SE516593C2 - Metod och system för tidsinpassning av en ram i ett kommunikationssystem - Google Patents

Description

25 30 35 45162 5933 för att separera kanalerna. När väl kanalerna har kodom- vandlats multiplexeras de av multiplexor 26 upp pà Tl- linjen 16. En styrenhet 28 styr alla aspekter hos BSC:n 12.

BTS:n 14 tar emot de flera röstsignalerna från Tl- -linjen 16 och demultiplexor 30 separerar röstkanalerna (XCVR) 32. Sändtagarna 32 modulerar de mottagna röstsignalerna och dirigerar dem till en av flertalet sändtagare för radiosändning via en antenn 34. En kombinerare/sepa- rerare 36 kopplar de flera sändtagarna 32 till antennen 34. BTS:n 14 har en mottagare 38 för det globala posi- (GPS), klaras närmare nedan. En styrenhet 40 koordinerar och tioneringssystemet vars funktion kommer att för- styr alla aspekter hos BTS:n 14.

De mottagna röstsignalerna från PSTN 20 innefattar inte någon av den styrinformation som krävs för att BSC:n 12 skall kunna kommunicera med BTS:n 14. Denna styrinfor- mation läggs till av BSC:n 12. Styrinformationen och kod- omvandlad röstdata sänds i en ram. Ett exempel på en tidigare känd ram 50 visas i fig 2. Den tidigare kända ramen 50 innefattar 320 bitar och 20 ms lång. Ramen 50 37 bitar styr- 42 bitar för en universell har ett synkroniseringsord på 35 bitar, data, 202 bitar data (tal), tidräknare (UTC) och 4 T-bitar. vokodaren för 8 Kbps användes endast 166 av de 202 I den tidigare kända bitarna för röstsignalen. Eventuella förändringar hos vokodare i förhållande till COMA-standarden måste passa inom en ram på 16 Kbps om inte en omfattande omkonstruk- tion av andra delar i arkitekturen vidtas. För att upp- fylla de önskade röstkvalitetstandarderna valdes en vokodare med 13,25 Kbps. Detta kräver 265 databitar per ram.

En ny ramstruktur togs fram för att åstadkomma För det första används vilket ökar antalet till- gängliga databitar till 202. UTC-bitarna skickas endast vokodningssystemet med 13,25 Kbps. alla tillgängliga databitar, på länkar som inte har full hastighet, vilket frigör 42 10 15 20 25 30 35 5126 593 3 bitar. Hamming-koddelen hos styrdatabitarna elimineras såsom varande onödiga, vilket frigör 5 bitar. Indikatorn för dålig ramkvalitet reduceras till 9 bitar. Ramsekvens- bitarna måste emellertid ökas med 1 bit. Alla dessa för- ändringar tillåter 253 bitar per ram, vilket är 12 bitar färre än de nödvändiga 265 bitarna.

De 4 T-bitarna användes sällan, och deras enda funk- tion är att reservera tid i det fall då en ram måste på- skyndas tidsmässigt. Vidare behövdes inte ram- och tids- inpassningsbitarna i varje ram, men förväntades av BTS:n 14 och BSC 12. och tidsinpassningssystem och -metod som använder färre Det finns således ett behov av ett ram- bitar per ram för att frigöra bitar för data.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig 1 ett blockschema över delar av ett cellulärt koduppdelningsmultiaccesstelefonsystem (CDMA-telefon- system); Fig 2 är ett schema över en tidigare känd ramstruk- tur; Fig 3 är ett schema över en ny ramstruktur; Fig 4 är ett flödesschema över processen som används i en bassändtagarplats för att inpassa en ramsekvens; Fig 5 är ett flödesschema över processen som används i en basplatsstyrenhet för att inpassa ramsekvensen; Fig 6 är ett flödesschema över en process för detek- tering av ett dynamiskt synkroniseringsord; och Fig 7 är ett flödesschema över en annan process för detektering av ett dynamiskt synkroniseringsord.

DETALJERAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning tillhandahåller ett förbätt- rat ram- och tidsinpassningssystem och -process för ett kommunikationssystem. Ram- och tidsinpassningssystemet reducerar de administrativa bitarna eller styrbitarna, vilket frigör bitar för röst eller data och tillåter där- igenom bättre röstkvalitet eller högre datahastigheter.

I digitala cellulära kommunikationssystem är det viktigt att ramarna eller tidsluckorna från olika bas- 10 15 20 25 30 35 A516 593 4 platser tidskoordineras (dvs sänds med förutbestämda intervall). Underlàtenhet att göra så kan resultera i interferens mellan basplatser och störa hand-off-proce- durer. Direktsekvens-koduppdelningsmultiaccessystem (DS-CDMA-system) åstadkommer tidskoordinering genom användning av GPS-mottagare 38 vid BTS:erna 14 för att tillhandahålla en universell klocka. Genom att använda den universella klockan informerar BTS:n 14 BSC:n 12 om det ramsekvensnummer som skall sändas genom att skicka en raminpassningsparameter. Ramsekvensnumret varierar från O till 7 och BSC:n 12 för in ramsekvensnumret i kontroll- bitarna hos ramen 50.

