However, the 8PSK or QPSK modulation of the Sig nal-noise ratio compared to GMSK reduced, which the method using 8PSK or QPSK modulation only suitable for bridging small ranges. Usually However, the distances to be bridged are just in Home area (household, office, etc.) low where the procedure preferably used as a replacement for a landline connection becomes.

Bei HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) wird zum Erzie len hoher Datenraten bei der Datenübertragung die parallele bzw. gleichzeitige Allokierung mehrerer Zeitschlitze (Multis lots) verwendet. Damit lassen sich Kapazitäten von n × 14.4 kbps pro Teilnehmer bzw. Verbindung erzielen. Erfin dungsgemäß kann dieses Multislot-Verfahren auch für die Über tragung von Sprachsignalen genutzt werden, um eine hohe Sprachqualität zu erreichen. Für eine Datenrate von 32 kbps müßten dann drei Zeitschlitze und für eine Datenrate von 64 kbps wie bei einem ISDN-Basiskanal bis zu fünf Zeitschlitze pro Sprachverbindung bzw. Kanal belegt werden.HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) is becoming an educator len high data rates during data transmission the parallel or simultaneous allocation of multiple time slots (multis lots) used. Capacities of Achieve n × 14.4 kbps per subscriber or connection. OF INVENTION This multislot method can also be used for over voice signals can be used to achieve a high To achieve voice quality. For a data rate of 32 kbps would then have three time slots and for a data rate of 64 kbps as with an ISDN basic channel up to five time slots per voice connection or channel.

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Modulation der Bursts wie im herkömmlichen GSM mittels der GMSK- Modulation erfolgen kann und daher ein hoher Signal-Rausch- Abstand erreicht wird, was wiederum eine größere Robustheit und Reichweite der Funkverbindung bedingt. Es können damit die gleichen Reichweiten wie bei den bisherigen GSM- Funkverbindungen zur Sprachsignal-Übertragung überbrückt wer den. Die bestehende Funkplanung wird dadurch nicht beein flußt. Allerdings sind mehrere Zeitschlitze bzw. Slots für eine Sprachverbindung belegt.The advantage of this method is that the modulation the bursts as in conventional GSM using the GMSK Modulation can take place and therefore a high signal-to-noise Distance is reached, which in turn makes it more robust and range of the radio connection. It can the same ranges as with the previous GSM Who bridges radio connections for voice signal transmission the. This does not affect the existing radio planning influ-. However, there are several time slots a voice connection is occupied.

Eine Kombination der beiden vorgenannten Verfahren ist ebenso möglich, nämlich die Übertragung von Bursts, die mit 8PSK o der QPSK moduliert sind, wobei mehrere Zeitschlitze gleich zeitig für eine Sprachverbindung belegt sind. Die dadurch er zielbaren sehr hohen Datenraten ermöglichen eine besonders hohe Qualität der Sprachverbindung. Allerdings sind nur klei ne Reichweiten mit der Funkverbindung aufgrund des schlechte ren Signal-Rauschabstandes durch die 8PSK- oder QPSK- Modulation überbrückbar, zudem sind weniger Sprach- oder Da tenverbindungen pro Frequenz aufgrund der Multislots möglich.A combination of the two aforementioned methods is also possible possible, namely the transmission of bursts with 8PSK o the QPSK are modulated, with multiple time slots equal are occupied in time for a voice connection. The thereby he Targetable very high data rates allow a particularly high quality of the voice connection. However, they are only small ne ranges with the radio connection due to the bad signal-to-noise ratio through the 8PSK or QPSK Modulation can be bridged, moreover there are fewer speech or da Ten connections per frequency possible due to the multi-slots.

