FI109948B - Menetelmä ja laite kiinteäpituisen sanomadatan ja muuttuvasti koodatun puheen multipleksoimiseksi - Google Patents

Description

109948

Menetelmä ja laite kiinteäpituisen sanomadatan ja muuttu-vasti koodatun puheen multipleksoimiseksi

Esillä oleva keksintö liittyy menetelmään ja laitteeseen 5 koodatun puhedatan ja kiinteäpituisen sanomadatan multipleksoimiseksi sekä erityisesti menetelmään ja laitteeseen koodatun puhedatan koodausnopeuden ohjaamiseksi kiinteän pituisen sanomadatan lähettämiseksi enimmäisvastausajan kuluessa.

10

Tunnetuissa solukkojärjestelmissä puhe ilmaistaan mikrofonilla ja koodataan vokooderilla. Vokooderi antaa puhetta edustavan koodatun puhedatan. Matkapuhelimien ei tarvitse koodatun puhedatan lisäksi lähettää ohjaussanomia. Tunne-15 tut matkapuhelinformaatit lähettävät ohjaussanomat koodatusta puhedatasta erillisissä paketeissa. Nämä erilliset ohjaussanomien ja koodatun puhedatan paketit multipleksoi-daan niiden lähettämiseksi kanavalla.

. J20 Kun matkapuhelin lähettää ohjaussanoman tukiasemalle, tukiaseman täytyy tyypillisesti kuitata ohjaussanoman vastaanotto. Matkapuhelimelta lähetetyn ohjaussanoman tai : : tukiasemalta lähetetyn kuittauksen edestakaisella matkalla lähetetyt radioaallot eivät aina tavoita määränpäätään. ::25 Ilmakehän olosuhteet, radioaaltojen satunnaiset heijastu- Γ:': miset rakennuksista tai mäistä jne. voi estää radioaalto jen vastaanoton. Kun radioaalto on kohdannut esteen, mat-: kapuhelimen ei tulisi rajoittamattomasti odottaa kuittaus ta tukiasemalta.

i : : *.30 : Kuittauksen sisältävät ohjaussanomat on siten vaadittu l...: lähetettäväksi enimmäisvastausajan kuluessa. Silloin kuit- j···. tausta odottava matkapuhelin tietää, että enimmäisvastaus- ... ajan kuluttua kuittaus on täytynyt lähettää ja se on koh- 35 dannut esteen tai että alkuperäistä ohjaussanomaa ei ole 109948 2 lainkaan vastaanotettu ilmakehän muodostamien esteiden vuoksi.

Solukkojärjestelmässä tavoitellaan useita yhteensovitta-5 mattomia tavoitteita. Puhe tulisi lähettää tosiajassa ilman laadun heikkenemistä. Puhe täytyy myös lähettää yhdessä ohjaussanomien kanssa mahdollisimman pientä datamäärää käyttäen. Lähetyksen täytyy myös säästää rajoitettua radiotaajuusaluetta ja minimoida toisille käyttäjille 10 aiheutetut häiriöt. Lopuksi vielä, kuten edellä on esitetty, kuittauksen sisältävä ohjaussanoma täytyy lähettää viipymättä enimmäisvastausajan kuluessa. Tämä keksintö huolehtii sanomadatan lähettämisestä enimmäisvastausajan kuluessa yhdessä koodatun puhedatan kanssa ja erityisesti 15 lähettää sanomadatan ilman puheen laadun havaittavaa heikkenemistä säästäen samalla taajuusaluetta ja vähentäen toisille käyttäjille aiheutettuja häiriöitä.

Esillä oleva keksintö ratkaisee nämä ja muut ongelmat . .20 saamalla aikaan seuraavassa esitettävät ja muut keksinnön piirteet. Kun puhe vaatii suurta puheenkoodausnopeutta, ’··’ muuttuvanopeuksinen vokooderi koodaa puheen suurella no- : : peudella tuottaen koodatun puhedatan multiplekserin lähe- tettäväksi. Jos puhe ei kuitenkaan vaadi suurta puheen-·;25 koodausnopeutta, niin vokooderi koodaa puheen pienemmällä i : : nopeudella tuottaen vähemmän lähetettävää koodattua dataa.

Sen jälkeen multiplekseri yhdistää koodatun puhedatan : ohjausanomadatan osien kanssa lähettämistä varten. Koko ohjaussanomadata lähetetään kuitenkin välittömästi, ennen-•30 kuin enimmäisvastausaika on kulunut loppuun, pakottamalla : .· puheen koodaus pienemmälle nopeudelle tilan tekemiseksi !...’ koodatussa puhedatassa ohjaussanomadatan jäljellä olevien ,**·. osien multipleksointia varten. Multiplekseri siis lähettää ... ohjaussanomadatan enimmäisvastausajan kuluessa ja lähettää 35 koodatun puhedatan optimaalista pienemmällä puheenkoodaus- 109948 3 nopeudella vain tarvittaessa enimmäisvastausajan lopulla. Kun uusi ohjaussanomadata kehitetään, ennenkuin aikaisemmin kehitetty ohjaussanomadata on lähetetty, suoritetaan lisätoimenpiteitä sen takaamiseksi, että myös uusi sanoma-5 data lähetetään ennen sitä vastaavan enimmäisvastausajan kulumista loppuun. Nämä ja muut esillä olevan keksinnön rakenteet ja piirteet käyvät selvemmin ilmi seuraavasta yksityiskohtaisesta selityksestä luettaessa se oheisten piirustusten yhteydessä. Tarkemmin sanottuna keksinnön mu-10 kaiselle menetelmälle ja laitteelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty vaatimusten 1 ja 4 tunnusmerkkiosissa.

