FI96259C - Dekoodausmenetelmä - Google Patents

Description

96259

Dekoodausmene t elmä Tämän keksinnön kohteena on tietoliikenneverkon dekoodausmene te lmä, jossa menetelmässä: vastaanotetaan infor-5 maatiokehyksiä ja puskuroidaan niiden sisältämä data kunnes puskuroidun datan määrä vastaa ennalta määrättyä määrää, dekoodataan puskuroitu data, suoritetaan pariteettitarkistus puskuroidulle datalle, ja lähetetään puskuroitu data edelleen tietoliikenneverkossa.

10 Tämä keksintö liittyy erityisesti GSM-matkapuhe- linjärjestelmään (Groupe Special Mobile), ja tarkemmin sanottuna menetelmään, jolla yhteyden laatua kyetään parantamaan mobilen, eli tilaajalaitteen, ja matkapuhelinkeskuksen välillä.

15 Tilanteissa, joissa tukiasemassa on aktiivinen lii- kennekanava, mutta mobile ei lähetä ko. yhteydellä jatkuvasti radiosignaaleja tukiasemalle, ei tukiasemalla ole mitään keinoa havaita vastaanotetusta signaalista, onko tilaajalaite lähettänyt kehyksen vai ei. Niinpä tukiasema 20 jatkuvasti vastaanottaa radiotien kohinaa, ilmaisee ja dekoodaa sen, sekä lähettää puhelohkot edelleen TRAU-ke-hyksissä transkooderille.

Edellä mainitun kaltainen tilanne syntyy GSM-järjestelmässä ainakin kanavanvaihdon (handover) yhteydessä, kun 25 kanavanvaihto tehdään kahden tukiaseman välillä, tai kun tilaajalaite käyttää epäjatkuvaa lähetystä eli on DTX-tilassa. DTX-tilassa tilaajalaite lähettää GSM-spesifikaa-tioiden mukaan yhden 20 ms pitkän puhekehyksen, jonka jälkeen se pitää 460 ms pitkän tauon ennen seuraavan puhe-30 kehyksen lähettämistä.

GSM-spesifikaatioiden mukaan tukiaseman on kyettävä havaitsemaan 99,8% kaikista tukiaseman kautta välitettävistä virheellisistä puhelohkoista. Tämä havaitseminen perustuu puhelohkojen dekoodauksen yhteydessä suoritettavaan 35 pariteettitarkistukseen. Koska edellä mainituissa erikois- 2 96259 tilanteissa kaikki tukiaseman radiotieltä vastaanottamat puhelohkot ovat virheellisiä, menee virheellinen puhelohko GSM-spesifikaatiot täyttävän tukiaseman läpi keksimäärin joka kymmenes sekunti ilman, että tukiaseman dekoodaus 5 havaitsee virheen.

Tämän keksinnön tarkoitus on poistaa edellä mainittu heikkous, ja parantaa tilaajalaitteen ja matkapuhelinkeskuksen välisen yhteyden laatua. Tämä päämäärä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista, 10 että puskuroidun datan virheettömyys ratkaistaan pariteet titarkistuksella ja lisätarkastuksella, jolloin lisätarkas-tuksessa huomioidaan ajallisesti aikaisemmin vastaanotetun datan käsittelyn yhteydessä saatuja tuloksia.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että edelleen 15 välitettyjen virheettömäksi merkittyjen virheellisten puhe- lohkojen lukumäärää laskee merkittävästi, kun puskuroidun puhelohkon virheettömyyden toteamiseksi suoritetaan pariteettitarkistuksen lisäksi lisätarkastus, joka perustuu aikaisempien puhelohkojen käsittelystä saatuihin tietoihin.

