FI94696C

FI94696C - Procedure for digital semiduplex transmission between two radio stations

Info

Publication number: FI94696C
Application number: FI934230A
Authority: FI
Inventors: Kimmo Maekelaeinen
Original assignee: Nokia Telecommunications Oy
Priority date: 1993-09-27
Filing date: 1993-09-27
Publication date: 1995-10-10
Also published as: AU7700194A; FI934230A0; FI94696B; WO1995009496A1; FI934230A

Description

9469694696

Menetelmä kahden radioaseman välistä digitaalista semi-dupleksisiirtoa vartenMethod for digital semi-duplex transmission between two radio stations

Keksintö koskee menetelmää kahden radioaseman vä-5 listä digitaalista semidupleksisiirtoa varten.The invention relates to a method for digital semiduplex transmission between two radio stations.

Semidupleksi-radiopuhelinjärjestelmissä ja erityisesti FDMA-radiojärjestelmissä lähetetään informaatiota, esimerkiksi puhe- tai datainformaatiota radioasemalta toiselle. Tällainen liikenne on tyypillistä tilanteessa, jos-10 sa radiopuhelinjärjestelmän tilaaja-asema, eli radiopuhelin, ja radiopuhelinjärjestelmän tukiasema siirtävät puhe-tai muuta informaatiota keskenään.In semiduplex radiotelephone systems, and in particular FDMA radio systems, information is transmitted, for example speech or data information from one radio station to another. Such traffic is typical in a situation where the subscriber station of the radiotelephone system, i.e. the radiotelephone, and the base station of the radiotelephone system transmit voice or other information to each other.

Tekniikan tason mukaisten tiedonsiirtomenetelmien ongelmana on se, että semidupleksi FDMA-radiopuhelinjär-15 jestelmässä radiopuhelin ei pysty vastaanottamaan ollessaan lähetysvuorossa, kuten se pystyy full-dupleksi FDMA-ja TDMA-radiopuhelinjärjestelmissä. Tällöin se radioasema, joka on vastaanottovuorossa ei voi mitenkään lähettää mitään informaatiota lähetysvuorossa olevalle radioasemalle. 20 Edelleen vastaanottovuorossa oleva radioasema ei voi mitenkään keskeyttää lähetysvuorossa olevan radioaseman lähetystä. Tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa on ongelmaa yritetty ratkaista siten, että on järjestetty lyhyitä kuuntelujaksoja esimerkiksi puheenvuorojen vaihdon yhtey-’’25 teen, eli silloin, kun radiopuhelinjärjestelmän puheenvuoro siirtyy tilaaja-asemalta toiselle. Tällöin tekniikan tason mukaisesti tilaaja-asemat ovat puheenvuoron vaihdon yhteydessä lyhyen aikaa kuunnelleet tukiaseman lähetystä. Mikäli merkinantoa käydään kuuntelemassa vain lähetysvuo-..30 ron vaihdon yhteydessä, on ongelmana se, että ei voida taata vastasuuntaisen merkinannon läpimenoa tietyssä maksimia jassa. Mikäli vastasuuntaisen lähetyksen havainnointi perustuu hyvin lyhyeen kuunteluaikään, on ongelmana edellä esitetyn lisäksi se, että vastakanavalla lähetetyn merkin-35 annon luotettavuus huonossa radiokanavassa on hyvin heikko.A problem with prior art communication methods is that in a semiduplex FDMA radiotelephone system, the radiotelephone cannot receive while on a transmission shift, as it can in full-duplex FDMA and TDMA radiotelephone systems. In this case, the radio station that is in the reception queue cannot in any way send any information to the radio station in the transmission queue. 20 Furthermore, a radio station in the reception queue cannot in any way interrupt the transmission of the radio station in the transmission queue. The prior art solutions have tried to solve the problem by arranging short listening periods, for example in connection with the exchange of speeches, that is, when the speech of the radiotelephone system is transferred from one subscriber station to another. In this case, according to the state of the art, the subscriber stations have listened to the transmission of the base station for a short time during the exchange of speech. If the signaling is listened to only during the exchange of the transmission stream, the problem is that the reverse signaling cannot be guaranteed at a certain maximum. If the detection of the reverse transmission is based on a very short listening time, a problem in addition to the above is that the reliability of the signal-35 transmission transmitted on the reverse channel on the bad radio channel is very poor.

