SE506999C2 - Förfarande för datatransmission och användning av förfarandet - Google Patents

Description

506 999 2 Interferensnivån kan minskas särskilt effektivt genom att använda bägge ovan nämnda metoder samtidigt. Genomförandet förknippas emellertid med tekniska problem särskilt då de kanaler som använder frekvenshopp även använder frekvensen för utsändningskanalen. Då sänds fyllnadsskurar på överföringskanalen även under diskontinuerlig sändning när utsändningskanalens frekvens står i tur att användas. Då mobiltelefonen tar emot dessa fyllnadsskurar, kan den tolka dem som normala skurar som överför talinformation, och då är mobiltelefonens respons en felsignal i stället för brus, som hörs som ett störande ljud.

Till följd av detta problem har man inte allmänt använt diskontinuerlig sändning vid downlink-förbindelse, dvs. från basstationen till mobiltelefonen.

Syftet med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande för diskontinuerlig sändning, vid vilket ovan nämnda olägenheter avskaffats. Förfarandet enligt uppfinningen kännetecknas av det som anförs i den kännetecknande delen av patentkrav 1.

Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen beskrivs i de osjälvständiga patentkraven.

Uppfinningen beskrivs nedan med hjälp av ritningar, i vilka Figur 1 visar strukturen av TDMA-ramen i GSM-systemet; figur 2 visar skurar överförda i DTX-tillstånd, då frekvenshopp inte används; figur 3 skurar överförda i DTX-tillstånd då frekvenshopp används; figur 4 visar förfarandet enligt uppfinningen som flödesplan; figur 5 visar ett sätt att koda skuren enligt uppfinningen som flödesplan och figur 6 visar en alternativ utföringsform av sättet att koda skuren enligt uppfinningen som flödesplan.

Följande beteckningar har använts i figurerna: T Svans D Datablock S Stöldbit TS Undervisningssekvens 3 G Skyddsperiod I Tom tidslucka A SACCH signaleringskanal VAD Detektering av talaktivitet SID Block i SID-ram DTX-B Kodning av skur enligt uppfinningen Uppfinningen beskrivs i närmare detalj med hjälp av exempel, i vilka uppfinningen tillämpas i GSM-systemet. Därför skall vi nedan först studera GSM-systemets ramstrttlcttir, samt utförandet av diskontinuerlig sändning och frekvenshopp i systemet GSM-systemet har även beskrivits i exempelvis följande skrifter: M.Mouly, M-B PautetzThe GSM System for Mobile Communications, 1992, and British Telecom Technology Journal, vol. 8, No 1, January 1990, MILLI-Iodges "The GSMRadio lnterface", pp. 31-43.

GSM-systemet är ett TDMA-system (Time Division Multiple Access System) som använder flera sändningsfrekvenser. Ramstrulcturen som används i systemet visas i figur l. En TDMA-ram har åtta tidsluckor, och i var och en kan skuren för en transmíssionskanal överföras. En såkallad normal skur omfattar tvâ 58 bits block för överföring av information. En bit i vardera blocket, “stöldbiten", anger om blocket överför data eller signaleringsinformation Förutom ovan nämnda block finns det ._mitt i skuren en 26 bits undervisningssekvens, och i vardera änden av skuren finns 3 svansbitar. Dessutom finns det mellan två skurar en skyddsperiod som motsvarar en tid av 8.25 bitar. Det bör noteras att bitarna i tvâ datablock som skall överföras överlappats på vardera sidan av undervisningssekvensen.

Talsignalen uppdelas i talramar, som omfattar åtta 57 bits block. Dessa talramar överförs överlappade så att varje skur innehåller ett block av åtta successiva talramar. Följaktligen överförs en talram i åtta successiva skurar. De fyra första skurarna innehåller alltså även data fi-ån föregående talram och de fyra senare innehåller även data från följande talram. Talramen kan gvetvis innehålla även annan information än tal. Nedan avses med "ram" och "talram" ramen för information som skall överföras, och en ram bestående av tidsluckorna i de olika transmissionskanalerna kallas "TDMA-ram".

Undervisningsselcvensen används för att mäta kanalens respons och för att anpassa mottagaren till denna för respektive skur. GSM-systemet definierar åtta olika undervisningssekvenser. De har goda autokorrelationsegenskaper, så att kanalens 5Û6 999 4 respons kan definieras med enbart korrelatíonsmätning. Dessutom har undervisningssekvensema låg korskorrelation, så att interferensen på samma kanal är låg i synkroniserat fillstånd. De undervisningssekvenser som skall användas är permanent programmerade i mobiltelefonen, och basstationen informerar mobiltelefonen om identiteten hos respektive undervisningssekvens som skall användas.

