DE19748169A1 - Verfahren zum Zurückschalten zum Tandem-Betrieb zwischen Codeumsetzern eines Kommunikationssystems - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung nimmt allgemein Bezug auf Kommunikations­ systeme, die derart angeordnet sind, daß ein Codeumsetzungsbetrieb (Transcoding Operation) implementiert ist. Insbesondere, allerdings nicht ausschließlich, ist die vorliegende Erfindung auf Verfahren anwendbar und bezieht sich auf ein Signalisierungsschema, das derart angeordnet ist, daß ein Nicht-Tandem-Stimmenkodierungsbetrieb in einem zellularen Fernmeldenetz, Leitungsnetz bzw. Nachrichtennetz ermöglicht wird.

Stand der Technik

Es ist allgemein in Telefonsystemen so, daß die Sprachqualität auf einem adäquaten Niveau gehalten werden muß, um sicherzugehen, daß eine sinntragende und erkennbare Kommunikation ermöglicht wird. Es wird in der Tat bei mobilen Fernmeldenetzen, Leitungsnetzen bzw. Nach­ richtennetzen, wie beispielsweise das Globale System für mobile Kommunikation (Global System for Mobile, GSM), verstärkt wichtig, die Sprachqualität zu verbessern, um die Bedürfnisse, die an das System durch Fernsprechkunden (insbesondere in Beziehung auf Anrufe von mobilen Einheiten zu mobilen Einheiten) gefordert werden, zu befriedigen und die Marktdurchdringung derartiger Systeme zu unterstützen und zu vergrößern.

In mobilen Kommunikationssystemen, Fernmeldesystemen, Leitungs­ systemen bzw. Nachrichtensystemen (im folgenden wird hierfür lediglich der Begriff Kommunikationssysteme verwandt, ohne daß dieses einschränkend interpretiert werden soll), wird derzeit ein doppeltes bzw. zweifaches Kodierverfahren verwandt. Insbesondere wird beispielsweise eine mobile Einheit zunächst Sprache zur Transmission zum Basisstationsgerät über eine Hochfrequenzverbindung kodieren. Nachfolgend wird das feste, ortsfeste und/oder bestimmte Infrastrukturgerät bzw. -equipment (infrastructure equipment) die Signale zur Transmission aufwärts in das System weiter kodieren, um sicherzustel­ len, daß eine effiziente und sichere bzw. robuste Kommunikation über ein Luft-Interface bzw. eine Luft-Schnittstelle (typischerweise zu einer anderen mobilen Einheit) ermöglicht wird.

In Beziehung zu GSM kodiert beispielsweise eine mobile Einheit eine Sprachkommunikation mit einer Rate von 16 kbit/s, die 13 kbit/s abgetastete und kodierte Sprache und 3 kbit/s weitere Information, wie beispielsweise eine Paritätsprüfung und Korrekturbits (und dergleichen) und Synchronisationsinformationen aufweisen. Diese sind eingefaßt (framed) in einen an sich bekannten TRAU-Datenübertragungsblock bzw. TRAU-Rahmen, wobei TRAU eine Kurzform für Codeumsetzungsratenanpassungseinheit (Transcoder Rate Adaption Unit) ist. Im folgenden wird im übrigen der Begriff Transkodierer für Codeumsetzer, Codewandler, Codeumwandler, Codeübersetzer und/oder Schaltung für Datenumschlüsselung verwandt. Diese 16 kbit/s-Sprache wird in einem Zeitkanal, der drei andere Sprachanrufe aufweist, mit der also ein Kanal von 64 kbit/s auf einer Landleitung produziert bzw. erreicht werden, multiplext bzw. mehrfach ausgenutzt. Außerdem wird dieser Kanal durch ein Basisstationssteuergerät (BSC, Base Station Controller) in einer Abwärtsverbindung (Downlink, wobei im folgenden auch Downlink ver­ wandt wird) zu wenigstens einem festen, ortsfesten und/oder bestimmten Basissende- und Basisempfangsgerät (BTS, Base Transceiver Station) verbunden. Wie wohl verstanden wird, bedient das BTS eine Zelle, die typischerweise in bestimmte Sektoren eingeteilt ist, die jeweils durch individuelle Sende- und Empfangsgeräte verwaltet werden, wohingegen ein BSC eine Gruppe von Zellen bedient. Ein Transkodierer (der eine Transposition bzw. ein Austausch (Transposition) des Kodierungsschemas, das durch das BTS empfangen wurde, vorsieht) entmultiplext bzw. entkoppelt (de-multiplexes) den Kanal und kodiert jede Sprachkom­ munikation in ein Format mit 64 kbit/s impulsverschlüsselter Modulation (PCM, Pulse Code Modulated) für eine transparente und sequentielle Übermittlung über ein erstes mobiles Schaltzentrum (MSC, Mobile Switching Centre) ein zweites MSC und dann zu einem zweiten Transkodierer zur PCM-Dekodierung einer Aufwärtsleitung bzw. einer Weiterleitung (onward routing) zu einem BSC, BTS und letzten Endes vielleicht zu einer weiteren Teilnehmereinheit.

