JP2005509326A - 移動電気通信網において信号メッセージを送信する方法 - Google Patents

移動電気通信網において信号メッセージを送信する方法 Download PDF

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Abstract

SACCHバーストを用いて移動無線通信網において帯域内周波信号メッセージを送信する方法。帯域内周波信号のための各SACCHバーストから固定された量のビットを破棄するのを防ぐために、SACCHの40ビットのFIREコードがより短いCRCコードと置換され、メッセージのための未使用のビットが生成される。SACCHブロックが短縮されたのちに、コード化されたブロックを得るべく2分の1の畳み込みコードを適用する前に、複数のダミービットが短縮されたブロックに挿入される。コード化されたブロックは、さらにインタリーブされ、配列し直され、そして4つのSACCHバーストにコッピングされる。各SACCHブロック内のダミービットは、送信のために、帯域内周波信号と置換される。

Description

本発明は概して基地トランシーバ局と移動局のあいだで信号メッセージを送信する方法に関し、さらに詳細には帯域内周波信号に関する。
音声送信およびデータ送信のあいだ、ユーザデータに加えて無線インタフェース上で信号メッセージも伝えられる。信号メッセージにより、ネットワークおよび移動局はリソースおよびハンドオーバなどの重要な問題の管理を話し合うことができる。トラフィックが継続中であるとき、信号メッセージは付随制御チャネル(ACCH)を通して伝達される。低速付随制御チャネル(SACCH)は、緊急ではない手順のために――おもに専用の物理サブチャネル上でのハンドオーバ決定に必要とされる無線測定データの伝送のために使用される。SACCHは、連続伝送が両方向で発生しなければならないという特異性を有する。SACCHは、実際にはつねに専用物理サブチャネル(3GPP TS 43.051 v.5.1.0リリース5)上に存在している。「デジタル携帯電話電気通信システム(フェーズ2+)(Digital Cellular Telecommunications System(Phase 2+)、移動無線インタフェース層3仕様書(Mobile Radio Interface Layer 3 Specification)、無線リソース制御プロトコル(Radio Resource Control Protocol))(GSM 04.18 v8.8.0リリース1999年)に規定されるように、それぞれのSACCHブロックは、以下を伝える。つまり、(1)2個のオクテット(8ビット)の1つの物理層ヘッダ(物理層は、専用物理サブチャネル上での動作におけるタイミングの進みの制御および電力の制御のために同位層間のプロトコルを実現する)および(2)21のオクテットの1つの層2のフレームである。したがって、各SACCHブロックは、184個の情報ビットを含んでいる。40ビットのFIREコードおよび4ビットの末尾部が該情報ビットに加えられると、ブロックコードは228ビットを含む。ブロックコードが2分の1の(その制約長が5である)畳み込みコードを用いて符号化され、インタリーブ(interleave)されると、符号化されたSACCHブロックは、並べ替えられ、それぞれがインタリーブされたデータの114ビットを含む4個のブロックに区切られる456個のビットを含む。その場合、各ブロックは、そのスチーリングフラグが「1」にセットされる1バーストにマッピングされる(GSM TS 05.03 v8.6.1リリース1999年)。120msごとに1度の速度でいくつかの信号メッセージを伝達するために、SACCHバーストごとに固定した量のビットを破棄することが提案されてきた。しかしながら、このような破棄はSACHのリンクレベルの性能を引き下げる。
SACCHのリンクレベルの性能を減ずることなくSACCHを使用する帯域内周波信号方式を提供することが有利であり、望まれている。
[発明の要約]
前述したように、184個の情報ビットからなるSACCHブロックはエラーの補正および検出のために40ビットのFIREコードとリンクされている。本発明の方法においては、エラーの補正および検出にFIREコードを使用する代わりに、さらに短い巡回冗長検査(CRC)コードが使用されている。40ビットのFIREコードをさらに短いCRCコードで置換することにより、インタリーブされたブロックの中に帯域内周波信号に使用可能な余分なビットが生じるであろう。