Um auch bei sich verschlechternden Funkverbindungen übertra gen zu können, ist vorzugsweise eine sogenannte Link- Adaptation-Funktion vorgesehen, die zwischen verschiedenen Sprachkodierern mit unterschiedlichen Datenraten wie z. B. 64 kbps, 50 kbps, 40 kbps, 32 kbps, 20 kbps, 16 kbps umschaltet, um so stets die optimale Gesprächsqualität zu erzielen. Vor zugsweise sind daher in dem Mobilfunknetz in mindestens einer Basisstation und mindestens einem Mobilendgerät jeweils meh rere Sprachkodierer sowie entsprechende Sprachdekodierer vor gesehen. Abhängig von der Qualität der Funkverbindung zwi schen dem Mobilendgerät und der Basisstation wird ein Sprach kodierer/-dekodierer-Paar ausgewählt, welches die zu übertra genden Sprachsignale entsprechend der Qualität des Funkver bindung derart komprimiert, daß die Datenrate maximal ist. Mit anderen Worten, es wird abhängig von der Qualität der Funkverbindung die Komprimierung der Sprachsignale durch ei nen Kodierer und entsprechenden Dekodierer ausgewählt. Bei einer sich während einer Sprachverbindung verschlechternden Funkverbindung, die durch erhöhte Bitfehlerrate bzw. sinken den Empfangspegel gekennzeichnet ist, kann von einem ersten Kodierer/Dekodierer-Paar auf ein zweites Kodierer/Dekodierer- Paar mit einer niedrigeren Komprimierungsrate geschaltet wer den, um so einen höheren Signal-Rausch-Abstand zu erhalten und die Verbindung nicht abbrechen zu lassen.To transmit even with deteriorating radio connections is preferably a so-called link Adaptation function provided between different Speech encoders with different data rates, e.g. B. 64 kbps, 50 kbps, 40 kbps, 32 kbps, 20 kbps, 16 kbps switches, in order to always achieve the optimal call quality. before are therefore preferably in at least one in the mobile network Base station and at least one mobile terminal each meh Other speech coders and corresponding speech decoders seen. Depending on the quality of the radio connection between between the mobile terminal and the base station becomes a voice encoder / decoder pair selected, which the to be transmitted voice signals according to the quality of the radio service Binding compressed so that the data rate is maximum. In other words, it will depend on the quality of the Radio link the compression of the speech signals by egg NEN encoder and corresponding decoder selected. at one worsening during a voice connection Radio connection that decrease or decrease due to increased bit error rate the reception level is marked by a first Encoder / decoder pair on a second encoder / decoder Pair with a lower compression rate to get a higher signal-to-noise ratio and not to let the connection break.

Sollte die Funkverbindung so schlecht werden, daß keine der vorgenannten Methoden mehr für eine problemlose Übertragung genügt, muß auf die im GSM vorgesehene und robuste GMSK- Modulation zurückgeschaltet werden. Daher werden in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens die zu übertragenden Bursts unterhalb einer vorgegebenen Datenrate mittels GMSK moduliert. Dieser "Fallback" auf GMSK ist erforderlich, um ein Abbrechen der Sprachverbindung aufgrund eines zu niedri gen Signal-Rausch-Abstandes zu vermeiden.Should the radio connection become so bad that none of the aforementioned methods more for a problem-free transfer is sufficient, the robust GMSK Modulation can be switched back. Therefore, in a preferred Embodiment of the method to be transmitted Bursts below a given data rate using GMSK modulated. This "fallback" to GMSK is required to a termination of the voice connection due to a too low to avoid signal-to-noise ratio.