Wenn insbesondere die Kodierungsarbeitsweise bzw. der Betrieb des GSM-Systems betrachtet wird (was hier einzig und allein für den Zweck der Erklärung benutzt wird), hat ein TRAU-Datenübertragungsblock von Informationen eine Dauer von 20 Millisekunden (ms) während Sprache mit einer Rate von 8000 Abtastungen pro Sekunde abgetastet wird. Also enthält jeder 20 ms-Teil von Sprache 160 8-bit Abtastwerten. Anschließend verschlüsselt der Betrieb des Transkodierers diese 160 Abtastungen als 8- bit PCM-Wort, um 1280 PCM-Informationen pro Datenübertragungsblock (was äquivalent zu 64 kbit/s ist) zur Verfügung zu stellen. Wie verständlich ist, ist die Struktur des 8-bit PCM-Datenübertragungsblocks indikativ für bzw. läßt auf ein Signalniveau schließen, das ein am wenigsten signifi­ kantes Bit (LSB, Least Significant Bit), das von relativ geringer Wichtigkeit in der Wiederherstellung der kodierten Information im Vergleich zu der relativen Wichtigkeit der nachfolgenden Bits ist, aufweist. Als solches hat das am meisten signifikante Bit (MSB, Most Significant Bit) den größten Effekt auf die Wiederherstellung der kodierten Information, da dessen Bit- Wert eine sehr viel größere Signifikanz hat als der Bit-Wert des LSB.

Es wurde festgestellt, daß die Qualität von Sprache bei Anrufen für alle mobil-zu-mobil-Anrufe dadurch wesentlich verbessert werden können, daß ein sogenannter "Nicht-Tandem" oder "Vokoder-Umgehungsleitungs",- Betrieb ("non-tandem" or "vocoder by-pass" operation), der die PCM- Kodierung zwischen Transkodierern vermeidet, benutzt wird. Für diesen Fall wurden Signalisierungsschemas zwischen MSCs vorgeschlagen. Diese Schemas oder Schemata leiden unter signifikanten Signali­ sierungsverzögerungsproblemen und können nicht bestimmen, wann Fernrufe über externe Stimmen- bzw. Sprachkompressionsnetze geleitet werden (und versagen also in diesem Fall). Ein alternativer Mechanismus involviert das Senden von kodierter Sprache auf den am wenigsten signifikanten Bits (LSBs, Least Significant Bits) der 64 kbit/s-Innerband- PCM-Stromkreise (64 kbit/s PCM circuits in-band), und zwar ohne zusätzliche Signalisierung oder Austausch (handshaking) von Synchro­ nisationsimpulsen. Dieser Mechanismus ist allerdings in bezug auf die Systemsteuerung und die Signalisierung effektiv optimiert. Ein anderer vorgeschlagener Mechanismus involviert die Benutzung eines Innerbandsignalisierungsschemas (in-band signalling scheme), wobei dieses allerdings nur während des Aufbaus des Anrufs (call set-up) benutzt wird und keine Veränderungen in einer Kommunikation bzw. einer Nachrichtenverbindung gehandhabt werden können, die durch eine Anrufweiterleitung (call routing) hervorgerufen werden, wofür beispielsweise angeführt werden kann, daß dieses bei zusätzlichen Diensten oder bei der Gesprächsübergabe geschieht.

Ein Nicht-Tandem-Betrieb wurde auch bei Mechanismen hervorgerufen wie diejenigen, die in der WO 96/23297 beschrieben sind, bei der eine vorbestimmte Datenstruktur innerbands (in-band) auf den am wenigsten signifikanten Bits eines ausgewählten Datenübertragungsblocks von beispielsweise einer 64 kbit/s-Sprachschaltung (voice circuit) gesendet wird. In dem Fall, daß dieser eingebaute Datenkanal an einem zweiten Transkodierer im Kommunikationspfad detektiert wird, wird ein Nicht-Tan­ dem (by-pass)-Transkodiererbetrieb hervorgerufen und kodierte Transkodierer-Ratenadaptionseinheits-(TRAU)datenübertragungsblöcke von 16 kbit/s (in dem speziellen Fall von GSM) werden direkt über zwei Bits der 64 k-bit/s-Schaltung überschrieben bzw. übergeben (passed over). Es ist wohl anzuerkennen, daß diese Innerband-Kodierung (eingebauter Datenkanal) vorgeblich nicht für normale Sprachanrufe detektierbar ist. Der Zweck des Datenmusters ist es, den Typ, das Format und die Kompa­ tibilität der Transkodierer zu identifizieren (wie beispielsweise eine herstellerspezifische Maschine, die ein bestimmtes PCM-Datenüber­ tragungsblockformat aufweist), die in dem Kodierverfahren verwandt werden. Als solche ist das vorbestimmte Datenmuster entsprechend des Typs des Transkodierers zugeteilt und ist daher innerhalb des Transkodierers zur Kodierung und für Identifikationszwecke bzw. Erkennungszwecke gespeichert bzw. dort belassen. Insbesondere ist es möglich, einen Vokoder-Bypass bzw. Vokoder-Nebenweg (d. h. Nicht-Tan­ dembetrieb) durch entweder Modifizierung des Betriebs des dekodierenden Transkodierers oder bevorzugt durch vollständige Elimination des Bedürfnisses einer Kodierung und Dekodierung durch Transkodierer in dem Fall, daß die miteinander verbundenen Transkodierer strukturell identisch sind, und daß diese daher die Möglichkeit haben, eine direkte Informationsübertragung bei lediglich einem sprachkodierten Niveau zu unterstützen, zu erreichen, wenn es möglich ist, die kodierenden Transko­ dierer zu identifizieren.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems 10 gemäß dem Stand der Technik, das Transkodierer aufweist, die derart angeordnet sind, daß ein Nicht-Tandem-Sprachkodierungsbetrieb implementiert ist. Das Kommunikationssystem 10 ist in vereinfachter Form dargestellt und ist beispielhaft für einen Anrufleitungsmechanismus (call routing mechanism) zwischen Teilnehmereinheiten innerhalb eines Kommunikationssystems. Die Teilnehmereinheiten können mobile Einheiten oder aber auch örtlich festlokalisierte Datenendstellen, Datenstationen bzw. Anschlußstellen (fixed site terminals) sein und können in einem Überdeckungsbereich lokalisiert sein, der durch ein übliches BTS oder in bestimmten Zellen bzw. Bereichen bedient wird. Eine erste Teilnehmereinheit 12 kommuniziert Daten 16 (auf einer Aufwärtsverbindung) zu einem ersten BTS 14 über eine Kommunikationsverbindung, wie beispielsweise ein Hochfrequenz­ kanal oder eine Lichtleiterverbindung. Das erste BTS 14 ist mit einem ersten BSC 18 gekoppelt, wobei das erste BSC 18 mit einem ersten Trans­ kodierer (XCDR₁) 20 gekoppelt ist. Daher werden Daten 16 in se­ quentieller Form von der ersten Teilnehmereinheit 12 zu dem ersten Transkodierer 20 übermittelt. Der erste Transkodierer 20 ist mit dem ersten MSC 22 über ein Verkehrshilfsmittelkanal (traffic channel resource) 24 und ein Steuerhilfsmittelkanal (control channel resource) 26 gekoppelt. Der Steuerhilfsmittelkanal ist bi-direktional und ist prinzipiell derart angeordnet, daß Steuerinformationen für das Systemmanagement zwischen dem ersten Transkodierer 20 und dem ersten MSC 22 transferiert werden. Ein zweites entfernt angeordnetes MSC 28 ist außerdem mit dem ersten MSC 22 über einen Verkehrshilfsmittelkanal 30 und Steuerhilfsmittelkanal 32 gekoppelt, während ein zweiter Transkodierer (XCDR₂) 34 mit einem zweiten MSC über einen Verkehrshilfsmittelkanal 36 und einen Steuerhilfsmittelkanal 38 gekoppelt ist. In einer Abwärtsverbindung (downlink) ist der zweite Transkodierer 34 mit einem zweiten BSC 40 gekoppelt, die ihrerseits wieder mit einem BTS 42 gekoppelt ist. Schließlich ist das zweite BTS derart angeordnet, daß die Originaldaten 16 über ein geeignetes Kommunikationsmedium 46 zu einer zweiten Teilnehmereinheit 44 übertragen werden.

