SE469051B - Metod foer att detektera kanaltillhoerigheten foer ett antal kanaler i ett mobilradiosystem - Google Patents

Description

469 051 10 15 20 25 30 växer och högre processorkapacitet erfordras bàde vid kanal- kodningen i sändaren och vid kanalavkodningen i mottagaren. Detta problem gör sig mest märkbart vid mottagning i en mobil station i vilken kanalavkodningen ej får kräva för hög processorkapaci- tet.

En annan känd metod att särskilja de olika radiokanalernas identitet är att vid kanalkodningen använda olika kodningsschema.

Exempelvis kan man använda ovannämnda faltningskodning, men med olika takt (rat) för talkanalerna respektive kontrollkanalerna.

Allmänt definieras takten (raten) för en kod som R=k/n, där k=antalet informationsbitar i varje kodord och n = totala antalet bitar i varje kodord. Enligt ovan kan ett visst värde R1 användas för kodningen av samtalskanalerna och ett annat värde R2 för kontrollkanalerna.

Denna kända metod innebär att en fullständig avkodning av alla "kandidater" mäste utföras och den kanal som klarar felupptäck- ningstestet utväljs. Även om denna metod är tillförlitlig kvarstår problemet med hög komplexitet vid mottagningen i en mobil station.

Rnnocönnnsr: Föra UPPFINNINGEN Den grundläggande idén i föreliggande uppfinning är att detektera identiteten hos en kanal utan, att genomföra en fullständig inkommande radiokanal. Efter det att denna identifiering har utförts och avkodning av alla kanalalternativ för en viss kanalens identitet konstaterats (dock med en viss liten felsanno- likhet) utförs den fullständiga avkodningen av den identifierade kanalen.

Uppfinningens idé kommer enligt nedan att begränsas till faltningsavkodning enligt den s k Viterbialgoritmen, varvid det förutsättes att de inkommande kanalerna faltningskodats med olika takt (rat) beroende på om en kanal är en samtalskanal eller kontrollkanal. 10 15 20 25 30 3 469 051 Enligt uppfinningen avkodas först en del av ett datablock som om detta block representerar en kontrollkanal (FACCH). Som kriterium på om denna avkodning var riktig tas den ackumulerade metriken efter ett visst antal noder i Viterbialgoritmen. Om denna metrik är mindre än ett visst tröskelvärde anses kanalens identitet vara FACCH och datablocket avkodas som en kontrollkanal. Man kan även starta den avkortade avkodningen som om det inkommande databloc- ket var en talkanal (UCH).

Enligt en vidareutveckling för det fall att metriken är större än tröskelvärdet efter nämnda antal noder, avkodas datablocket som om detta representerade en talkanal om den första avkodningen var för en kontrollkanal och omvänt. Metriken för den första avkodningen lagras och skillnaden mellan denna lagrade metrik och den metrik som erhölls från den senare avkodningen efter samma antal noder jämförs med ett tröskelvärde. Om denna skillnad är mindre än tröskelvärdet avkodas datablocket som en kontrollkanal (FACCH) annars som en talkanal (UCH). Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en metod att detektera kanalidentiteten hos en företrädesvis till en mobil station inkommande radiosignal innehållande radiokanaler av olika identitet genom att utnyttja faltningsavkodning enligt Viterbi- algoritmen men så att en mindre komplicerad avkodning och identifiering än vid känd avkodning/identifiering kan uppnås.