Diskontinuerlig sändning inom GSM-systemet definieras som följ er. Detektering av talaktivitet VAD i sändare observerar tal och pauser i en förbindelse. Talsignaler överförs inte under en paus, och detta tillstånd kallas nedan "DTX-tillstånd" (diskontinuerlig sändning). Analogt kallas det tillstånd i vilket talsignalen överförs ' "normaltillstånd" nedan. ' Då mottagaren detekterar att sändaren inte sänt talramar, noterar den ramen som "dålig", vilket kallas BFI-ftmktion (Bad Frame Indication). Mottagaren alstrar brus under denna period, så att en diskontinuerlig insignal inte hörs som en avbruten förbindelse i mottagaren. I BTX-tillståndet överför sändaren i stället för tal de parametrar som beslcriver slaget av brus. Överföringen av dessa parametrar kräver emellertid endast en oansenlíg mängd data, och alltså kort överföringstíd jämfört med talöverföring. Brusparametrama överförs i såkallade SID-ramar (Silence Information Description).

Nedan studeras BTX-tillståndet då frekvensen för utsändningskanalen inte används.

Då sändaren hamnar i DTX-status sänder den en SID-ram efter den sista talramen, och därefter regelbundet en SID-ram med 480 ms intervaller. Figur 2 visar denna multiram, som omfattar 104 TDMA-ramar och räcker 480 ms. Signaleringjskanalen SACCH (Slow Associated Control Channel) fortsätter att vara aktiv även i DTX- tillståndet. En SACCI-lI-ram sänds under nämnda period på 480 ms, och den använder fyra tidsluckor A. Det konfinuerliga BTX-tillståndet är sålunda periodiskt beträfiande användningen av tidsluckor, och det innehåller alltid fyra aktiva SACCH-skurar och SID-ramen som överförs i åtta skurar. Inga andra skurar överförs. I normaltillständ överförs en fidslucka för varje TDMA-rarn, med undantag av tomma ramar I.

Informationen i talramen. överlappas diagonalt i åtta tidsluckor, så att en ny talrarn börjar i var fjärde TDMA-ram, och varje talram överförs i åtta tidsluckor. Sålunda överför en skur alltid data från två talramar. Mottagaren måste observera de ramar 506 999 s som inte sänts i BTX-tillståndet och notera dem som dåliga ramar (BF'I; Bad Frame Indication). Därefter alstrar talkodaren bakgrundsbrus under BTX-tillståndet.

Det finns flera sätt för mottagaren att idenüfiera dåliga ramar. Det allrnännaste är att mäta skurens kvalitet samtidigt med andra metoder. Vid mätning av skurens kvalitet används korrelationsmäming av en mottagen undervisningssekvens i förhållande till undervisníngssekvensens kända bitsekvens.

Enligt en utíöringsform mäter mottagaren skilt kvaliteten hos halva talramar, sk. ramhalvor. Ifall vardera ramhalvan inehåller minst ett block avläst i en skur av god kvalitet, tolkar mottagaren i allmänhet en sålunda erhållen talram som en god ram och' upprepar den I den situation som illustreras i figur-2 sänds inte alls de talramar vilkas alla block skulle ingå i TDMA-ramarna 0-50 och 60-102 i BTX-tillståndet. Sålunda tolkar mottagaren alla ifiågavarande talramar som dåliga och ersätter dem med brus.

Den talram som föregår SID-ramen omfattar fyra fidsluckor, i vilka skurar inte sänds, och fyra tidsluckor, i vilka SlD-ramens information sänds. Den talram som följer efter SID-ramen motsvarar den talram som föregår SID-ramen. Mottagaren måste alltså notera dessa ofullständiga ramar som dåliga ramar.

Vi undersöker talramen i figur 2, som skulle överföras i TDMA-ramarna 47-55. I TDMA-ramarna 52f55 överförs SID-information, så att respektive skurar överförs.

Sålunda kan mottagaren av den senare ramhalvan av talrarnen feltoka en dålig ram som en god ram Skurar motsvarande talramens första halva sänds emellertid inte alls, så att denna ramhalva definieras som dålig. Då den forsta ramhalvan i denna talram är dålig och den andra ramhalvan är god, tolkar mottagaren hela talramen som dålig. Analogt består en talram som skulle överföras i TDMA-ramania 56-63 av en första ramhalva, som definieras som god, och en andra ramhalva, som definieras som dålig. Sålunda tolkas även denna ramhalva som dålig i sin helhet.

