DE60023605T2

DE60023605T2 - Verfahren und Einrichtung zur Verwendung eines auserwählten Signalverarbeitungsschemas zur Übertragung von Informationen

Info

Publication number: DE60023605T2
Application number: DE60023605T
Authority: DE
Inventors: Guillaume Sebire; Nikolai Nefedov
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2020-06-22
Also published as: EP1063806A3; DE60023605D1; ATE308836T1; FI991414A; US7058132B1; FI107676B; EP1063806A2; FI991414A0; EP1063806B1

Description

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen das technische Gebiet des Übertragens von digitalen Informationen von einem Sendegerät über eine drahtlose Schnittstelle an ein Empfangsgerät. Insbesondere betrifft die Erfindung die Verwendung einer bestimmten ausgewählten Signalverarbeitungsart, um bedeutungsvolle Informationen zu übermitteln.
In standardisierten digitalen drahtlosen Systemen, wie digitalen Zellularfunknetzen, gibt es eine standardisierte Form für jede Nachricht, die ein Sendegerät über die drahtlose Schnittstelle an das Empfangsgerät senden darf. Infolge der begrenzten Anzahl von verfügbaren Übertragungsfrequenzen und der Erfordernisse minimaler Verzögerungen, sollte jede Nachricht so kompakt als möglich sein. Dies führte zu Schwierigkeiten, wenn nachträglich Erweiterungen und Hinzufügungen zu den bestehenden Standards gemacht wurden.
In digitalen drahtlosen Systemen sind die Inhalte aller Nachrichten im Prinzip Bitsequenzen mit einer begrenzten Sequenzlänge. Die Spezifikationen reservieren für gewöhnlich einige sonst nicht spezifizierte Bitkombinationen für künftige Hinzufügungen und Erweiterungen, aber es kann vorkommen, dass in der Zukunft so viele Hinzufügungen und Erweiterungen gemacht werden, dass diese einfach zu Ende gehen. In solch einer Situation ist es üblicherweise erforderlich, dass eine völlig neue Art einer Nachricht spezifiziert wird, was ernste Folgen in der Form einer erforderlichen Aufrüstung der Systemhardware und -software hat.
Als ein Beispiel untersuchen wir das bekannte Paketzugriffsburstformat, das in den Spezifikationen des GSM-Systems (Globales System für Mobile Telekommunikation) definiert ist, zur Verwendung von Mobilstationen, wenn sie Ressourcen für einen fest zugeordneten Paketdatenkanal anzufordern wünschen. Die Definition eines Paketzugriffbursts umfasst 157 aufeinander folgende Bits gemäß Tabelle I.
Tabelle I
Der tatsächliche Informationsinhalt der Paketzugriffsanforderung muss durch die 11 Informationsbits, die in der mittleren Reihe von Tabelle 1 erwähnt sind, dargestellt werden. Es ist klar, dass die Menge von Informationen, die mit nur 11 Bits dargestellt werden können, ziemlich begrenzt ist. Tabelle II zeigt die Definitionen, welche den Inhalten des Feldes von 11 Informationsbits zurzeit gegeben werden.
Tabelle II
In der Tabelle stellt ein Buchstabe m ein Bit dar, das ein Teil eines MS-Mehrschlitzklassenindikators ist (es gibt 29 Klassen, so dass 5 Bits erforderlich sind), ein Buchstabe p stellt ein Bit dar, das ein Teil eines Funkprioritätsindikators ist (4 Prioritäten, 2 Bits), ein Buchstabe n stellt ein Bit dar, das ein Teil eines Indikators ist, der die Anzahl von Funkverbindungssteuerungs-Datenblöcken (Radio Link Control data blocks) enthüllt, die während eines in der Mobilstation erzeugten temporären Blockflusses (TBF) (max. 8 Blöcke, 3 Bits) angefordert werden, und ein Buchstabe r stellt ein Bit dar, das ein Teil einer zufallsmäßigen Referenz in einem sonst nicht formatierten Feld ist.
Als ein konkretes Beispiel scheint es trotz der verhältnismäßig großen Anzahl von „Reservierten" Bitkombinationen keine geeigneten und nicht spezifizierten Bitkombinationen zu geben, die eine Mobilstation verwenden könnte, um ihre Fähigkeit des Verwendens entweder des elementaren GPRS (General Packet Radio System), des EGPRS (Extended GPRS) mit achtwertiger Phasensprungmodulation (8PSK) als das Modulationsverfahren oder des EGPRS ohne 8PSK als das Modulationsverfahren separat anzuzeigen, wenn die Mobilstation eine einphasige Zugriffsanforderung (OPAR für engl. One Phase Access Request), eine Kurzzugriffsanforderung (SAR für engl. Short Access Request) oder eine zweiphasige Zugriffsanforderung (TPAR für engl. Two Phase Accesss Request) macht. Die Möglichkeit noch weiterer ähnlicher Bedürfnisse ist ebenso vorhersehbar.
Es wurde der Vorschlag gemacht, die Regel aufzugeben, nur eine zulässige Form für die Synchronisierungssequenz (auch als die Trainingssequenz bekannt) zu haben, und die ausgewählte Form der Synchronisierungs/Trainingssequenz als einen Indikator für eine bestimmte Information zu verwenden. Diese bekannte Lösung weist jedoch den Nachteil auf, dass sie die Durchführung von komplizierten und möglicherweise teuren Änderungen an einigen älteren Geräten, die in den Netzen bestehen und zur Bereitstellung der Paketdatendienste verwendet werden, erfordern. Ein anderer Vorschlag ist, die zu sendende Nachricht mit einem Satz von alternativen Modulationsverfahren zu modulieren, derart dass die Auswahl des Modulationsverfahrens die Modulations- und Demodulationsfähigkeiten des Geräts, das die Nachricht sendet, anzeigen würde. Dieses Verfahren ist nur dann anwendbar, wenn es mehrere Modulationsverfahren gibt, unter denen ausgewählt werden kann, und es schließt den vorteilhaften Vorschlag aus, stets das einfachste und robusteste Modulationsverfahren zu verwenden, um wichtige Nachrichten wie Zugriffsanforderungen zu modulieren.
Eine bekannte Schrift des Standes der Technik, Fairhurst G. et al.: „Smart codec: an adaptive packet data link", IEE Proceedings: Communications, Institute of Electrical Engineers, GB, Bd. 145, Nr. 3, 16. Juni 1998, Seiten 180–185, XP006010904 ISSN: 1350–2425, offenbart ein Satellitenkommunikationssystem, das eine Bank von Codierern am Sender und eine entsprechende Bank von Decodierern am Empfänger unterhält. Alle Codierer fahren fort, das gesendete Signal jeweils durch ihre eigenen Verfahren zu codieren, und eine Auswahlanordnung wählt gemäß der Annahme, welcher das bestmögliche Gleichgewicht zwischen Bandbreitenwirkungsgrad und Fehlerkorrekturfähigkeit bereitstellt, immer nur die Ausgabe eines von ihnen aus.
Ein US-Patent US-A-5 751 725 geht auf die Probleme ein, wie die geeignete decodierte Ausgabe in einem System, das dem in der zuvor erwähnten ersten Referenzschrift nicht ungleich ist, zu bestimmen ist.
Ein anderes US-Patent US-A-5 230 003 macht eine geschickte Hinzufügung, gemäß der es, sobald das korrekte Decodierungsverfahren gefunden ist, ratsam ist, die anderen Decodierer vorübergehend auszuschalten, da sich das Decodierungsverfahren wahrscheinlich nicht sehr bald wieder ändert.
Eine Schrift, Aknine S.: „Issues on cooperative systems: extending the contract net protocol", Intelligent Control (ISIC), 1998, abgehalten zusammen mit dem IEEE International Symposium on Computational Intelligence in Robotics and Automation (CIRA), Intelligent Systems and Semiotics(ISAS), Proceedings of the 1998 IEEE International Symposium on Gaith, 14. September 1998, Seite 582–587, XP010299072 ISBN: 0-7803-4423-5, erörtert bestimmte Nachrichtenalternativen in Verbundsystemen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Erhöhung der Informationsübertragungskapazität einer Nachricht in einem digitalen drahtlosen System ohne die Nachteile der Lösungen des Standes der Technik. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist auch die Bereitstellung der Hardware, die zur Realisierung des Verfahrens benötigt wird.
Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch Definieren eines Satzes von zulässigen Signalverarbeitungsverfahren, die verwendet werden, um die Inhalte der Nachricht im Basisbandbereich aufzubereiten, bevor sie schließlich zur Übertragung zusammengesetzt werden, und Verwenden einer bestimmten Auswahl für das Signalverarbeitungsverfahren, um eine bestimmte Information zu übertragen, bewerkstelligt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:

