ES2212659T3

ES2212659T3 - Procedimiento, estacion de base y estacion de abonado para la codificacion de canal en un sistema de radio movil gsm.

Info

Publication number: ES2212659T3
Application number: ES99963258T
Authority: ES
Inventors: Joachim Hagenauer; Thomas Hindelang; Stefan Oestreich; Wen Xu
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2004-07-16
Anticipated expiration: 2019-11-19
Also published as: BR9915527B1; CA2351441A1; KR20010080514A; WO2000031880A1; HUP0104174A2; CN1135711C; DE19853443A1; CN1333951A; US6973614B1; EP1142133A1; DE59907755D1; ATE254359T1; JP2002530991A; ID29193A; RU2218661C2; AU763708B2; HU224796B1; AU1964000A; EP1142133B1; JP4531985B2

Abstract

Procedimiento para la codificación y decodificación de canal en un sistema de radio móvil GSM, en el que: - para la transmisión a través de una interfaz entre una estación de base (BS) y una estación de abonado (MS) se realiza, en el lado de emisión, una codificación de canal, que utiliza códigos sistemáticos recursivos, - las informaciones de voz a codificar son ordenadas en primer lugar, de acuerdo con su sensibilidad frente a errores de transmisión y/o de acuerdo con una prioridad asignada a ellas y son divididas en al menos primeras y segundas informaciones de voz, - se lleva a cabo para las primeras informaciones de voz una codificación de canal, que utiliza, en una primera etapa de codificación, códigos de protección contra errores para una verificación de la redundancia cíclica y, en una segunda etapa de codificación, utiliza códigos sistemáticos recursivos con un polinomio numerador y un polinomio denominador, - se lleva a cabo para las segundas informaciones de voz una codificación de canal, que utiliza códigos sistemáticos recursivos con un polinomio numerador y un polinomio denominador, caracterizado porque - se lleva a cabo, en el lado de recepción, una decodificación de canal con etapas individuales no- recursivas consecutivas, - después de la decodificación de canal se lleva a cabo con el polinomio numerador un procesamiento posterior sobre la base del polinomio denominador.

Description

Procedimiento, estación de base y estación de abonado para la codificación de canal en un sistema de radio móvil GSM.

La invención se refiere a un procedimiento, a una estación de base y a una estación de abonado para la codificación de canal en un sistema de radio móvil GSM.

El sistema de radio móvil GSM (global system for mobile communications) está instalado en todo el mundo en más de 100 redes y para más de 100 millones de abonados. En el sistema de radio móvil GSM se transmiten datos (por ejemplo voz o datos dentro de servicios de datos, como SMS o GPRS) con la ayuda de ondas electromagnéticas a través de un interfaz de radio. El interfaz de radio se refiere a una comunicación entre una estación de base y estaciones de abonados, donde las estaciones de abonados pueden ser estaciones móviles o estaciones de radio fijas. La radiación de las ondas electromagnéticas se lleva a cabo en este caso con frecuencias portadoras, que están en el sistema de radio móvil GSM en las bandas de frecuencias 900, 1800, 1900 MHz.

Para la transmisión de los datos a través del interfaz de radio es necesaria una codificación de canal en los sistemas de radio móvil. Esta codificación de canal se diferencia para diferentes servicios, por ejemplo datos 14,4 kbps, voz FR (full rate = velocidad total), voz HR (half rate = media velocidad). El objetivo de la codificación de canal y de la codificación de canal complementaria de ella en el lado de recepción es en este caso una frecuencia de errores binarios (BER) lo más reducida posible.

Hasta ahora se han utilizado en el sistema de radio móvil GSM (y en otros sistemas comparables) para la codificación de canal solamente códigos de convolución no recursivos no sistemáticos (códigos NSC - non systematic convolutional). En estos códigos, se genera un bit codificado a través de codificación por convolución a partir de una suma ponderada del bit útil actual y del bit útil precedente. En el caso de una velocidad de codificación de 1/2 se generan, por ejemplo, a partir de un bit útil 2 bits codificados (ver la figura 2), que procedían en cada caso de una suma ponderada de forma diferente. Las ponderaciones en esta suma y, por lo tanto, la generación de los bits codificados se determinan a través de los llamados polinomios generadores. Así, por ejemplo, el polinomio 1 + D^{3}+ D^{4} establece que se obtiene un bit codificado a partir de la suma (enlace XOR) del bit útil actual, del bit antepenúltimo y del bit anterior al antepenúltimo.

Los bits codificados en la codificación de canal son emitidos a través de la interfaz de radio y son decodificados del canal en el lado de recepción. Un algoritmo de decodificación utilizado con frecuencia es el llamado algoritmo de Viterbi. Puesto que el proceso de decodificación es constante y, además, es intensivo de cálculo, se emplean sobre todo en estaciones de base a tal fin componentes de hardware (circuitos específicos de la aplicación ASIC). Estos ASICs solamente pueden procesar, en general, un esquema de decodificación determinado, en GSM sólo para códigos no recursivos.

En el caso de la introducción de un procedimiento nuevo de codificación de voz para sistemas de radio móvil GSM, los procedimientos propuestos hasta ahora, ver ETSI SMG11; Tdoc SMG11 205/98, 159/98 y 147/98, 28.9.98, para la codificación de canal se basan exclusivamente en códigos no recursivos, para asegurar la compatibilidad con el hardware existentes y difundido en cantidades millonarias. A pesar de la participación de muchos fabricantes en el proceso de desarrollo, ver Tdoc SMG11 205/98, 159/98 y 147/98, del 28.9.98, se ha considerado que otros tipos de códigos no son aplicables.

