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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf die Signalverarbeitung und insbesondere
auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Übertragen von Steuerinformation über einen
Audio-Datenstrom. Diese Erfindung findet Anwendung in digitalen
Kommunikationssystemen, wie zum Beispiel einem digitalen zellularen System
oder einem Sprache-über-IP-(VoIP-)Netzwerk,
insbesondere in zu einer Codec-Umgehung
fähigen
Systemen, die selektiv Codier-/Decodier-Funktionen in der Verbindung
deaktivieren können,
um eine verbesserte Sprachqualität
zu erzielen.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
einem digitalen Kommunikationssystem, wie zum Beispiel einem drahtlosen
Netzwerk oder einem VoIP-Netzwerk kann ein Audio-Signal durch eine
Serie von Sprach-Codierern und Decodierern verarbeitet werden, während es
von einem Endpunkt zu einem anderen übertragen wird. Im Beispiel
einer zellularen Mobil-zu-Mobil-Verbindung
wird das Audio-Signal zunächst
von einem Sprach-Codierer an dem ersten Mobiltelefon codiert und
in einem codierten Format an eine Sendeempfänger-Basisstation eines Zellen-Standortes
geliefert, an der es an die Basisstations-Steuereinrichtung übertragen
wird, die diesen Zellen-Standort mit Diensten versorgt. An der Basisstations-Steuerung
wird die codierte Sprachinformation von einem kompatiblen Sprach-Decodierer verarbeitet,
der den komprimierten Sprache-Strom in PCM-Abtastproben umwandelt.
Die PCM-Abtastproben
werden dann über
das drahtgebundene Netzwerk, wie zum Beispiel das PSTN (öffentliches
Fernsprech-Wählnetz)
in Richtung auf die Basisstations-Steuerung transportiert, die den Zellen-Standort mit
Diensten versorgt und mit dem anderen Mobiltelefon kommuniziert.
An der zweiten Basisstations-Steuerung werden die PCM-Sprach-Abtastproben
erneut von einem Sprach-Codierer verarbeitet. Die codierte Information
wird von dem Basisstations-Senderempfänger des Zellen-Standortes
an der das zweite Mobiltelefon gesandt, an dem der komprimierte
Sprache-Datenstrom einmal mehr durch einen Sprach-Decodierer PCM-Abtastproben
umgewandelt wird, die zur Erzeugung eines Audio-Signals verwendet
werden können.
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In
diesem Beispiel sind Codecs auf beiden Seiten der Mobil-zu-Mobil-Gesprächsverbindung
in Tandem geschaltet, wobei bekannt ist, dass dies die Sprachqualität als Ergebnis
der aufeinander folgenden Codierung/Decodierung des Audio-Signals
beeinträchtigt.
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Die „Codec-Umgehungs"-Codec-UmgehungsTechnik
mildert dieses Problem. Wenn während
einer Gesprächsverbindung
die Codecs an den Basisstations-Steuerungen Kenntnis von ihrer gegenseitigen
Existenz erlangen, so werden sie abgeschaltet, sodass die codierte
Sprachinformation, die an der ersten Basisstations-Steuerung ankommt,
in dem codiertem Format durch das PSTN läuft und als solche an der zweiten
Basisstations-Steuerung ankommt. Dieses Verfahren beseitigt eine
Decodier-Operation
des Sprachsignals an der ersten Basisstations-Steuerung und eine
erneute Codier-Operation des Signals an der zweiten Basisstations-Steuerung.
Als Ergebnis wird die Audio-Qualität beträchtlich vergrößert.
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Hinsichtlich
zusätzlicher
Informationen über die „Codec-Umgehungs"-Technik wird der
Leser auf das US Patent 5 768 308 verwiesen, das auf dem Namen des
gleichen Anmelders erteilt wurde und den Prozess mit weiteren Einzelheiten
beschreibt.
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Der
Codec in einer Basisstations-Steuerung kann auf die Umgehungs-Betriebsart
als Ergebnis einer In-Band-Quittungsaustausch-Operation mit dem das
Gegenstück
darstellenden Codec in der anderen Basisstations-Steuerung umschalten.
Das Senden von Steuerinformation von einem Codec zu dem anderen über den
Audio-Datenstrom
ermöglicht
es, dass diese Quittungsaustausch-Operation erfolgt. Die Steuerinformation
wird durch Bit-Stehlen übertragen.