Vorzugsweise sollte jedoch das bisher im GSM-Standard spezi fizierte Adaptive-Multiraten-Verfahren (AMR: adaptive Multi rate) eingesetzt werden. Damit ist gewährleistet, daß im Fal le schlechterer Funkverbindungen der Rückfall auf die bisher vorhandene GSM-Gesprächsqualität automatisch durchgeführt wird. Beispielsweise wäre eine Verbindungs- bzw. Datenraten anpassung auf GMSK mit 12.2 kbps, 10.2 kbps, 7.9 kbps, 7.4 kbps, 6.7 kbps, 5.9 kbps, 5.1 kbps oder 4.7 kbps möglich, oh ne daß eventuell eine Sprachverbindung unterbrochen wird.However, this should preferably be specified in the GSM standard Adapted multi-rate method (AMR: adaptive multi rate) can be used. This ensures that in case le poorer radio links the fallback to the previously existing GSM call quality carried out automatically becomes. For example, a connection or data rate would be adaptation to GMSK with 12.2 kbps, 10.2 kbps, 7.9 kbps, 7.4 kbps, 6.7 kbps, 5.9 kbps, 5.1 kbps or 4.7 kbps possible, oh ne that a voice connection may be interrupted.

Die Umschaltung der Modulation der Bursts erfolgt vorzugswei se zwischen der Aussenden zweier aufeinanderfolgender Bursts, da zwischen den zu sendenden bzw. empfangenden Bursts einer Sprachverbindung bzw. eines Kanals ausreichend Zeit bleibt, hard- oder softwaremäßig die Umschaltung der Modulation im einem Mobilfunkendgerät und einer Basisstation (BTS: Base Transceiver Station) durchzuführen.The switching of the modulation of the bursts is preferably done se between sending two successive bursts, there is one between the bursts to be sent or received Voice connection or a channel has sufficient time, hardware or software to switch the modulation in a mobile terminal and a base station (BTS: Base Transceiver station).

Ein mit 8PSK modulierter Burst überträgt die dreifache Daten menge eines mit GMSK modulierten Bursts. Demnach können die 69 kbps an Datenrate pro Zeitschlitz bzw. Slot im GSM dazu benutzt werden, bis zu vier Vollraten (Fullrate)- Sprachverbindungen mit 16 kbps (also der bisherigen GSM- Sprachqualität) oder bis zu acht Halbraten (Halfrate)- Sprachverbindungen auf diesen Slot zu schalten. Durch dieses Multiplexen mehrerer herkömmlicher Sprachverbindungen auf ei nen Zeitschlitz läßt sich die Kapazität des Mobilfunknetzes in einer Funkzelle erhöhen, ohne Einbußen der Sprachqualität in Kauf nehmen zu müssen. Bei gleichbleibender Anzahl an Sprachverbindungen pro TDMA-Rahmen bleiben daher Zeitschlitze frei, die vorzugsweise zum Überwachen von Nachbar-Funkzellen oder zur Übertragung von Signalisierungs-Informationen be nutzt werden.A burst modulated with 8PSK transmits three times the data quantity of a burst modulated with GMSK. Accordingly, the 69 kbps of data rate per time slot or slot in the GSM can be used, up to four full rates - Voice connections with 16 kbps (i.e. the previous GSM Speech quality) or up to eight half rates (half rate) - Switch voice connections to this slot. Because of this Multiplexing several conventional voice connections on one NEN time slot can be the capacity of the mobile network increase in a radio cell without sacrificing speech quality to have to put up with. If the number remains the same Voice connections per TDMA frame therefore remain time slots free, preferably for monitoring neighboring radio cells or for the transmission of signaling information be used.

Ebenso ist die Übertragung von Paketdaten, beispielsweise von EGPRS-Paketdaten eines PDTCH (Packet data traffic channels), zusammen mit Sprachsignalen, die mit 8PSK moduliert sind, in einem Slot möglich. Das hätte den Vorteil, daß im Falle von wenig Paketdatenverkehr die Übertragungskapazität der Funk verbindung bzw. des Kanals so gut wie möglich ausgenutzt wer den kann. In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens werden daher in Slots Sprach- und Datensignale ge meinsam übertragen, wobei die Datenrate der Sprachsignale in Abhängigkeit von den zu übertragenden Datensignalen in einem Slot eingestellt wird.The transmission of packet data, for example of EGPRS packet data of a PDTCH (Packet data traffic channels), together with speech signals that are modulated with 8PSK, in one slot possible. This would have the advantage that in the case of little packet data traffic the transmission capacity of the radio connection or the channel is used as much as possible that can. In a particularly expedient embodiment of the The process therefore uses voice and data signals in slots transmitted together, the data rate of the speech signals in Dependence on the data signals to be transmitted in one Slot is set.