Kuvio 1 esittää esillä olevan keksinnön mukaista matkapuhelinjärjestelmää .

15

Kuvio 2 esittää ohjaussanomadatan ja koodatun puhedatan ajoituskaaviota, joka kuvaa mahdollisia eri puheenkoodaus-nopeuksia esillä olevan keksinnön mukaan.

20 Kuvio 3 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen ohjaus-·.·. sanoman ja koodatun puhedatan multipleksoivan radiolait- teen lohkokaaviota.

• · • · ·· ; Kuvio 4 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen laitteen : * 25 lohkokaaviota puheen koodaamiseksi ja multipleksoimiseksi.

• · · · V : Kuviot 5 ja 6 esittävät esillä olevan keksinnön mukaisen toiminnan vuokaaviota.

• · · • « 30 Kuvio 1 esittää matkapuhelinjärjestelmää. Matkaviestin 10 tai kannettava käsipuhelin on yhteydessä tukiaseman 20 ;;; kanssa. Matkaviestin 10 ja tukiasema 20 voivat sisältää vokoodereita puheen muuntamiseksi digitaaliseen siirtoon : sopivassa esitysmuodossa olevaksi koodatuksi puhedataksi.

35 Muuttuvanopeuksisia vokoodereita voidaan käyttää koodaa- 109948 4 maan puhe muuttuvalla nopeudella koodattavan puheen ominaisuuksien perusteella. Muuttuvanopeuksinen vokooderi toimii tyypillisesti kahden kerrannaisella jaetulla nopeudella kuten puolella, neljäsosalla, kahdeksasosalla, 5 kuudestoistaosalla jne. täydestä nopeudesta. Kun puhuja esimerkiksi pitää taukoa tai lakkaa puhumasta hiljaisessa huoneessa, puheen ominaisuudet eivät vaadi niin suurta koodausnopeutta. Tällöin muuttuvanopeuksinen vokooderi automaattisesti alentaa optimaaliseen puheenkoodaukseen 10 tarvittavaa koodausnopeutta. Jos puhuja lopettaa puhumisen hyvin hiljaisessa huoneessa, niin vokooderin nopeus alennetaan automaattisesti neljäsosan tai kahdeksasosan suuruiseksi puheenkoodausnopeudeksi. Jos taas puhuja lakkaa puhumasta esimerkiksi meluisassa ravintolassa tai raken-15 nustyömaalla, niin vokooderi ei alenna täyttä puheenkoo-dausnopeutta pienemmälle nopeudelle, koska taustamelu ilmaistaan ja koodataan puheena.

Koska matkapuhelinta ei pitäisi suunnitella odottamaan 20 rajoittamattomasti kuittauksen vastaanottamista, niin ·.·. matkapuhelin suunnitellaan odottamaan enintään enimmäis- vastausajan. Kuittauksen sisältävä ohjaussanomadata vaadi- · taan siten joissakin esitysmuotomäärittelyissä lähetettä-·* ) väksi ennenkuin enimmäisvastausaika on kulunut loppuun.

: / 25 Esimerkiksi Telecommunications Industy Associationin so- • · · ·".·* · lukko-CDMA:n esitysmuotomäärittelyissä, PN-3118, äänestys- • · · ’·.* * versio, matkaviestimen 10 täytyy lähettää kuittaus 200 ms:n kuluessa, ja tukiaseman 20 täytyy lähettää kuittaus 400 ms:n kuluessa. Oletettaessa kunkin kehyksen kestoajan ·”*: 30 olevan 20 ms tukiaseman 20 täytyy lähettää kuittaus ennen 20 kehyksen kulumista.

t « * • · *:* Kuittauksen lähettämiseksi ennen enimmäisvastausajan päät- : ’·· tyrnistä vokooderi pakotetaan jollekin vokoodausnopeudelle, • · · ·...· 35 kuten esimerkiksi puolelle nopeudelle, tilan tekemiseksi 109948 5 ohjaussanoman välitöntä lähetystä varten. Vokooderin pakottaminen toimimaan täyttä nopeutta pienemmällä nopeudella huonontaa koodatun puhedatan laatua puheella, jonka ominaisuudet vaatisivat täyden nopeuden. Jos koko solukko-5 puhelu tapahtuu esimerkiksi meluisassa ravintolassa tai rakennustyömaalla, niin vokooderi ei automaattisesti alenna nopeutta täyttä puheenkoodausnopeutta pienemmäksi. Kun vokooderin halutaan toimivan optimaalisen lähetyksen vuoksi täydellä nopeudella, vokooderia ei tulisi pakottaa 10 liian paljon täyttä nopeutta pienemmälle nopeudelle tai tuloksena on havaittavasti huonontunut lähete. Vokooderin pakottamista pienemmälle nopeudelle pitäisi siis välttää puheen laadun havaittavan huononemisen välttämiseksi.

15 Esillä oleva keksintö pyrkii välttämään vokooderin pakottamisen pienemmälle nopeudelle ja puhedatan laadun huononemisen odottaen vokoodausnopeuden alentamista. Esillä oleva keksintö odottaa vokoodausnopeuden pienentämiseksi enimmäisvastausajan kuluessa ja käyttää hyväksi vokooderin 20 automaattisia vokoodausnopeuden alentamisia ohjaussanomien ·.·. lähettämiseksi. Lähellä enimmäisvastausajan päättymistä, #···, siinä tapauksessa että vokoodausnopeuden automaattiset pienentämiset eivät ole saaneet aikaan riittävästi tilaa ” \ ohjaussanomia varten, vokooderi pakotetaan pienemmälle no- • / 25 peudelle ja jäljellä oleva ohjausdata lähetetään sen jäl- ··: : keen ennen enimmäisvastausajan päättymistä. Ohjaussanoma • · · • · · *.* ' lähetetään siis ennen enimmäisvastausajan kulumista lop puun, jolloin saadaan aikaan optimaalinen puheenkoodaus.

