FI108825B - Menetelmä estimoida kanavan bittivirhesuhde ja vastaanotin - Google Patents

Description

108825

Menetelmä estimoida kanavan bittivirhesuhde ja vastaanotin

Keksinnön ala

Keksinnön kohteena on menetelmä estimoida kanavan bittivirhesuhde vastaanottimessa, käsittäen: ilmaistaan vastaanotetun signaalin data-5 sekvenssi; ilmaistun datasekvenssin ensimmäinen koodaus dekoodataan; ensimmäisestä koodauksesta dekoodattu datasekvenssi takaisinkoodataan ensimmäisellä koodauksella.

Keksinnön tausta

Kommunikointijärjestelmissä, kuten solukkoradioverkoissa, järjes-10 telmä tarvitsee tietoa transmissiokanavan laadusta järjestelmän virittämiseksi. Tyypillisesti vastaanotin ilmoittaa vastaanottamansa kanavan laadun lähetti-melle. Esimerkiksi GSM-järjestelmässä eräs tapa mitata kanavan laatua on sen bittivirhesuhde (bit error rate). Todellista kanavan bittivirhesuhdetta ei voida mitata tietämättä tarkasti mitä lähetettiin.

15 Eräs tunnettu tapa estimoida kanavan bittivirhesuhde on käyttää ta- kaisinkoodaustekniikkaa. Jo dekoodatulle datasekvenssille suoritetaan takai-sinkoodaus. Vertaamalla ilmaistua datasekvenssiä ja takaisinkoodattua data-sekvenssiä voidaan arvioida kanavan bittivirhesuhde. Vertaamisessa mitataan / kuinka paljon takaisinkoodattu sekvenssi eroaa vastaanotetusta ilmaistusta y; 20 sekvenssistä. Näin saatavaa kanavan bittivirhesuhteen estimaattia nimitetään : pseudobittivirhesuhteeksi.

.···. Mikäli dekooderi on pystynyt korjaamaan kaikki lähetettyihin bittei- Y hin kanavassa tulleet virheet, bittivirhesuhteen estimointi antaa tarkan arvon kanavan todelliselle bittivirhesuhteelle. Jos dekoodauksen jälkeen on jäänyt ’ 25 jäljelle virheitä, menettää bittivirhesuhteen estimointi tarkkuutensa. Mitä enem män kanavakoodauksesta puretussa sekvenssissä on virheitä sitä hyödyttö-mämpi on laskettu estimaatti. Tämä johtaa tapauksiin, joissa pseudobittivirhe-suhde voi osoittaa virheellisesti huonon kanavan olevan hyvälaatuinen. Bitti-virhesuhteen estimointi pohjautuu oletukselle, että dekoodatussa datassa ei . · · ·, 30 ole virheitä tai ainakin virheiden lukumäärä on hyvin pieni.

Eräs yleisesti käytettävä koodaustapa on konvoluutiokoodaus

• « I

(convolution coding). Lähetettävä data koodataan koodisanoiksi. Kanavassa häiriölähteet aiheuttavat koodisanoihin vääristymiä. Vastaanottimessa vastaanotettu tieto ei enää vastaa mitään sallittua koodisanaa. Tällöin voidaan vir-35 heellisesti vastaanotettu vääristynyt koodisana tulkita joksikin toiseksi kuin lä- I 108825 2 ! I hetetyksi koodisanaksi. Kun tämä väärä koodisana takaisinkoodataan ja ver rataan sitä vastaanotettuun vääristyneeseen koodisanaan, saadaan pseudo-bittivirhesuhteeksi hyvälaatuista kanavaa edustava luku. Estimointi on kuitenkin virheellinen, koska oikea vertailun kohde olisikin oikeasti lähetetty koodisa-| 5 na. Jos tiedettäisiin todella lähetetty koodisana, sitä voitaisiin verrata vastaan otettuun vääristyneeseen koodisanaan, ja saataisiin pseudobittivirhesuhteeksi huonoa kanavaa edustava luku, joka vastaisi todellisuutta.

Julkaisuissa Fl 934480 ja US 5113400 esitetään dekooderit, jotka käyttävät takaisinkoodausmenetelmää. Julkaisussa Fl 934480 yhdistetään 10 pseudobittivirhesuhteen ja estimoidun signaalikohinasuhteen arviointi yhdeksi yhtälöksi, josta saatua arvoa vertaamalla määrättyyn kynnysarvoon voidaan päätellä onko GSM-järjestelmän puhekehys laadultaan huono. Esitetyn menetelmän avulla ei kuitenkaan voida parantaa pseudobittivirhesuhteen estimoinnin tarkkuutta. Julkaisussa US 5113400 esitetään virheenpaljastusmenetelmä, 15 jossa käytetään edellä kuvattua takaisinkoodausmenetelmää. Julkaisussa kuvatussa takaisinkoodausmenetelmässä ovat jo aiemmin kuvatut puutteellisuudet, eikä sitä käyttäen voida ratkaista esitettyä ongelmaa, eli saada luotettavaa pseudobittivirhesuhdetta myös sellaisissa tilanteissa, joissa vastaanotettu dekoodattu datasekvenssi sisältää virheitä.