– Bereitstellen eines Satzes von Bits als eine erste Information, die an ein Empfangsgerät zu übertragen ist, und
– Anwenden eines bestimmten Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens, um den Satz von Bits zu verarbeiten,
– Bereitstellen einer zweiten Information, die an das Empfangsgerät zu übertragen ist, wobei die zweite Information bereitgestellt wird, um Fähigkeiten eines Geräts anzuzeigen, welches die erste und die zweite Information in einem Zellularfunknetz übertragen soll, und
– Auswählen eines Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens aus zwischen alternativen Verwürfelungsfunktionen, zwischen alternativen Faltungscodes oder zwischen alternativen Paritätsbitberechnungsverfahren gemäß der gelieferten zweiten Information.

Die Erfindung findet auch auf ein Sendegerät Anwendung, das die folgenden charakteristischen Merkmale umfasst:

– Mittel zum Bereitstellen eines Satzes von Bits als eine erste Information, die an das Empfangsgerät zu übertragen ist, und
– Mittel zum Anwenden eines bestimmten Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens, um den Satz von Bits zu verarbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendegerät eine Fähigkeit in einem Zellularfunknetz aufweist und außerdem umfasst:
– Mittel zum Bereitstellen einer zweiten Information, die an das Empfangsgerät zu übertragen ist, wobei die Mittel so ausgelegt sind, dass sie die zweite Information als einen Indikator für die Fähigkeit auswählen, und
– Mittel zum Auswählen des Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens aus zwischen alternativen Verwürfelungsfunktionen, zwischen alternativen Faltungscodes oder zwischen alternativen Paritätsbitberechnungsverfahren gemäß der gelieferten zweiten Information.

Die Erfindung findet ferner auf ein Empfangsgerät Anwendung, das die folgenden charakteristischen Merkmale umfasst:

– Mittel zum Empfangen eines Satzes von Bits als den Stellvertreter für eine erste empfangene Information und
– Mittel zum Anwenden eines bestimmten Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens, um den Satz von Bits zu verarbeiten,
– Mittel zum Auswählen des Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens aus zwischen alternativen Entwürfelungsfunktionen, zwischen alternativen Decodierungsarten, welche verschiedenen Faltungscodes entsprechen, oder zwischen alternativen Paritätsbitberechnungs- und -überprüfungsverfahren, derart dass die Anwendung desselben eine erste empfangene Information erzeugt, welche ein bestimmtes Annahmekriterium erfüllt,
– Mittel zum Bereitstellen einer zweiten empfangenen Information in der Form des identifizierten Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens und
– einen Funktionsblock, der so ausgelegt ist, dass er die zweite empfangene Information als Fähigkeitsinformation, welche ein Gerät beschreibt, das die erste und die zweite empfangene Information sendete, speichert.