Dies wird durch Einfügen
von Bits von dem Steuerinformationssignal in ausgewählte PCM-Abtastproben
bewirkt. Das Steuerinformations-Bit wird an einer Position mit vorgegebener
Wertigkeit in der Abtastprobe eingefügt. Weil dieser Einfügungsmechanismus
das Audio-Informations-Bit
an der Position mit vorgegebener Wertigkeit zerstört, ist
es wünschenswert,
die Einfügung
an der Position mit der geringstmöglichen Bit-Wertigkeit durchzuführen. In einem speziellen Beispiel
kann es eine T1-Verbindung zwischen den zwei Codecs erfordern, dass
die Signalisierungs-Information in einige Sprach-Abtastproben an
der niedrigst bewertenden Bit-Positionen eingebettet wird, wobei
diese Signalisierungs-Information für die Übertragungseinrichtung erforderlich
ist, die die zwei Codecs miteinander verbindet. Entsprechend wird
die Steuerinformation über
die nächste verfügbare Bit-Position
ausgesandt, insbesondere die Bit-Wertigkeits-Position 1. Dies zerstört effektiv die
Audio-Information
an der Bit-Wertigkeits-Position 1 in jeder Abtastprobe, die Steuerinformation überträgt.
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In
einem anderen Beispiel beschreibt die US-Patentanmeldung 4 750 173
ein Verfahren zur Übertragung
von Audio-Information in digitaler Form, wobei Daten-Bits von zusätzlicher
Information eines oder mehrere der niedrigstbewerteten Bits in jedem n-ten
Codewort der Audio-Information ersetzen.
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Obwohl
die vorstehend beschriebene Technik die Erzielung einer insgesamt
guten Sprachqualität
ermöglicht,
würde es
wünschenswert
sein, die Übertragung
des Steuersignals zu bewirken, während
gleichzeitig soweit wie möglich
der Verlust der Audio-Information in der Bit-Position vermieden
wird, an der das Steuerinformations-Bit übertragen wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Übertragung von
Steuerinformation über
einen Audio-Datenstrom geschaffen, wie sie in Anspruch 1 beansprucht
ist. Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Demultiplexieren eines zusammengesetzten digitalen Signals in ein
Audio-Daten- und ein Steuerinformations-Signal geschaffen, wie es
im Anspruch 3 beansprucht wird.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Daten-Struktur geschaffen,
die Audio- und Steuerinformation enthält, wie sie im Anspruch 23
beansprucht ist.
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Die
vorliegende Erfindung ergibt eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Übertragung
von Steuerinformation über
einen Audio-Datenstrom. Die Vorrichtung kann in einem digitalen
Kommunikationssystem verwendet werden, in dem das „Codec-Umgehungs"-Merkmal implementiert
ist, beispielsweise in einem Zeitmultiplex-Vielfachzugriffs-(TDMA-)System
oder einem Codemultiplex-Vielfachzugriffs-(CDMA-)System.
Die Vorrichtung umfasst einen ersten Eingang zum Empfang des Audio-Datenstroms,
wobei der Audio-Datenstrom durch eine Vielzahl von Datenblöcken charakterisiert
ist, wobei jeder Block eine Vielzahl von Bits einschließt, die
an Positionen mit unterschiedlicher Wertigkeit angeordnet sind.
Die Vorrichtung schließt
weiterhin einen zweiten Eingang zum Empfang eines Steuerinformationssignals
ein, das eine Vielzahl von Bits einschließt. Eine Steuereinheit ist
mit den ersten und mit den zweiten Eingängen gekoppelt, um in ausgewählte Datenblöcke des Audio-Datenstroms
Bits von dem Steuerinformationssignal einzufügen. Im Einzelnen ist die Steuereinheit
betreibbar, um ein Bit an einer eine ausgewählte Wertigkeit aufweisenden
Position in dem Datenblock auf eine Position niedrigerer Wertigkeit
zu verschieben und ein Bit von dem Steuersignal an der freigemachten
Position mit ausgewählter
Wertigkeit des Datenblockes einzufügen. Es kann mehr als ein Bit auf
Positionen niedrigerer Wertigkeit verschoben werden, wenn mehr Positionen
in dem Datenblock freigemacht werden sollen, sodass mehr als ein Steuerinformations-Bit
in den Datenblock eingefügt werden
kann.