20 Keksinnön lyhyt selostus v.: Keksinnön tavoitteena on siten kehittää menetelmä ja menetelmän : toteuttava laitteisto siten, että yllä mainitut ongelmat saadaan ratkaistua. Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä menetelmällä, jolle on tunnus-:y. omaista, että muodostetaan ilmaistulle datasekvenssille laatuarvo, ja jos il- , · 25 maistun datasekvenssin laatuarvo täyttää ennalta määrätyn laatuvaatimuksen, * » · niin estimoidaan bittivirhesuhde vertaamalla ilmaistua datasekvenssiä ja en- . simmäisellä koodauksella takaisinkoodattua datasekvenssiä.

*»!»*

Keksinnön kohteena on lisäksi vastaanotin, käsittäen: ilmaisuväli-neet ilmaista vastaanotetun signaalin datasekvenssi; dekoodausvälineet de-• i · 30 koodata ilmaistun datasekvenssin ensimmäinen koodaus; takaisinkoodausvä- lineet takaisinkoodata ensimmäisestä koodauksesta dekoodattu datasekvens-.:. si ensimmäisellä koodauksella.

Keksinnön mukaiselle vastaanottimelle on tunnusomaista, että kä- I I M » sittää lisäksi: laadunmääritysvälineet muodostaa ilmaistulle datasekvenssille 35 laatuarvo; estimointivälineet estimoida bittivirhesuhde, jos ilmaistun datasekvenssin laatuarvo täyttää ennalta määrätyn laatuvaatimuksen, vertaamalla il- 108825 3 maistua datasekvenssiä ja ensimmäisellä koodauksella takaisinkoodattua da-tasekvenssiä.

Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

5 Keksintö perustuu siihen, ettei bittivirhesuhdetta estimoida sellai selle datasekvenssille, josta on saatu jotakin muuta menetelmää käyttäen tieto, ettei se täytä ennalta määrättyä laatuvaatimusta.

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja järjestelmällä saavutetaan se etu, että pidemmän aikavälin pseudobittivirhesuhteen tarkkuus paranee sellai-10 sissa tilanteissa, joissa ensimmäisen koodauksen purku ei pysty poistamaan kaikkia virheitä.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista: 15 Kuvio 1 esittää esimerkkiä keksintöä käyttävästä solukkoradiover kosta:

Kuvio 2 esittää esimerkkiä lähetinvastaanottimesta;

Kuvio 3 esittää vastaanottimen kanavakoodekkia;

Kuvio 4 esittää vuokaaviona keksinnön mukaista menetelmää: ,.,: 20 Kuvio 5 esittää bittivirhesuhteita eri bittiluokissa; v Kuvio 6 esittää suhteellista virhettä kanavan bittivirhesuhteen esti- moinnissa;

Kuvio 7 esittää kuinka keksinnön mukaisesti toimittaessa kuviossa 6 esiintyneet suurimmat suhteelliset virheet on poistettu.

* * · 25 Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Keksintöä voidaan käyttää erilaisissa vastaanottimissa. Esimerkeissä kuvataan keksinnön käyttöä solukkoradioverkossa. Viitaten kuvioon 1 se- > » ,.: lostetaan tyypillinen solukkoradioverkon rakenne. Kuvio 1 sisältää vain kek- sinnön selittämisen kannalta oleelliset lohkot, mutta alan ammattimiehelle on . 30 selvää, että tavanomaiseen solukkoradioverkkoon sisältyy lisäksi muitakin toi- ; ’ mintoja ja rakenteita, joiden tarkempi selittäminen ei tässä ole tarpeen. Esi merkeissä kuvataan TDMA:ta (Time Division Multiple Access) käyttävä solukkoradioverkko siihen kuitenkaan rajoittumatta.

Solukkoradioverkko käsittää tyypillisesti kiinteän verkon infrastruktuu-35 rin eli verkko-osan 128, ja tilaajapäätelaitteita 150, jotka voivat olla kiinteästi 4 108825 sijoitettuja, ajoneuvoon sijoitettuja tai kannettavia mukanapidettäviä päätelaitteita. Verkko-osassa 128 on tukiasemia 100. Useita tukiasemia 100 keskitetysti puolestaan ohjaa niihin yhteydessä oleva tukiasemaohjain 102. Tukiasemassa 100 on lähetinvastaanottimia 114. Tyypillisesti tukiasemassa 100 5 on yhdestä kuuteentoista lähetinvastaanotinta 114. Esimerkiksi TDMA-radio-järjestelmissä yksi lähetinvastaanotin 114 tarjoaa radiokapasiteetin yhdelle TDMA-kehykselle, siis tyypillisesti kahdeksalle aikavälille.