Zusammenfassend nutzt also die Erfindung die für Datendienste insbesondere bereits im GSM implementierten Möglichkeiten zur Verbesserung der Übertragung von Sprachsignalen. Dazu gehören einerseits die Verwendung höherer Modulationsstufen wie 8PSK oder QPSK sowie die parallele Belegung mehrerer Zeitschlitze (Multislots). Gleichfalls kann das aus GSM bekannte Adaptive- Multirate-Verfahren nutzbringend angewandt werden. Ferner können durch die höheren Modulationsstufen die Sprachsignale bei gleichbleibender Gesprächsqualität komprimiert werden, wodurch zur Übertragung der Sprachsignale weniger Bursts aus reichen und daher Slots frei bleiben, die zum Beispiel für die Überwachung von Nachbar-Funkzellen verwendet werden kön nen. Dies ist wichtig, da zum einen immer mehr Funktionen in das GSM-System integriert werden wie z. B. GPRS, E-GPRS, etc., und zudem auch eine Konvergenz von GSM-Netzen und UMTS-Netzen ansteht. Darüber hinaus können diese freiwerdenden Slots auch zur Kapazitätserhöhung des GSM-Netzes genutzt werden, indem die freiwerdenden Bursts für zusätzliche Gespräche genutzt werden.In summary, the invention uses that for data services in particular, options already implemented in GSM Improve the transmission of voice signals. This includes on the one hand the use of higher modulation levels such as 8PSK or QPSK and the parallel assignment of several time slots (Multi slots). Likewise, the adaptive technology known from GSM Multirate procedures can be used to advantage. Further can the speech signals through the higher modulation levels be compressed while the call quality remains the same, which means fewer bursts to transmit the speech signals enough and therefore slots remain free, for example for the monitoring of neighboring radio cells can be used NEN. This is important because on the one hand more and more functions in the GSM system can be integrated such. B. GPRS, E-GPRS, etc., and also a convergence of GSM networks and UMTS networks pending. In addition, these free slots can also be used to increase the capacity of the GSM network by the bursts released are used for additional calls become.

Der Aufwand zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfah rens in einem Mobilfunknetz ist sehr gering. Für BTS Base Transceiver Station) und BSC (Base Station Controller) genü gen Modifikationen der Software. In der TRAU (Transcoder/Rate Adapter Unit) müssen gegebenenfalls Hard- und Software modi fiziert werden. Ferner müssen die BSS internen Schnittstellen wie z. B. die Abis-Schnittstelle zwischen BTS und BSC sowie die A-Schnittstelle zwischen BSC und MSC/TRAU für die höheren Datenraten pro GSM-Zeitschlitz erweitert werden.The effort to implement the inventive method rens in a cellular network is very low. For BTS Base Transceiver Station) and BSC (Base Station Controller) sufficient modifications of the software. In TRAU (transcoder / rate Adapter Unit) may need hardware and software modes be infected. Furthermore, the BSS internal interfaces such as B. the Abis interface between BTS and BSC as well the A interface between BSC and MSC / TRAU for the higher Data rates per GSM time slot can be expanded.

Einige typische Anwendungsbereiche der Erfindung sollen im folgenden kurz erläutert werden:
Im Haushalt eines Teilnehmers soll dieser mit seinem Mobil funkendgerät wie mit einem Festnetz-Telefon telefonieren kön nen. Mit anderen Worten, es soll sich die Qualität von Sprachverbindungen über das Mobilfunknetz und das Festnetz im wesentlichen nicht unterscheiden.Some typical areas of application of the invention are briefly explained below:
In the household of a subscriber, he should be able to make phone calls with his mobile radio as with a landline phone. In other words, the quality of voice connections via the mobile radio network and the fixed network should essentially not differ.

