DE19934251A1 - Mehrfachnutzung von Sprachkanälen in einem Nachrichtenübertragungssystem - Google Patents

Abstract

Zur Erhöhung der Zahl von in einem zellularen Mobiltelefonnetz gleichzeitig bedienbaren Benutzern zu erhöhen, wird vorgeschlagen, einen Sender (1) mit einer Datenkompressionsschaltung (3) zum Komprimieren eines Nachrichtensignals und einer Codierschaltung (4) zum Codieren mit einem orthogonalen Code auszustatten und einen Empfänger (11) mit einer komplementären Decodierschaltung (15), die es erlaubt, das Nachrichtensignal von eventuell zeitgleich übertragenen Signalen anderer Sender zu trennen und einer Dekompressionsschaltung (16) zum Wiederherstellen des ursprünglichen Nachrichtensignals auszustatten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nach­ richtenübertragung in einem System, das Übertragungskanäle mit einer festgelegten Bandbreite zur Verfügung stellt, sowie Komponenten eines Nachrichtenübertragungssystems, die zur Ausführung eines solchen Verfahrens geeignet sind.

Zu den Nachrichtenübertragungssystemen mit festgelegter Ka­ nalbandbreite gehören zum Beispiel zellulare Funktelefonsy­ steme wie das GSM- oder DCS 1800-System. Diese Systeme ver­ wenden Zeitmultiplex-Zugriffsverfahren (TDMA), bei denen ein auf einer Trägerfrequenz übertragenes Signal zeitlich in Rah­ men oder Frames organisiert ist, die sich periodisch wieder­ holen. Jeder Frame ist in eine Mehrzahl von Zeitschlitzen un­ terteilt, die jeweils einem Endgerät für die Nachrichtenüber­ tragung zwischen ihm und einer Basisstation zugeteilt werden. Die Zahl der Endgeräte, die auf einer Trägerfrequenz gleich­ zeitig versorgt werden können, entspricht a priori der Zahl der Zeitschlitze des verwendeten Rahmens.

Die stürmische Entwicklung der Teilnehmerzahlen der gegenwär­ tig betriebenen Mobilfunknetze führt zunehmend zu Kapazitäts­ engpässen, wenn für eine große Zahl von Teilnehmern, die in­ nerhalb einer gegebenen Zelle gleichzeitig telefonieren möch­ ten, nicht genügend Übertragungskapazität zur Verfügung steht. Um die Zahl der Benutzer, die gleichzeitig in einem solchen Netz telefonieren können, zu erhöhen, wäre es theore­ tisch denkbar, die Zeitschlitze zu verkürzen oder die Rahmen zu verlängern, um so mehr Zeitschlitze in einem Rahmen unter­ zubringen. Eine solche Lösung ist jedoch mit den bestehenden Normen nicht kompatibel. Außerdem führt eine Verkürzung und Vermehrung der Zeitschlitze bei gleichbleibender Rahmenlänge dazu, daß der Anteil der Guard-Perioden, die zwischen zwei Zeitschlitzen eingeschoben werden müssen, um eine Trennung der Signale zu gewährleisten, relativ zur Dauer des Rahmens zunimmt, so daß weniger Zeit für die Datenübertragung zur Verfügung steht. Eine Vermehrung der Zeitschlitze durch Ver­ längerung der Rahmen erhöht die bei der Übertragung anfallen­ den Verzögerungszeiten und ist deshalb auch unzweckmäßig.