En F. Burkert y col. "Turbo Decoding with Unequal Error Protection Applied to GSM Speech Coding", Global Telecommunications Conference (GLOBECOM), Nueva York, (US), IEEE, 1996, páginas 2044-2048, XP000748804, ISBN 0-7803-3337-3, se describe un procedimiento para la codificación de canal en un sistema de radio móvil GSM, que utiliza códigos sistemáticos recursivos.

Se conoce por M. Bossert, "Kanalcodierung", 2ª edición, 1998, B. G. Teubner, Stuttgart, ISBN 3-519-16143-5 decodificar códigos de convolución con un decodificador de Viterbi, que comprende un estimador de secuencias y un módulo para la reproducción inversa. Además, se describe allí que cada matriz generadora racional quebrada posee una matriz generadora poligonal equivalente, que genera la misma cantidad de palabras codificadas.

La invención tiene el cometido de indicar un procedimiento para la codificación y decodificación de canal de códigos sistemáticos recursivos e instalaciones adecuadas para la realización del procedimiento, que codificad de forma selectiva del riesgo de interferencia y no hacen necesarias modificaciones del hardware en la infraestructura existente en sistemas de radio móvil GSM. Este cometido se soluciona a través del procedimiento con las características de la reivindicación 1 y a través de las instalaciones con las características de las reivindicaciones 8 y 11, respectivamente.

Los códigos sistemáticos recursivos (códigos RSC) se diferencian de los códigos NSC porque, por ejemplo, a ½ velocidad, el primer bit "codificado" corresponde al bit útil actual (sistemático) y el segundo bit codificado se obtiene a partir del bit útil actual y del bit útil precedente como bits codificados también precedentes (recursivo). Se utilizan como códigos reacoplados, siendo aprovechado que los códigos sistemáticos recursivos poseen, especialmente a altas frecuencias de errores binarios, propiedades de codificación claramente mejoradas y, por lo tanto, también propiedades mejoradas con respecto a la corrección de errores.

En el procedimiento según la invención, se lleva a cabo en el lado de recepción después de una decodificación de canal con partes del código sistemático recursivo, un procesamiento posterior sobre la base del polinomio denominador. De acuerdo con un desarrollo ventajoso del procedimiento, el proceso de decodificación se lleva a cabo como hasta ahora con una decodificación de un código NSC y, en concreto, con aquél que es idéntico a la porción no recursiva -el polinomio numerador- del nuevo código RSC. Después de esta decodificación compatible con el hardware, se lleva a cabo a continuación un procesamiento posterior, en el que los bits obtenidos de esta manera son codificados de nuevo con el polinomio denominador. Este procesamiento posterior se lleva a cabo de una manera más ventajosa con medios técnicos de programas, es decir, en software, que se pueden cargar más fácilmente en un momento posterior en estaciones existentes.

Los códigos RSC conocidos, entre otros, a partir de E. Offer, "Decodierung mit Qualitätsinformation bei verketteten Codiersystemen", Informes de Progreso, VDI-Verlag, serie 10, Vol. 443, Düsseldorf 1996, páginas 21 y siguientes y páginas 119 y siguientes, no han sido utilizados hasta ahora, puesto que tienen como consecuencia modificaciones en el proceso de decodificación y, por lo tanto, no son compatibles con el hardware. No parecía posible una introducción de códigos RSC en la codificación de canal, puesto que debían reequiparse las estaciones de base instaladas. Éste no es realmente el caso, puesto que tanto en el lado de emisión como también en el lado de recepción se puede mantener la estructura del hardware y, a pesar de todo, se pueden introducir códigos RSC para la decodificación de canal en el sistema de radio móvil GSM.

La codificación del procesamiento posterior no es costosa de cálculo y se puede realizar en cada estación de base como etapa adicional. A través de la recodificación se obtiene de una manera binaria exacta la secuencia de datos del lado de emisión.

Una decodificación recursiva, que no es posible con el hardware instalado hasta ahora, se puede substituir por una decodificación en dos etapas individuales consecutivas no recursivas. La primera etapa es una decodificación con el polinomio numerador del código recursivo y la segunda etapa es una codificación con el polinomio denominador del código recursivo. De esta manera, con un hardware ya instalado se pueden reproducir también, dado el caso, códigos recursivos sistemáticos discrecionales. La primera etapa corresponde a la decodificación realizada hasta ahora y la segunda etapa es el procesamiento posterior.

Con la ayuda de las figuras 2 y 3 se explican de forma abreviada los polinomios de códigos RSC y NSC idénticos. En un código NSC típico (como por ejemplo GSM/TCHFS).

Los polinomios generadores son allí:

G_{1} = 1 + D^{3} + D^{4}

Polinomios del código NSC

G_{2} = 1 + D + D^{3} + D^{4}

Se genera un código RSC idéntico, dividiendo, por ejemplo por G_{1}:

G_{1} = 1

Polinomios del código RSC

G_{1}=\frac{1 + D + D^{3} + D^{4}}{1 + D^{3} + D^{4}}

Estos códigos RSC tienen la ventaja de que son posibles frecuencias de errores binarios más bajas en canales en mal estado (hasta una frecuencia de errores binarios de 10^{-4}), puesto que en virtud de los bits no codificados (porción sistemática), no se excede la frecuencia de error de canal. En cambio, en condiciones muy malas del canal, la frecuencia de errores binarios de bits codificados puede ser también mayor que la frecuencia de error de canal.

De acuerdo con una configuración ventajosa de la invención, se obtiene en el lado de recepción un conocimiento a priori a partir de una detección previa y se utiliza este conocimiento a priori en una decodificación de canal posterior. Durante la transmisión de voz codificada sólo en pocas ocasiones se modifican varios parámetros de voz y, por lo tanto, los bits, o a partir del valor de estos parámetros en el pasado se pueden hacer previsiones también sobre el valor actual probable. Si el valor actual recibido se desvía claramente del valor previsto, entonces existe con alta probabilidad un error de transmisión y el valor recibido se puede substituir, por ejemplo, por el valor previsto.