94696 294696 2

Keksinnön tarkoituksena on ratkaista edellä esitetty ongelma, miten keskeyttää lähetysvuorossa olevan half-dupleksi radiopuhelimen lähetys ja lähettää tuolle tilaaja-asemalle vastasuuntaista merkinantoa ilman, että 5 lähetysvuorossa olevan tilaaja-aseman puheen- tai datansiirto keskeytyy tai häiriintyy.The object of the invention is to solve the above-mentioned problem of how to interrupt the transmission of a half-duplex radiotelephone in transmission and send reverse signaling to that subscriber station without interrupting or interfering with the speech or data transmission of the subscriber station.

Tämä uudentyyppinen menetelmä kahden radioaseman välistä digitaalista semidupleksisiirtoa varten saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, joka on tunnettu 10 siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet, lähetetään valittu määrä puhe- tai datalohkoja, niiden alkuperäistä kokonaiskestoa lyhyemmän ajan kuluessa lähetysvuorossa olevalta radioasemalta vastaanottovuorossa olevalle radioasemalle, käytetään lohkojen alkuperäisen kokonais-15 keston ja lähetysajan erotusta vastakkaissuuntaisen informaation ja aikatahdistusinformaation siirtoon vastaanotto-vuorossa olevalta radioasemalta lähetysvuorossa olevalle radioasemalle.This new type of method for digital semiduplex transmission between two radio stations is achieved by the method according to the invention, characterized in that the method comprises the following steps: transmitting a selected number of speech or data blocks, shorter than the original total duration from the transmitting radio station the difference between the total duration and the transmission time for transmitting reverse information and scheduling information from the receiving radio station to the transmitting radio station.

Keksinnön ajatus voidaan esittää seuraavasti. Koska 20 siirrettävä puhe- tai datainformaatio koostuu kiinteäkes-toisista lohkoista, niin kerätään valittu määrä näitä peräkkäisiä lohkoja ja lähetetään ne radiotien yli niiden alkuperäistä kestoa lyhyemmän ajan kuluessa. Lohkojen al-. kuperäisen keston ja lähetysajan erotusta vastaavaa aikaa :25 voidaan tällöin käyttää vastakkaissuuntaisen informaation ja aikatahdistusinformaation siirtoon vastaanottovuorossa olevalta radioasemalta lähetysvuorossa olevalle radioasemalle.The idea of the invention can be presented as follows. Since the voice or data information to be transmitted consists of fixed-block blocks, a selected number of these successive blocks are collected and transmitted over the radio path in a shorter time than their original duration. Blocks al-. the time corresponding to the difference between the original duration and the transmission time: 25 can then be used for transmitting reverse information and timing information from the receiving radio station to the transmitting radio station.

Tällaisen menetelmän kahden radioaseman välistä -.30 digitaalista semidupleksisiirtoa varten etuna on se, että keksintö ylipäätään mahdollistaa vastasuuntaisen informaation lähetyksen vastaanottovuorossa olevalta radioasemalta lähetysvuorossa olevalle radioasemalle ilman, että lähetysvuorossa olevan radioaseman lähettämään informaatioon 35 tulee katkosta. Tämä on tärkeä ominaisuus erityisesti pu-An advantage of such a method for -30 digital semiduplex transmission between two radio stations is that the invention generally allows reverse information to be transmitted from the receiving radio station to the transmitting radio station without interruption to the information transmitted by the transmitting radio station. This is an important feature, especially

IIII

3 94696 heinformaatiota lähetettäessä ja myös silloin, kun lähetetään pitkäkestoisia ja virheherkkiä datalähetyksiä.3,94696 when transmitting he information and also when transmitting long and error sensitive data transmissions.

