DE10140549A1 - Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung von Sprachsignalen und Datensignalen zwischen einer Basisstation und einem Mobiltelefon und Mobiltelefon, das für den Einsatz des Verfahrens verwendet werden kann - Google Patents

Abstract

Um eine gleichzeitige Verwendung eines Mobiltelefons elementarer Ausführung im Datenübertragungs- und im Sprachsignalübertragungsmodus zu ermöglichen, wird vorgesehen, dieses Telefon mit einem Sprachcodierer mit halber Leistung auszustatten und bei halber Leistung zu betreiben, während gleichzeitig Wörter bei voller Leistung mit zu übertragenden Daten wiederhergestellt werden. Für die Bearbeitung beim Empfang werden die Sprachsignale von den Daten getrennt, und jedem dieser Signale wird die entsprechende Bearbeitung zugeteilt. Es wird aufgezeigt, daß auf diese Weise ein Mobiltelefon der Klasse C, welches billig ist, in ein verbessertes Telefon der Klasse A umgewandelt wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung von Sprach- und Datensignalen zwischen einer Basisstation und einem Mobiltelefon sowie ein Mobiltelefon, das für den Einsatz dieses Verfahrens verwendet werden kann. Ziel der Erfindung ist, eine umfassendere Verwendung eines Mobiltelefons zu ermöglichen, auch wenn dieses Mobiltelefon einer unteren Klasse angehört und von vornherein nicht in der Lage ist, gewisse Funktionen auszuführen. Ganz allgemein soll die Erfindung die Kosten der Mobiltelefone senken, indem sie es elementaren Mobiltelefonen mit geringen Kosten ermöglicht, ebenso gut wie Mobiltelefone zu funktionieren, die besser ausgestattet sind.
• Genauer soll die Erfindung auch die gleichzeitige Verwendung eines Mobiltelefons im Schaltungs- und im Paketmodus ermöglichen.
• Typischerweise entspricht die Verwendung von Mobiltelefonen im Schaltungsmoduls der Herstellung einer Schaltung zwischen zwei Gesprächspartnern, eventuell zwischen zwei Datenübertragungsvorrichtungen. In diesem Zusammenhang wird das erfindungsgemäße Mobiltelefon nicht nur bei einer telefonischen Verwendung eingesetzt, sondern kann insbesondere mit Hilfe einer fest angebrachten Steckverbindung als Modem für eine solche Datenübertragung dienen. Zu diesem Zweck wird hier weiterhin diese Terminologie verwendet, obwohl sie nicht unbedingt für eine Telefonverbindung angewandt wird. Eine Funktion im Schaltungsmodus führt dazu, daß während der gesamten Dauer einer Kommunikation ein Kommunikationskanal für die Kommunikation reserviert wird. Folglich bezahlt der Benutzer für die Miete dieses Kanals im Verhältnis dieser Kommunikationsdauer, unabhängig von der Entsendung und dem Erhalt der Daten.
• Eine weitere bekannte Übertragungsart ist der Paketübertragungsmodus. In einem solchen Fall werden Pakete entsandt, und jedes Paket umfasst eine Bezeichnung seines Empfängers. Die Mobiltelefone, die nicht Empfänger der Information sind, bewahren in ihrem Speicher den Inhalt der Pakete, die nicht für sie bestimmt sind, nicht auf. Überdies, um zu vermeiden, daß diese Mobiltelefone die Decodierungen aller erhaltenen Pakete durchführen, auch jener, die nicht für sie bestimmt sind, enthalten von dem Sender entsandte Anzeigesignale zeitliche Angaben für die Empfänger, damit diese nur die Signale decodieren können, die für sie bestimmt sind. In der anderen Richtung, bei den Übertragungen von Signalen vom Mobiltelefon zu einer Basisstation, ermöglicht es ein System zur Zuteilung einer Übertragungszeit, welches statisch oder dynamisch ist oder wechselt, zu vermeiden, daß verschiedene Mobiltelefone, die auf einem selben Kanal auf Empfang stehen, Sendekollisionen von zu entsendenden Datensignalen hervorrufen. Die wichtigste Folge des Paketübertragungsmodus ist natürlich, daß der Benutzer für den Kanal nur im Verhältnis der Paketmenge, die ihm gesandt wurde oder die er entsendet, bezahlt.
• In der Praxis steht ein solches Mobiltelefon, das im Paketmodus funktioniert, ständig auf dem Paketübertragungskanal auf Empfang. Es wird ein aktiver Benutzer, der diesen Kanal nach einem Verfahren zur Herstellung einer Verbindung für Signalübertragungen auf diesem zweiten Kanal verwendet. Diese hergestellte Verbindung ist ein TBF-Anschluß - Temporary Block Flow - temporärer Blockfluß. Diese Verbindung hat eine begrenzte Dauer, die vorher bekannt ist. Die Länge dieser Zeitdauer ist in den vorherigen Anzeigesignalen vorgesehen, insbesondere in Abhängigkeit von der zu übertragenden Datenmenge. Wenn die zu übertragende Datenmenge zu groß ist, wird eine Basis-TBF-Dauer eingerichtet, und diese Dauer wird an ihr Ende geführt, bis die gesamte zu übertragende Informationsmenge übertragen ist. Schließlich bezahlt der Benutzer für eine Anzahl von TBF-Zeiten, die er tatsächlich in Anspruch genommen hat.
