KR20060089248A - 적응형 멀티레이트 통신 시스템에서의 불연속 전송 및구성변화를 위한 유효 대역내 시그날링 - Google Patents

적응형 멀티레이트 통신 시스템에서의 불연속 전송 및구성변화를 위한 유효 대역내 시그날링 Download PDF

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Abstract

음성 통신 시스템에서 구성 변화 및 프로토콜 메시지들의 빠른 대역내 시그날링 및 불연속 송신(DTX)에 대한 기술은, 무선 전송 용량의 면에서, 고정된 라인 전송의 면에서 그리고 실행 노력의 면에서, 비용 효율성을 제공한다. 소스 데이터가 통신 시스템 내의 제1 성분으로부터 통신 시스템 내의 제2 성분으로의 전송을 위하여 인터리브되는, 통신 시스템 내의 불연속 전송(DTX)을 실행하기 위한 예시의 방법은, 소스 데이터 비활동 상태의 주기들을 검출하는 단계, 그리고 소스 데이터 비활동 상태 주기 중에 제1 성분으로부터 제2 성분으로 사일런스 디스크립터(SID) 프레임을 전송하는 단계를 포함하며, 전송된 SID 프레임 중 일부는 소스 데이터에 사용되는 것과는 다른 알고리즘을 사용하여 인터리브된다. 예를 들면, 소스 데이터는 블록 대각 인터리브될 수 있고, SID 프레임 중 일부는 블록 인터리브될 수 있다. 통신 시스템에서 구성 변화를 수행하는 예시의 방법은, 음성 데이터 프레임 대신 확장 프레임을 전송하는 단계를 포함하며, 확장 프레임은 음성 데이터 프레임과 확장 프레임을 구별하기 위한 총 비트 패턴을 포함하며 구성 변화 표시를 전달한다. 확장 프레임은 이루어질 특정 구성 변화를 표시하기 위한 데이터 필드를 추가로 포함한다. 예를 들면, 통신 시스템이 AMR 시스템인 경우, 확장 프레임은 활동 코덱 모드 집합을 변화시키는데 사용될 수 있다. 선택적으로, 확장 프레임은 코덱 정보의 위상을 변화시키는데 사용될 수 있다.
통신 시스템, 음성 데이타 프레임, 사일런스 디스크립터(SID) 프레임, 확장 프레임, 소스 데이터, 불연속 전송

Description

적응형 멀티레이트 통신 시스템에서의 불연속 전송 및 구성변화를 위한 유효 대역내 시그날링{EFFICIENT IN-BAND SIGNALING FOR DISCONTINUOUS TRANSMISSION AND CONFIGURATION CHANGES IN ADAPTIVE MULTI-RATE COMMUNICATIONS SYSTEMS}
도 1은 종래 기술에 따른 예시의 풀-레이트 사일런스 디스크립터(SID) 프레임 전송 스킴을 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 예시의 하프-레이트 사일런스 디스크립터(SID) 프레임 전송 스킴을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명을 구현할 수 있는 예시의 적응형 멀티레이트 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 일례의 SID 프레임 포맷을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 예시의 풀-레이트 SID 프레임 인터리빙 스킴을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 예시의 하프-레이트 SID 프레임 인터리빙 스킴을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 예시의 제1 SID 프레임 포맷을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 예시의 음성 개시 프레임 포맷을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 제1 SID 프레임을 금지하기 위한 예시의 스킴을 도시 한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 규칙적인 SID 프레임을 금지하기 위한 예시의 스킴을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른, 음성 비활동 상태로부터 음성 활동 상태로의 천이를 검출하기 위한 예시의 풀-레이트 스킴을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른, 음성 비활동 상태로부터 음성 활동 상태로의 천이를 검출하기 위한 예시의 하프-레이트 구성을 도시한 도면이다.
도 13은 음성-개시 지시 프레임이 본 발명에 따른 시스템 구성 변화 프레임으로 대체되는 경우 음성 개시부를 검출하기 위한 예시의 풀-레이트 스킴을 도시한 도면이다.
도 14는 음성-개시 지시 프레임이 본 발명에 따른 시스템 구성 변화 프레임으로 대체되는 경우 음성 개시부를 검출하기 위한 예시의 하프-레이트 스킴을 도시한 도면이다.
발명이 속하는 기술분야
본 출원서는 본 명세서에 그 전체 내용이 참조되는 1998년 11월 24일에 출원된 미국 가출원번호 60/109,694의 특권을 청구한다.
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적응형 멀티레이트 통신 시스템에서의 불연속 전송(TDX) 및 구성 변화에 관한 것이다.
배경기술
오늘날, 가변 전송 채널 상태 하에서 최적에 가까운 통신 품질을 유지하기 위해 적어도 두개의 서로 다른 소스 및 채널 코덱(codec) 모드를 사용한 다중 모드 코딩 시스템이 사용될 수 있다. 불량 채널의 경우 소스 코딩 비트율이 낮고 채널 오류 보호도가 높은 모드가 선택될 수 있다. 한편, 양호한 채널의 경우에는, 소스 코딩 비트율이 높고 채널 오류 보호도가 비교적 낮은 코덱 모드를 선택할 수 있도록 한다.
종래의 기술에 공지되어 있는 바와 같이, 이러한 다중 모드 코딩 시스템은, 수신된 데이터의 적당한 디코딩을 가능하게 하도록 수신 디코더에 실제로 선택된 코덱 모드를 (명시적으로 또는 암시적으로) 전달해야 한다. 코덱 모드 적응을 구비한 양방향 통신 시스템은 리턴 링크를 통하여 유사한 정보를 추가로 전송해야 한다. 이것은, 현재의 순방향 채널 상태를 기술하는 양자화된 링크 측정 데이터 또는 상기 채널 상태 계정을 가지는 대응 코덱 모드 요청/코맨드 중의 어느 하나이다. 이러한 링크 적응 데이터는 이 기술 분야에서 코덱 모드 정보로서 공지되어 있으며, 코덱 모드 지시 (실제 선택된 코덱 모드) 및 코덱 모드 요청/코맨드(전송측에서 사용되는 코덱 모드)를 포함한다. 진보중의 범지구적 이동통신 시스템(GSM: Global System for Mobile Communication) 적응형 멀티레이트(AMR: Adaptive Multi-Rate) 표준은 상술된 코덱 모드 적응을 구비하고 있다.
그러한 AMR 시스템에서는, 제어 정보를 전송하기 위한 음성 전송 자원의 부 분들을 재할당하는데 대역내 시그날링을 사용한다. 그것은 다른 어떠한 적당한 제어 채널도 유효하지 않은 곳에 적용된다. GSM AMR 음성 코딩 표준은 대역내 시그날링을 사용하는 예이다. 그것은 AMR 링크 적응 데이터의 전송을 위한 GSM 음성 트래픽 채널의 일부분을 사용한다. 보다 상세히 설명하자면, GSM AMR 표준은 코덱 모드 정보의 전송을 위한 대역내 채널을 제공한다.
코덱 모드 정보는 코덱 모드 요청/코맨드 및 코덱 모드 지시로 구성되며, 이들은 두번째 프레임 마다(40ms마다) 교대로 전송된다. 코덱 모드 정보는 8개(적응형 풀-레이트 음성용, AFS) 또는 6개(적응형 하프-레이트 음성용, AHS) 가용 모드중에서 4개 코덱 모드까지의 부분집합 내에서 코덱 모드를 식별한다. 이 코덱 모드 부분집합은 활동 코덱 집합으로 불린다.
상술한 GSM AMR 시스템을 포함하여 임의의 통신 시스템에서, 전송 용량은 제한적이며 고가인 자원이다. 이런 이유 때문에, 전송 용량을 절약하기 위하여, 음성 전송시 불연속 전송(DTX)이 널리 응용된다. 때때로 DTX는 음성 구동 전송(VOX)으로 불린다. DTX의 기본 원리는 음성이 비활동 상태 동안은 전송을 턴오프시키는 것이다. 그 대신에, 디코더가 비활동 신호를 재생할 수 있도록 통상 일종의 배경 노이즈인 소위 쾌적 노이즈(CN) 파라미터가 전송된다. CN 파라미터는 음성보다 더 작은 전송 자원을 필요로 한다. DTX도 또한, 그것이 비활동 상태인 동안 전력 소비 장치(예를 들어, 무선 송신기)를 끌 수 있도록 하기 때문에 이동 전화에 중요한 특성이 된다. 그렇게 하는 것은 배터리 전력를 절약할 수 있도록 하여 전화 통화시간을 증가시킬 수 있다.