Der Kürze zuliebe ist das Kommunikationssystem 10 lediglich mit einer begrenzten Menge von Infrastruktur und Teilnehmergeräten dargestellt und beschrieben worden, obwohl damit auch verstanden wird, daß bei­ spielsweise das System auch viele Teilnehmereinheiten und viele Transkodierer aufweisen kann.

In dem System, das in Fig. 1 dargestellt ist, kann der Nicht-Tandembetrieb auf der folgenden Basis aufgerufen werden. Der Transkodierer XCDR₁ erhält ein kodiertes Sprachsignal (wie beispielsweise die 16 kbit/s Multi­ plexsprache, die in GSM benutzt wird) und bestimmt dann, ob ein Nicht- Tandembetrieb möglich ist, wie in der großbritannischen Patenanmeldung UK 9616734.1 beschrieben ist. Im negativen Fall ist die kodierte Sprache weiterhin durch ein PCM-Verfahren (oder dergleichen) kodiert. Nach einer Zweifachkodierung mit dem PCM stiehlt der Transkodierer XCDR₁ das am wenigsten signifikante Bit aller PCM-Wörter eines ausgewählten Daten­ übertragungsblocks und substituiert diese am wenigsten signifikanten Bits mit einem Datenmuster, das auf einen Transkodierertyp von XCDR₁ schließen läßt (wobei der Informationsinhalt der Abtastung dabei modifiziert wird). Nachdem das Datenmuster eingeführt wurde, wird in diesem Fall die PCM-kodierte Information zu XCDR₂ übertragen bzw. weitergegeben (oder transmittiert) 62. Anschließend dekodiert der zweite Transkodierer das erhaltenen PCM-kodierte Signal. In dem Fall, daß das XCDR₁- (eingebettete) Datenmuster vorliegt (was soviel bedeutet wie, daß ein hervorgebrachter Transkodierertyp als kompatibel oder komplementär zu dem Tranzkodierertyp, der das PCM-Signal empfängt, identifiziert wird) wird ein Vokoder-Bypass bzw. eine Vokoder-Nebenleitung errichtet, bei der die nachfolgende Information, die erhalten wird, als kodierte Sprache antizipiert bzw. erwartet wird und daher direkt durch den Transkodierer ohne das Bedürfnis oder ohne die PCM-Dekodiernng auszuführen, geleitet wird. Typischerweise transmittiert der Transkodierer XCDR₂ eine Identifikation oder eine Bestätigung auf dem Signalisiernngskanal (wie beispielsweise auf einem Steuerhilfsmittelkanal) zu dem Transkodierer, der den Anruf hervorbringt, wie beispielsweise XCDR₁, um zu indizieren, daß er im Stande ist und fertig ist, Informationen zu empfangen, die lediglich kodierte Sprache gewesen ist.

Während eines Nicht-Tandembetriebs zwischen einem Eingangsabschnitt und einem Ausgangsabschnitt einer eingehenden Kommunikation (wobei jeder Abschnitt derart angesehen werden kann, daß diese sämtliche Teilnehmer und Infrastrukturgeräte (subscriber and infrastmcture equipment) zwischen einer mobilen oder einer ortsgebundenen Teilnehmereinheit und einem MSC aufweisen) weist eine Datenüber­ tragungsblockstruktur 60 eines üblich kodierten Sprachsignals eine anfängliche Synchronisationssequenz 62 auf, der eine Steuerinformation 64 folgt. Nach der Steuerinformation 64 enthält der Daten­ übertragungsblock im wesentlichen Daten (möglicherweise in der Form von abhängigen oder zusammenhängenden Oktets bzw. achtteiligen Einheiten) 66-72. Wie auch immer sind zusätzliche Synchronisationsbits 74-76 periodisch innerhalb dieser Oktets dazwischengeschrieben, um die Aufrechterhaltung der Synchronisation während der relativ langen Periode der Datenübertragung innerhalb des Datenübertragungsblocks 60 sicherzustellen. Typischerweise liegt ein Synchronisationsbit in jedem zweiten Oktet vor. Schließlich ist der Datenübertragungsblock 60 üblicherweise mit einem zusätzlichen Block von Steuerinformationen 78 beendet.