• Ein Mobiltelefon für den Einsatz dieser Kommunikationsarten, Schaltungs- oder Paketmodus, kann von dreierlei Klassen sein. Die Klasse C, die den am wenigsten leistungsfähigen Mobiltelefonen entspricht, besitzt eine Steuerung, die von dem Benutzer insbesondere über eine Tastatur betätigt wird, um das Mobiltelefon ausschließlich im Schaltungs- oder Paketmodus zu betreiben. Je nach seiner Vorauswahl entsendet das Mobiltelefon zum Zeitpunkt seiner Inbetriebnahme und seines Erkennens durch das Mobiltelefonnetz ein Signal vom Typ Cc, um seine mögliche Verwendung im Schaltungsmodus anzuzeigen, oder ein Signal vom Typ Cg (g - GPRS, Global Packet Radio System - globales Funkpaketübertragungssystem), um seine Verfügbarkeit als Paketempfänger anzuzeigen. In der nachfolgenden Beschreibung wird vorzugsweise vom Paketmodus nach der GPRS-Norm gesprochen. Allerdings wäre es möglich, im Rahmen der Erfindung eine Paketübertragung vorzusehen, die nicht der GPRS-Norm sondern einer anderen Norm entspricht.
• Im Unterschied zu diesen Geräten der Klasse C, die ausschließlich je nach Betätigung des Benutzers in dem einen oder dem anderen Modus funktionieren, sind die Geräte der Klasse B zu betrachten, bei denen die Umschaltung von einem Schaltungsmodus in einen Paketmodus automatisch erfolgt. Die Kosten der Geräte der Klasse B unterscheiden sich etwas von den Kosten der Geräte der Klasse C. Es ist mit einem Gerät der Klasse B möglich, eine Funktion des Typs suspend-resume, Aufgabe-Wiederaufnahme, einzusetzen, während der eine Kommunikation in einem Modus eingefroren, eine andere in einem anderen Modus aufgenommen und sodann wieder in den ersten zurückgekehrt werden kann, ohne die verteilten Informationen verloren zu haben. Auf diese Weise kann insbesondere im GPRS-Modus eine Internet-Seite konsultiert werden und während der Kommunikation mit der Basisstation in den Sprachmodus umgeschwenkt werden. Es ist, wie mit einem Gerät der Klasse C, nicht notwendig, die Verbindung mit der Basisstation zu unterbrechen und diese neu zu starten, wenn ein anderer Verwendungsmodus eingesetzt wird.
• Um die Erklärungen zu vereinfachen, wird hier angenommen, daß das Austauschprotokoll im Schaltungsmodus sowie im Paketmodus im Mobiltelefonwesen von demselben Typ sind, insbesondere vom Typ GSM (Global System for Mobiles - globales Mobiltelefonsystem). Für jeden von ihnen werden in der Umgebung einer gegebenen Basisstation Gesetze für die Frequenzen, die Sendeniveaus, die Sendeantizipationsdauern und die Zuteilungen von Sende- und Empfangszeitfenstern definiert. Ebenso können Markierungswege unterschieden werden. In der Praxis führt der Verwaltungsmodus für die Mobilität Schaltungen mit unterschiedlichen Funktionsweisen im Schaltungsmodus ein, welcher besonders dazu bestimmt ist, diese Mobilität zu gewährleisten, für jene des GPRS- Modus, des Paketmodus, wofür die Mobilität ein zusätzliches Accessoire darstellt. Ein Mobiltelefon der Klasse B ist in der Praxis mit einem doppelten Kontrollsystem ausgestattet, um herkömmliche Anrufe und GPRS-Dienstanforderungen zu erfassen. Dieses doppelte Kontrollsystem kann auf rasche Anforderung (ohne Neuinitialisierung, allerdings dennoch nicht automatisch) in dem einen oder anderen Modus funktionieren.
• Für den Benutzer sind diese Funktionsweisen unterschiedlich. Sie erfordern in der Praxis feste Einrichtungen von völlig unterschiedlicher Natur.
• Um eine gleichzeitige Funktion in dem einen oder anderen Modus zu erhalten, sind Mobiltelefone der Klasse A vorgesehen. In der Praxis müssen diese Mobiltelefone der Klasse A mit einem doppelten Sender - Empfänger ausgestattet sein, um gleichzeitig in dem einen sowie in dem anderen Modus entsenden und empfangen zu können. Natürlich sind die Kosten für diese Geräte der Klasse A viel höher als jene der Geräte der Klasse B und natürlich als jene der Geräte der Klasse C.
• Die wertvollen Hinweise für die Benutzung des GPRS-Übertragungsmodus befinden sich übrigens in dem Buch "Reseaux GSM - DCS" von Xavier Lagrange, Philippe Godlevski und Sami Tabbane, Ausgabe Hermes, Frankreich, dritte Ausgabe, September 597, Seite 326 und folgende.
• Ziel der Erfindung ist die Vereinfachung des Aufbaus der Mobiltelefone und insbesondere in dem oben definierten Rahmen die Bereitstellung der Möglichkeit für Mobiltelefone der Klasse B bzw. Klasse C, wie die Mobiltelefone der Klasse A zu funktionieren. Der Unterschied zwischen den Mobiltelefonen der Klassen B oder C und den Mobiltelefonen der Klasse A liegt im wesentlichen darin, daß die Mobiltelefone der Klassen B und C nur eine einzige Sende- und Empfangsvorrichtung umfassen.