• « • · · • · · • » ·*": 30 Lisäksi lähettämällä ohjaussanomat pienemmän vokoodausno- \t peuden aikaansaamassa tilassa voidaan säästää taajuus- • · · aluetta, ja toisille matkapuhelimille aiheutettuja häiriöitä voidaan pienentää hajaspektriformaatissa. Tämä • '·· johtuu siitä, koska käyttäjät käyttävät samaa taajuuskais- : 35 taa hajaspektriformaatissa.

109948 6

Kuvio 2 esittää lähetettävien kehysten ajoituskaaviota. Optimaalisen puheen vuoksi vaadittavia vokooderin nopeuksia esittää käyrä 310 kullakin kehyksellä. Kuten tässä esimerkissä on kuvattu, kehysten 1, 2 ja 3 aikana puheella 5 on optimaalisen puheenkoodauksen vuoksi täyttä puheenkoo-dausnopeutta vaativat ominaisuudet. Kuitenkin esimerkiksi kehyksessä 4 puheella on vain puolen nopeuden puheenkoodausta vaativat ominaisuudet. Osa ohjaussanomadatan biteistä 320 voidaan siten sijoittaa kehykseen 4 yhdessä 10 koodatun puhedatan kanssa. Lisäksi kehyksissä 5 ja 6 puheen ominaisuudet vaativat puheenkoodausta vain neljäsosalla täydestä nopeudesta, ja osa ohjaussanomadatan biteistä 320 voidaan sijoittaa kehyksiin 5 ja 6. Kuvion 2 kehyksissä 7-20 puheella on jälleen täyttä puheenkoo-15 dausnopeutta vaativat ominaisuudet. Puhe voisi esimerkiksi tapahtua rakennustyömaalla, ja puhuja on lopettanut puhumisen kehyksen 3 jälkeen. Kehyksessä 7 jokin rakennuskone kuten melua pitävä paineilmavasara on saattanut ruveta toimimaan ja tuottamaan taustamelua, jonka vokooderi il- .20 maisee täyttä puheenkoodausnopeutta vaativana puheena.

• · ·

Kehykseen 20 mennessä vokooderin nopeus ei ole pienentynyt riittävästi kaikkien ohjaussanomadatan bittien lähettämi-: : seksi. Ohjaussanomadatan jäljellä oleva data 320 lähete- ·:··: tään siten kehyksessä 20, ja vokooderin puheenkoodausno- i :*25 peus pakotetaan kehyksen 20 ajaksi pienemmälle nopeudelle, i: :

Kuvio 3 esittää ohjaussanoman ja koodatun puhedatan multi-: pleksoivan radiolähetinlaitteen lohkokaaviota. Vokooderi

I I I

*!!.* 110 koodaa datan koodattavan puheen ominaisuuksien perus- » · · '.30 teella muuttuvalla nopeudella. Multiplekseri 120 vastaan-• · · • ottaa koodatun puhedatan muuttuvanopeuksiselta vokoode- • » t I t>: riita 110 ja lähettää koodatun puhedatan lähettimelle 130 ···. lähetettäväksi antennilla 140 radioteitse. Multiplekseri 120 multipleksoi ohjauslähteestä 150 tulevan ohjaussanoman * 35 150 yhdessä koodatun puhedatan kanssa lähetystä varten.

109948 7 Lähetin 130 voi olla koodijakokanavoitu (CDMA, code division multiple access) lähetin.

Mikäli multiplekseri 120 ei pysty sijoittamaan tarpeeksi 5 ohjaussanomadataa 150 koodattuun puhedataan, niin multiplekseri 120 pakottaa muuttuvanopeuksisen vokooderin 110 alentamaan puheenkoodausnopeutta. Pienemmällä puheenkoo-dausnopeudella kehyksessä on tilaa sekä pienemmän nopeuden omaavan koodatun datan että ohjaussanoman bittien lähettä-10 mistä varten.

Kuvio 4 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen multiplekserin 120 yksityiskohtia kuvaavaa lohkokaaviota. Kytkin 210 lähettää joko muuttuvanopeuksisesta vokooderista 15 110 saatua koodattua puhedataa tai ohjaussanoman 150 mul tiplekserin 120 lähtöjohtoon 220. Kehyslaskuri 230 laskee kytkimen lähtöjohtoon 220 lähettämien kehysten lukumäärän. Datalaskuri 240 laskee kytkimen 210 lähettämän ohjaus-sanoman bitit. Ohjauspiiri 250 ohjaa kytkintä ja muuttu-. .20 vanopeuksisen vokooderin 110 maksiminopeutta kehyslasku-’)[·’ rissa 230 ja datalaskurissa 240 olevien lukemien perus- ·...* teella koko ohjaussanoman 150 lähetyksen takaamiseksi : : ennen ennalta määrätyn kehysten lukumäärän täyttymistä.

Koska multiplekserin 120 oletetaan tuottavan kunkin kehyk-| :25 sen toistuvana aikayksikkönä, niin ohjaus siis myös lähe-j’*‘: tetään ennenkuin kehysten ennalta määrätty lukumäärä tai enimmäisvastausaika kuluu loppuun. Jos kehykset eivät : .·. edusta toistuvaa aikayksikköä, niin kehyslaskuri 230 voi-täisiin korvata esimerkiksi aikalaskurilla.