DTX를 사용하는 양방향 통신 시스템에서는, 일반적으로 (한 통화자가 말하고 있는 경우 다른 한 통화자는 듣고 있을 것이기 때문에) 하나의 링크는 활동 상태에 있을 것이고, 한편 다른 하나는 비활동 상태에 있을 것이다. 활동 링크는 프레임 전송 레이트가 일부 감소하게 되어, 사일런스 디스크립터(SID) 프레임(배경 정보, 또는 쾌적 노이즈, 디스크립터 프레임으로서 공지되어 있음)을 수신기에 전달해야 한다. SID 프레임은 CN 파라미터를 포함하며, 예를 들면, 접속 상태가 아직 활동 상태에 있는 청취 통화자를 안심시킬 수 있도록 수신기가 쾌적 노이즈 사일런스 신호를 발생시키도록 한다.
현행의 GSM 음성 코딩 표준 FR, HR 및 EFR에서, DTX는 매우 유사한 방식으로 구현된다. 예로서, GSM 시스템에서 DTX로 동작되는 음성 통신의 최신 기술이 GSM EFR 코덱에 관하여 기술될 것이다. 추가의 정보에 대해서는, 예를 들면 GSM 06.11, GSM 06.12, GSM 06.21, GSM 06.22, GSM 06.31, GSM 06.41, GSM 06.61, GSM 06.62, GSM 06.81 표준, 및 관련 서류를 참조한다. GSM EFR 스킴(scheme)은 다음과 같은 특징이 있다:
음성 활동 상태의 종료는 제1 SID 프레임의 전송에 의해 표시되고, 그것은 SACCH와 위상 정렬되지 않는다. 오히려, 최종 활동 음성 프레임의 바로 다음에 온다. 그러한 제1 SID 프레임의 다음에, 업데이트 SID 프레임들은 24 프레임 당 1주기(=480ms)로 전송된다. 업데이트 SID 프레임 전송은 무선 서브시스템 내에서 발생되고, SACCH 프레임 구조로부터 유도되는 시간 정렬 플래그(TAF)와 정렬된다. SID 프레임과는 달리, 어떤 다른 프레임도 비활동 상태 동안 전송되지 않는다. 활 동 음성 프레임의 전송을 단순히 재개하게 되면 상기 비활동 주기가 끝나게 된다.
RSS는 SID 프레임을 규칙적인 음성 프레임으로서 취급한다. 이것은 특히, 음성 프레임인 경우 동일한 채널 코딩 및 대각 인터리빙(diagonal interleaving)이 사용된다는 것을 의미한다. 비활동 신호의 스펙트럼 형상 및 이득을 기술하는 쾌적 노이즈 파라미터에서는 다수의 효과적인 43 네트 비트들이 사용된다. 프레임을 SID 프레임으로서 식별하고 음성 프레임과 구별하기 위한 특수 SID 비트 패턴에서는 95 네트 비트들이 사용된다. CN 파라미터들은 최종 전송된 음성 프레임들로부터 유도된 파라미터들과는 다르게 인코드된다.
상술된 SID 프레임 전송은, 도 1에서 TCH/FS(즉, 트래픽 채널/풀-레이트 음성)에 대하여 그리고 도 2에서 TCH/HS(즉, 트래픽 채널/하프-레이트 음성)에 대하여 기술된다. 상부 행은 음성 인코더의 입력에서 보여지는 것처럼 음성 프레임을 나타낸다. 중간 행은, 무선 인터페이스를 경유하여 각각의 음성 또는 SID 비트를 전송하는 TDMA 프레임을 나타낸다. 하부 행은 음성 디코더 다음의 음성 또는 쾌적 노이즈 프레임을 나타낸다. 모든 음성 프레임의 길이는 정확히 20ms이다. TDMA 프레임은 평균 정확히 5ms 간격을 가진다. SACCH 및 IDLE용 TDMA 프레임은 도시되지 않았다. 구현 지연 및 다른 부작용들 역시 도시되지 않았다.
고정된 시간 구조에 동기하여 시간 정렬되는 SID 프레임의 규칙적인 전송과 달리, ITU-T 권고안(recommendation) G.729/Annex B에서는, CN 파라미터들의 업데이트가 필요할 때마다 SID 프레임을 전송하는 DTX 방법을 기술하고 있는데, 이는 SID 프레임이 최종 SID 프레임 전송 이후로 상당히 변화하였기 때문이다.
VOX 기능을 가진 공지된 퍼시픽 디지털 셀룰러(PDC) 시스템의 경우, 특수 후미 및 서두 프레임들을 사용하여 음성으로부터 비활동 상태로 또는 각각 비활동 상태로부터 음성으로의 천이를 표시한다(예를 들면, RCR STD-27D를 참조). 이 프레임들은, 총(gross) 비트 레벨 상에 이들을 식별하기 위한 고유 비트 패턴들을 포함한다. 후미 프레임들은, 식별 비트 패턴 이외의 다른 정보는 포함하지 않는 제1 채널 프레임과 비활동 신호를 기술하는 쾌적 노이즈 파라미터들을 포함하는 제2 채널 프레임으로 구성된다. 음성 비활동 상태 동안, 수신측이 쾌적 노이즈 발생을 업데이트할 수 있도록 하기 위하여 후미 프레임들이 주기적으로 송신된다. 후미 및 서두 프레임 모두 음성 프레임에 대해 동일한 인터리빙이 사용된다.
GSM FR, EFR, 및 HR로 구현되는 상술된 종래의 DTX 해결책들은 다중 모드 코딩 시스템에 사용하기에 그리 적합하지 않다. 이것은 SID 프레임 시그날링이 네트 비트 레벨에서 실행된다는 사실로부터의 결과이다. SID 프레임을 식별하는 특별한 비트 패턴은 네트 비트 스트림의 일부이다. 수신기에서의 SID 프레임 검출 유닛은 디인터리빙(de-interleaving) 및 채널 디코딩 후 실행된다. 이러한 접근법은 SID 프레임 식별이 채널 디코딩을 위한 코덱 모드의 정확한 선택에 따르기 때문에 하나 이상의 소스 및 채널 모드를 가지는 다중 모드 코딩 시스템에 부적절하다. 모드 전송 에러 가능성으로 인하여, 수신기에서 올바른 코덱 모드가 항상 보장될 수 있는 것은 아니다.
또한, 유사 이유들로, 서로 다른 코덱 모드 또는 SID 프레임 중의 어느 하나에 대한 인터리빙 스킴의 변화도 또한 복잡함을 이유로 하여 비실용적이다. 이러 한 접근법에서는, 음성 프레임 디인터리빙 및 채널 디코딩에 추가하여, 최악의 경우, SID 프레임의 디인터리빙, 더욱 나쁘게는, 채널 디코딩을 필요로 한다.
추가로, PDC 구현을 채택하는 데 있어서 적어도 두가지 중요한 문제가 존재한다. 첫째, 후미 프레임이 두 개의 트래픽 프레임으로 구성되므로, 비활동 전송 모드는 전송 전력 절감의 면에서 상대적으로 비효율적이다. 각 쾌적 노이즈 파라미터 업데이트는 두 개의 프레임의 전송을 필요로 한다. 둘째, 음성 비활동 상태로부터 활동 상태로의 천이는 서두 프레임들에 의하여 표시되고, 음성 개시부의 부분들 중의 어느 하나가 잘릴 수 있거나 음성 개시부의 전송이 서두 프레임에 의해 지연되어 재개될 수 있다. 전자의 효과는 재구성된 음성의 품질을 직접 저하시키는 한편, 후자의 경우는 대화의 품질 저하를 발생시킬 수 있는 음성 전송 지연을 증가시킨다.
SID 용의 두개 프레임과 음성 프레임에 대해 GSM 및 PDC 양자에 현재 실행되고 있는 공통 대각 인터리빙 스킴을 적용하는 것은, 추가의 문제를 발생시키는 것에 주목하라. 단일의 SID 프레임의 전송에 대하여 대각 인터리빙을 적용하는 것은, 전송된 모든 TDMA 프레임의 반 만이 SID 정보를 포함하는 한편, 나머지 반은 사용되지 않은 채로 남아 있어서 낭비되게 되기 때문에 (이와 같이 낭비된 절반의 버스트들이 도 1 및 도 2에 도시됨), 무선 자원 사용 및 전력 소비 면에서 비효율적이다.
현 GSM 및 PDC 시스템에서의 이와 같은 효율성 손실은 SID 프레임 전송이 상대적으로 거의 없기 때문에 작다. 그러나, 코덱 모드 적응을 가지는 새로운 다중 모드 통신 시스템의 경우에는 매우 심하다. 적응 성능을 높이기 위해서는, 현 시스템에서의 SID 프레임의 전송에 비해 비활동 링크를 통하여 더욱 빈번하게 정보(적응 데이타)를 전송할 것을 필요로 한다.
