DE69332054T2

DE69332054T2 - Sender und Methode für unterbrochene CDMA-Übertragung

Info

Publication number: DE69332054T2
Application number: DE69332054T
Authority: DE
Inventors: Paul W. Dent
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1993-04-01
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: KR100296064B1; MX9301891A; KR940701614A; TW231350B; CA2110999A1; FI935524A; HK1014320A1; ES2179051T3; WO1993021707A1; FI935524A0; SG50655A1; JP3248911B2; BR9305477A; FI110733B; EP0565504B1; JPH08501665A; DE69332054D1; AU668567B2; AU4101593A; US5239557A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Zellularfunkkommunikationssysteme und insbesondere Systeme, die Code-Multiplex-Vielfachzugriff (CDMA) verwenden zum Unterscheiden unterschiedlicher Übermittlungen innerhalb einer Zelle voneinander.
In einem Zellularfunkkommunikationssystem ist ein geographisches Gebiet aufgeteilt in Zellen, wobei benachbarten Zellen im allgemeinen unterschiedliche Komponenten eines Kommunikationsparameters zugeordnet sind, um Störungen zu vermeiden. In frühen Zellularsystemen war dieser Kommunikationsparameter die Trägerfrequenz, über die die Übermittlungen gesendet wurden. Daher verwendeten zum Vermeiden von Störungen benachbarte Zellen unterschiedliche Sätze von sich gegenseitig ausschließenden Kommunikationsfrequenzen. Zellen, die um zwei oder mehr Zellen von einer gegebenen Zelle beabstandet waren, konnten diese Frequenzen wie die gegebene Zelle wieder verwenden. Je weiter dieselbe Frequenz wiederverwendende Zellen von einander beabstandet waren, desto geringer war der Störpegel zwischen ihnen.
Die totale Anzahl unterschiedlicher Frequenzen, die benötigt werden zum Aufbau eines Zellenmusters mit einem akzeptablen Störpegel reduziert die Anzahl der Frequenzen, die verfügbar sind für die Verwendung innerhalb der individuellen Zellen. Beispielsweise verwendet eine gemeinsame Zellenanordnung ein 21-Zellen-Muster zum Vermeiden von Störungen. In dieser Art von Anordnung sind die Zellen gruppiert in Ansammlungen (Cluster) von 21 benachbarten Zellen. Jede Zelle in einer Ansammlung muss einen von den anderen 20 Zellen unterschiedlichen Frequenzsatz verwenden in dieser Ansammlung. Wenn 420 Frequenzen verfügbar sind für die Verwendung innerhalb solch eines Kommunikationssystems, ist die Anzahl von Frequenzen, die in jeder Zelle verwendet werden kann, 420/21 = 20.
Mit derzeitigen Techniken des Standes der Technik wird digitale Sprachübertragung dem Senden analoger Wellenformen vorgezogen, da sie toleranter ist bezüglich Störungen und daher ein engeres Frequenzneuverwendungsmuster zulässt mit sich daraus ergebender Erhöhung der Kapazität. Darüber hinaus kann durch das Senden der Information in Digitalform jede Sendefrequenz aufgeteilt werden in Zeitschlitze, wobei jeder Zeitschlitz eine unterschiedliche Übermittlung überträgt. Wenn demnach jede Frequenz aufgeteilt ist in drei oder vier sich wiederholende Zeitschlitze ist die Anzahl der Übermittlungen, die gesendet werden kann zu einer gegebenen Zeit, effektiv verdreifacht oder vervierfacht. Diese Methode zum Erhöhen der Systemkapazität ist bekannt als Zeitvielfachzugriff (TDMA).
Darüber hinaus kann, wenn digitales Übertragen verwendet wird, Fehlerkorrekturcodierung verwendet werden zum Erhöhen der Störtoleranz. Wenn zur Fehlerkorrektur ein systematischer Code verwendet wird, wird eine Anzahl von Paritätsbits zusätzlich zu den Datenbits, die die digitalisierte Sprache repräsentieren, gesendet. Bevorzugter wird jedoch ein nicht systematischer Code verwendet, in welchem alle Bits der digitalen Sprache umgesetzt werden in Codewörter. Wenn beispielsweise eine "128, 7"-Block-Codiertechnik verwendet wird, wird jede Gruppe von sieben Datenbits umgesetzt in ein 128-Bit-Codewort und als solches gesendet. Beim Empfänger wird jedes empfangene 128-Bit-Codewort rückumgesetzt in das Original-7-Bit-Datenstück, zum Beispiel Sprachinformation. Selbst wenn manche der Bits der empfangenen 128-Bit- Codewörter fehlerhaft empfangen werden bedingt durch Störung, können die Originaldaten noch leicht aufgedeckt werden.
Unglücklicherweise erhöht die Verwendung von Fehlerkorrekturcodierung die Anzahl der Bits, die für jedes Informationsstück gesendet werden müssen. Als Ergebnis hiervon wird die Sendebandbreite vergrößert, dadurch die Anzahl der Frequenzkanäle reduzierend, die verfügbar sind innerhalb einer Überlappung. Es gibt daher ein Tauschen zwischen der Erhöhung der Störtoleranz, die eine häufigere Wiederverwendung von Frequenzen zulässt und einer Reduzierung in der Anzahl der Frequenzkanäle, die verfügbar sind.
Bei einem Extrem dieser Methode ist der Umfang der Codierung, der verwendet wird, so effektiv, dass Störpegel die gleich oder größer als das gewünschte Signal sind, toleriert werden können und Signalüberlappung zugelassen werden kann. Ein System, das mit dieser Methode arbeitet, ist bekannt als Code-Multiplex-Vielfachzugriff (CDMA). Ein beispielhaftes CDMA-Kommunikationssystem ist offenbart in US-Patent Nr. 5,151,919 und US-Patent Nr. 5,218,619. In dem in diesen Anmeldungen offenbarten System wird die Fähigkeit, eine zunehmende Zahl von Störsignalen zu tolerieren und dadurch eine Zunahme in der Systemkapazität zu erreichen, bereitgestellt durch die Verwendung eines subtraktiven Demodulationsprozesses. Allgemein gesagt, ein Empfänger in diesem Systemtyp arbeitet nicht, indem er nur ein einzelnes gewünschtes Signal decodiert bei Anwesenheit einer großen Anzahl von Störsignalen. Vielmehr wird eine Anzahl von empfangenen Signalen, die sowohl stören als auch gewünscht sind, sukzessive decodiert in der Reihenfolge der empfangenen Signalstärken. Nachdem es decodiert worden ist, wird jedes Störsignal neu codiert und subtrahiert von dem empfangenen Signal, um dadurch die Störung zu reduzieren, die vorliegt, wenn das gewünschte Signal decodiert wird.