20 Keksinnön mukaisen menetelmän merkittävin etu on näin ollen, että tilaajalaitteen ja matkapuhelinkeskuksen välistä yhteyttä voidaan merkittävästi parantaa hyvin yksinkertaisilla toimenpiteillä. Esimerkiksi GSM-tukiaseman kanava-dekoodauksessa keksinnön hyödyntäminen voidaan toteuttaa 25 kokonaisuudessaan tukiaseman ohjelmistomuutoksen avulla, minkä vuoksi tukiaseman laitteistokustannukset eivät nouse.

Keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäiselle edulliselle suoritusmuodolle on tunnusomaista, että mainitussa lisätarkastuksessa tarkistetaan perättäisten virhettä 30 osoittavien pariteettitarkistuksien lukumäärää, ja jos mainittu lukumäärä ylittää ennalta määrätyn raja-arvon puskuroitu data todetaan virheellisiksi. Tässä keksinnön mukaisessa suoritusmuodossa hylätään pitkää virheellisten puhelohkojen jonoa seuraava ensimmäinen virheetön puheloh-35 ko. Kun kyseessä on GSM-spesifikaatioiden mukainen tu- li 3 96259 kiasema, pienenee tällöin todennäköisyys, että virheellinen puhelohko tulkitaan virheettömäksi alle 0,0004%. Tämä tarkoittaa, että tukiaseman läpi menee virheellinen puhe-lohko kerran 5000 sekunnissa.

5 Keksinnön mukaisen menetelmän toiselle edulliselle suoritusmuodolle on tunnusomaista, että mainittu lisätar-kastus perustuu informaatiokehysten vastaanoton yhteydessä suoritettuihin mittauksiin, jolloin puskuroidun datan välittäneiden informaatiokehysten mittaustuloksia verrataan 10 sellaisten aikaisempien informaatiokehysten mittaustulok siin, joiden tiedetään olleen virheettömiä, ja että puskuroitu data todetaan virheelliseksi jos vertailussa todetaan mainittujen mittaustulosten eron ylittävän ennalta määrätyn raja-arvon. Tässä keksinnön mukaisessa suoritusmuodossa 15 hyödynnetään pariteettitarkistuksen lisäksi muuta saatavis sa olevaa tietoa virheellisten lohkojen tunnistamiseksi. Esimerkiksi GSM-järjestelmän spesifikaatiot määräävät tukiaseman suorittamaan normaalin liikennetoiminnan aikana vastaanotettujen signaalien laadun valvontaa, joka toteute-20 taan muun muassa laskemalla bittivirhesuhde BER (Bit Error Rate) tukiaseman vastaanottimen lähdöstä saadun signaalin perusteella. Tämän lisäksi GSM-tukiasema suorittaa muun muassa RSSI-mittauksia (Received Signal Strength Indication) , jossa mitataan vastaanotetun signaalin tehotasoa, ja 25 vastaanotetun signaalin kohinasuhteen mittauksia, eli SNR-mittauksia (Signal Noise Ratio). Tässä keksinnön mukaisessa suoritusmuodossa hyödynnetään olemassa olevia mittaustuloksia, edullisesti niiden keskiarvoa, jolloin vertaamalla puskurissa olevan puhelohkon vastaanoton yhteydessä saatuja 3 0 mittaustuloksia aikaisemmin vastaanotettujen virheettömien puhelohkojen vastaaviin tuloksiin voidaan puskurissa olevan puhelohkon virheettömyys varmistaa.

Keksinnön mukaisen menetelmän edulliset suoritusmuodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuk-35 sista 2-10.

4 96259

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin muutaman keksinnön mukaisen edullisen suoritusmuodon avulla viitaten oheisiin kuvioihin, joista kuvio 1 esittää GSM-järjestelmän peruselementtejä, 5 kuvio 2 esittää vuokaaviota, joka havainnollistaa keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäistä edullista suoritusmuotoa, ja kuvio 3 esittää vuokaaviota, joka havainnollistaa keksinnön mukaisen menetelmän toista edullista suoritusmuo-10 toa.