Außerdem findet die Erfindung auf ein digitales drahtloses System Anwendung, das die folgenden charakteristischen Merkmale umfasst:

– Mittel im Sendegerät zum Bereitstellen eines Satzes von Bits als eine erste Information, die an das Empfangsgerät zu übertragen ist, und
– Mittel zum Anwenden eines bestimmten Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens, um den Satz von Bits zu verarbeiten,
– Mittel im Empfangsgerät zum Empfangen eines Satzes von Bits als den Stellvertreter einer ersten empfangenen Information und Mittel zum Anwenden eines bestimmten Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens, um den Satz von Bits zu verarbeiten, im Empfangsgerät, wobei das Sendegerät eine Fähigkeit in dem Übertragungssystem aufweist,
– das Sendegerät Mittel zum Bereitstellen einer zweiten Information, die an das Empfangsgerät zu übertragen ist, wobei die Mittel so ausgelegt sind, dass sie die zweite Information als einen Indikator für die Fähigkeit auswählen, und Mittel zum Auswählen des Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens aus zwischen alternativen Verwürfelungsfunktionen, zwischen alternativen Faltungscodes oder zwischen alternativen Paritätsbitberechnungsverfahren gemäß der gelieferten zweiten Information umfasst, und
– das Empfangsgerät Mittel zum Auswählen des Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens aus zwischen alternativen Entwürfelungsfunktionen, zwischen alternativen Decodierungsarten, welche verschiedenen Faltungscodes entsprechen, oder zwischen alternativen Paritätsbitberechnungs- und -überprüfungsverfahren, derart dass die Anwendung desselben eine erste empfangene Information erzeugt, die ein bestimmtes Annahmekriterium erfüllt, Mittel zum Bereitstellen einer zweiten empfangenen Information in der Form des identifizierten Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens und einen Funktionsblock, der so ausgelegt ist, dass er die zweite empfangene Information als Fähigkeitsinformation speichert, die das Sendegerät beschreibt, umfasst.

