DE19535358C1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Verarbeitung von Nutzdaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schal­ tungsanordnung zur Verarbeitung von Nutzdaten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. nach Anspruch 5.

In der Mobilfunktechnik nach dem Standard "Global System for Mobile Communications" (GSM) wird ein Verfahren zur Übertragung von Nutzdaten von einer sendeseitigen Einrichtung zu einer empfangsseitigen Einrichtung verwendet, bei dem sendeseitig die Nutzdaten redundant kodiert ("channel coding") und in einer "Interleaving"-Prozedur auf ver­ schiedenen Datenpakete (bursts) verteilt werden. (Mouly, Michel; Pautet, Marie-Bernadette: The GSM System for Mobile Communications, ISBN: 2-9507190-0.) Auch Signalisierungsdaten werden empfangsseitig kodiert und in einer "Interleaving"-Prozedur auf verschiedene Datenpakete verteilt, wobei empfangsseitig Datenpakete gebildet werden, die nur Nutzdaten, nur Signalisierungsdaten oder Nutzdaten und Signalisierungsdaten enthalten. Dabei ist vorgesehen, daß Nutzdatenbits durch Signalisierungsbits überschrieben werden. Es können sogenannte Headerbits in die Datenpakete (bursts) eingefügt werden, die die Signalisierungsbits bzw. die von ihnen überschriebenen Nutzdatenbits bezeichnen. Empfangsseitig werden die übertragenen Datenpakete in "De- Interleaving-Prozeduren" aufgelöst, wobei die Datenbits der Datenpakete entsprechend ihrer ursprünglichen Sequenz auf der Sendeseite wieder angeordnet werden. Anschließend werden die Nutzdaten dekodiert ("channel decoding"). Dabei werden einer Nutzkanal-Dekodiereinrichtung alle empfangenen Daten zugeführt, also auch Signalisierungsdaten. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine schlechte Empfangsqualität.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, welche eine bessere Empfangsqualität ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung gelöst, die in den Ansprüchen definiert sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit dem GSM-Standard kompatibel, so daß Kommunikationsverbindungen zwischen rufenden und gerufenen Endgeräten unabhängig davon möglich sind, ob in einer empfangsseitigen Einrichtung dieser Endgeräte das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 die sendeseitigen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 die empfangsseitigen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 3 und 4 eine Ausführungsform der sendeseitigen und emp­ fangsseitigen Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach den Fig. 1 bzw. 2.

In einer schematisch in Fig. 3 dargestellten sendeseitigen Einrichtung TR mit einem ersten Eingang TI1 werden analoge Nutzdaten, z. B. Sprachdaten oder sonstige analoge Fernmelde­ daten in einem A/D-Wandler digitalisiert und quellenkodiert. In einer nachgeschalteten Kanalkodiereinrichtung UENC werden die quellenkodierten Nutzdaten redundant kodiert. Die redundante Kodierung dient im Stand der Technik dazu, eine ausreichende Empfangsqualität auch bei einem Auftreten von Störungen sicherzustellen, wobei ermöglicht wird, Fehler zu erkennen und gegebenenfalls zu korrigieren. Erfindungsgemäß wird die redundante Kodierung jedoch noch in anderer Weise verwendet wie nachstehend beschrieben.

Ein Beispiel für eine redundante Kodierung ist die Ver­ dopplung eines jeden Nutzdatenbits, wobei die beiden identischen Bits, also das ursprüngliche Bit und das gedoppelte Bit, unmittelbar aufeinanderfolgend in der Nutzdatenbitfolge angeordnet werden.

Weitere Beispiele für derartige redundante Kodierverfahren sind sogenannte "Convolutional Codes" und "Block Codes".

Im Anschluß an die redundante Kanalkodierung wird die Nutzdatenbitfolge, d. h. jeweils eine vorgebbare Nutz­ datenmenge, durch eine Interleaving-Einrichtung UINT auf Nn (z. B. 19) Datenpakete (Bursts) in an sich bekannter Weise aufgeteilt und verpackt. Die Aufteilung der Nutzdatenbits auf die Nn Datenpakete erfolgt dabei in der Weise, daß in der ursprünglichen Nutzdatenbitfolge aufeinanderfolgende Bits, die dieselbe Information darstellen (ursprüngliches Nutzdatenbit und gedoppeltes Bit) auf unterschiedliche Datenpakete verteilt werden.