したがって、本発明は、情報をブロックで伝達するために無線インタフェース内の制御チャネルを使用して無線通信網内の移動局と基地トランシーバ局のあいだでメッセージを送る方法を提供し、各ブロックは伝達された情報、および第1の数のビットを有する第1のエラー補正/検出コードを含む。前記方法は、
短縮されたブロックを得るために、ブロック内の第1のエラー補正/検出コードを、第1の数より少ない第2のビット数を有する第2のエラー検出コードと置き換えること、
コード化された短縮ブロックを得るために短縮ブロックに畳み込み符号を適用すること、
修正されたコード化ブロックを得るために、コード化された短縮ブロックの中の所定のビット位置に複数のダミービットを挿入すること、
所定のビット位置から確定できる追加のビット位置の中にダミービットを含むインタリーブブロックを得るために、修正されたコード化ブロック内で、インタリーブ方式でビットを配列し直すこと、および
インタリーブブロック内のダミービットを、移動局と基地局のあいだで送信されるメッセージを示すビットで置換すること
を特徴とする。
好ましくは、制御チャネルは、低速付随制御チャネル(SACCH)である。
さらに、インタリーブされたブロックは4個のブロックに区切られ、各ブロックはスチーリングフラグの2ビットを含むSACCHバーストにマッピングされる。
好ましくは、ダミービットは各SACCHバースト内でつねに同じ位置を有する。
好ましくは、畳み込み符号は2分の1レートの畳み込み符号である。
好ましくは、畳み込み符号を短縮ブロックに適用する前に、複数の末尾部ビットがSACCHブロックに追加される。
本発明は、図1に関連して行なわれる説明を読むことで明らかになるであろう。
受信機内のエラーの存在を検出するために、ユーザデータに、コード化プロセスで該ユーザデータから計算されたなんらかの冗長情報を追加することは周知である。汎欧州移動体通信システム(GSM)においては、畳み込み符号はその目的のために前記ユーザデータをコード化するために使用される。さらに、40ビットのFIREコードは、バーストエラーの検出および補正のために使用される。さらに、インタリーブ手順は、ビットストリーム内のビットを数多くのバーストに分散する、またはインタレースするために使用される。インタリーブは、バースト全体が破壊されているときに送信されるデータの完全な損失を妨げるために使用される。
SACCHに関して、ユーザデータがチャネルコーディング用エンコーダに送達されると、該データは184個の情報ビット、つまりd(0),d(1),...d(183)という固定サイズを有するバーストモードで送達される。184個の情報ビットのブロックは、40個の余分なビットによりエラーから保護される。これらのビットは、以下の生成多項式を使用して短縮された2進巡回符号(FIREコード)にしたがって184個のビットに追加され、
g(d)=(D23+1)*(D17+D3+1)
この場合、Djは符号化装置に送達されるデータシンボルである。
該巡回符号の符号化は以下の多項式に示されるような系統的な形式で実行され、
d(0)D223+d(1)D222+ ... +(183)D40+p(1)D38+ ... +p(38)D+p(39)
この場合、{p(0),p(1),... ,p(39)}はパリティビットであり、g(D)で除算されると、
1+D+D2+ ... +D39
に等しい余りを生じさせる。
さらに、0に等しい4個の末尾部ビットが情報ビットおよびパリティビットに追加され、結果は228個のビットからなるブロックとなる。
u(k)=d(k) for k=0,1,... ,183
u(k)=p(k−184) for k=184,185,... ,223
u(k)=0 for k=224,225,226,227(末尾部ビット)
この228個のビットのブロックは、以下の多項式により定義される2分の1レートの畳み込み符号で符号化される。
G0=1+D3+D4
G1=1+D+D3+D4
これから、456個のコード化ビットのブロックが生じる。つまり、{c(0),c(1),... ,c(455)}であり、これらは以下により定義される。
c(2k)=u(k)+u(k−3)+u(k−4)
c(2k+1)=u(k)+u(k−1)+u(k−3)+u(k−4)
for k=0,1, ... ,227;u(k)=0
for k<0
コード化されたビットは配列し直され、以下の規則にしたがってインタリーブされ、
i(B,j)=c(n,k)for k=0,1, ... ,455
n=0,1. , ... ,N,N+1,...