• Um nun bei der Erfindung die gleichzeitige Verwendung im Schaltungsmodus und im Paketmodus, GPRS, oder genauer die gleichzeitige Übertragung von Sprach- und Datensignalen zu ermöglichen, ist vorgesehen, eine Möglichkeit der Mobiltelefone, bei der Sprachübertragung mit halber Durchgangsmenge zu funktionieren, zu verwenden. In diesem Fall wird ein CODEC, ein Sprachcodierer - Decoder, verwendet, der in der Lage ist, bei halber Durchgangsmenge zu funktionieren, und es werden Datensignale mit Sprachsignalen verkettet, um Signale darzustellen, die bei voller Durchgangsrate auf einem gemeinsamen Übertragungskanal geliefert werden. Nun werden beim Empfang in dem Mobiltelefon oder der Basisstation diese übertragenen Signale nach einem Protokoll für die volle Durchgangsrate decodiert. Auf Basis der entnommenen Signale werden die jeweiligen Beiträge getrennt. Die Sprachsignale werden als solche bearbeitet. Sie werden in fine in einen CODEC für halbe Durchgangsrate eingeleitet. Die Datensignale werden nach ihrem eigenen Modus bearbeitet.
• Ohne sofort den Begriff der Frequenzagilität einzuführen, kann ein Kanal als eine Zuteilung eines Zeitfensters in einem Raster (im allgemeinen Raster mit acht Zeitfenstern - TDMA, Time Division Multiple Access - Mehrfachzugriff mit zeitlicher Aufteilung) und einer Sendeträgerfrequenz (oder Empfangsträgerfrequenz) definiert werden. Als Variante kann bei einem Übertragungsmodus vom Typ CDMA (Coded Division Multiple Access - Mehrfachzugriff mit Aufteilung durch Codierung) ein Kanal durch eine Zuteilung einer besonderen Codierfolge definiert werden. In jedem Fall entspricht ein Raster einer quantifizierten Zeitdauer, während der eine gegebene Informationsmenge übertragen wird. Um eine Überlagerung von Signalen zu vermeiden und zahlreiche Kommunikationen mit Telefonen zu ermöglichen, ist vorgesehen, daß während derselben Zeitfenster unterschiedliche Mobiltelefone unterschiedliche Trägerfrequenzen verwenden oder für dieselben Trägerfrequenzen unterschiedliche Zeitfenster verwenden. In der Praxis ist nun der Kanal unterschiedlich. Dasselbe gilt im CDMA-Modus, in dem die Codierfolge unterschiedlich ist.
• Bei der Erfindung wird zum Zeitpunkt der Herstellung eines Paketkommunikationskanals eine Verfügbarkeit bei halber Durchgangsmenge für ein gegebenes Frequenzgesetz gemessen (welches tatsächlich dem für das Mobiltelefon geltenden Frequenzgesetz entspricht). Falls erforderlich, wird eine Verringerung der Durchgangsmenge vorgenommen, um zu dieser halben Durchgangsmenge zu gelangen. Sodann wird eine Paketübertragungsanforderung entsendet. Es werden nun Zeitfenster verwendet, die mit den vom Mobiltelefon für das Telefonieren verwendeten gemein sind, allerdings für die Übertragung der Daten vorzugsweise im Paketmodus. Auf diese Weise wird eine Überlagerung der Sprachsignale, die im Schaltungsmodus entsandt wurden, und der Datensignale, die im Paketmodus entsandt wurden, vermieden.
• In diesem Fall werden während der zugeteilten Zeitfenster an das Mobiltelefon Daten (vorzugsweise im Paketmodus) und Sprachsignale auf demselben Kanal übertragen. Dasselbe würde für den CDMA-Modus gelten, bei dem eine selbe Codierfrequenz verwendet würde, um Daten und Sprachsignale zu übertragen. Schließlich wird mit der Erfindung zwischen dem CODEC und den Sende- und Empfangsschaltungen des Mobiltelefons eine Verkettungs- und Entkettungsschaltung angeordnet, um die Datensignale und die Sprachsignale darin einzugliedern oder daraus zu entnehmen. Die Sende- und Empfangsschaltungen ihrerseits umfassen Schaltungen zur Formatierung der zu übertragenden Daten, um ein gegebenes Protokoll einzuhalten (TDMA, CDMA, usw.).
• Auf diese Weise, insbesondere durch Einhaltung eines selben Frequenzgesetzes, wird gewährleistet, daß sich während eines Rasters während der Sende- und Empfangszeiten das Mobiltelefon insbesondere im TDMA-Modus nicht um Frequenzsprünge kümmern muß. Es ist somit sofort verfügbar. Es ist nun möglich, Übertragungen im Schaltungsmodus und Übertragungen im Paketmodus in einem selben Zeitfenster durchzuführen. Die erforderlichen Ausrüstungen des Mobiltelefons sind nun nur sein einziger Sender-Empfänger und eine ergänzende Betriebssoftware, um ein gemeinsames Übertragungsprotokoll einzuhalten und die verschiedenen Signale zusammenzufassen oder zu trennen.
• Ferner bleibt auf diese Weise, sofern die übertragenen Signale von einer selben BTS, Base Transceiver Station - Sende-Empfangs-Einrichtung der Basisstation, stammen, die Kanalcodierung dieselbe. So daß die Anpassung eines Kanalfilters des Decoders des Mobiltelefons sofort erfolgt. Das Mobiltelefon muß höchstens einen Bearbeitungsmodus der während jedes der Zeitfenster erhaltenen Informationen umschalten. Die im Schaltungsmodus erhaltenen Informationen müssen einer Bearbeitung unterzogen werden, die der Verwendung im Schaltungsmodus entspricht. Die im Paketmodus erhaltenen Informationen müssen einer Bearbeitung unterzogen werden, die dem Paketmodus entspricht.
