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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Rahmenqualitätserfassung,
das in einem Funksystem mit einer Vielzahl an Basisstationen und
Teilnehmerendgeräten
verwendet wird, die Signale über
verschiedene Kanäle
senden und empfangen, wobei die Qualität der Signale mittels der Bitfehlerrate
gemessen wird, wobei die Endgeräte
aus Stimme Sprachrahmen und aus Ruhe regelmäßig Ruhediskriptorrahmen erzeugen,
wobei die Rahmen Bits aufweisen und jeder Rahmen mit einem anderen
Rahmen verschachtelt wird, und wobei jeder Rahmen in einer bekannten
Anzahl an im Wesentlichen aufeinander folgenden Burst übertragen
wird, die einen Rahmenstart- und -endbezeichner und Bits aufweisen,
die mittels weicher Bitentscheidungen decodiert werden.
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Die Erfindung betrifft auch einen
Empfänger, der
eingerichtet ist, in einem Funksystem mit einer Vielzahl an Basisstationen
und Teilnehmerendgeräten
verwendet zu werden, die zum Senden und Empfangen von Signalen über verschiedene
Kanäle
eingerichtet sind, und der eingerichtet ist, die Qualität der Signale
mittels der Bitfehlerrate zu messen, und mit zumindest Sprachrahmen
und Ruhediskriptorrahmen, wobei die Rahmen Bits aufweisen und jeder Rahmen
mit einem anderen Rahmen verschachtelt wird, und wobei jeder Rahmen
eingerichtet ist, in einer bekannten Anzahl an im Wesentlichen aufeinander
folgenden Bursts übertragen
zu werden, die einen Rahmenstart- und -endbezeichner und Bits aufweisen,
die eingerichtet sind, mittels weicher Bitentscheidungen decodiert
zu werden.
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STAND DER
TECHNIK
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In einem zellularen Funksystem (siehe
z. B. US-A-5,157,672 oder WO-A-95/16315) und speziell im GSM-System
wird eine unstetige Übertragung (DTX: „discontinuous
transmission") verwendet,
um Interferenz und Teilnehmerendgerät-Energieverbrauch zu reduzieren. Dies
funktioniert so, dass das Teilnehmerendgerät, wenn der Sprachcodierer
des Teilnehmerendgeräts
Ruhe bei der Sprache feststellt, nur periodisch (alle 480 ms) einen
Ruhediskriptorrahmen (SID: „silence
descriptor frame") überträgt, der typischer
Weise zur Rauscherzeugung in einem empfangenden Teilnehmerendgerät verwendet
wird. Ohne Rauschen empfindet der empfangende Teilnehmer die Ruhe
als unangenehm und kann sogar denken, dass die Verbindung getrennt
wurde.
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Der Ruhediskriptorrahmen verursacht
jedoch Probleme. In einem zellularen Funksystem versucht der Kanaldecodierer
eines Empfängers,
hauptsächlich
von der Luftschnittstelle zwischen Teilnehmern verursachte Fehler
zu korrigieren. Eine Korrektur ist jedoch nicht immer erfolgreich.
Das bedeutet, dass der Kanaldecodierer einen schlechten Rahmen (BFI: „bad frame") erfasst, und der
Ersetzungs- und Stummschaltungsalgorithmus
im Sprachdecodierer „spielt" erneut den zuletzt
empfangenen guten Rahmen. Folgen mehrere schlechte Rahmen aufeinander, „spielt" der Sprachdecodierer
immer wieder den zuletzt empfangenen guten Rahmen und dämpft ihn allmählig vollständig. Bekannte
Erfassungsverfahren schlechter Rahmen umfassen z. B. ein 3-Bit-CRC- („Cyclic
Redundancy Check":
zyklischer Redundanzprüfcode)
und das PseudoBER- Verfahren.
Beim CRC-Verfahren wird für
einen Bitblock gemäß einem bekannten
Codepolynom eine Prüfparität berechnet. Ein
Bitblock weist üblicherweise
die höchstwertigsten Bits
eines Sprachblocks auf, die eine Drei-Bit-Paritätsprüfung ergeben. Diese wird mit
den vom Kanalcodierer berechneten Paritätsbits verglichen, und falls
die Paritätsbits
die Gleichen sind, ist der empfangene Rahmen gut. Beim PseudoBER-Verfahren
wird ein empfangener Rahmen nach einer Viterbi-Decodierung erneut
mit einem Faltungscode kanalcodiert. Der codierte Rahmen wird direkt
mit einem vom Kanal empfangenen Rahmen verglichen, und die Unterschiede
in den Bitsequenzen der Rahmen zeigen vom Viterbi-Decodierer durchgeführte Fehlerkorrekturen
an. Alle Fehler können
jedoch nicht vom Viterbi-Decodierer korrigiert werden. Bei diesem
Verfahren wird ein z. B. einen Sprachblock entsprechender Rahmen
als schlecht bestimmt, falls der Viterbi-Decodierer mehr Bits als durch einen
vorbestimmten Grenzwert erlaubt verändert hat. Ein weiteres bekanntes
Verfahren zum Schätzen
der Bitfehlerrate besteht darin, die Bitfehlerrate aus einer vorbestimmten
Trainingssequenz jedes Verkehrskanals während einer Messzeitspanne
zu berechnen. Weist das empfangene Signal mehr fehlerhafte Bits
auf als vom vorbestimmten Grenzwert erlaubt sind, wird der Rahmen
als schlecht bestimmt.