Mit dieser Methode ist eine große Anzahl von Signalen, die unterschiedlich verschlüsselt sind, um ein Mittel bereitzustellen, sie voneinander zu unterscheiden, zum Überlappen zugelassen. Die Kapazität eines solchen Systems ist nicht begrenzt durch theoretische Grenzen, sondern durch den Umfang der Signalverarbeitungsressourcen, die verfügbar sind zum Demodulieren einer Vielzahl von Signalen. Entsprechend ist es wünschenswert, ein Funkkommunikationssystem bereitzustellen, das erhöhte Systemkapazität bietet bezüglich der Anzahl von simultanen Übermittlungen, die zuverlässig gesendet und empfangen werden können, während gleichzeitig die Empfängeraktivität minimiert wird, um die Verarbeitungserfordernisse des Empfängers zu reduzieren.
Eine Methode, die in der Vergangenheit verwendet worden ist, um das Vorliegen von Störsignalen zu reduzieren, ist, die Sender, die einem momentan stillen Teilnehmer in einer Zwei- Teilnehmer-Konversation zugeordnet sind, abzuschalten. Mit dieser Methode kann die Anzahl der Konversationen verdoppelt werden, bevor die Störung den ursprünglichen Pegel erreicht. Diese Technik ist bekannt als diskontinuierliches Senden. In der Vergangenheit wurde es in Nicht-CDMA-Systemen verwendet wie z. B. dem europaweiten Zeit-Multiplex-Vielfachzugriff- Digitalzellularsystem, das als GSM-System bekannt ist.
Eine Schwierigkeit ergibt sich jedoch, wenn diskontinuierliches Senden in CDMA-Systemen verwendet wird, bedingt durch die hohe Zeitsynchronisationsgenauigkeit, die aufrecht erhalten werden muss, um erfolgreich CDMA-Signale zu decodieren. Wenn das Senden eines Signals unterbrochen wird für mehr als eine kurze Zeitdauer, kann die Zeitabstimmung eines Empfängers zu einem Maße abweichen, dass er nicht unmittelbar den Punkt erkennt, an dem das Senden wieder aufgenommen wird. In dem GSM-System wird die Verwendung von diskontinuierlichem Senden unterstützt durch das Senden eines Spezialcodes zu Beginn einer Senderabschaltperiode, um den Empfänger von dem Unterbrechen des Sendens zu unterrichten. Jedoch wird dieses Anzeigen nicht verwendet zum Reduzieren der Aktivität des Empfängers. Vielmehr wird es verwendet, um den Audio-Ausgang des Empfängers stumm zu schalten während der Dauer, in der kein Signal vom Sender kommt.
Die UK-Patentanmeldung GB 2189370 beschreibt ein Funkkommunikationssystem vom Typ mit Zeitrahmen. Der Empfänger und der Sender werden nur während Zeitrahmen aktiviert, in denen Nutzinformation als vorliegend befunden wird. Das Signalkriterium Sc, das erforderlich ist zum Steuern des Ein- und Ausschaltens des Senders SR wird erhalten mit Hilfe eines Summenverstärkers SU und eines nachfolgenden Schwellwertschaltkreises SW.
EP-A-0113307 (Alain Thomas) beschreibt eine Eingangsschaltung mit einer Eingangsschlange zur Verwendung in einer Paketvermittlungsmatrix.
Das US-Patent Nr. 4,901,307 offenbart ein CDMA-System, in welchem der Sender gesteuert wird zum Senden in einer intermittierenden Art mit einem variablen Einschaltfaktor, der abhängig ist von dem Sprachaktivitätspegel. Beim Betrieb dieses Systems wird der Sender nicht vollständig ausgeschaltet während der Sprachaktivität. Vielmehr wird der Einschaltfaktor derart eingestellt, dass das Senden stattfindet, selbst während Zeitdauern von Sprachinaktivität zum Bereitstellen von genug Information zum Aufrechterhalten der Empfängersynchronisation. Der Zweck dieser Methode ist es, den Gesamtstörfrequenzpegel während des Aufrechterhaltens der Empfängersynchronisation zu reduzieren, anstatt die Empfängersignalverarbeitungsressourcen zu reduzieren.
Der Tagungsbericht der IEEE-Globalen Kommunikationskonferenz, Band 2, 27. November 1989, Dallas, Texas, S. 1060-1064 von Jon. E. Natvig et al. beschreibt ein GSM-Digitalfunksystem, das ein Sprach-Codec niedriger Bitrate und ein sprachaktiviertes Sendeschema einschließt. Von dem Sprachdecoder wird angenommen, dass er den Ausgang im Falle langer Signallücken stumm schaltet.
EP-A-0196723 (N. V. Philips) beschreibt ein Digital-Multiplex- Funksendesystem, wobei Sendekanäle zwischen einer festen Funkstation und einer Vielzahl von Mobilfunkstationen eingerichtet werden können durch Code-Multiplex oder Frequenz-Multiplex, wobei individuelle Meldungskanäle getrennt werden mit Hilfe von unterschiedlichen Verteilungen von Datensymbolen, die darin gesendet werden. Um den Sender der festen Station zu synchronisieren mit den mobilen Stationsempfängern werden jeweilige Synchronisationssymbole eingesetzt zwischen den aufeinanderfolgenden Datensymbolen, die in jedem Kanal gesendet werden. Die Synchronisationssymbole, die in allen Kanälen benutzt werden, sind dieselben und sind beabstandet um dieselben Zeitintervalle in jedem Punkt. Folglich werden sie mit spürbar höherer Energie empfangen als die Datensymbole, was es dem Mehrpfadprofil erlaubt, gemessen zu werden und eine zuverlässige Synchronisation zur Verfügung zu stellen.
Das US-Patent Nr. 4,134,071 beschreibt ein SSMA- Datensendesystem, in dem jedes binäre Informationssignal multipliziert wird mit einer binären Adresse mit Z Bits und gesendet wird, nachdem es auf ein Trägeroszillationssignal moduliert worden ist. Das effektive Signal-zu-Rausch- Verhältnis für das gewünschte empfangen Signal wird verbessert durch Versehen jeder Empfangsstation mit einer Vorrichtung zum Reproduzieren der gesendeten Datenfunktionen mindestens einer der Stationen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein Kommunikationssystem bereit, das "diskontinuierliches Senden" (nachstehend als DTX bezeichnet) verwendet in einer Art, die das Aufrechterhalten von Empfängersynchronisation ermöglicht, während die Systemkapazität zunimmt, und ist daher insbesondere gut geeignet für die Verwendung in CDMA-Kommunikationssystemen. Zu diesem Zweck wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Sprachrahmenstruktur absichtlich einem Sprachcodierverfahren auferlegt, selbst für solche Codierverfahren, die inhärent strukturlos sind. Das Sprachsignal wird auf das Vorliegen oder Nichtvorliegen aktiver Sprache geprüft. Wenn keine aktive Sprache erfasst wird während der Dauer eines gesamten Rahmens, wird das Senden dieses Rahmens digitalisierter Sprachcodewörter verhindert.