JP2001507174A - セルラーのビットストリームと有線波形の間でマッピングするための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 セルラーのビットストリーム(１０)を有線モデム波形にマッピングする方法および装置を開示する。受信したセルラーのビットストリーム(１０)は、セルラーのビットストリーム(１０)の各ビットフレームに含まれるクラス(Ｉ)音声ビット(１２)を復号化するために畳み込みデコーダ(３４)に入力される。音声デコーダーからの音声ビット(１６)は復号ビットの元のビットフレームに挿入され、そして各ビットフレーム(２２)に４０のビットフレーム・マーカー(２１)が付加される。この修正ビットフレームは１９.２ＫＢ／Ｓビットレートになるように２０ｍＳ周期で有線モデム(１８)へ送信される。ライン・モデム(３８)は、信号を波形上にマッピングしてＰＳＴＮ網(３７)へ送信する。

Description

【発明の詳細な説明】 セルラーのビットストリームと有線波形の間でマッピングするための方法および 装置 発明の背景 発明の技術的分野 本発明は、セルラー無線通信、特にセルラーのビットストリームと有線モデム 波形間の変換方法およびその装置に関するものである。 関連技術の説明 有線ネットワークでは、デジタル・インターフェースを多様なビットレートで 加入者に直接的に提供するために、サービス統合デジタル通信網（ＩＳＤＮ）の 柔軟な規格に基づく新サービスが定義されようとしている。これらの多様なビッ トレートは、効率的な無線周波数スペクトル利用に重点が置かれているため、未 定義の圧縮技術を用いずに無線サービスに直接マッピングすることができない。 有線波形とセルラーのビットストリームの間の将来的マッピングに最大限の柔 軟性を与える一つの方法として、トランスペアレントモードの定義を必要とする ものが提案されており、例えばＩＳ５４フォーマットで合計１３ＫＢ／Ｓの全デ ータビットは、１３ＫＢ／Ｓよりも高い、例えば１９.２ＫＢ／Ｓに適する有線 モデム波形を利用してＰＳＴＮ加入者にマッピングされる。ＩＳ５４チャネルお よび音声符号化・復号化は、遠く離れた移動交換局（ＭＳＣ）あるいは構内交換 機（ＰＡＢＸ）に置かれることもある。 しかし、この方法に必要なものは、ＩＳ５４信号からの「ハード」ビット（ク ラスＩ音声ビット）デシジョンのマッピングのみである。データに対するエラー 訂正デコーディングを実行する際に貴重な「ソフト」ビット情報は、ＩＳ５４か ら有線への「ハード」ビットデシジョンのマッピングのみによって、不要になる かもしれない。「ソフト」ビット情報は、基地局受信機と有線間でのビットレー トが大幅に増加してソフト情報を維持できない限り、基地局受信機の復調器の近 傍でしか入手不可能である。これは、「ソフト」ビット情報を活用して最高の性 能を得るために、畳み込み符号化音声ビットのチャネル・デコーディングを音声 およびデータノード共用のトランシーバーで行なう必要があることを示唆してい る。このように、音声およびデータ共用の「ソフト」エラー訂正デコーディング の利点を維持しながら、セルラーのビットストリームと有線モデム波形間の変換 を行なう方法が必要である。 本発明の概要 本発明は、セルラー受信機と遠隔データモデムの間におけるソフト情報伝送の 必要性に対処する。受信信号には符号化音声ビットが含まれ、その一部（クラス １ビット）は畳み込み符号化され、残り(クラス１１ビット)は符号化されないこ とがある。あるいは、全ビットを符号化した畳み込み符号化データを含む受信信 号もあり得る。 発明の無線／有線インターフェースは、音声コーディングに適用される第１の 方法およびデータコーディングに適用される第２の方法において受信信号の同時 ソフトデシジョン・デコーディングを行なう。２方法でデコーディングを行なう 結果、複号化クラス１ビットと、クラス１１音声ビットに対するハードデシジョ ンと、復号データビットとが得られる。すべての復号ビットは、例えば１９.２ ＫＢ／Ｓの適切な有線モデム・プロトコルに多重化され、遠隔のインターワーキ ング・ユニットに伝送される。 インターワーキング・ユニットは、複号化クラスI音声ビットおよび復号デー タビットを処理して音声／データ・デシジョンを形成する。「音声」デシジョン が下されたとき、クラスIビットおよびクラスＩＩビットは、アナログまたはＰ ＣＲ音声を再生するために、スピーチ・コーダーで処理される。