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Das
resultierende Signal wird dann von der Vorrichtung zur Übertragung
zu einer fernliegenden Stelle abgegeben. In einem speziellen Beispiel
ist der Datenblock eine PCM-Abtastprobe.
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Vorzugsweise
werden an dem Empfangsende der Übertragung
der multiplexierte Audio-Datenstrom und das Steuerinformationssignal
getrennt. Die Betriebsweise beinhaltet für ausgewählte der Datenblöcke die
Ableitung eines Bits an einer Position mit einer ersten vorgegebenen
Wertigkeit und die Verschiebung des oder der Bits an der oder den
Wertigkeits-Positionen unterhalb der ersten vorgegebenen Wertigkeits-Position
in Richtung auf die erste vorgegebene Wertigkeits-Position. Die
abgeleiteten Bits von den ausgewählten
Datenblöcken
können dann
zur Zusammenfügung
des Steuerinformationssignals verwendet werden, während die
ausgewählten
Datenblöcke
mit den verschobenen Bits bei der Bildung des Audio-Datenstromes verwendet
werden können,
der zur weiteren Verarbeitung geeignet ist.
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Die
Bit-Verschiebung ermöglicht
das bei Beibehalten eines Audio-Informations-Bits in dem Datenblock,
das beim Stand der Technik durch die Bit-Stehl-Übertragungstechnik
verloren gehen würde.
Objektiv tritt auch ein Bit-Verlust in einigen Abtastproben auf,
die zusätzlich
zu einem Steuerinformations-Bit ein Signalisierungs-Informations-Bit empfangen.
Dieses Ereignis tritt jedoch nicht sehr oft auf, weil der größte Teil
der Datenblöcke,
die zur Übertragung
von anderer als Audio-Information ausgewählt sind, entweder eine Steuerinformation
oder eine Signalisierungs-Information übertragen, jedoch nicht beide.
Es sei bemerkt, dass in einem speziellen Beispiel die Übertragungseinrichtung,
die die zwei Codecs miteinander verbindet, eine einzelne T1-Verbindungsstrecke
sein kann, die durch eine Serie von T1-Verbindungen mit einer nicht-synchronisiertem Symmetrie
gebildet ist. In einem derartigen Fall hat die mehrfache T1-Signalisierung
eine höhere
Wahrscheinlichkeit eines Zusammentreffens mit den Steuer-Bits, derart,
dass ein bestimmter Datenblock ausgewählt werden kann, um sowohl
die Steuer- als auch
die Signalisierungsinformation zu übertragen.
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Die
Erfindung ergibt weiterhin eine Vorrichtung und ein Verfahren zum
Demultiplexieren eines zusammengesetzten digitalen Signal in Audio-Daten und
ein Steuerinformationssignal.
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Außerdem ergibt
die Erfindung eine Daten-Struktur, die Audio- und Steuerinformation
enthält,
die über
ein maschinenlesbares Datenübertragungsmedium
implementiert ist, wobei die Daten-Struktur ein Bit-Muster XYZ hat,
worin X ein Bit-Satz ist, der zumindest ein Audio-Informations-Bit einschließt, Y ein
Bit-Satz ist, der zumindest ein Steuerinformations-Bit einschließt, und
Z ein Bit-Satz ist, der zumindest ein Audio-Informations-Bit einschließt, wobei,
wenn der Bit-Satz Z durch die Anzahl von Bits nach oben verschoben
ist, die den Bit-Satz Y bilden, ein Bit-Wort XZ gebildet ist, dass durch in
Positionen vorgegebener Wertigkeit angeordnete Bits charakterisiert
ist, wobei die Bits in dem Wort XZ in Verbindung miteinander Audio-Information übertragen.
In einem speziellen Beispiel enthalten die Bit-Sätze Y und Z jeweils ein einzelnes
Bit.
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Die
Erfindung ergibt Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1, 3, 23, 24, ein Übertragungssystem
gemäß Anspruch
11, ein digitales zellulares Kommunikationssystem gemäß Anspruch
21, ein Verfahren zur Übertragung
von Steuerinformation entsprechend Anspruch 21, eine Daten-Struktur
gemäß Anspruch
25 und ein Computer-Programm gemäß Anspruch
27.