또한, 비활동 상태 동안 무선 채널 활동의 특정 상한이 존재한다(예를 들면, AMR 시스템 요건은: TCH/AFS: 480ms 다중 프레임 당 16개 TDMA 프레임; TCH/AHS: 480ms 다중 프레임 당 12개 TDMA 프레임이다). 가용 무선 자원의 반을 낭비한다는 것은, 코덱 모드 정보가 원칙적으로 가능한 것의 반만큼의 빈도수로 전송될 수 있다는 것을 의미한다. 결과적으로, 늦은 코덱 모드 적응으로 인해 잠재적인 성능 손실을 초래한다.
음성 프레임의 경우 (코덱 모드 정보를 포함하는) SID 프레임과 동일한 대각 인터리빙을 적용함에 있어서의 추가의 문제점으로서는, 이러한 종류의 인터리빙에 의하여 지연이 발생된다는 것이다. 다중 모드 통신 시스템의 코덱 모드 적응의 최대 가능 성능을 달성함에 있어서, 코덱 모드 정보의 전송 지연이 최소로 유지되어야 한다. 이것은 대각 인터리빙을 사용할 수 없게 한다.
DTX를 갖는 시스템에서의 특별한 문제로는, 비활동 상태 주기 후의 음성 개시부에 대한 검출이다. 개시부를 놓치게 되면 디코더의 음성 출력이 잘리게 된다. 한편, 비전송된 프레임이 실수로 음성 개시 프레임으로 검출된다면, 통신의 품질을 상당히 저하시킬 수 있는 원치않는 펑 또는 탕 소리가 발생될 수 있다.
원칙적으로, DTX로 구동되는 AMR 시스템은 단순히 비활동 링크를 통해 현재 활동 링크에 대한 코덱 모드 요청을 전송할 필요가 있다. 비활동 링크에 대한 코 덱 모드 지시가 전송될 필요가 없다. 그러나, 비활동 링크가 다시 활동 상태로 될 경우에는, 적당한 코덱 모드가 선택되어야 한다. 비활동 상태 후의 음성 개시에 대한 코덱 모드를 선택하는 해결책을 발견하여, 송신측 및 수신측이 동일한 모드를 사용하는 것을 보장해야 한다. 또한, 이 코덱 모드는 현 무선 채널 조건에 대하여 적합해야 한다.
AMR 표준에서의 코덱 모드 시그날링을 제외하더라도, 지금까지 어떤 추가의 빠른 제어 채널도 이용할 수 없다. 그러나, 빠른 구성 변화 (예를 들면, 활동 코덱 집합을 변화시키고, 전송 지연 최소화를 목적으로 코덱 모드 정보의 위상을 변화시키고, FR, EFR, 또는 HR 등과 같은 현존하는 GSM 코덱에 넘겨주고, 그리고/또는 광대역 코덱, 음성 및 데이터, 또는 다중 미디어 등과 같은 미래 응용예로 전환하도록 함)를 실행할 수 있도록 하는 이러한 채널이 필요하다.
따라서, 적응형 멀티레이트 시스템에서 DTX 및 구성 변화를 실행하기 위한 개선된 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명은 적응형 멀티레이트 시스템에서, DTX, 구성 변화 및 프로토콜 메시지들의 고속 대역내 시그날링, 및 두 동작의 상호작용에 대한 새로운 해결책을 제공함으로써 상술된 요건 및 다른 요건을 만족시킨다. 효과적으로는, 상술된 방법 및 장치는, 무선 전송 용량의 면에서, 고정된 라인 전송의 면에서 그리고 실행 노력의 면에서, 비용이 효율적이다.
소스 데이터가 통신 시스템 내의 제1 성분에서 통신 시스템 내의 제2 성분으 로의 전송을 위하여 인터리브되는 통신 시스템 내에서의 불연속 전송(DTX)을 실행하기 위한 예시의 방법은, 소스 데이터 비활동 상태의 주기들을 검출하는 단계, 그리고 소스 데이터 비활동 상태 주기 중에 제1 성분에서 제2 성분으로 사일런스 디스크립터(SID) 프레임을 전송하는 단계를 포함하며, 여기서 전송된 특정의 SID 프레임은 소스 데이터에 사용된 것과는 상이한 알고리즘을 사용하여 인터리브된다.
상기 예시의 방법은, 소스 데이터 활동 상태로부터 소스 데이터 비활동 상태로의 천이를 나타내기 위하여 제1형태의 SID 프레임을 전송하고, 소스 데이터 비활동 상태 중에 제2 형태의 SID 프레임을 주기적으로 전송하고, 그리고 소스 데이터 비활동 상태로부터 소스 데이터 활동 상태로의 천이를 나타내기 위하여 제3형태의 SID 프레임을 전송하는 단계들을 추가로 포함한다. 유효하게는, 통신 시스템이 적응형 멀티 레이트(AMR) 시스템인 경우, SID 프레임은 코덱 모드 정보를 사일런스 디스크립션 정보에 추가하여 포함할 수 있다.
음성 통신 시스템에서 제1 성분에서 제2 성분으로 프로토콜 메세지를 전송하는 예시의 방법은, 음성 데이터 프레임을 대신하여 확장(escape) 프레임을 전송하는 단계를 포함하며, 상기 확장 프레임은 음성 데이터 프레임과 확장 프레임을 구별하기 위한 총 비트 패턴을 포함하며 프로토콜 메세지를 전달한다. 이 확장 프레임은 제2 성분에 특정 프로토콜 메세지를 표시시키기 위한 데이터 필드를 추가로 포함할 수 있다.
통신 시스템에서 구성 변화를 달성하는 예시의 방법은 음성 데이타 프레임 대신에 확장 프레임을 전송하는 단계를 포함하며, 확장 프레임은 확장 프레임을 음 성 데이타 프레임과 구별하기 위하여 총 비트 패턴을 포함하고 구성 변화 표시를 전달한다. 확장 프레임은 이루어질 특정 구성 변화를 제2 성분에 표시시키기 위하여 데이타 필드를 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 통신 시스템이 AMR 시스템인 경우, 확장 프레임을 사용하여 활동 코덱 모드 집합을 변화시킬 수 있다. 선택적으로, 확장 프레임을 사용하여 코덱 정보의 페이즈(phase)을 변화시킬 수 있다.
본 발명의 상술된 구성 및 효과 및 다른 구성 및 효과가 수반하는 도면에 도시된 실시예를 참조로 하여 이하에 상세히 설명될 것이다. 이 분야에서 당업자는, 기술된 실시예가 설명 및 이해의 목적으로 제공된 것이고 많은 등가의 실시예가 여기서 예측될 수 있다는 것을 알 것이다.
비록 본 발명의 실시예들이 GSM 시스템에서의 음성 전송에 대해 기술되겠지만, 이 기술분야에서 당업자는 개시된 기술이 다른 내용에 동일하게 적용될 수 있다는 것을 즉시 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 본 발명은, TDMA 시스템(예를 들면, D-AMPS), PDC, IS95, 및 인터넷 등과 같은 임의의 무선 또는 고정선 통신 시스템에서 쉽게 적용된다.
도 3은 본 발명의 기술을 구현시킬 수 있는 예시의 AMR 통신 시스템을 도시한 도이다. 예시된 AMR 시스템은 트랜스코딩 및 레이트 어댑션 유닛(TRAU) 및 네트워크 측상의 베이스 스테이션(BTS), 뿐만 아니라 모바일 스테이션(MS)을 포함한다. 네트워크 측에는, 음성 인코더(SPE) 및 채널 인코더(CHE), 뿐만 아니라 채널 디코더(CHD) 및 음성 디코더(SPD)가, 주지된 시리얼 A-비스(bis) 인터페이스를 경유하여 연결된다. 각 링크에서는, 현재 채널 상태를 평가함으로써 품질 정보가 얻어진다. 채널 상태를 기초로 하여, 그리고 네트워크 제어부로부터의 제약 가능성을 고려하여, 네트워크 측에 배치된 상기 코덱 모드 제어부는 적용될 코덱 모드를 선택한다.