Ein kritisches Erfordernis eines derartigen Nicht-Tandembetriebs ist, die Möglichkeit die Notwendigkeit einer Umschaltung zu PCM-(Tandem)- Betrieb zu detektieren und dieses Zurückschalten auf den PCM-(Tandem)- Betrieb schnell zu erledigen. Dieses wird erforderlich, wenn der Trans­ ferweg bzw. Übermittlungsweg zwischen den zwei Abschnitten nicht­ transparent wird, d. h. wenn Informationen (wie beispielsweise das kodierte Sprachsignal) bei Erhalt verfälscht sind. Zudem wird der Bedarf, auf Tan­ dembetrieb umzuschalten bzw. zurückzukehren, noch entscheidender, wenn das kodierte Sprachsignal durch ein PCM-Signal in einer Richtung der Verbindung zwischen den zwei Abschnitten ersetzt wurde. In der Tat wird eine schnelle Detektion und ein schnelles Schalten zum PCM- Transfermodus bzw. PCM-Übertragungsmodus benötigt, da eine Interpretation von entweder dem PCM-Signal oder stark verfälschter, kodierter Sprache, die noch eine legitime kodierte Sprache ist, in großer Verschlechterung der Sprachqualität resultiert. In der Tat wird für die Dauer einer Interpretation des verfälschten oder PCM-Signals (durch das Infrastrukturgerät (by the infrastructure equipment)) als legitime kodierte Sprache, das Endresultat wahrscheinlich völlig unverständlich sein.

In der großbritannischen Patenanmeldung UK 9616734.1 ist das Schalten zum PCM-Modus auf das Senden eines niedrigen (low-level) aber verrauschten PCM-Signals (in der Form eines festen bekannten PCM- Musters auf den oberen Bits) entlang der kodierten Sprache auf dem 64 kbit/s-Kanal angewiesen (und zwar insbesondere im Falle von GSM). In fast allen Fällen können Fehler oder absichtliche bzw. behutsame Veränderungen in diesem Muster aus diesem Grunde sehr schnell detektiert werden und erlauben, ein Schalten zu PCM im Unter- Millisekunden (ms)-Bereich. Unglücklicherweise ist nach einem derartigen Schalten dort eine zwangsläufig auftretende Zeitdauer existent, in der das niedrige (low-level) aber relativ verrauschte PCM (d. h. das feste Mustersignal) kodiert ist und zu der mobilen Station geleitet wird. Um diese Verzögerung zu vermeiden, senden alternative Vorschläge zum tandem­ freien Betrieb das Original-PCM-Signal (anstelle des festen Musters) zusammen mit der kodierten Sprache, wobei dieses bedeutet, daß eine schnelle Schaltung bzw. ein schnelles Umschalten zu dem PCM-Modus aufgrund der Existenz eines zufälligen informationstragenden Musters (lieber als eine vorbestimmte Bitsequenz) in den oberen Bits des Kanals, nicht möglich. Als solche begründen sich diese alternativen Vorschläge auf Identifizierungsfehler in dem Aufbau bzw. dem Einfassen der kodierten Sprache.

Außerdem existieren bestimmte Ereignisse, die Verfälschungen des kodierten Signals oder Ersetzungen der kodierten Sprache mit PCM hervorrufen, die lediglich eine Richtung des Signaltransportmechanismus zwischen den zwei Abschnitten (legs) des Anrufs beeinflussen. Bei­ spielsweise könnten ein zweifaches tonmultiples Frequenz-(DTMF, Dual Tone Mutiple Frequency)-Signal oder Diensttöne (call progress tones), die in das externe Netz eingespeist wurden (d. h. beispielsweise welche Infrastruktur auch immer zwischen den zwei MSCs, oder zwischen einem MSC und einem Leitungsknoten oder einer privaten Vermittlungsanlage bzw. Nebenstellenanlage (PBX, Private Branch Exchange) liegen), nur in eine Richtung gesendet werden. Diese Art der einseitig gerichteten Verfälschung wird nur bei dem Abschnitt gesehen, der das DTMF-Signal erhält bzw. empfängt (d. h. Abschnitt Nr. 1, der die Teile BTS 14 bis MSC 22 aufweist), wobei dieser Abschnitt dann zu PCM schalten wird, um das hereinkommende Signal als PCM zu interpretieren (in Beziehung zu dessen Transmissionsweg in der entgegengesetzten Richtung zu dem anderen Abschnitt) und dieser Abschnitt wird auch anfangen, PCM anstelle von kodierter Sprache auszusenden. Dieses Verfahren ruft zwangsläufig eine Verzögerung hervor, was dazu führen kann, daß das empfangene (verfälschte Sprache oder PCM) Signal als eine legitime kodierte Sprache interpretiert wird.

