DE69708824T2

DE69708824T2 - Kommunikationsgerät

Info

Publication number: DE69708824T2
Application number: DE69708824T
Authority: DE
Inventors: Kjell Oestman
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Current assignee: Gula Consulting LLC
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1997-09-08
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: DE69708824D1; JPH10126858A; EP0838752A3; GB2317788B; EP0838752A2; GB2317788A; GB9620039D0; EP0838752B1; US6285888B1

Description

Die Erfindung betrifft die Verarbeitung von Kommunikationsdaten gemäß ersten Anweisungen oder gemäß zweiten Anweisungen.
Jüngste Fortschritte bei der Erzeugung von digitalen Signalverarbeitungsvorrichtungen (DSP) beinhalten digitale Einzelchipsignalprozessoren oder anwendungsspezifische integrierte Schaltungen mit einer DSP-Funktionalität und erlaubten die Verwertung von digitalen Techniken bei Kommunikationsumgebungen des Massenmarkts. Die zellularen Mobiltelefone der ersten Generation wurden beispielsweise rasch durch die digitalen zellularen Mobiltelefone der zweiten Generation ersetzt, welche zumindest drei ausgeprägte Vorteile über die früheren Analogsysteme aufweisen. Erstens erlauben sie eine Reduktion der Gesamtgröße des Telefons durch die Reduzierung des Erfordernisses für große analoge Bestandteile. Zweitens sind sie weniger empfindlich für eine Signalverschlechterung, während sie gleichzeitig Signale übertragen, die praktisch unmöglich von Abhörenden abgefangen werden können. Drittens erlauben sie durch die Verwendung des zeitüberlappten Mehrfachzugriffs (TDMA), dass von der verfügbaren Bandbreite in größerem Ausmaße Verwendung gemacht wird, was einer größeren Anzahl von Benutzern die Teilnahme an Mobildiensten erlaubt, während die Betriebskosten für jede individuelle Schaltung reduziert werden. Zudem reduziert die TDMA-Technologie im Wesentlichen die Kosten für Basisstationen unter der Voraussetzung, dass eine einzelne Funksende-/Empfangseinrichtung für den Aufbau einer Vielzahl von Anrufen verwendet werden kann.
Digitale Mobiltelefonsysteme wurden in den Vereinigten Staaten gemäß dem Standard EIA IS-54 entwickelt, während in ganz Europa der GSM-Standard verwendet wurde, was die Verwertung von Roaming-Techniken (grenzüberschreitendes Telefonieren) über nationale Grenzen hinweg erlaubt. Gemäß dem GSM-System kann die Anzahl von Kommunikationskanälen auf insgesamt acht für jedes spezielle Frequenzpaar erhöht werden. Zusätzlich verwendet das System außerdem ein derartiges Frequenzspringen, dass von einem Datenpaket zum nächsten die Datenpakete auf verschiedenen Frequenzen übertragen werden.
Man ging davon aus, dass insbesondere in Ballungsgebieten die Kunden einen gewissen Grad an Signalverschlechterung tolerieren würden, während ein totaler Dienstausfall in größerem Ausmaße als unakzeptabel empfunden würde. Um diese Situation auszunutzen, beinhaltet der GSM-Standard vorsorgliche Maßnahmen für den Betrieb bei der halben normalen Übertragungsrate, sodass statt des Empfangs eines Datensignalbündels während jeder Datenpaketperiode ein Signalbündel in eine bestimmte Richtung lediglich bei abwechselnden Datenpaketperioden übertragen wird. Somit wird durch die Verwendung dieser so genannten "half rate"-Betriebsweise die Anzahl der verfügbaren Kommunikationskanäle für eine bestimmte Übertragungsfrequenz verdoppelt. In ähnlicher Weise können weitere Reduktionen bei den Übertragungsraten in Aussicht gestellt werden, wobei beispielsweise Daten bei jedem vierten Datenpaket übertragen werden, obwohl derzeit eine derartige Übertragungsbetriebsweise nicht Teil der GSM-Empfehlungen ist.
Innerhalb der GSM-Empfehlungen werden eine Vielzahl von Techniken zur Verbesserung der Signalübertragung verwendet, während die Effekte des Rauschen und des Signalschwunds usw. reduziert werden. Die Frequenzsprungstrategie wurde vorstehend angeführt. Zusätzlich dazu wird außerdem ein Interleaving-Vorgang durchgeführt, wie er in der ebenfalls anhängigen Europäischen Patentanmeldung der Anmelderin mit der Veröffentlichungsnummer 0 660 558 beschrieben ist.
Ein Interleaving-Vorgang reduziert die negativen Effekte von Signalbündelungsfehlern, aber als Folge des Vorgangs muss eine Vielzahl von übertragenen Datenpaketen empfangen werden, bevor die Daten in ihrer ursprünglichen Reihenfolge wieder zusammengebaut werden können. Folglich müssen Speichereinrichtungen mit wahlfreiem Zugriff (RAM) derart bereitgestellt werden, dass Daten während des Interleaving-Vorgangs und während des Deinterleaving-Vorgangs zwischengespeichert werden können. Es ist erforderlich, dass ein Mobiltelefon zumindest 1,5 Blöcke Quelldaten (684 Bits) in der "full rate"-Betriebsweise zwischenspeichern kann, wobei während der "half rate"-Betriebsweise 342 Bits erforderlich sind. Folglich wird bei der "half rate"-Betriebsweise weniger Zwischenspeicherung benötigt. Während des Kodierungs- und Dekodierungsvorgangs ist jedoch im Vergleich zu dem für die "full rate"-Betriebsweise erforderlichen Speicher beträchtlich mehr Speicher für die "half rate"- Betriebsweise erforderlich.