Metoden är därvid kânnetecknad så som det framgår av patent- kravets 1 kânnetecknande del. Vidareutvecklingen av uppfinningen är kânnetecknad så som det framgår av patentkravets 2 känneteck- nande del.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu närmare beskrivas med, hänvisning till bifogade ritningar där figur 1 visar schematiskt en ram och en tidlucka i ett TDMA- system; 469 10 15 20 25 30 051 figur 2 visar ett blockschema över vissa sändnings- och mottag- ningsenheter i. en basstation respektive mobil station i. ett mobilradiosystem: figur 3 visar i ett blockschema närmare kanalkodning på känt sätt vid sändning av en talkanal; figur 4 visar ett liknande blockschema vid kanalkodning av en kontrollkanal; figur 5 visar schematiskt tillstànd och noder vid avkodning enligt Viterbialgoritmen; figur 6 visar ett diagram för att förklara metoden enligt uppfinningen; figur 7 visar ett flödesschema som illustrerar metoden enligt uppfinningen; figur 8 visar ett annat diagram för att ytterligare förklara metoden enligt uppfinningen. u-rrönnzsslr-'ommn Figur 1 visar formatet hos en ram R enligt den standard som kommer att tillämpas främst i Nordamerika (USA, Kanada) och som är närmare beskriven i EIA-TIA Interim Standard IS-54 januari 1991 Sid 7.

Ramen R innehåller sex tidluckor TSO-TS5, vilka var och en kan representera en radiokanal, antingen en kontrollkanal FACCH eller en talkanal UCH. Ramen R innehåller i detta fall 5 talkanaler UCH och endast en kontrollkanal. I figur 1 är även visat formatet hos en talkanal UCH med ett fält SYNC för synkronisering av skuren i tidluckan TS2 och med ett fält SACCH för överföring av s k långsamma associerade kontrollmeddelanden SACCH (t ex mätresultat), två datadelar DATA för överföring av samtalsinformation en del CDVCC (coded digital verification color code) för över- föring av en färgkod en del RSVD. 10 15 20 25 469 051 En kontrollkanal FACCH (tidlucka TSO) är organiserad pà samma sätt som en talkanal UCH men DATA-delen representerar därvid styrinformation eller annan information (t ex meddelande om handover) i stället för samtalsinformation.

Längden av skurarna i respektive tidlucka är 324 bitar.

Figur 2 visar vissa sändenheter i en av mobilradiosystemets basstationer och vissa mottagningsenheter i en mobilstation.

En informationskâlla 1 som bl a innehåller talkodare utsänder en bitström som representerar antingen talinformation eller kontrollinformation och som avses att mottas av en viss mobil station. Denna bitström kodas i en kanalkodare 2 med en viss faltningskod enligt ovan för att korrekt kunna detekteras i den mottagande mobila stationen trots ofu11kom1igheter'i radiomediet.

I en radiosändare för vilken metoden enligt uppfinningen skall utnyttjas sker kodning i kanalkodaren 2 medelst en faltningskod med en viss takt (rate) beroende pà om kodat data representerar samtalskanal eller'kontro1lkanal. Kanalkodaren styrs således fràn informationskällan 1 så att a) om den inkommande bitströmmen till kodaren 2 representerar en samtalskanal är takten R = 1/2, medan b) om bitströmmen representerar en kontrollkanal, så är R=1/4 Det kanalkodade bitflödet tillförs därefter ett block 3 som representerar skurinterleaver, skurgenerator, bärvágsmodulator och utgángskretsar på känt sätt.

I mobilstationens mottagarkretsar mottas den från basstationen utsända radiosignalen av ett block 4 som.representerar bär- vàgsdemodulator, utjämnare, symboldetektor, deinterleaver på känt sätt. Därefter utförs kanalavkodningen i kanalavkodaren 5. 469 051 6 10 15 20 25 30 I kända kanalavkodare utförs en avkodning av varje datablock (skur) Detta innebär att falt- ningsavkodning med takten R=1/2 utfördes i första hand för att enligt samtliga alternativ. kunna avkoda en talkanal. Om denna avkodning ej gav rätt resultat (CRC-kontroll) utfördes istället faltningsavkodning med R=1/4 för att avkoda en kontrollkanal. Därvid avkodades en inkommande skur (FACCH eller UCH) fullständigt innan dess identitet kunde konstateras.

Figur 3 visar närmare faltningskodning av UCH-data med s k cyclic redundancy check (CRC).