Außerdem wird in der entgegengesetzten Richtung (wie beispielsweise in Richtung der Infrastruktur in dem anderen Abschnitt, der nicht anfällig für die einseitig gerichtete Verfälschung gewesen ist und nicht über den Wechsel zum Tandembetrieb informiert wurde) die kodierte Sprache als legitime kodierte Sprache angesehen, und zwar in einer Zeit, solange der Abschnitt Nr. 2 (d. h. der Abschnitt, der MSC 28 bis BTS 42 aufweist) fest­ stellt, daß Abschnitt Nr. 1 zum Tandembetrieb geschaltet hat und daher PCM aussendet. Eine zwangsläufige und nicht akzeptable Verzögerung wird daher durch dieses Schalten des Abschnitts Nr. 2 hervorgerufen. Während dieser Zeit existiert dort eine Verschlechterung des Services bzw. des Dienstes, da das hereinkommende PCM als kodierte Sprache interpretiert wird. In ähnlicher Weise wie für den Abschnitt Nr. 2 hängt die Detektionsgeschwindigkeit (und damit das Zurückschalten zum Tan­ dembetrieb) von der Identifizierung von Synchronisationsfehlern in dem eingefaßten kodierten Sprachsignal bzw. in dem kodierten Sprachsignal, das in einem Datenübertragungsblock bzw. die Datenübertragungsblöcke eingebracht ist, ab.

Also existiert ein Bedürfnis für einen effektiven Mechanismus bzw. ein effektives Verfahren zum Zurückschalten zum Tandembetrieb von einem Vokoder-Bypass-Modus, der schnell den PCM-Betrieb an beiden Transkodierern wiederherstellt. Allgemein gesprochen besteht also ein Bedürfnis für ein effektives Verfahren zum Zurückschalten zum Tandembetrieb von einem Nicht-Tandembetrieb, das schnell und zuverlässig funktioniert.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen ein Verfahren zum Schalten von einem Nicht-Tandem-Betriebsmodus, in welchem wenigstens eine Information und/oder eine Nachricht in einem einfach kodierten Datenübertragungsblockformat übermittelt und/oder kommuniziert wird zu einem Tandem-Betriebs-Modus, in welchem wenigstens eine Information und/oder Nachricht in einem zweifach kodierten Datenübertragungsblockformat in einem Kommunikationssystem und/oder Datenübermittlungssystem, das eine Mehrzahl von Transko­ dierern aufweist, übermittelt und/oder kommuniziert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

• - an einem ersten Transkodierer:
  • - Schalten zu dem Tandem-Betriebsmodus; und
  • - Invertieren von Bits des zweifach kodierten Datenüber­ tragungsblockformat, die mit Synchronisations-Bits des einfach kodierten Datenübertragungsblockformat korrespondieren;
• - an einem zweiten Transkodierer, der anfänglich in dem Nicht-Tandem- Betriebsmodus arbeitet und zu dem ersten Transkodierer gekoppelt ist:
  • - Wahrnehmen des Empfangs des zweifach kodierten Datenübertragungsblockformat als ein einfaches Datenüber­ tragungsblockformat;
  • - Erfassung einer Vielzahl von Fehlern in den Synchronisations-Bits des einfach kodierten Datenüber­ tragungsblockformats als Folge der entsprechenden Bits in dem zweifach kodierten Datenübertragungsblockformat, die invertiert werden; und
  • - Schalten zu dem Tandem-Betriebsmodus als Antwort auf die Erfassung der Mehrzahl von Fehlern in den Synchronisations- Bits.

Um vorzugsweise sicher zu gehen, daß eine schnelle Zurückschaltung zum Tandembetrieb geschieht, werden die Synchronisationsbits über einen ganzen Datenübertragungsblock dazwischengeschrieben. Um weiterhin sicherzustellen, daß keine Informationen während der Zurückschaltung verloren geht, zieht die vorliegende Erfindung vorzugsweise ein Puffern und/oder Speichern der empfangenen Informationen bzw. Nachrichten durch einen zweiten Transkodierer in Betracht und als Antwort des Schaltens zum Tandemmodus werden die gespeicherten bzw. gepufferten Informationen als ein zweifach kodiertes Datenübertragungsblockformat behandelt und die gepufferte Information und/oder die gepufferte Nachricht wird entsprechend dekodiert.

Vorzugsweise wird die Mehrzahl von Fehlern in den Synchronisationsbits innerhalb eines Datenübertragungsblocks auftreten. Durch diese Maß­ nahme wird unter anderem vorzugsweise ermöglicht, daß lediglich ein Datenübertragungsblock von beispielsweise kodierter Sprache nach der Dekodierung schlechter verständlich ist.

Wenn vorteilhafterweise das Schalten zum Tandem-Betriebsmodus auftritt, wenn zwei Fehler innerhalb des Datenübertragungsblocks erfaßt werden, kann eine besonders schnelle Umschaltung bzw. Zurückschaltung zum Tandem-Betriebsmodus gewährleistet sein, ohne daß beispielsweise zu schnell aufgrund eines statistischen Fehlers zurückgeschaltet werden würde.

Vorteilhafterweise invertiert der erste Transkodierer eine vorbestimmte Anzahl von Bits des zweifach kodierten Datenübertragungsblockformats, die mit den aufeinanderfolgenden Synchronisations-Bits in dem einfach kodierten Datenübertragungsblockformat korrespondieren. Weiter vorzugsweise ist das einfach kodierte Datenübertragungsblockformat kodierte Sprache. Vorteilhafterweise ist das zweifach kodierte Datenüber­ tragungsblockformat eine impulsverschlüsselte Modulation der kodierten Sprache.

Wenn vorzugsweise das Schalten des ersten Transkodierers eine Antwort und/oder Reaktion auf eine Beeinflussung ist, die durch ein externes Netzwerk auf den ersten Transkodierer ausgeübt wird, dann kann vorzugsweise das Zurückschalten auch extern veranlaßt werden.

Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems gemäß des Standes der Technik, das Transkodierer derart angeordnet hat, um einen Sprachkodierungsbetrieb der "Nicht-Tandem"-Art vorzusehen und außer­ dem ein beispielhaftes Datenübertragungsblockformat, das während der Kommunikation angewandt wird.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das einen Mechanismus bzw. ein Verfahren zur Zurückschaltung zum Tandem-Betrieb gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 3 stellt ein Blockdiagramm eines Transkodierers dar, der in dem Ver­ fahren der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann.

Detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung kann die Feststellung des Schaltens zu PCM in dem geeigneten Empfänger in Abschnitt Nr. 2 signifikant durch das Equipment bzw. die Geräte in Abschnitt Nr. 1 (nachdem es zum PCM-Modus geschaltet hat) durch Vorabverarbeitung des PCM-Signals, welches zum Abschnitt Nr. 2 gesendet wird, beschleunigt werden. Da die Infrastruktur in Abschnitt Nr. 1 vollständige Kenntnis der Datenübertragungsblockstruktur des kodierten Sprachsignals hat, das es zum Abschnitt Nr. 2 sendet, und insbesondere eine Kenntnis der Positionierung und des Timings des Synchro­ nisationsbits innerhalb der Datenübertragungsblockstruktur (framing structure), weiß der Abschnitt Nr. 1 welche bestimmten Bits in dem PCM- Signal in Abschnitt Nr. 2 als Synchronisationsbits interpretiert werden und auch dazu korrespondieren. Also kann Abschnitt Nr. 2 das Bedürfnis, das eingehende Signal als PCM-Signal aufgrund der Anwesenheit von sich wiederholenden Synchronisationsfehlern zu interpretieren, detektieren und zwar dadurch, daß Abschnitt Nr. 1 selektiv Bits in dem PCM-Signal, die mit den Synchronisationsbits in einem sprachkodierten Datenübertragungs­ blockformat korrespondieren, beeinflußt. Abschnitt Nr. 2 kann also schnell dessen Betriebsmodus von dem Vokoder-Bypass-Betrieb zum Tandembetrieb als Antwort zu den im Abschnitt Nr. 1 schaltenden Modi ändern und PCM-Bits, die mit Synchronisationsbits in einem legitimierten sprachkodierten Datenübertragungsblock korrespondieren stehlen und abändern.

Insbesondere stellt die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sicher, daß für eine vorbestimmte (allerdings kurze) Periode bzw. für einen vorbestimmten Abschnitt alle diese Bits in dem PCM-Signal, die mit Synchronisationsbits korrespondieren (soweit wie Abschnitt Nr. 2 betroffen ist) Werte aufweisen, die das Inverse der Werte des Synchronisationsbits sind. Die Einschränkung des Bit-Stehlens und Invertierens auf eine limitierte Periode (d. h. eine vorbestimmt Zahl) ist generell wünschenswert, um die Gesamtverfälschung des PCM-Signals zu reduzieren. Außerdem ist in der bevorzugten Ausführungsform die Positionierung des datenübertragungsblockkodierten bzw. eingefaßten, kodierten Sprachsignals in dem Oktet-ausgerichteten (PCM) Signal, das zwischen zwei Abschnitte transferiert wird, derart, daß es, sofern dieses möglich ist, die niedrigste Bitposition (d. h. das LSB) besetzt. Die potentielle Verfälschung von wenigen Bits niederer Ordnung in dem PCM-Signal, das zum Abschnitt Nr. 2 gesendet wird, wird daher nur einen kleinen bemerkbaren Effekt auf die erhaltende Qualität des PCM-Signals, das am Abschnitt Nr. 2 empfangen wird, haben.

Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zieht ferner in Betracht, daß lediglich zwei Fehler im Synchronisationsbit im Abschnitt Nr. 2 in einem einfachen Datenübertragungsblock detektiert werden müssen, um den Abschnitt Nr. 2 zu einer Interpretation des eingehenden Signals als PCM zu schalten. Diese Zahl ist eine willkürliche Wahl, obwohl es wünschenswert sein mag, sicherzustellen, daß mehr Synchronisations­ fehler während eines einzigen Datenübertragungsblocks detektiert werden, um zu garantieren, daß die Zurückschaltung zum Tandembetrieb wie gewünscht gebraucht wird.