Keksinnön etuna on edelleen se, että keksinnön mukaisessa vastakanavan muodostuksessa käytettävä säännölli-5 nen kehysrakenne takaa vastasuuntaisen merkinannon läpime-non taatussa maksimiajassa. Pitkähkön kehyksen käyttö vas-tasuuntaiseen merkinantoon taas vähentää lyhytaikaisesta radiokanavan häiriöstä aiheutuvan tulkintavirheen mahdollisuutta.A further advantage of the invention is that the regular frame structure used in the counter-channel formation according to the invention guarantees the transmission of the reverse signaling in the guaranteed maximum time. The use of a long frame for reverse signaling, on the other hand, reduces the possibility of interpretation error due to short-term radio channel interference.

10 Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kehysrakennekuvion keksinnön mukaisesta puhe- tai datainformaation nopeusmuunnoksesta, kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen ylikehyksen ra- 15 kenteen.The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a frame structure diagram of a speech or data information rate conversion according to the invention, Fig. 2 shows a superframe structure according to the invention.

Kuvio 1 esittää kehysrakennekuvion keksinnön mukai sesta puhe- tai datainformaation nopeusmuunnoksesta. Kuviossa on tietty ajanjakso t, jonka aikana on jokin infor-maatiosignaali. Tämä signaali voi olla datasignaali, jol-20 loin se on suoraan digitaalisessa muodossa tai puhesignaali, jolloin audio signaali on jouduttu näytteistämään ja/ tai digitaalisesti koodaamaan. Ajanjakso t on jaettu N-l:een kappaleeseen siirrettäviä kehyksiä tai aikavälejä, joista yksi on aikaväli 100. Tällöin kuhunkin aikaväliin ^25 on sijoitettu tietty määrä digitaalista informaatiota.Figure 1 shows a frame structure diagram of a rate conversion of speech or data information according to the invention. The figure shows a certain period of time t during which there is an information signal. This signal can be a data signal created directly in digital form or a speech signal, in which case the audio signal has had to be sampled and / or digitally encoded. The period t is divided into N-1 frames or time slots to be transmitted, one of which is a time slot 100. In this case, a certain amount of digital information is placed in each time slot ^ 25.