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Der Empfang einer unstetigen Übertragung ist
bei einer Erfassung schlechter Rahmen am anfälligsten für Fehler. Bestimmt ein Sprachdecodierer
einen schlechten Rahmen während
Ruhe als gut, schaltet der Sprachdecodierer auf eine Sprachbetriebsart
um und „spielt" diesen falschen
Rahmen. Da der Rahmen fehlerhaft erfasst wurde, ist es wahrscheinlich,
dass die folgenden Rahmen tatsächlich falsche
Rahmen sind, und der Sprachdecodierer beginnt Rahmenersetzungs-
und Stummschaltungsprozesse mit einem falschen Rahmen, was im Ohr
des empfangenden Teilnehmers sehr unangenehme Töne erzeugt.
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KENNZEICHEN
DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung,
eine Erfassung schlechter Rahmen verglichen mit dem Stand der Technik
wesentlich zu verbessern. Gleichzeitig wird auch die Benutzerfreundlichkeit
eines Teilnehmerendgerätes
verbessert.
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Dies wird mit einem in der Einleitung
beschriebenen Verfahren erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist,
dass zwei Ergebnisse, Ergebnis A und Ergebnis B, miteinander und
mit einem vorbestimmten Schwellenwert zur Rahmenqualitätserfassung
verglichen werden, wobei Ergebnis A als die Summe von weichen Bitentscheidungen
bei einem oder mehreren Bursts mit Bits aus aufeinander folgenden
Rahmen N und N + 1 gebildet wird, und Ergebnis B als die Summe von
weichen Bitentscheidungen bei einem oder mehreren Bursts mit Bits
aus aufeinander folgenden Rahmen N – 1 und N gebildet wird, und
dass beim Vergleichen von Ergebnissen A und B miteinander ein Rahmen
N als schlecht bestimmt wird, falls eines der Ergebnisse wesentlich kleiner
ist als das andere Ergebnis, oder beim Vergleichen von Ergebnissen
A und B mit dem vorbestimmten Schwellenwert ein Rahmen N als schlecht bestimmt
wird, falls beide Ergebnisse kleiner sind als der vorbestimmte Schwellenwert.
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Ein weiteres Verfahren der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei Ergebnisse, Ergebnis A und
Ergebnis B, miteinander und mit einem vorbestimmten Schwellenwert
zur Rahmenqualitätserfassung
verglichen werden, wobei Ergebnis A als das Produkt von weichen Bitentscheidungen
bei einem oder mehreren Bursts mit Bits aus aufeinander folgenden
Rahmen N und N + 1 gebildet wird, und das Ergebnis B als das Produkt
von weichen Bitentscheidungen bei einem oder mehreren Bursts mit
Bits aus aufeinander folgenden Rahmen N – 1 und N gebildet wird, und
dass beim Vergleichen von Ergebnissen A und B miteinander ein Rahmen
N als schlecht bestimmt wird, falls eines der Ergebnisse wesentlich kleiner
ist als das andere, oder beim Vergleichen von Ergebnissen A und
B mit dem vorbestimmten Schwellenwert ein Rahmen N als schlecht
bestimmt wird, falls beide Ergebnisse kleiner sind als der vorstimmte
Schwellenwert.
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Ein drittes Verfahren der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei Ergebnisse, Ergebnis A und
Ergebnis B, miteinander und mit einem vorbestimmten Schwellenwert
zur Rahmenqualitätserfassung
verglichen werden, wobei Ergebnis A durch Berechnen der Bitfehlerrate
aus einem oder mehreren Bursts mit Bits aus aufeinander folgenden
Rahmen N und N + 1 gebildet wird, und Ergebnis B durch Berechnen
der Bitfehlerrate aus einem oder mehreren Bursts mit Bits aus aufeinander
folgenden Rahmen N – 1
und N gebildet wird, und dass beim Vergleichen von Ergebnissen A
und B miteinander ein Rahmen N als schlecht bestimmt wird, falls
eines der Ergebnisse wesentlich kleiner ist als das andere, oder
beim Vergleichen von Ergebnissen A und B mit dem vorbestimmten Schwellenwert
ein Rahmen N als schlecht bestimmt wird, falls beide Ergebnisse größer sind
als der vorbestimmte Schwellenwert.