Mit Speichereinrichtungen mit wahlfreiem Zugriff zu versehende DSP's sind bekannt dafür, dass sie schnell genug für die Zufuhr von Anweisungswörtern an den DSP bei der normalen Betriebsrate des Prozessors sind. Zum Betrieb bei dieser Rate befähigte Speichereinrichtungen sind jedoch teuer und bei einem beliebigen optimierten Entwurf sollte das Ausmaß dieser Speichereinrichtungen zur Reduktion der Gesamtkosten reduziert werden. Oftmals ist es erforderlich, dass ein DSP eine Vielzahl von Programmarten über eine Betriebsperiode durchführt, und unter derartigen Umständen ist es oftmals möglich, einen ersten Satz von Speicheranweisungen innerhalb der DSP- Speichereinrichtung mit einem zweiten Satz von DSP- Anweisungen innerhalb dieser Speichereinrichtung zu ersetzen. Ein derartiger Vorgang wird allgemein als "Überlagerung" bezeichnet, und als solcher kann er eine wesentliche Reduktion des Ausmaßes der für das DSP verfügbaren Speichereinrichtungen mit wahlfreiem Zugriff bei gleichem Funktionalitätsniveau ermöglichen.
Ein Problem bei bekannten Überlagerungen ist jedoch, dass eine endliche Zeit für die in den schnell ausführbaren Speicher zu schreibenden neuen Programmanweisungen erforderlich ist. Obwohl der schnelle Speicher mit wahlfreiem Zugriff aufgrund seiner ureigenen Natur neue Anweisungen sehr rasch empfangen kann, wird die Geschwindigkeit, mit der die Übertragung stattfindet, durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der die Anweisungen von dem Massenspeicher gelesen werden können, möglicherweise in der Gestalt eines unmittelbar mit dem DSP verbundenen Massenspeichers, oder alternativ aus einem größeren Bereich eines mit einem langsamen Mikrokontroller verbundenen langsamen Speicher. Bei einigen Situationen mögen Benutzer kleine Unterbrechungen bei der Kommunikation tolerieren, während eine Übergabe von einer Betreibersystemart zu einer anderen Betreibersystemart stattfindet. In den Vereinigten Staaten ist beispielsweise für Übergaben dieser Art bekannt, dass sie stattfinden, wenn eine Bewegung von Ballungsgebieten in eher ländliche Gebiete stattfindet, vorausgesetzt, dass digitale Systeme eher in den Stadtbereichen verwendet werden, während analoge Systeme in den ländlichen Gebieten eher beibehalten werden. Gemäß den GSM-Empfehlungen beträgt jedoch das maximale Übergabeintervall lediglich zwanzig Millisekunden, was bei den meisten realisierbaren Mobiltelefonen nicht ausreichend Zeit bereitstellt, damit der gesamte Speicher mit wahlfreiem Zugriff des DSPs mit einem neuen Programmanweisungssatz überschrieben wird.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Verarbeitung von Kommunikationsdaten gemäß ersten Anweisungen in einem ersten Betriebszustand oder gemäß zweiten Anweisungen in einem zweiten Betriebszustand angegeben, das Verfahren ist dabei gekennzeichnet durch die Schritte Lesen der ersten Anweisungen aus einer ersten Speichereinrichtung; Schreiben von Übertragungsdaten in eine zweite Speichereinrichtung zur Verarbeitung gemäß den ersten Anweisungen; und, während einem Betriebswechsel von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand, Verarbeitung der gespeicherten Übertragungsdaten gemäß den ersten Anweisungen für die Bereitstellung verfügbarer Startspeicherbereiche in der zweiten Speichereinrichtung sowie Schreiben der zweiten Anweisungen in die verfügbaren Datenspeicherbereiche, während die gespeicherten Übertragungsdaten fortwährend gemäß den ersten Anweisungen verarbeitet werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Übertragungsdaten in die schnelle Speichereinrichtung zur Verarbeitung gemäß den ersten Anweisungen geschrieben, während vorher geschriebene Daten fortwährend gemäß den zweiten Anweisungen verarbeitet werden.
Die erste und zweite Art von Anweisungen kann sich auf verschiedene Kodierungs- und Dekodierungsprozessoren beziehen, die im Wesentlichen bei der Datenübertragung bei ähnlichen Raten ausgebildet werden. Innerhalb der GSM-Empfehlungen ist es beispielsweise möglich, dass Daten unter Verwendung eines "full rate"-Codecs oder eines gesteigerten "full rate"-Codecs verarbeitet werden, wobei letzteres die Sprachqualität steigert. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind jedoch die ersten Anweisungen zum Betrieb bei voller Übertragungsdatenrate konfiguriert, und die zweiten Anweisungen zum Betrieb bei reduzierter Datenrate konfiguriert. Diese reduzierte Datenrate kann aus einer Rate bestehen, welche die Hälfte der vollen Datenübertragungsrate beträgt.