Bei Betrachtung von GSM als spezielles Beispiel, enthält der mittlere Teil des Datenübertragungsblocks für kodierte Sprache in GSM (der sogenannte TRAU-Datenübertragungsblock) Sequenzen von Paaren von Oktets, wobei alle Bits in den Oktets mit Ausnahme von einem kodierte Sprache sind, wobei die Ausnahme ein Synchronisationsbit ist. Durch Sicherstellung, daß alle diese Synchronisationsbitpositionen fehlerhaft sind (über die Vorabverarbeitung in Abschnitt Nr. 1), ist garantiert, daß Ab­ schnitt Nr. 2 zum PCM-Modus schaltet und zwar innerhalb der Empfangs­ periode von vier im Datenübertragungsblock vorliegenden kodierten Sprachoktets. In GSM ist diese Periode 2 ms. Es ist in der Tat so, daß durch die Pufferung von wenigstens vier Oktets von kodierter Sprache in Abschnitt Nr. 2 (vor Weiterleitung zu der zweiten mobilen Station 44) ist es möglich, daß das Schalten zu PCM stattfinden kann, ohne daß Abschnitt Nr. 2 fälschlicherweise jegliches hereinkommendes PCM als legitim kodierte Sprache interpretiert. Um insbesondere wenigstens zwei Synchronisationsbits zu erhalten, muß Abschnitt Nr. 2 vier Oktets erhalten und das Puffern dieser vier Oktets ermöglicht ein anschließendes Verar­ beiten (in Abschnitt Nr. 2) der kodierten Information in dem Tandemmodus.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das einen Mechanismus zum Zurückschalten zum Tandembetrieb gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung illustriert. Das System arbeitet zunächst in einem PCM-Modus 200, bevor das System eine Bestimmung des Bestätigungs­ zweiges der Entscheidungsbox 202 vornimmt, um in dem Nicht-Tandem- (Vokoder-Bypass)-Betrieb zu gehen. Nach Eintreten in den Nicht-Tandem- Betrieb gibt die Vielzahl von Transkodierern, die an einer stattfindenden Kommunikation teilnehmen, kodierte Sprache 204 zu jedem anderen weiter. An dem Bestätigungszweig des Entscheidungsblocks 206 wurde ein erster Transkodierer durch ein externes Netzwerk (oder auf andere Weise) beeinflußt, um zum PCM-Betrieb zurückzuschalten, oder andererseits (in dem negativen Fall) den Nicht-Tandem-Betrieb aufrechtzuerhalten. Bei 208 hat der erste Transkodierer zu PCM zurückgeschaltet und stiehlt und invertiert PCM-Bits, die mit Synchronisationsbits in der im Datenübertra­ gungsblock vorliegenden kodierten Sprachtransmission korrespondieren. Nun geschieht eine PCM-Transmission zum zweiten Transkodierer in der Kommunikation bzw. Übertragung. Bei 210 detektiert der zweite Transkodierer die erforderliche Anzahl von invertierten (und daher feh­ lerhaften) Synchronisationsbits in dem vorhergenommenen bzw. antizipierten kodierten Sprachdatenübertragungsblock, und identifiziert dort, daß ein PCM-Betrieb wieder angefangen hat und daß der empfangene Datenübertragungsblock als PCM dekodiert werden sollte (anstelle diesen zu umgehen). Das System kehrt dann zu Block 200 zurück, bei dem ein vollständiger PCM-Betrieb fortschreitet.

Vorzugsweise sind die durch den Mechanismus der vorliegenden Erfindung genutzten Synchronisationsbits in einer Vielzahl von kontinuierlichen Datenströmen, die in einem einzigen Datenüber­ tragungsblock von Daten (single frame of data) beinhaltet sind, eingebettet (dazwischen geschrieben), obwohl die vorliegende Erfindung auch für die Benutzung mit Synchronisationsbits, die an einem einzigen Ort innerhalb eines Datenübertragungsblocks vorliegen, anwendbar ist.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines Transkodierers 300, der in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung Verwendung finden kann. Der Transkodierer 300 weist eine Prozessorintelligenz 302 auf, die eine Steuerung bzw. Regelung des Betriebs des Transkodierers 300 ermöglicht. Die Prozessorintelligenz 302 bzw. der Prozessor 302 ist mit einem Puffer 304 verbunden, der anfangs empfänglich für einen Datenstrom ist und derart angeordnet ist, daß dieser temporär Daten (für anschließende Verfahrensschritte) speichert, die durch den Transkodierer 300 empfangen wurden. Die Prozessorintelligenz 302 ist außerdem mit einem Speicher 306 gekoppelt, der unter anderem das Datenübertragungsblockformat bzw. Erfassungsformat für einen sprachkodierten Datenübertragungsblock speichert. Die Prozessorintelligenz 302 hat daher die Möglichkeit auf den Speicher 306 zuzugreifen und einen Datenstrom abzufragen oder zu modifizieren, um ein invertiertes Synchronisationsbit entsprechend zu bestimmen oder einzufügen.

Ohne die Technik des Bitstehlens und Bitinvertierens der vorliegenden Erfindung kann die Detektionsperiode zum Zurückschalten zum PCM- Betrieb signifikant vergrößert werden, da die Wahrscheinlichkeit des Erhaltens eines Fehlerwertes in einer Synchronisationsbitposition eines hereinkommenden, zufälligen PCM-Signals ungefähr 0,5 ist. Die vorliegende Erfindung stellt sicher, daß für eine vordefinierte Periode bzw. Dauer oder Länge, Bits in den Synchronisationsbitpositionen nicht korrekt sind, und daß die Wahrscheinlichkeit des Erhaltens eines nicht korrekten Synchronisationsbit 1 (unity) erreicht. (Die Wahrscheinlichkeit mag ein klein wenig geringer als 1 aufgrund der Verfälschung des invertierten Bit auf dem Weg zwischen Abschnitt Nr. 1 und Abschnitt Nr. 2 sein). Außerdem muß lediglich nur eine Handvoll von Bits des PCM-Signals, das von Abschnitt Nr. 1 gesendet wurde, gestohlen und invertiert werden, um eine Detektion bei Abschnitt Nr. 2 zu garantieren und damit ein Zurück­ schalten zum Tandembetrieb.

Die vorliegende Erfindung stellt somit vorteilhafterweise einen schnellen und effektiven Mechanismus zum Zurückschalten zum Tandembetrieb zur Verfügung. Außerdem ist die Technik der vorliegenden Erfindung für die Benutzung mit allen möglichen derzeitigen und zukünftigen GSM- Kodierungen (GSM Code(x)) gültig (was Formate wie Teil- bzw. Halbrate (half rate), Vollrate (full-rate) und erweiterte Vollrate (extended full-rate) beinhaltet) und können in anderen Telekommunikationsnetzen bzw. Fernmeldenetzen, in der Sprachkodierung und/oder Kompression benutzt werden für verschiedene Phasen (innerhalb der Infrastruktur) eines Anrufs benutzt werden.