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Die Erfindung betrifft ferner einen
Empfänger,
der aufweist: eine Ergebniseinrichtung zum Erzeugen von zwei Ergebnissen,
Ergebnis A und Ergebnis B, wobei die Ergebniseinrichtung eingerichtet ist,
von diesen Ergebnis A als die Summe von weichen Bitbeschlüssen bei
einem oder mehreren Bursts mit Bits aus aufeinander folgenden Rahmen
N und N + 1 zu bilden, und Ergebnis B als die Summe von weichen
Bitentscheidungen bei einem oder mehreren Bursts mit Bits aus aufeinander
folgenden Rahmen N – 1
und N zu bilden, und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen
der beiden Ergebnisse miteinander und mit einem vorbestimmten Schwellenwert,
wobei die Vergleichseinrichtung eingerichtet ist, beim Vergleichen
der Ergebnisse miteinander einen Rahmen N als schlecht zu bestimmen,
falls eines der Ergebnisse der Vergleichseinrichtung wesentlich kleiner
ist als das andere Ergebnis, oder die Vergleichseinrichtung eingerichtet
ist, beim Vergleichen der Ergebnisse mit dem vorbestimmten Schwellenwert
einen Rahmen N als schlecht zu bestimmen, falls beide Ergebnisse
kleiner sind als der vorbestimmte Schwellenwert.
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Die Erfindung betrifft auch einen
Empfänger, der
aufweist: eine Ergebniseinrichtung zum Erzeugen von zwei Ergebnissen,
Ergebnis A und Ergebnis B, wobei die Ergebniseinrichtung eingerichtet
ist, von diesen Ergebnis A als das Produkt von weichen Bitbeschlüssen bei
einem oder mehreren Bursts mit Bits aus aufeinander folgenden Rahmen
N und N + 1 zu bilden, und Ergebnis B als das Produkt von weichen Bitentscheidungen
bei einem oder mehreren Bursts mit Bits aus aufeinander folgenden
Rahmen N – 1 und
N zu bilden, und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der
beiden Ergebnisse miteinander und mit einem vorbestimmten Schwellenwert,
wobei die Vergleichseinrichtung eingerichtet ist, beim Vergleichen
der Ergebnisse miteinander einen Rahmen N als schlecht zu bestimmen,
falls eines der Ergebnisse der Vergleichseinrichtung wesentlich
kleiner ist als das andere Ergebnis, oder die Vergleichseinrichtung eingerichtet
ist, beim Vergleichen der Ergebnisse mit dem vorbestimmten Schwellenwert
einen Rahmen N als schlecht zu bestimmen, falls beide Ergebnisse kleiner
sind als der vorbestimmte Schwellenwert.
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Die Erfindung betrifft auch einen
Empfänger, der
aufweist: eine Ergebniseinrichtung zum Erzeugen von zwei Ergebnissen,
Ergebnis A und Ergebnis B, wobei die Ergebniseinrichtung eingerichtet
ist, von diesen Ergebnis A als die Bitfehlerrate von einem oder
mehreren Bursts zu bilden, wobei die Bursts Bits aus aufeinander
folgenden Rahmen N und N + 1 aufweisen, und Ergebnis B als die Bitfehlerrate
von einem oder mehreren Bursts zu bilden, wobei die Bursts Bits
aus aufeinander folgenden Rahmen N – 1 und N aufweisen, und eine
Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der beiden Ergebnisse miteinander und
mit einem vorbestimmten Schwellenwert, wobei die Vergleichseinrichtung
eingerichtet ist, beim Vergleichen der Ergebnisse miteinander einen
Rahmen N als schlecht zu bestimmen, falls eines der Ergebnisse der
Vergleichseinrichtung wesentlich kleiner ist als das andere Ergebnis,
oder die Vergleichseinrichtung eingerichtet ist, beim Vergleichen
der Ergebnisse mit dem vorbestimmten Schwellenwert einen Rahmen
N als schlecht zu bestimmen, falls beide Ergebnisse größer sind
als der vorbestimmte Schwellenwert.
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Das Verfahren und der Empfänger der
Erfindung stellen erhebliche Vorteile bereit. Das Verfahren der
Erfindung reduziert wesentlich eine fehlerhafte Erfassung schlechter
Rahmen bei einer unstetigen Übertragung,
insbesondere wenn eine fehlerhafte Erfassung an einem Empfänger unangenehme
Töne verursacht.
Beim Verfahren der Erfindung wird eine relative Schwelle verwendet,
wobei der Empfänger automatisch
an veränderliche
Bedingungen im Kanal angepasst wird.