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Kommunikationsdatenverarbeitungsgerät mit einer Verarbeitungseinrichtung, einer schnellen Speichereinrichtung für die Zufuhr von Anweisungen an die Verarbeitungseinrichtung, einer langsamen Speichereinrichtung und einer Übertragungseinrichtung für die Übertragung von Anweisungen von der langsamen Speichereinrichtung an die schnelle Speichereinrichtung bereitgestellt, die gekennzeichnet ist durch erste Anweisungen für das Betreiben der Vorrichtung gemäß einem ersten Betriebszustand und zweite Anweisungen für das Betreiben der Vorrichtung gemäß einem zweiten Betriebszustand; und eine Konfiguration der Verarbeitungseinrichtung zum Lesen der ersten Anweisungen aus der ersten Speichereinrichtung; dem Schreiben von Übertragungsdaten in die schnelle Speichereinrichtung zur Verarbeitung gemäß den ersten Anweisungen; und, während einem Betriebswechsel von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand, der Verarbeitung der gespeicherten Übertragungsdaten gemäß den ersten Anweisungen Zur Bereitstellung verfügbarer Datenspeicherbereiche in der schnellen Speichereinrichtung sowie dem Schreiben der zweiten Anweisungen in die verfügbaren Datenspeicherbereiche, während die gespeicherten Übertragungsdaten fortwährend gemäß den ersten Anweisungen verarbeitet werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine schnelle Permanentspeichereinrichtung bereitgestellt, wobei die Einrichtung zum Lesen von Programmanweisungen von der permanenten Speichereinrichtung für den Betrieb bei reduzierter Übertragungsdatenrate konfiguriert ist. Die Programmanweisungen für die volle Übertragungsrate werden vorzugsweise der schnellen Speichereinrichtung von einem Mikrocontroller zugeführt.
Somit wird erfindungsgemäß eine Situation verwertet, bei der ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff für die Durchführung eines dahingehenden Interleaving-Vorgangs verwendet wird, dass, sobald ein Übergabevorgang stattfindet, Speicherstellen innerhalb der schnellen Speichereinrichtung auf einer Datenpaket-für-Datenpaket- Basis verfügbar werden. Folglich können die freigewordenen Speicherbereiche identifiziert und die neuen Programmanweisungen in diese Speicherstellen geschrieben werden, bis die gesamte Programmgruppe aufgebaut wurde, und die Betriebsweise kann auf die volle Übertragungsratenbetriebsart in Reaktion auf den Empfang dieser neuen Anweisungen zu Betriebsartzwecken durch die DSP umschalten.
Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein digitales zellulares Telefonsystem mit einer Vielzahl von Zellen und einer Basisstation in jeder der Zellen, wobei die Basisstationen zur Kommunikation mit Mobiltelefonen angeordnet sind, wenn sich die Telefone innerhalb des durch die Zellen bedeckten Bereichs befinden;
Fig. 2 ein Mobiltelefon nach der in Fig. 1 identifizierten Bauart mit einer Vielzahl von kooperierenden Untersystemen;
Fig. 3 die kooperierenden Untersysteme der in Fig. 2 gezeigten Mobiltelefone, die für den Betrieb gemäß den GSM-Empfehlungen angeordnet sind;
Fig. 4 Betriebsbestandteile des GSM-Betriebsstandards, wenn sie auf der in Fig. 3 dargestellten Plattform ausgeführt werden;
Fig. 5 die Anordnung von Speicherstellen innerhalb des in Fig. 3 identifizierten digitalen Signalprozessoruntersystems mit einem Speicherbereich mit wahlfreiem Zugriff;
Fig. 6A die Verwendung des in Fig. 5 identifizierten Speicherbereichs mit wahlfreiem Zugriff während der Betriebsart mit halber Übertragungsrate, bzw. Fig. 6B die Zuweisung der Verwendung des Speicherbereichs mit wahlfreiem Zugriff während der Betriebsart mit voller Übertragungsrate; und
Fig. 7 die Zuweisung von Speicherbereichen mit wahlfreiem Zugriff während einer Übergabeperiode von der Betriebsweise mit halber Übertragungsrate zu der Betriebsweise mit voller Übertragungsrate.
In Fig. 1 ist ein zellulares Mobilfunksystem gezeigt, bei dem Mobiltelefone 101 mit Basisstationen 102 kommunizieren. Die Kommunikation zwischen den Mobiltelefonen 101 und der Basisstation 102 wird gemäß dem GSM-Standard für die Übertragung mit digitalem zeitüberlapptem Mehrfachzugriff (TDMA) durchgeführt. Im Allgemeinen sind die Protokolle derart aufgebaut, dass ein Mobiltelefon 101 mit der Basisstation 102 kommunizieren wird, welche den besten Signalübertragungspfad bereitstellt, was üblicherweise durch die Messung der relativen Signalstärken identifiziert wird. Diese Bewertungen der Signalstärken resultieren in einen gedanklich in eine Vielzahl von Zellen 103 unterteilten geografischen Bereich, der aufgrund von Veränderungen im Terrain, in atmosphärischen Bedingungen und der Gegenwart von durch Menschenhand geschaffener Objekte usw. nicht zu einer derart regelmäßigen Aufteilung neigen wird, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.
Die Basisstationen kommunizieren mit einem Schaltzentrum 104, das wiederum zur Verschaltung der Basisstationen untereinander angeordnet ist, und das über Verbindungsleitungen 105 einen Zugriff auf andere Schaltungsnetzwerke bereitstellt, wie etwa dem öffentlichen Telefonnetz und dem ISDN usw.