La introducción de este conocimiento previo (conocimiento a priori) se realiza en el decodificador de canal y hasta ahora era imposible la mayoría de las veces, puesto que en virtud de la utilización de códigos no sistemáticos, debería modificarse el algoritmo de decodificación. La modificación no era de nuevo, en general, compatible con el hardware. Si se emplean códigos RSC, entonces se puede introducir este conocimiento previo muy fácilmente antes del proceso de decodificación, puesto que una parte de los bits recibidos no está codificada. El proceso de decodificación propiamente dicho no debe modificarse.

Como ya se ha explicado, una parte de los bits recibidos son bits útiles no codificados. Si las condiciones del canal son buenas, es decir, si no son previsibles errores de transmisión, entonces se puede suprimir la decodificación de canal y solamente se utilizan los bits útiles. La calidad de la transmisión se puede establecer en este caso ya delante del decodificador de canal, siendo evaluadas de una manera más ventajosa las informaciones a partir de un estimador de canal. Además, se decide si es necesaria o no una decodificación. En las estaciones de abonados, en las que el consumo de energía es un criterio esencial de la calidad, es una ventaja esencial que se puede desconectar el decodificador de canal. De esta manera, se ahorra energía. Además, en aplicaciones -por ejemplo, en aplicaciones SMS para la conexión de servicios de telemetría, etc., - en las que se cuenta siempre con alta calidad de transmisión, se puede suprimir totalmente el hardware para la decodificación de canal.

A través de una decodificación no recursiva con codificación siguiente es posible el empleo de códigos RSC en sistemas de radio móvil GSM existentes en hardware existente con las ventajas descritas anteriormente.

Sobre la base de la estructura de la red del sistema de radio móvil GSM conocido según la figura 1 y con referencia a los códigos según las figuras 2 y 3 se explica en detalle un ejemplo de realización de la invención.

En este caso:

La figura 4 muestra un diagrama de flujo de la codificación

La figura 5 muestra polinomios utilizados en la codificación y decodificación, y

La figura 6 muestra un diagrama de flujo de la decodificación.

El sistema de radio móvil GSM representado en la figura 1 está constituido por una pluralidad de centros de conmutación móvil MSC, que están conectados en red entre sí o bien que establecen el acceso a una red fija PSTN. Además, estos centros de conmutación móvil MSC están conectados en cada caso con al menos un controlador de la estación de base BSC para el control de estaciones de base BS. Cada uno de estos controladores de estaciones de base BSC posibilita de nuevo una comunicación con al menos una estación de base BS. Un centro de operaciones y de mantenimiento OMC realiza funciones de control y de mantenimiento para el sistema de radio móvil o bien para partes del mismo.

Una estación de base BS puede establecer a través de una interfaz de radio una comunicación con estaciones de abonado, por ejemplo, estaciones móviles MS o terminales móviles y estacionarios de otro tipo. A través de cada estación de base BS se forma al menos una célula de radio. En la figura 1 se representan comunicaciones para la transmisión de informaciones útiles entre una estación de base BS y estaciones móviles MS.

En los procedimientos de codificación mostrados se transmite información de voz como información útil. Los bits de las informaciones de voz son clasificados, de acuerdo con su sensibilidad frente a errores, en tres clases con respecto a la importancia (Clases 1a, 1b y 2). Los bits más importantes (Clase 1a) son protegidos adicionalmente a través de una codificación de protección contra errores CRC (cyclic redundancy check = control de redundancia cíclica). Los bits de las clases 1a y 1b son codificados por convolución y puntuados. El cifrado de los datos después de la codificación se lleva a cabo en el AMR de acuerdo con los esquemas de cifrado introducidos hasta ahora para FR y HR.

En total, se presentan 14 procedimientos de codificación en el marco del codificador AMR entre los cuales se puede seleccionar de acuerdo con las relaciones de la transmisión. De ellos, ocho modos de codificación se pueden emplear en el modo de velocidad total y seis modos de codificación se pueden emplear en el modo de media velocidad.

1

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Se utiliza una señalización dentro de banda con 2 bits netos (4 y 8 bits brutos, respectivamente) después de una codificación por cuadro (20 ms) en cuadros alternos para la señalización del modo de codificación o para la señalización de la calidad de transmisión. Con los dos bits se pueden señalizar cuatro modos de codificación. Estos modos de codificación, entre los cuales se puede conmutar por medio de la señalización dentro de la banda, deben estar seleccionados previamente.

Para todos los modos se aplica la siguiente secuencia de las etapas a realizar:

1.: Las informaciones de la señalización dentro de la banda son codificadas con un código de bloqueo.

2.: Las informaciones útiles son clasificadas (Clase) según su importancia.

3.: Los bits ordenados de las informaciones útiles son codificados con un código de bloqueo sistemático (CRC), siendo generadas palabras con bits de voz y bits de paridad.

4.: Estos bits codificados y el resto de los bits de la Clase 1 son codificados por convolución.

5.: Los bits codificados son puntuados para obtener la velocidad binaria deseada.

6.: Los bits no protegidos son introducidos en el cuadro con datos puntuados (sólo para el modo de media velocidad).

7.: Los bits son ordenados de nuevo y se lleva a cabo un cifrado (entrelazamiento) de los bits codificados y dentro de la banda, siendo insertado también un llamado Stealing-Flag (indicador de robo).