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Weitere
Gesichtspunkte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann bei
einer Betrachtung der folgenden Beschreibung spezieller Ausführungsformen
der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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1 ist
ein Blockschaltbild, das eine Mobil-zu-Mobil-Verbindung über das PSTN
zeigt;
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2 ist
ein Blockschaltbild, das die Signalprozessoren in zwei jeweiligen
Basisstations-Steuerungen zeigt, die die neue Einrichtung zum Übertragen
von Steuerinformation über
einen Audio-Datenstrom implementieren; und
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3 ist
eine Darstellung einer PCM-Audio-Abtastprobe, die die Änderungen
zeigt, die die Abtastprobe durchläuft, während die Steuerinformation
in die Abtastprobe eingebettet und später aus dieser entfernt wird.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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1 ist
eine Blockschaltbild-Darstellung eines Teils eines zellularen drahtlosen
Kommunikationsnetzwerkes. In dieser Figur bewegen sich mobile Endgeräte (MT)
in den hexagonalen Bereichen, die als Zellen definiert sind. Feste
drahtlose Endgeräte (FWT)
sind ebenfalls in den als Zellen definierten Bereich enthalten.
Jede Zelle deckt einen vorgegebenen geographischen Bereich ab und
weist eine Basis-Sendeempfänger-Station
(BTS) auf, die über Funkkanäle mit den
MTs und FWTs kommuniziert. Ein typisches Kommunikationsprotokoll
zwischen den BTSs und den MTs und FWTs kann ein TDMA-Protokoll sein.
Alternativ könnte
das Kommunikationsprotokoll unter anderem ein CDMA- oder GSM-Protokoll
sein. Zu Erläuterungszwecken
wird nachfolgend angenommen, dass ein TDMA-Protokoll wirksam ist.
Eine Anzahl dieser BTSs (das heißt Zellen) können über eine
drahtgebundene Leitung oder eine Mikrowellen-Verbindungstrecke 150 mit
einer Basisstations-Steuerung 100, 105 (BSC) verbunden sein,
die unter anderem Übergabe-Funktionen
steuert und das Signal in der angeforderten Weise lenkt. Jede BSC 100, 105 ist
mit einem drahtgebundenen Netzwerk 130 verbunden. Das drahtgebundene Netzwerk 130 kann
unter anderem das öffentliche Fernsprech-Wellennetz (PSTN),
das diensteintegrierte digitale Netzwerk (ISDN) und das Internet
einschließen.
Drahtgebundene Endgeräte 140 (LT),
die mit dem wortgebundenen Netzwerk 130 verbunden sind,
sind aus Gründen
der Vollständigkeit
ebenfalls gezeigt.
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In
einem spezifischen Anruf-Szenario kommuniziert ein erster Teilnehmer 160 mit
einem zweiten Teilnehmer 165 über einen ersten Zellen-Standort 170 und
die BSC 100 und einen zweiten Zellen-Standort 175 und
die BSC 105. Die BSCs 100 und 105 kommunizieren
miteinander über
das drahtgebundene Netzwerk 130.
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Jede
BSC 100, 105 umfasst einen digitalen Signalprozessor.
Gemäß 2 ist
der Signalprozessor 300 der BSC 100 zugeordnet,
während
der Signalprozessor 205 der BSC 105 zugeordnet
ist. Der digitale Signalprozessor 200 schließt einen Sprach-Decodierer 210 ein,
der die Möglichkeit
einer Sprache-Transcodierung von einem komprimierten Format, wie
zum Beispiel IS-54 oder IS-641-A, auf das mu-Gesetz (oder A-Gesetz-PCM) in Abhängigkeit
von der verwendeten Norm ergibt. Der digitale Signalprozessor 205 schließt einen
Sprach-Codierer 215 ein, der mit einen Sprach-Decodierer 210 kompatibel
ist, der die rückwärts-Transformation
ausführt. In
einem speziellen Beispiel ist der Sprach-Codierer 210 ein
VSELP- (Vektor-Summen-angeregter
linearer prädiktiver)
Codierer, während
der Sprach-Decodierer 215 ein
kompatibler VSELP-Decodierer ist.
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Die
digitalen Signalprozessoren 200 und 205 sind miteinander über eine Übertragungseinrichtung 230 verbunden,
die ein Signalübertragungspfad durch
das drahtgebundene Netzwerk 130 sein könnte. Für die Zwecke dieses Beispiels
schließt
die Übertragungseinrichtung 230 eine
T1-Verbindung ein. Wie dies dem Fachmann bekannt ist, kann das Übertragungsprotokoll
einer T1-Leitung die Übertragung eines
Signalisierungs-Informationssignals über das Datensignal erfordern.