Keksinnön mukaisesti kussakin aikavälissä 100 olevan lähetettävän informaation lähetysnopeus muutetaan siten, että se mahtuu lyhyempään aikaväliin 101. Voidaan merkitä alkuperäisen aikavälin pituutta T:llä ja muodostettavan uuden, 30 nopeusmuunnoksen avulla saatavan aikavälin pituutta esi-• « merkiksi yhtälöllä ((N-1)/N)*T, mikäli halutaan lyhentää alkuperäistä ajanjaksoa tai ylikehystä vain yhden kehyksen verran. Luonnollisesti nopeusmuunnos voisi olla merkittävämpääkin, jolloin kaavassa olisi l:sen tilalla jokin suu-35 rempi luku. Tällöin saataisiin aikaan useampia vapaita 4 94696 kehyksiä. Esitetyssä ratkaisussa siirtonopeus valitaan sellaiseksi, että keston T puhelohko siirretään kehyksessä, jonka kesto on ((N-1)/N)*T, jolloin jokaista N-l:tä puhelohkoa kohti jää siis ((N-l)/N)*T:n verran aikaa, jota 5 ei tarvita puheinformaation siirtoon. Tällainen ylimääräinen kehys 102 on siis käytettävissä aina kerran aikayksikössä (N-1)*T, ja sitä voidaan käyttää merkinantoon. T:n on käytännössä oltava puheenkoodauksen peruslohkon tai jonkin sen monikerran mittainen. Tällöin sopiva merkinan-10 tokapasiteetti ja merkinannon maksimiviive voidaan valita parametria N muuttamalla.According to the invention, the transmission rate of the information to be transmitted in each time slot 100 is changed to accommodate a shorter time slot 101. The length of the original time slot can be denoted by T and the length of the new time slot to be formed by the rate conversion can be denoted by (N-1) / N) * T if you want to shorten the original period or superframe by only one frame. Of course, the velocity conversion could be even more significant, in which case the formula would be replaced by a number greater than mouth-35. This would provide more free 4,94696 frames. In the presented solution, the transmission rate is selected such that the speech block of duration T is transmitted in a frame of duration ((N-1) / N) * T, thus leaving (N (N1) / N) * T for each N1 block of time. , which is not required for the transmission of voice information. Thus, such an additional frame 102 is always available once per time unit (N-1) * T, and can be used for signaling. In practice, T must be the length of the basic block of speech coding or one of its multiples. In this case, the appropriate signaling capacity of the signaling-10 and the maximum signaling delay can be selected by changing the parameter N.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen ylikehyksen rakenteen. Kuviossa on vapaaksi, eli vastakkaissuuntaisen informaation lähetyksessä käytettäväksi, jäänyt kehys 102, 15 joka on tässä esitetty ylikehyksen 18. aikavälissä tai kehyksessä. Kunkin normaalin, siis myötäsuuntaisen aikavälin 1 -17 aikana siirretään myötäsuuntaista informaatiota ja merkinantotietoa 205. Tästä on esimerkkinä aikaväli 5, jota on yksityiskohtaisemmin kuvattu kehyksessä 206. Kek-20 sinnön mukainen vastakanava tai sen lähetyksessä käytettävä aikaväli 18 eli kehys 102 on kuvattu seuraavassa tarkemmin. Se sisältää ensin suoja-ajan 201, jotta lähetys-vuorossa oleva radioasema ehtii kääntää lähettimensä pois . päältä ja vastaanottimensa päälle. Sitten vastasuuntaises- •25 sa kehyksessä on synkronointitietoa 202. Synkronointitieto voi olla aikatahdistusinformaatiota tai taajuustahdistus-informaatiota. Seuraavaksi kehyksessä on tilaa vastasuun-taiselle informaatiolle, eli vastakanavalle 203. Lopuksi kehyksessä on jälleen suoja-aika 204, jonka aikana lähe-30 tysvuorossa oleva radioasema ehtii kääntämään lähetinvas-tanottimensa jälleen lähetykselle.Figure 2 shows the structure of a superframe according to the invention. In the figure, there is a frame 102, 15 left free, i.e. for use in the transmission of reverse information, which is shown here in the 18th time slot or frame of the superframe. During each normal, i.e. forward slot 1-17, forward information and signaling information 205 is transmitted. An example of this is slot 5, which is described in more detail in frame 206. The reverse channel according to Kek-20 or its transmission slot 18, i.e. frame 102, is described in more detail below. It first includes a guard time 201 to allow the radio station in the transmission queue to turn off its transmitter. off and on its receiver. Then, in the reverse frame, there is synchronization information 202. The synchronization information may be time synchronization information or frequency synchronization information. Next, there is space in the frame for the reverse information, i.e. the reverse channel 203. Finally, the frame again has a guard time 204, during which the transmitting radio station has time to turn over its transceiver for transmission again.

Merkinantokehyksen on välttämättä sisällettävä jonkin verran synkronointi-informaatiota (ainakin jonkinlainen opetusjakso), jotta signalointikehyksen luotettava 35 vastaanottaminen olisi yleensä mahdollista. Mikäli synk- 5 94696 ronointi-informaatiota on käytettävissä riittävästi, sillä voidaan ylläpitää radiopuhelimen jatkuvaa taajuus- ja a-joitussynkronoitumista tukiasemaan.The signaling frame must necessarily contain some synchronization information (at least some kind of training period) in order for the signaling frame to generally receive reliably. If sufficient synchronization information is available, it can maintain the continuous frequency and α-timing of the radiotelephone to the base station.