Bei der Forschungsarbeit, die zu der Erfindung führte, wurde festgestellt, dass mehrere Codierungsarten, die verwendet werden, um die codierten Inhalte eines Informationsfeldes in einer Nachricht zusammenzusetzen, Merkmale aufweisen, welche einer Orthogonalität ähneln, d.h. es ist nur möglich, eine bestimmte codierte Bitsequenz mit dem korrekt ausgewählten Decodierungsverfahren zu decodieren, während die Decodierungsverfahren, die mit den anderen Codierungsarten verbunden sind, keine sinnvollen Ergebnisse liefern. Folglich stellte sich heraus, dass die Auswahl der Codeart oder in weiterem Sinne die Auswahl eines Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens verwendet werden kann, um eine Information zu übertragen.
Wenn ein Satz von zulässigen Basisbandsignalverarbeitungsverfahren mit ihren zugehörigen Umkehrverarbeitungsverfahren definiert wurde, können wir eine eindeutige Entsprechung zwischen jedem einzelnen Basisbandsignalverarbeitungsverfahren (und Umkehrverarbeitungsverfahren) und der entsprechenden Information, die vorteilhaftesterweise aus einem Satz von sich gegenseitig ausschließenden Informationen genommen wird, definieren: Wenn nur jeweils ein Basisbandsignalverarbeitungsverfahren ausgewählt wird, kann nur eine Information durch die Auswahl übertragen werden. Das Sendegerät trifft die Auswahl gemäß der Information, die es zu senden wünscht. Das Empfangsgerät kennt die Auswahl im Allgemeinen nicht im Voraus, so dass sie normalerweise mit verschiedenen Umkehrverarbeitungsverfahren experimentieren muss, um diejenige herauszufinden, die sinnvolle Ergebnisse liefert.
Als die zuvor erwähnten Basisbandsignalverarbeitungsverfahren können wir zum Beispiel verschiedene Verwürfelungsmuster, derart dass nur das korrekte Entwürfelungsmuster die verwürfelte Nachricht in ihrer ursprünglichen Form wiederherstellt, oder verschiedene Faltungscodierungsarten, derart dass die korrekte Decodierungsart gefunden werden muss, nehmen. Es ist vorteilhaft, eine bestimmte Prüfsumme aus den Informationsbits der Nachricht zu berechnen, bevor das ausgewählte Basisbandsignalverarbeitungsverfahren angewendet wird, derart dass das empfangsseitige Neuberechnen der Prüfsumme das korrekte Umkehrverarbeitungsverfahren enthüllt: Das Empfangsgerät versucht verschiedene Umkehrverarbeitungsverfahren, und dasjenige, das die Berechnung einer übereinstimmenden Prüfsumme ermöglicht, ist höchst wahrscheinlich das korrekte. Nur wenn ein sehr spezifischer Fehler während der Übertragung aufgetreten ist, kann es vorkommen, dass tatsächlich ein falsches Umkehrverarbeitungsverfahren die Nachricht in einer Form, in der die Prüfsumme übereinzustimmen scheint, liefert.
Ein weiterer möglicher zulässiger Satz von sich gegenseitig ausschließenden Basisbandsignalverarbeitungsverfahren kann um den Prozess des Berechnens einer Prüfsumme gebildet werden: Die Formel, welche verwendet wird, um die Prüfsumme zu berechnen, wird aus einem Satz von zueinander (fast) orthogonalen Formeln gemäß der „zusätzlichen" Information, welche zu senden ist, ausgewählt, und das Empfangsgerät versucht die Berechnungsformeln eine nach der anderen, bis es diejenige findet, die eine übereinstimmende Prüfsumme liefert.
Die neuartigen Merkmale, welche als kennzeichnend für die Erfindung angesehen werden, werden in den angehängten Ansprüchen im Einzelnen dargelegt. Die Erfindung selbst jedoch wird sowohl im Hinblick auf ihre Konstruktion als auch auf ihr Betriebsverfahren zusammen mit zusätzlichen Aufgaben und Vorteilen davon aus der folgenden Beschreibung spezifischer Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen am besten verständlich.
1a veranschaulicht ein bekanntes Codierungsprinzip,
1b veranschaulicht ein bekanntes Decodierungsprinzip,
2a fasst die bekannten Funktionen von 1a und 1b zusammen,
2b veranschaulicht ein vorteilhaftes Codierungs- und Decodierungsprinzip gemäß der Erfindung,
3a veranschaulicht ein Codierungsprinzip gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
3b veranschaulicht ein Decodierungsprinzip gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
4a veranschaulicht ein Codierungsprinzip gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
4b veranschaulicht ein Decodierungsprinzip gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung,
5a veranschaulicht ein Codierungsprinzip gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
5b veranschaulicht ein Decodierungsprinzip gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung,
6a veranschaulicht ein Codierungsprinzip gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
6b veranschaulicht ein Decodierungsprinzip gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung,
7a veranschaulicht ein Codierungsprinzip gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung,
7b veranschaulicht ein Decodierungsprinzip gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung,
8a veranschaulicht ein Codierungsprinzip gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung,
8b veranschaulicht ein Decodierungsprinzip gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung.
Ähnliche Teile in der Zeichnung werden durch dieselben Bezugszeichen benannt.
1a ist ein schematisches Blockdiagramm, welches die bekannte Codierungsart veranschaulicht, die verwendet wird, um eine Paketzugriffsanforderungsnachricht gemäß den bekannten GSM- und GPRS-Spezifikationen zusammenzusetzen. Einleitend gibt es auf der linken Seite von 1a einen ersten Flankenbitgenerator 101 zum Erzeugen der konstanten Bitmuster, die in Tabelle I als erweiterte Flankenbits und Flankenbits dargestellt sind, einen Trainingssequenzgenerator 102 zum Erzeugen der Synchronisierungssequenz, die in Tabelle I dargestellt ist, einen Informationsbitgenerator 103 zum Erzeugen der 11 Informationsbits, deren Verwendung in Tabelle II dargestellt ist, einen BTS-ID-Bereitstellerblock 104 zum Bereitstellen der Kennung der Basisstation, an welche die Zugriffsanforderung gerichtet wird, und einen zweiten Flankenbitgenerator 105 zum Bereitstellen von bestimmten konstanten Bits, die bei der Codierung verwendet werden. Der Ausgang des Informationsbitgenerators 103 ist mit einem Paritätsbitberechner 106 verbunden, welcher die elf Informationsbits d(0), d(1), ..., d(10) nimmt und sechs Paritätsbits p(0), p(1), ..., p(5) bestimmt, derart dass das binäre Polynom d(0)D¹⁶ + ... + d(10)D⁶ + p(0)D⁵ + ... + p(5) bei Teilung durch D⁶ + D⁵ + D³ + D² + D + 1 einen Rest gleich D⁵ + D⁴ + D³ + D² + D + 1 ergibt, wobei die Ds bestimmte Multiplikatoren sind, die in den Systemspezifikationen definiert werden. Die Paritätsbits p(0), p(1)), ..., p(5) werden zu einem Modulo-2-Addiererblock 107 geführt.