.30 • ’.· Kun kehyslaskuri 230 ja datalaskuri 250 ilmaisevat, että kytkin 210 ei pysty lähettämään ohjausdatan 150 jäljellä ···, olevia bittejä ennen ennalta määrätyn kehysten lukumäärän .r!t täyttymistä, ohjauspiiri 250 pakottaa muuttuvanopeuksisen » » 35 vokooderin 110 täyttä puhekoodausnopeutta pienemmälle mak- 109948 8 siminopeudelle. Kun vokooderia käytetään äänen tai puheen vokoodaamiseksi, muuttuvanopeuksinen vokooderi 110 toimii tyypillisesti täydellä nopeudella tai kahden kerrannaisella jaetulla nopeudella kuten puolella, neljäsosalla, kah-5 deksasosalla, kuudestoistaosalla jne. täydestä nopeudesta. Esillä olevassa keksinnössä muuttuvanopeuksinen vokooderi 110 pienentää automaattisesti täyttä nopeutta pienemmälle nopeudelle, kun puheen ominaisuudet edellyttävät pienempää nopeutta. Koska puolet vokooderin täydestä nopeudesta tyy-10 pillisesti on lähinnä seuraava täyttä nopeutta alempi nopeus, niin parhaana pidetään pakottamista täydeltä nopeudelta puolelle nopeudelle. Mikäli vokoodaus pakotetaan tapahtumaan alle puolella, kuten neljäsosalla, kahdeksasosalla jne. täydestä nopeudesta, niin vokoodaus silti 15 kuitenkin tapahtuu, vaikkakin alentuneella suorituskyvyllä.

Esillä olevan keksinnön mukaan sekä matkaviestimen että matkapuhelinjärjestelmän tukiaseman ei tarvitse toteuttaa .20 puheenkoodausnopeuden ohjausta. Kumpikin multiplekseri voi • ♦ · kuitenkin toteuttaa puheenkoodausnopeuden ohjauksen. Vaik-ka tämän keksinnön parhaana pidetty suoritusmuoto esittää • ; esimerkkinä koodijakokanavoinnin (CDMA, code division ·:··: multiple access) tyyppisen hajaspektriformaatin, niin ί :‘25 esillä oleva keksintö on sovellettavissa muuntyyppisiin * ♦ I 1 digitaalisiin matkapuhelinformaatteihin aikajakokanavointi (TDMA, time division multiple access) mukaanluettuna.

I · 1 t · >

Kuviot 5 ja 6 esittävät vuokaaviota, joka muodostaa esillä i 1 1 30 olevan keksinnön mukaan suoritettavan menetelmän selityk- sen. Todettakoon yhteenvetona, että kuvioiden 5 ja 6 mu- : kaan esillä oleva keksintö käyttää hyväksi kehyksissä .’· käytettävissä olevaa tilaa vaiheessa 670. Vaihe 690 suo- rittaa tarkistuksen sen määrittämiseksi, onko tulevissa

» 1 I

35 kehyksissä puolella nopeudella käytettävissä enemmän kuin 109948 9 riittävästi tilaa jäljellä olevan ohjaussanomadatan lähettämiseksi ennen enimmäisvastausajan päättymistä. Jos tulevissa kehyksissä ei ole käytettävissä riittävästi tilaa jäljellä olevan ohjaussanomadatan lähettämiseksi, niin vo-5 kooderi pakotetaan ainakin puolelle nopeudelle vaiheessa 710 ohjausdatan lähetyksen takaamiseksi ennen enimmäisvastausajan päättymistä.

Vaiheessa 690 suoritettavan ratkaisun esimerkkinä olete-10 taan, että solukossa käytettävä matkapuhelinformaatti vaatii, että ohjaussanoma täytyy lähettää kokonaan 400 ms:n kuluessa kehyksissä, joiden kunkin yksikköpituus on 20 ms. Olettaen että 140-tavuinen ohjaussanoma vastaanotetaan lähetettäväksi tukiasemalta matkaviestimelle ja että 15 tämä sanoma vaatii kuittauksen, sanoma täytyy kokonaan lähettää 400 ms:ssa. Tämä 140-tavuinen ohjaussanoma muodostuu siis 1120 bitistä, joiden lukumäärä tallennetaan ohjaussanoman bittilaskuriin, koska 140 tavua x 8 bittiä tavua kohti = 1120 bittiä. Lisäksi tarvittava kehysten 20 lukumäärä, jolla ohjaussanoma täytyy lähettää, on 20 ke-• » · hystä, koska 400 ms jaettuna 20 ms:11a kehystä kohti on • t · yhtä kuin 20 kehystä. Kehyslaskuri asetetaan siis alussa • · 20 kehykseksi. Tässä esimerkissä vaihe 690 määrittäisi ·;·: silloin sen kehysten lukumäärän, joka puolella nopeudella : :'25 tai tätä pienemmällä nopeudella on tarpeen ohjaussanoman lähettämiseksi. Olettaen, että kussakin kehyksessä on käytettävissä kaikkiaan 172 bittiä datan lähettämistä : varten, kussakin kehyksessä olisi puolella nopeudella käytettävissä 86 bittiä ohjaussanoman lähettämistä varten.