また、「データ 」デシジョンが下された時には、クラスIビットも含めて、復号データビットが データターミナルに送られる。 図面の簡単な説明 本発明の方法および装置についての理解を深めるため、付図を用いて以下に詳 細説明を行なう。 図１は、セルラーのデータビットストリームから有線波形へのマッピング形式 に受信ビットフレームを変換する手順を説明する図。 図２は、セルラーのビットストリームを有線モデム波形へ変換するレートアダ プターを説明する図。 図３は、有線モデム波形をセルラーのビットストリームへ変換するレートアダ プターを説明する図。 発明の詳細な説明 図面、特に図１には、セルラーのビットストリームから得られるビットフレー ムを有線モデム波形へのマッピングに好ましいフォームに変換する方法が説明さ れている。まず、セルラーのデータビットストリームからのビットフレームは基 地局受信機で受信される。元の受信ビットフレームには２６０のビットからなる ブロック１０が含まれる。ビットフレームの最初の部分１２は、クラスI音声ビ ットを含む１７８ビットデータあるいは「重要な」データで構成される。残りの データのうち８２ビットには、クラスＩＩ音声ビット１４、あるいは非畳み込み 符号化データビットから構成される「重要でない」音声データが含まれる。デコ ーディングに先立って受信機から信号が出力されるが、それはバイナリー１や０ に量子化されたものではなく、信号値が０と１の中間にある「ソフト」形式の状 態を取る。 クラスI音声ビットは、８４の復号ビット１６を生成するために畳み込み復号 される。畳み込みデコーダは、受信機から１７８の「ソフトな」値を入力し、「 ハードな」１および０を出力する。音声の場合、これら８４の「ハードな」出力 ビット１６は７つの巡回冗長検査（ＣＲＣ）ビット１５と、７７の「ハードな」 データビット１７から構成される。音声デコーディング・プロセスには、受信機 によって「ソフト」形式で受信された８２のクラスＩＩビット１８について「ハ ードな」デシジョンを行なう過程が含まれる。この過程は「ソフト」値が「１」 か「０」のどちらに近いかを決定するだけである。そして、８２のハードデシジ ョンクラスＩＩビット１８は、８４の複号化クラスIビット１６に付加される。 しかし、受信信号が畳み込み符号化データ信号であって、その２６０の受信ビ ット１０がすべて符号化データを表す場合、同じ１／２のコーディング・レート を仮定すると、４１の追加復号ビットを得るために８２のハードデシジョンクラ スＩＩビット１８が畳み込み復号されたはずである。基本的には、８２のビット にレート１／２のデコーディング処理を施すことが可能であるが、もしハードデ シジョンが既に行なわれていれば、ソフト情報の利点が得られない。そのため、 本発明によれば、畳み込みデコーダは１７８の符号化クラスIビットの処理後に 停止せず、約１３０の復号ビット(１６および１９)を得るために、２６０の受信 ソフト値すべてに対してデコーディングを継続する。実際には、「テールビット 」として知られている技術を用いてデコーディング動作を終結させれば復号ビッ トの数を１３０以下にすることが可能であるが、これは本発明とは重要な関連を 持たない。 このように、音声信号が受信されたと仮定すれば、デコーダーは８４の複号化 クラスIビット１６と、８２のハードデシジョンクラスＩＩビット１８を出力す る。更に、データ信号が受信された仮定すれば、デコーダーは、更に４１〜４６ の復号ビット１９を出力する。最初の８４復号ビット１６と最後の４６復号ビッ ト１９の間には５つの特別ビットで境界が形成される。したがって、デコーダー は、８４＋８２の音声ビットおよび追加の４１復号データビットと、そして音声 およびデータの符号化・複号化に同じテールビット方式を利用するか否かによっ て任意の５つのデータビットを出力する。上記２１２〜２１７のビットはデジタ ル・セルラーのフレーム周期２０ｍＳごとに発生し、総合ビットレートが２０ｍ Ｓ当り２８０-３８４ビットに相当する１０.２４〜１０.３４ＫＢ／Ｓになるの で、２１２〜２１７ビット・データブロックの最初および最後を示す同期パター ンを付加する余裕が得られる。 送信用のデータは、非同期のスタート／ストップ有線プロトコルにしたがって 、スタートビットおよびストップビットを含み、さらに任意でパリティビットを 含むキャラクター２０で構成される。キャラクターは実際には１０ビット長であ るが、データは、８ビット(パリティビットを使用しない場合)または７ビット（ パリティに１ビット使用する場合）である。 