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Die wünschenswerten Ausführungsbeispiele der
Verfahren der Erfindung sind auch in den zugehörigen abhängigen Patentansprüchen offenbart,
und die wünschenswerten
Ausführungsbeispiele
der Empfänger
der Erfindung sind in den zugehörigen abhängigen Patentansprüchen offenbart,
die sich auf die Empfänger
beziehen.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Im Folgenden wird die Erfindung unter
Bezugnahme auf Beispiele gemäß den begleitenden Zeichnungen
ausführlicher
beschrieben, bei denen zeigen:
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1 einen
Normalburst im GSM-System;
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2 eine
Rahmenqualitätserfassung
vor einem SID-Rahmen;
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3 eine
Rahmenqualitätserfassung
von einem SID-Rahmen;
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4 eine
Rahmenqualitätserfassung
nach einem SID-Rahmen;
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5 eine
Rahmenqualitätserfassung
von Rauschen, und
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6 einen
mit der Erfindung übereinstimmenden
Empfänger.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Das GSM-System ist zum Beispiel ein
typisches Funksystem, auf das die Erfindung angewandt werden kann.
Ein Teilnehmerendgerät
in einem derartigen System wandelt Teilnehmersprache oder eine andere
Stimme in digitale Form um und bildet in einem Sprachcodierer aus
Sprache Sprachblöcke, oder
Sprachrahmen, wobei die Rahmen aus Bits bestehen und ein bestimmtes
Zeitintervall an Stimme aufweisen, z. B. 20 ms. Ein typischer Sprachcodierer basiert
auf einem RELP-Codierer („Residually
Linear Predictive Coder":
linear-prädiktiver
Restsignalcodierer). Ein Sprachcodierer erfasst Sprache und Ruhe. Wenn
der Teilnehmer nicht spricht oder der Sprachcodierer im Allgemeinen
keine Stimmen beobachtet, bildet der Sender regelmäßig, z.
B. alle 480 ms, SID-Rahmen.
Sowohl SID- als auch Sprachrahmen werden in einer bekannten Anzahl
an Bursts übertragen.
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Als Erstes wird als ein Beispiel
ein Normalburst im GSM-System
untersucht, der gemäß 1 gezeigt ist. Er weist üblicherweise
148 Bits auf. Die Bits des Burst sind in Sequenzen angeordnet, mit
3 Startbits TS1, 58 Datenbits in einer Datensequenz DATEN1, 26 Trainingsbits
in einer Trainingssequenz TRS, 58 Datenbits DATEN2 und 3 Stop- bzw.
Endbits TS2. Datensequenzen DATEN1 und DATEN2 weisen von einem Teilnehmer übertragene
Informationen auf, z. B. Sprache. Die Trainingssequenz TRS ist eine
vorbestimmte Sequenz, mit Hilfe derer z. B. Kanaleigenschaften und
Signalqualität
bestimmt werden können.
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Im GSM-System werden zur Übertragung
eines Sprach- und eines SID-Rahmens acht im Wesentlichen aufeinander
folgende Bursts eingesetzt. Eine eindeutige bzw. absolute Reihenfolge
wird speziell durch den SACCH-Kanal („Slow Associated Control Channel") verhindert, auf
dem eine Basisstation Steuerinformationen an Teilnehmerendgeräte überträgt. Bits
aus zwei aufeinander folgenden Rahmen werden in einen Burst verschachtelt
und dies wird z. B. im GSM-System erreicht, indem Bits eines ersten
Sprach- oder SID-Rahmens an geradzahligen Positionen in der Datensequenz
des Burst angeordnet werden, und Bits eines weiteren Sprach- oder SID-Rahmens
an ungeradzahligen Positionen angeordnet werden. Ein Empfänger erfasst
den Beginn und das Ende der Rahmen und die Bursts werden im Kanaldecodierer
mittels einer weichen Bitentscheidung, für die normalerweise eine Viterbi-Decodierer verwendet
wird, in Bits decodiert.
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2 bis 5 zeigen eine Reihe von Fällen, bei denen
eine Rahmenerfassung bezüglich
eines SID-Rahmens während
Ruhe bewirkt wird. Als Erstes unter Bezugnahme auf 2 bis 4 werden SID-Bursts
mit dem Buchstaben S bezeichnet. Die Bezugszeichen 42 bis 50 und 52 bis 64 (bis 67)
im oberen Teil von 2 bis 4 sind Burstnummern in TDMA-Rahmen
(„Time
Division Multiple Access": Zeitmultiplex).
Bei diesen Beispielen sind die Bursts vor Bursts 42 und
nach Burst 62 belanglos. Da die Ruhe lang ist, überträgt der Sender
in Bursts 52 bis 59 eine SID-Rahmenaktualisierung.
Da Rahmen 51 zur Übertragung
von Steuerinformationen auf dem SACCH-Kanal reserviert ist, ist
er im Hinblick auf die Erfindung unverwendet und wurde daher bei 2 bis 4 weggelassen.