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung schließt ein Sender für Spreizspektrumcodemultiplex-Mehrfachzugriff- Funkkommunikationssignale einen Sprachdigitalisierer für Sprachsignale ein und eine Rahmenschaltung zum Zusammensetzen der digitalisierten Sprache aus dem Sprachdigitalisierer in feste Rahmen entsprechend einer festen Gesamtzahl von Symbolen. Eine Schaltung innerhalb des Digitalisierers generiert eine Aktivitätsanzeige für jeden festen Rahmen, der Sprachaktivität enthält. Die Rahmen schließen eine feste Zahl von Sprachsymbolen ein und jeder Rahmen schließt eine oder mehrere bekannte Symbole ein, die immer gesendet werden. Die bekannten Symbole zeigen einem Empfänger an, ob der Rest des Rahmens gesendet wird oder nicht. Ein Schalter verhindert das Senden, wenn es keine Aktivität gibt und der Sender fängt nur zu festen Rahmenzeiten wieder an, die identifiziert werden durch die Aktivitätsanzeige. Eine Vielzahl von Funksignalen werden addiert mit kontrollierten Multiplizierungsgewichten für das Senden durch eine gemeinsame Sendeverstärker- und Antennenkombination. Jedes Funksignal ist befähigt, für einen festen Rahmen unterbrochen zu werden, der sich aus einer festen Dauer entsprechend einer gesamten Anzahl mehrerer der Spreizspektrumcodeeinheiten zusammensetzt. Die festen Rahmen für jedes der Vielzahl von Signalen haben eine feste Zeitausrichtung in Bezug auf einander und die feste Zeitausrichtung ist relativ verschoben zwischen den Signalen.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung schließt ein Funkkommunikationssystem einschließlich eines Senders für Spreizspektrumcodemultiplex-Vielfachzugriffsfunksignale einen Sprachdigitalisierer für Sprachsignale ein und einen Empfänger mit einem Sprachdecoder zum Empfangen der Code- Multiplex-Vielfachzugriff-Funkkkommunikationssignale. Eine Rahmenschaltung rahmt die Ausgangsgröße des Sprachdigitalisierers in festere Rahmen entsprechend einer festen Gesamtzahl von Sprachsignalen. Die Rahmen schließen eine feste Anzahl von Sprachsymbolen ein und jeder Rahmen schließt eines oder mehrerer Symbole ein, die immer gesendet werden. Die bekannten Symbole zeigen dem Empfänger an, ob der Rest des Rahmens gesendet wird oder nicht. Eine Schaltung innerhalb des Digitalisierers generiert eine Aktivitätsanzeige für jeden festen Rahmen. Ein Schalter verhindert das Senden des festen Rahmens von Symbolen, wenn keine Aktivität angezeigt wird und setzt das Senden nur fort für ganze, festgelegte Rahmen, die von dem Aktivitätsanzeiger identifiziert werden. Ein Decoder entscheidet am Empfänger, ob der Sender das Senden eines festen Rahmens verhindert hat oder nicht und veranlasst den Empfänger, ein Ruhe-Audio- Signal auszugeben auf die Entscheidung, dass das Senden eines Rahmens verhindert worden ist. Die Funkkommunikationssignale, die auf derselben Frequenz überlappen, haben versetzte Rahmenausrichtung derart, dass ihre jeweiligen Momente des Unterbrechens oder Wiederaufnehmens des Sendens nicht auf denselben Zeitpunkt fallen, sondern verteilt sind über eine Rahmenperiode. Entsprechend noch einem weiteren Merkmal der Erfindung schließt ein Verfahren zum Senden von Sprachinformation in einem Zellularfunktelefonsystem zum Senden von Sprachinformation in einem Zellularfunktelefonsystem das Digitalisieren eines Sprachsignals ein und das Aufteilen des digitalisierten Signals in Rahmen vorbestimmter Länge. Das digitalisierte Signal wird codiert mit einem Code, der der Übermittlung zugeordnet ist und das codierte Signal wird zu dem Empfänger gesendet. Es wird festgestellt, ob das Sprachsignal aktive Sprache repräsentiert und das Senden eines vollständigen Rahmens des codierten Signals wird verhindert, wenn der Teil des Sprachsignals, der diesem Rahmen zugeordnet ist, keine aktive Sprache repräsentiert. Die Rahmen schließen eine feste Anzahl von Sprachsymbolen ein und jeder Rahmen schließt eines oder mehrere Symbole ein, die immer gesendet werden. Die bekannten Symbole zeigen einem Empfänger, ob der Rest des Rahmens gesendet wird oder nicht. Das empfangene kombinierte Signal wird zu Beginn eines Rahmens relativ zu einem der Kommunikationscodes decodiert, um digitale Daten zu erhalten. Es wird bestimmt, ob die digitalen Daten einem Symbol entsprechen, das Sprachaktivitätsanzeige anzeigt oder einem Nicht-Sprach-Anzeiger oder ob sie einem minimalen Schwellwert von Korrelation zu einer gültigen Codefolge entsprechen. Der Empfänger setzt das Decodieren des empfangenen Signals fort, wenn die Digitaldaten einer Sprachaktivitätsanzeige entsprechen oder dem minimalen Schwellwert von Korrelation. Das Decodieren des empfangenen Signals für den Rest des Rahmens wird verhindert, wenn die Digitaldaten zu einer Nicht-Sprache-Anzeige korrespondieren oder wenn die Digitaldaten nicht den minimalen Schwellwert in Korrelation erreichen. Die Rahmen aller digitalisierten Signale haben auch eine vorbestimmte Zeitausrichtung relativ zueinander und die Rahmen jedes jeweiligen digitalisierten Signals sind versetzt um einen vorbestimmten Betrag relativ zu den Rahmen jedes der anderen digitalisierten Signale.
Die vorangegangenen Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie die dadurch bereitgestellten Vorteile werden nachstehend genauer erklärt unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines CDMA-Kommunikationssystems eines Typs, bei dem die vorliegende Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Senders für eine Mobilstation, die in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung betrieben wird;
Fig. 3A und 3B Signaldiagramme zum Darstellen der Digitalisierung und Codierung von Sprachsignalen mit einer Rahmenstruktur in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Senders für eine Basisstation, die in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung betrieben wird;
Fig. 5 ein Blockdiagramm des Empfängers für kontinuierliche Sendungen, aufgebaut in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSGESTALTUNGEN

Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird nachstehend ihre Implementation in einem spezifischen Typ eines Zellularfunktelefonsystems beschrieben. Der spezifische Typ des Zellularfunktelefonsystems, der beschrieben wird, ist einer, der auf der Basis von Code- Multiplex-Vielfachzugriff (CDMA) arbeitet zum unterscheiden verschiedener Übermittlungen voneinander. Es wird von denen, die mit der entsprechenden Technologie vertraut sind, jedoch verstanden werden, dass die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung nicht auf diesen speziellen Systemtyp beschränkt ist. Tatsächlich kann die Erfindung verwendet werden in Systemen, die andere Techniken als CDMA verwenden zum unterscheiden verschiedener Übermittlungen voneinander. Jedoch, wie aus der vorangegangenen Diskussion und der folgenden Beschreibung verstanden wird, stellt die Erfindung speziell vorteilhafte Ergebnisse in einem CDMA-basierten System bereit und wird daher in diesem Zusammenhang beschrieben.
Um das Verständnis der Erfindung weiter zu unterstützen, wird ein spezielles Beispiel beschrieben, bei dem eine "128, 7"- Orthogonal-Block-Codiertechnik verwendet wird zum Bereitstellen von Fehlerkorrektur und CDMA-Modulation. Jedoch sind auch hier die Prinzipien der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt auf Kommunikationssysteme, die diese Codiertechnik verwenden.
Eine Gesamtübersicht eines CDMA-basierenden Zellularfunktelefonsystems von dem Typ, in dem die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, ist in Fig. 1 im Blockdiagrammform dargestellt. In dieser Ansicht sind ein Sender 1 und ein Empfänger in Blockform gezeichnet. Der Sender kann in einer Basisstation eines Funktelefonkommunikationssystems vorhanden sein und der Empfänger kann beispielsweise in einer Mobileinheit angeordnet sein. Alternativ könnte der Sender eine Mobileinheit sein und der Empfänger in einer Basisstation angeordnet sein.
Bezugnehmend auf Fig. 1 wird Sprache, die von einem der Teilnehmer in einer Telefonkonversation generiert wird, bereitgestellt als ein Eingangssignal eines Sprachcodierers 10a. Dieser Sprachcodierer kann ein konventioneller Codierer sein, der das Sprachsignal in ein Digitalsignal umsetzt entsprechend irgendeinem der wohlbekannten Typen von Sprachdigitalisierungsalgorithmen. Beispiele solcher Algorithmen, die in konventionellen Sprachcodierern verwendet werden, schließen CVSDM (kontinuierlich variable Schleifen- Delta-Modulation bzw. Continuously Variable Slope Delta Modulation), ADPCM (adaptive Delta-Impuls-Codemodulation bzw. Adaptive Delta Pulse Code Modulation), RELPC, (Restsignalerregte lineare Prädiktivcodierung bzw. Residual Excited Linear Predictive Coding) und VSELPC (Vektor- Codebuch-erregte lineare Prädiktiv-Codierung bzw. Vector Code Book Excited Linear Predictive Coding) ein. Der spezielle Typ des Codierers, der verwendet wird in einer gegebenen Anwendung wird abhängen von verschiedenen Entwurfsfaktoren wie z. B. dem gewünschten Kompromiss zwischen der Bitratenreduzierung und den Codiererkosten und der Codiererkomplexität.
Nachdem das Sprachsignal digitalisiert worden ist in dem Codierer 10a, wird seine Bandbreite ausgedehnt zum Produzieren eines CDMA-Signals in einem CDMA-Codierer 10b. In der bevorzugten Implementierung wird diese CDMA-Bandbreiten- Expansion erreicht mit Hilfe von "128, 7"-Orthogonal-Block- Codierung. Zusätzlich zur Blockcodierung des digitalisierten Sprachsignals verschlüsselt die Verschlüsselungseinrichtung 12 auch das codierte Signal mit einem einzigartigen Chiffriercode, der der Übermittlung zugeordnet ist. Die Verschlüsselung kann beispielsweise aus der Bitweisen Modulo-2-Addition eines einzigartigen Verschlüsselungscodes zu dem Blockcode bestehen vor dem Senden. Da alle Übermittlungen vorzugsweise denselben Blockcode verwenden zum Expandieren ihrer Bandbreite, ermöglicht das Verschlüsseln der codierten Signale mit den einzigartigen Chiffriercodes, dass die unterschiedlichen Übermittlungen voneinander unterschieden werden können, wie genauer in den zuvor erwähnen gemeinsam anhängigen Patentanmeldungen beschrieben, die durch Referenznahme hier aufgenommen worden sind und in dem US-Patent Nr. 5,353,352 mit dem Titel "Multiple Access Coding for Mobile Radio Communications".
In der bevorzugten Ausgestaltung fügt der Sprachcodierer zwei Codewörter, die mit "AA" gekennzeichnet sind, zu Beginn Nicht-Stille-Rahmen ein, die anzeigen, dass die restlichen vierzig Sprachsymbole zu senden sind. Sprachrahmen, die als Stile klassifiziert sind, beginnen demgegenüber mit zwei Codewörtern "BB", wobei der Rest der Codewörter in einem Rahmen nicht gesendet wird. Die Positionen dieser Codewörter, die "DTX-Merker" bzw. "DTX-flags" genannt werden, sind in Fig. 3B dargestellt. Fig. 3A ist im wesentlichen ähnlich zu Fig. 3B mit der Ausnahme, dass die Codewörter "AA" und "BB" nicht verwendet werden.
Wenn das digitalisierte Sprachsignal mit dem Blockcode codiert worden ist und mit dem Chiffriercode verschlüsselt, wird es zu einem Parallel-zu-Serien-Umsetzer 14 geleitet. In dieser Schaltung wird das verschlüsselte Sprachsignal umgesetzt in ein serielles Signal, das einem Modulator 16 zugeführt wird. Ein Trägersignal einer geeigneten Trägerfrequenz fc wird moduliert mit dem verschlüsselten Sprachsignal, verstärkt in einem Verstärker 18 und zu dem Empfänger 2 des anderen Teilnehmers in der Konversation gesendet.
Bei dem Empfänger 2, der beispielsweise in einer Mobileinheit angeordnet sein könnte, wird das gesendete Signal empfangen, demoduliert zum Entfernen der Trägerfrequenz in einem Demodulator 20 und rückumgesetzt in parallele Form in einem Serie-zu-Parallel-Umsetzer 22. Das empfangene Signal wird dann entschlüsselt in einer Entschlüsselungsschaltung 24, die mit dem selben Chiffriercode ausgerüstet ist wie die, die zum Verschlüsseln des Signals verwendet worden ist. Wenn das Signal einmal entschlüsselt worden ist, wird es einer schnellen Walsh-Transformationsschaltung 26 (FWT-Schaltung vom englischsprachigen Ausdruck "Fast Walsh Transform Circuit") bereitgestellt, die bestimmt, welche der möglichen 128-Bit-Orthognal-Codewörter gesendet worden sind. Im Betrieb berechnet die schnelle Walsh-Transformationsschaltung 26 simultan die Korrelation des empfangenen Codeworts mit jedem möglichen Codewort und bestimmt das Codewort mit der höchsten Korrelation. Eine geeignete schnelle Walsh- Transformationsschaltung ist beschrieben in dem US-Patent Nr. 5,357,454. Diese Bestimmung wird ausgeführt in einer Signalerkennungsschaltung 28. Das auf diese Weise erkannte Codewort wird dann einem Sprachdecodierschaltkreis 30 bereitgestellt, der es in das Originalsprachsignal umformt.
Zusätzlich zu dem gewünschten, zu der betrachteten Konversation gehörenden Signal empfängt der Empfänger 2 auch Signale, die zu anderen Konversationen gehören. Beispielsweise empfängt der Empfänger in einer Mobileinheit Signale, die von der Basisstation rundgesendet worden sind an alle anderen Mobileinheiten innerhalb der Zelle. Im wesentlichen bilden diese anderen empfangenen Signale Rauschen bezogen auf das gewünschte Signal, das zu der betrachteten Konversation gehört. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden diese anderen Signale ebenfalls individuell entschlüsselt und decodiert in der Reihenfolge ihrer empfangenen Signalstärke. Wenn erst einmal jedes dieser "Rausch"-Signale festgestellt worden ist, kann es dann neu verschlüsselt und subtrahiert werden von dem Originalempfangssignal, um dadurch das störende Rauschen zu reduzieren und das Decodieren des gewünschten Signals zu unterstützen.
Die generellen Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben und dann werden die bevorzugten Ausgestaltungen der Fig. 2-5 beschrieben werden.