Die Mobiltelefone sind für den Betrieb bei normaler Übertragungsrate der Datenübertragung angeordnet, bei der ein Übertragungsdatenpaket in insgesamt acht Multiplexkanäle unterteilt ist, wobei einer dieser Kanäle für die Übertragung verwendet wird, und ein anderer frequenzverschobener Kanal für den Empfang während jeder Datenpaketperiode verwendet wird. Zusätzlich sind die Basisstationen und einige der Mobiltelefone für den Betrieb bei der halben Übertragungsrate konfiguriert, d. h. bei einer Übertragungsrate, die zu einer Reduktion der gesamten Datenübertragung um die Hälfte im Vergleich zu der normalen Übertragungsrate führt. Gemäß der Betriebsweise mit halber Übertragungsrate werden Daten bei alternierenden Datenpaketperioden übertragen. Folglich ist die Datenbandbreite effektiv um die Hälfte reduziert, was im Vergleich zu der Verwendung von optimalen Techniken für die Übertragung bei der vollen Rate zu einem gewissen Grad an Sprachqualitätsverschlechterung führt. Für eine gegebene Frequenzzuweisung ist es jedoch möglich, die Anzahl der bedienten Mobilstationen innerhalb des Betriebsbereichs um einen Faktor zwei zu erhöhen, wobei das maximale Niveau an möglicher Durchdringung erhöht und das Risiko einer nicht aufbaubaren Verbindung für Kunden reduziert ist.
Zum Betrieb bei halber Übertragungsrate befähigte Mobiltelefone beinhalten außerdem Abläufe für die Durchführung der vollen Übertragungsrate und der GSM- Standard ist so aufgebaut, dass ein Umschalten zwischen der normalen Übertragungsrate und der halben Übertragungsrate bei einem bestehenden Gespräch auftreten kann, wobei der Kunde eine minimale Störung erfährt. Falls die Dienste erfordernde Kundenanzahl relativ gering ist, können alle Kunden mit bei der vollen Bandbreite arbeitenden Kanälen versehen werden, d. h. also bei der normalen Datenübertragungsrate. Mit steigender Anzahl von Dienste erfordernden Kunden werden jedoch einige Kunden in die Betriebsweise bei halber Übertragungsrate umgeschaltet und bei gesättigtem System arbeiten eventuell alle Kunden bei halber Übertragungsrate. In den meisten Arbeitsumgebungen neigen jedoch einige geografische Bereiche dazu, mehr als andere überfüllt zu sein, weswegen es eher wahrscheinlich ist, dass einige Kunden bei der halben Übertragungsrate arbeiten, während andere Kunden bei der vollen Übertragungsrate arbeiten.
Die Entscheidungen, wie Übergabevorgänge gesteuert werden, können in Übereinstimmung mit zwei Grundphilosophien erfolgen. Zunächst können Zellen in Ballungsgebieten als Zellen mit ausschließlich halber Übertragungsrate identifiziert werden, wobei die Übergabe stattfindet, wenn die Mobilstation die Zellgrenzen überquert. Alternativ kann die Übergabe von der halben Übertragungsrate auf die volle Übertragungsrate gemäß den Variationen bei der Signalstärke gesteuert werden, wie es in der US-Patentschrift 5 532 576 offenbart ist. Somit wird eingeschätzt, dass das Niveau an Signalverschlechterung aufgrund der halben Übertragungsrate sich mit der weiteren Verschlechterung aufgrund der Signalstärke verschlimmert, weswegen Mobilstationen an der Zellenperipherie die Kanäle mit voller Übertragungsrate zugewiesen werden, während die nah bei einer Basisstationsübertragungseinrichtung angeordneten Mobilstationen Kanäle mit halber Bandbreite zugewiesen bekommen, wodurch die Effekte der Signalverschlechterung aufgrund der halben Übertragungsrate sowie die Anzahl von Verbindungsverlusten minimiert wird.
Andere Arten des Betriebsartwechsels können auch auftreten, falls beispielsweise Telefone für den Betrieb unter Verwendung eines gesteigerten Vollübertragungsratencodecs zusätzlich zu einem normalen Vollübertragungsratencodecs angeordnet sind. Dabei bleibt das Ausmaß der Kanalverwendung unverändert, aber die durch die Benutzer empfundene Sprachqualität ist verbessert, soweit die gesteigerte Betriebsweise verfügbar ist.
In Fig. 2 ist ein Mobiltelefon 101 gezeigt, das ein Mundstückmikrophon 201, einen Ohrstücklautsprecher 202, Signalknöpfe 203 und eine Flüssigkristallanzeige 204 umfasst. Das Telefon 101 ist für die Kommunikation mit den Basisstationen 102 über eine einziehbare Antenne 205 angeordnet, und die digitale Verarbeitung der kodierten Sprachsignale wird mittels eines digitalen Signalprozessors bewirkt, der in Reaktion auf durch einen Mikrocontroller erzeugte Steuersignale gesteuert wird.
Die interne Verschaltung des in Fig. 2 gezeigten Mobiltelefons ist in Fig. 3 identifiziert, wobei ähnlichen Bestandteilen ähnliche Bezugszeichen zugewiesen sind, wie etwa dem Mikrophon 201, dem Lautsprecher 202, der Tastatur 203 und der Anzeige 204. Die Tastatur 203 und die Flüssigkristallanzeige 204 arbeiten unter der Steuerung eines Mikrocontrolleruntersystems 301. Das Mikrocontrolleruntersystem 301 ist für den Gesamtbetrieb des Telefons verantwortlich und insbesondere wichtig, wenn Signalisierungsoperationen zu überwachen und Betriebseigenschaften zu steuern sind, wie etwa Frequenzmodifikationen und Signalstärkevergleiche. Das Mikrocontrolleruntersystem 301 ist zur Verarbeitung von digitaler Sprache oder Datensignalen in Echtzeit nicht befähigt, und die Verarbeitung von derlei wird durch ein digitales Signalprozessoruntersystem 302 durchgeführt. Das digitale Signalprozessoruntersystem empfängt Audiosignale von dem Mikrophon 201 und führt dem Lautsprecher 202 Audiosignale zu.