送信用の２１２-２１７のビットは、マルチプレクサによって７ビットまたは ８ビットのバイトに構成され、２０ｍＳ期間当りのキャラクター数は３１(パリ ティー付き)または２８(パリティーなし)となる。１４ＫＢ／Ｓモデム・ストリ ームは、同期キャラクター用の予備スペースなしで使うことができる。２１７を ８で割ると剰余が１ビットになるので、２０ｍＳフレーム当り７ビットの公知の 同期パターンが２８のキャラクター２０に含まれることから同期機能が得られる 。パリティー付きの場合、２０ｍＳ当り３１のキャラクター２０が発生し、１４ ＫＢ／Ｓのモデムレートでは対応できないが、１９.２ＫＢ／Ｓモデムレートに すれば対応不可能である。１９.２ＫＢ／Ｓの場合、２０ｍＳ期間当りのキャラ クター数は最高で３８である。したがって、非同期のスタート／ストップ・フォ ーマットは、利用することができない端数の０.４キャラクター周期を吸収する ために役に立つ。 このように、可能なプロトコルには、２０ｍＳ期間当り３１のデータ搬送キャ ラクターおよび１つの同期キャラクターを含んだ３２のキャラクター２０を１９ .２ＫＢ／Ｓの有線モデムを利用して送信する過程が含まれる。不使用の６（＋ ０.４）キャラクターは、ブランクあるいはアイドルのままにされる。同期キャ ラクター２１は、２０ｍＳ期間ごとに有線モデムに送られるデータ量を示す２０ ｍＳタイムフレーム・マーカーの機能を果たす。この２０ｍＳの送信タイムによ って、有線波形から生成される波形にマッピングするための総有線ビットレート １９.２ＫＢ／Ｓが得られる。 １９.２ＫＢ／Ｓビットレートを得られるように、修正ビットフレーム２２は 例えば、２０ｍＳごとに送信される３２の７ビット・キャラクターで構成される 。上記手順はビットストリーム・データのトランスペアレントな非符号化転送を 可能にすると同時に、最良のエラー特性が得られるように「ソフトに」復号化さ れた音声(およびデータ)ビットへのアクセスを維持しつつ、未来のディジタルデ ータ・サービスを定義するために最大限の柔軟性を提供する。送信された修正ビ ットフレーム２０は有線モデムで受信され、波形マッピングされる。 図２は、セルラーのビットストリームを有線モデム波形にマッピングするレー トアダプターのブロック図を示している。セルラーのビットストリームは無線イ ンターフェース３１を介して移動電話３０から基地局受信機３２へ送信される。 ビットストリームはビットフレーム１０内のクラスＩ音声データに対して畳み込 みデコーディングを実行する畳み込みデコーダ３４に入力され、図１に関して前 述した方法によって、畳み込み符号化クラスI音声データおよび畳み込み復号デ ータを抽出する。畳み込みデコーダ３４は、８４の複号化クラスI音声ビットお よび８２のクラスＩＩ音声ビット以外に、復号データを表す他の５１ビットを出 力することもある。この２１７のビットはマルチプレクサ３６に入力され、そこ で必要に応じて同期ビットあるいは同期キャラクターが付加さら、２０ｍＳ期間 ごとに一定数のスタート／ストップ・キャラクターが生成される。マルチプレク サ３６からのスタート／ストップ・キャラクターは有線モデム３８によってイン ターワーキング・ユニット３７へ送信される。 インターワーキング・ユニット３７は、複号化クラスI音声ビットおよび復号 データビットを処理して音声／データデシジョンを形成する。「音声」デシジョ ンが下された場合、クラスIビットおよびクラスＩＩビットは、スピーチ・コー ダーで処理され、アナログあるいはＰＣＭ音声が再生される。一方、「データ」 デシジョンが下された場合は、復号データビットは、クラスIビットも含めてデ ータターミナルに供給される。 図３は、移動電話３０へ送信する際にアナログ有線モデム波形をセルラーのビ ットストリームに変換するレートアダプターの代替実施例を示すブロック図であ る。回線モデム３８は１９.２ＫＢ／Ｓの波形をＰＳＴＮ網から受信する。モデ ム３８は受信信号を復調し、それをフレーム同期ユニット４０へ伝送する。デフ ォーマッター／フレーム同期ユニット４０は２０ｍＳフレーム単位でキャラクタ ーを受信し、ＩＳ５４あるいはＩＳ１３６ののデータ・フィールドに挿入する２ ６０ビットの情報を抽出する。そしてＴＤＭＡバーストが基地局３２によって移 動電話30へ送信される。基地局送信機で「ソフトな」情報の問題が起きないので 、この方向へのマッピングは簡単である。 