Tukiasemassa 100 on ohjausyksikkö 118, joka ohjaa lähetinvastaan-ottimien 114 ja multiplekserin 116 toimintaa. Multiplekserillä 116 sijoitetaan 10 useiden lähetinvastaanottimen 114 käyttämät liikenne- ja ohjauskanavat yhdelle siirtoyhteydelle 160.

Tukiaseman 100 lähetinvastaanottimista 114 on yhteys antenniyksik-köön 112, jolla toteutetaan kaksisuuntainen radioyhteys 170 tilaajapäätelait-teeseen 150. Kaksisuuntaisessa radioyhteydessä 170 siirrettävien kehysten 15 rakenne on tarkasti määritelty, ja sitä kutsutaan ilmarajapinnaksi.

i

Kuviossa 2 kuvataan tarkemmin yhden lähetinvastaanottimen 114 ra-j kenne. Vastaanotin 200 käsittää suodattimen, joka estää halutun taajuuskais- j tan ulkopuoliset taajuudet. Sen jälkeen signaali muunnetaan välitaajuudelle tai suoraan kantataajuudelle, jossa muodossa oleva signaali näytteistetään ja 20 kvantisoidaan analogia/digitaalimuuntimessa 202. Ekvalisaattori 204 kompen-··. soi häiriöitä, esimerkiksi monitie-etenemisen aiheuttamia häiriöitä. Demodu- laattori 206 ottaa ekvalisoidusta signaalista bittivirran, joka välitetään demulti-‘ plekserille 208. Demultiplekseri 208 erottelee bittivirran eri aikaväleistä omiin loogisiin kanaviinsa. Kanavakoodekki 216 dekoodaa eri loogisten kanavien bit-25 tivirran, eli päättää onko bittivirta signalointitietoa, joka välitetään ohjausyksi-v kölle 214, vai onko bittivirta puhetta, joka välitetään 240 tukiasemaohjaimen 102 puhekoodekille 122. Kanavakoodekki 216 suorittaa myös virheenkorjausta. Ohjausyksikkö 214 suorittaa sisäisiä kontrollitehtäviä ohjaamalla eri yksik-·:··: köjä. Purskemuodostin 228 lisää opetussekvenssin ja hännän kanavakoode- ·"*: 30 kista 216 tulevaan dataan. Multiplekseri 226 osoittaa kullekin purskeelle sen aikavälin. Modulaattori 224 moduloi digitaaliset signaalit radiotaajuiselle kanto-·;;; aallolle. Tämä toiminto on analoginen luonteeltaan, joten sen suorittamisesta '· ·’ tarvitaan digitaali/analogia-muunninta 222. Lähetin 220 käsittää suodattimen, :*jolla kaistanleveyttä rajoitetaan. Lisäksi lähetin 220 kontrolloi lähetyksen ulos-; -: 35 tulotehoa. Syntetisaattori 212 järjestää tarvittavat taajuudet eri yksiköille. Syn tetisaattorin 212 sisältämä kello voi olla paikallisesti ohjattu tai sitä voidaan ohjata keskitetysti jostain muualta, esimerkiksi tukiasemaohjaimesta 102. Synteti- 5 108825 j saattori 212 luo tarvitut taajuudet esimerkiksi jänniteohjatulla oskillaattorilla.

Kuviossa 2 esitettävällä tavalla voidaan lähetinvastaanottimen rakenne jakaa vielä radiotaajuusosiin 230 ja digitaaliseen signaalinkäsittelyproses-soriin ohjelmistoineen 232. Radiotaajuusosiin 230 kuuluvat vastaanotin 200, 5 lähetin 220 ja syntetisaattori 212. Digitaaliseen signaalinkäsittelyprosessoriin ohjelmistoineen 232 kuuluvat ekvalisaattori 204, demodulaattori 206, demulti-plekseri 208, kanavakoodekki 216, ohjausyksikkö 214, purskemuodostin 228, multiplekseri 226 ja modulaattori 224. Analogisen radiosignaalin muuntamiseksi digitaaliseksi signaaliksi tarvitaan analogia/digitaalimuunnin 202, ja vas-10 taavasti digitaalisen signaalin muuntamiseksi analogiseksi signaaliksi digitaali/-analogia-muunnin 222.

Tukiasemaohjain 102 käsittää ryhmäkytkentäkentän 120 ja ohjausyksikön 124. Ryhmäkytkentäkenttää 120 käytetään puheen ja datan kytkentään sekä yhdistämään signalointipiirejä. Tukiaseman 100 ja tukiasemaohjai-15 men 102 muodostamaan tukiasemajärjestelmään (Base Station System) 126 kuuluu lisäksi transkooderi 122. Transkooderi 122 sijaitsee yleensä mahdollisimman lähellä matkapuhelinkeskusta 132, koska puhe voidaan tällöin siirtokapasiteettia säästäen siirtää solukkoradioverkon muodossa transkooderin 122 ja tukiasemaohjaimen 102 välillä.