Um die Möglichkeit zu schaffen, innerhalb eines gegebenen Frequenzbandes eine größere Zahl von Gesprächen zu übertra­ gen, sind sogenannte Half-Rate-Vocoder entwickelt worden, die es ermöglichen, den Datenstrom, der für die Übertragung eines Gespräches notwendig ist, auf die Hälfte zu reduzieren. Diese Geräte ermöglichen es, innerhalb einer Zelle eine doppelte Anzahl von Teilnehmern zu versorgen. Da die herkömmlichen TDMA-Verfahren im Uplink, also bei der Übertragung vom Endge­ rät zu einer Basisstation, pro Zeitschlitz nur die Daten ei­ nes Benutzers übertragen können, kann die gemeinsame Benut­ zung eines Zeitschlitzes durch zwei Benutzer nur in der Weise erfolgen, daß gleiche Zeitschlitze von aufeinanderfolgenden Rahmen jeweils abwechselnd den verschiedenen Benutzern zuge­ teilt werden. Dies führt zu größeren Verzögerungszeiten bei der Übertragung. Eine noch stärkere Datenkompression, zum Beispiel auf 1 n-tel der herkömmlicherweise in dem betrachte­ ten Nachrichtenübertragungssystem übertragenen Rate führt da­ zu, daß einem Teilnehmer theoretisch jeweils nur in einem von n aufeinanderfolgenden Rahmen ein Zeitschlitz zugeteilt wer­ den müßte, um darin Daten zu übertragen. Ein solcher Ansatz stößt aber bald an seine Grenzen, wenn die Zeitabstände zwi­ schen aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen so groß werden, daß sie zu einer für die Teilnehmer merklichen Gesprächsverzöge­ rung führen.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Nachrichtenüber­ tragung in einem System, das Übertragungskanäle mit einer festgelegten Bandbreite zur Verfügung stellt, sowie Komponen­ ten eines solchen Systems anzugeben, die es ermöglichen, die Zahl von Teilnehmern, die gleichzeitig in dem System Nach­ richten übertragen können, zu erhöhen, ohne daß dies gleich­ zeitig zu einer Vergrößerung der bei der Übertragung auftre­ tenden Verzögerungszeiten führt.

Die Aufgabe wird zum einen gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses Verfahren erlaubt mehreren Sendern, die jeweils orthogonale Codes verwenden, das gleich­ zeitige Senden innerhalb eines gegebenen Zeitfensters eines Rahmens. Das an einem Empfänger während dieses Zeitschlitzes ankommende Empfangssignal kann so eine Überlagerung von von mehreren unterschiedlichen Sendern ausgestrahlten Funksigna­ len sein. Durch Decodieren des Empfangssignals mit Hilfe des senderseitig zu seiner Codierung eingesetzten Spreizcodes kann der komprimierte Datenstrom und daraus durch die Dekom­ pression das ursprüngliche Nachrichtensignal wiederherge­ stellt werden.

Das Verfahren ist grundsätzlich für beliebige Sender und Emp­ fänger innerhalb eines Nachrichtenübertragungssystems anwend­ bar, es ist aber besonders vorteilhaft bei der Übertragung in Aufwärtsrichtung, also von einem Endgerät zu einer Basissta­ tion, da hier das Problem auftritt, daß die Basisstation in der Lage sein muß, Funksignale zu verarbeiten, die zeitgleich von mehreren Endgeräten aus eintreffen, und die aufgrund von unterschiedlichen Laufzeiten von den Endgeräten zur Basissta­ tion Intersymbolinterferenzen aufweisen können. Bei der Ab­ wärtsübertragung tritt dieses Problem nicht auf, da es hier jeweils nur einen Sender und eine Mehrzahl von Empfängern gibt. Für die Abwärtsübertragung kann daher ein Zeitschlitz auch im Zeitmultiplex auf mehrere Benutzer verteilt werden, ohne daß die Gefahr von Interferenzen besteht.

Ein besonders einfaches Verfahren ergibt sich dann, wenn durch Datenkompression ein zweites Nachrichtensignal mit ei­ ner Symbolfrequenz erzeugt wird, die 1 n-tel der Symbolfre­ quenz des ursprünglichen ersten Nachrichtensignals beträgt. In diesem Fall genügt es, das erhaltene zweite Nachrichtensi­ gnal mit einem Spreizcode zu codieren, das codierte Signal zu übertragen und empfängerseitig die Codierung und Kompression rückgängig zu machen. Wenn die Symbolfrequenz des zweiten Nachrichtensignals m/n beträgt, mit n < 1, dann muß die sender­ seitige Codierung des zweiten Nachrichtensignals zusätzlich eine Zerlegung dieses Nachrichtensignals in m Teilströme mit einer Symbolfrequenz von 1/n und die Codierung jedes einzel­ nen Teilstroms mit einem eigenen orthogonalen Code sowie emp­ fängerseitig die Decodierung der m codierten Teilströme sowie ihre Rekombination zum zweiten Nachrichtensignal umfassen.