Signaleringsramarna A påverkar inte mottagarens DTX-funkrion. Sålunda behandlar mottagareni den situation som illustreras i figur 2 alla talramar som dåliga ramar.

Figur 3 visar en situation i vilken diskonfinuerlig sändning används på en downlink- och på transmissionskanalen används frekvenshopp, så att en av de använda frekvensema är den som utsändningskanalen använder. 'I situationen i figuren används tre frekvenser, och frekvensen ändras regelbundet, så att tre successiva 506 999 6 tidsluckor alltid motsvarar tre olika frekvenser. De frekvenser som sammanfaller med utsändningskanalens frekvens är snedstreckade.

Då diskonfinuerlig sändning används tillsammans med fiekvenshopp, sänder basstafionen i DTX-tillståndet fyllnadsskurar på utsändningskanalens frekvens. Vi studerar åter en talram, som inormaltillstånd skulle sändas i TDMA-ramarna 47-55.

Skurarna sänds i TDMA-ramarnas 52-55 tidsluckor, då SID-information sänds i dem Sålunda definieras den andra ramhalvan italramen som god i mobiltelefonen.

Den forsta ramhalvan som skall överföras i TDMA-ramarna 47-50 innehåller den fidslucka som skall överföras i TDMA-ramen 48, i vilken nu sänds en fyllnadsskur, då tidsluckan sammanfaller med utsändningskanalens frekvens. Mottagaren definierar dennaskur som god", och då den första ramhalvan sålunda innehåller ett block som definierats som gott, kan mobiltelefonen definiera också den första ramhalvan som god. Sålunda kan hela talramen felaktigt tolkas som god, fastän de block som sänts i fyllnadsskurarna inte innehåller egentlig information.

Analogt skulle en talram som i normaltillstånd skulle överföras i TDMA-ramarna 56-63 tolkas som god, då den andra ramhalvans två block (TDMA-ramarna 60 och 63) ingår i de fyllnadsskurar som skall sändas på utsändningskanalens frekvens.

Vidare omfattar en talram, som i nonnaltillstånd skulle sändas i TDMA-ramarna O- 7, en första ramhalva, i vilken fyllnadsskiirama sänds i TDMA-ramarnas 0 och 3 tidsluekor, och en andra ramhalva, i vilken fyllnadsskuren sänds i TDMA-ramens 6 tidslucka. Sålunda kan även denna talram felaktigt tolkas som god i mobiltelefonen Talramarnas ramhalvor innehåller i ovan nämnda fall alltid 1-4 skurar, som inte innehåller information, men vilka har god signalkvalitet Då pseudoslumpmässig hoppfrekvens används, kan t.o.m. alla block i en hel talram sändas, fastän de inte innehåller information I dessa fall fungerar inte identifiering av en dålig ram baserad på av skurkvalitet i en mobiltelefon. Detta fel i EFI-funktionen förorsakar en respons av dålig kvalitet i mobiltelefonen, då flera talramar passerar en cyklisk redundanskontroll (CRC Cyclíc Redundancy Check), fastän de inte överför tal. Identifieringen av dålig ram som baserar sig på skurens kvalitet kan avvika från det koncept som beskrivs ovan, men motsvarande problem förekommer även med övriga kända altemativa lösningar.

Den grundläggande tankegången i uppfinningen är att de fyllnadssloirar som skall sändas på utsändningskanalens frekvens kodas sålunda att mobiltelefonen styrs att 506 999 7 behandla de ramar som avlästs i fyllnadsskurarna som dåliga, varvid man undviker upprepning av felaktiga data som talramar innehållande information.

Figur 4 illustrerar användningen av en TDMA-tidslucka vid tillämpning av ett förfarande enligt uppfinningen. Om basstationen använder diskontinuerlig sändning på downlink-vägen, mäter detekteringen av talaktivitet VAD huruvida informationen som skall sändas är tal eller brus. Om informationen är tal, eller om diskontinuerlig sändning inte alls används, eller om tidsluckan hör till signaleríngskanalen, utförs kodning som i normaltillstånd för skuren, och skuren utsänds. Om VAD definierar informationen som bms, övergår man i TDX-tillstånd. Då utförs kodningen beroende på om fidsluekan som skall sändas är på utsändningskanalens frekvens.