• In der Praxis ist der Schaltungsmodus meistens ein Telefonmodus, er könnte auch ein Datenübertragungsmodus sein. Im Gegensatz dazu ist der Paketübertragungsmodus meistens für Datenübertragungen vorgesehen, wie jene, die Zugriffen auf Internet-Seiten entsprechen.
• Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung von Sprach- und Datensignalen zwischen Mobiltelefonen und einer Basisstation eines Mobiltelefonnetzes, bei dem
  
• - erste akustische Sprachsignale in erste elektrische Sprachsignale umgeformt werden,
• - nach einem ersten Protokoll die elektrischen Sprachsignale auf einem Übertragungskanal übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß
• - das erste Protokoll ein Protokoll bei halber Durchgangsmenge ist,
• - elektrische Datensignale gleichzeitig mit den elektrischen Sprachsignalen auf demselben Übertragungskanal übertragen werden, indem die Durchgangsmenge des Protokolls bei halber Durchgangsmenge durch diese elektrischen Datensignale ergänzt wird.
• Die Erfindung betrifft auch ein Mobiltelefon, welches in einem Speicher ein erstes Programm für den Einsatz einer Sprachsignalübertragung und ein zweites Programm für den Einsatz einer Datensignalübertragung umfasst, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Schaltung aufweist, um elektrische Sprachsignale mit elektrischen Datensignalen zu verketten oder zu entnehmen.
• Die Erfindung wird durch die Studie der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Figuren besser verständlich. Diese haben nur hinweisenden Charakter und sind für die Erfindung keinesfalls einschränkend. Die Figuren zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems zwischen einer Basisstation und Mobiltelefonen, die für den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden können;
• Fig. 2 und 3 Diagramme, die ein bevorzugte Art der Verknüpfung und Entknüpfung der Daten- und Sprachsignale gemäß der Erfindung darstellen;
• Fig. 4 eine Darstellung einer Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Anforderung einer Datenübertragung in Paketen oder nicht.
• Fig. 1 zeigt ein System, das für den Einsatz des erfindungsgemäßen Kommunikationsverfahrens verwendet werden kann. Dieses System umfasst Mobiltelefone 1, 2 und 3, die in der Lage sind, mit einer Basisstation 4 in Verbindung zu treten, um erste Sprachsignale und zweite Datensignale auszutauschen. Um die Erklärung zu vereinfachen, wird in der Folge angenommen, allerdings ist auch die umgekehrte Annahme durchaus möglich, daß die ersten Signale im Schaltungsmodus geliefert werden und daß sie Sprachsignale darstellen. Es wird auch angenommen, daß die zweiten Signale im Paketmodus geliefert werden und daß sie Datensignale darstellen. Sie stammen beispielsweise aus der Konsultation einer Internet-Seite. Im Rahmen der Konsultation einer solchen Internet-Seite führt die sporadische Signalübertragung nämlich dazu, daß eine große Informationsmenge während einer kurzen Dauer übertragen werden kann, gefolgt von einer relativ langen Zeitdauer, während der der Benutzer auf einem Bildschirm seines Mobiltelefons Bilder prüft, die von der Konsultation stammen. Während dieser relativ langen Zeitdauer wird kein Austausch vorgenommen. Jedoch die Signale könnten ebenso gut auch beide im Schaltungsmodus geliefert werden.
• Die Funktion des Telefons 1 ist folgende. Eine Sende-Empfangsschaltung 5 des Telefons 1 ist über einen Bus 6 an einen Mikroprozessor 7 angeschlossen, der ein allgemeines Verwaltungsprogramm 8 für das Telefon 1 einsetzt. Dieses allgemeine Programm ist in einem Speicher 9 enthalten, der ebenfalls an den Bus 6 angeschlossen ist. Der Bus 6 ist auch an eine akustische Sende-Empfangsschaltung 10 angeschlossen, welche mit einem Mikrofon 11 und einem Lautsprecher 12 sowie einer Tastatur 13 und einem Bildschirm 14 verbunden ist. Die Schaltung 10 ist eine Schaltung vom Typ CODEC, Sprachcodierer und -decoder. Sie erzeugt elektrische Sprachsignale aus akustischen Sprachsignalen und umgekehrt. Bei der Erfindung ist die Schaltung 10 in der Lage, elektrische Sprachsignale bei halber Durchgangsleistung zu bearbeiten. Vorzugsweise ist sie in der Lage, Signale bei halber und bei voller Durchgangsleistung zu bearbeiten. In diesem Fall ist sie durch Steuerung des Mikroprozessors 7 umschaltbar. Im Bedarfsfalle wird sie halbiert. Die Tastatur 13 und der Bildschirm 14 können dazu dienen, Datensignale anzuzeigen oder zu bearbeiten, während das Mikrofon 11 und der Lautsprecher 12 dazu dienen, akustische Sprachsignale zu bearbeiten. Ein an den Bus 6 angeschlossener Speicher 15 umfaßt einen Parameterteil. In diesem Parameterteil sind insbesondere Informationen über das Frequenzgesetz gespeichert, welches die Frequenzagilität ermöglicht, sowie typische signifikante Bitfolgen, die als Lernfolge oder als Codierfolge im CDMA-Modus verwendet werden können. Mit der Tastatur 13 kann der Benutzer Datenmeldungen zusammenstellen.