Las designaciones utilizadas a continuación tienen el siguiente significado:

\newpage

k,j	numeración de los bits en bloques de datos o ráfagas,
K_{x}	número de los bits en un bloque, x indica un tipo de datos a,
n	numeración de los bloques de datos de salida,
N	un bloque de datos seleccionado,
B	numeración de ráfagas o bloques,
s(k)	información de voz antes de la clasificación k = 1.. K_{s} (interfaz 0 en la figura 4),
d(k)	información de voz antes de la codificación de canal k = 1.. K_{d} -1 (interfaz 1 en la figura 4),
id(k)	bits de la señalización dentro de la banda k = 0,1,
ic(k)	bits codificados de la señalización dentro de la banda, k = 0..3 (ER), 7 (FR),
u(k)	datos después de la primera etapa de codificación k = 0, 1,.. K_{u} -1 (codificación de
	bloque, (codificación CRC) (interfaz 2 en la figura 4),
c(n, k), c(k)	datos después de la segunda etapa de codificación, k = 0,1..K_{c} -1, n = 0, 1.. N, N+1
	(codificación por convolución) (interfaz 3 en la figura 4),
i(B,k)	datos cifrados, k = 0, 1.. K_{j} -1, B = B_{0}, B_{0} +1,..
e(B,k)	bits de una ráfaga, k = 0, 1, 114, 115; B = B_{0}, B_{0} +1,.. (interfaz 4 en la figura 4).

Codificación en el modo de velocidad total (FR)

Codificación de los bits de la señalización dentro de banda

id(0,1)	ic(0..7)
00	00000000
01	10111010
10	01011101
11	11100111

Distribución de los bits en clases:

2

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No existen bits de la Clase 2.

Los parámetros esenciales para el codificador y de una manera correspondiente para cada decodificador están indicados de la siguiente manera para la primera etapa de codificación.

3

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a) Bits de paridad (parity bits)

Se utiliza un CRC (control de redundancia cíclica) de 6 bits para la detección de errores. Estos 6 bits de paridad son generados con el siguiente polinomio generador cíclico: g(D) = D^{6} + D^{5} + D^{3} + D^{2} + D^{1} + 1 para los primeros bits K_{d1a} de la Clase 1, donde K_{d1a} indica el número de los bits de la Clase 1a según la Tabla anterior. La codificación con el código cíclico se indica de manera sistemática:

en GF(2), los polinomios:

d(0)D(K_{d1a} +5) + d(1)D(K_{d1a} +4) +...+ d(K_{d1a} -1)D(6) + p(0)D^{(5)} +...+ p(4)D+ p(5)

donde p(0), p(1) ... p(5) son los bits de paridad que, divididos por g(D) dan como resultado igual a "0".

b) Bits de cola y reordenación

Los bits útiles y los bits de paridad son agrupados y se anexionan los llamados bits de cola:

u(k) = d(k) para k = 0, 1,..., K_{d1a} -1

u(k) = p(k- K_{d1a}) para k = K_{d1a}, K_{d1a} +1,..., K_{d1a} +5

u(k) = d(k-6) para k = K_{d1a} + 6, K_{d1a} +7,..., K_{d} +5

u(k) = independiente del modo de codificación

Por lo tanto, después de la primera etapa de codificación u(k) se definen los siguientes contenidos para cada modo de codificación:

4

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Codificación por convolución

Los bits de la primera etapa de codificación (u(k)) son codificados con un código de convolución sistemático recursivo (ver también la figura 4). El número de los bits de salida después de una puntuación y una repetición es 448 bits para todos los modos del procedimiento de codificación.

5

Otros detalles para la codificación / decodificación con códigos recursivos se dan en C. Berropu, A. Glavieux, "Near Optimum error correction coding and decoding - tubo codes" - "Reflections on the prize paper". IEEE Inf. Theory Soc. Newsletter, vol. 48, Nº 2, Junio de 1998 y C. Berrou y A. Glavieux: "Near optimum error-correcting coding and decoding: turbo codes", IEEE Trans. On Comm., vol. 44, páginas 1261 - 1271, Octubre de 1996.

A continuación se presentan los modos de codificación:

CHO-FS

Un bloque de 255 bits {u(0)... u(254)} es codificado con ½ velocidad utilizando los siguientes polinomios:

G12 = 1

G13 = (1 + D^{2} + D^{4} + D^{5}) / (1 + D + D^{2} + D^{3} + D^{5})

La codificación con G12 = 1 significa que el bit de entrada solamente es multiplicado por 1, es decir, que se transmite no codificado. A partir de cada bit de entrada se genera a través de la codificación con G12 y G13, respectivamente, un bit de salida. Estos bits aparecen unos detrás de otros en la salida del codificador.

De esta manera, a partir de una secuencia de entrada en serie de 255 bits de entrada resulta en la salida del codificador una secuencia en serie de 510 bits codificados {C(0)... C(509)} definida por:

C(2k) = u(k)

C(2k+1) = u(k) + u(k-2) + u(k-4) + u(k-5) + C(2k-1) + C(2k-3) + C(2k-5) + C(2k-9)

para k = 0, 1,..., 254; u(k) = 0 para k < 0: C(k) = 0 para k < 0. Por lo tanto, los bits en la salida están codificados alternando con G12 y G13.

El código está puntuado, de manera que no se transmiten los 62 bits codificados siguientes:

{C(4 * j+1) para j = 79, 80,..., 127} y los bits C(363), C(379), C(395), C(411), C(427), C(443), C(459), C(475), C(491), C(495), C(499), C(503) y C(507).