사용되는 채널 모드(TCH/AFS 또는 TCH/AHS)는 네트워크에 의하여 제어된다. 업 링크 및 다운 링크는 항상 동일 채널 모드를 사용한다. 코덱 모드 적응의 경우, 수신측은 입중계 링크의 링크 품질을 측정한다. 이러한 측정은 처리되어 품질 표시자를 산출한다. 업 링크 적응의 경우, 품질 인디케이터는 UL 모드제어 유닛으로 직접 공급된다. 이 유닛은 품질 인디케이터를 일정한 임계값과 비교하고, 네트워크 제어부로부터의 가능성 있는 제약 조건을 고려하여, 업 링크 상에서 사용되어질 코덱 모드를 지시하는 코덱 모드 코맨드를 발생시킨다. 이 코덱 모드 코맨드는, 입중계 음성 신호가 대응하는 코덱 모드로 인코드되는 모바일 측으로 대역내 전송된다.
다운 링크 적응의 경우, 모바일 내의 DL 모드 요청 발생기는 상기 품질 인디케이터를 일정한 임계값과 비교하여, 다운 링크에 대해 바람직한 코덱 모드를 지시하는 코덱 모드 요청을 발생시킨다. 코덱 모드 요청은 네트워크 측으로 대역내 전송되고, 여기서 DL 모드 제어 유닛에 공급된다. 이 유닛은 일반적으로 요청된 모드를 승낙한다. 그러나, 네트워크 제어부로부터의 가능한 제약조건을 고려하여, 요청을 무효로 할 수 있다. 최종의 코덱 모드를 사용하여 다운 링크 방향으로의 입중계 음성 신호를 인코딩한다.
업 링크 및 다운 링크 모두에서, 현재 사용된 코덱 모드가 코드된 음성 데이터와 함께 코덱 모드 지시로서 대역내 전송된다. 디코더에서, 수신된 음성 데이터의 디코딩을 위하여 코덱 모드 지시가 디코드되고 사용된다.
코덱 모드 선택은 코덱 모드 집합 중에서 실행되고, 이것은 1 내지 4 AMR 코덱 모드를 포함할 수 있다. DL 모드 요청 발생기 및 UL 모드 제어 유닛에 의해 사용된 1 내지 3개 스위칭 임계값 및 히스테리시스(hysteresis) 리스트가 이 집합과 관련되어 코덱 모드 요청 및 코덱 모드 명령을 발생시킨다. 이 구성 파라미터들(ACS, 임계, 히스테리시스)은, 호출 설정시 규정되고, 핸드오버시 또는 통화중에 변형될 수 있다.
본 발명에 따르면, 도 3에 도시된 것 등과 같은 시스템에서의 DTX는, SID_FIRST, 규칙적인 SID, 음성 개시 프레임의 세가지 서로 다른 프레임 형태의 대역내 시그날링에 기초를 두고 있다. 이 세가지 프레임 형태는, 각 프레임을 식별하기 위한 특별한 총 비트 패턴을 사용한다는 점에서 같다. 더우기 그들은 CN 파라미터 및 코덱 모드 정보로 구성되는 페이로드 데이터를 전달할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 실행예들, GSM 05.03: 디지털 셀룰러 원격 통신 시스템(위상 2+); 채널 코딩(드래프트 ESTI EN 300 909 V7.2.0(1999-11)) 및 GSM 06.93: 디지털 셀룰러 원격 통신 시스템(위상 2+); 적응형 멀티 레이트(AMR) 음성 트래픽 채널용 불연속 전송(DTX)(드래프트 ESTI EN 301 707 V.7.2.0(1999-11))을 참조한다. 이들 각각 전체 내용은 본 명세서에서 참조된다.
SID 프레임은 총 비트 레벨에서 식별된다. SID 프레임은 k개 TDMA 프레임을 사용하여 전송되는 것으로 정의되는데, 즉, 그들은 k*114비트로 구성된다. k의 적당한 선택값은 4이다. 이 경우, SID 프레임은 456비트로 구성되는데, 즉, TCH/AFS의 경우 456비트의 한 채널 프레임으로 구성되고, TCH/AHS의 경우 228비트의 두 채널 프레임으로 구성된다. 각 SID 프레임은, 고유 비트 패턴을 포함하는 SID 프레임 식별 필드와 두개의 메시지 필드를 가진다. 한 메시지 필드는 채널 인코드된 쾌적 노이즈(CN) 파라미터용이고, 다른 나머지 필드는 채널 인코드된 코덱 모드 정보용이다. 코덱 모드 정보 필드는 코덱 모드 요청 만을 포함할 수 있거나, 또는 두 부분, 코덱 모드 요청/코맨드를 포함하는 한 부분 및 코덱 모드 지시를 포함하는 다른 한 부분의 두 부분으로 세분될 수 있다.
규칙적인 SID 프레임 포맷 정의의 일 실시예가 도 4에 주어진다. 이 실시예에서, SID 프레임은 212 비트의 SID프레임 식별자, 쾌적 노이즈 파라미터용 212비트의 필드, 및 코덱 모드 정보용 32비트의 필드로 구성된다. 이 실시예에서는, CN 파라미터가 컨볼루션(convolution) 방식으로 인코드되고 코덱 모드 정보가 블록 인코드된 요청/코맨드 및 지시로 구성되는 것으로 하였다. 다른 해결책에서는, 예를 들면, CN 파라미터 및 코덱 모드 정보 모두 동일한 컨볼루션형의 또는 블록 코드를 사용하여 인코드된다면, 두 메시지 필드는 함께 놓여질 수 있다.
본 발명에 따르면, 규칙적인 SID 프레임이 대각으로 보다는 블록 인터리브된다. 비록, 이것이 가능한 인터리빙 이득을 잃을 수도 있지만(즉, 전송이 전송 에러에 대하여 잠재적으로 덜 견고하게됨), SID 프레임은 일반적으로 규칙적인 음성 프레임보다 정보를 덜 포함하므로 음성 전송에 사용된 것 보다는 더욱 강력한 채널코드를 사용하여 보호될 수 있다. 이것은 인터리버 이득 손실을 보상하거나, 또는 현재 해결책(FR, EFR, 또는 HR)에 대해 가능한 것보다 SID 프레임 전송을 더욱 견고하게 형성할 것이다. 코덱 모드 정보 등과 같은 중요한 정보가, 예를 들면, (규칙적인 음성 프레임에서 코덱 모드 정보의 대역내 전송에 비하여) 더욱 강력한 채널코드에 의하여 보호될 수 있다. 추가로, CN 파라미터들은 보통 음성 파라미터들보다 훨씬 적은 비트들로 나타내어진다. 따라서 적은 CN 비트들은 낮은 레이트의 채널 코드로 보호될 수 있다. 일예로, 35개 CN 비트 중 모두 보호될 수 있는데, 먼저, 14비트 CRC 코드(이것은 매우 강력한 에러 검출을 가능하게 한다)에 의해 보호될 수 있고, 그 다음에, 레이트 1/4 컨볼루션 코드(길이 제약조건 k=5)를 이용함으로써 보호될 수 있다. 더욱이, CN 파라미터 및 코덱 모드 정보 둘다 일반적으로 비교적 서서히 변하는 정보이다. 또한, 현존하는 해결책에서보다 훨씬 더 높은, 제안된 SID 프레임 레이트(제8 프레임마다)를 고려할 때, 채널 에러로 인한 SID 프레임의 경우에 따른 손실도 허용가능하다.
도 5 및 6에 각각 도시된 바와 같이, TCH/AFS 및 TCH/AHS 모두에서, 4* 114 비트로 구성된 SID 프레임들은, 4 TDMA 프레임들로의 블록 인터리빙에 의해 본 발명에 따라 맵된다. 인터리버의 목적은 전송 에러에 대한 견고성이 최대화되는 그런 방식으로 가용 TDMA 프레임에 SID 프레임 비트를 배분하는 것이다. 음성 프레임에 대한 대각 인터리버는 사용되지 않는다. 디인터리빙이 복잡성을 요구하지 않기 때문에, SID 프레임에 대한 특정 블록 인터리버를 가지는 이러한 해결책은 실행 가능하다. 최악의 경우에, 디코더가 SID 프레임 블록 디인터리빙 및 종래의 음성 프레임 대각 디인터리빙 모두를 실행하지만, 이런 디코더는 많아야 하나이다. 효과적으로, SID 프레임에 속하는 TDMA 프레임에서 낭비된 비트를 가지는 현행 GCM 및 PDC 시스템에서의 문제는 이와 같이 해결된다.
TCH/AFC의 경우, SID 프레임에 대한 실제 블록 인터리빙 스킴은 비교적 중요하지 않다. 최대 인터리버 이득을 얻기 위해, CN 및 코덱 모드 정보 비트 뿐만 아니라 식별 마커 비트는 전송을 위해 사용되는 TDMA 프레임에 대해 가능한 한 동등하게 배분된다.