• Fig. 1 zeigt, daß die Basisstation 4 mit Schaltungen 16 BSC Base Station Controler - Basisstationkontroller verbunden ist, die in der Praxis die Verwaltung der Ressourcen sowie die anzuwendende Anzeige gewährleisten, damit die Mobiltelefone 1 bis 3 im Schaltungsmodus die Signale, die sie betreffen, aus den Signalen, die die anderen Mobiltelefone betreffen, entnehmen können. Die Schaltungen BSC befördern gleichzeitig Signale, die von einem Telefonnetz des Typs RTC, RNIS oder einem anderen Netz stammen.
• Neben den für die Übertragung im Schaltungsmodus erforderlichen Ausrüstungen bestehen Ausrüstungen, die für die Übertragung im Paketmodus erforderlich sind. Bei einer allgemeinen Ausrüstung werden sogenannte PCU-Schaltungen 17, Packet Control Unit - Paketkontrolleinheit, verwendet, um die Datenpakete zu übertragen, die insbesondere vom Internet stammen oder für dieses bestimmt sind. Die PCU- Schaltungen spielen global gesehen dieselbe Rolle wie die BSC-Schaltungen. Im Prinzip sind die BSC-Schaltungen von den PCU-Schaltungen unabhängig. Insbesondere die Mobiltelefone werden veranlasst, unterschiedlichen Kanäle zu verwenden, je nachdem, ob sie Sprach- oder Datensignale austauschen sollen. Bei der Erfindung wird die Tatsache genutzt, daß das Mobiltelefon 1 bereits auf einem Kanal eingerichtet ist, um vorzugsweise Datenpakete auf diesem selben Kanal zu senden: insbesondere auf derselben Frequenz und insbesondere während derselben Zeitfenster wie jene, die für die Sprachübertragung dienen.
• Zu diesem Zweck kann vorgesehen werden, daß die PCU-Schaltungen 17 mit Hilfe einer Synchronisationsverbindung 18 vorher die BSC-Schaltungen befragen, um zu erfahren, welchen Kanal letztgenannte vorgegeben haben. Sodann organisieren die PCU-Schaltungen 17 ihre Verteilung in Abhängigkeit von den Verfügbarkeiten in dem Raster dieses Kanals. Die PCU-Schaltungen 17 brauchen nicht mit den BSC- Schaltungen 16 synchronisiert zu werden. Ihre Zeitfenster der Ordnung Null brauchen somit nicht gleichzeitig zu funktionieren. Falls keine Synchronisation vorhanden ist, ist es allerdings erforderlich, die Zeitfenster in einem Modus zu erfassen, um ihnen einen entsprechenden Rang in dem anderen Modus zu geben. Die Verbindung 18 stellt symbolisch die von den PCU-Schaltungen 17 eingesetzten Tätigkeiten dar, um dieses Ergebnis zu erzielen. Im weiteren ist zu sehen, wie diese Synchronisation bei dem Mobiltelefon einfach mit Hilfe eines Pufferspeichers erfolgen kann und wie die Verwendung eines solchen Pufferspeichers, der von einer einzigen der Ausrüstungen, typischerweise den Schaltungen 16, verwaltet wird, diese Probleme löst.
• Die Fig. 2 und 3 ermöglichen zu verstehen, wie Sprachsignale bei voller Leistung und im Vergleich dazu bei halber Leistung übertragen werden. Sie ermöglichen auch zu zeigen, wie die Verfügbarkeiten verwendet werden, die durch die Verwendung bei halber Durchgangsleistung für die Übertragung der Daten übriggelassen werden. Fig. 2 zeigt die Bildung von Datenblöcken durch einen Codierer-Decoder 10 in einem Modus bei voller Leistung. Pro Periode von 20 Millisekunden wird das Signal bemustert, auf genormte Weise bei 13 KHz, und jedes Muster wird auf 13 Bit quantifiziert. Die daraus resultierende Durchgangsleistung, die ungefähr 64 Kilobit pro Sekunde beträgt, ist zu groß, um durch die Mobiltelefonkanäle übertragen zu werden. Diese Schaltungen des Typs 10 sollen nun diese Durchgangsmenge auf eine Leistung von 13 Kilobit pro Sekunde verringern, um für jede Periode von 20 Millisekunden 260 Nutzbit zu erzeugen. In der Praxis stellen diese Bits Filterkoeffizienten eines Filters dar, der in der Lage ist, die Stimme des Sprechers sowie die zu übertragenden Informationen selbst zu modellieren.