Como resultado, existe un bloque de 448 bits codificados y puntuados, P(0)... P (447), que se anexiona a los bits de una señalización dentro de la banda c.

c(k+8) = P(k)

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para k = 0, 1,..., 447. CH1-FS

Un bloque de 215 bits {u(0)... u(214)} es codificado con la velocidad 1/3 utilizando los siguientes polinomios:

G12 = 1

G13 = (1 + D^{2} + D^{4} + D^{5}) / (1 + D + D^{2} + D^{3} + D^{5})

G14 = (1 + D^{3} + D^{4} + D^{5}) / (1 + D + D^{2} + D^{3} + D^{5})

por lo que resultan 645 bits codificados (C(0)... C(645)} definidos por:

C(3k)

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u(k)

C(3k+1) u(k) + u(k-2) + u(k-4) + u(k-5) + C(3k-2) + C(3k-5) + C(3k-8) + C(3k-14)

C(3k+2) u(k) + u(k-3) + u(k-4) + u(k-5) + C(3k-1) + C(3k-4) + C(3k-7) + C(3k-13)

para k = 0, 1,..., 214; u(k) = 0 para k < 0; C(k) = 0 para k < 0. El código está puntuado, de manera que no se transmiten los siguientes 197 bits codificados:

{C(12 * j+5), C(12 * j+8), C(12 * j+11) para j = 0, 1,..., 25,

{0(12 * j+2), C(12 * j+5), C(12 * j+8), C(12 * j+11) para j = 26, 27,..., 52}

ni los bits C(2), C(610), C(622), C(628), C(634), C(637), C(638), C(640), C(641), C(643) y C(644).

Como resultado, existe un bloque de 448 bits codificados y puntuados, P(0)...P(447), que se anexiona a los bits de una señalización dentro de la banda en c.

c(k+8) = P(k),

\hskip0,5cm

para k = 0, 1,..., 447. CH2-FS

Un bloque de a = 171 Bits {u(0)... u(170)} es codificado con la velocidad 1/3 utilizando el siguiente polinomio:

G12 = 1

G15 = (1 + D + D^{2}+ D^{3} + D^{6}) / (1 + D^{2} + D^{3} + D^{5} + D^{6})

G16 = (1 + D + D^{4} + D ^{6}) / (1 + D ^{2} + D ^{3} + D ^{5} + D ^{6})

por lo que resultan 513 bits codificados, {C(0)... C(512)} definidos por:

C(3k)

\hskip0,5cm

= u(k)

C(3k+1) = u(k) + u(k-1) + u(k-2) + u(k-3) + u(k-6) + C(3k-5) + C(3k-8) + C(3k-14) + C(3k-17)

C(3k+2) = u(k) + u(k-l) + u(k-4) + u(k-6) + C(3k-4) + C(3k-7) + C(3k-11) + C(3k-16)

para k = 0, 1,..., 170; u(k) = 0 para k <0; C(k) = 0 para k < 0

El código está puntuado, de manera que no se transmiten los siguientes 65 bits codificados:{C(21 * j + 20 para j =0, 1,...,15

C(21 * j+8) C(21 * j+11) C(21 * j+17) C(21 * j+20) para j = 16, 17,...,23 } ni los C(1), C(2), C(4), C(5), C(8), C(326), C(332), C(488), C(497), C(499), C(502), C(505), C(506), C(508), C(509), C(511) y C(512)

Como resultado, está presente un bloque de 448 bits codificados y puntuados, P(0)...P(447), que se anexiona al bit de una señalización dentro de la banda en c.

c(k+8) = P(k)

\hskip0,5cm

para k = 0, 1,..., 447.

Los polinomios utilizados en los modos CH5-FS, CH6-FS, CH7-FS son:

G17 = (1 + D^{2} + D^{3} + D^{4} + D^{5} + D^{6}) / (1 + D^{2} + D^{3} + D^{5} + D^{6})

Para los modos (CH3-FS, CH4-FS, CH5-FS, CH6-FS, CH7-FS), los valores de designación son:

CH3-FS

C(3k)

\hskip0,5cm

= u(k)

C(3k+1)

\hskip0,5cm

= u(k) + u(k-1) + u(k-2) + u(k-3) + u(k-6) + C(3k-5) + C(3k-8) + C(3k-14) + C(3k-17)

C(3k+2)

\hskip0,5cm

= u(k) + u(k-1) + u(k-4) + u(k-6) + C(3k-4) + C(3k-7) + C(3k-11) + C(3k-16)

para k = 0, 1,..., 159; u(k) = 0 para k <0; C(k) = 0 para k < 0

No se transmiten los bits {C(18 * j+2), C(21 * j+8), C(21 * j+11), C(21 * j+17) para j = 20, 21,...,25 } y C(353), C(359), C(470), C(473), C(475), C(476), C(478), C(479).

CH4-FS

C(4k)

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= u(k)

C(4k+1)

\hskip0,5cm

= u(k) + u(k-1) + u(k-2) + u(k-3) + u(k-6) + C(4k-7) + C(4k-11) + C(4k-19) + C(4k-23)

C(4k+2)

\hskip0,5cm

= u(k) + u(k-l) + u(k-4) + u(k-6) + C(4k-6) + C(4k-10) + C(4k-18) + C(4k-22)

C(4k+3)

\hskip0,5cm

= u(k) + u(k-2) + u(k-3) + u(k-4) + u(k-5) + u(k-6) + C(4k-5) + C(4k-9) + C(4k-17) + C(4k-21)

para k = 0, 1,..., 145; u(k) = 0 para k < 0; C(k) = 0 para k < 0

No se transmiten los bits {C(32 * j+7) C(32 * j+15) C(32 * j+23) C(32 * j+27) C(32 * j+31) para j = 0, 1,..., 10, C(16 * j+3) C(16 * j+7) C(16 * j+11) C(16 * j+14) C(16 * j+15) para j = 22, 23,..., 35} ni los bits C(2), C(3), C(11), C(331), C(566), C(570), C(578), C(579), C(581), C(582) y C(583).