Die zum Produzieren eines CDMA-Signals benötigte Bandbreitenexpansion kann vorteilhafterweise produziert werden mit Hilfe eines niedrigratigen Fehlerkorrekturcodes wie z. B. Orthogonal- oder Bi-Orthogonal-Blockcodierung unter Verwendung der Walsh-Funktionen. Beispielsweise kann ein 13- 16-kB/s RELP-codiertes Sprachsignal expandiert werden, um einen Faktor von 16 näherungsweise auf 250-270 kB/s Regionen unter Verwendung eines "128, 7"-Orthoganal-Blockcodes oder eines "128, 8"-Bi-Orthognonal-Blockcodes. Solche Codes können sehr schnell decodiert werden mit Hilfe einer schnellen Walsh-Transformationsschaltung. Eine solche Schaltung ist schnell genug und hat genügend Kapazität, um mehrere Zehn oder Hunderte solcher Signale zu decodieren, wie sie in den vorangehend identifizierten gemeinsam anhängigen Patentanmeldungen vorgestellt werden.
Die Natur eines von einem RELP-Codierer produzierten Signals ist ein Block von Bits, die codierte Sprachparameter repräsentieren über eine bestimmte Rahmenzeitdauer, üblicherweise 20 ms. Das Signal, das gesendet wird zum Befördern dieses Ihformationsblocks würde mit der obigen Annahme der Orthogonanalen Blockcodierung aus etwa 40 128-Bit-Codewörtern bestehen. Durch das Hinzufügen von DTX- Flags wird die Gesamtzahl der gesendeten Codewörter pro Rahmen 42. Welches von den 128 möglichen 128-Bit-Orthogonal- Codewörtern jedesmal gesendet worden ist, kann bestimmt werden mit Hilfe einer FWT-Schaltung (vom englischsprachigen Ausdruck Fast Walsh Transform Circuit), die simultan die Korrelation berechnet für jedes mögliche Codewort und dann das Wort bestimmt, das die höchste Korrelation hat. In dem adaptiven subtraktiven Demodulator, der in den vorstehend identifizierten parallel anhängigen Patentanmeldungen beschrieben ist, wird eine Anzahl solcher Signale, von denen jedes unterschiedlich chiffriert ist zum Bereitstellen eines Mittels, um sie voneinander zu unterscheiden, zur Überlappung zugelassen und der FWT-Decoder (Fast Walsh Transform Decoder) decodiert sie und subtrahiert sie in einer Reihenfolge der empfangenen Signalstärken, die aus der Vorgeschichte geschätzt werden kann. Die Kapazität eines solchen Systems ist bezüglich einiger Umstände nicht durch theoretische Grenzen limitiert, aber durch den Umfang der Signalverarbeitungsressourcen, die zum Demodulieren einer Vielzahl von Signalen zur Verfügung steht.
Der Vorteil des hier beschriebenen DTX-Verfahrens liegt nicht nur im Halbieren des vorliegenden Störpegels, sondern auch in Reduzieren der Anzahl der Signale, die der Empfänger zu verarbeiten hat während jedes Decodierzyklus. Das Problem des "diskontinuierlichen Empfängers" (auf die nachstehend als DRX Bezug genommen wird) ist in diesem Fall für jeden Empfänger, eine Kenntnis aufrecht zu erhalten getrennt für jedes der überlappenden Signale, ob es momentan diskontinuierlich gesendet wird, und wenn, wann erwartet wird, dass es wieder einsetzt. Dieses Erfordernis ist nicht so schwierig auf der Seite des festen Netzes des Mobilfunktelefonsystems, die bereitgestellt ist zum Empfangen und Decodieren aller Signale, sondern es ist eine Belastung in der Mobilstation, die schließlich nur interessiert ist am Decodieren ihres eigenen Signals, aber die in dem System der vorangehend identifizierten parallel anhängigen Patentanmeldungen zuerst die demoduliert, die stärker sind als ihr eigenes. Die DTX/DRX-Erfindung, die darin offenbart ist, reduziert den Bedarf des Anstrebens einer Demodulation von 50% der Signale, die momentan still sind oder bloß entdeckt werden als still.
In einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine minimale Zeiteinheit von DRX eingerichtet, beispielsweise eine ganze Zahl von 20 ms Sprachrahmen. Entsprechend dem ersten Aspekt der Erfindung wird absichtlich eine Sprachrahmenstruktur kreiert, selbst wenn das Sprachcodierverfahren inhärent strukturlos ist sowie die Bit-by-Bit-CVSD-Codiertechnik. Die Erfindung schließt demnach die Definition einer festen Rahmenstruktur einer Dauer, gleich der ausgewählten DTX- Einheit ein, selbst für Sprachcodierer, die inhärent eine Rahmenstruktur vermissen lassen.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung bemüht sich ein Empfänger einer Vielzahl von CDMA-Signalen um das Demodulieren eines speziellen Signals, das DTX-Flag bzw. DTX- Merkbit genannt wird und/oder einer begrenzten Anzahl von sequentiellen Codewörtern und wenn das Signal bei solcher Gelegenheit nicht beobachtet wird, als einen minimalen Schwellwert von Korrelation erreichend mit irgendeiner gültigen Codefolge, wird kein weiterer Versuch zum Demodulieren dieses Signals ausgeführt für eine vorbestimmte Zeit, die der vorbestimmten minimalen DTX-Zeiteinheit entspricht, d. h. bis zur nächsten Gelegenheit, zu der die DTX-Flags erwartet würden.
In noch einer Weiterentwicklung der Erfindung wird der Sprachrahmenstruktur einer Vielzahl überlappender CDMA- Signale, die von demselben Basisstationssender gesendet werden, eine feste relative Zeitausrichtung gegeben mit oder ohne einen systematischen Versatz zwischen den unterschiedlichen Signalen, um es mobilen Empfängern, die mindestens ein Signal decodieren, zu ermögliche, genau vorauszusehen, wann Signale, die temporär still sind, bedingt durch DTX wahrscheinlich das Senden wieder aufnehmen werden.
Eine gleichmäßig gestaffelte Zeitausrichtung zwischen den Rahmenstrukturen unterschiedlicher Signale kann vorteilhafterweise verwendet werden, um die Momente gleichmäßig zu verteilen, zu denen unterschiedliche Signale das Senden wieder aufnehmen dürften, beispielsweise durch das Senden der DTX-Flags für den nächsten Rahmen. Diese Anordnung verteilt gleichmäßig das Wiederaufnehmen des Empfängerbestrebens, sie zu demodulieren und ungewünschte Spitzen bei der Empfängeraktivität werden vermieden.
Beispielsweise angenommen, dass ein 20 ms-Sprachrahmen gesendet wird als vierzig 128-Bit-Codewörter von 0,5 ms Dauer, plus 2 DTX-Flags, die von 2 bis 42 relativ zu einem Sprachrahmen eines ersten Signals nummeriert sind und dann wiederholt werden, wird das erste Signal gezwungen, diskontinuierlich zu sein oder das Senden nur wieder aufzunehmen auf ein Codewort Nr. 1 hin; ein zweites Signal nur auf ein Codewort Nr. 2 usw.
In einer anderen Entwicklung der Erfindung wird die Sprachsignalrahmentaktung des Mobilsenders genommen von der Sprachrahmentaktung, die es von der Basisstation empfängt, so dass die relative Taktung der Basisstation, die aus der Abwärtsstreckenverbindung gewählt ist, gespiegelt wird in die relative Rahmenzeitabstimmung, die unterschiedlich ist von den Mobilsendern auf der Aufwärtstreckenverbindung, derart den Basisempfänger bereitstellend auch mit dem Vorteil der versetzten Rahmenausrichtung.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung von Signalsynchronisation und Rahmenausrichtungsinformation durch einen Mobilempfänger auf andere Signale als dem, das für ihn selbst bestimmt ist, um die Synchronisation aufrecht zu erhalten mit der Basisstation während Perioden von DTX des Signals, das für den Mobilempfänger bestimmt ist.
In Fig. 2 ist eine Ausgestaltung eines Mobileinheitensenders für das Implementieren der Prinzipien der vorliegenden Erfindung detaillierter in Blockdiagrammform dargestellt. Fig. 3A und 3B stellen die Natur der Signale dar, die von der Basisstation gesendet werden. Bezugnehmend auf die Fig. 2, 3A und 3B wird Sprache, die bei einer Mobileinheit während einer Telefonkonversation generiert wird, in einen Digitalisierer 32 eingegeben, der das analoge Sprachsignal in ein Digitalsignal umsetzt in Übereinstimmung mit irgendeinem hierzu geeigneten Algorithmus derart, wie die vorher erwähnten. Wie es in vielen dieser System üblich ist, generiert der Digitalisierer 32 zusätzlich zum Produzieren eines digitalisierten Sprachsignals ein Ausgangssignal, das anzeigt, ob oder nicht aktive Sprche vorliegt zu irgendeinem festgelegten Zeitpunkt. Demnach wird beispielsweise während einer Konversationspause, wie in Fig. 3A gezeigt, das Sprachaktivitätsausgangssignal auf einen binären Niedrigpegelzustand übergehen zum Anzeigen fehlender Aktivität.