TCH/AHS의 경우, SID프레임이 2 채널 프레임을 이용하여 전송된다는 사실로 인하여 특별한 경우들이 발생할 수 있다. 이러한 상황은 SID 금지 프레임에 관하여 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, SID 프레임을 포함하는 TDMA 프레임의 제1 절반이 전송되고 제2 절반은 음성 개시로 인하여 전송될 수 없을 때 발생할 수 있다. 이 경우에, 이미 송신된 SID 패턴을 금지시킬 수 있는 것이 중요하다. 이것은 TDMA 프레임의 제2 절반의 홀수 위치들 상의 패턴 비트의 제2 절반을 전송함으로써 보장된다. 코덱 모드 정보와 관련하여, 음성 개시부를 디코딩하는데 사용될 코덱 모드가 이용 가능한 것이 중요하다. 이것은 또한 TDMA 프레임 제2 절반의 홀수 위치상의 코덱 모드 지시 비트의 제2 절반을 전송함으로써 확보될 수 있다.
가능한 해결책은 대각 인터리빙을 이용함으로써 TDMA 프레임상의 패턴 비트 및 코덱 모드 지시 비트를 맵하는 것이다. 따라서, CN 비트 및 코덱 모드 요청/코맨드 비트는 TDMA 프레임 제1 절반의 홀수 위치들에, 그리고 TDMA 프레임 제2 절반 의 짝수 위치들에서 전송된다. TCH/AHS에 대한 SID 프레임에 대하여 기술된 인터리빙 스킴은 도 6에서 설명된다.
본 발명에 따르면, 특정의 SID_FIRST 프레임은, 활동 상태에서 비활동 상태로 갈 때의 마지막 음성 프레임 직후에 전송되는데, 그 해결책은 CN 파라미터를 전송하는 것보다 오히려 음성의 끝을 단지 식별하는 것이다. TCH/AFS에 대한 한 예시 해결책은, 도 7에 도시된 바와 같이, 코덱 모드 정보에 대해 212 마커 비트 및 16 비트로 구성되어 있는 228 비트 필드를 사용하는 것이다. 코덱 모드 정보는, 차례에 따라(음성 프레임이 전송되었다면), 요청/코맨드 또는 지시 중 어느 하나이다. 따라서, SID_FIRST 프레임에 의해 전송되는 코덱 모드 정보의 형태는 코덱 모드 정보의 전송 단계 및 프레임 수에 의존한다. 특정의 인터리버가 SID_FIRST 프레임을 미사용된 하프 버스트에서 이용가능한 228 비트 상으로 맵한다. 도 5는 TCH/AFS에 대한 SID_FIRST 프레임의 상술된 전송 스킴을 도시한다. 낭비된 하프 버스트가 더 이상 없다는 것에 주목하라.
TCH/AHS에 대한 유사한 해결책은 SID_FIRST 식별 패턴 및 코덱 모드 정보를 2개의 이용가능하며 평소에 사용되지 않는 하프 버스트 상에서 전송하는 것이다. 그러나 SID_FIRST의 검출을 더욱 신뢰성 있도록 하는 일례는 또한 그 다음의 2개 TDMA 프레임을 이용하는 것이다. 이것은 2개 채널 프레임 (SID_FIRST_1) 및 (SID_FIRST_2)이 전송된다는 것을 의미한다. 228 비트 프레임이 TCH/AFS 예시 해결책에 현재 사용된 가능하다면 동일한 228 비트 프레임(코덱 모드 정보에 대해 212 마커 비트 및 16 비트로 구성, 도 7을 참조)이 최종 음성 프레임(미사용된 하 프 버스트)을 포함하는 TDMA 프레임의 짝수 위치들 상에, 그리고 두 개의 연속하는 TDMA 프레임의 홀수 위치들 상에 맵된다. 이러한 종류의 대각 맵핑은 현존하는 대각 (디)인터리버를 사용할 수 있게 한다. 코덱 모드 정보는, 코덱 모드 정보의 전송 단계 및 프레임 수에 따라, 요청/코맨드 또는 지시 중 어느 하나이다. 음성이 전송되었다면 각 채널 프레임에서 송신되었을 그러한 종류의 코덱 모드 정보가 전송된다. 이러한 맵핑은, 패턴 비트 및 코덱 모드 정보 양자의 동일한 부분이 사용된 TDMA 프레임 중 첫번째 두 개와 두번째 두 개에 놓여지는 방식으로 실행된다.
도 6은 SID_FIRST 프레임 검출의 신뢰성을 훨씬 더 증가시는 데 대한 기술을 도시한다. 본 발명에 따르면, 두 개의 추가의 TDMA 프레임의 짝수 위치들은 추가의 식별 패턴으로 채워진다. 또한 코덱 모드 정보의 전송시 이들 하프 버스트의 일부분을 사용하는 것이 가능하다. 모든 이용 가능한 비트가 사용되는 것을 그렇게 자주 반복한다면, 식별 패턴은 또한 코덱 모드 정보의 코드 워드일 수 있다. 예를 들면, 114 비트가 이용 가능하고 코덱 모드 정보에 대한 코드 워드가 16비트 폭이라면, 그것은 114/16회 반복될 수 있다.
음성 프레임에 사용된 대각 인터리빙은, 비활동 상태 주기 후 제1 음성 프레임을 포함하는 TDMA 프레임의 제1 절반의 홀수 위치들이 다른 목적들에 자유롭다는 것을 암시한다. 본 발명에 따라, 개시 검출을 개선하는 한 해결책은 특정의 개시 식별 패턴으로 이들 비트를 채우는 것이다. 더욱이, 제1 음성 프레임이 그에 따라 인코드되는 코덱 모드에 신호를 보내는 코덱 모드 지시를 전송하는 데 이들 비트들의 부분들은 또한 사용될 수 있다. 도 8에 설명되는 바와 같이, 개시 비트 패턴 및 코덱 모드 지시 둘다를 전달하는 해결책은, 모든 이용가능한 비트가 사용되는 정도로 코덱 모드 지시 코드 워드를 반복하는 것이다. TCH/AFS에 대한 일례는, 16비트의 지시 코드 워드를 228/16회 반복하는 것이다. TCH/AHS의 경우에는, 16 비트 코드 워드가 114/16번 반복된다. 이러한 개시 프레임은, 그밖의 미사용된 하프 버스트 상에 특정 인터리버에 의해 맵된다. TCH/AFS 및 TCH/AHS 양자에 대한 각각의 프레임 전송 스킴들이 도 5 및 6에 도시된다.
TCH/AHS의 경우, 규칙적인 SID 프레임 및 SID_FIRST 프레임은 2개 채널 프레임을 이용하여 전송된다. 그리하여 SID 프레임의 제1 채널 프레임이 전송된 후, 그러나 제2 채널 프레임이 전송되기 전에 더 높은 우선순위의 음성 개시부가 전송되는 상황들이 발생할 수 있다. 그런 경우에, 그것이 실제로 단지 그의 제1 반을 수신할지라도, 수신기가 개시부를 검출하지 못하고 대신 SID 또는, SID_FIRST 프레임을 검출하는 에러 사고가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 피할 수 있게 하기 위해, SID_FIRST를 포함하는 TDMA 프레임의 제1 절반이 송신되었으나 제2 절반은 음성 개시로 인해 송신될 수 없을 때 특정의 SID_FIRST 금지 프레임이 규칙적인 개시 프레임 대신 사용된다. 전송될 수 있었던 SID_FIRST 프레임의 제2 절반에 속하는 패턴 비트는, 이제 반전된다. 이것은 수신기에서 전체 SID_FIRST 패턴의 검출을 금지한다. 코덱 모드 정보 비트는, 원 SID_FIRST 프레임으로부터와 여전히 동일한 것으로 남아 있다. 수신기는 상기 상황에서 사용 불가능한 프레임을 얻게 될 것이다. 적절한 에러 은폐(EC)기술을 적용함으로써 이러한 프레임을 은폐시키는 것이 유익하다. 상술된 경우가 도 9에 설명 된다.
또 다른 하나의 특정 프레임, 즉 SID 금지 프레임이, SID를 포함하는 TDMA 프레임의 제1 절반이 송신되었으나 제2 절반은 음성 개시로 인하여 송신될 수 없을 때, 규칙적인 SID 프레임 대신 사용된다. 전송되었을 SID 프레임의 제2 절반에 속하는 패턴 비트는, 이제 반전된다. 이것은 수신기에서 전체 SID 패턴의 검출을 금지한다. 코덱 모드 지시를 나타내는 코덱 모드 정보 비트는, 본래의 SID 프레임으로부터, 여전히 동일한 것으로 남아 있다. 수신기는 기술된 상황에서 사용 불가능한 프레임을 갖게 될 것이며, 그 경우 이전 CN 파라미터를 이용하여 계속해서 CN을 발생시킬 것이다. 수신기는 또한 향상된 신뢰성을 가지고 음성 개시부를 검출하기 위해 이러한 특정의 경우에 전송되는 패턴을 체크할 수 있다. 상술된 경우는 도 10에 설명된다.