Um die einwandfreie Decodierbarkeit auf Seiten des Empfängers zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, daß der Empfänger je­ weils vor Beginn einer Übertragung eines Nachrichtensignals einen Spreizcode auswählt, der zu dessen Codierung verwendet werden soll, und diese Auswahl dem Sender übermittelt. So kann sichergestellt werden, daß in jedem Übertragungskanal jeder verfügbare Spreizcode nur einmal vergeben wird.

Da der Empfänger Kenntnis über die vergebenen Spreizcodes hat, ist es zweckmäßig, die Decodierung am Empfänger nach dem Joint-Detection-Prinzip durchzuführen.

Eine bevorzugte Anwendung des Verfahrens sind zellulare Nach­ richtenübertragungssysteme wie insbesondere das GSM- oder DCS-1800-System.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Sender für ein Nachrichtenübertragungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 7 oder 8.

Dieser Sender ist vorzugsweise eingerichtet, um den für die Codierung verwendeten Spreizcode (im Falle des Anspruchs 7) oder die Spreizcodes (im Fall des Anspruchs 8) gemäß einem von einem Empfänger übermittelten Befehl auszuwählen. So kann der Empfänger die Verwendung der verschiedenen möglichen or­ thogonalen Spreizcodes durch die jeweils in einem Zeitschlitz gleichzeitig sendenden Sender koordinieren.

Als Datenkompressionsschaltung wird vorzugsweise ein Ultra- Low-Rate-Vocoder eingesetzt, wie in der Anmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 199 25 264.5 beschrieben. Ein solcher Vocoder erlaubt eine Datenkompression um einen Faktor von beispielsweise n = 8, so daß sich acht Sender gleichzeitig ei­ nen Übertragungszeitschlitz teilen können.

Bei dem Sender handelt es sich vorzugsweise um ein mobiles Endgerät für ein GSM- oder ein DCS-1800-Netz.

Der Sender wird ergänzt durch einen Empfänger nach Anspruch 12. Dieser Empfänger umfaßt vorzugsweise eine Joint-Detec­ tion-CDMA-Decodierschaltung und/oder eine Verwaltungseinheit, die einem Sender, der eine Verbindung zu dem Empfänger aufzu­ bauen versucht, wenigstens einen orthogonalen Code zuweist, den der Sender für die Übertragung auf dem Übertragungskanal verwenden soll. Für den Fall, daß der Sender eine Übertra­ gungsbandbreite von mehr als 1 n-tel der Bandbreite des Über­ tragungskanals benötigt, ist die Verwaltungseinheit vorzugs­ weise in der Lage, ihm mehrere orthogonale Codes in einer An­ zahl zuzuweisen, die der vom Sender benötigten Übertragungs­ bandbreite entspricht, und die Rekombination von mit den zu­ gewiesenen Codes codierten gespreizten Datenströmen zu dem zweiten Nachrichtensignal in der Basisstation zu verwalten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren.

Es zeigen

Fig. 1 und 2 jeweils in Form eines Blockdiagramms ein mo­ biles Endgerät und eine Basisstation gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Endgerät, insbeson­ dere ein Handy, für das GSM- oder DCS-1800-Netz. Dieses End­ gerät 1 umfaßt eine Sprachsignalverarbeitungseinheit 2 sowie ein Sende-/Empfangsteil 7 mit Antenne 8, die den entsprechen­ den Einheiten herkömmlicher Endgeräte gleichen. So erzeugt zum Beispiel im Falle eines GSM-Handys die Sprachsignalverar­ beitungseinheit aus einem über ein Mikrophon empfangenen Sprachsignal ein elektronisches Nachrichtensignal mit einer Datenrate von 8 kb/s (Kilobit pro Sekunde), und ist einge­ richtet, um ein entsprechendes Nachrichtensignal zu empfangen und auf seinem Lautsprecher auszugeben. Das Sende-/Empfangs­ teil 7 ist ebenfalls ausgelegt für die Verarbeitung von Nach­ richtensignalen mit einer Datenrate von 8 kb/s.