Der BTS-ID-Bereitstellerblock 104 liefert sechs Kennungsbits B(0), B(1), ..., B(5) an den Modulo-2-Addiererblock 107, welcher dann eine bitweise Modulo-2-Addition durchführt, die zu sechs Farbbits C(0), C(1), ..., C(5) führt, derart dass C(k) = B(k) + p(k) für jedes k = 0 bis 5. Die Ausgänge des Informationsbitgenerators 103, des Modulo-2-Addiererblocks 107 und des zweiten Flankenbitgenerators 105 sind mit dem Faltungscodierer 108 verbunden, derart dass die einundzwanzig Eingangsbits u(0), u(1), ..., u(20) davon folgendermaßen definiert werden können: u(k) = d(k) für k = 0 bis 10, u(k) = C(k – 11) für k = 11 bis 16 und u(k) = 0 für k = 17 bis 20. Aus diesen einundzwanzig Eingangsbits u(0), u(1), ..., u(20) erzeugt der Faltungscodierer 108 zweiundvierzig faltungscodierte Ausgangsbits c(0), c(1), ..., c(41) durch Anwenden eines Faltungscodes, der durch die Polynome G0 = 1 + D³ + D⁴ und G1 = 1 + D + D³ + D⁴ definiert wird, d.h. c(2k) = u(k) + u(k – 3) + u(k – 4) und c(2k + 1) = u(k) + u(k – 1) + u(k – 3) + u(k – 4) für k = 0 bis 20 und u(k) = 0 für k < 0. Diese codierten Bits werden dem Punktierungsblock 109 zugeführt, welcher die codierten Bits c(0), c(2), c(5), c(37), c(39) und c(41) entfernt, um die sechsunddreißig verschlüsselten Bits zu erzeugen, die in Tabelle I erwähnt werden. Die Ausgänge der Blöcke 101, 102 und 109 sind mit einem Burstformatierer 110 verbunden, welcher den tatsächlichen Übertragungsburst zusammensetzt, indem er die entsprechenden Bits in die Reihenfolge stellt, die in Tabelle I dargestellt ist.
1b ist ein schematisches Blockdiagramm, welches einen bekannten Decodierer veranschaulicht, der verwendet wird, um Übertragungen zu decodieren, wenn die Paketzugriffsanforderungen durch eine in 1a dargestellte Codierungsanordnung zusammengesetzt wurden. Ein Burstzerlegerblock 151 kehrt die Funktion des Burstformatierers 110 um. Die Trainingssequenz wird im Synchronisierungsanalysatorblock 152, um eine Taktrückführung in die Burstzerlegung und in vorherige Empfangsoperationen (nicht dargestellt) bereitzustellen. Ein Entpunktierungsblock 153 wird verwendet, um die punktierten Zwischenräume in der Sequenz von codierten Bits durch unbestimmte Informationen zu füllen, was zu einer wiederhergestellten Sequenz von zweiundvierzig codierten Bits führt. Ein Viterbi-Decodierer 154 decodiert den Faltungscode und stellt eine Sequenz von einundzwanzig Bits bereit, welche dieselben sein sollten wie die zuvor erwähnten Bits u(0), u(1), ..., u(20), wenn keine Übertragungsfehler aufgetreten sind. Der Empfang findet an einer Basisstation statt, wo die Basisstationskennung bekannt ist, so dass der Prüfsummenüberprüferblock 155 imstande ist, von den C(k)-Bits, die einen Teil der u(k)-Bits bilden, die ursprünglichen Paritätsbits durch eine neue bitweise Addition abzuleiten. Der Prüfsummenüberprüferblock 155 berechnet die Paritätsbits, die auch als die Prüfsumme bekannt sind, aus den ursprünglichen Informationsbits neu und vergleicht sie mit den Paritätsbits, die innerhalb der Nachricht empfangen werden. Wenn eine Übereinstimmung vorliegt, gibt der Prüfsummenüberprüferblock 155 die Informationsbits aus, und wenn keine Übereinstimmung vorliegt, gibt der Prüfsummenüberprüferblock 155 eine Fehleranzeige aus, welche bewirkt, dass die empfangene Paketzugriffsanforderung durch die Basisstation als fehlerhaft nicht beachtet wird.
2a fasst die bekannten Funktionen von 1a und 1b auf einer abstrakteren Ebene zusammen. Eine bestimmte Information wird in Block 201 codiert und durch den Block 202 in codierter Form gesendet. Empfangsseitig wird die codierte Information durch den Block 203 empfangen und durch den Block 204 decodiert. Bei Nichtvorhandensein von Übertragungsfehlern wird auf diese Weise dieselbe Information wieder hergestellt.
2b stellt dar, wie eine zweite Information durch Auswählen der Codierungsart auf eine bestimmte Art und Weise übertragen werden kann. Die erste Information wird durch den Codierer 251, den Sender 252, den Empfänger 253 und den Decodierer 254 im Wesentlichen ähnlich wie in 2a tatsächlich übertragen. Es sind jedoch mehr Codierungsarten als eine verfügbar, und die zweite Information definiert die Auswahl durch den Bock 255. Auf ähnliche Weise gibt es empfangsseitig einen Block 256, dessen Aufgabe es ist, herauszufinden, welche Codierungsart angewendet wurde, und den Decodiererblock 254 anzuweisen, das korrekte Decodierungsverfahren zu verwenden. Die Identifikation der korrekten Codierungsart enthüllt gleichzeitig die zweite Information.
Die Kombination von zwei verschiedenen Informationen kann natürlich zum Übertragen von beliebigen Nachrichten verwendet werden, aber die Erfindung ist insbesondere in Situationen verwendbar, in welchen die erste Information dieselbe bleibt und die zweite Information irgendeine zusätzliche Information ist, die ebenfalls an das Empfangsgerät übertragen werden sollte. Ein typisches Beispiel ist die Signalisierung der Fähigkeiten der Mobilstation an die Basisstation in Verbindung mit einer Paketzugriffsanforderung. Die Grundinformation bleibt dieselbe: Die Mobilstation wünscht eine einphasige Zugriffsanforderung (OPAR), eine Kurzzugriffsanforderung (SAR) oder eine zweiphasige Zugriffsanforderung (TPAR) zu senden. Gleichzeitig wünscht sie jedoch, die Basisstation über ihre eventuelle EGPRS-Fähigkeit mit oder ohne 8PSK-Modulationsverfahren zu informieren.