Kuviossa 1 on esitetty GSM-järjestelmän peruselementtejä. Matkapuhelinkeskus MSC huolehtii tulevien ja lähtevien puheluiden kytkennästä vastaavalla tavalla kuin kiinteän verkon puhelinkeskus. Tämän lisäksi se suorittaa 15 myös· siirtyvälle puhelinliikenteelle ominaisia toimintoja, kuten esimerkiksi tilaajien sijainnin hallintaa. Liikkuvat tilaajalaitteet MS kytkeytyvät keskukseen MSC tukiasemajärjestelmien avulla. Tukiasemajärjestelmä muodostuu tukiasemaohjaimesta BSC ja tukiasemista BTS1 ja BTS2. Tuki-20 asemaohjainta BSC käytetään ohjaamaan useita tukiasemia BTS.

GSM-järjestelmä on kokonaisuudessaan digitaalinen ja myös puheensiirto tapahtuu kokonaisuudessaan digitaalisena. Tukiasemien BTS ja matkapuhelinkeskuksen MSC välisen verkon 25 puheenkoodaus- ja nopeudensovitustoiminnot on keskitetty yhteen transkooderiyksikköön TRAU (Transcoder/Rate Adaptor Unit) . TRAU voi GSM-järjestelmässä sijaita useassa vaihtoehtoisessa paikassa valmistajan tekemien valintojen mukaan. Kun transkooderi on sijoitettu tukiasemasta BTS 30 erilleen (kuten kuvion 1 tapauksessa), informaatio siirtyy tukiaseman ja transkooderin välillä 320 bitin suuruisina ns. TRAU-kehyksinä, mikä 16 kbit/s siirtonopeudella tarkoittaa, että yhden kehyksen siirtoon kuluu 20 ms.

GSM-järjestelmää on lähemmin kuvattu esimerkiksi kir-35 jassa "The GSM System for Mobile Communications", M. Moyly il 5 96259 ja M-B. Pautet, Palaiseau, France, 1992, ISBN:2-9507190-0-7, minkä vuoksi sen rakennetta ja toimintaa ei lähemmin kuvata tässä yhteydessä.

Kuvio 2 esittää vuokaaviota, joka havainnollistaa 5 keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäistä edullista suoritusmuotoa. Kuviossa esitettyä menetelmää voidaan edullisesti soveltaa esimerkiksi GSM-tukiaseman kanavadekoodauk-sen yhteydessä. Lohkossa 1 vastaanotetaan radiotaajuinen purske. Lohkoissa 2 ja 3 vastaanotetun purskeen sisältämä 10 data syötetään puskuriin sinänsä tunnetulla tavalla, jonka jälkeen puskurin sisältö tarkistetaan. Kun puskuriin syötetyn datan määrä vastaa yhtä TRAU-lohkoa, jonka suuruus on 320 bittiä (vastaa 8 purskeen sisältämää dataa), siirrytään lohkoon 4 jossa puhelohko dekoodataan, ja dekoodauksen 15 jälkeen suoritetaan pariteettitarkistus puhelohkon virheettömyyden tarkastamiseksi. Pariteettitarkistusta varten yhdessä puhelohkossa on 3 tarkistusbittiä.

TRAU-kehyksessä on varattuna yksi bitti kehyksen virheettömyyden ilmaisemiseksi. Jos lohkossa 5 todetaan, 20 että puskurissa oleva puhelohko on pariteettitarkistuksen mukaan virheellinen, annetaan edellä mainitulle tarkistusbitille arvo 1, jonka jälkeen siirrytään lohkoon 9, jossa TRAU-kehys kootaan ja lähetetään edelleen.