Dies wird dadurch bewirkt, dass in ausgewählten PCM-Abtastproben (unter
der Annahme, dass das Datensignal PCM-codiert ist) das niedrigst
bewertete Bit der PCM-Abtastprobe durch ein Signalisierungs-Informationsbit
ersetzt wird.
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Der
digitale Signalprozessor 200 schließt weiterhin eine Steuereinheit 220 ein,
die von dem Mobiltelefon 160 ankommende Audio-Daten mit
einem Steuerinformationssignal derart multiplexiert, dass eine Quittungsaustausch-Prozedur
zwischen den digitalen Signalprozessoren 200 und 205 durchgeführt werden
kann, um, falls möglich,
einen Codec-Umgehungs-Zustand auszubilden. Weiterhin ist eine Steuereinheit 225 in
dem digitalen Signalprozessor 205 vorgesehen, um die Rückwärts-Transformation
auszuführen,
das heißt
um das Steuerinformationssignal und die Audio-Daten zu demultiplexieren.
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Es
sollte verständlich
sein, dass die in 2 gezeigte Vorrichtung eine
unidirektionale Kommunikation von dem digitalen Signalprozessor 200 an dem
digitalen Signalprozessor 205 ermöglicht. Für eine Vollduplex-Kommunikations-Betriebsart muss jeder
digitale Signalprozessor mit den Inhalten des anderen digitalen
Signalprozessor versorgt werden. Aus Gründen der Klarheit erfolgt die
Beschreibung der Erfindung jedoch lediglich anhand der Vorrichtungen,
wie sie in 2 gezeigt sind.
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Digitale
Signalprozessoren bestehen allgemein aus mehrfachen Signalprozessoren,
die im Handel von einer Anzahl von Lieferanten erhältlich sind.
Ein derartiger Prozessor ist der Typ 560001 DSP von der Firma Motorola.
Alternativ kann der digitale Signalprozessor ausschließlich in
Software implementiert werden, die auf einer geeigneten Rechnerplattform
ausgeführt
wird. Weiterhin kann das hier beschriebene Verfahren zur Übertragung
von Steuerinformation in Software ausgeführt werden, die auf irgendeiner
geeigneten Rechnerplattform ausgeführt wird.
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Wenn
eine TDMA-Mobil-zu-Mobil-Verbindung, wie sie in 1 und
in 2 gezeigt ist, realisiert wird, so sind zwei digitale
Signalprozessoren an der Verbindung beteiligt. Ein Audio-Datensignal,
das Audio-Information in einem codierten Format ist (wobei diese
Codierung an dem Mobil-Telefon 160 bewirkt wurde) wird
an einem Eingang 230 des digitalen Signalprozessors 200 eingeführt. Wenn
keine Codec-Umgehungs-Prozedur aufgerufen wird, wird das Audio-Signal
zu dem Decodierer 210 geleitet und in das PCM-Format decodiert.
Als nächstes
werden die PCM-Abtastproben zu dem digitalen Signalprozessor 205 transportiert und
an dessen Eingang 235 weitergeleitet. Der Codierer 215 führt eine
neue Codierung der PCM-Abtastproben aus, die dann an das mobile Telefon 165 gesandt
werden können.
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Die
aufeinanderfolgende Decodier-/Codier-Operation führt ein wahrnehmbares Codierungsrauschen
ein, das die Qualität
des Sprachsignals beeinträchtigt.
Es sei bemerkt, dass eine derartige Beeinträchtigung der Sprach-Qualität aufgrund
der aufeinanderfolgenden Decodierungs-/Codierungs-Operation auch
in anderen digitalen Kommunikationssystemen als einem drahtlosen
Netzwerk auftreten kann, beispielsweise in einem Paket-Netzwerk,
das VoIP implementiert. Weiterhin ist die vorliegende Erfindung
auf Netzwerk-Konfigurationen anwendbar, in denen ein Paket-Netzwerk
eine Zwischenverbindung mit einem anderen Netzwerk-Typ durchführen kann, wie
zum Beispiel einem leitungsvermittelten Netzwerk oder einem drahtlosen
Netzwerk.