Das Mikrocontrolleruntersystem 301 und der digitale Signalprozessor 302 führen ihre eigenen identifizierbaren Anwendungen aus, es ist jedoch für das Mikrocontrolleruntersystem 301 notwendig, in regelmäßigen Intervallen mit dem digitalen Signalprozessoruntersystem 302 über eine Zwischenspeicherschaltung 303 zu kommunizieren. Für durch das digitale Signalprozessoruntersystem 302 ausführbare Programmanweisungen ist zudem eine Speicherung in einer mit dem Mikrocontrolleruntersystem 301 verbundenen Speichereinrichtung sowie die Zufuhr dieser Datenprogramme an das digitale Signalverarbeitungsuntersystem 302 über den Datenzwischenspeicher 303 während der Systeminitialisierung in Reaktion auf das Anschalten des Telefons möglich.
Durch das digitale Signalverarbeitungsuntersystem 302 durchgeführte Operationen gemäß den GSM-Empfehlungen sind in Fig. 4 dargestellt. An dem Mikrophon 201 eingegebene analoge Sprache wird einer analog-zu-digital-Umwandlungseinrichtung 401 zugeführt. Die digitalisierte Sprache wird einem zur Kodierung der Sprache gemäß voller Übertragungsratentechniken oder gemäß halber Übertragungsratentechniken angeordneten Sprachkodierungsablauf 402 zugeführt. Bei GSM-Systemen wird eine Kodierung und Dekodierung gemäß der Vektorsummen angeregten linearen Vorhersage (VSELP) durchgeführt, wobei alternativ bei einem Betrieb bei voller Übertragungsrate eine Kodierung gemäß der Regulärimpulsanregungslangzeitvorhersage ausgeführt wird. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann eine Kodierung gemäß der gesteigerten vollen Übertragungsrate unter Verwendung der Kodierung gemäß der mit algebraischem Kode angeregten linearen Vorhersage durchgeführt werden, wobei deren volle Einzelheiten in den GSM-Empfehlungen spezifiziert sind. Die verwendeten Abläufe sind bedeutend verschieden und getrennte Anweisungssätze sind zur jeweiligen Ausführung erforderlich. In ähnlicher Weise ist das für jeden dieser Prozessoren erforderliche Speicherausmaß hinsichtlich des Speichers für die Anweisungen selbst und des Speichers zur Zwischenspeicherung von eingehenden und ausgehenden Daten ebenso Schwankungen unterworfen.
Die Sprachkodierung wird durch den Sprachkodierungsvorgang 402 durchgeführt, und die kodierte Sprache wird einem Fehlerkodierungsvorgang 403 zugeführt, der für die Einführung von zusätzlichen Redundanzdaten in den Datenstrom angeordnet ist, welche nachfolgend für die Erfassung und Korrektur von hauptsächlich durch Funkinterferenz begründeten Fehlern verwendet werden. Die Ausgabe aus dem Fehlerkodierungsvorgang 403 wird einem Verschachtelungsvorgang 404 zugeführt, der für den Interleaving-Vorgang von Daten über Zeit angeordnet ist, sodass Signalbündelfehler, wie man ihnen typischerweise bei Funkkommunikation begegnet, in verstreute einzelne Bitfehler übersetzt werden, nachdem an der Empfangseinrichtung ein Deinterleaving-Vorgang durchgeführt wurde. Bei einer derartigen Streuung ist es für die Fehlererfassungs- und Korrekturabläufe möglich, individuelle Bitfehler in einem einen Teil der Empfangseinrichtung bildenden Erfassungs- und Korrekturvorgang zu korrigieren.
Die Ausgabe des Interleaving-Vorgangs wird einem Verschlüsselungsvorgang 405 zugeführt, der zur Durchführung einer Bit-für-Bit-"exclusive-OR"-Operation mit einem Pseudozufallsschlüsselbitstrom angeordnet ist, sodass es für einen unautorisierten Zuhörer unmöglich ist, sich ohne Zugriff auf den Schlüssel auf Telefonanrufer abzustimmen und diese zu entschlüsseln.
Die Ausgabe des Verschlüsselungsvorgangs 405 wird durch einen Signalbündelaufbauvorgang 406 zugeführt, der zur Übersetzung des seinen Eingängen zugeführten Bitstroms in Signalbündel mit hoher Bitrate und kurzer Dauer angeordnet ist. Der Zweck des Signalbündelaufbauvorgangs 406 als Teil der Konfiguration für den dynamischem zeitüberlappten Mehrfachzugriff ist die Reduktion der Zeit, während der das zellulare Telefon tatsächlich Daten überträgt, sodass die Perioden, während der keine Übertragung auftritt, Zeit für den Empfang durch die Empfangsschaltung und für durch andere zellulare Telefone auszuführende Kommunikation bereit stellen.
Die Ausgabe des Signalbündelaufbauvorgangs 406 wird einer Funkfrequenzmodulationseinrichtung 407 zugeführt, welche eine Funkfrequenzträgerwelle bei einer für den zellularen Telefonverkehr geeigneten Frequenz moduliert. Die Ausgabe von dem RF-Modulationsvorgang 407 wird dem Eingang einer Duplexeinheit 408 zugeführt, wobei sich die Übertragungs- und die Empfangsschaltung eine Antenne 409 teilen.
Der Empfang von Daten durch das zellulare Telefon wird im Wesentlichen gemäß einem zu dem vorstehend beschriebenen umgekehrten Ablauf durchgeführt, und umfasst daher einen Funkfrequenzdemodulationsvorgang 410, einen Signalbündelreduktionsvorgang 411, einen Entschlüsselungsvorgang 412, einen Deinterleaving-Vorgang 413, einen Fehlererfassungs- und Korrekturvorgang 414, einen Sprachdekodiervorgang 415 und einen digital-zu- analog-Umwandlungsvorgang 416.