Aber auch bei kleinen Funkzellen im Innenstadtbereich, wo die Entfernung zwischen einem Mobilfunk-Teilnehmer bzw. dessen Mobilfunkendgerät und einer Basisstation gering ist, sowie im ruralen Bereich mit sogenannten Line-of-Sight Verbindungen kann die Sprachqualität drastisch verbessert werden.But also with small radio cells in the inner city area, where the Distance between a cellular subscriber or its Mobile terminal and a base station is low, as well as in rural area with so-called line-of-sight connections the voice quality can be drastically improved.

Das Teilnehmerendgerät mißt den Empfangspegel der BTS der Zelle beispielsweise auf den Broadcast-Kanälen (BCCH, CCCH) und schließt so aufgrund der Reziprozität des Funkkanals auf die Verfügbarkeit der hohen Sprachqualität. Dem Kunden kann dies vom Teilnehmerendgerät durch Aufleuchten eines Icons auf dem Display angezeigt werden. Ferner soll die BTS ihre Emp fangsfähigkeit für Kanäle mit hoher Sprachqualität über die Broadcast-Kanäle den Teilnehmerendgeräten in der Zelle mit teilen.The subscriber terminal measures the reception level of the BTS Cell for example on the broadcast channels (BCCH, CCCH) and thus catches up due to the reciprocity of the radio channel the availability of high voice quality. The customer can this from the subscriber terminal by lighting up an icon appear on the display. Furthermore, the BTS should Capability for channels with high speech quality over the Broadcast channels with the subscriber terminals in the cell divide.

Der Kunde kann nun einerseits ein Telefonat wahlweise mit ho her Sprachqualität oder mit der bisher bekannten niedrigen Sprachqualität führen, z. B. durch Auswahl mittels Menüpunkten am Teilnehmerendgerät. Das Teilnehmerendgerät zeigt dann dem Netzwerk seine Fähigkeit für die 8PSK modulierte Sprache beim Einwahlvorgang an.On the one hand, the customer can now either make a call with ho forth voice quality or with the previously known low Lead voice quality, e.g. B. by selection using menu items on the subscriber terminal. The subscriber terminal then shows that Network its ability for 8PSK modulated language at Dialing process.

Der Operator kann für die Benutzung des Premiumservices höhe re Gebühren verlangen. Die höhere Gebühr kann beispielsweise im Mobilfunk-Netzwerk anhand gemessener Parameter für die Zeitdauer der hohen 8PSK Sprachqualität bzw. bei erfolgter Link Adaption auf GMSK für die Zeitdauer der normalen Sprach qualität ermittelt werden. Oder der Operator vereinbart mit dem Kunden eine Pauschalvergütung für diesen höherwertigen Service, z. B. eine erhöhte Grundgebühr.The operator can use the premium service re charge fees. For example, the higher fee in the cellular network based on measured parameters for the Duration of the high 8PSK speech quality or if it was successful Link adaptation to GMSK for the duration of normal speech quality can be determined. Or the operator agrees with the customer a lump sum payment for this higher value Service, e.g. B. an increased basic fee.

Neben der Übertragung von Sprache könnte durch geeignete Wahl des Kodierungsverfahrens auch Bildinformation im gleichen Ka nal mitübertragen werden. Vorteilhafterweise bedienen sich die Sprachübertragung und die Bildübertragung eines adaptiven Übertragungsverfahrens, wobei beide zusammen die volle Kanal kapazität nutzen. Werden beispielsweise nur 16 kbps Sprachda ten übermittelt, so könnten bei einem 64 kbps Kanal noch 48 kbps Bilddaten parallel im gleichen Kanal übertragen wer den. Bei Gesprächspausen bzw. DTX (discontinuous transmissi on) stehen dann volle 64 kbps allein für die Bildinformation zur Verfügung.In addition to the transmission of speech could be through appropriate choice the coding process also image information in the same Ka nal be transferred. Advantageously use yourself the voice transmission and the image transmission of an adaptive Transmission process, both together the full channel use capacity. For example, if only 16 kbps speech data ten transmitted, a 64 kbps channel could still 48 kbps image data can be transmitted in parallel in the same channel the. During breaks in the conversation or DTX (discontinuous transmissi on) then full 64 kbps stand alone for the image information to disposal.