Signalisierungsdaten werden der sendeseitigen Vorrichtung TR über einen zweiten Eingang TI2 zugeführt und in einer Signalisierungsdaten-Kodiereinrichtung SENC kodiert, wobei sich die dieser Kodierung zugrundeliegende Kodierungsregel von der der Nutzdatenkodierung zugrundeliegenden Kodierungsregel unterscheidet. Im Anschluß an diese Kanalko­ dierung wird die Signalisierungsdatenbitfolge durch eine Interleaving-Einrichtung SINT auf (z. B. 8) unterschiedliche Datenpakete (Bursts) in an sich bekannter Weise aufgeteilt und verpackt.

Insgesamt werden sendeseitig (z. B. 19) Nn Datenpakete gebil­ det, die nur Nutzdaten, nur Signalisierungsdaten oder Nutzdaten- und Signalisierungsdaten enthalten können. Dabei werden Nutzdaten durch Signalisierungsdaten überschrieben. Der Umfang der überschreibbaren Nutzdaten ergibt sich aus der Art der redundanten Nutzdatenkodierung (Kodiereinrichtung UENC).

Ein Steuerwerk TCPU der sendeseitigen Einrichtung TR kann in die Datenpakete sogenannte Header-Informationen einfügen, die die Signalisierungsdatenbits und damit die Position der von ihnen überschriebenen Nutzdatenbits in der Gesamtsignalfolge markieren.

Im Anschluß an die Durchführung der vorstehend genannten Interleaving-Prozeduren werden die Daten in einen Speicher TMEM eingeschrieben, gegebenenfalls nach einer Verschlüs­ selung in einer nicht dargestellten Einrichtung moduliert, dem Ausgang TO der sendeseitigen Einrichtung zugeführt und zu der empfangsseitigen Einrichtung RE übertragen. Das Steuer­ werk TCPU der sendeseitigen Einrichtung TR steuert die beschriebenen sendeseitigen Vorgänge, die auch in Fig. 1 dargestellt sind, in an sich bekannter Weise.

Diese Nn Datenpakete werden sukzessiv oder parallel über einen physikalischen Kanal übertragen.

Die übertragenen Datenpakete gelangen über einen Eingang RI in die empfangsseitige Einrichtung RE, die schematisch in Fig. 4 dargestellt ist, und werden gegebenenfalls nach Demo­ dulation und gegebenenfalls nach Entschlüsselung in einer nicht dargestellten Einrichtung einer Einrichtung EQU, z. B. einem sogenannten Equalizer, zuführt. Die Einrichtung EQU prüft für jedes empfangene Datenbit (Nutzdaten- und Signali­ sierungsbits) die Wahrscheinlichkeit, mit der dieses Bit eine "0" oder eine "1" repräsentieren soll. Zu den Header- Informationen in den übertragenen Datenpaketen wird in gleicher Weise jeweils diese Wahrscheinlichkeit ermittelt. Ergibt sich dabei eine Wahrscheinlichkeit von z. B. < 50%, so wird angenommen, daß die im Datenpaket auf die Header- Informationen folgenden Datenbits Signalisierungsbits sind. Ergibt sich eine Wahrscheinlichkeit von z. B. mindestens 50%, so wird angenommen, daß die im Datenpaket folgenden Bits Nutzdatenbits sind.

Dies kann beispielsweise mittels eines Schwellwertdetektors erfolgen, wobei geprüft wird, ob der Spannungswert des übertragenen Bits oberhalb bzw. unterhalb eines vorgebbaren Schwellwerts liegt. Damit wird für jedes Bit ein Softdecisionwert gebildet, wobei alle Softdecionwerte in einem Speicher RMEM abgespeichert werden.

Die Softdecisionwerte der Signalisierungsdatenbits werden einer De-Interleaving-Einrichtung SDEI zugeführt, und die Softdecisionwerte der Nutzdatenbits werden einer De-Inter­ leaving-Einrichtung UDEI zugeführt. Beide Einrichtungen führen die De-Interleaving-Prozeduren durch und bilden damit die Signal folgen, die sendeseitig am Eingang der Inter­ leaving-Einrichtung UINT bzw. SINT vorlagen.