B=B0+4n+(k mod 4)
j=2((49k)mod 57)+(k mod 8)div 4)
この場合、Bはバーストつまりブロックに番号を付けるために使用され、B0は、伝送において第1のデータブロックである、n=0でデータブロックからビットを伝達する第1のバーストつまりブロックを記す。
ビットを配列し直した結果は、偶数番号付きビット上の4個のブロックおよび奇数番号付きビット上の4個のブロックで456個のビットを分散する、ビット数−指数jの評価から確かめることができる。結果として生じる4個のブロックは、偶数番号付きビットによるブロックと奇数番号付きビットによるブロックをまとめて1つのブロックに入れることにより構築される。
コード化されたデータのブロックは、新しいデータブロックが4番目のブロックごとに開始し、4個のブロックで分散されるインタリーブされた「ブロック矩形」である。
バーストでマッピングすると、マッピングは以下の規則により行なわれ、
e(B,j)=i(B,j)and e(B,59+j)for j=0,1,... ,56
および
e(B,57)=hl(B)and e(B,58)=hu(B)
この場合、e(B,j)’は1個のバースト内のビットを示し、i(B,j)’はインタリーブされたデータビットを示す。バースト番号Bでhl(B)とhu(B)と名称が付けられた2個のビットは、制御チャネル信号の表示に使用される「スチーリングフラグ」である。該スチーリングフラグは図2BではSBと名称が付けられている。現在、それらはSACCHについて「1」にセットされている。
本発明の方法は、ユーザデータを保護するために別のエラー検出コードを使用する。40ビットのFIREコードを使用する代わりに、さらに短い巡回冗長検査(CRC)コードが使用される。CRCコードは当該技術分野でよく知られている。FIREコードをCRCコードで置換することにより、信号メッセージを伝えるために数多くのビットを使用できる。
ここで図1を参照すると、SACCHメッセージの伝送のための手順は以下のとおりである。184個の情報ビット、40個のFIREコードビットおよび4個の末尾部ビット(合計で228ビット)を含むSACCHブロックごとに、FIREコードは、ステップ110で、さらに短いCRCコードまたは任意の他のさらに短いエラー検出コードで置換される。ステップ115で、畳み込み符号に制約長が使用される前に、複数の末尾部ビットがSACCHブロックに追加される。この短縮SACCHブロックは、ステップ120で、コード化された短縮SACCHブロックを得るために、同じかまたはさらに高い制約長の2分の1の畳み込み符号で符号化される。ブロックインタリーブを456ビット以上にしておくために、ステップ130で、コード化された短縮SACCHブロック内に複数のダミービットが挿入される。つぎに、ステップ140で、ダミービットを含むブロック全体がインタリーブされ、4つのバーストからなるデータブロックに配列し直される。該バーストは、図2Aから図2C中でB1、B2、B3およびB4で表示されている。インタリーブステップ140が、GSM TS 05.03 v.8.6.0 リリース1999年に定義されるステップと同一であることに注意する必要がある。ステップ120でのダミービットの挿入が、ステップ140のインタリーブステップののちに、それらがSACCHバースト内でつねに同じ位置を有するように実行されることにも注意する必要がある。たとえば、40個のダミービットがステップ130でコード化された短縮SACCHブロック内に挿入されると、これらのダミービットは、図2Bに図示されるように、ビット番号47、49、51、53、55、60、62、64、66および68によって表示される同じ位置を占有する。最終的に、ステップ150では、ダミービットは、バーストごとの帯域内周波信号用の信号メッセージを表すビットで置換される。信号メッセージは、たとえば高速電力制御(FPC)信号である場合がある。
スチーリングフラグの8ビット(図2Bのビット番号57と58)が、現在使用されていないために「1」にセットされていることに注意する必要がある。これらのスチーリングフラグビットは、そのように所望される場合には信号メッセージを表すビットで置換することができる。さらに、ステップ125で、帯域内周波信号を伝えるために、符号化されたブロックの中の1個または複数のビットを削除するか、または破棄することができる。
40ビットのFIREコードを置換するために使用されるさらに短いCRCコードは、たとえば20ビットを有する場合がある。好ましくは、CRCコードの長さは12ビットから30ビットにおよんでいる。しかしながら、さらに短いまたはさらに長いCRCコードを使用することも可能である。たとえば、帯域内周波信号にバーストあたり10個のビットが必要とされ、40ビットのファイアコードを置換するために20ビットのCRCコードが使用される場合、畳み込み符号の制約長が(5ビットから)7ビットに増加され、スチーリングフラグが使用されないときには、4ビットを削除するか、または破棄しなければならない。したがって、多様なステップにおけるSACCHブロック内のビット数は、以下のとおりとなる。
短縮されたSACCHブロックでは: 184+20=204(ステップ110)
修正された短縮SACCHブロックでは:204+6=210(ステップ115)