본 발명에 따르면, SID 프레임은 비활동 상태 동안 nFR 프레임(TCH/AFS) 마다 그리고, nHR 프레임(TCH/AHS) 마다 전송된다. 적당한 선택은 nFR=nHR=8이다. SID 프레임의 위상 정렬된 전송 및 디코딩(현행 GCM 시스템에서와 같이, SACCH로부터 추론된 정렬)은 SID 프레임 디코딩 실행을 잘 할 수 있게 돕는 오늘날의 GSM 시스템에 있는 하나의 해결책이다. 그러나, 총 비트 패턴에 기초한 제안된 SID 프레임 식별은 높은 SID 프레임 검출 실행을 제공하고, 고정된 양상없이 더 유연성 있는 해결책이 가능하게 한다.
일예는 SID_FIRST 패턴의 전송후 제3 프레임으로 SID 프레임의 전송을 시작 하는 것이고, 그리고 그 다음에 SID 프레임을 제8 프레임마다 전송하는 것이다. 다른 한 해결책은 비동기 SID 전송이다(즉, 임의의 고정된 시간 구조에 정렬되지 않는다). 일예로, SID 프레임은, 아마 480ms 다중 프레임 당 전송되는 TDMA 프레임의 어떤 정해진 최대치가 아직 초과되지 않았다는 제약조건을 가지고, 모드 요청이 변경될 때 마다 전송된다. 또 다른 하나의 개선된 해결책은, CN 파라미터들이 의미있게 변화하고 480ms 다중 프레임 당 전송되는 TDMA의 어떤 정해진 최대치가 아직 초과되지 않은 경우, SID 프레임을 전송할 수 있다. 비동기 SID 프레임 전송을 사용하는 그런 해결책은, 시간 간격 당 어떤 정해진 최소 전송 요건이 충족되지 않을 때마다 시간 정렬된 전송으로 후퇴할 수 있다.
서로 다른 프레임 형태들을 식별하기 위해 송신되는 상이한 비트 패턴들은 전송 오류에 의해 부분적으로 훼손될 수 있다는 것에 주의하라. 또한 채널 오류의 직면시에도 패턴의 신뢰성 있는 검출을 확실히 할 수 있게 하기 위해, 상관 기술이 이용될 수 있다. 하나의 가능한 해결책은, 수신된 비트를 패턴과 비교할 때 매칭 비트의 수를 계산하는 것이다. 일예로, 비트의 70%가 일치한다면, 그 때 수신기는 패턴이 발견된 것으로 간주할 수 있다. 소프트 비트 정보를 이용한 다른 해결책은 패턴의 대응 비트가 1이면 양의 부호로, 대응 비트가 0이면 음의 부호로 수신된 소프트 비트를 누적하는 것이다. 이 누적치는 패턴 길이와 최대 가능 소프트 비트 값의 곱에 의하여 정규화될 수 있다. 그 정규화된 값이 어떤 정해진 임계치, 예를 들면, 0.4를 초과하면, 수신기는 패턴이 발견된 것으로 간주할 수 있다.
SID 프레임에 대해 사용될 수 있는 하나의 다른 기준으로써 CN 비트의 CRC가 있다. CRC 에러가 있다면, 그 프레임은 유효한 SID 프레임으로 간주되지 않는다.
비용 문제를 고려할 때, 식별 패턴이 그들을 저장하는 데 많은 메모리를 필요로 하지 않는 것이 바람직하다. 일예로, SID_FIRST에 대한 식별 패턴 및 TCH/AFS에 대한 규칙적인 SID는 쇼트 9-비트 시퀀스 실((228-16)/9)=24회 반복하고 그 다음에 마지막 4비트를 폐기함으로써 구성될 수 있다. 그러한 9-비트 시퀀스는, 예를 들면, {0,1,0,0,1,1,1,1,0}이다.
THS/AHS의 경우, 또한 규칙적인 SID 프레임으로서 SID_FIRST 프레임을 디코딩할 가능성을 피하는 것이 중요하며, 그 반대도 또한 같다. 따라서, SID 및 SID_FIRST에 대한 식별 패턴은 가능한 한 구별되게 형성된다.
일예로, SID_FIRST 프레임에 대한 패턴은 TCH/AFS 에서 사용되는 패턴과 동일할 수 있다. 규칙적인 SID 프레임에서 사용되는 패턴은 SID_FIRST 패턴을 반전시킴으로써 구성될 수 있다.
또한 CN 파라미터들을 전송하기보다는 오히려 SID_FIRST 프레임에서 단지 특정 비트 패턴 및 코덱 모드 정보를 전송하는 해결책은 DTX 효율성을 최대값으로 유지하는 것을 돕는다(즉, 에어(air) 인터페이스에서의 활동이 최소값으로 유지됨). 동시에, 식별 패턴의 검출 신뢰성은, 모든 이용 가능한 비트가 비트 패턴에 대해 사용되기 때문에 최대일 수 있다(코덱 모드 정보의 전송을 위해 사용된 것들을 제외). 그러나, 이것에 대한 문제는, 제1의 규칙적인 SID 프레임을 수신할 때까지 음성의 끝에서부터 그 기간 동안 CN 발생을 위한 CN 파라미터들의 집합을 얻지 못한다는 것이다. 그 해결책은 음성이 끝나기 전에 최종의 n개 프레임의 음성 파라 미터들을 이용함으로써 수신기에서 국부적으로 CN 파라미터들을 유도하는 것이다. 일반적으로, 인코더는 나머지(hangover)에 대해서 동작한다. 즉, VAD가 음성 비활동 상태를 검출할지라도, 일정한 수의 m개 프레임은 여전히 음성으로 인코드된다. 그리하여, 디코더는, 예를 들면, 나머지 프레임의 이득 및 스펙트럼 파라미터들을 평균함으로써 CN 파라미터들을 국부적으로 유도할 수 있다. 즉, n=m. 또 다른 해결책은 이전 비활동 기간의 최종 수신된 CN 파라미터들의 집합을 적용하는 것이다.
본 발명에 따르면, AMR 수신기는 활동 및 비활동 상태를 가지는 2-상태의 모델을 통합한다. 이 상태 모델의 목적은 음성/SID/비전송되는 프레임의 구별을 지원하는 것이다. 활동 상태로부터 비활동 상태로의 천이에는 음성 프레임을 뒤따르는 SID_FIRST 프레임의 검출을 필요로 한다.
비활동으로부터 활동 상태로의 천이에는, CRC 에러 없이 디코드될 수 있고, 선택적으로, 예를 들면 수신기/채널 디코더로부터 유도되고 일정한 임계치를 초과하는 품질 측정을 나타내는, 유효한 제1 음성 프레임, 그리고 음성 개시 식별 패턴을 검출하는 것을 필요로 한다. 어떤 임계치 아래에 있어야 하는 SFQ 측정치(총 비트 오류 산정치)가 일예이다. 1 이상의 프레임이 CRC 에러없이, 그리고, 선택적으로, 일정한 SFQ 측정치를 초과하지 않고, 디코드할 수 있어야 한다는 제약조건으로 이 상태 천이의 신뢰성은 증가될 수 있다. 도 11에 설명된 바와 같이, 비활동 상태로부터 활동 상태로의 천이를 적절히 검출하는 것을 돕는 다른 기준은, SID프레임에 대해 음성 프레임의 대각 인터리빙보다 적은 지연을 필요로 하는 블록 인터리빙이 사용된다면, SID 프레임에 바로 뒤따르는 수신된 프레임은 결코 음성 프레 임이 될 수 없다는 것이다. 도 12는 TCH/AHS의 예에 대한 이러한 기준을 설명한다.
제1 음성 프레임의 검출을 향상시키고 그들을 비전송 프레임과 구분하는 것을 돕는 또 다른 방법은 수신기의 다른 성분(예를 들면, RF 수신기 또는 이퀄라이저)으로부터의 측정치를 액세스하는 것이다. 이런 측정치에 대한 예들은 반상파 및 간섭(interferer) 강도 산정치 및 C/I비와 같은 유도된 측정치이다.
SID_FIRST 및 제1 음성프레임 식별 실행 양자를 향상시키는 다른 방법은 증가된 전송 전력으로 그들을 포함하는 TDMA 프레임을 전송하는 것이다.