Der Nutzdaten-Dekodiereinrichtung UDEC wird nun von dem Steuerwerk RCPU der empfangsseitigen Einrichtung RE die im Speicher RMEM abgespeicherte und erfindungsgemäß mit noch zu beschreibenden Informationen I modifizierte Signalfolge zugeführt, während der Signalisierungsdaten-Dekodier­ einrichtung SDEC die nicht modifizierte Signalfolge zugeführt wird. Die Einrichtung SDEC dekodiert die nichtmodifizierte Signal folge und bildet damit Signalisierungsdaten in der Form, die sendeseitig am Eingang der Signalisierungsdaten- Kodiereinrichtung SENC vorliegen. Diese Signalisierungsdaten werden dem Ausgang RO2 zugeführt und stehen einer weiteren Verarbeitung zur Verfügung.

Die empfangsseitig durchgeführten "De-Interleaving"- und Dekodier-Verfahrenschritte sind auch in Fig. 2 angegeben.

Die Signalisierungsdaten-Dekodiereinrichtung SDEC erkennt anhand der Kodierungsregeln, die der Nutzdatenkodierung und der Signalisierungsdatenkodierung zugrunde liegen, positiv die in der ihr zugeführten Signalfolge enthaltenen Signalisierungsbits und bildet zu jedem erkannten Signalisierungsbit ein Signal I′, das ein Signalisierungsbit identifiziert. Alternativ bildet sie im Zusammenwirken mit dem Steuerwerk RCPU der empfangsseitigen Einrichtung zu jedem erkannten Signalisierungsbit eine Information I: Zu jedem erkannten Signalisierungsbit wird unabhängig von der jeweiligen signalisierungsbitindividuellen Übertragungsqualität eine übertragungsqualitätsunabhängige Information I erzeugt. Diese Information I bezeichnet eine für eine Weiterverarbeitung unzureichende Übertragungs­ qualität. Insbesondere wird zu jedem Signalisierungsdatenbit eine Information I erzeugt, die die geringste Übertragungs­ qualität bezeichnet. Mit Hilfe dieser Information werden in dem Speicher RMEM die Signalisierungsdatenbits auf "0" gesetzt.

Diese Information I, die wie noch beschrieben der Nutzdaten- Kanaldekodiereinrichtung UDEC zugeführt wird, kann in unterschiedlicher Weise gebildet werden:

• - wenn das Steuerwerk RCPU und/oder die Nutzdaten-De- Interleaving-Einrichtung UDEI in den übertragenen Da­ tenpaketen Header-Informationen erkennt, die auf Signalisierungsinformationsbits hinweisen, bildet RCPU und/oder die Nutzdaten-De-Interleaving-Einrichtung UDEI ohne weiteres zu jedem Signalisierungsdatenbit eine Information I "0". Diese Information I bedeutet übli­ cherweise die schlechteste Übertragungsqualität für Nutzdaten bzw. Signalisierungsdatenbits;
• - wenn die übertragenen Datenpakete keine Header-In­ formationen enthalten bzw. diese Informationen von RCPU nicht erkannt werden, bildet die empfangsseitige Signalisierungsdaten-Dekodiereinrichtung SDEC - wie bereits beschrieben - zu jedem von ihr erkannten Signalisierungsdatenbit ein Signal I′, das ein solches Bit identifiziert und im Zusammenwirken mit dem Steuerwerk RCPU die Information I.

Die Steuereinrichtung RCPU greift mit den gebildeten Informa­ tionen I auf die Speicher RMEM abgespeicherten Softdecisionwerte der Nutz- und Signalisierungsdatenbits zu und überschreibt die Softdecisionwerte der Si­ gnalisierungsbits mit "0".

Wie bereits beschrieben, liest die Steuereinrichtung RCPU die mit den Informationen I modifizierte Signalfolge aus dem Speicher RMEM aus und führt sie der Nutzdaten- Kanaldekodiereinrichtung UDEC oder bereits der Nutzdaten-De- Interleaving-Einrichtung UDEI zu. Diese Signalfolge enthält also Softdecisionwerte der Nutzdatenbits sowie die Informationen I (z. B. "0"), die jeweils an die Stelle der Signalisierungsdatenbits gesetzt werden. Die Nutzdaten- Kanaldekodiereinrichtung UDEC wertet die Informationen I als Nutzdatenbits unzureichender Übertragungsqualität.

Aufgrund der sendeseitig vorgenommenen redundanten Kodierung kann die Nutzdaten-Kanaldekodiereinrichtung UDEC die vollständige Nutzdatenbitfolge wiederherstellen.