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Das
ausführlich
in dem US-Patent 5 768 308 beschriebene Codec-Umgehungs-Merkmal ist insbesondere
für Mobil-zu-Mobil-TDMA-Kommunikationen vorteilhaft,
die mit zwei umgehbaren digitalen Signalprozessoren verwirklicht
sind, die miteinander gemäß 2 verbunden
sind. Die Ausführung
der Codec-Umgehung beruht auf der Feststellung, dass ein digitaler
Signalprozessor direkt mit einem anderen digitalen Signalprozessor
in einer digitalen Kommunikationssystem-Verbindung verbunden ist. Das Umgehungs-Merkmal
hat zwei Komponenten: ein digitales Signalprozessor-Kommunikationsprotokoll
und einen Codec-Umgehungs-Mechanismus.
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Das
digitale Signalprozessor-Kommunikationsprotokoll wird zum Aufbau
der Kommunikation zwischen den digitalen Signalprozessoren 200 und 205 in
der gleichen Mobil-zu-Mobil-Verbindung verwendet. Nach einem erfolgreichen
Quittungsaustausch aktiviert jeder digitale Signalprozessor den Umgehungs-Mechanismus, um das
mobile Audio-Signal in codiertem Format an den anderen digitalen Signalprozessor
zu senden, und die Codec-Umgehung ist abgeschlossen.
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In
einer typischen Wechselwirkung sendet der digitale Signalprozessor 200 an
den digitalen Signalprozessor 205 ein Steuerinformationssignal,
das im Wesentlichen eine Identifikation ist. Wenn der digitale Signalprozessor 205 dieses
Signal empfängt, liefert
er an den digitalen Signalprozessor 200 eine Bestätigungs-Mitteilung zurück. Bei
Empfang der Bestätigungs-Mitteilung
aktiviert der digitale Signalprozessor 200 die Umgehungs-Betriebsart,
bei der der Decodierer 210 im Wesentlichen deaktiviert
wird, sodass der ankommende Strom von codiertem Rahmen als solcher
in die Transporteinrichtung 230 weitergeleitet wird. Schließlich gibt
der digitale Signalprozessor 200 ein weiteres Steuerinformationssignal ab,
das bewirkt, dass der digitale Signalprozessor 200 die
Umgehungs-Betriebsart übernimmt,
derart, dass der Codierer 215 deaktiviert wird und die
codierten Audio-Rahmen
direkt an das mobile Telefon 165 übertragen werden.
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Der
Kommunikationsprozess erfolgt über eine
In-Band-Signalisierung und ist unabhängig von den Sprach-Codierungs-/Decodierungs-Operationen.
Für die
Zwecke dieser Beschreibung ist es nicht erforderlich, ausführlich zu
erläutern,
wie die Steuerinformationssignale, die zur Durchführung der
Quittungsaustausch-Prozeduren
zwischen den digitalen Signalprozessoren 200 und 205 erzeugt
werden, oder wie sie verarbeitet werden, wenn sie empfangen werden,
um die Umgehungs-Betriebsart aufzurufen. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten
dieser Punkte wird der Leser auf die Lehren des US Patentes 5 768
308 verwiesen.
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An
dem digitalen Prozessor 200 ist eine Steuereinheit 220 vorgesehen,
um das an dem Eingang 240 empfangene Steuerinformationssignalen mit
dem Audio-Strom zu multiplexieren, nämlich mit den PCM-Abtastproben,
die von dem Decodierer 210 abgegeben werden. 3 erläutert die
Betriebsweise der Steuereinheit 220.
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Das
Bezugszeichen A zeigt zwei aufeinander folgende PCM-Abtastproben.
Jede Abtastprobe hat 8 Bits, die in Position unterschiedlicher Wertigkeit angeordnet
sind. Das niedrigstbewertete Bit befindet sich an der Bit-Position
0 und das höchst bewertete Bit
befindet sich an der Bit-Position 7. Die linke Abtastprobe überträgt ausschließlich Audio-Information, wobei
jeder Bit-Schlitz durch den Buchstaben X bezeichnet ist (was Audio-Daten
bezeichnet), gefolgt von der Wertigkeits-Position des Bits. Diese
Abtastprobe wird von den Decodierer 210 erzeugt und sie wird
an die Steuereinheit 220 zur Verarbeitung weitergeleitet.