Från talkodaren i mobilen inkommer 159 bitar i ett UCH-block. De 12 mest signifikanta bitarna tillförs en beräkningsenhet 1 som ur givna generatorpolynom beräknar 7 nya bitar ur de inkommande 12 bitarna. Dessa 7 bitar och 77 bitar ur de 159 inkommande faltningskodas med en takt R=1/2 Återstående 82 bitar ur de 159 inkommande och de från kodaren 2 i en faltningskodare 2. erhållna 178 bitarna interfolieras i interleavern 3, och man erhåller sammanlagt 260 bitar ut från kodningsenheten enligt figur 3. Ovanstående är beskrivet i Interim Standard EIA/TIA- IS54-A Sid 61.

Figur 4 visar närmare en kodningsenhet för FACCH-data.

Från mobilens FACCH-generator inkommer 49 bitar i ett FACCH-block till kodningsenheten. I denna finns en beräkningsenhet 1 för att beräkna 16 st CRC-bitar (cyclic redundancy check) medelst vissa generatorpolynom. De så bildade 65 bitarna tillförs en faltning- skodare 2 med en takt R=1/4 och därefter en interleaver 3, som liksom kodaren enligt figur 3 avger 260 bitar ut mot mobilens skurgenerator (ev via en modulo-2-adderare för kryptering av data).

Ovanstående är beskrivet i Interim Standard EIA/TIA-IS54-A sid 57-67 (för UcHyoch sid 130-134 (för FAccH). 10 15 20 25 D30 469 051 I mobilstationens mottagare används en kanalavkodare 5 (figur 2) som utför en faltningsavkodning enligt Viterbialgoritmen. Denna algoritm är förut känd och är beskriven i exempelvis 1. "Theory and Practice of Error Control Codes" av Richard E Blahut (Addision-Wesley Publishing Company) ISBN O-201-10102-5 pp 347-388 liksom i 2. "The Viterbi Algorithm" av G David Forney Jr "Proceedings of the IEEE, Vol.61 No.3, March 1973 pp 268-278. En fullständig beskrivning av denna algoritm görs därför ej här.

I Viterbialgoritmen förekommer en "metrik“ som anger hur mycket de mottagna bitarna skiljer sig från de övergàngsbitar som fås ur trellisdiagrammet för den använda faltningskodaren. Trellis- diagrammet är givet ur en given kodare som framgår av figur 12.3 i referensen 1 ovan. Vid övergång från en nod till nästa nod i trellisdiagrammet fås en deltametrik som anger hur mycket mottagna bitar skiljer sig från de i trellisdiagrammet angivna bitarna vid övergång från noden till nästa nod.

Figur 5 visar ett enkelt trellisdiagram för en (2,1) faltningskod och med endast 4 tillstànd. I praktiken används en avkodare med 32 tillstånd. Det förenklade trellisdiagrammet avser endast att Visa principen vid avkodning_och-hur denna används i samband med föreliggande metod.

Vid avkodningen undersökes såsom känt ett antal möjliga vägar genom trellisdiagrammet med ledning av mottagna kodord 00, 01, 10 och 11. Undersökningen görs nod för nod till dess att ett helt datablock är avkodat. Detta datablock omfattar 260 bitar vid FACCH och 178 bitar vid UCH (enligt figur 3 och 4) och varje kodord är 4 resp. 2 bitar. Vid övergång från en nod till nästa nod fås en viss "delmetrik" som definieras som skillnaden mellan det avkodade kodordet enligt trellisdiagrammet och det mottagna kodordet. Då hela blocket avkodats erhålles en viss "väg" genom trellisdiagrammet med minst ackumulerad metrik mj efter j noder, och motsvarande detekterade bitar anses vara de mest sannolika utsända bitarna i dataordet. ' 8 10 15 20 25 I figur 5 har som exempel denna mest optimala våg utritats (streckad).