Om tidsluckan inte är på utsändningskanalens 'frekvens,"sänds skuren endast om den innehåller ett SID-block, i annat fall ignoreras tidsluckan. Om tídsluckan är på utsändningskanalens frekvens, utförs kodning enligt uppfinningen för skuren, betecknat som DTX-B, och skuren sänds.

Figur 5 visar en utföringsform av uppfinningen för att koda en skur. I denna används i fyllnadsskuren som skall sändas på utsändningskanalens frekvens en undervisningssekvens, som awiker från den undervisningssekvens som används i normaltillstånd. Då tolkar mobiltelefonen ett mottaget block som dåligt på basen av de korrelationsmämingar som gjorts i mobiltelefonen. Företrädesvis väljs den nya undervisningssekvensen så att dess korskorrelation med en i nonnaltillstånd använd undervisningssekvens är så låg som möjligt. Då tolkar mobiltelefonen det mottagna blocket som dåligt med maximal sannolikhet En normal undervisníngssekvens används givetvis i de skurar i vilka SID-ramens block överförs.

Det är särskilt fördelaktigt att välja den undervisningssekvens som används i íyllnadsskuren så att dess korskorrelationsegenskaper är goda i förhållande till alla de undervisningssekvenser som används inom systemet i normaltillstånd. Då räcker en undervisningssekvens för detta som kan användas i alla kommunikationskanalers fyllnadsskurar. Genom att välja undervisningssekvensens bitsekvens så att dess korskorrelafionsegenskaper är lika goda med alla undervisningssekvenser som korskonrelationen mellan alla tidigare använda undervisningssekvenser, uppnås en lika låg interferensnívå på samma kanal som med övriga undervisningssekvenser. Exempelvis inom GSM-systemet kan man företrädesvis som undervisningssekvens använda bitselwensen (BN6 l, BN62...BN86) = (0,l,l,l,0,0,0,l,0,l,l,l,0,0,0l,0,l,l,l,0,0,0,l,O,l), i vilken BN (Bit Number) avser bítens ordningsnummeri skuren. 506 999 Altemativt kan man som undervisningsskur för fyllnadsskziren välja någon annan undervisningssekvens definierad inom systemet än den som används på transmissionskanalen i fråga. Då meddelar basstationen åt mobiltelefonen identiteten hos den undervisningssekvens som skall användas i normaltillstånd, men använder någon annan undervisningssekvens i fyllnadsskurarna på utsändningskanalens frekvens. Då mobiltelefonen utför konelationsmäming av en mottagen signal i förhållande till den undervisningssekvens som meddelats den, får man även i detta fall som resultat en låg korrelafion, och den mottagna skuren tolkas som dålig.

Figur 6 visar en annan 'utföringsform "av kodningen' enligt uppfinningen I den ' noteras de delar avtalramarna som kall sändas under DXT -tillstånd som signalering med lijälp av en stöldbit. I BTX-tillståndet instålls denna stöldbit i signaleringstíllstånd (värde 1 i GSM-systemet) för de talramsblock av skurar som sänds i samband med SID-ramar samt för fyllnadsskurar som skall sändas på utsändningskanalens frekvens. I SlD-ramarnas block inställs stöldbiten givetvis i datatransmissionstillstånd (värdet O).

Vid användning av en stöldbit styrs alla de skurar som innehåller verklig signalefiekt under BTX-tillståndet till mottagningen av signaleringsdata i telefonen' Då telefonen använder en stark felkontroll i ftmkfionen för mottagning av signaleringsramar, blir ramar riktade till signaleringskanalen förkastade, och förorsakar sålunda inte signaleringsfel. Interferens undviks emellertid tmder diskontinuerlig sändning, då ramar riktade mot signaler-ing vid dekodning av tal behandlas som ramar noterade som dåliga (BFI), och sålunda förhindrar man att mottagna ramar upprepas som talramar innehållande information.

Med förfarandet enligt uppfinningen uppnås ansenliga fördelar jämfört med tidigare känd teknik. Med förfarandet undviker man upprepning av felaktiga data som talramar i en mobiltelefon vid diskontinuerlig sändning. Fastän utsändningskanalens fiekvens används under DTX-tillståndet, tolkar mobiltelefonen ramar mottagna från fyllnadsskurar som dåliga och alstrar brus som respons.

Konceptet kan tillämpas utan väsentliga förändringar på det existerande mobiltelefonbeståndet. Sålunda möjliggör konceptet användning av diskontinuerlig sändning på downlink-nansmissionsväg i existerande system. Man kan alltså minska 506 999 9 interferens på samma kanal inom systemet och utnyttja transmissionskanalerna effektivare.