t * * ',30 Siten 1120-bittinen sanoma vaatisi 14 puolen nopeuden tai * tätä pienemmän nopeuden kehystä lähettämistä varten, koska i : 1120/86 = 14. Koska 20 kehystä on käytettävissä sanoman .1^ lähettämiseksi enimmäisvastausajan kuluessa, niin vaihe 690 voi pitää vokooderin täydellä nopeudella ainakin 6 » • 35 ensimmäisen kehyksen ajan. Seitsemännellä kehyksellä, jos 109948 10 vokooderi ei ole automaattisesti alentanut täyttä nopeutta pienemmälle nopeudelle, vaiheen 690 tarvitsisi pakottaa vokooderi täyttä nopeutta pienemmälle nopeudelle ohjaus-sanomadatan lähettämiseksi. Jos kuitenkin minkä tahansa 5 kuuden ensimmäisen kehyksen aikana vokooderi olisi automaattisesti alentanut puolelle nopeudelle, niin 86 bittiä sanomadatan 1120 bitistä olisi lähetetty ja vaiheen 690 ei tarvitsisi pakottaa vokooderia täyttä nopeutta pienemmälle nopeudelle seitsemännellä kehyksellä. Vaihe 690 siis ta-10 kaa, että riittävästi kehyksiä on käytettävissä jäljellä olevan ohjaussanomadatan lähettämiseksi ennen enimmäisvas-tausajan päättymistä tai kehysten lukumäärän täyttymistä.

Yhden ohjaussanoman lähettämiseksi kuvioiden 5 ja 6 mene- 15 telmä toimii yksityiskohtaisemmin kuvattuna seuraavasti.

Alkuvaiheen 600 jälkeen vaiheessa 610 ratkaistaan, onko ohjauslähteestä vastaanotettu uusi ohjaussanoma. Jos oh- jaussanomaa ei ole vastaanotettu lähetettäväksi, vaiheesta 610 edetään vaiheeseen 620, jossa kytkin lähettää koodatun 20 puhedatan kehyksen lähettämiseksi ilman minkään ohjaus-• « · '·'·* sanomabittien sijoittamista. Sen jälkeen vaiheesta 620 edetään takaisin vaiheen 610 alkuun.

·:·*: Jos vaihe 610 päättää, että lähetettävänä on uusi ohjaus- i :*?5 sanoma, niin kehyslaskuri 230 asetetaan vaiheessa 640.

,*·*; Vaihe 640 asettaa kehyslaskuriin 230 enimmäisvastausajan, jota edustaa tarvittava kehysten lukumäärä, jolla ohjaus-. sanoma täytyy lähettää. Olettaen siis että kullakin kehyk- I I » 'il.' sellä on sama yksikköpituus, multiplekserin lähettämien * · · ’.30 kehysten lukumäärän laskeminen määrittää sen aikavälin, j jota ennen ohjaussanomadata täytyy lähettää. Sen jälkeen Γ määritetään ohjaussanomassa olevien bittien lukumäärä ja vaihe 630 asettaa tämän bittien lukumäärän datalaskuriin * > I a * 240.

109948 11

Vaiheen 630 jälkeen vaihe 650 valmistelee kehyksen multiplekserin lähetettäväksi vähentämällä kehyslaskurin lukemaa yhdellä. Sen jälkeen vaiheessa 660 määritetään vokoo-derilta vastaanotetun koodatun puhedatan bittien lukumää-5 rä. Tämä koodatun puhedatan bittien lukumäärä vähennetään tyhjässä kehyksessä olevien bittien lukumäärästä kehyksessä käytettävissä olevien bittien lukumäärän määrittämiseksi. Sitten vaiheen 660 jälkeen vaihe 670 sijoittaa ohjaus-sanoman bitit kehyksen käytettävissä oleviin bitteihin 10 olettaen, että vaiheen 600 määrittämät bitit olisivat kehyksessä käytettävissä. Sen jälkeen vaihe 680 vähentää datalaskurin 240 lukemaa vaiheen 670 lähetettävään kehykseen sijoittamien ohjausanoman bittien lukumäärällä. Sen jälkeen vaiheen 680 lopussa kehys lähetetään multiplekse-15 ristä.

Vaiheen 680 jälkeen vaihe 690 määrittää vokooderin tarvittavan nopeuden seuraavaa lähetettävää kehystä varten. Vaihe 690 ratkaisee, onko kehyksiä riittävästi käytettä- ,20 vissä ohjaussanoman bittien jäljellä olevan määrän lähet- ? * * *·'·’ tämiseksi ennen enimmäisvastausajan päättymistä. Vaihe 690 * * määrittää, ilmaiseeko kehyslaskuri, että enemmän kuin tar- • * peeksi kehyksiä on käytettävissä ohjaussanoman bittilasku- « rin ilmaiseman määrän ohj aussanoman jäljellä olevia bitte-l *.*25 jä lähettämiseksi yhdessä koodatun puhedatan kanssa puo- ,T: lella nopeudella. Mikäli enemmän kuin tarpeeksi kehyksiä on käytettävissä, niin vaiheesta 690 edetään vaiheeseen ; 700, joka sallii vokooderin toimia täydellä nopeudella.

I i »

Jos vokooderi kuitenkin on nähnyt hyväksi alentaa täyttä » · » 30 nopeutta pienemmälle nopeudelle, niin vaiheen 690 ohjauk- • ’.· sen ei tulisi pakottaa vokooderia suuremmalle nopeudelle.

$ 4 « i : ,·*·. Mikäli vaihe 690 määrittäisi, että kehyksiä ei ole tar- * » .'/! peeksi käytettävissä ohj aussanoman jäljellä olevien bit- i · 4 '35 tien määrän lähettämiseksi puolella nopeudella, niin vai- 109948 12 heesta 690 edetään vaiheeseen 710, jossa vokooderi pakotetaan puolelle nopeudelle, mikä takaa sen, että seuraavassa kehyksessä on tilaa ohjaussanoman bittien sijoittamista varten. Jos vokooderi kuitenkin on nähnyt hyväksi alentaa 5 vielä pienemmälle nopeudelle kuten neljäosalle täydestä nopeudesta, niin vaiheen 690 ohjauksen ei tulisi pakottaa vokooderia suuremmalle nopeudelle.