Die Steuereinheit 220 fügt
in die Abtastprobe ein einzelnes Bit von dem Steuerinformationssignal
ein. Hierbei verschiebt die Steuereinheit 220 zunächst das
Audio-Informations-Bit X1 auf die Position 0, wodurch das Bit X0 überschrieben
wird. Der leere Schlitz wird dann zum Einfügen des Bits C von dem Steuerinformationssignal
verwendet. Die resultierende Abtastprobe ist auf der rechten Seite
der Bezugsziffer A gezeigt. Alternativ kann eine Position höherer Wertigkeit
zur Übertragung
des Steuerinformations-Bits verwendet werden, wobei in diesem Fall eine
Gruppe von Bits verschoben wird, im Gegensatz zu einem einzigen
Bit. Beispielsweise verschiebt die Steuereinheit 220 zunächst die
Audio-Informations-Bits X2 und X1 auf die Position 1 beziehungsweise
0. Der leere Schlitz an der Position 2 wird dann zum Einfügen des
Bits C von dem Steuerinformationssignal verwendet.
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Diese
Operation wird an ausgewählten
Abtastproben des Audio-Stroms ausgeführt. Beispielsweise kann durch
Einfügen
eines einzelnen Signalinformations-Bits in jede 16. Abtastprobe
das Steuersignal mit einer Rate von 500 Bit pro Sekunde bei einer PCM-Signal-Rate
von 64 Kbps gesandt werden. Üblicherweise
reicht dies aus, um die Quittungsaustausch-Prozeduren zwischen den
digitalen Signalprozessoren 200 und 205 auszuführen, um
die Codec-Umgehung zu bewirken. Es sei bemerkt, dass wenn eine höhere Datenrate
für das
Steuersignal erforderlich ist, bei einer konstanten PCM-Signal-Rate die
Steuerinformations-Bits häufiger
gesandt werden können,
beispielsweise bei jeder 12. Abtastprobe, oder eine ausgewählte Abtastprobe
kann mehr als ein Steuerinformations-Bit übertragen. Dies würde dann
das Verschieben von einem oder mehreren Bits um mehr als eine Position
nach unten erfordern.
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Die
PCM-Abtastprobe wird dann über
die Übertragungseinrichtung 230 gesandt,
die eine T1-Verbindungsstrecke einschließen kann, wie dies weiter oben
erwähnt
wurde. Das T1-Protokoll kann an der Bit-Wertigkeit-Position 0 ein
Signalisierungs-Informations-Bit
einfügen.
Es gibt nur eine geringe oder keine Korrelation zwischen der Einfügung der
Steuer-Informations-Bits und den Signalisierungs-Informations-Bits, derart, dass
in den meisten Fällen
die Steuer-Informations-Bits und die Signalisierungs-Informations-Bits über unterschiedliche
Abtastproben verteilt sind. In manchen Fällen könnte es jedoch möglich sein,
dass eine PCM-Abtastprobe, die ein Steuer-Informations-Bit hält, auch
ein Signalisierungs-Informations-Bit empfängt. Wenn dies eintritt so
wird das Bit X1 an der Position 0 zerstört. Weil dieses Ereignis nicht
zu oft auftritt, wird jedoch die Auswirkung auf die Sprachqualität verringert.
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Das
Bezugszeichen B erläutert
die Betriebsweise, die von der Steuereinheit 225 an dem
digitalen Signalprozessor 205 ausgeführt wird. Hier empfängt die
Steuereinheit 225 die Abtastprobe auf der linken Seite
und leitet von der Bit-Wertigkeits-Position 1 das Signalisierungs-Informations-Bit
C ab. Dieses Bit wird dann von dem Ausgang 245 abgegeben
und kann zur Rekonstruktion des Steuer-Informations-Signals durch
dessen Zusammenfügung
mit vorher empfangenen Bits verwendet werden. Als nächstes verschiebt
die Steuereinheit 225 das Bit an der Wertigkeits-Position
0 nach oben auf die Bit-Wertigkeits-Position 1. Das Audio-Informations-Bit
X1 wird dann wieder hergestellt, während das Bit X0 verloren ist,
wie dies durch den Buchstaben L angezeigt ist. Wenn das Steuer-Informations-Bit
an einer vorgegebenen Wertigkeits-Position eingefügt wurde,
die höher
als die Position 1 ist, so leitet die Steuereinheit das Steuer-Informations-Bit
ab und verschiebt alle die Bits an Wertigkeits-Positionen unterhalb
der vorgegebenen Wertigkeits-Position nach oben in Richtung auf
die vorgegebene Wertigkeits-Position. Wenn beispielsweise die vorgegebene
Wertigkeits-Position die Position 2 ist, so wird das Steuer-Bit
von dieser Position abgeleitet und die Bits an den Wertigkeits-Positionen
1 und 0 werden auf die Positionen 2 beziehungsweise 1 nach oben
verschoben.