Enligt den föreslagna metoden avbryts avkodningen av ett 260- eller ett 178-bitars dataord innan samtliga bitar avkodats dvs j < 89 för UCH eller j < 65 för FACCH enligt exemplet, varvid en ackumulerad min. metrik mj erhålles som motsvarar den streckade vägen i figur 5.

Om ett datablock med FACCH-data har avkodats med en takt R = 1/2 som UCH-data kodats med på sändsidan, bör den ackumulerade metriken mj öka mer nod för nod än om samma FACCH-data avkodats med den takt R = 1/4 som använts vid kodningen av samma FACCH- data. Analogt bör metriken mj öka mer nod för nod om UCH-data avkodas med R = l/4.

Diagrammet enligt figur 6 visar den ackumulerade min.metrikför- delningen vid avkodning av ett FACCH/UCH-ord.

Diagrammet visar fördelningen för ackumulerad min.metrik och för de fyra möjliga avkodningarna i (R = 1/4 respektive 1/2). 1. FACCH-data avkodat av en FACCH-avkodare (R = 1/4) 2. UCH-data avkodat av en FACCH-avkodare 3. FACCH-data avkodat av en UCH-avkodare (R = 1/2) 4. UCH-data avkodat av en UCH-avkodare.

Diagrammet visar som väntat att den ackumulerade metriken blir minst för avkodningen enligt 1 och 4, eftersom respektive datablock avkodats med rätt takt (R = 1/4 respektive 1/2). Vidare kan konstateras att skillnaden i metrik mellan 2 och 4 är större än mellan 1 och 3. *w 10 15 20 25 30 469 051 Enligt den föreslagna metoden hàrdavkodas först inkommande FACCH/UCH-block eller en del därav som om detta block utgjordes av FACCH-data, dvs med takten R = 1/4.

Flödesschemat enligt figur 7 visar hur avkodningen enligt den föreslagna metoden utförs.

Enligt block 1, figur 7 utförs således avkodning av j noder i FACCH/UCH-datablocket, där j < totala antalet noder i avkodaren, och enligt Viterbialgoritmen (figur 5).

Därefter bestäms den minsta ackumulerade metriken ml = (mj) min efter j noder. Ett tröskelvärde T1 och ett annat T2 är bestämt på förhand genom exempelvis simuleringar så att minimal felsanno- likhet uppnås.

Värdet ml jämförs därefter med tröskelvärdet Tl, block 3.

Om ml < T1 ("Nej“), innebär detta att det anses vara säkert att FACCH-data mottagits och avkodningen av FACCH-datablocket utförs. Lämpligen används nu s k mjuk-avkodning, vilket innebär att de mottagna_bitarna.viktas.med.ett.värde som är propor- tionellt mot sannolikheten för att bitarna är rätt detekterade.

Avkodningsraten är R = 1/4 för FACCH-data, block 4.

Om ml > Tl ("Ja") lagras värdet på ml och datablocket avkodas som om det var UCH-data dvs R = 1/2. Avkodningen kan här utföras med ett annat antal noder k än den föregående avkodningen för j noder. Det är emellertid lämpligt att avkoda för samma antal noder (k=j) i trellisdiagrammet som för FACCH, block 5 och 6.

Vid den senare avkodningen, dvs för R = 1/2 fås ett nytt minsta värde m2 pà den ackumulerade metriken mk och differensen (ml - m2) bildas, block 6.

Jämförelse görs nu, block 7, om denna differens (ml-m2) är större än eller mindre än det andra på förhand bestämda tröskelvärdet T2. 469 051 10 15 20 25 10 Om (ml-mz) < T2 ("Nej") avkodas datablocket som om detta var FACCH-data (R = l/4) , block 8. Avkodningen utförs antingen från början av blocket eller från och med noden k. I det förra fallet används lämpligen mjuk avkodning och i det senare endast hård avkodning.