Vaiheen 710 jälkeen vaihe 720 ratkaisee onko mitään ohja-10 ussanoman bittejä jäljellä, tarkistamalla, onko ohjaus-sanoman bittilaskurin lukema pienentynyt nollaksi. Jos ohjaussanoman bittejä on jäljellä, niin vuokaaviossa edetään vaiheeseen 650 jatkamaan ohjaussanoman lähettämistä yhdessä koodatun puhedatan kanssa. Jos vaihe 720 kuitenkin mää-15 rittää, että ohjaussanoma on kokonaan lähetetty eikä mitään ohjausanoman bittejä ole jäljellä, niin vuokaaviossa edetään vaiheen 610 alkuun, jossa uusi ohjaussanoma voidaan ottaa lähetettäväksi.

, .20 Jos uusi ohjaussanoma on kehitetty, ennenkuin aikaisemmin * l · *;t| kehitetty ohjaussanoma on lähetetty, niin vaiheita 810, *···' 820, 830, 840, 850 ja 860 käytetään tämän keksinnön kehit- !! tyneemmässä suoritusmuodossa. Nämä vaiheet takaavat, että myös uusi sanoma lähetetään ennen sitä vastaavan ennalta t i 25 määrätyn kehysten lukumäärän täyttymistä. Oletetaan esi- f ; : merkiksi, että toinen ohjaussanoma vastaanotetaan yksi kehys ensimmäisen ohjaussanoman jälkeen. Toisen ohjaus-; ,·, sanoman ennalta määrätty kehysten lukumäärä täyttyy siis r · i · yksi kehys ensimmäisen ohjaussanoman ennalta määrätyn < · # '.30 kehysten lukumäärän jälkeen. Ilman vaiheita 810, 820, 830, : ’,· 840, 850 ja 860 toiselle ohjaussanomalle varattaisiin vain 1 >i(: yksi kehys koko toisen ohjaussanoman lähettämiseksi ensim- mäisen ohjaussanoman lähettämisen jälkeen.

> « 109948 13

Vaihe 810 tarkistaa sanoman lähetyksen aikana, onko uusi sanoma vastaanotettu lähetettäväksi. Jos uusi sanoma on vastaanotettu lähetettäväksi, niin vaihe 820 asettaa uuteen kehyslaskuriin sen tarvittavan kehysten lukumäärän, 5 jolla uusi ohjaussanoma täytyy lähettää. Sen jälkeen vaihe 850 ratkaisee, voidaanko uusi ohjaussanoma lähettää enim-mäisvastausajan kuluessa puolella nopeudella sen jälkeen kun edellinen sanoma tai edelliset sanomat on lähetetty. Sen tapauksen varalta, että uusi ohjaussanoma vastaanote-10 taan yksi kehys ensimmäisen ohjaussanoman jälkeen, vaihe 850 ratkaisisi esimerkiksi, pystytäänkö toinen uusi ohjaussanoma lähettämään puolella nopeudella vain yhdessä kehyksessä. Jos toista uutta ohjaussanomaa ei pystytä lähettämään enimmäisvastausajan kuluessa, niin vaiheesta 15 850 edetään vaiheeseen 860. Vaihe 860 vähentää aikaisemmin vastaanotetun sanoman vanhasta kehyslaskurista kaikkien lähetettävien sanomien lähettämiseksi tarvittavien kehysten lukumäärän.

, ,20 Vaihe 720 suoritetaan vaiheen 820 jälkeen, jos uusia oh- l t · ';1·1 jaussanomia ei ole vastaanotettu lähetettäväksi, vaiheen 850 jälkeen, jos on käytettävissä runsaasti aikaa uuden ; 1 ohjaussanoman lähettämiseksi, sekä vaiheen 860 jälkeen.

' ϊ"! Kuten edellä on esitetty ilman useampia sanomia olevan yk- ? ’/25 sinkertaisemman suoritusmuodon tarkastelussa, vaihe 720 ' i i · .’l'; määrittää, ilmaiseeko kyseessä olevaa lähetettävää ohjaus- t sanomaa vastaava ohjaussanoman bittilaskuri, että parhail-; ,·, laan lähetettävä sanoma on lähetetty kokonaan. Jos par- * t · '!.1 haillaan lähetettävä ohjaussanoma on lähetetty kokonaan, » · t 30 vaihe 830 tarkistaa, onko mitään muita ohjaussanomia odot- t « » * tamassa lähettämistä. Jos mikään ohjaussanoma ei ole odot- t 1 < .1 1. tamassa lähettämistä, niin vaiheesta 830 edetään vaihee- v‘"t seen 620, jossa suoritetaan lähetettävän ohjaussanoman i t vastaanoton odotussilmukka. Jos ohjaussanoma on odottamas-

I I I

35 sa lähettämistä, niin vaihe 840 toteaa, että odottavan 109948 14 ohjaussanoman täytyy tulla kyseessä olevaksi lähetettäväksi ohjaussanomaksi. Sen jälkeen vaihe 630 asettaa ohjaus-sanoman bittilaskuriin lähetettävässä ohjaussanomassa olevien bittien lukumäärän, ja tämän jälkeen sanoma lähe-5 tetään, kuten edellä ilman useampia sanomia olevan yksinkertaisemman suoritusmuodon tarkastelussa on esitetty.