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In
den Fällen,
in denen ein Signalisierungs-Informations-Bit ebenfalls in der Abtastprobe angeordnet
wurde, besteht eine Möglichkeit,
dass das Bit an der Position 0 falsch ist. Weil das Auftreten eines
Doppel-Bit-Stehlens an einer einzigen Abtastprobe jedoch nicht sehr
oft auftritt, ist der wahrnehmbare Effekt dieses Ereignisses minimal.
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Weil
lediglich eine ausgewählte
Teilmenge der Abtastproben, die von dem digitalen Signalprozessor 200 an
den digitalen Signalprozessor 205 über die Übertragungs-Einrichtung 230 gesandt werden,
zur Übertragung
von Steuerinformation verwendet wird, muss die Synchronisation der
zwei Übertragungs-Enden
sicher gestellt werden. Die Synchronisation ermöglicht es dem digitalen Signalprozessor 205,
zu wissen, welche Abtastproben Steuerinformation übertragen,
sodass die Abtastproben, die für
das Verschieben durch die Steuereinheit 225 ausgewählt werden,
die gleichen sind, wie die Abtastproben, die an dem digitalen Signalprozessor 200 zum
Empfang der Steuerinformation verwendet werden. In einem speziellen
Beispiel implementiert der digitale Signalprozessor 205 eine
Detektionseinheit. An dem digitalen Signalprozessor 200 wird
eine Identifikation erzeugt und in die Folge von Steuerinformations-Bits zur
Einfügung
in ausgewählte
Abtastproben multiplexiert, wobei diese Identifikation die Form
eines vorgegebenen festen Bit-Musters annimmt. Die Detektionseinheit
an dem digitalen Signalprozessor 205 liest jede der ankommenden
Abtastproben, und bei Feststellung des vorgegebenen Bit-Musters
kennt sie die Position der darauf folgenden Abtastproben, die an dem
digitalen Signalprozessor 200 ausgewählt wurden, um die Steuerinformation
zu übertragen.
Es sei bemerkt, dass beide digitalen Signalprozessoren 200 und 205 eine
vorgegebene Häufigkeit
der Übertragung
der Steuerinformation kennen, beispielsweise, dass jede 16. Abtastprobe
ein Steuerinformations-Bit enthält.
Sobald die Synchronisation mit dem digitalen Signalprozessor 200 hergestellt
ist, liest der digitale Signalprozessor 205 lediglich die
ankommenden Abtastproben, von denen er annimmt, dass dies die ausgewählten Abtastproben
sind, die die Steuerinformation übertragen,
und zwar auf der Grundlage der vorgegebenen Häufigkeit der Übertragung
der Steuerinformation. Die Detektionseinheit setzt die Überwachung
dieser ausgewählten
Abtastproben auf das vorgegebene feste Bit-Muster fort, als Vorsichtsmaßnahme gegenüber bestimmten
Ereignissen, die die Synchronisation der zwei digitalen Signalprozessoren 200 und 205 beeinflussen
können,
beispielsweise eine Übertragungs-Unterbrechung.
Wenn eine Folge von ausgewählten
Abtastproben nicht das vorgegebene feste Bit-Muster enthält, von
dem erwartet wurde, dass sie es enthalten, so prüft die Detektionseinheit die
vorhergehenden und nachfolgenden Abtastproben auf das vorgegebene
feste Bit-Muster. Wenn
das vorgegebene feste Bit-Muster immer noch nicht gefunden wurde,
so prüft
die Detektionseinheit jede der ankommenden Abtastproben auf das
vorgegebene feste Bit-Muster, bis die Synchronisation wieder hergestellt
ist.
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Die
vorstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sollte nicht in
irgendeiner beschränkenden
Weise interpretiert werden, weil Abänderungen und Verfeinerungen
durchgeführt
werden können.
Der Schutzumfang der Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen und deren Äquivalenten
definiert.