CH5-FS

C(4k)

\hskip0,8cm

= u(k)

C(4k+1)

\hskip0,5cm

C(4k+2)

\hskip0,5cm

= u(k) + u(k-1) + u(k-4) + u(k-6) + C(4k-6) + C(4k-10) + C(4k-18) + C(4k-22)

C(4k+3)

\hskip0,5cm

para k = 0, 1,..., 129; u(k) = 0 para k <0; C(k) = 0 para k < 0.

No se transmiten los bits {C(32 * j+11), C(32 * j+23), C(32 * j+31) para j = 0, 1,..., 9 C(32 * j+7), C(32 * j+11), C(32 * j+15), C(32 * j+23), C(32 * j+27), C(32-* j+31) para j = 10, 11,..., 15} ni los bits C(499), C(510), C(514), C(515), C(518), C(519).

CH6-FS

C(4k)

\hskip0,8cm

= u(k)

C(4k+1)

\hskip0,5cm

C(4k+2)

\hskip0,5cm

= u(k) + u(k-1) + u(k-4) + u(k-6) + C(4k-6) + C(4k-10) + C(4k-18) + C(4k-22)

C(4k+3)

\hskip0,5cm

para k = 0, 1,..., 114; u(k) = 0 para k < 0; C(k) = 0 para k < 0.

No se transmiten los bits {C(16*j+11) por j = 22, 23,..., 28} ni los bits C(450), C(451), C(454), C(455), C(458).

CH7-FS

C(4k)

\hskip0,8cm

= u(k)

C(4k+1)

\hskip0,5cm

C(4k+2)

\hskip0,5cm

= u(k) + u(k-1) + u(k-4) + u(k-6) + C(4k-6) + C(4k-10) + C(4k-18) + C(4k-22)

C(4k+3)

\hskip0,5cm

para k = 0, 1,..., 94; u(k) = 0 para k <0; C(k) = 0 para k < 0.

Se eliminan los bits C(1), C(2), C(3), C(6), C(7), C(11), C(367), C(383), C(399), C(407), C(415), C(418), C(419), C(421), C(422), C(423), C(425), C(426), C(427). En este bloque de 409 bits codificados y puntuados P(0)... P(408) se repiten 39 bits.

P(409+k) = P(10+k*8) para k = 0, 1,..., 38

Codificación de en modo de media velocidad (HR)

Codificación de los bits de la señalización dentro de la banda:

id(0,1)	ic(0..3)
00	0000
01	1001
10	0111
11	1110

Distribución de los bits en clases:

\vskip1.000000\baselineskip

6

\vskip1.000000\baselineskip

A continuación se indican los parámetros esenciales para el codificador y de una manera correspondiente para cada decodificador para la primera etapa de codificación:

\vskip1.000000\baselineskip

7

Las indicaciones sobre los bits de paridad y los bits de cola así como sobre la reordenación corresponden al modo de velocidad total.

Después de la primera etapa de codificación u(k) se definen los siguientes contenidos para cada modo de codificación:

8

\vskip1.000000\baselineskip

Codificador por convolución

Los bits de la primera etapa de codificación (u(k)) son codificados con un código de convolución recursivo sistemático (ver también la figura 4). El número de los bits de salida después de una puntuación y repetición es 448 bits para todos los modos del procedimiento de codificación.

\vskip1.000000\baselineskip

9

\vskip1.000000\baselineskip

A continuación se presentan los modos de codificación:

\newpage

CHB-HS

Se codifica, respectivamente, un bloque de 134 bits {u(0)... u(133)} con ½ velocidad utilizando los siguientes polinomios:

G12 = 1

G13 = (1 + D^{2} + D^{4} + D^{5}) / (1 + D + D^{2} + D^{3} + D^{5})

de manera que resultan 268 bits codificados {C(0)... C(267)} definidos por:

C(2k)

\hskip0,8cm

= u(k)

C(2k+1)

\hskip0,5cm

= u(k) + u(k-2) + u(k-4) + u(k-5) + C(2k-1) + C(2k-3) + C(2k-5) + C(2k-9)

para k = 0, 1,..., 133; u(k) = 0 para k <0; C(k) = 0 para k < 0.

El código está puntuado, de manera que no se transmiten los siguientes 80 bits codificados:

{C(8 * j+3), C(8 * j+7) por j = 0, 1,...,21

C(8 * j+3), C(8 * j+5), C(8 * j+7) para j = 22, 23,...,32} ni los bits C(1), C(265) y C(267).

Como resultado, existe un bloque de 188 bits codificados y puntuados, P(0)...P(187), que es anexionado a los bits de una señalización dentro de la banda en c.

c(k+4) = P(k)

\hskip0,5cm

para k = 0, 1,..., 187.

Por último, se anexionan 36 bits de la Clase 2 en c

c(192+k) = d(123+k)

\hskip0,5cm

para k = 0, 1,..., 35. CH9-HS

Son puntuados los 262 bits codificados {C(0)... C(261)}

C(2k)

\hskip0,5cm

= u(k)

para k = 0, 1,..., 130; u(k) = 0 para k < 0; C(k) = 0 para k < 0, de manera que no se transmiten los 66 bits codificados: {C(16*j+3), C(16*j+7), C(16*j+11) por j = 0, 1,..., 7 C(16 * j+3), C(16 * j+7), C(16 * j+11), C(16 * j+15) para j = 8, 9,..., 15} ni los bits C(1), C(221), C(229), C(237), C(245), C(249), C(253), C(257), C(259) y C(261)

Un bloque de 196 bits codificados y puntuados, P(0)...P(195) es anexionado a los bits de la señalización dentro de la banda en c: c(k+4) = P(k) para k = 0, 1,..., 195.