Das digitalisierte Sprachsignal des Digitalisierers 32 wird vorzugsweise der Rahmungsschaltung 34 bereitgestellt, die dem digitalen Sprachsignal die vorbestimmte Rahmenstruktur auferlegt. Beispielsweise könnte jeder Rahmen 20 ms dauern. In dem hier beschriebenen Beispiel wird eine "128, 7"- Blockcodiertechnik verwendet. Entsprechend umfasst jede Gruppe von 7 Datenbits in dem digitalisierten Sprachsignal einen Block Bn. Innerhalb der Rahmungsschaltung 34 könnte daher jeder Datenrahmen 40 7-Bit-Blöcke von Daten umfassen, von denen jeder 0,5 ms dauert. Der Beginn jedes Rahmens wird bestimmt durch ein Rahmensynchronisationssignal, das der Rahmungsschaltung 34 bereitgestellt wird.
Einige Arten von Sprachdigitalisierern stellen inhärent dem digitalisierten Signal eine Rahmenstruktur bereit. In einem solchen Fall ist die Funktion der Rahmungsschaltung 34 aufgenommen in den Digitalisierer selbst und daher verbleibt sie nicht als separates Element des Aufbaus. Ein Beispiel eines Digitalisierers, der in dieser Weise arbeitet, ist ein RELP-Codierer. Andere Digitalisierer arbeiten nicht in einer solchen Weise, der digitalisierten Sprache inhärent eine Rahmenstruktur bereitstellend. Bei diesen Typen von Digitalisierern wird die Rahmungsschaltung bereitgestellt zum Empfangen des digitalisierten Sprachsignals und zum Aufteilen dieses in Rahmen vorbestimmter Länge.
Wenn einst das Sprachsignal digitalisiert ist und aufgeteilt in Rahmen, wird es einem CDMA-Modulator bereitgestellt. Dieser Modulator kann einen orthogonalen Blockcodierer 36 umfassen und eine Verschlüsselungseinheit 38 zum Verschlüsseln der Blockcodes in einer dem mobilen Sender spezifischen Weise, wie vorangegangen beschrieben. Innerhalb des Codierers 36 wird jeder Block von 7 Datenbits umgesetzt in ein 128-Bit-Codewort für das Senden. Die Rahmenstruktur der Daten wird innerhalb des Codierers und der Verschlüsselungseinheit beibehalten, so dass jeder gesendete Rahmen 40 128-Bit-Codewörter umfasst. Das verschlüsselte Signal wird umgesetzt in serielle Form in einem Parallel-zu- seriell-Umsetzer 40 und moduliert auf eine Funkträgerfrequenz in den Modulator 42. Das modulierte Signal wird einem Verstärker 44 bereitgestellt, der selektiv deaktiviert werden kann zum Verhindern des Sendens des verschlüsselten Signals.
Das Sprachaktivitätssignal von dem Digitalisierer 32 wird der Rahmungsschaltung 34 bereitgestellt. Normalerweise stellt die Rahmungsschaltung 34 ein Ausgangssignal bereit, welches den Verstärker 44 befähigt, das verstärkte Signal der Antenne für ein Senden zu präsentieren. Wenn jedoch das Sprachaktivitätssignal anzeigt, dass keine Sprachaktivität vorliegt für einen gesamten Rahmen, d. h., die gesamten 20 ms Dauer eines Rahmens, wird das Zulässigkeitssignal des Verstärkers 44 entfernt zum Verhindern des Sendens eines verschlüsselten Rahmens, der keine Sprachinformation enthält. Mit anderen Worten, es tritt kein Senden des Sprachsignals auf für die Dauer jedes Rahmens, der keine Sprachinformation enthält.
Die vorliegende Erfindung schließt daher Sprachaktivitätserfassung beim Sender ein. Dies kann am besten ausgeführt werden mit dem RELP-Sprachcodierer, wobei eine bessere Entscheidung getroffen werden kann zwischen Sprache und keiner Sprache mit Hilfe einer verfeinerteren Analyse anstatt bloß der Signalamplitude. Beispielsweise ist eine Änderung im Spektrum des Mikrofonsignals indikativ für einige akustische Ereignisse, die sich von Hintergrundrauschen unterscheiden. Der Sprachcodierer kann auch Hintergrundrauschpegel messen, wenn Sprache angesehen wird als nicht vorliegend, um eine Sprache/keine Sprache- Entscheidungsschwelle festzulegen. Diese Entscheidung wird nur getroffen für vollständige Rahmen der Sprachrahmenstruktur, die zum Zwecke der Erfindung auferlegt worden ist. Die Rahmenstruktur, für die Sprache/keine Sprache-Entscheidungen getroffen werden, kann einen, zwei oder mehr Rahmen eines RELP-Codierers (z. B. 1, 2 oder mehrere 20 ms-Perioden) umfassen.
Das Senden oder Blockieren von Sprachsignalen tritt über die Gesamtrahmenintervalle auf. Wenn demnach ein Teil eines Rahmens Sprachinformation enthält und der Rest des Rahmens einer Sprachaktivität entspricht, wird der gesamte Rahmen noch gesendet. Auf diese Weise wird keine der Sprachinformation verloren. Nur wenn der gesamte Rahmen, d. h. alle 40 Datenblöcke, es an Sprachinformation mangeln lassen, wird das Senden des Rahmens blockiert am Verstärker 44.
Eine Ausgestaltung einer Sendeeinheit für eine Basisstation in dem Mobilfunktelefonsystem ist in Fig. 4 dargestellt. Der Basisstationssender enthält mehrere Kanäle, einen für jede Übermittlung, die auftritt innerhalb der Zelle, zu der die Basisstation zugeordnet ist. In Fig. 4 ist ein Kanal dargestellt, obwohl in der Praxis eine große Anzahl von Kanälen vorhanden sein würde.
Synchronisationsimpulse, die die Zeitabstimmung der Rahmen der digitalisierten Sprachinformation für jeden Kanal bestimmen, werden von einer Rahmenausrichtimpulsgeneratorschaltung 56 generiert. Die Generatorschaltung 56 bestimmt die relative DTX- Rahmenausrichtung zwischen den unterschiedlichen Signalen und vorzugsweise versetzt sie die Rahmenausrichtung, wie in den Fig. 3A und 3B gezeigt.
Im allgemeinen ähnelt der Aufbau eines einzelnen Kanals des Basisstationssenders der Fig. 4 sehr einem einzelnen Kanal des Senders der Mobileinheit, der in Fig. 2 dargestellt ist. Jeder Kanal der Basisstation schließt einen Digitalisierer 32 zum Digitalisieren eines Sprachsignals von dem Ausrichtimpulsgenerator 56, eine Rahmungsschaltung 34 zum Strukturieren des digitalisierten Sprachsignals und einen Codierer 36 zum Umwandeln des digitalisierten Sprachsignals in ein Spreizsignal ein, beispielsweise ein orthogonales Signal, und das Verschachteln des umgesetzten Signals, wenn angemessen. Nach dem Umsetzen in ein serielles Signal wird das verschlüsselte Sprachsignal moduliert in eine Trägerfrequenz im Modulator 42.
Das modulierte Sprachsignal in dem Modulator 42 wird einem Summierer 46 präsentiert, in dem es summiert wird mit den modulierten Sprachsignalen von den anderen Kanälen. Die summierten Signale werden verstärkt in einem Verstärker 48 und simultan gesendet über eine Antenne 50.
Bevor es dem Summierer 46 präsentiert wird, wird das Ausgangssignal jedes Modulators individuell eingestellt auf einen angemessenen Pegel durch einen elektronisch gesteuerten Dämpfer 52. Die Leistungspegel der unterschiedlich zu senden Sprachsignale werden dynamisch eingestellt relativ zueinander, geeigneten Kriterien entsprechend. Beispielsweise kann der Pegel jedes Signals eingestellt werden entsprechend der Signalstärke oder den Korrelationsgrößenmessungen, die von dem Basisstationsempfänger ausgeführt werden an Signalen, die von entsprechenden mobilen Sendern empfangen worden sind in Übereinstimmung mit Information der Leistungseinstellungen der mobilen Sender, die das Basisstationsnetz ihnen befohlen hat zu verwenden.
Das modulierte Signal läuft auch durch einen Verhinderungs/Zulassungs-Schalter 54, bevor es dem Summierer 46 präsentiert wird. Der Zustand dieses Schalters wird gesteuert durch die Rahmungsschaltung 34 in Übereinstimmung mit dem Sprachaktivitätssignal von dem Digitalisierer 32. Wenn Sprachdaten in einem digitalisierten Rahmen vorliegen, ist der Schalter 54 in dem Zulässigkeitszustand platziert, der in Fig. 4 gezeigt ist, so dass das modulierte Sprachsignal zu dem Summierer 46 weitergeleitet wird. Wenn jedoch keine Sprachaktivität auftritt während eines gesamten Rahmens, ist der Schalter 54 in dem Verhinderungszustand platziert für die Dauer dieses Rahmens. In diesem Fall findet kein Senden des Sprachsignals für diesen Kanal statt, während dieses Rahmens. Jedoch werden die Signale für andere Kanäle fortgesetzt gesendet, wenn sie aktive Sprachdaten enthalten.