Andererseits kann es in Funkzellen mit einer hohen Auslas tung, d. h. einem hohen Verbindungsaufkommen, sinnvoll sein, die vorhandenen Kapazitäten besser zu nutzen, ohne die Sprachqualität zu verschlechtern. Hierzu werden mehrere Gespräche (mit bisheriger Gesprächsqualität) bzw. mehrere Sprachverbindungen auf einen Zeitschlitz bzw. Slot geschal tet. Durch die höhere Kompression der Sprachsignale bzw. Er höhung der Datenrate mittels einer höheren Modulationsstufe wie 8PSK oder QPSK wird die Kapazität des Mobilfunknetzes er höht. Dies ist insbesondere für Pico-Basisstationen interes sant, die vorzugsweise in Gebäuden, Flughäfen, an Bahnhöfen oder ganz allgemein an sehr belebten Plätzen mit einem hohen Mobilfunk-Verbindungsaufkommen eingesetzt werden. Eine Um schaltung kann auch dynamisch in dem Sinn erfolgen, daß ab hängig von der Anzahl der Sprachverbindungen die Modulation umgeschaltet wird, also bei wenigen Sprachverbindungen die GMSK-Modulation und bei vielen Sprachverbindungen die QPSK- oder die 8PSK-Modulation verwendet wird. Die theoretisch durch die höheren Modulationsstufen erzielbare höhere Sprachqualität wird hier zugunsten einer höheren Teilnehmerdichte in einer Funkzelle aufgegeben.On the other hand, it can be in radio cells with a high discharge tung, d. H. a high connection volume, make sense to make better use of the existing capacities without the Deteriorate voice quality. There will be several discussions (with previous call quality) or several Speech connections on a time slot or slot closed tet. Due to the higher compression of the speech signals or Er Increase in the data rate by means of a higher modulation level like 8PSK or QPSK, the capacity of the cellular network will increase increased. This is of particular interest for pico base stations sant, which is preferably in buildings, airports, at train stations or more generally in very busy places with a high Cellular connection volume can be used. An order circuit can also be done dynamically in the sense that from depending on the number of voice connections the modulation is toggled, i.e. with a few voice connections GMSK modulation and with many voice connections the QPSK or 8PSK modulation is used. Theoretically higher achievable by the higher modulation levels Voice quality is here in favor of a higher one Abandoned subscriber density in a radio cell.

Das Netzwerk kann beispielsweise auch in Abhängigkeit der In terferenzsituation sowie der Kapazitätsauslastung in der Zel le die 8PSK modulierten Servicefunktionen, die aufgrund ihres erhöhten Signal-Rausch-Abstandes mehr Sendeleistung erfordern und daher mehr Interferenz erzeugen, abschalten und dies über die Broadcast-Kanäle den Teilnehmern in der Zelle kundtun. Bereits bestehende Verbindungen müßten dann evtl. mittels Link Adaptation auf normale Sprachqualität heruntergeregelt werden.The network can, for example, also depend on the In conference situation and the capacity utilization in the cell le the 8PSK modulated service functions, which due to their increased signal-to-noise ratio require more transmission power and therefore generate more interference, turn it off and on announce the broadcast channels to the participants in the cell. Existing connections would then have to be possible Link adaptation down to normal speech quality become.