Jos lohkon 4 pariteettitarkistus osoittaa puskurissa 25 olevan datan virheettömäksi suoritetaan lohkossa 7 lisä-tarkastus. Kyseisen lisätarkastus perustuu aikaisempiin puhelohkoihin. Kuvion 2 tapauksessa puskurissa oleva puhe-lohko todetaan virheelliseksi, jos sitä edeltävät N kpl puhelohkoa on todettu virheellisiksi, jolloin N edullisesti 30 on välillä 5-100. Mikäli puskurissa oleva puhelohko todetaan virheettömäksi myös lohkon 7 lisätarkastuksessa annetaan lohkossa 8 sen tarkistusbitille arvo 0, jonka jälkeen TRAU-kehys kootaan ja lähetetään edelleen tietoliikenneverkossa. Jos puskuroitu puhelohko sitävastoin on lohkon 7 35 lisätarkastuksen perusteella virheellinen siirrytään loh- 6 96259 koon 9.

Kun TRAU-kehys on koottu ja lähetetty edelleen tietoliikenneverkossa, puskuri tyhjennetään, jonka jälkeen aloitetaan seuraavan puhelohkon kokoaminen lohkosta 1 lähtien.

5 Kuvion 2 tapauksessa lisätarkastuksessa hylätään toisin sanoen pitkää virheellisten puhelohkojen jonoa seu-raava ensimmäinen virheetön puhelohko. Tämä tarkoittaa, että ensimmäinen 20 ms pituinen jakso menetetään, jolloin puhelun laatu vastaavasti heikkenee (kuvion 1 transkooderi 10 TRAU jättää huomioimatta, eli ei välitä edelleen niitä TRAU-kehyksiä, joiden tarkistusbitin arvoksi on annettu 1) . Jos kyseinen laadun heikkeneminen katsotaan kohtuuttomaksi, voidaan kuvion 2 tapauksessa menetellä siten, että ensimmäinen puhelohko kopioidaan puskurista erityiseen muistiin 15 ennen kuin se lähetetään edelleen. Jos seuraava puskuroitu puhelohko todetaan pariteettitarkistuksessa virheettömäksi, merkitään muistissa oleva puhelohko virheettömäksi jonka jälkeen se lähetetään uudelleen eteenpäin, ja uusi puskurissa oleva puhelohko siirretään muistiin. Näin ollen 20 puhelohkot lähetetään 20 ms viivästettynä. Viive otetaan kiinni jonkin ajan kuluttua, esimerkiksi siinä vaiheessa kun pariteettitarkistus ilmaisee, että puskurissa oleva puhelohko on virheellinen. Vaihtoehtoisesti viive voidaan ottaa kiinni hyppäämällä yhden puhelohkon yli.

25 Kuvio 3 esittää vuokaaviota, joka havainnollistaa keksinnön mukaisen menetelmän toista edullista suoritusmuotoa. Kuviossa esitettyä menetelmää voidaan edullisesti soveltaa esimerkiksi GSM-tukiaseman kanavadekoodauksen yhteydessä. Kyseisessä menetelmässä hyödynnetään SACCH-30 multiframejä (Slow Associated Control Channel), joiden kesto liikennekanavalla on 104 kehystä, eli noin 480 ms.

Normaalisti liikennekanavalla ollessaan mobile MS lähettää yhden SACCH-multiframen aikana 100 radiopursketta, joista 96 sisältää puhetta ja 4 signalointia. Jäljelle 35 jäävien 4 kehyksen aikana (ns. empty kehykset) mobile MS ei tl 7 96259 lähetä mitään.

Kun mobile MS käyttää epäjatkuvaa lähetystä (DTX) mobile voi jättää osan purskeista lähettämättä. Tällöinkin se lähettää SACCH-multiframen aikana vähintään 12 pursketta 5 (1 signalointilohko jaettuna neljään purskeeseen ja 1 ko hinat ietoa sisältävä lohko jaettuna 8 purskeeseen). Eli yhden SACCH-multiframen aikana tukiasema BTS ottaa vastaan 88 pursketta (= 22 puhelohkoa) , joita mobile MS mahdollisesti ei ole lainkaan lähettänyt.