본 발명에 따르면, 다음의 해결책들은 비활동 주기 후 음성 개시에 대해 코덱 모드를 규정하는 데 적절하다:
(a) 가장 견고한 코덱 모드, 또는 n번째 견고한 코덱 모드의 선택. 가장 안전한 해결책은 n=1을 선택하는 것이다. 코덱 모드 지시는 전송될 필요가 없다. n=1에 대한 문제점은, 채널이 양호한 경우 낮은 고유 음질을 가진 너무나 견고한 코덱 모드가 선택된다는 것이다.
(b) 현재 활동하는 링크와 동일한 코덱 모드의 선택. 이것은 업 링크 및 다운 링크 채널 품질이 비슷하다는 사실에 의해 유발된다. 음성 전송을 재개하는 링크의 전송측은 입중계 현재 활동 링크에서 요청하고 있는 코덱 모드를 사용한다. 다시 활동하게 되는 링크의 수신측은, 출중계 현재 활동 링크에 적용하기 위해 수신하고 있는 코덱 모드 요청와 그것이 동일하기 때문에 사용된 코덱 모드를 인식한다. 그 스킴은, 현재 활동링크의 모드보다 더 견고한(이러한 견고한 모드가 존재 한다면) n(즉, n=1) 모드인 음성 개시를 위한 모드가 선택된다면, 더 견고한 것으로 형성될 수 있다.
(c) 비활동 기간 이전의 최종 음성 기간의 끝에 선택되었던 동일한 코덱 모드의 선택. 이것은 무선 채널 조건이 일반적으로 매우 빠르게 변하지 않는다는 사실에 의해 유발된다. 그 스킴은, 최종 음성 기간의 끝에 사용되었던 모드보다 더 견고한(이러한 더 견고한 모드가 존재한다면) n(예를 들면, n=1) 모드인 음성 개시를 위한 모드가 선택된다면, 더 견고한 것으로 형성될 수 있다.
(d) 비활동 링크의 측정에 따른 선택. 비활동 링크의 전송이 완전히 중지되지 않기 때문에, 링크 품질 측정이 가능하다. 대응 측정 보고 또는 코덱 모드 요청/코맨드는 활동 링크를 통해 전송된다. 비활동 링크가 음성 전송을 재개할 때, 최종 수신된 코덱 모드 요청에 대응하는 코덱 모드가 선택된다.
바람직하게는, 위의 해결책(a), (b) 및 (c)는 비활동 링크를 위한 코덱 모드 요청이 전송될 필요가 없다는 사실을 이용할 수 있다. 활동 링크는 그래서 코덱 모드 요구를 위한 전송 용량을 절감할 수 있고 이것을 어떤 다른 목적으로 이용할 수 있다. 일례는 코덱 모드 지시의 전송을 보다 안전하게 보호하기 위해 이 전송 용량을 이용하는 것이다.
AMR 시스템에서 DTX를 실행하기 위한 상기 기술에 더하여, 본 발명은 추가로 AMR 시스템에서 신속한 구성 변화를 실행하는 데 대한 기술을 제공한다. 이들 기술의 목적은 현재의 저속인 제어 채널을 이용해서는 행해질 수 없는 신속한 구성 변화를 할 수 있게 하기 위한 것이다. 또한, 현재의 제어 채널은 구성 변화가 음 성 데이터 전송과 동기화되는 것을 보장할 수 없다. 상기 DTX 메커니즘처럼, 구성 변화 메커니즘은 대역내 시그날링에 기초하고 있다. 적용예들은, 예를 들면, 랜덤 자유 작동(TFO)과 관련하여, 활동 코덱 집합의 변화 및 코덱 모드 정보의 위상 변화이다(전송 지연을 최소화하기 위함). 그 이상의 일반적인 적용은 현재의 GCM 코덱들(FR, EFR, HR) 중의 하나로 넘어가거나, 또는, 예를 들면, 광대역 코덱, 음성 및 데이터, 또는 다중 미디어처럼 미래에 적용하는 것으로 될 것이다. DTX 메커니즘과 같이, 구성 변화 메커니즘은 GSM 시스템에서 TCH/AFS 및 TCH/AHS에 관하여 기술되나, 다른 상황에서도 마찬가지로 적용가능하다.
구성 변화 메커니즘은 주지되어 있는 FACCH 프레임 스틸링과 유사한 프레임 스틸링에 기초하므로(즉, 음성 프레임은 구성 변화 프레임으로 대체됨) 이중에서 확장 시그날링으로서 참조된다. 확장 시그날링 메커니즘은 단지 가끔 접속 동안에만 이용되고 극히 적은 음성 프레임만이 스틸링될 것이기 때문에, 수신기에서의 오류 은폐 유닛은 프레임 스틸링을 실제로 알아들을 수 없게 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 확장 프레임은 상술된 SID 프레임과 유사한 포맷이다. 그것들은 특정의 식별 패턴에 의해 총 비트 레벨에서 식별된다. SID 프레임처럼, 그것들은 이 패턴 및 하나 또는 두개의 메시지 필드를 포함한다. 한 필드는 실제 채널 인코드된 확장 메시지를 포함하고, 다른 필드는 코덱 모드 정보를 포함한다. 일예로, 확장 프레임은 456 비트를 포함할 수 있으며, CN 필드가 확장 메시지에 의해 대체되는 SID 프레임(예를 들면, 도 4를 참조)과 정확히 같은 프레임 형식일 수 있다.
확장 메커니즘에 의해 전송되어질 페이로드는 확장 메시지로 불리워진다. 확장 메시지는 논리 유닛으로 그룹화될 수 있는 다수의 최종 비트로 구성된다. 예를 들면, 본 발명에 따른 실시인, GSM 05.09: 디지털 셀룰러 원격통신 시스템(위상 2+); 링크 적응(드래프트 ETSIEN 301 709 V7.1.0(1999-11)을 참조, 이들의 전체 내용을 본원에서 참조한다.
확장 메시지는, 예를 들면 블록 또는 컨볼루션 코딩처럼, 임의의 적절한 채널 코딩 스킴으로 인코드되는 채널일 수 있다. 비용을 효율적으로 하는 하나의 해결책은 상술된 바와 같이 SID 프레임에서 CN 파라미터에서 사용된 것과 정확히 같은 채널 코딩을 사용하는 것이다. 이것은, 35개 CN 비트를 가지는 상기 예의 해결책을 따를 때, 35개 네트 비트들의 확장 메시지가 14 비트 CRC로 보호되고 그 다음에 1/4의 코드 레이트 및 제약 조건 길이 k=5로 컨볼루션 방식으로 인코드된다는 것을 의미한다.
SID 프레임의 경우와 같이, 코덱 모드 정보 필드는 블록 또는 컨볼루션 방식으로 인코드되는 코덱 모드 지시 및 코덱 모드 코맨드/요청 모두를 포함할 수 있다.
확장 프레임은, 음성 프레임처럼, 블록 대각 인터리브된다. 이것은, 456 총 비트의 확장 프레임을 가지는 예의 해결책을 취할 때, 확장 프레임이 TCH/AFS에서 하나의 음성 프레임, TCH/AHS에서 두 개의 음성 프레임을 대체한다는 것을 의미한다.
TCH/AHS의 경우에는, 반드시 두 개의 연속적인 프레임인 것은 아니나, 이것 은 상기 예의 해결책에서는 이것을 취한다. 두 개의 연속적인 프레임을 스틸링하지 않는 것은 스틸링을 은폐하기 위한 오류 은폐에 유익하다. 다른 한편, 두 개의 연속적인 음성 프레임을 스틸링하는 것은 확장 메시지의 전송 지연 면에서 유익하다. 확장 프레임의 제1 절반(228비트, 도 4를 참조)이 제1 음성 프레임을 대체하는 방식으로 인터리빙은 실행된다. 이 제1 절반이 확장 식별 패턴을 포함한다는 것은 중요하다. 이것으로 수신기는 이 패턴을 체크할 수 있다. 패턴을 발견한 후에, 수신기는 확장 프레임의 제2 절반을 포함하는 제2 은폐된 음성 프레임을 배치할 수 있다.
코덱 모드 정보의 규칙적인 전송을 방해하지 않기 위해, 인터리버는 더 나아가 제1 은폐된 음성 프레임의 비트 위치에 코덱 모드 정보 코드 워드들 중의 하나를 맵할 수 있다. 결과적으로, 다른 코덱 모드 정보 코드 워드는 제2 은폐된 음성 프레임의 비트 위치에 맵된다. 또한, 코덱 모드 정보를 배치, 즉 코덱 모드 필드 내로의 코덱 모드 지시 및 요청/코맨드는 규칙적인 음성 프레임의 전송 동안 코덱 모드 정보 위상에 관하여 실행된다. 예를 들면, 확장 프레임의 제1 절반이 코덱 모드 지시를 포함했을 음성 프레임을 대체한다면, 그 때 확장 프레임의 제1 절반은 여전히 코덱 모드 지시를 전송해야 한다.