Der technische Sprachkodiervorgang 402 ist in Fig. 5 dargestellt. Zunächst wird digitale Sprache gemäß A-Law durch einen A-Law-zu-Linearvorgang 501 in ihre lineare Entsprechung umgewandelt. Danach werden digitale Abtastwerte modifiziert, damit bei Schritt SO&sub2; eine Vorgewichtung an dem zugrunde liegenden Signal eingeführt wird, wobei bei Vorgang 503 eine LPC-Filterung und bei Vorgang 504 eine LTP-Filterung durchgeführt wird, wie es in dem GSM-Empfehlungen beschrieben ist.
Gemäß Fig. 6A beinhaltet das DSP-Untersystem 302 einen DSP-Chip. Zu diesem Zweck sind viele geeignete Chips verfügbar, wie etwa ein AT&T 1616, der aus dem Prozessor 601 selbst besteht, einem Bereich für einen Nur-Lese-Speicher 602 und einem Bereich für einen Speicher 603 mit wahlfreiem Zugriff. Die Chipkosten hängen von dem Ausmaß des spezifizierten Speichers ab, und bei diesem Beispiel sind 40 Kilowörter an Nur- Lese-Speicher 602 in Verbindung mit 8 Kilowörtern von Speichern mit wahlfreiem Zugriff 603 bereitgestellt; jedes Wort umfasst insgesamt 16 Bits. Somit wird die Spezifikation von auf dem Chip befindlichem Speicher ein wichtiger Aspekt des Gesamtentwurfs, vorausgesetzt, dass das Ausmaß an Speichern nicht überspezifiziert sein soll, wodurch unnötigerweise der Systempreis steigt, während gleichzeitig Speicher in ausreichendem Maße bereitgestellt werden muss, damit ein befriedigender Betrieb von DSP-Programmen und Daten sichergestellt ist.
Der DSP arbeitet bei einer Zyklusrate von 25 Nanosekunden, weswegen die Speicherzugriffszeit darunter liegen muss und typischerweise Zugriffe über eine Dauer von 10 bis 15 Nanosekunden erlaubt. Ein zum Betrieb bei dieser Geschwindigkeit befähigter Speicher ist im Vergleich zu konventionellen
Mikrocontrollerspeichervorrichtungen teuer, die eine Zugriffszeit im Bereich von 150 Nanosekunden bereitstellen.
Die Programmanweisungen für den DSP-Prozessor werden in dem ROM 602 des Prozessors gehalten, wodurch die Anforderungen an die von dem Mikrocontrolleruntersystem 301 herunterzuladenden Programme minimiert werden. Der verbundene schnelle Speicher mit wahlfreiem Zugriff 603 ist hauptsächlich für die Datenhandhabung bereitgestellt, und wie vorstehend dargestellt ist, ist Speicher dieser Art für das Zwischenspeichern von Signalbündeln der übertragenen Daten erforderlich, sodass Daten für die Übertragung einem Interleaving-Vorgang und empfangene Daten einem Deinterleaving-Vorgang unterzogen werden. Das Ausmaß an für eine besondere Implementierung spezifizierten RAMs wird daher dadurch bestimmt, welcher Vorgang auch immer die höchsten RAM-Anforderungen aufweist. Somit stellt ein Betrieb bei halber Übertragungsrate eine höhere RAM-Anforderung an das System, als bei voller Übertragungsrate durchgeführte ähnliche Operationen.
Die Unterscheidung zwischen Datenerfordernissen während voller Übertragungsrate und halber Übertragungsrate ist in den Fig. 6B und 6C dargestellt. Fig. 6B zeigt das RAM 503 des Prozessors während der halben Übertragungsrate, wobei die gesamten 8 Kilowörter an Datenbereich für das Zwischenspeichern von Daten während der Übertragung und des Empfangs verfügbar gemacht werden müssen. Das gesamte durch den Prozessor 601 für eine Übertragung bei halber Rate ausführbare Programm ist innerhalb des Nur-Lesespeichers 602 gesichert, weswegen der Prozessor von dem Betrieb bei voller Übertragungsrate zu dem Betrieb bei halber Übertragungsrate schnell umschalten kann, vorausgesetzt, dass die zur Verwirklichung dieser Betriebart erforderlichen Anweisungen unmittelbar von dem Speicher 602 adressierbar sind.
Die Anforderungen für einen Datenspeicher innerhalb des RAM 603 verändern sich, wenn das Telefon zum Betrieb mit voller Übertragungsrate umschaltet. Während des Betriebs mit voller Übertragungsrate ist lediglich die Hälfte der Speicherstellen in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff 603 zum Zwischenspeichern von Daten erforderlich, in Fig. 6C als Bereich 603A identifiziert. Folglich kann der verbleibende Bereich, mit 603B identifiziert, während des Betriebs mit voller Übertragungsrate für andere Zwecke verwendet werden. Somit wird der Bereich 603B zum Speichern von Anweisungen bezüglich des Betriebs mit voller Übertragungsrate verwendet. Daher müssen diese Anweisungen nicht innerhalb des Nur-Lese-Speicherbereichs 602 gespeichert werden, wodurch die Gesamtanforderungen für Speicher dieser Art reduziert werden. Die Programmanweisungen für einen Betrieb bei voller Übertragungsrate werden in einem mit der Mikrocontrollereinheit 301 verbundenen relativ langsamen Speicherbereich gespeichert. Somit werden für die Initiierung eines Betriebs bei voller Übertragungsrate diese Programmanweisungen von diesem einen Teil des Mikrocontrolleruntersystems 301 bildenden langsamen Speicherbereich über den Datenzwischenspeicher 303 in das DSP-Untersystem 302 heruntergeladen. Nach Erreichen des Bereitschaftszustands wird die Übertragung bei voller Rate ausgeführt, indem der DSP-Prozessor 601 Anweisungen von dem Abschnitt 603B seines verbundenen Speichers mit wahlfreiem Zugriff 603 liest, wobei der verbleibende Abschnitt 603A für das Zwischenspeichern von eingehenden und ausgehenden Daten verwendet wird.