Anders als in herkömmlicher Weise sind die Sprachsignalverar­ beitungseinheit 2 und das Sende-/Empfangsteil 7 jedoch nicht direkt verbunden. Stattdessen durchläuft das von der Sprach­ signalverarbeitungseinheit 2 gelieferte erste Nachrichtensi­ gnal eine Datenkompressionsschaltung, hier einen Vocoder 3. Ein solcher Vocoder ist in der Anmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 199 25 264.5 beschrieben. Dieser Vocoder zerlegt das von der Einheit 2 gelieferte Nachrichtensignal in Merk­ male, die für die Stimme des Sprechers charakteristisch und zeitlich im wesentlich unveränderlich sind, wie etwa die Zu­ sammensetzung eines Obertonspektrums, einerseits und zeitlich veränderliche Merkmale andererseits, die eine Information über die jeweils ausgesprochenen Laute enthalten. Durch eine solche Separierung und getrennte Übertragung der zeitlich un­ veränderlichen Merkmale des Sprachsignals läßt sich eine Re­ duzierung der Datenrate zum Beispiel auf ein Achtel oder we­ niger erreichen. Dieser Sachverhalt ist dargestellt durch die jeweils an den Verbindungen an der zwischen der Sprachsignal­ verarbeitungseinheit 2 und dem Vocoder 3 einerseits und dem Vocoder 3 und einer darauffolgenden Codierschaltung 4 ande­ rerseits aufgetragenen Datenraten von 8 beziehungsweise 1 kb/s. Diese Werte sind selbstverständlich nur als Beispiele zu verstehen.

Die Codierschaltung 4 empfängt von dem Vocoder 3 auf diese Weise ein komprimiertes zweites Nachrichtensignal, dessen Symbolperiode nur ein n-tel, hier ein Achtel, der Symbolperi­ ode des von der Einheit 2 gelieferten ersten Nachrichtensi­ gnals entspricht.

Jedes Symbol dieses zweiten Nachrichtensignals wird in der Codierschaltung der Reihe nach mit allen Chips eines orthogo­ nalen Codes multipliziert, der in einem Coderegister 5 ge­ speichert ist. Die Zahl der Chips des Codes entspricht dem Kompressionsverhältnis des Vocoders 3, beträgt also hier n = 8. Durch die Multiplikation wird ein gespreizter Datenstrom mit einer Chipfrequenz von 8 kb/s erhalten. Die Chipfrequenz die­ ses Datenstroms entspricht also der Symbolfrequenz des ur­ sprünglich von der Sprachsignalverarbeitungseinheit 2 gelie­ ferten ersten Nachrichtensignals. Der gespreizte Datenstrom kann deshalb von dem Sende-/Empfangsteil exakt so ausge­ strahlt werden, als wenn es sich um das ursprüngliche erste Nachrichtensignal handeln würde.

Zur Vorbereitung einer Nachrichtenübertragung ist es zunächst erforderlich, eine Verbindung zwischen dem Endgerät und einer Basisstation aufzubauen. Im herkömmlichen GSM-System signali­ siert das Endgerät der Basisstation Übertragungsbedarf auf einem speziell hierfür vorgesehenen Kanal und bekommt von der Basisstation einen Zeitschlitz zugeteilt, in dem es Daten übertragen darf. Beim erfindungsgemäßen Endgerät wird beim Verbindungsaufbau nicht nur ein solcher Zeitschlitz zugewie­ sen, sondern darüber hinaus wählt die Basisstation aus einem Satz von orthogonalen Codes einen aus, den das Endgerät 1 für die Übertragung benutzen soll, und übermittelt an das Endge­ rät einen Befehl, der diesen Code spezifiziert. Dieser Befehl wird von einer Verwaltungseinheit 6 des Endgeräts empfangen, die daraufhin den ausgewählten Code in das Coderegister 5 zur Verwendung durch die Codierschaltung 4 einträgt.