20 Transkooderi 122 muuntaa yleisen puhelinverkon ja radiopuhelin- verkon välillä käytettävät erilaiset puheen digitaaliset koodausmuodot toisilleen < t · sopiviksi, esimerkiksi kiinteän verkon 64 kbit/s muodosta solukkoradioverkon .·. johonkin muuhun (esimerkiksi 13 kbit/s) muotoon ja päinvastoin. Ohjausyksik- kö 124 suorittaa puhelunohjausta, liikkuvuuden hallintaa, tilastotietojen kerä-25 ystä ja signalointia.

Kuvion 1 mukaisesti voidaan tilaajapäätelaitteesta 150 muodostaa piirikytkentäinen yhteys yleiseen puhelinverkkoon (PSTN = Public Switched Telephone Network) 134 kytkettyyn puhelimeen 136 matkapuhelinkeskuksen > 132 välityksellä. Solukkoradioverkossa voidaan käyttää myös pakettikytken-30 täistä yhteyttä, esimerkiksi GSM-järjestelmän 2+-vaiheen pakettisiirtoa eli GPRS:a (General Packet Radio Service).

Tilaajapäätelaitteen 150 rakenne voidaan kuvata kuvion 2 lähetin->’ vastaanottimen 114 rakenteen kuvausta hyödyntäen. Tilaajapäätelaitteen 150 rakenneosat ovat toiminnollisesti samat kuin lähetinvastaanottimen 114. Lisäk-35 si tilaajapäätelaitteessa 150 on duplex-suodatin antennin 112 ja vastaanottimen 200 sekä lähettimen 220 välissä, käyttöliittymäosat ja puhekoodekki. Pu-hekoodekki liittyy väylän 240 välityksellä kanavakoodekkiin 216.

6 108825

Seuraavaksi kuvioon 4 viitaten selostetaan keksinnön mukaisen menetelmän toiminta. Vastaanotin on vastaanottanut signaalin, ja lohkon 400 mukaisesti vastaanotetusta signaalista ilmaistaan datasekvenssi. Sitten ilmaistun datasekvenssin ensimmäinen koodaus dekoodataan lohkon 402 mu-| 5 kaisesti. Lohkossa 404 ensimmäisestä koodauksesta dekoodattu datasek venssi takaisinkoodataan ensimmäisellä koodauksella. Lohkon 406 mukaisesti ilmaistulle datasekvenssille muodostetaan laatuarvo. Testauslohkossa 408 tarkistetaan täyttääkö ilmaistun datasekvenssin laatuarvo ennalta määrätyn laatuvaatimuksen. Jos ilmaistun datasekvenssin laatuarvo täyttää laatuvaati-10 muksen, estimoidaan kanavan bittivirhesuhde vertaamalla ilmaistua datasek-venssiä ja ensimmäisellä koodauksella takaisinkoodattua datasekvenssiä lohkossa 410. Tämän jälkeen mennään lohkoon 412, jossa vastaanottimen vastaanottama seuraava signaali otetaan käsittelyyn ja pseudobittivirhesuhteen määrittäminen uudelle signaalille aloitetaan alusta lohkosta 400. Ellei testaus-15 lohkon 408 laatuvaatimus täyttynyt, ei pseudobittivirhesuhdetta muodosteta käsitellylle signaalille, vaan mennään lohkoon 412, jossa aletaan käsitellä seu-raavaa vastaanottimen vastaanottamaa signaalia.

Solukkoradioverkoissa koodatun puheen bitit jaetaan yleensä kolmeen eri luokkaan niiden suhteellisen tärkeyden perusteella. Tämä tehdään 20 sen johdosta, että kaikki bitit eivät tarvitse yhtä hyvää suojausta kanavassa ta-pahtuvia virheitä vastaan ja toisaalta kanavan kapasiteetti ei salli kaikkien bit-,v tien tehokasta suojaamista. Kuviossa 5 esitetään kuinka koodatun puheen bitit jaetaan x-akselilla kolmeen eri suojausluokkaan: luokan 1a bitit suojataan kahdella eri koodauksella, luokan 1b bitit suojataan yhdellä koodauksella, ja y: 25 luokan 2 bittejä ei suojata ollenkaan. Y-akseli kuvaa bittivirhesuhteen suu- ruutta. Yhtenäinen käyrä kuvaa esiintyviä bittivirhesuhteita eri suojausluokissa. Katkoviivalla esitetty käyrä kuvaa bittivirhesuhdetta, joka on laskettu ainoas-. taan sellaisista kehyksistä, jotka on todettu jollakin menetelmällä, kuten koo dauksen purulla, virheettömiksi. Tätä bittivirhesuhdetta nimitetään residuaali-30 seksi bittivirhesuhteeksi. Kuvion 5 käyrät kuvastavat GSM-järjestelmän todelli-: siä olosuhteita, jossa parannetulla täyden siirtonopeuden puhekoodekilla '"i (enhanced full rate speech codec) tuotetut bitit siirretään täyden siirtonopeu- ... den kanavaa käyttäen. Tunnetun tekniikan mukaisesti pseudobittivirhesuhde lasketaan takaisinkoodaamalla suojausluokkien 1 a ja 1 b bitit. Kuten kuviosta 5 35 nähdään luokissa 1a ja 1b on melko korkea bittivirhesuhde. Tämä aiheuttaa virheitä kanavan bittivirhesuhteen estimointiin, koska, kuten aiemmin jo todet- 108825 tiin, pseudobittivirhesuhteen laskennassa oletetaan että dekoodattu datasek-venssi ei sisällä enää virheitä. Kuviossa 5 todellinen kanavassa ollut bittivirhesuhde nähdään suojausluokasta 2, koska kyseisen luokan bitit lähetettiin suojaamatta.