In dem Sender der Fig. 4 wird jedes rahmenstrukturierte Signal dem Spreizspektrumcodierer 36, der vorzugsweise ein Niedrigratenfehlerkorrekturcodierer wie z. B. Orthogonal- Block-Codierer ist, als eine feste Zahl von Symbolen präsentiert. Ein Symbol ist beispielsweise ein 7- oder 8-Bit- Byte und die Anzahl von Symbolen in einem DTX-Rahmen ist beispielsweise 40. Jedes solcher Symbole wird umgesetzt durch den Orthogonal-Block-Codierer 36 in ein 128-Bit-Codewort, das dann verschlüsselt wird unter Verwendung des für das spezielle Signal spezifischen Codes. Das verschlüsselte Signal wird vom Modulator 42 einem Funkfrequenzträger aufgeprägt, der Ausgangspegel des Modulators 42 wird von dem elektronisch gesteuerten Dämpfer 52 auf einen gewünschten Wert eingestellt und dann durch einen Verhinderungs/Zulässigkeitsschalter 54 geführt, der vorzugsweise gesteuert wird von dem Rahmen auferlegten DTX- Signal an den Summierer 46, in dem es mit anderen pegelkontrollierten Signalen addiert wird, bevor die Summe verstärkt wird auf einen Sendeleistungspegel in dem gemeinsamen linearen Sendeleistungsverstärker 48. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die relative Pegeleinstellung, die von dem gesteuerten Dämpfer 52 bereitgestellt wird, vorzugsweise für jedes Signal dynamisch festgelegt wird unter Verwendung der Signalstärke oder Korrelationsgrößenmessungen, die von dem Basisstationsempfänger an dem Aufwärtsstreckenverbindungssignal von den jeweiligen mobilen Sendern ausgeführt werden zusammen mit der Kenntnis der Leistungseinstellung der mobilen Sender, die das Basisstationsnetz ihnen signalisiert hat, zu verwenden. Die optimale Strategie für eine solche Leistungssteuerung wird offenbart in dem US-Patent Nr. 5,345,598. Die Wirkung der rahmenauferlegten DTX-Steuerung in der Basisstation ist in den Fig. 3A und 3B für den Fall gleichförmig versetzter Rahmenausrichtungen gezeigt, die von dem Controller oder Rahmenausrichtungsimpulsgenerator 56 auferlegt sind. Jedes Signal wird gezwungen, das Senden zu unterbrechen oder wieder aufzunehmen an seinen eigenen DTX- Rahmengrenzen, die einen festen Zeitzusammenhang zwischen unterschiedlichen Signalen haben.
Die bevorzugte Anordnung eines DRX-Empfängers, angepasst zum Ergreifen des Vorteils der versetzten DTX-Rahmen- Zeitausrichtung, ist in Fig. 5 gezeigt. Ein Empfängerabwärtskonverter oder Demodulator 60 konvertiert das Funkfrequenzsignal in digitalisierte Abtastungen, die geeignet sind für digitale Signalverarbeitung. Diese Abtastungen werden zuerst mit dem Verschlüsselungscode, der zu dem ersten der Vielzahl von gesendeten Signalen gehört, das von der zu prüfenden Basisstation gesendet worden ist, in einer Entschlüsselungsschaltung 62 entschlüsselt. Dieser erste Verschlüsselungscode ist mit k1 gekennzeichnet. Nach dem Entschlüsseln werden die Signalabtastungen einer FWT- Schaltung 64 präsentiert, die die Korrelation der Abtastungen mit jedem der möglichen Codewörter bestimmt, die gesendet worden sein könnten. Das mit der größten Korrelation wird ausgewählt und sein Inhalt (Index) ist das decodierte Symbol. Die größte Korrelation wird dann auf Null gesetzt zum Entfernen dieses Signals und dann werden die verbleibenden Korrelationen in einer Schaltung 66 mit einer inversen FWT transformiert und in einer Schaltung 68 neu verschlüsselt, um den Rest in den ursprünglichen Signalbereich zurückzubringen. Das Ausgangssignal wird dann einer exakt ähnlichen Prozedur unterzogen, die an den Entschlüsselungscode des nächsten Signals, das zu extrahieren ist, angepasst ist. Dies kann in der Praxis erreicht werden durch iteratives erneutes Zirkulierenlassen des Signals durch dieselben Schaltungen 62, 64, 66 und 68. Wegen der auferlegten relativen Rahmenzeitabstimmung ist der Empfänger befähigt, vorauszusagen, zu welchem Codewort jedes Signal einer Unterbrechung unterliegt oder der Wiederaufnahme des Sendens. Wenn dieser Moment auftritt, prüft der Empfänger die Ausgangsgröße des Decoders bezüglich dieses Signals zum Bestimmen, ob ein Senden unterbrochen worden ist. Die Entscheidung kann basierend auf dem relativen Pegel der Korrelation getroffen werden verglichen mit dem Mittelwert des vorangegangenen Rahmens. Wenn vermutet wird, ein unterbrochenes Senden zu haben, wird das demodulierte Signal nicht subtrahiert für diesen Rahmen. Darüber hinaus notiert ein DTX/DRX-Planer 70, dass von dem Signal vermutet wird, es habe eine Sendeunterbrechung. Eine Anzahl von Fällen niedriger Korrelation kann benötigt werden, bevor der DTX/DRX-Planer 70 definitiv entscheidet, dass ein Signal eine Sendeunterbrechung hat und es von der Liste der Verschlüsselungscodes entfernt, die dem Decoder präsentiert werden für den Rest der festen DTX-Rahmen. Das weggelassene k4 in der Liste in Fig. 5 ist illustrativ für einen solchen Fall.
Der DTX/DRX-Planer 70 ist auch imstande, vorherzusagen, zu welchem Codewort ein spezielles Signal voraussichtlich das Senden wieder aufnimmt. Wenn dieser Moment eintrifft, ist der Verschlüsselungscode, der für diese Signal geeignet ist, wieder eingesetzt in die Decodierliste. Wenn eine ausreichend signifikante Korrelation erreicht wird bei einer oder einer nachfolgenden Anzahl von Gelegenheiten, wird der Code in der Liste gelassen, andernfalls wird er entfernt bis zum Start der nächsten Rahmenperiode für dieses Signal. Weil eine relativ geringe Anzahl von aufeinanderfolgenden Niedrigkorrelationsergebnissen ausreicht, um eine zuverlässige Anzeige von DTX zu geben (z. B. 3 oder 4 eines Rahmens von 40), wird die Signalverarbeitungsbelastung, die bedingt ist durch Signale, die eine temporäre Sendeunterbrechung haben, stark entfernt.
Gemäß der Offenbarung von US-Patenten 5,151,919 und 5,218, 619 werden die Signale bevorzugt demoduliert in der Reihenfolge historischer Signalstärken. Darüber hinaus kann diese Reihenfolge dynamisch angepasst werden, wenn Signale relativ größer oder kleiner werden. Die vorliegende DTX/DRX-Erfindung hilft, den Schwund einer Sendung von der Unterbrechung einer Sendung zu unterscheiden. Dies kann beispielsweise getan werden durch Verzögern des Aktualisierens der Signalstärkenhistorie für die ersten paar Codewärter eines Rahmens bis bestimmt worden ist, ob das Signal das Senden unterbrochen hat oder nicht. Darüber hinaus kann eine signalstärkensortierte Demodulationsordnung angewendet werden, um Unterscheiden zwischen DTX und Schwund zu unterstützen. Wenn beispielsweise zu Beginn eines Rahmens eine niedrige Korrelation zu dem Verdacht von DTX führt, kann die Reihenfolge dieses Signals nach unten in der signalstärkensortierten Liste von aufeinanderfolgenden Decodierzyklen sortiert werden. Wenn die Korrelation eher aufgrund von Schwund denn wegen DTX niedrig war, hat es eine Chance, bemerkt zu werden bei einem niedrigeren Signalpegel aufeinanderfolgender Rahmen, dadurch dem DTX-Postulat widersprechend und statt dessen eine Aktualisierung der Signalstärkenhistorie in einer Abwärtsrichtung bewirkend.
Weil für jedes Signal die obigen Manipulationen nur einmal pro DTX-Rahmen (das ist 20 ms) erforderlich ist, hat ein einfacher Mikroprozessor genügend Kapazität, die erforderlichen Berechnungen für die Gesamtzahl der aktiven vorliegenden Signale in der Decodierliste auszuführen. Eine Softwareimplementation eines DTX/DRX-Planers 70 ist daher vorzuziehen.