10 GSM-tukiasema laskee jokaiselle vastaanotetulle radiopurskeelle signaalikohinasuhteen SNR ja tehotason RSSI. Jokaiselle vastaanotetulle signalointi- ja puheloh-kolle se laskee lisäksi bittivirhesuhteen BER.

Keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisesti tukiasema 15 tallentaa sellaisten (12 per SACCH-multifräme) purskeiden mittaustuloksia, jotka mobile lähettää joka tapauksessa, myös silloin kun se käyttää epäjatkuvaa lähetystä. Tukiasema pitää näin ollen muistissaan viimeisen 12 varman purskeen mittaustiedot, eli: 20 SNR_1. . .SNR_12, RSSI_1...RSSI_12, ja BER_1. . .BER_2.

Kuvion 3 lohkossa 11 vastaanotetaan radiotaajuinen purske. Lohkoissa 12 ja 13 vastaanotetun purskeen data syötetään puskuriin sinänsä tunnetulla tavalla, jonka jälkeen tarkistetaan puskurin sisältö. Lohkossa 12 mitataan 25 jokaiselle purskeelle signaalin tehotaso RSSI ja kohinasuh de SNR sinänsä tunnetulla tavalla. Lohkossa 12 mitataan lisäksi bittivirhesuhde BER jokaiselle vastaanotetulle signalointi tai puhelohkoile. Myös edellä mainitut mittaustulokset puskuroidaan. Kun puskuriin on syötetyn datan 30 määrä vastaa yhtä TRAU-kehystä, jonka suuruus on 320 bittiä (vastaa 8 purskeen sisältämää dataa), siirrytään lohkoon 14 jossa puhelohko dekoodataan ja sille suoritetaan pariteettitarkistus sen virheettömyyden tarkastamiseksi. Pariteettitarkistusta vartenn yhdessä puhelohkossa on 3 tarkistus-35 bittiä.

8 96259 TRAU-kehyksessä on varattuna yksi bitti kehyksen virheettömyyden ilmaisemiseksi. Jos lohkossa 15 todetaan, että puskurissa oleva puhelohko on pariteettitarkistuksen mukaan virheellinen, siirrytään lohkoon 20, jossa tarkistusbitille 5 annetaan arvo 1, jonka jälkeen TRAU-kehys kootaan ja lähetetään edelleen.

Jos pariteettitarkistus sitävastoin osoittaa puskurissa olevan puhelohkon virheettömäksi suoritetaan lohkossa 17 tämän jälkeen lisätarkastus. Kyseinen lisätarkastus 10 perustuu lohkossa 12 suoritettuihin mittauksiin. Koska puskurissa oleva TRAU-kehys on koottu kahdeksasta purskees-ta, joille jokaiselle on suoritettu edellä mainitut mittaukset, lasketaan aluksi puskuroitujen mittaustulosten keskiarvo. Tällöin puskuroidulle puhelohkolle saadaan kolme 15 vertailuarvoa, eli keskimääräinen BER, RSSI ja SNR-arvo.

Näitä vertailuarvoja verrataan seuraavaksi tukiaseman muistissa olevien varmojen purskeiden mittaustulosten keskiarvoon. Jos käytettävissä on useampia mittaustuloksia kuten kuvion 3 esimerkissä, asetetaan edullisesti suurin 20 painoarvo bittivirhesuhteelle BER. Jos vertailuarvojen ja mittaustulosten erotus ylittää ennalta määrätyn raja-arvon, todetaan lohkossa 18, että puskuroitu puhelohko on virheellinen, jolloin siirrytään lohkoon 20, jossa tarkistusbitille annetaan arvo 1, TRAU-kehys kootaan ja lähetetään.

25 Jos lohkossa 18 sitävastoin todetaan, että puskuroitu lohko on virheetön siirrytään lohkoon 19, jossa tarkistusbitille annetaan arvo 0, TRAU-kehys kootaan ja lähetetään edelleen. TRAU-kehyksen lähettämisen jälkeen puskuri tyhjennetään, jonka jälkeen siirrytään lohkoon 11, jossa 30 seuraavan puhelohkon kokoaminen aloitetaan.