5 Solukkoradioverkoissa ensimmäisenä koodauksena, jolla suojataan luokkien 1a ja 1b bitit, käytetään yleisesti konvoluutiokoodausta. Esimerkkeinä muista käytettävistä ensimmäisistä koodaustavoista voidaan mainita ortogo-naaliset konvoluutiokoodit, super-ortogonaaliset konvoluutiokoodit, punkturoi-dut konvoluutiokoodit, turbokoodit ja konkatenoidut koodit. Konvoluutiokoo-10 daus voidaan edullisesti dekoodata Viterbi-dekooderilla.

Toisena koodauksena, jolla suojataan vain luokan 1a bitit käytetään tavallisesti lineaarista lohkokoodausta, esimerkkeinä voidaan mainita Hada-mard-koodit ja syklisten koodien ryhmä. Syklisten koodien eräs edustaja on syklinen redundanttisuuden tarkistus (cyclic redundancy check). Tarvittaessa 15 lisätietoja käytettävistä koodaustavoista saa kirjan Proakis, John G: Digital Communications, Third Edition, ISBN 0-07-051726-6, luvusta 8: Block and convolutional channel codes.

Kuviossa 3 kuvataan tarkemmin kuviossa 2 esitetty kanavakoodekki 216. Kanavakoodekkiin 216 tulee bittivirtana vastaanotetun signaalin ilmaistu 20 datasekvenssi 250. Lohkossa 300 mahdollinen datasekvenssien lomitus pu-retaan. Esimerkiksi GSM-järjestelmän täyden siirtonopeuden puheliikenneka- nava (full-rate speech traffic channel) muodostuu kahdeksaan radiopurskee- seen lomitetusta neljän purskeen mittaisesta datasta, joka vastaa 20 ms pu-hetta. Lomituksen purun jälkeen kyseisen datasekvenssin bitit jaetaan suo-25 jausluokkiinsa 1a, 1b ja 2. Luokan 2 bitit menevät suoraan käsittelemättä ;·, eteenpäin, eli tilaajapäätelaitteessa 150 väylää 240 pitkin puhekoodekille ja tukiasemassa 100 väylää 240 pitkin multiplekserille 116. Luokkien 1a ja 1b bitit . viedään dekoodausvälineisiin 302, jossa dekoodaus edullisesti suoritetaan

Viterbi-dekooderilla, ja estimointivälineisiin 308.

* 30 Luokan 1a bitit viedään sitten laadunmääritysvälineisiin 304, jossa ;· purkamalla toinen koodaus eli tässä esimerkissä syklinen redundanttisuuden tarkistus, saadaan määriteltyä datasekvenssille laatuarvo, eli kuinka virheettä luokan 1a bitit tulivat radiotien ylitse. Datasekvenssin laatuarvo ilmoitetaan sen sisältäneen kehyksen laatuarvona. Mahdolliset laatuarvot ovat hyvä kehys ja - · « * 35 huono kehys. Datasekvenssin saadessa laatuarvon huono kehys lähetetään ! ί i 108825 8 estimointivälineille 308 ja väylälle 240 huonon kehyksen osoitus BFI (bad frame indication).

Datasekvenssin laatuarvo voidaan määritellä myös muilla tavoilla. Ilmaistun datasekvenssin laatuarvo voidaan esimerkiksi määrittää sen sisältä-5 neen signaalin voimakkuuden perusteella, tai sen sisältäneen kanavan kanto-aaltointerferenssisuhteena, tai sen sisältäneen signaalin signaalikohinasuh-teena, tai muulla tunnetulla tavalla määritellä kanavan tai signaalin laatu. Laatuarvon määrittäminen on alan ammattimiehelle tunnettua, jonka vuoksi sitä ei tässä tarkemmin selosteta.

10 Laadunmääritysvälineistä 304 viedään luokan 1a bitit sitten takai- sinkoodausvälineisiin 310. Takaisinkoodausvälineisiin 310 vietävät luokan 1a bitit ovat samat, jotka tuotiin laadunmääritysvälineisiin 304, mitään korjauksia niille ei siis ole tehty. Luokan 1b bitit viedään dekoodausvälineistä 302 sekä väylälle 240 että takaisinkoodausvälineisiin 310.