• Die auf diese Weise von den Schaltungen CODEC 10 codierten Signale werden einer Kanalcodierung unterzogen, die eine Redundanz bringt, die in der Lage ist, den Störungen des Übertragungskanals zu widerstehen. Die Durchgangsleistung beträgt nun 456 Bit pro Periode von 20 Millisekunden. Diese Durchgangsleistung ist tatsächlich eine Globalleistung. Für ihre Übertragung wird sie auf Zeitdauern von vier kompletten Rastern aufgeteilt, zu denen Anzeigedauern hinzukommen. Die Blöcke von 456 Bit, wobei jedes Bit von b0 bis b455 gekennzeichnet wird, werden in einem Arbeitsspeicher 19 des Mikroprozessors 7 eingeordnet. Die Bits der Blöcke werden durch einen Schreibzeiger 20 in Zeilen geschrieben, die jeweils 8 Bit umfassen. Für die Verwendung zum Zeitpunkt der Übertragung werden sie aus dem Speicher 19 durch einen Spaltenlesezeiger 21 entnommen. Auf diese Weise wird einerseits eine Neuanordnung der von dem Codierer 10 erzeugten Bits und andererseits eine Aufspaltung eines Blocks von 456 Bit in acht Worte zu 57 Bit vorgenommen. Nach einer bevorzugten Variante werden diese acht Worte zu 57 Bit, die mit M0 bis M7 für einen Block M von 456 Bit, mit N0 bis N7 für einen folgenden Block N mit 456 Bit und so weiter für Blöcke P, Q usw. gekennzeichnet sind, in einer sogenannten diagonalen Verknüpfung miteinander auf folgende Weise übertragen. Jedes der Worte M0 bis M7 wird während eines Rasters einer Gruppe von acht aufeinanderfolgenden Rastern übertragen. Fig. 3 zeigt, wie auf diese Weise die Raster 22 bis 29 beansprucht werden.
• Unten in Fig. 3 ist in einem Zeitfenster 30 des Rasters 26, welches dem Mobiltelefon 1 zugeteilt ist, die Verkettung des Wortes M4 mit 57 Bit des Blocks M mit dem Wort N0 mit 57 Bis des Blocks N zu sehen, welcher zeitlich auf den Block M im Zuge ihrer Ausgabe durch den Codierer 10 folgt. Es sind mindestens zwei Möglichkeiten der Verkettung des Wortes M4 und des Wortes N0 möglich. Eine bevorzugte Lösung umfasst die Zuteilung der signifikanten Bits geraden Ranges des Zeitfensters 30, um die 57 Bit des Wortes M4 zu befördem, und die Zuteilung der signifikanten Bits ungeraden Ranges des Zeitfensters 30, um die 57 Bit des Wortes N0 zu entsenden. In dem Raster 26 umfaßt das auf diese Weise gebildete digitale Signal ferner eine Lernfolge 31 zu 26 Bit, die in Zwischenposition angeordnet sind. Die 29 Bit geraden Ranges 0 bis 56 des ersten Halbfensters 32 vor der Folge 31 in dem Fenster 30 werden dem Wort M4 zugeteilt, und die 28 Bit ungeraden Ranges 1 bis 55 werden dem Wort N0 zugeteilt. Die anderen 28 und 29 signifikanten Bit der Wörter M4 und M0 nehmen jeweils die geraden Positionen 58 bis 112 und die ungeraden Positionen 57 bis 113 in dem zweiten Halbfenster 33 ein, das auf die Folge 31 folgt.
• Anstatt auf diese Weise vorzugehen, hätten einfach die 57 Bit des Wortes M4 während der Zeitdauer 32 und die 57 Bit des Wortes N0 während der Zeitdauer 33 gesandt werden können. Dies wird im unteren Teil der Fig. 3 gezeigt. Überdies hätten, falls keine diagonale Verknüpfung vorgesehen wurde, das Wort M4 und das Wort M5 gemeinsam während der Dauer des Zeitfensters 30 gesandt werden können.
• Erfindungsgemäß ist der Codierer 10 ein zu einer halben Durchgangsleistung fähiger Codierer. In der Praxis erzeugt er nur 260 Bit alle 40 Millisekunden. Mit der vorherigen Kanalcodierung wird eine Durchgangsleistung von 456 Bit für 40 Millisekunden erzielt. All dies geschieht, als ob nach 40 Millisekunden Wartezeit (was für das menschliche Ohr nicht merkbar ist) die Wörter M0 und M7 vorhanden wären und es erforderlich wäre, wieder 40 Millisekunden zu warten, um über die Wörter P0 bis P7 zu verfügen, wobei die Wörter N0 bis N7 nicht erzeugt wurden. Beim Empfang ist der Decoder 10 derart ausgeführt, daß er (etwas weniger getreu als ein Codierer mit voller Leistung) den Ton der Stimme des Sprechers nachvollzieht.
• Bei der Erfindung wird bei einer einfachen Lösung nun der nicht erzeugte Block N durch einen Datenblock ersetzt, der einen anderen Ursprung hat oder für einen anderen Zubehörteil des Mobiltelefons bestimmt ist. Beispielsweise kann der Datenblock durch die Schaltungen 17 übertragen worden sein, um auf dem Bildschirm 14 angezeigt zu werden, oder auch von der Tastatur 13 (oder jedem anderen Mittel) erzeugt worden sein, um an die Schaltung 17 übertragen zu werden.
• Vorzugsweise werden die zu übertragenden Daten in einem mit der Formatierung der Sprachsignale kompatiblen Protokoll formatiert. Beispielsweise können die zu übertragenden Daten die Form von Datenblöcken D und E und so weiter zu je 456 Bit annehmen, die selbst von einem Speicher des Typs wie der Speicher 19 bearbeitet werden, um Datenwörter zu 57 Bit D0 bis D7, E0 bis E7 und so weiter zu erzeugen.