Claims

1. Ein Sender (1) für Spreizspektrum-Codemultiplex- Mehrfachzugriffsfunkkommunikationssignale mit einem Sprachdigitalisierer (32) für Sprachsignale, einer Rahmungsschaltung (34) zum Anordnen der digitalisierten Sprache von dem Sprachdigitalisierer (32) in feste Rahmen entsprechend einer festen Gesamtzahl von Symbolen;

einer Schaltung innerhalb des Digitalisierers (32) zum Generieren einer Aktivitätsanzeige für jeden Sprachaktivität enthaltenden festen Rahmen und

einem Schalter (54) zum Sperren des Senders (1), wenn es keine Aktivität gibt und zum Wiedereinsetzen des Senders (1) nur zu festen Rahmenzeiten, die von der Aktivitätsanzeige identifiziert werden;

dadurch gekennzeichnet, dass

die Rahmen eine feste Anzahl von Sprachsymbolen enthalten und jeder Rahmen eines oder mehrere bekannte Symbole enthält, die immer gesendet werden, die bekannten Symbole einem Empfänger anzeigend, ob der Rest des Rahmens gesendet wird oder nicht;

wobei eine Vielzahl von Funksignalen addiert wird mit gesteuerten Gewichtsfaktoren zum Senden durch eine gemeinsame Sendeverstärker- und Antennenkombination (48, 50), jedes Funksignal unterbrechbar ist für einen festen Rahmen, der aus einer Zeitdauer besteht, die einem ganzzahligen Vielfachen der Spreizspektrumcodeeinheiten entspricht, die festen Rahmen für jedes der Vielzahl von Signalen eine feste Zeitausrichtung in Bezug aufeinander haben und die feste Zeitausrichtung relativ versetzt ist zwischen den Signalen.

2. Sender (1) nach Ansprüch 1, der an einen Empfänger sendet, der Synchronisation aufrecht erhält mit dem Sender (1) während rahmenunterbrochenen Sendens durch Demodulieren eines für einen anderen Empfänger bestimmten Signals.

3. Funkkommunikationssystem, das einen Sender (1) für Spreizspektrumcode-Multiplex-Mehfachzugrifffunksignale einschließt mit einem Sprachdigitalisierer (32) für Sprachsignale, einem Empfänger (2) mit einem Sprachdecoder (64) zum Empfangen der Codemultiplex- Vielfachzugrifffunkkommunikationssignale,

einer Rahmungsschaltung (34) zum Rahmen der Ausgangsgröße des Sprachdigitalisierers (32) in feste Rahmen entsprechend einer festen Ganzzahl von Sprachsignalen, wobei die Rahmen eine feste Anzahl von Sprachsymbolen einschließen und jeder Rahmen eines oder mehrere Symbole einschließt, die immer gesendet werden, wobei die bekannten Symbole dem Empfänger anzeigen, ob der Rest des Rahmens gesendet wird oder nicht; und

eine Schaltung innerhalb des Digitalisierers (32) zum Generieren einer Aktivitätsanzeige für jeden festen Rahmen;

gekennzeichnet durch

einen Schalter (54) zum Blockieren des Sendens des festen Rahmens von Symbolen, wenn keine Aktivität angezeigt wird und zum Wiederaufnehmen des Sendens nur für ganze feste Rahmen, die von der Aktivitätsanzeige identifiziert sind;

einen Decoder (64) zum Entscheiden in dem Empfänger (2), ob der Sender (1) das Senden eines festen Rahmens blockiert hat oder nicht und zum Veranlassen des · Empfängers (2), ein Ruhe-Audiosignal auszugeben auf die Entscheidung hin, dass ein Senden eines Rahmens blockiert worden ist;

wobei die Funkkommunikationssignale, die auf derselben Frequenz überlappen, eine versetzte Rahmenausrichtung haben derart, dass ihr jeweiliger Moment für das Unterbrechen oder Wiederaufnehmen des Sendens nicht auf denselben Zeitpunkt fällt, sondern über eine Rahmendauer verteilt ist.

4. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 3, wobei Senden nur an den Grenzen der festen Rahmen unterbrochen oder wieder aufgenommen wird.

5. Funkkommunikationssytem nach Anspruch 3, wobei der Empfänger (2) in einer Zellularbasisstation angeordnet ist und der Sender (1) in einer Mobilstation angeordnet ist.

6. Verfahren zum Senden von Sprachinformationen in einem Zellulartelefonsystem, dass das Digitalisieren eines Sprachsignals einschließt und das Aufteilen des digitalisierten Signals in Rahmen von vorbestimmter Länge; Codieren des digitalisierten Signals mit einem Code, der der Übermittlung zugeordnet ist; Senden des codierten Signals an einen Empfänger (2); die folgenden Schritte umfassend:

Erfassen, ob das Sprachsignal aktive Sprache repräsentiert;

Verhindern des Sendens eines kompletten Rahmens eines codierten Signals, wenn der Abschnitt des Sprachsignals, der dem Rahmen zugeordnet ist, keine aktive Sprache repräsentiert, wobei die Rahmen eine feste Anzahl von Sprachsymbolen enthalten und jeder Rahmen eines oder mehrere bekannte Symbole enthält, die immer gesendet werden und wobei die bekannten Symbole einem Empfänger anzeigen, ob der Rest des Rahmens gesendet wird oder nicht;

Decodieren des empfangenen kombinierten Signals, relativ zu einem der Kommunikationscodes, zu Beginn eines Rahmens zum Erhalten der Digitaldaten;

Bestimmen, ob die Digitaldaten einem Symbol entsprechen, das eine Sprachaktivitätsanzeige oder eine Keine- Sprache-Anzeige anzeigt oder einem minimalen Schwellwert von Korrelation mit einer gültigen Codefolge entspricht;

Fortsetzen des Decodieren des empfangenen Signals, wenn das Digitalsignal einer Sprachaktivitätsanzeige entspricht oder dem minimalen Schwellwert der Korrelation; und

Unterbrechen des Decodierens des empfangenen Signals für den Rest des Rahmens, wenn die Digitaldaten einer Keine- Sprache-Anzeige entsprechen oder wenn die Digitaldaten nicht den minimalen Schwellwert von Korrelation erreichen;

wobei die Rahmen aller digitalisierten Signale eine vorbestimmte Zeitausrichtung relativ zueinander haben und die Rahmen jedes jeweiligen digitalisierten Signals versetzt sind um einen vorbestimmten Betrag relativ zu den Rahmen jedes der anderen digitalisierten Signale.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Kommunikationscode einen Spreizcode mit einschließt mit einer vorbestimmten Anzahl von Symbolen und wobei jeder der Rahmen ein ganzzahliges Vielfaches der vorbestimmten Anzahl von Symbolen umfasst.

8. Verfahren nach Anspruch 6, außerdem den Schritt des Wiederaufnehmens des Decodierens des empfangenen Signals einschließend, relativ zu dem Kommunikationscode zu Beginn des nächsten empfangenen Rahmens in dem Signal nach dem Unterbrechen des Decodierens für den Rest des vorangegangenen Rahmens.

9. Verfahren nach Anspruch 6, außerdem den Schritt des Decodierens des empfangenen Signals einschließend, relativ zu einem zweiten Code zu Beginn eines Rahmens des Signals, das dem zweiten Code zugeordnet ist.