Die zu dem Endgerät 1 komplementäre Basisstation ist mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet. Sie umfaßt eine Antenne 12 und einen Sende-/Empfangsteil 13 von herkömmlichem Aufbau. Das Sende-/Empfangsteil 13 setzt ein in einem Übertragungskanal von der Antenne 12 empfangenes Funksignal in ein elektroni­ sches Signal mit einer Datenrate von zum Beispiel 64 Kilobit pro Sekunde (kb/s) um. Dieses Datensignal wird von einer De­ codierschaltung 15 verarbeitet, die durch eine Verwaltungs­ einheit 14 gesteuert wird. Die Verwaltungseinheit 14 verwal­ tet die für die Nachrichtenübertragung zwischen der Basissta­ tion 11 und einer Mehrzahl von Endgeräten zur Verfügung ste­ henden Übertragungskanäle.

Sie kann einen Übertragungskanal einem herkömmlichen GSM-End­ gerät zuweisen, das Daten mit der vollen Rate von 64 Kilobit pro Sekunde auf der Luftschnittstelle liefert. In diesem Fall steuert die Verwaltungseinheit 14 die Decodierschaltung 15 und einen - später noch genauer behandelten - Vocoder 16, derart an, daß diese den Datenstrom unverändert zu einem An­ schluß 19 zum Festnetz durchlassen. In diesem Fall entspricht die Arbeitsweise der Basisstation 11 der einer herkömmlichen GSM-Basisstation.

Die Verwaltungseinheit 14 ist ferner in der Lage, einen Über­ tragungskanal einer Mehrzahl von Endgeräten vom Typ des End­ geräts 1 zuzuweisen, indem sie für jedes dieser Endgeräte ei­ nen Spreizcode aus einem Satz von orthogonalen Codes auswählt und einen Befehl, diesen Code für die Nachrichtenübertragung zu verwenden, mit Hilfe des Sende-/Empfangsteils 13 an das Endgerät 1 überträgt. Im Zeitschlitz eines solchen Kanals kann das Empfangssignal der Basisstation 11 aus einer Überla­ gerung von Signalen bestehen, die von einer Mehrzahl von End­ geräten 1 herrühren, denen der Zeitschlitz zugewiesen worden ist, und die jeweils unterschiedliche orthogonale Codes ver­ wenden. Dieses Empfangssignal liegt am Eingang einer Deco­ dierschaltung an, die es durch Bilden von Scalarprodukten mit den verschiedenen orthogonalen Codes in die Beiträge der ein­ zelnen Sender zerlegt. Da die Verwaltungseinheit 14 die Codes zugewiesen hat, ist ihr "bekannt", welche Codes in dem emp­ fangenen Signal enthalten sind. Die Verwaltungseinheit 14 übermittelt diese Information an die Decodierschaltung 15. Dadurch ist es der Decodierschaltung 15 möglich, die Decodie­ rung nach dem Joint-Detection-Verfahren durchzuführen, das zum Beispiel in IEI-Transaction-Fundamentals, Band E 79-A Nr. 12 Dezember 1996, Seiten 1930 bis 1937 mit weiteren Nachwei­ sen beschrieben ist. Dieses Verfahren ermöglicht eine prak­ tisch von Intersymbolinterferenz freie Erfassung der Beiträge der einzelnen Endgeräte zum von der Antenne 12 empfangenen Signal. Da die Datenrate jedes einzelnen Senders nicht sehr hoch ist, ist der mit dem Joint-Detection-Verfahren verbun­ dene Rechenaufwand beherrschbar.