Por último, son anexionados 28 bits de la Clase 2 en c:

c(200+k) = d(120+k)

\hskip0,5cm

para k = 0, 1,..., 27. CH10-HS

Son puntuados los 242 bits codificados {C(0)... C(241)}:

C(2k)

\hskip0,8cm

= u(k)

C(2k+1)

\hskip0,5cm

= u(k) + u(k-2) + u(k-4) + u(k-5) + C(2k-1) + C(2k-3) + C(2k-5) + C(2k-9)

para k = 0, 1,..., 106; u(k) = 0 para k < 0; C(k) = 0 para k < 0, de manera que no se transmiten 42 bits codificados:

{C(8 * j+3)

\hskip0,5cm

para j = 0, 1,...,2

C(8 * j+3), C(8 * j+7) para j = 22, 23,..., 29} ni los bits

C(1), C(233), C(237) y C(241).

Un bloque de 200 bits codificados y puntuados, P(0)...P(199) es anexionado a los bits de la señalización dentro de la banda en c: c(k+4) = P(k) para k = 0, 1,..., 199.

Por último, son anexionados 24 bits de la Clase 2 en c:

c(204+k) = d(110+k)

\hskip0,5cm

para k = 0, 1,..., 23. CH11-HS

Son puntuados los 226 bits codificados, {C(0)... C(225)}:

C(2k)

\hskip0,8cm

= u(k)

C(2k+1)

\hskip0,5cm

= u(k) + u(k-2) + u(k-4) + u(k-5) + C(2k-1) + C(2k-3) + C(2k-5) + C(2k-9)

para k = 0, 1,..., 112; u(k) = 0 para K < 0; C(k) = 0 para K < 0, de manera que no se transmiten 18 bits codificados: {C(28*j+15) para j = 0, 1,...,7 } ni los bits C(1), C(3), C(7), C(197), C(213), C(215), C(217), C(221), C(223) y C(225).

Un bloque de 208 bits codificados y puntuados P(0)...P(207) es anexionado a los bits de la señalización dentro de la banda en c: c(k+4) = P(k) para k = 0, 1, ..., 207.

Por último, son anexionados 16 bits de la Clase 2 en c:

c(212+k) = d(96+k)

\hskip0,5cm

para k = 0, 1,..., 15. CH12-HS

Son puntuados los 309 bits codificados, (C(0)... C(308)}:

C(3k)

\hskip1cm

= u(k)

C(3k + 1)

\hskip0,5cm

C(3k+)

\hskip0,8cm

= u(k) + u(k-1) + u(k-4) + u(k-6) + C(3k-4) + C(3k-7) + C(3k-11) + C(3k-16)

para k = 0, 1,..., 102; u(k) = 0 para k < 0; C(k) = 0 para k < 0, de manera que no se transmiten 97 bits codificados: {C(12 * j+5), C(12 * j+8), C(12 * j+11) para j = 0, 1,...,15 C(12 * j+2), C(12 * j+5), C(12 * j+8), C(12 * j+11) para j = 16, 17,...,24} ni los bits C(1), C(2), C(4), C(7), C(292), C(292), C(295), C(298), C(301), C(302), C(304), C(305), C(307) y C(308).

Un bloque de 212 bits codificados y puntuados, P(0)...P(211) es anexionado a los bits de la señalización dentro de la banda en c:

c(k+4) = P(k)

\hskip0,5cm

para k = 0, 1,..., 211.

Por último, se anexionan 12 bits de la Clase 2 en c:

c(216+k) = d(91+k)

\hskip0,5cm

para k = 0, 1,..., 11. CH13-HS

Son punteados los 285 bits codificados, {C(0)... C(284)}:

C(3k)

\hskip1cm

= u(k)

C(3k + 1)

\hskip0,5cm

C(3k + 2)

\hskip0,5cm

= u(k) + u(k-1) + u(k-4) + u(k-6) + C(3k-4) + C(3k-7) + C(3k-11) + C(3k-16)

para k = 0, 1,..., 94; u(k) = 0 para k <0; 0(k) = 0 para k < 0,

de manera que no se transmiten 73 bits codificados: {C(12 * j+5), C(12 * j+11) para j = 0, 1,..., 11 C(12 * j+5), C(12 * j+8), C(12 * j+11) para j = 12, 13,..., 22} ni los bits C(1), C(2), C(4), C(7), C(8), C(14), C(242), C(254), C(266), C(274), C(277), C(278), C(280), C(281), C(283) y C(284).

Se anexiona un bloque de 212 bits codificados y puntuados, P(0)...P(211) a los bits de la señalización dentro de la banda en c: c(k+4) = P(k) para k = 0, 1,..., 211. Por último, se anexionan 12 bits de la Clase 2 en c:

C(216+k) = d(91+k)

\hskip0,5cm

para k = 0, 1,..., 11

Han sido utilizados los polinomios mostrados del código recursivo sistemático (G13 a G17) en el AMR (ver la figura 5) por dos motivos:

-: tienen propiedades óptimas para la puntuación, es decir, la adaptación de la velocidad de los datos a la velocidad de transmisión del canal de radio, y

-: el polinomio numerador y el polinomio numerados son, respectivamente, los polinomios utilizados también en la propuesta de codificación de canal AMR original (ver Tdoc SMG 147/98). Por lo tanto, las modificaciones con respecto a la propuesta original son mínimas.

Para el codificador de canal AMR se pueden emplear con pocas limitaciones en cuanto a la capacidad de prestaciones, también los polinomios utilizados en el sistema GSM para información de voz, de datos y de señalización. Esto se puede realizar en lugar de los polinomios descritos anteriormente o como esquema de codificación de canal alternativo completo. La ventaja está en la compatibilidad ampliada de nuevo, puesto que los componentes de hardware existentes, anticuados en el decodificador de canal solamente permiten la utilización de los polinomios GSM anteriores.