Um das Zurückschalten einer Kommunikation zum Tandembetrieb (200) zu ermöglichen, invertiert ein erster Transkodierer (20), der vorher zum Tandembetrieb (206) zurückgewechselt hat, Bits (208) eines zweifach kodierten Datenübertragungsblockformats, das mit Synchronisationsbits in einem Nicht-Tandem und einfach kodierten Datenübertragungsformat korrespondiert, um Fehler zu generieren und zwar in Beziehung zu Synchronisationsbits an einem zweiten Transkodierer (34). Nach Detektion (210) einer vorbestimmten Anzahl von Fehlern in den Synchronisationsbits während einer vorbestimmten Zeit schaltet der zweite Transkodierer (34) zurück zum Tandembetrieb, wie in dem Flußdiagramm von Fig. 2 dargestellt worden ist.

Es wird natürlich verstanden, daß die vorab gegebene Beschreibung als ein Beispiel fungiert, und daß Modifikationen im Detail, wie die Anwendung des generellen Prinzips zur Datenkommunikation und insbesondere, in dem Fall, daß die Kommunikationsressourcen bzw. Kommunikations­ hilfsmittel zwischen Transkodierern (MSCs) sowohl von ausreichend hoher Qualität sind und ausreichend unempfindlich sind, innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung gemacht werden können. Außerdem ist die vorliegende Erfindung, wie anerkannt werden wird, nicht limitiert auf die Struktur bzw. Anordnung der Transkodierer, obwohl diese in Fig. 1 als zwischen dem MSC und BSC dargestellt sind (und in der Tat üblicherweise in der Nähe zum MSC in vielen Systemen sind) und daher auch eine Inbetrachtziehung der Positionen der Transkodierer an anderen Orten innerhalb der dargestellten Infrastruktur und insbesondere an einem Ort zwischen dem BTS und BSC in Frage kommt. Zusätzlich ist klar, daß die vorliegende Erfindung auch genauso auf ein System anwendbar ist, daß eine feste Verbindung gebraucht, wie beispielsweise ein öffentliches Telefonwählnetz (PSTN, Public-Switched Telephone Network) oder eine private Vermittlungsanlage bzw. Nebenstellenanlage (PBX, Private Branch Exchange), obwohl die detaillierte Beschreibung insbesondere Bezug genommen hat auf ein System, in welchem mobile Einheiten mit Basissende- und Empfangsstationen kommunizieren. Die Bezeichnung bzw. wird im Rahmen dieser Beschreibung als Alternative verstanden.

Claims (9)

1. Verfahren zum Schalten von einem Nicht-Tandem-Betriebsmodus, in welchem wenigstens eine Information und/oder eine Nachricht in einem einfach kodierten Datenübertragungsblockformat übermittelt und/oder kommuniziert wird zu einem Tandem-Betriebs-Modus, in welchem wenigstens eine Information und/oder Nachricht in einem zweifach kodierten Datenübertragungsblockformat in einem Kommunikationssystem und/oder Datenübermittlungssystem, das eine Mehrzahl von Transkodierern aufweist, übermittelt und/oder kommuniziert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

• - an einem ersten Transkodierer:
  • - Schalten zu dem Tandem-Betriebsmodus; und
  • - Invertieren von Bits des zweifach kodierten Datenübertragungsblockformat, die mit Synchronisations-Bits des einfach kodierten Datenübertragungsblockformat korrespondieren;
• - an einem zweiten Transkodierer, der anfänglich in dem Nicht-Tandem- Betriebsmodus arbeitet und zu dem ersten Transkodierer gekoppelt ist:
  • - Wahrnehmen des Empfangs des zweifach kodierten Datenübertragungsblockformat als ein einfaches Datenüber­ tragungsblockformat;
  • - Erfassung einer Vielzahl von Fehlern ihn den Synchronisations-Bits des einfach kodierten Datenübertragungsblockformats als Folge der entsprechenden Bits in dem zweifach kodierten Datenübertragungsblockformat, die invertiert werden; und
  • - Schalten zu dem Tandem-Betriebsmodus als Antwort auf die Erfassung der Mehrzahl von Fehlern in den Synchronisations- Bits.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Synchronisations-Bits über einen ganzen Datenübertragungsblock hindurch dazwischengeschrieben sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Fehlern in den Synchronisations-Bits innerhalb eines Datenübertragungsblocks auftreten.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Schalten zum Tandem- Betriebsmodus auftritt, wenn zwei Fehler innerhalb des Datenüber­ tragungsblocks erfaßt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Transkodierer eine vorbestimmte Anzahl von Bits des zweifach kodierten Datenüber­ tragungsblockformats invertiert, die mit den aufeinanderfolgenden Synchronisations-Bits in dem einfach kodierten Datenübertragungs­ blockformat korrespondieren.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das einfach kodierte Datenübertragungsblockformat kodierte Sprache ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das zweifach kodierte Datenübertragungsblockformat eine impulsverschlüsselte Modulation der kodierten Sprache ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses zusätzlich die folgenden Schritte aufweist:

• - Puffern und/oder Speichern von Informationen und/oder wenigstens eine Nachricht, die von dem und/oder durch den zweiten Transkodierer empfangen wurden; und
• - Behandlung der gespeicherten Information und/oder der wenigsten einen Nachricht als ein zweifach kodiertes Datenübertragungsblockformat und Dekodierung der gespeicherten Information und/oder der wenigstens einen Nachricht passend als Antwort auf das Schalten zum Tandem- Betriebsmodus.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schalten des ersten Transkodierers eine Antwort und/oder eine Reaktion auf eine Beeinflussung ist, die durch ein externes Netzwerk auf den ersten Transkodierer ausgeübt wird.