本発明の方法および装置の実施例が付図に示され、上記詳細な説明で記述され たが、本発明は開示実施例に限定されるものではなく、添付「請求の範囲」に規 定された発明の趣旨から逸脱することなく再構成、変更、置換が可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１２月２日（１９９８．１２．２） 【補正内容】 図３は、移動電話３０へ送信する際にアナログ有線モデム波形をセルラーのビ ット・ストリームに変換するためのレートアダプターのもう一つの実施例のブロ ック図である。回線モデム３８は１９.２ＫＢ／Ｓの波形をＰＳＴＮ網から受信 する。モデム３８は受信信号を復調し、それをフレーム同期ユニット４０へ伝送 する。デフォーマッター／フレーム同期ユニット４０は２０ｍＳフレーム単位で キャラクターを受信し、ＩＳ５４あるいはＩＳ１３６のデータ・フィールドに挿 入する２６０ビットの情報を抽出する。そしてＴＤＭＡバーストが基地局３２に よって移動電話３０へ送信される。基地局送信機で「ソフトな」情報の問題が起 きないので、この方向へのマッピングは簡単である。 本発明の方法および装置の実施例が付図に示され、上記詳細な説明で記述され たが、本発明は開示実施例に限定されるものではなく、添付「請求の範囲」に規 定された発明から逸脱することなく再構成、変更、置換が可能である。 請求の範囲 １．無線信号と有線信号の間で変換を行なう装置であって、 有線信号を送受信する第１の手段と、 無線信号を送受信する第２の手段と、 第１および第２の送信手段の間に接続され、第１、第２送信手段のいずれかで 信号を受信した時に有線信号と無線信号との間のマッピングを行なう手段と、 を有することを特徴とする前記装置。 ２．ネットワーク基地局で受信した無線信号を有線モデム信号にマッピングす る装置であって、 無線信号中の音声信号から符号化音声ビットを復号化すると共に無線信号中の データ信号から符号化データビットを復号化する手段と、 無線信号中の非符号化ビットを再生するために無線信号を復調する手段と、 復号音声ビットを復号データビットおよび非符号化ビットと結合して有線送信 用ビットストリームにする結合手段と、 ビットストリームを有線信号として送信する手段と、 を有することを特徴とする前記装置。 ３．請求項２において、前記結合手段によって、無線ビットフレームの繰り返 しレートに相当する時間間隔でフレームマーカーがビットストリームに付加され る前記装置。 ４．請求項３において、ビットフレームの繰り返しレートを２０ｍＳの倍数と する前記装置。 ５．請求項２において、所定数のビットが得られるように、結合手段によって ビットストリームにビットが付加される前記装置。 ６．請求項２において、前記復号化手段を用いて畳み込み符号化データを復号 する前記装置。 ７．請求項２において、前記復号化手段が無線信号特有のフレーム繰り返しレ ートで動作する前記装置。 ８．請求項２において、前記送信手段が標準の有線記号レート１４.４キロボ ーで記号を送信する前記装置。 ９．請求項２において、前記送信手段が標準の有線記号レート１９．２キロボ ーで記号を送信する前記装置。 １０．有線信号の音声およびディジタルデータを無線信号の音声およびディジ タルデータに変換するシステムであって、 受信有線信号を復調する手段と、 無線信号に特有の繰り返し周期で動作し、復調有線信号を無線接続による送信 用としてフォーマットする手段と、 送信用に調整された有線信号を変調するネットワーク基地局と、 を有することを特徴とする前記システム。 １１．請求項１０において、前記調整手段が、 有線信号からデータを抽出する手段と、 抽出されたデータを無線信号のバーストフレームにフォーマットする手段と、 を有する前記システム。 １２．請求項１０において、前記繰り返し周期を２０ｍＳとする前記システム 。 １３．無線信号を有線モデム信号へマッピングする方法であって、 無線信号を復号して無線信号からの符号化音声ビットおよびデータビットを再 生するステップと、 無線信号を復号して無線信号中の非符号化ビットを再生するステップと、 復号音声ビットと復号データビットと非符号化ビットとを結合して、ビットス トリーム信号にするステップと、 前記ビットストリームを有線信号として送信するステップと、 を含むことを特徴とする前記方法。 １４．請求項１３において、無線信号のビットフレーム繰り返しレートに対応 する時間間隔でフレームマーカーをビットストリームに付加するステップを追加 した前記方法。 １５．請求項１３において、所定数のビットが得られるように、ビットストリ ームにビットを付加するステップを追加した前記方法。 １６．有線信号を無線信号にマッピングする方法であって、 受信有線信号を復調するステップと、 復調された有線信号からデータを抽出するステップと、 無線接続によって使用される信号特有の繰り返し周期で動作し、抽出データを 無線信号のバーストフレームにフォーマットするステップと、 無線接続で送信するためにバーストフレームを変調するステップと、 を含むことを特徴とする前記方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．無線信号と有線信号の間で変換を行なう装置であって、 有線信号を送受信する第１の手段と、 無線信号を送受信する第２の手段と、 第１および第２の送信手段の間に接続され、第１または第２の送信手段で信号 を受信した時に有線信号と無線信号との間のマッピングを行なう手段とを有する 前記装置。 ２．ネットワーク基地局で受信した無線信号を有線モデム信号にマッピングす る装置であって、 無線信号中の全ての音声信号から符号化音声ビットを復号化すると共に無線信 号中の全ての音声信号から符号化データビットを復号化する手段と、 無線信号中の全ての非符号化ビットを再生するために無線信号を復調する手段 と、 複号音声ビットを復号データビットおよび非符号化ビットと結合して有線送信 用ビットストリームにする結合手段と、 ビットストリームを有線信号として送信する手段とを有する前記装置。 ３．請求項２において、前記結合手段によって、無線ビットフレームの繰返し レートに相当する時間間隔でフレームマーカーがビットストリームに付加される 前記装置。 ４．請求項３において、ビットフレームの繰返しレートを２０ｍＳの倍数とす る前記装置。 ５．請求項２において、所定数のビットが得られるように、結合手段によって ビットストリームにビットが付加される前記装置。 ６．請求項２において、前記復号化手段を用いて畳み込み符号化データを復号 する前記装置。 ７．請求項２において、前記復号化手段が無線信号特有のフレーム繰返しレー トで動作する前記装置。 ８．請求項２において、前記送信手段が標準の有線記号レート１４.４キロボ ーで記号を送信する前記装置。 ９．請求項２において、前記送信手段が標準の有線記号レート１９．２キロボ ーで記号を送信する前記装置。 １０．有線信号の音声およびディジタルデータを無線信号の音声およびディジ タルデータに変換するシステムであって、 受信有線信号を復調する手段と、 復調無線信号を無線接続による送信用として調整する手段と、 送信用に調整された有線信号を変調するネットワーク基地局とを有する前記シ ステム。 １１．請求項１０において、前記調整手段が、 有線信号からデータを抽出する手段と、 抽出されたデータを無線信号のバーストフレームにフォーマットする手段とを 有する前記システム。 １２．請求項１０において、前記調整手段が無線コネクターによって使用され る信号方式特有の繰返し周期で動作する前記システム。 １３．請求項１０において、前記繰返し周期を２０ｍＳとする前記システム。 １４．無線信号を有線モデム信号へマッピングする方法であって、 無線信号を復号して無線信号からの符号化音声ビットおよびデータビットを全 て再生するステップと、 無線信号を復号して無線信号中の非符号化ビットを全て再生するステップと、 復号音声ビットと、復号データビットと、非符号化ビットを結合して、ビット ストリーム信号にするステップと、 前記ビットストリームを有線信号として送信するステップとを含む前記方法。 １５．請求項１４において、無線信号のビットフレーム繰返しレートに対応す る時間間隔でフレームマーカーをビットストリームに付加するステップを追加し た前記方法。 １６．請求項１４において、所定数のビットが得られるように、ビットストリ ームにビットを付加するステップを追加した前記方法。 １７．有線信号を無線信号にマッピングする方法であって、 受信有線信号を復調するステップと、 復調された有線信号からデータを抽出するステップと、 抽出データを無線信号のバーストフレームにフォーマットするステップと、 無線接続で送信するためにバーストフレームを変調するステップとを含む前記 方法。 １８．請求項１７において、無線接続によって使用される信号特有の繰返し周 期で前記フォーマットステップが実行される前記方法。