Wir können die alternativen Codierungsarten (oder allgemeiner die Basisbandsignalverarbeitungsarten), die verwendet werden, um die Fähigkeiten der Mobilstation zu signalisieren, derart definieren, dass die bekannte Codierungsart, die zuvor in Verbindung mit 1a und 1b erklärt wurde, eine von ihnen ist, und insbesondere ist die bekannte Codierungsart diejenige, die anzeigt, dass die Mobilstation nur die Grundfähigkeiten aufweist, die vom Stand der Technik bekannt sind. Diese Definition hat den Vorteil, dass selbst alle Geräte, die nicht ausgelegt wurden, um gemäß der vorliegenden Erfindung zu funktionieren, trotz der Einführung der Erfindung weiter richtig funktionieren.
3a ist ein ausführlicheres Blockdiagramm eines Codierers gemäß einer bestimmten ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Blöcke des Codierers, die aus 1a bekannt sind, werden durch einen Fähigkeitsindikatorerzeugerblock 301 ergänzt, der die Fähigkeitsanzeige bestimmt, die als ein Teil einer Paketzugriffsanforderung an eine Basisstation gesendet werden soll. In der Annahme, dass es drei alternative Fähigkeiten (elementares GPRS, EGPRS mit 8PSK, EGPRS ohne 8PSK) gibt, die der Basisstation signalisiert werden sollen, braucht die Ausgabe des Blocks 301 nur ein Zwei-Bit-Indikator zu sein, dessen definierte Werte den zuvor erwähnten alternativen Fähigkeiten entsprechen. Außerdem ist ein Verwürflerblock 302 vorhanden, der am Ausgang des Informationsbitgenerators 103 angeordnet ist. Der Verwürfler 302 ist so programmiert, dass er auf die zulässigen Zwei-Bit-Indikatorwerte, die er von Block 301 empfängt, durch Auswählen und Realisieren einer unverkennbaren Verwürfelungsfunktion anspricht, die dem aktuellen Indikatorwert eindeutig entspricht. Eine Verwürfelungsfunktion bedeutet, dass die Bits in einer anderen Reihenfolge neu angeordnet werden. Eine der Verwürfelungsfunktionen ist vorteilhaftesterweise eine „Nullverwürfelungsfunktion", was bedeutet, dass überhaupt keine Verwürfelung erfolgt; dies ist vorteilhaftesterweise diejenige, die dem Signalisieren des „elementaren GPRS" entspricht.
Der Fähigkeitenindikatorerzeugerblock 301 kann stets denselben Indikatorwert angeben, der die volle Fähigkeit der Mobilstation beschreibt, oder er kann so programmierbar sein, das zum Beispiel eine Benutzerauswahl bewirken kann, dass die Mobilstation so agiert, als ob sie nicht alle Fähigkeiten hätte, die sie tatsächlich hat. Wenn zum Beispiel die Preispolitik, die durch den Netzbetreiber angewendet wird, Mobilstationen des elementaren GPRS begünstigt, ist es möglicherweise vorteilhaft, zu veranlassen, dass eine Mobilstation als solch eine agiert.
Die alternativen Verwürfelungsfunktionen, die durch den Verwürfelungsblock realisiert werden, sollten in dem Sinne „orthogonal" sein, dass es, wenn ein Satz von Paritätsbits für einen Satz von Informationsbits berechnet wird, die durch eine bestimmte erste Verwürfelungsfunktion verwürfelt wurden, nicht möglich ist, dass dieselben Paritätsbits für einen bestimmten anderen Satz von Informationsbits, die durch eine andere Verwürfelungsfunktion verwürfelt wurden, erhalten werden. Geeignete Verwürfelungsfunktionen können durch Experimentieren herausgefunden werden.
3b ist ein schematisches Blockdiagramm, welches einen Decodierer veranschaulicht, der verwendet werden sollte, um Übertragungen zu decodieren, wenn die Paketzugriffsanforderungen durch eine in 3a dargestellte Coderanordnung zusammengesetzt wurden. Der bedeutendste Unterschied gegenüber der bekannten Anordnung ist, dass der Prüfsummenüberprüferblock 303 einen eingebauten Entwürfler 304 beherbergt. Die Aufgabe des Entwürflers 304 ist es, die Wirkung der Verwürfelungsfunktion, die sendeseitig verwendet wurde, umzukehren. Vorteilhafterweise funktioniert der kombinierte Prüfsummenüberprüfer- und Entwürflerblock 303/304 derart, dass von jeder empfangenen und Viterbidecodierten Paketzugriffsanforderung die elf verwürfelten Informationsbits wieder hergestellt werden und die Schritte des Entwürfelns derselben und Berechnens der Paritätsbits für das Ergebnis für alle drei möglichen Entwürfelungsfunktionen wiederholt werden. Wenn genau eine der Entwürfelungsfunktionen eine Informationsbitsequenz liefert, für welche die Paritätsbitberechnung eine Übereinstimmung liefert, liefert der Prüfsummenüberprüfer- und Entwürflerblock 303/304 an einem Ausgang die Kennung des identifizierten Entwürfelungsverfahrens, welche dann dieselbe ist wie der Bezeichner für die Fähigkeiten der Mobilstation. Diese Informationen werden zu einem Funktionsblock an der Basisstation und/oder an einer Basisstationssteuerung geführt, der die Fähigkeitsinformationen, welche die Mobilstationen (nicht dargestellt) beschreiben, speichert. Wenn keines der Entwürfelungsverfahren zu einer Paritätsübereinstimmung führt, oder wenn zwei oder mehr Entwürfelungsverfahren zu einer Paritätsübereinstimmung führen, wird die Fehleranzeigeausgabe (und/oder die Ausgabe des identifizierten Entwürfelungsverfahrens) verwendet, um einen Fehler anzuzeigen, wodurch die Paketzugriffsanforderung abgelehnt werden sollte.
Es ist möglich, den Decodierer zu veranlassen, die verschiedenen Entwürfelungsfunktionen nur zu versuchen, bis er eine Übereinstimmung findet, aber dies macht es unmöglich, einen Fehler zu erkennen, welcher bewirkt, dass wenigstens zwei Entwürfelungsfunktionen irrtümlicherweise positive Ergebnisse liefern.
4a stellt eine alternative Ausführungsform dar, wobei der Fähigkeitenindikatorerzeugerblock 301 zwar so funktioniert, wie zuvor beschrieben, seine Ausgabe aber zum Verwürfler 401 geführt wird, welcher anstelle der Informationsbits d(k), k = 0 bis 10, wie in 3a, die codierten Paritätsbits u(k), k = 0 bis 16, verwürfelt. Mit anderen Worten, der Verwürfler 401 ist mit den Ausgängen des Informationsbitgenerators 103 und des Modulo-2-Addiererblocks 107 verbunden. Im Übrigen gelten für seine Funktionsweise dieselben Überlegungen wie zuvor. Auf ähnliche Weise beherbergt nun in 4b der Prüfsummenüberprüfer 403 einen eingebauten Entwürfler 404, der so ausgelegt ist, dass er die Entwürfelungsfunktion vor der Zerlegung der kombinierten BTS-ID-, Paritäts- und Informationsbits in diese Teile durchführt. Im Übrigen gelten für den Empfängerteil dieselben Überlegungen, die zuvor in Verbindung mit 3b dargelegt wurden.