15 Takaisinkoodausvälineissä luokkien 1a ja 1 b bitit takaisinkoodataan käytetyllä ensimmäisellä koodauksella, tässä esimerkissä konvoluutiokoodauk-sella. Takaisinkoodattu datasekvenssi viedään sitten estimointivälineisiin 308.

Estimointivälineissä 308 suoritetaan bittivirhesuhteen estimointi vertaamalla ilmaistun datasekvenssin 1a ja 1b luokkien bittejä DET SEQ takai-20 sinkoodatun datasekvenssin luokkien 1a ja 1b bitteihin ENCOD SEQ, mikäli ,,· kyseiselle kehykselle ei ole vastaanotettu huonon kehyksen osoitusta BFI.

: Näin pseudobittivirhevälineistä 306 saatava pseudobittivirhesuhde PBER joh detaan väylää 252 pitkin ohjausvälineille 214.

Edullisesti saatu pseudobittivirhesuhde ilmoitetaan lähettävän pään 25 lähettimelle, eli esimerkiksi mikäli pseudobittivirhesuhde laskettiin tilaajapää-telaitteen 150 vastaanottimessa niin se ilmoitetaan tukiaseman 100 lähettimelle, jotta lähetysparametreja voidaan tarvittaessa säätää riittävän hyvän kanavan varmistamiseksi. Edullisesti kyseistä menettelyä voidaan käyttää adaptiivisten monia siirtonopeuksia tukevien koodekkien (adaptive multi-rate codec) 30 yhteydessä, joissa voidaan muuntaa joustavasti puhekoodauksen määrän ja *· kanavakoodauksen määrän suhdetta kanavan olosuhteiden aiheuttamien vaa- *. timusten mukaan. Eli kanavan pseudobittivirhesuhteen kasvaessa voidaan puhekoodauksen määrää vähentää ja kanavakoodauksen määrää lisätä riittävän laadun varmistamiseksi.

35 Edullisesti keksintö toteutetaan ohjelmallisesti, jolloin keksintö vaatii ohjelmistomuutoksia tarkasti rajatulle alueelle tukiaseman 100 ja/tai tilaajapää- 9 108825 i i I telaitteen 150 lähetinvastaanottimen 114 digitaalisen signaalinkäsittelyproses- sorin 232 ohjelmiston kanavakoodekkiin 216 ja ohjausosaan 214, esimerkiksi kuviossa 3 kuvatulla tavalla.

Edellä esitetyssä esimerkissä pseudobittivirhesuhde laskettiin käyt-5 täen luokkien 1a ja 1b bittien takaisinkoodausta. Eräässä edullisessa toteutus-muodossa bittivirhesuhteen estimoinnissa käytetään datasekvenssinä toisella koodauksella koodattua osaa ensimmäisellä koodauksella koodatusta data-sekvenssistä. Koska esimerkissä ensimmäinen koodaus oli konvoluutiokoo-daus ja toinen koodaus syklinen redundanttisuuden tarkistus, niin tällä tarkoi-10 tetaan luokan 1a bittejä, jotka ovat koodattu molemmilla koodauksilla. Silloin bittivirhesuhteen estimoinnissa käytetään vain ilmaistuja 1a luokan bittejä ja takaisinkoodattuja 1a luokan bittejä. Kuten kuviosta 5 nähdään, poistamalla luokan 1a biteistä huonot kehykset on tulos erittäin luotettava, sillä hyvissäkin kehyksissä on yleensä virheitä luokan 1b biteissä edellyttäen, että virheen-15 suojaus luokille 1a ja 1b on konvoluutiokoodauksella samantasoista.

Kuviossa 6 esitetään suhteellista virhettä kanavan bittivirhesuhteen estimoinnissa. Tulokset on saatu simuloimalla ETSI:n (European Telecommunications Standards Institute) EP3 (Error Pattern 3) virhekuviota, joka kuvaa hyvin huonoa transmissiolaatua, jossa keskimääräinen C/l-suhde 20 (carrier/interference) on 4 dB ja bittivirhesuhde on 13 %. Simuloinnissa käytet-tiin 5000 kehystä, joka vastaa noin 100 sekuntia puhetta. Suhteellinen vir-.. heprosentti E.ela'ive laskettiin yhtälöllä ,·, f _ PBER, - FBER Λ i: g^J100 pBERi fber,> o I 0, FBER; = 0 «

Yhtälössä i on kehyksen indeksi saaden arvon 1,2,...5000, FBERj « * • ; 25 on i:nnen kehyksen todellinen bittivirhesuhde, ja PBERj on i:nnen kehyksen estimoitu bittivirhesuhde. Kuviossa 6 x-akselilla on kehyksen indeksi ja y-akse-ί lilla suhteellinen virheprosentti, eli kuinka paljon estimoitu bittivirhesuhde poik kesi todellisesta bittivirhesuhteesta. Kuviossa 6 on X-kirjaimella merkitty ne ke- - * hykset, jotka ovat huonoja kehyksiä. Kuten kuviosta 6 nähdään suurimmat ;; 30 suhteelliset virheprosentit ovat kohdissa, joissa on myös huono kehys.