Vissa tillämpningar av förfarandet enligt uppfinningen har beskrivits ovan.

Principen enligt uppfinningen kan naturligtvis varieras inom skyddsomfanget för patentkmven, t. ex. beträzffande utförandedetalj er och tillämpningsområden.

Uppfinningen begränsas inte till GSM-systemet, utan kan tillämpas även på övriga telekommunikationssystem. Vidare lämpar sig förfarandet väl för överföring av annan information än tal. Analogt avses med "data" vilken som helst information som överförs i digital form.

Claims (13)

10 15 20 30 35 506 999 10 Patentkrav

1. Föifarande for utförande av diskontinuerlíg sändning inom ett mobiltelefonsystem vid överföring av data från basstaiionen till mobiltelefonen, varvid en utsändningskanal används och utsändningskanalens frekvens även används av en eller flera transmissionskanaler som använder fiekvenshopp, och varvid man sänder fyllnadsskurar under BTX-tillståndet på utsändningskanalens frekvens, kännetecknat av att den skur som under BTX-tillståndet skall sändas på utsändningskanalens frekvens kodas sålunda att mobiltelefonens mottagningslcetsar styrs att behandla ramar bestående av ett eller flera block avlästa i skurarna som dåliga ramar, och sålunda förhindras att ramarna behandlas som talramar innehållande information.

2. Förfarande enligt patentkrav l, kännetecknat av att under diskontinuerlig sändning kodas ett eller flera block av fyllnadsskurar som skall sändas på utsändningskanalens fiekvens som signaleringsblock.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att under DTX-tillståndet kodas det andra blocket av en skur som skall sändas på en eller flera utsändningskanalers frekvens, vars första datablock är ett SID-block, som signaleringsblock -

4. F örfarande enligt patentlcrav 2 eller 3, kännetecknat av att nämnda kodning utförs med hjälp av stöldbiten för blocket som skall sändas.

5. Förfarande enligt patentlcrav 4, kännetecknat av att vid nämnda kodning ges stöldbíten värdet l.

6. Förfarande enligt patentlcrav 1, kännetecknat av att i fyllnadsskuren som under DTX-tillståndet skall sändas på utsändningskanalens frekvens används en undervisningsfrekvens, som avviker från undervisningsfrekvensen for de skurar som i nonnaltillstånd sänds på transmissionskanalen.

7. Förfarande enligt patentkiav 6, kännetecknar av att fyllnadsskurens undervisningssekvens väljs så att den mottagna ramen behandlas som en dålig ram på basen av resultatet av en korskorrelationsbestämning i mobiltelefonen, mellan dels den mottagna undervisningssekvensen och dels en eller fler undervisningssekvenser som används i normaltillstånd. 10 15 20 25 506 999 ll

8. Förfarande enligt patentkrav 6, kännetecknat av att fyllnadssknirens undervisningssekvens väljs så att att den mottagna ramen behandlas som en dålig ram på basen av resultatet av en korskorrelationsbestämning i mobiltelefonen, mellan dels den mottagna undervisningssekvensen och dels den undervisningssekvens som meddelats mobiltelefonen.

9. Förfarande enligt något av patentlcraven 6-8, kânnetecknat av att den bitsekvens som används som tmdervisningsselcvens för fyllnadsskuren väljs så att dess korskorrelation med en eller flera undervisningssekvenser i bruk

10. Förfarande enligt något av patentkiaven 6-9, kännetecknat av att bitsekvensen ' (0,1, l,'1,0,0,0l,0¿1,l,l,0,0;0; 1,0,l,l,1,0,0,'0, 1,0,l) används som " undervisningsfrekvens för fyllnadsslmren som sänds på utsändningskanalen (BCCH). ^

11. Förfarande enligt något av patentlcraven 6-10, kännetecknat av att de fyllnadsskxirar som skall sändas i BTX-tillståndet på utsändningskanalens frekvens använder en undervisningssekvens som lagrats i systemets mottagarorgan som inte är samma som den undervisningssekvens som används på denna tmnsmissionskanal i normaltillstånd, och vars identifierare överförts till mobiltelefonen.

12. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kânnetecknat av att med hjälp av en kodning utförd för skuren styrs mobiltelefonen att alstra brus som respons pâ en mottagen skur.

13. Användning av förfarandet enligt något av föregående patentlcrav inom GSM- systemet.