Vasta suuntaisen merkinantokehyksen varsinaisen mer-5 kinanto-osan tärkein käyttö on lähettävän radiopuhelimen lähetyksen keskeyttäminen. Lienee kuitenkin löydettävissä myös muuta niin kiireellistä informaatiota, että se on saatava läpi jo ennen kuin radiopuhelin lopettaa puheenvuoronsa. Vastasuuntaisen merkinannon tarve korostuu, jos 10 radiopuhelin voi puheen lisäksi lähettää myös datasanomia, jotka voivat olla hyvinkin pitkäkestoisia.The most important use of the actual signaling portion of the parallel signaling frame is to interrupt the transmission of the transmitting radiotelephone. However, other information that is so urgent may need to be found so that it must be obtained before the radiotelephone stops speaking. The need for reverse signaling is emphasized if, in addition to speech, the radiotelephone can also send data messages, which can be very long.

Suurin tarve vastasuuntaiselle merkinannolle on radiopuhelimen lähettäessä tukiasemalle. Esitettyä ratkaisua voidaan kuitenkin aivan yhtä hyvin käyttää myös päin-15 vastaisesssa suunnassa tarjoamaan radiopuhelimelle mahdollisuus tukiaseman lähetyksen keskeytykseen. Half-dupleksi liikenteessä on tietenkin täysin mahdollista, että puheenvuoro ja lähettäjä vaihtuvat kesken N-l:n kehyksen keston. Koska merkinantokehyksen lähetyssuunta määräytyy aina sitä 20 edeltävän N-l:nnen liikennekehyksen lopussa käytetylle lähetyssuunnalle vastakkaiseksi, tämä ei aiheuta minkäänlaista ongelmaa.The greatest need for reverse signaling is when the radiotelephone is transmitted to the base station. However, the presented solution can just as well be used in the reverse direction as well, in order to provide the radiotelephone with the possibility to interrupt the transmission of the base station. In half-duplex traffic, of course, it is entirely possible for the speaker and sender to switch between the duration of the N-1 frame. Since the transmission direction of the signaling frame is always determined to be opposite to the transmission direction used at the end of the N-1 traffic frame preceding it, this does not cause any problem.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksi- '25 tyiskohdiltaan voi keksinnön mukainen menetelmä kahden radioaseman välistä digitaalista semidupleksisiirtoa varten vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Vaikka keksintöä onkin edellä selitetty lähinnä semidupleksi FDMA-järjestelmien yhteydessä, voidaan keksintöä käyttää muun-po kinlaisissa radiopuhelinjärjestelmissä.The drawings and the related explanation are only intended to illustrate the idea of the invention. In one detail, the method of the invention for digital semiduplex transmission between two radio stations may vary within the scope of the claims. Although the invention has been described above mainly in connection with semiduplex FDMA systems, the invention can be used in other types of radiotelephone systems.

Claims

A method of digital semiduplex transmission between two radio stations, which method is characterized in that it comprises the following steps, a selected number of (N1) tai or data blocks being transmitted for a time shorter than their original total duration (t). ) from a radio station in transmission to a radio station in reception, the difference between the original total duration of the blocks and the transmission time is used to transmit reverse information (203) and time synchronization information (202) from the radio station in reception to the radio station in transmission. 15

2. A method according to claim 1, characterized in that said opposite information (203) contains an instruction for interrupting the transmission from the radio station in the transmission trip.

3. A method according to claim 1 or 2, characterized by the following steps, in addition to time synchronization information, the radio station also transmits frequency synchronization information for a time corresponding to the difference between the original total duration of said block and the transmission time. oscillator frequency in its receiver and / or transmitter on the basis of said frequency synchronization information. ♦ «