Esillä olevan keksinnön multiplekserin laskurit ja kytkin voidaan konstruoida integroidun sovelluspiirin (applica-10 tion specific integrated circuit) tai diskreettien komponenttien avulla. Multiplekseri voi lisäksi ja mieluummin olla digitaalisen signaaliprosessorin osa tai se voidaan toteuttaa myös nopeassa mikroprosessorissa. Jos käytetään digitaalista signaaliprosessoria, niin digitaalinen sig-15 naaliprosessori voidaan toteuttaa kuvioiden 5 ja 6 vuo-kaavion mukaan.

Esillä oleva keksintö on tuonut lisäetuna pienentyneet toisille käyttäjille aiheutetut häiriöt toteutettaessa se 20 hajaspektrityyppisen formaatin omaavalla lähetin-vastaan- ottimella. Hajaspektrilähetin-vastaanottimet lähettävät * · · !.! yhden puhekanavan useilla satunnaisesti vaihtelevilla • · 1 taajuuksilla toisin kuin muut järjestelmät, jotka lähettä- • · • j vät puhekanavan yhdellä taajuuskanavalla. Hajaspektrifor- *25 maatissa jotkin toisilta käyttäjiltä lähtöisin olevat i taajuudet menevät keskenään päällekkäin eli häiritsevät V · toisiaan, mutta tällainen häiriö ei kuitenkaan täysin turmele kaikkia taajuuksia, ja lähete voidaan luotettavas- :*: ti vastaanottaa pseudosatunnaisdemoduloinnin jälkeen. Ta- .'30 vallisessa järjestelmässä käyttäjälle varataan yksi taa- >·> juuskanava koko lähetyksen ajaksi. Näissä tavallisissa ·’ ·’ järjestelmissä vokooderi toimii jatkuvasti täydellä pu- heenkoodausnopeudella, koska ei ole syytä lähettää vähem- .*'*; män dataa kanavalla, joka on kokonaan varattu käyttäjälle • · · :*3·5 tiettyä viestintää tai puhelinkeskustelua varten. Hajas- 109948 15 pektriformaatissa kaikki käyttäjät kuitenkin yhteisesti käyttävät samaa taajuuskaistaa. Siksi on olemassa yllyke vokooderin vokoodausnopeuden pienentämiseksi, jos puheen laadun huononemista ei tapahdu. Hajaspektriformaatit anta-5 vat mahdollisuuden ohjaussanomadatan sijoittamiseen, jos vokooderia käytetään täyttä nopeutta pienemmällä nopeudella, ja myös pienentää muille käyttäjille aiheutettuja häiriöitä.

10 Esillä olevassa keksinnössä lisäksi, yhden matkapuhelimen estämiseksi odottamasta rajoittamattoman ajan ohjaussano-man vastaanottamista, joka on voitu menettää siirtohäviöi-den jne. vuoksi, lähetin on ohjelmoitu lähettämään ohjaus-sanoma enimmäisvastausajan kuluessa, ja vastaanotin on 15 ohjelmoitu odottamaan tällaisen ohjaussanomadatan vastaanottamista tämän enimmäisvastausajan kuluessa. Ohjaussanoma siis lähetetään ennen enimmäisvastausajan loppuun kulumista, jolloin saadaan aikaan optimaalinen puheenkoodaus.

20 Vaikka tämä keksintö on selitetty ja kuvattu edellä esite- .·.·. tyssä selityksessä ja piirustuksissa, niin on ymmärrettä-* · · vää, että tämä selitys on vain esimerkinomainen ja että "! alan asiantuntijat voivat tehdä monia vaihdoksia ja muu- * ; toksia tämän keksinnön hengestä ja piiristä poikkeamatta.

’ 2*5 Esimerkiksi vaikka parhaana pidetty suoritusmuoto kuvaa : matkapuhelinta, niin esillä oleva keksintö voidaan toteut- V : taa satelliittiviestintäjärjestelmissä tai myös maassa toimivissa järjestelmissä kuten puhelinyhteydellä tai : optisella kuituyhteydellä.

i « « t • · · • · · : : • · · • ·

Claims (10)

109948 16

1. Menetelmä tuntemattoman määrän puhetta ja tunnetun määrän sanomadataa [150] multipleksoimiseksi, joka 5 sanomadata vaatii lähettämistä ennen ennalta määrätyn ajan loppuun kulumista, tunnettu siitä, että mainittu menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: (a) puhekoodataan [620] tuntematon määrä puhetta 10 muuttuvalla nopeudella, joka on joko täysi nopeus tai täyttä nopeutta pienempi nopeus, optimaalisesti koodatun puhedatan tuottamiseksi; (b) lähetetään [620] optimaalisesti koodattu puhedata, 15 kun mainitun vaiheen (a) puheenkoodaus muuttuvalla nopeudella toimii täydellä nopeudella; (c) lähetetään sanomadatan osia yhdessä optimaalisesti koodatun puhedatan kanssa [670], kun mainitun vaiheen (a) 20 mainittu puheenkoodaus muuttuvalla nopeudella toimii täyttä nopeutta pienemmällä nopeudella; • · • · (d) määritetään [680] tunnetusta määrästä sanomadataa • · . : : jäljellä oleva määrä sen jälkeen kun sanomadatan osia on *:··· 25 lähetetty mainitussa vaiheessa (c) ; • · • · · • · · • · · · (e) määritetään [690] jäljellä oleva aikamäärä ennen • a · sanomadatan lähettämiseksi tarvittavan ennalta määrätyn . . ajan kulumista loppuun; ja 30 • · ·;·’ (f) pakotetaan mainitun vaiheen (a) puheenkoodaus : : muuttuvalla nopeudella täyttä nopeutta pienemmälle no- peudelle [710], kun jäljellä olevan aikamäärä mainitussa * · · ./ vaiheessa (d) on se vähimmäisaikamäärä, joka on tarpeen • * · 35 sanomadatan jäljellä olevan määrän lähetyksen suoritta- • · • · 109948 17 miseksi loppuun mainitussa vaiheessa (e) täyttä nopeutta pienemmällä nopeudella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n -5 n e t t u siitä, että mainittu vaihe (d) sanomadatasta jäljellä olevan määrän määrittämiseksi käsittää lisäksi vaiheen (dl) mainitussa vaiheessa (c) lähetetyn sanoma-datan osien laskemiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut vaiheet (b) ja (c) lähettävät saman yksikköpituu-den omaavia kehyksiä ja että 15 mainittu vaihe (e) , joka määrittää aikamäärän, joka on jäljellä ennen sanomadatan lähettämiseksi tarvittavan ennalta määrätyn ajan loppuun kulumista, käsittää lisäksi vaiheen (el), joka laskee sanomadatan vastaanottamisen 20 jälkeen lähetettävät kehykset [860].