상술된 확장 메커니즘은 또한 상술된 DTX 메커니즘과 협력하여 사용될 수 있다는 것에 주목하라. 그래서, 본 발명에 따르면, 확장 프레임은 음성 프레임뿐만 아니라 모든 다른 형태의 프레임, 즉 SID_FIRST, 규칙적인 SID, NoTX, 및 음성 개시 프레임을 대체할 수 있다. 확장 프레임이 비활동 기간 동안 송신되어야 하는 경우를 고려할 때, SID 프레임에 대해 실행되는 바와 같이, 블록 인터리빙을 적용하는 것은 전송 자원 사용면에서 효과적이다. 그러나, 확장 메커니즘은 단지 가끔 사용되는 것을 목적으로 하기 때문에, 전송 자원 사용이 가장 중요한 기준은 아니다. 오히려, 실행 비용을 효율적으로 하는 것과 복잡성을 낮게 하는 것이 중요하다. 따라서, 음성 중에 확장 프레임에서 또한 사용되는 블록 대각 인터리빙, 채널 코딩, 및 프레임 포맷을 유지하는 것이 유익한 해결책이다.
DTX 중에 확장 프레임에 대해 블록 대각 인터리빙을 사용하는 것은 인터리빙에 의해 정해지지 않는 하프 버스트가 있다는 것을 의미한다. TCH/AFS의 경우, 확장 프레임을 포함하는 최종 4 버스트들의 짝수 위치들 및 처음 4 버스터들의 홀수 위치들은 정해지지 않는다. 정해지지 않은 비트는 그 자체로 어떤 문제도 아니나, 다음의 문제는 정해지지 않은 위치들을 적절하게 설정함으로써 해결될 수 있다. 음성 개시의 경우를 고려하자. 상술된 바와 같이, 음성 개시 프레임은, 프레임을 개시부로서 더 잘 식별하고 개시 음성 프레임에 사용되는 코덱 모드를 더 잘 식별하기 위한 개시 패턴으로 마크된다. 확장 프레임이 동시에 송신되어야 한다면, 이것은 개시 프레임을 대체할 것이다. 그래서, 차후의 음성 프레임에서는, 개시 패턴이 스틸링되었기 때문에, 그들을 음성 프레임으로서 식별하는 것은 더 어렵다.
본 발명에 따르면, 개시가 있든 없든 상관 없이, 이 문제는 정해지지 않은 비트(홀수 위치들)의 제1 절반을 개시 패턴으로 채움으로써 해결된다. 실제로 어떤 개시가 없었을 경우, 비활동 상태가 계속된다는 것을 시그날링할 필요가 있다. 확장 프레임에 바로 뒤따르는 SID_FIRST를 송신함으로써 이것이 실행된다. 이것은 다른 사용되지 않는 비트(짝수 위치들)의 제2 절반을 정한다. 이 해결책은 실행 비용의 면에서 더욱 유익하다. 이것은, 정확히 마치 이것이 음성인 것처럼, 채널 코딩을 차치하고라도, 확장 프레임을 처리하게 한다. 도 13 및 14는 각각 TCH/AFS 및 TCH/AHS에 대한 상기 해결책을 기술한 것이다.
확장 목적을 위해 스틸링된 음성 프레임은, 확장 후 전송용으로 재스케줄링될 수 없는데, 이것은 음성 전송 지연을 증대시킬 수 있기 때문이라는 것에 유의한다. 그러나, 확장 프레임 전송에 의해 영향 받는 SID 프레임은 확장 프레임 전송 직후 전송용으로 재스케줄링될 수 있다. 바람직하게도, 이것은 높은 주관적 쾌적 노이즈 신호 품질의 유지를 돕는다. 위에 인용된 GSM 06.93에서 일례의 해결책이 제공된다.
확장 메시지의 정확한 수신을 보장하고 에러 사고에 대해 적절한 루틴을 정하기 위해, 확장 프로토콜이 제안된다. 위에서 인용된 GSM 05.09에서 일례의 해결책들이 제공된다.
이 기술 분야에서의 당업자들은, 본 발명이 설명을 위해 여기서 기술된 특정의 예시된 실시예들에 한정되지 않으며, 많은 다른 실시예들이 또한 예기된다는 것을 인식할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는, 이전의 설명보다는 오히려 여기에 수반되는 청구범위에 의해 한정되며, 청구범위의 의미와 일치하는 모든 등가물은 그 속에 포함되는 것으로 해석된다.
본 발명은 적응형 멀티레이트 시스템에서, DTX, 구성 변화 및 프로토콜 메시 지들의 고속 대역내 시그날링, 및 두 동작의 상호작용에 대한 새로운 해결책을 제공한다. 상술된 방법 및 장치는, 무선 전송 용량의 면에서, 고정된 라인 전송의 면에서 그리고 실행 노력의 면에서, 비용이 효율적이다.

Claims (13)

  1. 음성 데이터가 제1 성분으로부터 제2 성분으로 전송되는 음성 통신 시스템에 있어서, 상기 제2 성분으로 프로토콜 메시지를 전송하기 위한 방법으로서,
    음성 데이터 프레임 대신 확장 프레임을 전송하는 단계를 포함하고, 상기 확장 프레임은 음성 데이터 프레임들과 상기 확장 프레임을 구별하기 위한 총 비트 패턴을 포함하며 프로토콜 메시지를 전달하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 확장 프레임은 상기 제2 성분에 특정 프로토콜 메시지를 지시하는 데이터 필드를 더 포함하는 방법.
  3. 음성 데이터가 제1 성분으로부터 제2 성분으로 전송되는 음성 통신 시스템에 있어서, 구성 변화를 실행하는 방법으로서,
    음성 데이터 프레임 대신 확장 프레임을 전송하는 단계를 포함하고, 상기 확장 프레임은 음성 데이터 프레임들과 상기 확장 프레임을 구별하기 위한 총 비트 패턴을 포함하며 구성 변화 지시(configuration change indication)를 전달하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 확장 프레임은 상기 제2 성분에 만들어질 특정 구성 변화를 지시하는 데이터 필드를 더 포함하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 통신 시스템은 적응형 멀티레이트(AMR) 시스템이고, 상기 확장 프레임은 코덱 모드 집합을 변화시키기 위해 사용되는 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 통신 시스템은 적응형 멀티레이트(AMR) 시스템이고, 상기 확장 프레임은 코덱 정보의 위상을 변화시키기 위해 사용되는 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    소스 데이터의 비활동 상태 주기들 동안 상기 제1 성분으로부터 상기 제2 성분으로 사일런스 디스크립터(SID) 프레임들을 전송하는 단계를 더 포함하고,
    상기 확장 프레임은 소스 데이터 프레임, SID 프레임, 또는 비전송(NoTX) 프레임을 대체할 수 있는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 SID 프레임들은 쾌적 노이즈(CN) 파라미터들을 포함하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 소스 데이터 프레임 및 상기 확장 프레임은 블록 대각 인터리브되고, 상기 전송된 SID 프레임들 중 일부는 블록 인터리브되는 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    소스 데이터 활동 상태로부터 소스 데이터 비활동 상태로의 천이를 지시하는 제1 형태의 SID 프레임을 전송하는 단계;
    소스 데이터 비활동 상태 동안에 제2 형태의 SID 프레임을 주기적으로 전송하는 단계; 및
    상기 소스 데이터 비활동 상태로부터 상기 소스 데이터 활동 상태로의 천이를 나타내는 제3 형태의 SID 프레임을 전송하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 통신 시스템은 적응형 멀티레이트(AMR) 시스템이고, 상기 SID 프레임들은 사일런스 디스크립션 정보에 추가하여 코덱 모드 정보를 포함하는 방법.
  12. 통신 시스템으로서,
    소스 데이터를 전송하는 제1 성분; 및
    상기 소스 데이터를 수신하는 제2 성분을 포함하며,
    상기 제1 성분은 구성 변화를 제2 성분에 지시하기 위해 소스 데이터 프레임 대신 확장 프레임을 전송하고,
    상기 확장 프레임은 상기 소스 데이터 프레임들과 상기 확장 프레임을 구별하는 총 비트 패턴을 포함하는 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 확장 프레임은 실행될 특정 구성 변화를 상기 제2 성분에 지시하기 위하여 데이터 필드를 더 포함하는 시스템.
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