• In einem Pufferspeicher 34, Fig. 1, werden nun alternativ der Sprachblock M (die Wörter M0 bis M7), der Datenblock D (die Wörter D0 bis D7), der Sprachblock P (die Wörter P0 bis P7), der folgende Datenblock E (die Wörter E0 bis E7) und so weiter angeordnet. Für die Übertragung aller Bits reicht es nun aus, sich der auf diese Weise gebildeten Verkettung zu bedienen, um die Zeitfenster 30 der Raster 26 mit einer ausreichenden Bitanzahl zu füllen.
• Bei der Entsendung führt schließlich an Stelle dessen, daß der Codierer 10 Blöcke zu 260 Bit erzeugt, die der Mikroprozessor 7 bearbeitet, um ihnen eine Kanalredundanz (456 Bit) zu verleihen, und organisiert, um sie in aufeinanderfolgenden Wörtern zu 57 Bit anzuordnen, der Mikroprozessor 7 alternativ diese Arbeit an den Blöcken zu 260 Bit, die von dem Codierer 10 kommen, und an den Blöcken zu 260 Bit, die von einer Datenbearbeitungsschaltung (die in der Praxis von dem Prozessor 7 selbst verwaltet wird) kommen, durch. Der Prozessor 7 erzeugt somit alternativ Sprachwörter M0 bis M7 und Datenwörter D0 bis D7. In der Praxis stellt die Zeile 35 der Fig. 3 diese alternative Erzeugung der Wörter Mi und Di dar, während die folgende Zeile 36 die Verkettung dieser Wörter unterschiedlicher Typen in gemeinsamen Zeitfenstern 30 eines gemeinsamen Rasters 26 darstellt. All dies geschieht, als ob die Blöcke N durch die Blöcke D ersetzt worden wären. Das Telefon 1 ist nun dadurch gekennzeichnet, daß es ein Programm umfasst, um funkelektrisch bei voller Leistung zu entsenden und zu empfangen, während sein Sprachcodierer bei halber Leistung funktioniert.
• Natürlich kann die Übertragung der Datenblöcke im Paketmodus erfolgen. In diesem Fall warnen sich das Mobiltelefon 1 oder die Basisstation 4 durch eine Voranzeige gegenseitig und richten zwischen sich Zeitdauern TBF ein, die der zu sendenden Menge an digitalen Datensignalen entspricht. In diesem Fall wird dem Benutzer einerseits eine Benutzung bei halber Leistung im Schaltungsmodus für die Sprachblöcke M oder P und so weiter und andererseits eine Übertragung von Halbpaketen (beispielsweise mit geteilten Kosten) für die Entsendung der Halbpakete D und E und so weiter verrechnet.
• In dem Speicher 34 ist es möglich, die Blöcke M, D, P, E auf unterschiedliche Weise zu schreiben, je nachdem, ob es sich um Sprach- oder Datenblöcke handelt. Wenn es sich um Sprachblöcke handelt, können diese nur im Zuge des von dem Sprecher getätigten Gesprächs hineingeschrieben werden. Die Datenblöcke hingegen können zu einem gegebenen Zeitpunkt massiv vorhanden sein. In diesem Fall werden sie in dem Speicher 34 in Blöcke zu 260 Bit aufgespaltet (sodann mit einer Kanalcodierung codiert, um Wörter zu 456 Bit zu erhalten) und in dem Speicher 34 aufgezeichnet, wobei jeder zweite aufgezeichnet wird, um regelmäßig im Bedarfsfalle darüber verfügen zu können. In diesem Fall kann der Speicher 34 auch durch einen ausreichend raschen Prozessor 7 ersetzt werden, der in der Lage ist, alle Bearbeitungen zügig und alternativ durchzuführen.
• Beim Senden und Empfangen ist das von dem Mikroprozessor 7 verwendete Programm ein Programm bei halber Durchgangsleistung, GSM S genannt, wenn es darum geht, nur Sprachsignale zu übertragen, und ein Programm bei voller Durchgangsleistung, GSM genannt, wenn die Fenster 30 durch die zusätzliche Übertragung der Daten gefüllt wurden. Beim Empfang hat der Mikroprozessor 7 die Aufgabe, die Datensignale von den Sprachsignalen zu trennen (ein von zwei signifikanten Bits im Falle der Diagonalverknüpfung).
• Fig. 4 zeigt eine besondere Funktion der Erfindung. Es ist möglich, daß der Benutzer seinen Codierer 10 meistens bei voller Leistung verwendet. Wenn er somit gleichzeitig eine Sprachübertragung und eine Datenübertragung verwenden möchte, umfasst das Programm 8 des Speichers 9 ein Unterprogramm 37 zur Verkettung oder Trennung. Dieses Unterprogramm 37 umfaßt nach Anzeigeetappen, die die Möglichkeit der gleichzeitigen Bearbeitung der Datensignale und der Sprachsignale bieten, eine Etappe 38 zur Messung des Bedarfs an einer Entsendung von Datensignalen. Wenn ein solcher Bedarf festgestellt wird, veranlasst das Programm 37, daß der Mikroprozessor 7 einen Test 39 durchführt, um zu erfahren, ob letztgenanntes den Codierer 10 bei verringerter oder bei voller Leistung laufen lässt. Wenn der Codierer 10 bei voller Leistung funktioniert, gibt der Mikroprozessor eine Anweisung 40 heraus, um den Codierer 10 dazu zu veranlassen, bei verringerter Leistung zu funktionieren. Diese Leistungsänderung kann vorzugsweise mit einer vorherigen Verhandlung mit der Infrastruktur vor ihrer Durchführung verbunden sein. Auf diese Weise kann der entfernte Gesprächspartner von der Änderung der Codierung gewarnt werden. Nach dieser Anweisung 40 führt der Mikroprozessor 7 eine Verkettung 41 von Sprach- und Datenbits durch, wie schematisch in Zeile 35 dargestellt. In diesem Fall wird vorübergehend eine Herabsetzung der Übertragung von einer vollen Durchgangsmenge auf eine halbe Durchgangsmenge der Sprachsignale herbeigeführt. Falls hingegen der Modus bei voller Leistung erforderlich ist, kann vorgesehen werden, die Anweisung zu verhindern, und in diesem Fall werden die Daten momentan nicht übertragen.