Die Decodierschaltung 15 liefert auf diese Weise bis zu n = 8 komprimierte Nachrichtensignale, die von verschiedenen Endge­ räten herrühren können. Diese durchlaufen jeweils einen Vo­ coder 16, der die vom Vocoder 3 des Endgeräts 1 durchgeführ­ ten Operationen rückgängig macht, so daß bis zu acht wieder­ hergestellte Nachrichtensignale mit einer Symbolfrequenz von 8 kb/s erhalten werden, die ins Festnetz eingespeist werden können.

Eine Übertragung in entgegengesetzter Richtung, von der Ba­ sisstation zu einem Endgerät, kann im Prinzip in analoger Weise ablaufen. Dabei findet in der Basistation zunächst eine Kompression und Codierung mit einem zugeordneten orthogonalen Code statt, wie oben für das Endgerät 1 beschrieben. Mehrere auf diese Weise erzeugte und einem gleichen Zeitschlitz zuge­ ordnete und gespreizte Datenströme werden aufaddiert und über die Luftschnittstelle übertragen. Empfängerseitig erfolgt die Decodierung mit dem zugeordneten orthogonalen Code und eine Dekompression, um wiederum ein Nachrichtensignal mit der ur­ sprünglichen Symbolfrequenz von 8 kb/s zu erhalten, das von der Sprachsignalverarbeitungseinheit 2 wiedergegeben werden kann. Im Falle der Abwärtsübertragung ist diese Vorgehens­ weise jedoch nicht unbedingt erforderlich. Alternativ kann bei der Abwärtsübertragung ein Zeitschlitz auch im Zeitmulti­ plex mehreren Endgeräten gleichzeitig zugewiesen werden, bei­ spielsweise in der Weise, daß die von der Basisstation in ei­ nem Zeitschlitz ausgestrahlten Symbole jeweils in zyklischem Wechsel für eines von n Endgeräten bestimmt sind.

Fig. 2 zeigt jeweils eine weiterentwickelte Variante des Endgeräts 1 beziehungsweise der Basisstation 11, die zum Bei­ spiel dann einsetzbar sind, wenn das zu übertragende Nach­ richtensignal kein Sprachsignal ist und eine Parametrierung und Kompression durch den Vocoder 3 nicht mit der gleichen Effektivität durchführbar ist wie im Falle eines Sprachsi­ gnals. Es wird im folgenden angenommen, daß eine Kompression lediglich auf eine Datenrate von m × 1 kb/s möglich ist, wie am Ausgang des Vocoders 3 in Fig. 2 aufgetragen. An den Aus­ gang des Vocoders 3 ist ein Demultiplexer 9 angeschlossen, der den vom Vocoder gelieferten Datenstrom auf m Ausgänge von insgesamt maximal n = 8 Ausgängen verteilt, an die jeweils eine Codierschaltung 4 mit zugeordnetem Coderegister 5 angeschlos­ sen ist. Jedes dieser Coderegister 5 enthält einen anderen Spreizcode aus einem Satz von orthogonalen Codes, der von ei­ ner Verwaltungseinheit 6 darin eingetragen worden ist. Diese Verwaltungseinheit 6 arbeitet im wesentlichen genauso wie die mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene, mit dem einzigen Unter­ schied, daß sie beim Aufbau einer Verbindung der Basisstation die Zahl m von benötigten Codes mitteilt und daraufhin von der Basisstation 11 Codes in entsprechender Anzahl zugeteilt bekommt. Die von den mehreren Codierschaltungen 4 gelieferten gespreizten Datenströme werden in einem Addierer 10 zu einem einheitlichen Datenstrom aufaddiert, der über Sende-/Emp­ fangsteil 7 und Antenne 8 an die Basisstation übermittelt wird.