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Mit Bezug auf 5 zeigt diese die Situation nach einer Übertragung
eines SID-Rahmens, wenn der Sender in den für ihn reservierten Zeitintervallen aufgrund
von Ruhe keine Bursts überträgt. Jedoch beziehen
sich auch in diesem Fall die Bezugszeichen 60 bis 80 auf
TDMA-Rahmen-Burstnummern,
wobei die Bursts aufgrund von Ruhe nicht übertragen wurden. Bursts vor
Burst 60 und nach Burst 80 sind in diesem Fall
belanglos. Bei Lösungen
gemäß dem Stand
der Technik findet eine fehlerhafte Erfassung schlechter Rahmen
am wahrscheinlichsten dann statt, wenn Rahmen empfangen werden,
die auf beiden Seiten der SID-Rahmenaktualisierungsübertragung 52 bis 59 liegen.
Das Verfahren der Erfindung verwendet weiche Bitbeschlüsse bzw.
-entscheidungen oder wahlweise die Bitfehlerrate.
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WEICHER BITBESCHLUSS
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Beim Verfahren der Erfindung werden
nach einer Kanaldecodierung mittels weicher Bitbeschlüsse zwei
zu vergleichende Ergebnisse gebildet, Ergebnis A und Ergebnis B.
Im Allgemeinen werden beide Ergebnisse A und B mittels einer additiven
oder einer kumulativen, einer arithmetischen Operation, wie etwa
einer Addition und Multiplikation gebildet, auf der andere ähnliche
Operationen basieren. In der Praxis werden die Ergebnisse vorzugsweise
durch Addieren oder Summieren von weichen Bitbeschlüssen von
einem oder mehreren Bursts mit Bits aus aufeinander folgenden Rahmen
gebildet. Daher wird Ergebnis A aus Bursts gebildet, die Ordnungszahl derer
Rahmen mit N und N + 1 bezeichnet werden kann. Ergebnis B wird aus
Bursts gebildet, die zu vorhergehenden Rahmen N – 1 und N gehören. Selbst wenn
der Sender derartige Bursts nicht übertragen hat, wie im Fall
während
Ruhe, kann der Empfänger dies
nicht wissen, sondern bildet weiche Bitentscheidungen auch auf Interferenzsignalen,
Rauschen, usw., was er empfangen hat. Bitentscheidungen sind unsicher,
wenn sie nicht auf einem tatsächlichen
Signal getroffen werden, wobei die auf diesem getroffenen Entscheidungen
erheblich sicherer sind und dies beim Verfahren der Erfindung ausgenutzt
wird.
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Im GSM-System wird die Erfindung
vorzugsweise derart implementiert, dass Ergebnis A vorzugsweise
aus vier im Wesentlichen aufeinander folgenden Bursts gebildet wird,
da ein Rahmen, d. h. ein Sprach- oder SID-Block, typischerweise
in acht Bursts verschachtelt übertragen
wird. Hierbei ist es wünschenswert,
alle vier Bursts zu verwenden, wodurch das Ergebnis mit den Bitentscheidungen
auf allen Bursts integriert ist und zufällige Schwankungen abnehmen,
aber es ist auch möglich,
nur einen, zwei oder drei Bursts von allen vier zu verwenden. Ergebnis
A, das Bits aus Rahmen N und N + 1 aufweist, wird mit Ergebnis B
verglichen, welches ein früheres Ergebnis
A ist, das dem momentanen Ergebnis A unmittelbar vorangeht, und
Bits aus Rahmen N – 1
und N aufweist. Demzufolge muss Ergebnis B nicht gesondert berechnet
werden. Ist der Unterschied zwischen Ergebnissen A und B ziemlich
groß,
wird ein Rahmen N als schlecht bestimmt, da in diesem Fall Bursts,
die ein kleines Ergebnis erzeugen, sehr wahrscheinlich nicht übertragen
wurden. Gleichermaßen wird
ein Rahmen N als schlecht bestimmt, falls beide Ergebnissen A und
B kleiner sind als ein vorbestimmter Schwellenwert. Dieser vorbestimmte
Schwellenwert hängt
von der Qualität
der Verbindung ab und ist spezifisch für den Fall und die Situation.
Ein Rahmen N wird vorzugsweise als gut bestimmt, falls beide Ergebnisse
A und B größer sind
als ein beliebiger anderer vorbestimmter Schwellenwert, wobei andere
Arten von Ergebnissen dazu führen,
dass ein Rahmen N als schlecht bestimmt wird. Dieser vorbestimmte Schwellenwert
hängt ebenfalls
von der Qualität
der Verbindung ab und ist spezifisch für den Fall und die Situation.