Vorzugsweise werden die Sprachverbindungen mit hoher Qualität als leitungsvermittelte Dienste über die BSC (Base Station Controller) - TRAU (Transcoder/Rate Adapter Unit) - MSC (Mo bile Station Controller) in das öffentliche Festnetz PSTN (Public Switched Telephone Network) geleitet. Preferably the voice connections are of high quality as circuit-switched services via the BSC (Base Station Controller) - TRAU (Transcoder / Rate Adapter Unit) - MSC (Mon bile station controller) in the public fixed network PSTN (Public Switched Telephone Network).

An dieser Stelle sei nur kurz erwähnt, daß im übrigen die durch die Erfindung ermöglichten hochqualitativen Sprachver bindungen auch über Paketdatenkanäle übertragen werden kön nen. Die bisher über die Paketdatenkanäle mittels VoIP (Voice over Internet Protokoll) übermittelten Sprachverbindungen bieten nämlich nur Datenraten von wenigen kbps, was durch die Erfindung merkbar verbessert werden kann. Die Sprachsignale laufen in diesem Fall über die PCU (Packet Control Unit) - SGSN (Support GPRS Service Node) in das öffentliche Datennetz PDN (Public Data Network).At this point it should only be mentioned briefly that the enabled by the invention high quality Sprachver bindings can also be transmitted via packet data channels NEN. The previously via the packet data channels using VoIP (Voice voice connections transmitted via Internet Protocol) only offer data rates of a few kbps, which is due to the Invention can be significantly improved. The speech signals in this case run via the PCU (Packet Control Unit) - SGSN (Support GPRS Service Node) in the public data network PDN (Public Data Network).

Weiterhin sind Qualitätsabstufungen bei der Übertragung über Packet-Switched-Kanäle durch Einführung einer "Quality of Service"(QoS)-Funktion möglich, die beispielsweise die Verzö gerung der zu übertragenden Signale durch den Funkkanal, den Durchsatz und die Bitfehlerrate BER (Bit Error Rate) berück sichtigt.There are also quality gradations for the transmission Packet-switched channels through the introduction of a "Quality of Service "(QoS) function possible, for example the delay of the signals to be transmitted through the radio channel, the Throughput and the bit error rate BER account.

Schließlich ist aufgrund der freien Kapazitäten durch die ho hen Datenraten eine sehr schnelle Leistungsregelung FPC (Fast-Power-Control) für hochqualitative Sprachverbindungen durch Inband-Signalisierung möglich, die alle 20 ms stattfin det (anstelle einer langsamen Leistungsregelung mittels Sig nalisierungen ca. alle 490 ms über den Slow Associated Control Channel SACCH).Finally, due to the free capacity by the ho hen data rates a very fast power control FPC (Fast Power Control) for high quality voice connections possible through inband signaling, which takes place every 20 ms det (instead of slow power control using Sig Nalsizations approximately every 490 ms via the Slow Associated Control Channel SACCH).