Die Komponenten 12, 13 und 15 der Basisstation 11 aus Fig. 2 entsprechen denen der Basisstation aus Fig. 1. Die Decodier­ schaltung 15 liefert auf n = 8 Ausgängen decodierte Nachrich­ tensignale mit einer Symbolfrequenz von 8 Kilobit pro Sekunde (kb/s). Diejenigen dieser Signale, die von einem gleichen Endgerät herrühren, werden, durch die Verwaltungseinheit 14 gesteuert, von einem Multiplexer 17 selektiert und am Ausgang des Multiplexers in einer Reihenfolge ausgegeben, die die ur­ sprüngliche Reihenfolge der Symbole am Ausgang des Vocoders 3 wiederherstellt. Der Vocoder 16 führt an dem vom Multiplexer 17 wiederhergestellten zweiten Nachrichtensignal unter der Steuerung der Verwaltungseinheit 14 die Umkehroperationen zu der vom Vocoder 3 des Endgeräts 1 vorgenommenen Kompression aus und stellt so das ursprüngliche Nachrichtensignal von 8 kb/s wieder her, das über eine Ratenanpassungseinheit (TRAU) 19 ins Festnetz eingeleitet werden kann. Diejenigen Ausgangsdatenströme der Decodierschaltung 15, die jeweils von einem einzelnen Endgerät herrühren, werden über Leitungen 18 am Multiplexer 17 vorbei direkt zum Vocoder 16 geführt und auf diese Weise genauso dekomprimiert wie in der Basisstation der Fig. 1.

Es versteht sich, daß die oben angegebenen Datenraten und Kompressionsverhältnisse lediglich exemplarischen Charakter haben. Die Erfindung ist ohne weiteres mit Datenkompressions- und -dekompressionsschaltungen einsetzbar, die kleinere Kom­ pressionsverhältnisse als 1 zu 8 erreichen. Der Grund dafür, daß ein Endgerät eine relativ hohe Datenrate hat und eine Mehrzahl m von Codes zugeteilt braucht, kann auch daran lie­ gen, daß es anstelle des Vocoders eine einfachere Datenkom­ pressions-/Dekompressionsschaltung enthält, die das Kompres­ sionsverhältnis von 1 zu 8 nicht erreicht. Wie man sieht, ist aber auch die Eingliederung solcher Endgeräte in ein Nach­ richtenübertragungssystem nach der vorliegenden Erfindung oh­ ne weiteres möglich.

Andererseits können Fortschritte der Vocodertechnik ohne wei­ teres zu wesentlich höheren Kompressionsverhältnissen als n = 8 führen.

Der einzige Grund für die Wahl einer Datenrate von 8 kb/s des ersten Nachrichtensignals als Beispiel ist der, daß dies eine gebräuchliche Datenrate des GSM-Systems ist. Von diesem Wert abweichende Raten sind selbstverständlich ohne weiteres mög­ lich.

Claims (15)

1. Verfahren zur Nachrichtenübertragung in einem System, das Übertragungskanäle mit einer festgelegten Bandbreite zur Ver­ fügung stellt, mit den Schritten

• - Bereitstellen eines ersten elektronischen Nachrichtensi­ gnals mit einer ersten Symbolfrequenz auf Seiten eines Senders (1),
• - Erzeugen eines zweiten Nachrichtensignals aus dem ersten durch Datenkompression, wobei die Symbolfrequenz des zweiten Nachrichtensignals einen Bruchteil m/n der Sym­ bolfrequenz des ersten ist, wobei 0 < m < n,
• - Codieren des zweiten Nachrichtensignals mit Hilfe von m aus einem Satz orthogonaler Codes ausgewählten Spreizcodes,
• - Übertragen des codierten Nachrichtensignals über eine Luftschnittstelle,
• - Decodieren des übertragenen Nachrichtensignals mit Hilfe der Spreizcodes,
• - Wiederherstellen des ersten Nachrichtensignals durch Rückgängigmachung der Datenkompression auf Seiten eines Empfängers.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nachrichtenübertragung in Aufwärtsrichtung er­ folgt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß m < 1 ist, daß senderseitig beim Codieren das zweite Nachrichtensignal in m Teilströme mit einer Symbolfrequenz zerlegt wird, die das 1/n-fache der Symbolfrequenz des ersten Nachrichtensignals beträgt, und je­ der Teilstrom codiert wird, und daß empfängerseitig beim De­ codieren die m codierten Teilströme einzeln decodiert und re­ kombiniert werden, um das zweite Nachrichtensignal wiederher­ zustellen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Auswahl der orthogona­ len Codes empfängerseitig erfolgt und an den Sender vor Be­ ginn der Übertragung des Nachrichtensignals übermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Decodierung nach dem Joint-Detection-Prinzip erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Nachrichtensystem ein zellulares Mobiltelefonnetz, vorzugsweise ein GSM- oder DCS- 1800-Netz ist.