Beim Verfahren der Erfindung können
alle Bits von jedem Burst oder nur z. B. Bits der Datensequenz oder
der Trainingssequenz eingesetzt werden. Wurde zu Beginn eines Erfassungsverfahrens schlechter
Rahmen nur Ergebnis A gebildet, wird Ergebnis B vorzugsweise ein
beliebiger vorbestimmter Wert gegeben, z. B. Null. Dies resultiert
in dem logisch wünschenswerten
Ergebnis, dass das, was nie gehört
wurde (vor dem Beginn wurde nichts empfangen), prinzipiell als ein
schlechter Rahmen interpretiert wird.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird ein Produkt aus weichen Bitentscheidungen gebildet,
wobei das Verfahren der Erfindung ansonsten auf die gleiche Art
und Weise wie bei einer Summierung von Bitentscheidungen arbeitet,
wenn positive numerische Werte von Bitentscheidungen verwendet werden.
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Das Verfahren der Erfindung kann
mittels 2 bis 5 dargestellt werden. Beginnend
mit 2 sei Rahmen N – 1 aus
Bursts 43 bis 50 gebildet, Rahmen N aus Bursts 47 bis 50 sowie 52 bis 55 und
Rahmen N + 1 aus Bursts 52 bis 59. Dementsprechend wird
Ergebnis B aus weichen Bitentscheidungen auf Bursts 47 bis 50 gebildet.
Da ein Intervall 42 bis 50 Ruhe ist, hat der Sender
nichts übertragen,
und der Empfänger
hat daher im Wesentlichen bloßes
Rauschen empfangen. Der Kanaldecodierer des Empfängers hat versucht, Bitentscheidungen
auf diesem Rauschen zu treffen, aber natürlich sind die Entscheidungen
in allen vier Bursts 47 bis 50 unsicher, aus denen
Ergebnis B gebildet wird. Da die Bitentscheidungen unsicher sind,
ist ihr Ergebnis als eine Summe und ein Produkt klein. Der Sender überträgt einen SID-Rahmen
im Wesentlichen in den folgenden Bursts 52 bis 55.
Bits eines vorangehenden, d. h. in diesem Fall eines nicht übertragenen,
Rahmens wurden mit SID-Bits in die Bursts verschachtelt. Es wurde
in den GSM- Spezifikationen
nicht definiert, was die Bits eines nicht übertragenen Rahmens sein sollen,
d. h. mit denen ein SID-Burst
verschachtelt wird. Sie können
z. B. Bits eines SID-Rahmens
sein. Aber dann ist dies für
die Erfindung belanglos, da der wichtigste Unterschied darin besteht,
dass der Sender eingeschaltet wird und einen SID-Rahmen überträgt. Da der
Sender überträgt, trifft
der Empfänger
eindeutige bzw. definitive Entscheidungen und Ergebnis A wird sowohl
als Summe als auch als Produkt an Stelle 55 groß, wo Ergebnis
A aus weichen Bitentscheidungen auf Bursts 52 bis 55 gebildet
wird. Beim Vergleichen von Ergebnis B, das aus Bursts 47 bis 50 gebildet
wird, mit Ergebnis A, das aus Bursts 52 bis 55 gebildet
wird, kann gesehen werden, dass Ergebnis A im Wesentlichen größer ist
als Ergebnis B. Die Schlussfolgerung lautet, dass ein Rahmen N,
der decodiert und in Bursts 47 bis 50 und 52 bis 55 enthalten
ist, nicht übertragen
wurde. Der folgende Rahmen N + 1, von dem ein Teil in Bursts 52 bis 55 übertragen
wurde, wurde auf Grundlage dieser Messung offensichtlich übertragen.
Der wesentliche Unterschied zwischen Ergebnissen A und B wird fallspezifisch
bestimmt. Die Schwelle eines wesentlichen Unterschieds kann z. B.
sein, dass ein Ergebnis vier mal größer ist als das andere Ergebnis.
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Das Verfahren der Erfindung arbeitet
im Fall eines guten Rahmens auf die folgende Art und Weise, die
gemäß 3 gezeigt ist. Ein Rahmen
N – 1 umfasse
Bursts 47 bis 50 und 52 bis 55,
Rahmen N umfasse Bursts 52 bis 59 und Rahmen N
+ 1 umfasse Bursts 56 bis 63. Es sei angenommen,
dass wir uns an der Stelle 59 befinden. In diesem Fall
wurde Ergebnis A aus weichen Bitentscheidungen auf Bursts 56 bis 59 getroffen,
vorzugsweise als Summe oder als Produkt, und es ist groß, da SID-Rahmen
N übertragen
wurde. Ergebnis B ist ebenfalls groß, da es auch aus Bursts 52 bis 55 des übertragenen SID-Rahmens
N als Summe oder Produkt weicher Bitentscheidungen gebildet wurde.