• · • · ·*·' 4. Laite tuntemattoman määrän puhetta ja tunnetun määrän • « ...* sanomadataa [150] multipleksoimiseksi, joka sanomadata ·.· · vaatii lähettämistä ennen ennalta määrätyn ajan loppuun *|“i 25 kulumista, tunnettu siitä, että se käsittää • · • « · • · « « » · I muuttuvanopeuksisen vokooderin [110] tuntemattoman määrän puhetta vastaanottamiseksi ja koodaamiseksi joko täydellä .·. ; nopeudella tai täyttä nopeutta pienemmällä nopeudella koo- * · * 30 datun puhedatan tuottamiseksi; sekä « · · multiplekserin [120], joka on toiminnallisesti kytketty • · · muuttuvanopeuksiseen vokooderiin [110] koodatun puhedatan ;·. lähettämiseksi, kun mainittu muuttuvanopeuksinen vokooderi 35 toimii täydellä nopeudella, ja sanomadatan [150] osien lä- • · »· · 109948 18 hettämiseksi yhdessä koodatun puhedatan kanssa, kun mainittu muuttuvanopeuksinen vokooderi toimii täyttä nopeutta pienemmällä nopeudella; ja että multiplekseri käsittää 5 jäljellä oleva sanomadata -piirin, joka on sovitettu määrittämään mainitusta tunnetusta määrästä sanomadataa [150] jäljellä oleva määrä; jäljellä oleva aika -piirin, joka on sovitettu 10 määrittämään se aika, joka on jäljellä ennen sanoma-datan [150] lähettämiseksi vaadittavan ennalta määrätyn ajan loppuun kulumista; sekä ohjauspiirin [250], joka on toiminnallisesti kyt-15 ketty mainittuun muuttuvanopeuksiseen vokooderiin [110], mainittuun jäljellä oleva aika -piiriin ja mainittuun jäljellä oleva sanomadata -piiriin, mainitun muuttuvanopeuk-sisen vokooderin pakottamiseksi täyttä nopeutta pienemmälle nopeudelle, kun mainitun jäljellä oleva aika -piirin 20 ilmaisema jäljellä oleva aikamäärä on se vähimmäisaika-määrä, joka tarvitaan mainitun jäljellä oleva sanomadata- t $ • · piirin ilmaiseman jäljellä olevan sanomadatan määrän * 1 a lähettämiseksi täyttä nopeutta pienemmällä nopeudella. • · » · • · · * · ·

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu ; siitä, että mainittu jäljellä oleva sanomadata -piiri kä- .’j\ sittää datalaskurin [240], joka on toiminnallisesti kytketty laskemaan sanomadatan lähetetyt osat. • · • · · • · · !.. 30

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu • i siitä, että mainittu jäljellä oleva aika -piiri käsittää aikalaskurin, joka on toiminnallisesti kytketty laskemaan : : sanomadatan [150] vastaanottamisen jälkeen kulunut aika. • » » · • · · « » » · • · • » » 109948 19

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu multiplekseri [120] lähettää saman yksikkö- 5 pituuden omaavia kehyksiä ja että mainittu jäljellä oleva aika -piiri käsittää kehyslasku-rin, joka on toiminnallisesti kytketty laskemaan mainitun multiplekserin sanomadatan [150] vastaanottamisen jälkeen 10 lähettämät kehykset.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että 15 mainittu multiplekseri [120] käsittää lisäksi toisen kehyslaskurin [230], joka on konfiguroitu laskemaan kukin kehys, joka on lähetetty toisen sanomadatan [150] toisen vastaanottamisen jälkeen, ja että 20 mainittu ohjauspiiri [250] on toiminnallisesti kytketty . . mainittuun kehyslaskuriin ja mainittuun toiseen kehyslaskuriin sen ratkaisemiseksi, voidaanko mainittu • · toinen sanomadata lähettää sitä vastaavan kehysmäärän • · ·.: : kuluessa, ja sanoman lähettämiseksi tarvittavien kehysten 25 lukumäärän vähentämiseksi kehyslaskurista. • · • a t i

9. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi radiolähettimen, joka on : toiminnallisesti kytketty mainittuun multiplekseriin [120] a a .···. 30 tästä lähetettävän koodatun puhedatan ja sanomadatan [150] lähettämiseksi.

·...· 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu _ siitä, että mainittu radiolähetin [130] käsittää koodi- .···. 35 jako kanavoidun (CDMA, code division multiple access) 109948 20 lähettimen. • * · · ! : : 2i 109948