7. Sender (1) für ein Nachrichtenübertragungssystem, das Übertragungskanäle mit einer festgelegten Bandbreite zur Ver­ fügung stellt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Datenkompressionsschaltung (3) zum Komprimieren eines von dem Endgerät (1) zu sendenden Nachrichtensignals auf einen Bruchteil 1/n der Übertragungsrate eines Übertra­ gungskanals, eine Codierschaltung (4) zum Spreizen des durch die Kompression erhaltenen Datenstroms unter Verwendung eines Spreizcodes und ein Sendeteil (7) zum Senden des gespreizten Nachrichtensignals auf einem Übertragungskanal.

8. Sender (1) für ein Nachrichtenübertragungssystem, das Übertragungskanäle mit einer festgelegten Bandbreite zur Ver­ fügung stellt, gekennzeichnet durch eine Datenkom­ pressionsschaltung (3) zum Komprimieren eines von dem Endge­ rät (1) zu sendenden ersten Nachrichtensignals auf einen Bruchteil m/n der Übertragungsrate eines Übertragungskanals, wobei 1 < m < n ist, eine Schaltung (9) zum Aufteilen des durch die Kompression erhaltenen zweiten Nachrichtensignals auf m Datenströme, eine Codierschaltung (4) zum Spreizen jedes der m Datenströme unter Verwendung jeweils eines von m orthogona­ len Spreizcodes, eine Überlagerungsschaltung (10) zum Überla­ gern der gespreizten Datenströme zu einem gespreizten Nach­ richtensignal und ein Sendeteil (7) zum Senden des gespreiz­ ten Nachrichtensignals auf einem Übertragungskanal.

9. Sender nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Codierschaltung (4) eingerichtet ist, die Spreizung anhand eines Spreizcodes auszuführen, der aus einer Mehrzahl möglicher orthogonaler Spreizcodes gemäß einem von einem Empfänger (11) übermittelten Befehl ausgewählt ist.

10. Sender nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Datenkompressionsschaltung (3) ein Ul­ tra-Low-Rate-Vocoder ist.

11. Sender nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er ein mobiles Endgerät für ein zellulares Mobilfunknetz ist.

12. Empfänger (11) für ein Nachrichtenübertragungssystem, das Übertragungskanäle mit einer festgelegten Bandbreite zur Ver­ fügung stellt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Decodierschaltung (15) zum Zerlegen eines auf einem Übertragungskanal empfangenen gespreizten Nachrichten­ signals in eine Mehrzahl orthogonal codierter gespreizter Da­ tenströme und zum Entspreizen jedes gespreizten Datenstroms zu einem entspreizten Datenstrom mit einer auf einen Bruch­ teil 1/n der Übertragungsrate des Übertragungskanals redu­ zierten Symbolfrequenz.

13. Empfänger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Decodierschaltung nach dem Joint-Detection- Prinzip arbeitet.

14. Empfänger nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch eine Verwaltungseinheit (14), die einem Sender (1), der eine Verbindung zu dem Empfänger (11) aufzubauen ver­ sucht, wenigstens einen orthogonalen Code zuweist, den der Sender für die Aufwärtsübertragung auf dem Übertragungskanal verwenden soll.

15. Empfänger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verwaltungseinheit (14) in der Lage ist, einem Sender (1) mehrere orthogonale Codes in einer Anzahl zuzuwei­ sen, die einer von dem Sender benötigten Übertragungsband­ breite entspricht, und die Rekombination von mit den diesem Empfänger (1) zugewiesenen Codes von der Decodierschaltung (15) entspreizten Datenströmen zu einem zweiten Nachrichten­ signal in der Basisstation zu verwalten.