Kuvio 7 vastaa kuviota 6, mutta siitä on poistettu kuviossa 6 X-kir-' ’: jaimella merkityt huonot kehykset keksinnön mukaisella menetelmällä. Vertaa- • maila kuvioita 6 ja 7 voidaan vahvistaa se johtopäätös, että estimoimalla bitti virhesuhde ainoastaan hyville kehyksille pienenee keskimääräinen suhteelli-35 nen virhe, jolloin bittivirhesuhteen estimoinnin kokonaistarkkuus paranee. Ku- 10 108825 vioiden 6 ja 7 esimerkissä on 5000 kehystä, mutta käytännössä keksintöä käytetään vain muutaman, esimerkiksi 5 tai 10-20 kehyksen keskimääräisen pseudobittivirhesuhteen laskemiseen kerrallaan, jolloin jo yhdenkin suuren suhteellisen estimointivirheen sisältävän kehyksen eliminointi parantaa mer-5 kittävästi saadun keskimääräisen pseudobittivirhesuhteen laatua. Aikaikkuna, jonka sisällä oleville kehyksille muodostetaan keskimääräinen pseudobittivir-hesuhde voi siis olla melko pieni. Keskimääräisyys muodostetaan esimerkiksi laskemalla keskiarvo, mediaani, tai jollakin muulla tilastollisella menetelmällä, jolla saadaan ikkunan keskimääräinen pseudobittivirhesuhde.

10 Mikäli aikaikkunaksi määrätään vain yksi kehys, eli että kullekin ke hykselle määritetään oma pseudobittivirhesuhteensa, ongelmaksi muodostuu mikä arvo määritetään kehyksille, joiden laatuarvo ei täytä ennalta määrättyä laatuvaatimusta. Erään edullisen toteutusmuodon mukaan jos ilmaistun data-sekvenssin laatuarvo ei täytä ennalta määrättyä laatuvaatimusta, niin estimoi-15 daan bittivirhesuhde ennustamalla se käyttäen aikaisemmin vastaanotettujen datasekvenssien pseudobittivirhesuhteita. Tässä prediktiivisessä menetelmässä voidaan esimerkiksi laskea keskiarvo tai mediaani pseudobittivirhesuhteelle tietyn pidemmän ikkunan ajalta. Yksittäiselle datasekvenssille käytetään sitten näin saatua pseudobittivirhesuhdetta. Toinen mahdollinen tapa on historiatie-20 don perusteella arvioida pseudobittivirhesuhteen mahdollinen muutosnopeus.

I i Tällöin voidaan ennustaa mikä pseudobittivirhesuhteen on todennäköisesti oltava edellisten pseudobittivirhesuhteiden perusteella.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten *. mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan 25 sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän ! keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

» • * ’ i ! «

Claims (28)

1. Menetelmä estimoida kanavan bittivirhesuhde vastaanottimessa, käsittäen: (400) ilmaistaan vastaanotetun signaalin datasekvenssi; 5 (402) ilmaistun datasekvenssin ensimmäinen koodaus dekooda taan; (404) ensimmäisestä koodauksesta dekoodattu datasekvenssi ta-kaisinkoodataan ensimmäisellä koodauksella, tunnettu siitä, että (406) muodostetaan ilmaistulle datasek-10 venssille laatuarvo, ja (408) jos ilmaistun datasekvenssin laatuarvo täyttää ennalta määrätyn laatuvaatimuksen, niin (410) estimoidaan bittivirhesuhde vertaamalla ilmaistua datasekvenssiä ja ensimmäisellä koodauksella takaisinkoo-dattua datasekvenssiä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että ilmaistun datasekvenssin laatuarvo määritetään dekoodaamalla ilmaistun ensimmäisestä koodauksesta dekoodatun datasekvenssin toinen koodaus.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että bittivirhesuhteen estimoinnissa käytetään datasekvenssinä toisella koodauksella koodattua osaa ensimmäisellä koodauksella koodatusta datasek- • 20 venssistä. »·

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ·'. että ensimmäinen koodaus on konvoluutiokoodaus.

* ♦ . ··. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, v. että konvoluutiokoodauksen dekoodaukseen käytetään Viterbi-dekooderia.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, f · että toinen koodaus on lineaarinen lohkokoodaus.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lineaarinen lohkokoodaus on syklinen koodaus.

.: 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 30 että syklinen koodaus on syklinen redundanttisuuden tarkistus.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että datasekvenssi muodostuu luokkien 1a ja 1b biteistä.