Im Rahmen der Erfindung kann eine im Stand der Technik verwendete Nutzdaten-Kanaldekodiereinrichtung unverändert benutzt werden. Im Stand der Technik werden dieser Dekodiereinrichtung auch Signalisierungs-Softdecisionwerte zugeführt, die unterschiedliche Übertragungsqualitäten be­ zeichnen. Die Dekodiereinrichtung interpretiert im Stand der Technik diese Signalisierungs-Softdecisionwerte als Nutzdaten-Softdecisionwerte, so daß sich entsprechende Erkennungsfehler ergeben und die Empfangsqualität verschlechtert wird.

Demgegenüber interpretiert die Einrichtung UDEC erfin­ dungsgemäß die Informationen "0" als Nutzdaten-Softdecision­ werte geringster Übertragungsqualität und verarbeitet diese nicht.

Nach der Nutzdaten-Dekodierung (channel decoding) erfolgt die Quellendekodierung und schließlich die Digital-Analogwandlung (D/A-Wandler). Die digitalen bzw. analogen Nutzdaten stehen damit einer Weiterverarbeitung (z. B. Abspeicherung) bzw. Wiedergabe (akustisch, optisch) am Ausgang RO1 der empfangsseitigen Einrichtung zur Verfügung, während die dekodierten Signalisierungsdaten am Ausgang RO2 der empfangs­ seitigen Einrichtung zur Verfügung stehen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Verarbeitung von Nutzdaten, die von einer sendeseitigen Einrichtung zu einer empfangsseitigen Einrichtung übertragen werden, wobei sendeseitig die Nutz­ daten redundant kodiert werden, wobei sendeseitig eine Folge von Nutzdatenbits einer vorgebbaren Nutzdatenmenge auf Nn unterschiedliche Datenpakete verteilt werden ("Interlea­ ving"), wobei mit den Nutzdaten zu übertragende Signalisie­ rungsdaten einer vorgebbaren Signalisierungsdatenmenge in Ns Signalisierungsdatenblöcke sendeseitig verpackt werden, wobei sendeseitig aus den Nn Nutzdatenblöcken und aus den Ns Signalisierungsdatenblöcken Nn Datenpakete mit Signali­ sierungs- und/oder Nutzdaten gebildet werden, wobei bei der Bildung der Nn Datenpakete Nutzdaten von Signalisierungsdaten überschrieben werden, wobei die Nutzdaten und die Signalisierungsdaten in den Datenpaketen übertragen werden, wobei empfangsseitig die Datenpakete aufgelöst werden und die ursprüngliche Folge von Nutzdatenbits und Signalisierungsdatenbits wiederhergestellt wird ("De-Interleaving"), und wobei empfangsseitig die Nutz­ daten und die Signalisierungsdaten dekodiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig zu jedem Signalisierungsbit unabhängig von der jeweiligen signalisierungsbitindividuellen Übertragungsqualität eine übertragungsqualitätsunabhängige Information (I) erzeugt wird, die eine für eine Weiter­ verarbeitung unzureichende Übertragungsqualität bezeichnet, und daß einer empfangsseitigen Nutzdaten-De-Interleaving- Einrichtung (UDEI) und/oder einer Nutzdaten-Dekodier­ einrichtung (UDEC) neben nutzdatenbitindividuellen Informationen, die jeweils eine nutzdatenbitindividuelle Übertragungsqualität bezeichnen, für jedes übertragene Si­ gnalisierungsbit die übertragungsqualitätsunabhängige Information zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungsqualitätsunabhängige Information (I) in- Ab­ hängigkeit einer Information (Header Information) erzeugt wird, die sendeseitig gebildet und übertragen wird und die auf Signalisierungsbits hinweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungsqualitätsunabhängige Information (I) in Ab­ hängigkeit einer Information erzeugt wird, die eine empfangsseitige Signalisierungsdaten-Dekodiereinrichtung (SDEC) anhand erkannter Signalisierungsbits erzeugt.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine übertragungsqualitätsunabhängige Information (I) erzeugt wird, die die geringste Übertragungs­ qualität bezeichnet.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, bestehend aus einer sendeseitigen Einrichtung (TR) und einer empfangsseitigen Einrichtung (RE), wobei die sendeseitige und die emp­ fangsseitige Einrichtung (TR, RE) je ein Steuerwerk (TCPU, RCPU) aufweisen, und wobei jedem Steuerwerk ein Steuerungsprogramm zugeordnet ist, das das Verfahren definiert.

7. Empfangsseitige Einrichtung (RE) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Speichereinrichtung (RMEM) aufweist, die der Aufnahme der übertra­ gungsqualitätsunabhängigen Informationen (I) dient.