Om (ml-mz) > 'I'2 ("Ja") avkodas datablocket som om detta var UCH- data (R = 1/2) , block 9. Avkodningen utförs antingen från början av blocket eller från och med noden k och medelst mjuk- resp. hàrdavkodning såsom vid FACCH-data.

Liksom ovan (block 4 och 5) används mjuk-avkodning vid den fullständiga avkodningen av FACCH/UCH-blocket.

Diagrammet enligt figur 8 visar liksom diagrammet enligt figur 6 ackumulerad min.metrik vid avkokdning av ett FACCH/UCH-block efter det att differensen (ml-mz) jämförts med tröskeln T2 som kan vara bestämd på förhand genom simulering och för att få minimal felsannolikhet. 1. visar metrikfördelnignen då UCH-data avkodats av en FACCH- avkodare. 2. visar metrikfördelningen då UCH-data avkodats av en UCH- avkodare.

Vid jämförelse av diagrammet enligt figur 8 med diagrammet enligt figur 6 kan man se att felsannolikheten (resp. streckade ytor) har minskat. Åtgärden att bilda differensen (ml-mz) och jäm- förelse med tröskeln T2 har alltså givit ytterligare förbättrad avkodning. 1"» .

Claims (7)

10 15 20 25 30 11 469 (351 P A T E N T K R A V

1. Metod att detektera kanalidentiteten för ett antal kanaler i ett mobilradiosystem i vilket varje kanal representeras av en tidlucka och ett antal kanaler som skall identifieras represen- teras av motsvarande antal tidluckor (TSO-TS5) ingående i en ram (R), varvid åtminstone en kanal (FACCH) av en första identitet och resterande kanaler i ramen (R) av en andra identitet (UCH) är kanalkodade medelst faltningskodning med en första (R1) respek- tive en andra rat (R1) så att vid.motsvarande kanalavkodning i en mottagare med motsvarande faltningskod enligt Viterbialgoritmen kunna separera kanalerna i nämnda första och andra identitet, k ä n n e t e c k n a d av att en viss del av data i en inkommande skur, vilken kan representera en kanal av antingen nämnda första (FACCH) eller nämnda andra (UCH) identitet avkodas medelst faltningsavkodning med en rat (R1) som svarar mot raten vid kodning av den första identiteten (FACCH), varvid en viss ackumulerad metrik (ml) efter ett första antal noder i Viterbi- algoritmen erhålles, och att värdet av nämnda metrik jämförs med ett visst tröskelvärde (T1), varvid om ml < Tl data i skuren avkodas med den rat som svarar mot kanaler av den första identiteten.

2. Metod att detektera kanalidentitet enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den inkommande skuren avkodas medelst faltningskodning med en rat (R2) som svarar mot raten vid kodning av den andra identiteten (UCH), varvid en viss ackumu- lerad metrik (m2) efter ett andra antal noder i Viterbialgoritmen erhålles, att differensen (ml-m2) mellan nämnda metriker från faltningsavkodningen med nämnda första respektive andra rater (Rl, R2) bildas och jämförs med ett andra tröskelvärde (T2), varvid l a) om differensen (ml-m2) är mindre än det andra tröskelvärdet T2, resterande del av skuren avkodas med den rat som svarar mot nämnda första identitet av kanaler, medan om 46,9 051 12 lO 15 b) differensen är större än det andra tröskelvärdet (T2) , resterande delen av skuren avkodas med den rat som svarar mot nämnda andra identitet av kanaler.

3. Metod enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda första antal noder är lika med nämnda andra antal noder.

4. Metod enligt patentkrav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att avkodningen (block 8) efter nämnda jämförelse (block 7) utförs från början av ett datablock (FACCH eller UCH) .

5. Metod enligt patentkrav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att avkodningen (block 8) efter nämnda jämförelse (block 7) utförs från och med den nod som befinner sig efter nämnda andra antal noder.

6. Metod enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d av att avkodningen utförs medelst mj ukavkodning.

7. Metod enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d av att avkodningen utförs medelst hárdavkodning. (f