·* 10. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, : että datasekvenssi muodostuu luokan 1a biteistä. ! i 12 1 08825

11. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että datasekvenssin laatuarvo ilmoitetaan datasekvenssin sisältäneen kehyksen laatuarvona.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu 5 siitä, että kehyksen laatuarvot ovat hyvä kehys ja huono kehys, ja hyvä kehys täyttää ennalta määrätyn laatuvaatimuksen, ja huono kehys ei täytä ennalta määrättyä laatuvaatimusta.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jos ilmaistun datasekvenssin laatuarvo ei täytä ennalta määrättyä laatu- 10 vaatimusta, niin estimoidaan bittivirhesuhde ennustamalla se käyttäen aikaisemmin vastaanotettujen datasekvenssien pseudobittivirhesuhteita.

14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilmaistun datasekvenssin laatuarvo määritetään sen sisältäneen signaalin voimakkuuden perusteella, tai sen sisältäneen kanavan kantoaaltointerferens- 15 sisuhteena, tai sen sisältäneen signaalin signaalikohinasuhteena, tai muulla tunnetulla tavalla määritellä kanavan tai signaalin laatu.

15. Vastaanotin, käsittäen: ilmaisuvälineet (202, 204, 206, 208) ilmaista vastaanotetun signaalin datasekvenssi; 20 dekoodausvälineet (302) dekoodata ilmaistun datasekvenssin en- • · ' simmäinen koodaus; : v takaisinkoodausvälineet (310) takaisinkoodata ensimmäisestä koo- : dauksesta dekoodattu datasekvenssi ensimmäisellä koodauksella, tunnettu siitä, että käsittää lisäksi: 25 laadunmääritysvälineet (304) muodostaa ilmaistulle datasekvens- ;·. sille laatuarvo; estimointivälineet (308) estimoida bittivirhesuhde, jos ilmaistun datasekvenssin laatuarvo täyttää ennalta määrätyn laatuvaatimuksen, vertaamalla ilmaistua datasekvenssiä ja ensimmäisellä koodauksella takaisinkoo- 30 dattua datasekvenssiä.

;· 16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen vastaanotin, tunnettu ; siitä, että laadunmääritysvälineet (304) on sovitettu määrittämään ilmaistun datasekvenssin laatuarvo dekoodaamalla ilmaistun ensimmäisestä koodauk- \ sesta dekoodatun datasekvenssin toinen koodaus. *»»

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että estimointivälineissä (308) on sovitettu käytettäväksi bittivirhesuhteen 13 1 08825 estimoinnissa datasekvenssinä toisella koodauksella koodattua osaa ensimmäisellä koodauksella koodatusta datasekvenssistä.

18. Patenttivaatimuksen 15 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että ensimmäinen koodaus on konvoluutiokoodaus.

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että dekoodausvälineet (302) ovat Viterbi-dekooderi.

20. Patenttivaatimuksen 15 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että toinen koodaus on lineaarinen lohkokoodaus.

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen vastaanotin, tunnettu 10 siitä, että lineaarinen lohkokoodaus on syklinen koodaus.

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että syklinen koodaus on syklinen redundanttisuuden tarkistus.

23. Patenttivaatimuksen 15 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että datasekvenssi muodostuu luokkien 1a ja 1b biteistä.

24. Patenttivaatimuksen 16 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että datasekvenssi muodostuu luokan 1a biteistä.

25. Patenttivaatimuksen 16 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että laadunmääritysvälineet (304) on sovitettu ilmoittamaan datasek-venssin laatuarvo datasekvenssin sisältäneen kehyksen laatuarvona.

26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen vastaanotin, tunnettu siitä, että kehyksen laatuarvot ovat hyvä kehys ja huono kehys, ja estimointi-välineet (308) on sovitettu toimimaan siten, että hyvä kehys täyttää ennalta : määrätyn laatuvaatimuksen, ja huono kehys ei täytä ennalta määrättyä laatu- t * ! ': vaatimusta. ,·. 25

27. Patenttivaatimuksen 15 mukainen vastaanotin, tunnettu > * · , ;·, siitä, että jos ilmaistun datasekvenssin laatuarvo ei täytä ennalta määrättyä * v · laatuvaatimusta, niin estimointivälineet (308) on sovitettu estimoimaan bittivirhesuhde ennustamalla se käyttäen aikaisemmin vastaanotettujen datasek-venssien pseudobittivirhesuhteita.

28. Patenttivaatimuksen 15 mukainen vastaanotin, tunnettu :· siitä, että laadunmääritysvälineet (304) on sovitettu määrittämään ilmaistun datasekvenssin laatuarvo sen sisältäneen signaalin voimakkuuden perusteella, tai sen sisältäneen kanavan kantoaaltointerferenssisuhteena, tai sen sisältäneen signaalin signaalikohinasuhteena, tai muulla tunnetulla tavalla määri- 35 teliä kanavan tai signaalin laatu. 14 1 08825