5a stellt eine weitere alternative Ausführungsform dar, wobei der Fähigkeitenindikatorerzeugerblock 301 wieder so funktioniert, wie zuvor beschrieben, seine Ausgabe aber zum Verwürfler 501 geführt wird, welcher anstelle der Informationsbits d(k), k = 0 bis 10, wie in 3a, die Ausgabe des Faltungscodierers 108, d.h. die codierten Bits c(k), k = 0 bis 41, verwürfelt. Im Übrigen gelten für seine Funktionsweise dieselben Überlegungen wie zuvor. 5b stellt die Decodierungsanordnung dar, wobei der Prüfsummenüberprüfer 155 nun jenen in den Decodierern des Standes der Technik ähneln kann, da die Entwürfelungsfunktion in einem getrennten Entwürfelungsblock 502 zwischen dem Ausgang des Entpunktierungsblocks 153 und dem Eingang des Viterbi-Decodierers 154 realisiert wird. Da die Entwürfelungsfunktion nun vom Prüfsummenüberprüfer getrennt ist, muss die Operation der ganzen Decodiererkette derart koordiniert werden, dass nach dem Entpunktieren ein getrennter Decodierungsvorgang vom Entwürfelungsschritt zum Prüfsummenüberprüfungsschritt für jede alternative Entwürfelungsfunktion durchgeführt wird. Im Übrigen ist die Funktionsweise so, wie zuvor erklärt: Eine korrekt decodierende Entwürfelungsfunktion wird als eine Anzeige eines erfolgreich identifizierten Fähigkeitenindikators von der Mobilstation genommen, und weniger oder mehr korrekt decodierende Entwürfelungsfunktionen werden als Fehler ausgelegt. Die Identifikation des korrekten Entwürfelungsverfahrens wird durch Vergleichen der Indikatorausgaben der Blöcke 502 und 155 erhalten.
6a stellt noch eine alternative Ausführungsform da, wobei der Fähigkeitenindikatorerzeugerblock 301 wieder so funktioniert, wie zuvor beschrieben, seine Ausgabe aber zum Verwürfler 601 geführt wird, welcher anstelle der codierten Bits c(k), k = 0 bis 41, wie in 5a, der codierten Paritätsbits u(k), k = 0 bis 16, wie in 4a, oder der Informationsbits d(k), k = 0 bis 10, wie in 3a, die Ausgabe des Punktierungsblocks 109, d.h. die codierten und punktierten Bits c(k), k = 1 bis 40, aber ohne 2, 5, 37 oder 39, verwürfelt. Im Übrigen gelten für seine Funktionsweise dieselben Überlegungen wie zuvor. 6b stellt die Decodierungsanordnung da, wobei der Prüfsummenüberprüfer 155 wieder jenen in den Decodierern des Standes der Technik ähneln kann, da die Entwürfelungsfunktion in einem getrennten Entwürfelungsblock 602 zwischen dem Ausgang des Burstzerlegerblocks 151 und dem Eingang des Entpunktierungsblocks 153 realisiert wird. Die Entwürfelungsfunktion ist wieder vom Prüfsummenüberprüfer getrennt, so dass die Operation der ganzen Decodiererkette derart koordiniert werden muss, dass ein komplett getrennter Decodierungsvorgang vom Entwürfelungsschritt bis zur Entpunktierung, Viterbi-Decodierung und Prüfsummenüberprüfung für jede alternative Entwürfelungsfunktion durchgeführt wird. Im Übrigen ist die Funktionsweise so, wie zuvor erklärt:
Eine korrekt decodierende Entwürfelungsfunktion wird als eine Anzeige eines erfolgreich identifizierten Fähigkeitenindikators von der Mobilstation genommen, und weniger oder mehr korrekt decodierende Entwürfelungsfunktionen werden als Fehler ausgelegt. Die Identifikation des korrekten Entwürfelungsverfahrens wird durch Vergleichen der Indikatorausgaben der Blöcke 602 und 155 erhalten.
Die zuvor dargelegten Ausführungsformen können zum Beispiel derart geändert werden, dass zur Anzeige von elementaren GPRS-Fähigkeiten überhaupt keine Verwürfelung erfolgt, zur Anzeige von EGPRS-Fähigkeiten mit 8PSK eine bestimmte erste Verwürfelungsfunktion an einer bestimmten ersten Position in der Codierungskette angewendet wird, und zur Anzeige von EGPRS-Fähigkeiten ohne 8PSK eine bestimmte zweite Verwürfelungsfunktion an einer bestimmten zweiten Position in der Codierungskette angewendet wird. Das Zulassen, dass mehrere Arten von alternativen Verwürfelungsfunktionen an verschiedenen alternativen Positionen in der Codierungskette stattfinden, erhöht auch die Anzahl von einzelnen und unverkennbaren Informationen, die durch alleiniges Verwenden der Anwendung der Verwürfelung als eine Kennung übertragen werden können, macht aber gleichzeitig die erforderliche Decodiererstruktur komplizierter und die erforderliche Decodiererverarbeitungsgeschwindigkeit schneller, da eine große Anzahl von Decodierungsvorgängen durchgeführt werden muss, um sicherzustellen, dass genau ein Entwürfelungsverfahren das korrekte Ergebnis liefert.
7a stellt noch eine andere Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Blockdiagramms eines Codierers dar. Andere Teile des Codierers sind zwar wie in 3a, aber es ist überhaupt kein Verwürfler vorhanden. Stattdessen ist ein Faltungscodierer 701 vorhanden, der imstande ist, in Abhängigkeit von der Eingabe, die er vom Fähigkeitenindikatorerzeugerblock 301 empfängt, alternativerweise einen von wenigstens drei verschiedenen und im Wesentlichen orthogonalen Faltungscodes anzuwenden. Einer der Faltungscodes ist der eine, der vom Stand der Technik bekannt ist und zuvor dargelegt wurde, und andere, geeigneterweise orthogonale Faltungscodes werden durch Anwenden der bekannten Theorie von Faltungscodes und/oder durch Experimentieren leicht erhalten. Im Decodierer von 7b ist der Viterbi-Decodierer 702 auf ähnliche Weise zur alternativen Anwendung einer von wenigstens drei Decodierungsarten imstande, welche den im Wesentlichen orthogonalen Faltungscodes, die am Sender verwendet werden, eins zu eins entsprechen. Die Anzeige erfolgreichen Decodierens (genau eine Decodierungsart kann erfolgreich sein) funktioniert so, wie zuvor in Verbindung mit der Entwürfelung erklärt.
Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Verwürfelungs/Entwürfelungs- und Faltungscodierungs/Viterbi-Codierungsalternativen ist es möglich, verschiedene Definitionen für die Blöcke zu verwenden, welche die Paritätsbits sendeseitig berechnen und empfangsseitig überprüfen. 8a und 8b stellten Blockdiagramme solcher Ausführungsformen der Erfindung dar; betroffene Blöcke sind die Blöcke 801, 802 und 803.