On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuviot on ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Näin ollen keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa myös muissa yhteyksissä kuin 35 GSM-järjestelmän yhteydessä, vaikka keksintöä onkin esi- ti 9 96259 merkinomaisesti edellä selostettu nimenomaan GSM-järjestelmän avulla. Keksinnön mukaisen menetelmän suoritusmuodot voivat näin ollen vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (10)

10 96259

1. Tietoliikenneverkon dekoodausmenetelmä, jossa menetelmässä: 5 vastaanotetaan informaatiokehyksiä ja puskuroidaan niiden sisältämä data kunnes puskuroidun datan määrä vastaa ennalta määrättyä määrää, dekoodataan puskuroitu data, suoritetaan pariteettitarkistus puskuroidulle datal- 10 le, ja lähetetään puskuroitu data edelleen tietoliikenneverkossa, tunnettu siitä, että puskuroidun datan virheettömyys ratkaistaan pariteettitarkistuksella ja lisätarkastuksella, jolloin lisätarkas- 15 tuksessa huomioidaan ajallisesti aikaisemmin vastaanotetun datan käsittelyn yhteydessä saatuja tuloksia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu tietoliikenneverkko on solukkoradiojärjestelmän, edullisesti GSM-järjestelmän, tu- 20 kiaseman (BTS1, BTS2) ja matkapuhelinkeskuksen (MSC) väli nen tietoliikenneverkko, jolloin kanavadekoodauksen yhteydessä puskuroitu data lähetetään edelleen TRAU-lohkoina.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanotettavat informaa- 25 tiokehykset lähettänyt radioyksikkö (MS) käyttää epäjatkuvaa lähetystä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitussa lisätarkastuk-sessa tarkistetaan perättäisten virhettä osoittavien pari- 30 teettitarkistuksien lukumäärää, ja jos mainittu lukumäärä ylittää ennalta määrätyn raja-arvon (N) puskuroitu data todetaan virheellisiksi.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu ennalta määrätty raja-arvo 35 (N) on välillä 5 - 100. tl 11 96259

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisätarkastuksessa virheelliseksi todettu data merkitään virheelliseksi ja kopioidaan muistivälineeseen ennen kuin se lähetetään edelleen tietoliiken- 5 neverkossa, ja jos seuraava suoritettava pariteettitarkistus osoittaa uuden puskuroidun datan olevan virheetöntä todetaan myös muistivälineeseen tallennetun datan olevan virheetöntä, jolloin muistivälineeseen tallennettu data merkitään virheettömäksi, ja tietoliikenneverkossa lähete-10 tään seuraavaksi edelleen muistivälineeseen tallennettu data.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu lisätarkastus perustuu informaatiokehysten vastaanoton yhteydessä suoritet- 15 tuihin mittauksiin, jolloin puskuroidun datan välittäneiden informaatiokehysten mittaustuloksia verrataan sellaisten aikaisempien informaatiokehysten mittaustuloksiin, joiden tiedetään olleen virheettömiä, ja että puskuroitu data todetaan virheelliseksi jos vertailussa todetaan mainittu-20 jen mittaustulosten eron ylittävän ennalta määrätyn raja-arvon.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittaustulosten vertailu suoritetaan vertaamalla mittaustulosten keskiarvoja.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että informaatiokehysten vastaanoton yhteydessä mitataan jokin tai joitakin seuraavista suureista: bittivirhesuhde (BER), vastaanotetun signaalin tehotaso (RSSI) ja/tai vastaanotetun signaalin kohinasuhde 30 (SNR), jolloin mainittu vertailu perustuu johonkin tai joihinkin edellä mainituista suureista.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanotettavat infor-maatiokehykset ovat GSM-järjestelmän SACCH-kehyksiä. 12 96259