コード化されたブロックでは: 210×2=420(ステップ120)
破棄したブロックでは: 420−4=416(ステップ125)
修正されたコード化ブロックでは: 416+40=456(ステップ130)
ステップ140の後のインタリーブされたブロック内のビット数、およびステップ150の後の置換されたブロック内のビット数はともに456である。
別の例は以下のとおりである。バーストあたり12ビットが帯域内周波信号に必要とされ、40ビットのFIREコードを置換するために18ビットのCRCコードが使用される場合、畳み込み符号の制約長が7ビットに増加し、両方のスチーリングフラグが使用されるときにはビットを破棄する必要はない。ビット数は以下のとおりである。
短縮されたSACCHブロックでは: 184+18=202(ステップ110)
修正された短縮SACCHブロックでは:202+6=208(ステップ115)
コード化されたブロックでは: 208×2=416(ステップ120)
破棄したブロックでは: 416−0=416(ステップ125)
修正されたコード化ブロックでは: 416+40=456(ステップ130)
ステップ140ののちのインタリーブブロック内、およびステップ150ののちの置換されたブロックの中の数は変わらないままである。
ステップ130ののちの修正されたコード化ブロック内のビット数が、184個の情報ビット、40個のFIREコードビットおよび4個の末尾部ビットを伝達する元のSACCHブロック内のビット数と同一である456個であることに注意する必要がある。したがって、ステップ140でビットを配列し直すためには、同じインタリーブを使用できる。さらに、エラー検出性能だけではなくブロック誤り率性能(BLER)も維持するために、制約長を増加することが好ましい。したがって、前述した2つの例では、制約長は5ビットから7ビットに増加している。ただし、BLERの追加の改善が必要であるか、または所望される場合には、制約長は7ビットより長くなる場合がある。
図1と関連して説明したように、本発明は送信側でSACCHメッセージを伝えるための手順に関係している。受信側の手順は以下のとおりである。
−各SACCHバーストの固定位置で帯域内周波信号を読み取り、該位置は、置換されたダミービットおよび考えられるスチーリングビット、および追加の破棄されたビットを含む。
−456ビットのブロックをインタリーブ解除する。および
−ダミービットを使用せずにSACCHブロックを復号する。
したがって、本発明はその好適な実施の形態に関して説明されてきたが、その形式および詳細における前記の、ならびに多様な他の変更、省略および逸脱は、本発明の精神および範囲から離れることなく行なわれてよいことが当業者により理解されるであろう。
本発明の帯域内周波信号方式を説明するフローチャートである。 SACCHバースト内のダミービットのビット位置を示す表の第1の部分である。 SACCHバースト内のダミービットのビット位置を示す表の第2の部分である。 SACCHバーストのダミービットのビット位置を示す表の最後の部分である。

Claims (23)

  1. 情報をブロックで伝達するために無線インタフェース内の制御チャネルを使用して無線通信網内の移動局と基地トランシーバ局のあいだでメッセージを送る方法であって、各ブロックは伝達された情報、および第1のビット数を有する第1のエラー補正/検出コードを含み、
    伝送用の複数の使用可能なビットを有する短縮されたブロックを得るために、前記第1のエラー補正/検出コードを、第1のビット数より少ない第2のビット数を有する第2のエラー検出コードで置換すること、および
    移動局と基地局のあいだで送られるメッセージを示す追加ビットを使用可能なビットの少なくとも一部の中に入れること
    を特徴とする方法。
  2. 追加ビットを使用可能なビットに入れる前に、コード化された短縮ブロックを得るために短縮ブロックに畳み込み符号を適用する請求項1記載の方法。
  3. 修正されたコード化ブロックを得るために、所定のビット位置のコード化された短縮ブロック内で使用可能なビットの少なくとも一部に複数のダミービットを挿入すること、
    所定のビット位置から確定できる追加ビット位置の中にダミービットを含むインタリーブされたブロックを得るために、修正されたコード化ブロック内で、インタリーブ方式でビットを配列し直すこと、および
    インタリーブブロック内のダミービットを追加ビットで置換すること
    をさらに含む請求項2記載の方法。
  4. 制御チャネルが、低速付随制御チャネル(SACCH)を備える請求項3の方法。
  5. インタリーブブロックが複数の追加ブロックに区切られ、各追加ブロックが複数のスチーリングフラグを含むSACCHバーストにマッピングされ、ダミービットが各SACCHバースト内でつねに同じ位置を有する請求項4記載の方法。
  6. 畳み込み符号が2分の1のレートの畳み込み符号である請求項2記載の方法。
  7. 畳み込み符号が7ビットという制約長を有する請求項6記載の方法。
  8. 第1のエラー補正/検出コードがFIREコードであり、第2のエラー検出コードが巡回冗長検査(CRC)コードである請求項1記載の方法。
  9. 第2のビット数が12から30の範囲内である請求項1記載の方法。