Ein Übergang von dem Betrieb mit halber Übertragungsrate zu dem Betrieb mit voller Übertragungsrate ist in Fig. 7 dargestellt. Der Übergang besteht aus einer ersten Periode 701, während der die Übertragung unter den Protokollen für die halbe Übertragungsrate auftritt, wobei Programmieranweisungen aus dem verbundenen ROM 602 gelesen werden. In ähnlicher Weise wird eine Periode der vollen Übertragungsrate 702 identifiziert, während der Programmanweisungen von dem verbundenen Speicherabschnitt mit wahlfreiem Zugriff 6038 gelesen werden, wobei ein Zwischenspeichern ausschließlich innerhalb des Bereichs 603A bereitgestellt wird. Zwischen diesen beiden Betriebsarten wird eine Übergabeperiode 703 bereitgestellt, während der alte Daten gemäß den Protokollen der halben Übertragungsrate verarbeitet werden, während neue Daten gemäß den Protokollen der vollen Übertragungsrate verarbeitet werden. Somit ist das vollständige Anhalten einer Betriebsweise vor der Initiierung der nächsten Betriebsweise nicht nötig, und das Laden von neuen Programmdaten in den Speicherbereich mit wahlfreiem Zugriff 603 wird daher nicht gemäß bekannten Überlagerungsabläufen ausgeführt.
Der Speicherbereich 603 mit wahlfreiem Zugriff stellt einen Zwischenspeicher für Daten bereit, wie sie für die Übertragung verarbeitet und als Teil der Empfangsabläufe verarbeitet werden. Dieses Zwischenspeichern ist auf einer Block-für-Block-Basis erforderlich, wenn daher eine Übergabe von der ersten Betriebsart (d. h. halbe Übertragungsrate) zu einer zweiten Betriebsart (d. h. volle Übertragungsrate) auftritt, wird das Erfordernis für Zwischenspeicherraum innerhalb des Speichers mit wahlfreiem Zugriff in Stufen reduziert, in Fig. 7 durch Stufen 704 dargestellt. Wenn Datenbereiche verfügbar werden und nicht für die weitere Zwischenspeicherung von Daten unter den Abläufen für die halbe Übertragungsrate erforderlich sind, werden folglich diese Datenbereiche mit Programmanweisungen zum Ausführen der Betriebsweise mit voller Übertragungsrate geladen.
An dem Übergabepunkt, wenn der Prozessor 601 Daten gemäß der Betriebsweise mit voller Übertragungsrate verarbeiten muss, wurden somit ausreichende Datenanweisungen in den Speicher 603 mit wahlfreiem Zugriff geladen, wodurch eine Kommunikation unter voller Übertragungsrate möglich ist. Programmanweisungen für die Betriebsweise mit voller Übertragungsrate werden in den schnellen Speicher mit wahlfreiem Zugriff 603 geschrieben, während Daten bezüglich der reduzierten Übertragungsrate fortwährend verarbeitet werden. Wenn somit die Art gegeben ist, in der die Daten für die Verarbeitung gemäß der Betriebsweise mit halber Übertragungsrate zwischengespeichert werden, werden die Datenbereiche innerhalb des Datenspeicherbereichs 601 in identifizierbaren Blöcken verfügbar. Folglich ist ein langsames Laden von den langsamen Speichervorrichtungen 301 und 303 der Anweisungen bezüglich der Betriebsweise mit voller Übertragungsrate in die schnellen Datenspeicherbereiche innerhalb des RAMs 603, wenn und wann sie verfügbar werden, unmöglich. Die Übergabe von der Betriebsweise mit halber Übertragungsrate zur Betriebsweise mit voller Übertragungsrate wird daher relativ glatt ausgeführt, ohne dass alle Programmanweisungen innerhalb des Nur- Lese-Speicherbereichs 602 gespeichert sein müssen. Folglich kann die Übergabe von der Betriebsweise mit halber Übertragungsrate zu der Betriebsweise mit voller Übertragungsrate innerhalb der erlaubten 20 Millisekunden ausgeführt werden, weil die Programmanweisungen bezüglich der Betriebsweise mit voller Übertragungsrate in den schnellen Speicherbereich 603 geschrieben wurden, während Daten der halben Übertragungsrate verarbeitet werden. Auf diese Weise ist eine Reduktion der Gesamtanforderung für mit dem DSP verbundenem schnellen Speicher möglich, während gleichzeitig eine glatte Übergabe von der Betriebsweise mit halber Übertragungsrate zu der Betriebsweise mit voller Übertragungsrate innerhalb spezifizierter Toleranzen sichergestellt ist.
Programmanweisungen für den Betrieb bei halber Übertragungsrate bleiben innerhalb des ROMs 602 erhalten, obwohl sie während der vollen Übertragungsrate nicht tatsächlich erforderlich sind. Folglich kann der Übergang von der Betriebsweise mit voller Übertragungsrate zu der Betriebsweise mit halber Übertragungsrate stets sehr glatt erfolgen, vorausgesetzt, dass ein Laden von Programmanweisungen in einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff für eine nachfolgende Ausführung nicht erforderlich ist.