An Stelle eines SID-Rahmens kann auch ein Sprachrahmen beteiligt sein,
da der Sender während
Sprachrahmen natürlich überträgt und weiche
Bitentscheidungen daher sicher sind. Da kein wesentlicher Unterschied
zwischen Ergebnissen A und B besteht und die Ergebnisse groß sind,
wird der übertragene
Rahmen N nicht als schlecht bestimmt, sondern er ist gut.
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Mit Hilfe von 4 kann man den Betrieb des Verfahrens
der Erfindung am Ende eines SID-Rahmens oder eines Sprachrahmens
beobachten. Rahmen N – 1
umfasse Bursts 52 bis 59, Rahmen N umfasse Bursts 56 bis 63 und
Rahmen N + 1 umfasse Bursts 60 bis 67. In diesem
Fall wird Ergebnis A aus weichen Bitentscheidungen auf Bursts 60 bis 63 an
Stelle 63 gebildet. Diese Bursts wurden nicht übertragen,
da sie während
Ruhe auftreten, und daher wird Ergebnis A sowohl als Summe als auch als
Produkt ein niedriger Wert zugeordnet. Ergebnis B wird als die Summe
oder das Produkt weicher Bitentscheidungen von Bursts 56 bis 59 gebildet,
und Ergebnis B wird ein großer
Wert zugeordnet, da die Bursts 56 bis 59 aus SID-Rahmen
stammen. Auf diese Weise weichen Ergebnisse A und B wesentlich voneinander
ab, und Rahmen N wird als schlecht bestimmt.
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5 stellt
eine weitere wünschenswerte
Eigenschaft der Erfindung dar. Rahmen N – 1 umfasse Bursts 64 bis 71,
Rahmen N umfasse Bursts 68 bis 75 und Rahmen N
+ 1 umfasse Bursts 72 bis 79. Es sei angenommen,
dass wir uns an Stelle 75 befinden, wo Ergebnis A aus weichen
Bitentscheidungen von Bursts 72 bis 75 gebildet
wurde. Dieses Ergebnis wird mit Ergebnis B verglichen, das aus weichen
Bitentscheidungen von Bursts 68 bis 71 gebildet
wird. Da diese Bursts infolge von Ruhe nie übertragen wurden und sie demzufolge
hauptsächlich
Hintergrundrauschen sind, waren die Bitentscheidungen des Empfängers in
beiden Fällen
unsicher, und daher sind beide Ergebnisse sowohl als Summe als auch als
Produkt klein. Sind beide Ergebnisse A und B kleiner als ein vorbestimmter
Schwellenwert, wurde ein schlechter Rahmen übertragen, selbst wenn die
Werte von Ergebnissen A und B nicht sehr unterschiedlich sind. Dementsprechend
wird der aus Bursts 68 bis 75 bestehende Rahmen
als schlecht bestimmt. Der vorbestimmte Schwellwert hängt auch
in diesem Fall von der Qualität
der Verbindung ab und ist daher fallspezifisch.
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Wird Ergebnis A gebildet, kann es
bei einem Verfahren der Erfindung vorzugsweise mit einem gewünschten
Koeffizienten gewichtet werden. Es muss jedoch beachtet werden,
dass beim Multiplizieren unter Verwendung einer negativen Zahl die
Vorzeichen der Werte der Ergebnisse entgegengesetzt werden und der
Vergleich durchgeführt
werden muss, als ob absolute Werte verwendet werden.
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BITFEHLERRATE
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2 bis 5 zeigen auch das Rahmenqualitätserfassungsverfahren
der Erfindung, das auf der Bitfehlerrate basiert. Der Ansatz ist
weitestgehend ähnlich
zu dem beim auf weichen Bitentscheidungen basierenden Verfahren,
abgesehen davon, dass die Bitfehlerrate abnimmt, wenn die Sicherheit
weicher Bitentscheidungen zunimmt. Im Fall gemäß 2 ist die Bitfehlerrate von Ergebnis
A klein, da der SID-Rahmen übertragen
wurde und das Signal dementsprechend stark ist. Die Bitfehlerrate
von Ergebnis B ist groß,
da die beim Bilden von Ergebnis B verwendeten Bursts nicht übertragen
wurden und der Empfänger
hauptsächlich Rauschen
empfangen hat. Daher ist der Unterschied zwischen Ergebnissen A und
B groß,
und Rahmen N wird als schlecht bestimmt.
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Gemäß 3 sind beide Ergebnisse A und B klein,
da sie aus Bursts in Zusammenhang mit einem SID-Rahmen gebildet
wurden. Daher wird Rahmen N vorzugsweise als ein guter Rahmen bestimmt.
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Im Fall gemäß 4 wird Ergebnis A aus Rauschen gebildet,
da die vom Empfänger
erwarteten Bursts aufgrund von Ruhe nicht übertragen wurden. Dementsprechend
wird Ergebnis A groß.