En la figura 6 se muestra una estación de base BS, que amplifica en la parte de recepción las señales recibidas a través de una antena A en un receptor, las filtra, las convierte a la banda de base y las digitaliza. Sigue una decodificación de canal (primera etapa), que se puede realizar con instalaciones decodificadoras instaladas en estaciones de base existentes. Es decir, que se mantiene inalterada la técnica del circuito. Sigue un procesamiento posterior (segunda etapa) de los datos decodificados, que se lleva a cabo según la técnica del programa. Este procesamiento posterior está constituido por una codificación por convolución con la velocidad 1 con el polinomio denominador de la velocidad respectiva.

Este procesamiento posterior es, por lo tanto, de cierta complejidad y se lleva a cabo, por ejemplo, a través de un programa adicional en un DSP (procesador de señales digitales).

Por ejemplo, con respecto a la velocidad CH0-FS, esto significa que el bloque con 255 bits en la salida del decodificador debe codificarse con el polinomio

G(D) = (1 + D + D^{2} + D^{3} + D^{5})

para obtener los 255 bits originales. El número de los bits de datos se mantiene en este caso constante, es decir, que a partir de un bit de datos actual en la entrada de este procesamiento posterior se obtiene exactamente un bit original con la ayuda de bits de entrada precedentes.

Los procedimientos de codificación y decodificación descritos deben utilizarse tanto en estaciones de base BS como también en estaciones móviles BS.

Claims

1. Procedimiento para la codificación y decodificación de canal en un sistema de radio móvil GSM, en el que

-: para la transmisión a través de una interfaz entre una estación de base (BS) y una estación de abonado (MS) se realiza, en el lado de emisión, una codificación de canal, que utiliza códigos sistemáticos recursivos,

-: las informaciones de voz a codificar son ordenadas en primer lugar, de acuerdo con su sensibilidad frente a errores de transmisión y/o de acuerdo con una prioridad asignada a ellas y son divididas en al menos primeras y segundas informaciones de voz,

-: se lleva a cabo para las primeras informaciones de voz una codificación de canal, que utiliza, en una primera etapa de codificación, códigos de protección contra errores para una verificación de la redundancia cíclica y, en una segunda etapa de codificación, utiliza códigos sistemáticos recursivos con un polinomio numerador y un polinomio denominador,

-: se lleva a cabo para las segundas informaciones de voz una codificación de canal, que utiliza códigos sistemáticos recursivos con un polinomio numerador y un polinomio denominador,

caracterizado porque

-: se lleva a cabo, en el lado de recepción, una decodificación de canal con etapas individuales no-recursivas consecutivas,

-: después de la decodificación de canal se lleva a cabo con el polinomio numerador un procesamiento posterior sobre la base del polinomio denominador.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que los códigos de protección contra errores para la verificación de la redundancia cíclica son generados con el polinomio generador

g(D) = D^{6} + D^{5} + D^{3} + D^{2} + D^{1} + 1

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que los códigos sistemáticos recursivos son generador con el polinomio generador

g(D) = 1 + D + D^{3} + D^{4} / 1 + D^{3} + D^{4}

o

g(D) = 1 + D + D^{4} + D^{6} / 1 + D^{2} + D^{3}+ D^{5} + D^{6}

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el procesamiento posterior se realiza con medios técnicos de programas.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que se obtiene, en el lado de recepción, un conocimiento a priori a partir de una decodificación previa, y este conocimiento a priori es utilizado en una decodificación de canal siguiente.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los códigos sistemáticos recursivos son empleados dentro de un codificador de velocidades múltiples adaptable, siendo seleccionado un codificador de acuerdo con las condiciones de transmisión.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que de los dos polinomios de los códigos sistemáticos recursivos se utiliza al menos un polinomio de un código sistemático no recursivo utilizado hasta ahora en el sistema de radio móvil GSM.

8. Estación de base (BS) para un sistema de radio móvil GSM, que para la transmisión a través de una interfaz de radio con una estación de abonado (MS) lleva a cabo una codificación de canal, que utiliza códigos sistemáticos recursivos, y está configurada de tal forma que

caracterizado porque

-: se lleva a cabo una decodificación de canal con etapas individuales no-recursivas consecutivas,

-: después de la decodificación de canal, se lleva a cabo con el polinomio numerador un procesamiento posterior sobre la base del polinomio denominador.

9. Estación de base (BS) según la reivindicación 8, en la que los códigos de protección de errores para la verificación de la redundancia cíclica son generados con el polinomio generador

(D) = D^{6} + D^{5} + D^{3} + D^{2} + D^{1} + 1

10. Estación de base (BS) según una de las reivindicaciones 8 ó 9, en la que los códigos sistemáticos recursivos son generados con el polinomio generador

g(D) = 1 + D + D^{3} + D^{4} / 1 + D^{3} + D^{4} \ o

g(D) = 1 + D + D^{4} + D^{6} / 1 + D^{2} + D^{3}+ D^{5} + D^{6}

11. Estación de abonado (MS) para un sistema de radio móvil GSM, que para la transmisión a través de una interfaz de radio con una estación de base (BS) lleva a cabo una codificación de canal, que utiliza códigos sistemáticos recursivos, y está configurada de tal forma que

caracterizado porque

12. Estación de abonado (MS) según la reivindicación 11, en la que los códigos de protección de errores para la verificación de la redundancia cíclica son generados con el polinomio generador

(D)= D^{6} + D^{5} + D^{3} + D^{2} + D^{1} + 1

13. Estación de abonado (MS) según una de las reivindicaciones 11 ó 12, en la que los códigos sistemáticos recursivos son generados con el polinomio generador

\newpage

g(D) = 1 + D + D^{3} + D^{4} / 1 + D^{3} + D^{4} \ o

g(D) = 1 + D + D^{4} + D^{6} / 1 + D^{2} + D^{3}+ D^{5} + D^{6}.