Claims

1. Verfahren zur Verarbeitung von Kommunikationsdaten gemäß ersten Anweisungen in einem ersten Betriebszustand oder gemäß zweiten Anweisungen in einem zweiten Betriebszustand, das Verfahren ist dabei

gekennzeichnet durch

Lesen der ersten Anweisungen aus einer ersten Speichereinrichtung;

Schreiben von Übertragungsdaten in eine zweite Speichereinrichtung zur Verarbeitung gemäß den ersten Anweisungen; und,

während einem Betriebswechsel von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand, Verarbeitung der gespeicherten Übertragungsdaten gemäß den ersten Anweisungen für die Bereitstellung verfügbarer Datenspeicherbereiche in der zweiten Speichereinrichtung sowie Schreiben der zweiten Anweisungen in die verfügbaren Datenspeicherbereiche, während die gespeicherten Übertragungsdaten fortwährend gemäß den ersten Anweisungen verarbeitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Übertragungsdaten in die zweite Speichereinrichtung zur Verarbeitung gemäß den zweiten Anweisungen geschrieben werden, während vorher geschriebene Daten fortwährend gemäß den ersten Anweisungen verarbeitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweiten Anweisungen zum Betrieb bei voller Übertragungsdatenrate konfiguriert sind, und die ersten Anweisungen zum Betrieb bei reduzierter Datenrate konfiguriert sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweiten Anweisungen aus einer relativ langsamen Speichereinrichtung gelesen werden, bevor sie in die zweite Speichereinrichtung geschrieben werden, die relativ schnell ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Anweisungen in die zweite Speichereinrichtung über eine Mikrosteuereinrichtung geschrieben werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Betriebszustände Verschlüsselungsabläufe beinhalten.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Betriebszustände Ineinanderverschachtelungsabläufe beinhalten.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren mit einem Mobiltelephon ausgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zweite Speichereinrichtung ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei jeder der Betriebszustände die Pufferung von Daten erfordert, und der erste Betriebszustand mehr Pufferung als der zweite Betriebszustand erfordert.

11. Kommunikationsdatenverarbeitungsgerät mit einer Verarbeitungseinrichtung, einer schnellen Speichereinrichtung für die Zufuhr von Anweisungen an die Verarbeitungseinrichtung, einer langsamen Speichereinrichtung und einer Übertragungseinrichtung für die Übertragung von Anweisungen von der langsamen Speichereinrichtung an die schnelle Speichereinrichtung,

gekennzeichnet durch

erste Anweisungen für das Betreiben der Vorrichtung gemäß einem ersten Betriebszustand und zweite Anweisungen für das Betreiben der Vorrichtung gemäß einem zweiten Betriebszustand; und

eine Konfiguration der Verarbeitungseinrichtung zum Lesen der ersten Anweisungen aus der ersten Speichereinrichtung; dem Schreiben von Übertragungsdaten in die schnelle Speichereinrichtung zur Verarbeitung gemäß den ersten Anweisungen; und, während einem Betriebswechsel von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand, der Verarbeitung der gespeicherten Übertragungsdaten gemäß den ersten Anweisungen zur Bereitstellung verfügbarer Datenspeicherbereiche in der schnellen Speichereinrichtung sowie dem Schreiben der zweiten Anweisungen in die verfügbaren Datenspeicherbereiche, während die gespeicherten Übertragungsdaten fortwährend gemäß den ersten Anweisungen verarbeitet werden.

12. Verarbeitungsgerät nach Anspruch 11, wobei die schnelle Speichereinrichtung Übertragungsdaten zur Verarbeitung gemäß den zweiten Anweisungen empfängt, während vorher geschriebene Daten fortwährend gemäß den ersten Anweisungen verarbeitet werden.

13. Gerät nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei die Verarbeitungseinrichtung durch die zweiten Anweisungen für einen Betrieb bei einer vollen Übertragungsdatenrate konfiguriert ist, und die Verarbeitungseinrichtung gemäß den ersten Anweisungen für einen Betrieb bei einer reduzierten Datenrate konfiguriert ist.

14. Gerät gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die schnelle Speichereinrichtung die zweiten Anweisungen von der langsamen Speichereinrichtung empfängt.

15. Gerät nach Anspruch 14, zudem mit einer zum Schreiben von Anweisungen in die schnelle Speichereinrichtung angeordneten Mikrosteuereinrichtung.

16. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 15, zudem mit einer Verschlüsselungseinrichtung für die Verschlüsselung von Daten in den Betriebszuständen.

17. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 16, zudem mit einer Ineinanderverschachtelungseinrichtung für die Ineinanderverschachtelung von Daten als Teil der Betriebszustände.

18. Mobiltelephon, das zum Empfang und Senden von Sprachsignalen angeordnet ist, und das ein Kommunikationsdatenverarbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 17 beinhaltet.