Ergebnis B wird aus mit einem SID-Rahmen in Zusammenhang stehenden
Bursts gebildet, und daher wird Ergebnis B ein kleiner Wert zugeordnet.
Da der Unterschied zwischen Ergebnissen A und B groß ist, wird Rahmen
N als schlecht bestimmt.
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Im Fall gemäß 5 werden beide Ergebnisse A und B aus
Rauschen gebildet, da Bursts aufgrund von Ruhe nicht übertragen
werden. Daher wird beiden Ergebnissen A und B ein hoher Wert zugeordnet,
und Rahmen N wird vorzugsweise als schlecht bestimmt.
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EMPFÄNGER
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6 zeigt
einen mit der Erfindung übereinstimmenden
Empfänger.
Der Empfänger,
der typischerweise ein Teilnehmerendgerät in einem Funksystem ist,
umfasst eine Antenne 20, eine Vorverarbeitungseinrichtung 21,
einen Kanaldecodierer 22, eine Ergebniseinrichtung 23,
eine Vergleichseinrichtung 24, eine Signalverarbeitungseinrichtung 25 und einen
Lautsprecher 26. Die Vorverarbeitungseinrichtung 21 umfasst
z. B. eine RF-Einrichtung ("Radio Frequenzy": Funkfrequenz) zur Demodulation
eines von der Antenne 20 empfangenen Signals, ein Filter zur
Filterung des demodulierten Signals und einen A/D-Wandler zum Umwandeln
des Signals in digitale Form. Der Kanaldecodierer 22 decodiert
typischerweise ein faltungscodiertes Signal und sein Betrieb basiert
z. B. auf dem Viterbi-Algorithmus. Der Kanaldecodierer 22 decodiert üblicherweise
auch die Verwürfelung
und Verschachtelung des vorverarbeiteten Signals. Die Signalverarbeitungseinrichtung 25 decodiert üblicherweise
ein RELP-codiertes Signal, das vom Kanaldecodierer 22 empfangen
wird, und D/A-wandelt das Signal schließlich in eine für den Lautsprecher 26 geeignete
Form. Was die Erfindung betrifft umfassen die wesentlichen Einrichtungen
die Ergebniseinrichtung 23 und die Vergleichseinrichtung 24 sowie
einen Speicher 242, in den ein vorbestimmter Schwellenwert 241 gespeichert
wurde. Die Ergebniseinrichtung 23 bildet ein Ergebnis mittels
eines Verfahrens der Erfindung und die Vergleichseinrichtung 24 vergleicht
Ergebnisse A und B und den vorbestimmten Schwellenwert 241 mittels
der Verfahren der Erfindung. Die Vergleichseinrichtung 24 erfasst
die Qualität
eines empfangenen Rahmens und übermittelt
Informationen darüber
an die Signalverarbeitungseinrichtung 25. Ist der empfangene Rahmen
gut, steuert die Signalverarbeitungseinrichtung 25 den
Lautsprecher 26 derart, dass die im Signal beinhalteten
Informationen vom Empfänger
gehört
werden können.
Das heißt,
falls ein Sprachrahmen betroffen ist, dass die Stimme des Senders
aus dem Lautsprecher 26 gehört werden kann, aber falls der
Rahmen ein Ruhedeskriptorrahmen ist, dass die Signalverarbeitungseinrichtung
typischerweise den Typ von Rauschen im Lautsprecher 26 erzeugt,
den der Zuhörer
angenehmer empfindet als Ruhe. Ist der Rahmen schlecht, ergreift
die Signalverarbeitungseinrichtung 25 bekannte Maßnahmen,
indem der vorangehenden gute Rahmen z. B. wiederholt wird. Es ist
jedoch wesentlich, dass der Empfänger
gute und schlechte Rahmen auch auf beiden Seiten von Ruhedeskriptorrahmen
zuverlässiger
erfasst als beim Stand der Technik und daher keinen unangenehmen Interferenzton
im Empfängerohr
erzeugt.
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Die wesentlichen Einrichtungen 23 und 24 der
Erfindung wurden elektronisch z. B. mittels Mikroprozessortechnik
implementiert, mit der eine Berechnung und ein Vergleich der Ergebnisse
vorzugsweise bewirkt wird. Die anderen Einrichtungen 20 bis 22 und 25 sind
eine herkömmliche
Antenne, Analog-, Digital- und Mikroprozessortechnik, die in Funksystemen
verwendet werden.
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Obwohl die Erfindung im Vorstehenden
unter Bezugnahme auf Beispiele gemäß den begleitenden Zeichnungen
erläutert
wurde, ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf diese
beschränkt
ist, sondern innerhalb des Umfangs der erfinderischen Idee, die
im Vorstehenden und in den zugehörigen Ansprüchen offenbart
ist, auf verschiedene Arten modifiziert werden kann.