Abbreviations

8PSK Eight Phase Shift Keying
ADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation
AMR Adaptive Multirate
BER Bit Error Rate
BSC Base Station Controller
BTS Base Transceiver Station
CDMA Code Division Multiple Access
CSD Circuit Switched Data
DECT Digital Enhanced Cordless Telephone
ECSD Enhanced CSD
EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
EGPRS Enhanced GPRS
GMSK Gaussian Minimum Shift Keying
GPRS General Packet Radio Service
GSM Global System for Mobile Communication
HSCSD High Speed CSD
ISDN BA Integrated Digital Services Network Base Access
kbps kilobit per second
LDCELP LD-Code Excited Linear Predictive Coding
PCU Packet Control Unit
PDN Public Data Network
PDTCH Packet Data Traffic Channel
PSK Phase Shift Keying
PSTN Public Switched Telephone Network
QoS Quality of Service
QPSK Quadrature Phase Shift Keying
SGSN Serving GPRS Support Node
TDMA Time Division Multiple Access
TRAU Transcoder/Rate Adapter Unit
UMTS Universal Mobile Telecommunication System
VoIP Voice over Internet-Protocoll
WLL Wireless Local Loop8PSK Eight Phase Shift Keying
ADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation
AMR Adaptive Multirate
BER bit error rate
BSC Base Station Controller
BTS Base Transceiver Station
CDMA Code Division Multiple Access
CSD Circuit Switched Data
DECT Digital Enhanced Cordless Telephone
ECSD Enhanced CSD
EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
EGPRS Enhanced GPRS
GMSK Gaussian Minimum Shift Keying
GPRS General Packet Radio Service
GSM Global System for Mobile Communication
HSCSD High Speed CSD
ISDN BA Integrated Digital Services Network Base Access
kbps kilobits per second
LDCELP LD code Excited Linear Predictive Coding
PCU packet control unit
PDN Public Data Network
PDTCH Packet Data Traffic Channel
PSK phase shift keying
PSTN Public Switched Telephone Network
QoS Quality of Service
QPSK Quadrature Phase Shift Keying
SGSN Serving GPRS Support Node
TDMA Time Division Multiple Access
TRAU transcoder / rate adapter unit
UMTS Universal Mobile Telecommunication System
VoIP Voice over Internet protocol
WLL Wireless Local Loop

Claims

1. A method for improving the voice quality in a mobile radio network in which voice signals are transmitted at a predetermined data rate in time slots (slots) which are assigned to a transmission channel by means of data packets with a fixed structure (bursts), characterized in that to increase the Data rate and the quality of the voice signals, the bursts are modulated with a higher modulation method or CDMA coding method and / or several time slots (multislots) are occupied simultaneously for one voice channel.

2. The method according to claim 1, characterized, that the cellular network is a GSM network and as a modulation proceed a phase shift keying modulation method as in particular 8PSK, QPSK or TD-SCDMA used for the voice channels becomes.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the cellular network in at least one base station and at least one mobile receives several speech encoders and corresponding ones Speech decoders are provided, depending on the Qua lity of the radio connection between the mobile device and the Ba sisstation selected a speech encoder / decoder pair which corresponds to the speech signals to be transmitted the quality of the radio link so compressed that the Data rate is maximum.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that below a given data rate to be transferred bursts can be modulated using GMSK.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that below a given reception quality, the to be transmitting bursts can be modulated using GMSK.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that switching the modulation to be transmitted Bursts using the adaptive multirate method of GSM Mobile radio system takes place.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that switching the modulation of the bursts between the Two successive bursts are emitted.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the bursts are modulated with the 8PSK modulation and four different full rate or eight ver different half-rate voice channels can be switched.

9. The method according to claim 8, characterized, that free slots for monitoring cell phones of the Mo bilfunknetzes to the cell in which the Mo bilgerät is located, are adjacent, and / or for transmission of signaling information can be used.

10. The method according to any one of claims 8 or 9, characterized, that voice and data signals are transmitted together in slots are, the data rate of the speech signals depending of the data signals to be transmitted and the present ones Transmission conditions is set in a slot.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the network its ability for the higher Modulation method and corresponding speech encoder in the Radio cell transmits or when establishing the connection Mobile terminal announces.

12. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the network measures the interference situation in the cell and evaluates and if there is increased interference in the Cell switches off the phase-modulated voice service and ongoing calls modulated with GMSK.

13. The method according to any one of claims 3 to 12, characterized, that the speech encoder for improved speech quality Support LDCELP, ADPCM or ISDN.

14. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that with a connection to cellular subscribers Cellular subscribers no recoding / 2. Coding the Voice signal occurs in the network.

15. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that with a connection to cellular subscribers Mobile subscribers the call quality on the quality the worse connection is set.

16. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that, in addition to speech, image information is parallel in the same Channel is transmitted.

17. The method according to claim 16, characterized, that the transfer of the image information free capacity voice transmission, especially with DTX (discontinuous transmission) and pauses in conversation.