• Wenn die Datenübertragung im Paketmodus erfolgt, hören mehrere Benutzer bei den übertragenen Paketen mit. Diese Benutzer stehen alle auf einem Kanal auf Empfang, der übrigens ein Kanal ist, der für eine andere halbe Durchgangsleistung einem einzigen Benutzer zugeteilt wurde. Beispielsweise könnte der Benutzer des Mobiltelefons 2 ebenfalls mit dem Internet in Datenverbindung stehen. Um es nun dem Telefon 1 zu ermöglichen zu erfahren, wer der Empfänger der übertragenen Datenpakete ist, und aufgrund des unvorhergesehenen Charakters der Entsendung dieser letztgenannten (sie werden während Kommunikationspausen entsandt, deren Verteilung von vornherein zufällig ist) können zwei Lösungen vorgesehen werden. Nach einer ersten Lösung kann mit einer Voranzeige ein Empfänger bezeichnet werden. Als Variante können in den Lernfolgen, die beim Datenübertragungsmodus möglich sind, Lernfolgen unterschieden werden, die von dem Telefon 1 verwendet werden können, um Daten zusätzlich zu den Telefonsignalen zu erhalten, und Lernfolgen, die von dem Mobiltelefon 2 verwendet werden können, um Daten zusätzlich zu den Telefonsignalen zu erhalten. Bei der Decodierung verwendet nur jenes, das seine Lernfolge für den Datenempfang erkennt, die Informationen.
• Aus dieser Organisation ergibt sich, daß ein erfindungsgemäßes Mobiltelefon nur eine einzige Übertragungskette (beim Senden und Empfangen) besitzt, um gleichzeitig den Paketmodus für die Daten und den Schaltungsmodus für die Sprache in einem selben Protokoll auszuwerten. Natürlich steht eine solche einzige Übertragungskette für diese beiden Modi nicht im Widerspruch dazu, daß das Mobiltelefon eine andere Kette nach einem anderen Protokoll (insbesondere UMTS) besitzt, da die diesem anderen Protokoll eigene Technologie eine andere Kette erfordert.

Claims (12)

1. Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung von Sprachsignalen und von Datensignalen zwischen Mobiltelefonen und einer Basisstation eines Mobiltelefonnetzes, bei dem
erste akustische Sprachsignale in erste elektrische Sprachsignale umgeformt werden,
nach einem ersten Protokoll die elektrischen Sprachsignale auf einem Übertragungskanal übertragen werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Protokoll ein Protokoll bei halber Leistung ist,
elektrische Datensignale gleichzeitig mit den elektrischen Sprachsignalen auf demselben Übertragungskanal bei voller Leistung übertragen werden, die Sprachsignale bei halber Leistung und die Datensignale.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfung zwischen den Datensignalen und den Sprachsignalen in einem Halbfenster erfolgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fenster eine Lernfolge umfasst, die das Fenster in zwei Halbfenster aufteilt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrischen Datensignale nach einem Paketmodus übertragen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
zu übertragende Datenpakete in einem Pufferspeicher (34) gespeichert werden,
und die elektrischen Datensignale übertragen werden, indem sie aus diesem Pufferspeicher entnommen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Funktionstyp eines Vocoders des Mobiltelefons gemessen wird (39), und
zu übertragende Datensignale in Abhängigkeit von diesem gemessenen Funktionstyp übertragen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Übertragung bei voller Durchgangsleistung auf eine halbe Durchgangsleistung der Sprachsignale herabgesetzt wird (40).

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstation mit ersten Verwaltungsschaltungen für die Übertragungen von elektrischen Sprachsignalen und mit zweiten Verwaltungsschaltungen für die Übertragungen von elektrischen Datensignalen ausgestattet ist und
Synchronisationssignale von den ersten zu den zweiten Schaltungen oder umgekehrt weitergegeben werden (18) und
die Entsendungen der elektrischen Signale synchronisiert werden.

9. Mobiltelefon, umfassend in einem Speicher (9) ein erstes Programm (8) für den Einsatz einer Sprachsignalübertragung und ein zweites Programm für den Einsatz einer Datensignalübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Schaltung (37) umfasst, um elektrische Sprachsignale und elektrische Datensignale zu entnehmen oder zu verketten, indem sie entknüpft oder verknüpft werden.

10. Telefon nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Schaltung (34) umfasst, um die Sprachsignale mit den Datensignalen zu verknüpfen.

11. Telefon nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Programm umfasst, um funkelektrisch bei voller Leistung mit einem bei halber Leistung funktionierenden Sprachcodierer zu entsenden und zu empfangen.

12. Telefon nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es eine einzige Sende- und Empfangskette (5) umfasst, um gleichzeitig Daten im Paketmodus und Sprachsignale im Schaltungsmodus zu übertragen.