  10. メッセージが高速の電力制御信号を含む請求項1記載の方法。
  11. メッセージを伝えるためにSACCHバースト内の1個または複数のビットを破棄する請求項5記載の方法。
  12. スチーリングフラグが未使用であり、SACCHバースト内の未使用のスチーリングフラグがメッセージを伝えるために使用できる請求項5記載の方法。
  13. 畳み込み符号の短縮ブロックへの適用の前に、短縮ブロックの長さを末尾部ビットで調整する請求項2記載の方法。
  14. コード化された短縮ブロックの中にダミービットを挿入する前に、制約長を収容するためにコード化された短縮ブロックの長さを調整する請求項7記載の方法。
  15. 伝達された情報および第1のエラー補正/検出コードを含むSACCHブロックが、複数の末尾部ビットも含み、第1のビット総数を生じさせ、そして修正されたコード化ブロックが前記第1の総数に等しい第2のビット総数を含む請求項3記載の方法。
  16. 畳み込み符号が制約長を有する2分の1の畳み込み符号であり、
    畳み込み符号を短縮ブロックに適用する前に短縮ブロックの長さを末尾部ビットで調整すること、および
    ダミービットをコード化された短縮ブロックの中に挿入する前に、制約長を収容するためにコード化された短縮ブロックを調整することをさらに含んでおり、SACCHブロックが、伝達された情報、第1のエラー補正/検出コード、およびさらに複数の追加の末尾部ビットを含み、第1のビット総数を生じさせ、修正されたコード化ブロックが前記第1の総数に等しい第2のビット総数を含む請求項3記載の方法。
  17. インタリーブが、伝送用に第1の総数を有するSACCHブロックを配列し直すために使用され、前記インタリーブが、伝送用に修正されたコード化ブロックを配列し直すためにも使用される請求項15記載の方法。
  18. インタリーブが、伝送用に第1の総数を有するSACCHブロックを配列し直すために使用され、前記インタリーブが、伝送用に修正されたコード化ブロックを配列し直すためにも使用される請求項16記載の方法。
  19. 情報をブロックで伝達するために低速付随制御チャネル(SACCH)を使用して無線通信網内の移動局と基地トランシーバ局のあいだでメッセージを送信する方法であって、各ブロックは伝達された情報、および第1のビット数を有する第1のエラー補正/検出コードを含み、
    ブロック内の第1のエラー補正/検出コードを、短縮されたブロックを得るために第1の数より少ない第2のビット数を有する第2のエラー検出コードで置換すること、
    コード化された短縮ブロックを得るために、短縮されたブロックに畳み込みコードを適用すること、
    修正されたコード化ブロックを得るために、所定のビット場所のコード化された短縮ブロックの中に複数のダミーブロックを挿入すること、
    所定のビット場所から確定できる追加ビット場所の中にダミービットを含むインタリーブブロックを得るために、修正されたコード化ブロック内のビットを、インタリーブ方式で配列し直すこと、および
    インタリーブブロック内のダミービットを、移動局と基地局のあいだで送信されるメッセージを示すビットで置換すること
    を特徴とする方法。
  20. 畳み込み符号が制約長を有し、
    畳み込み符号を短縮ブロックに適用する前に、短縮ブロックの長さを末尾部ビットで調整すること、および
    コード化された短縮ブロックの中にダミービットを挿入する前に、制約長に基づきコード化された短縮ブロックを調整すること
    を含む請求項19記載の方法。
  21. 情報をブロックで伝達するために無線インタフェースの制御チャネルを使用して無線通信網内の移動局と基地トランシーバ局のあいだでメッセージを送る装置であって、各ブロックが伝達された情報、および第1のビット数を有する第1のエラー補正/検出コードを含み、
    ある長さを有する短縮されたブロックを得るために、ブロック内の第1のエラー補正/検出コードを、第1の数より少ない第2のビット数を有する第2のエラー検出コードで置換する手段と、
    修正された短縮ブロックを得るために、短縮ブロックの長さを末尾部ビットで調整する手段と、
    コード化された短縮ブロックを得るために、修正された短縮ブロックに畳み込み符号を適用する手段と、
    修正されたコード化ブロックを得るために所定のビット場所のコード化された短縮ブロックの中に複数のダミービットを挿入する手段と、
    所定のビット場所から確定できる追加のビット場所の中にダミービットを含むインタリーブブロックを得るために、修正されたコード化ブロック内のビットを、インタリーブ方式で配列し直す手段と、
    交互配置ブロック内のダミービットを、移動局と基地局のあいだで送られるメッセージを示すビットで置換する手段と
    を含むことを特徴とする装置。
  22. 前記コード化された短縮ブロックの中にダミービットを挿入する前に、コード化された短縮ブロックの長さを追加ビットで調整する手段
    をさらに含む請求項21記載の装置。
  23. 制御チャネルが低速付随制御チャネル(SACCH)である請求項21記載の装置。
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