Claims

Verfahren zum Übertragen von Informationen über eine drahtlose Schnittstelle in Form einer digital codierten Nachricht, umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen (103) eines Satzes von Bits als eine erste Information (INFO1), die an ein Empfangsgerät zu übertragen ist, und – Anwenden (251, 302, 401, 501, 601, 701, 801) eines bestimmten Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens, um den Satz von Bits zu verarbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem die folgenden Schritte umfasst: – Bereitstellen (301) einer zweiten Information (INFO2), die an das Empfangsgerät zu übertragen ist, wobei die zweite Information (INFO2) bereitgestellt wird, um Fähigkeiten eines Geräts anzuzeigen, welches die erste und die zweite Information in einem Zellularfunknetz übertragen soll, und – Auswählen des Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens (251, 302, 401, 501, 601, 701, 801) aus zwischen alternativen Verwürfelungsfunktionen, zwischen alternativen Faltungscodes oder zwischen alternativen Paritätsbitberechnungsverfahren gemäß der gelieferten zweiten Information.
Sendegerät zum Senden von Informationen über eine drahtlose Schnittstelle an ein Empfangsgerät in Form einer digital codierten Nachricht, umfassend: – Mittel (103) zum Bereitstellen eines Satzes von Bits als eine erste Information (INFO1), die an das Empfangsgerät zu übertragen ist, und – Mittel (251, 302, 401, 501, 601, 701, 801) zum Anwenden eines bestimmten Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens, um den Satz von Bits zu verarbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendegerät eine Fähigkeit in einem Zellularfunknetz aufweist und zusätzlich umfasst: – Mittel (301) zum Bereitstellen einer zweiten Information (INFO2), die an das Empfangsgerät zu übertragen ist, wobei die Mittel (301) so ausgelegt sind, dass sie die zweite Information (INFO2) als einen Indikator für die Fähigkeit auswählen, und – Mittel zum Auswählen des Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens (251, 302, 401, 501, 601, 701, 801) aus zwischen alternativen Verwürfelungsfunktionen, zwischen alternativen Faltungscodes oder zwischen alternativen Paritätsbitberechnungsverfahren gemäß der gelieferten zweiten Information.
Empfangsgerät zum Empfangen von Informationen über eine drahtlose Schnittstelle in Form einer digital codierten Nachricht, umfassend: – Mittel (253) zum Empfangen eines Satzes von Bits als den Stellvertreter für eine erste empfangene Information (INFO1) und – Mittel (151, 153, 154, 155, 254, 303, 403, 502, 602, 702, 802, 803) zum Anwenden eines bestimmten Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens, um den Satz von Bits zu verarbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem umfasst: – Mittel (256, 304, 404, 502, 602, 702, 803) zum Auswählen des Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens aus zwischen alternativen Entwürfelungsfunktionen, zwischen alternativen Decodierungsarten, welche verschiedenen Faltungscodes entsprechen, oder zwischen alternativen Paritätsbitberechnungs- und -überprüfungsverfahren, derart dass die Anwendung desselben eine erste empfangene Information (INFO1) erzeugt, die ein bestimmtes Annahmekriterium erfüllt, – Mittel (256, 303, 403, 502, 602, 702, 802) zum Bereitstellen einer zweiten empfangenen Information (INFO2) in der Form des identifizierten Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens und – einen Funktionsblock, der so ausgelegt ist, dass er die zweite empfangene Information (INFO2) als Fähigkeitsinformation, welche ein Gerät beschreibt, das die erste und die zweite empfangene Information sendete, speichert.
Übertragungssystem, umfassend ein Sendegerät und ein Empfangsgerät, sowie: – Mittel (103) im Sendegerät zum Bereitstellen eines Satzes von Bits als eine erste Information (INFO1), die an das Empfangsgerät zu senden ist, und – Mittel (251, 302, 401, 501, 601, 701, 801) zum Anwenden eines bestimmten Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens, um den Satz von Bits zu verarbeiten, – Mittel (253) im Empfangsgerät zum Empfangen eines Satzes von Bits als den Stellvertreter einer ersten empfangenen Information (INFO1) und Mittel (151, 153, 154, 155, 254, 303, 403, 502, 602, 702, 802, 803) zum Anwenden eines bestimmten Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens, um den Satz von Bits zu verarbeiten, im Empfangsgerät, dadurch gekennzeichnet, dass – das Sendegerät eine Fähigkeit in dem Übertragungssystem aufweist, – das Sendegerät Mittel (301) zum Bereitstellen einer zweiten Information (INFO2), die an das Empfangsgerät zu senden ist, wobei die Mittel (301) so ausgelegt sind, dass sie die zweite Information (INFO2) als einen Indikator der Fähigkeit auswählen, und Mittel zum Auswählen des Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens (251, 302, 401, 501, 501, 601, 701, 801) aus zwischen alternativen Verwürfelungsfunktionen, zwischen alternativen Faltungscodes oder zwischen alternativen Paritätsbitberechnungsverfahren gemäß der gelieferten zweiten Information umfasst, und – das Empfangsgerät Mittel (256, 304, 404, 502, 602, 702, 803) zum Auswählen des Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens aus zwischen alternativen Entwürfelungsfunktionen, zwischen alternativen Decodierungsarten, welche verschiedenen Faltungscodes entsprechen, oder zwischen alternativen Paritätsbitberechnungs- und -überprüfungsverfahren, derart dass die Anwendung desselben eine erste empfangene Information (INFO1) erzeugt, die ein bestimmtes Annahmekriterium erfüllt, Mittel (256, 303, 403, 502, 602, 702, 802) zum Bereitstellen einer zweiten empfangenen Information (INFO2) in der Form des identifizierten Basisbandsignalverarbeitungsverfahrens und einen Funktionsblock, der so ausgelegt ist, dass er die zweite empfangene Information (INFO2) als Fähigkeitsinformation speichert, welche das Sendegerät beschreibt, umfasst.