När väl ramsekvensnumret har justerats inpassas ram- tiden. Inkommande röstdata från PSTN 20 ankommer vid BSC 12 asynkront. Den asynkrona datan från PSTN 20 kodomvand- las och formas till ramar av kodomvandlaren 22 och sänds till BTS:n 14. Eventuell fördröjning som BTS:n 14 intro- ducerar före sändning av ramen resulterar i talfördröj- ning, så den sänder ramen 50 efter det att den modulerats för radiosändning. BTS:n 14 mäter när ramen borde ha sänts i förhållande till när ramen sändes, och skickar en tidsinpassningsparameter till BSC:n 12 för att påskynda eller fördröja sändningen av ramen 50 från BSC:n 12.

Enligt känd teknik fördes T-bitar in i ramen 50 för att tillåta påskyndning av ramen 50. När ramen 50 behöver påskyndas skickas ramen utan T-bitarna, vilket påskyndar nästa ram med 4 bitar eller 250 us. En ram 50 kan för- dröjas genom införande av ett tidsmellanrum innan sänd- ning av nästa ram 50. I den tidigare kända ramstrukturen använde tidsinpassningsparametern 8 bitar, raminpass- ningsparametern använde 3 bitar och 4 T-bitar användes för påskyndning av en ram.

Den nya ramstrukturen (se fig 3) eliminerar T-bitar- na och använder endast 3 bitar för tids- och raminpass- Denna ramstruktur tillhandahåller 265 vilket åstadkommer vokodarhastigheten på ningsparametern. bitar för data, 13,25 Kbps. För att få den nya ramen 60 att fungera krävs uu ~ 10 15 20 25 30 35 516 593 5 omkonstruktion av ram- och tidsinpassningsprocedurerna och synkroniseringsproceduren. Väsentligen tidmulti- plexeras ram- och tidsinpassningsparametrarna över flera ramar. T-bitarna ersätts med ett synkroniseringsord av variabel längd och synkroniseringsdetekteringssystemet omkonstrueras för att spåra synkroniseringsordet av vari- abel längd.

Fig 4 visar ett flödesschema över den nya ram- och tidsinpassningsproceduren såsom den implementeras med hjälp av BTS:n 14. Processen startar vid block 100, eller tillstànd noll hos tillståndsmaskinen. Sedan fastställer tillståndsmaskinen om en raminpassningsparameter (FAP) behöver skickas vid block 102. När inte någon raminpass- ningsparameter behöver sändas vid block 102 laddar till- ståndsmaskinen in en nolla i raminpassningsparametern vid block 104. Om tillståndsmaskinen vid block 102 faststäl- ler att en raminpassningsparameter behöver skickas, så sänds raminpassningsparametern vid blocket 106. Denna sektion säkerställer att raminpassningsparametern på 3 bitar överförs till BSC:n i tillstànd noll (dvs ramsek- vens noll).

Nästa steg fastställer om en tidsinpassningspara- meter (TAP) behöver sändas vid block 108. Om inte någon tidsinpassningsparameter behöver skickas, så laddas noll in i tidsinpassningsparametern vid block 110. Behandling- en väntar sedan vid block 112 till dess att ramsekvens- numret (FS) är noll. När väl ramsekvensnumret är lika med noll vid block 112 återgår behandlingen till block 100.

När tidsinpassningsparametern behöver sändas vid block 108, väntar tillståndsmaskinen till dess att den är i tillstånd 1 (dvs ramsekvensen är lika med 1) vid block 114. Sedan sänds tre av de åtta bitarna hos tidsinpass- ningsparametern till BSC:n 12 vid block 116. Tillstånds- maskinen väntar sedan till tillstånd 2 vid block 118. Tre ytterligare bitar hos tidsinpassningsparametern sänds vid block 120. Tillståndsmaskinen väntar sedan till tillstånd 3 vid block 122. De sista två bitarna hos tidsinpass- :nn-n 10 15 20 25 30 35 516 593 6 ningsparametern sänds vid block 124. Behandlingen återgår sedan till block 100 där processen startar om.

Processen som BSC:n 12 använder vid mottagning av ram- och tidsinpassningsparametern visas i fig 5. Proces- sen startar genom att BSC-styrenheten 28 väntar till dess att den är i tillstånd noll (dvs ramsekvensnumret är lika med 1) vid block 150. Sedan fastställer styrenheten 28 om raminpassningsparametern är skild från noll vid block 152. När raminpassningsparametern är skild från noll inplaneras en raminpassningsprocedur vid block 154. Styr- enheten väntar sedan till dess att den är tillstànd 1 vid block 156. Vid block 158 tas tre bitar hos tidsinpass- ningsparametrarna emot. Styrenheten väntar sedan till dess att den är i tillstånd 2 vid block 160. Vid block 162 tas tre ytterligare bitar hos tidsinpassningspara- metrarna emot. Styrenheten väntar sedan till dess att den är tillstånd 3 vid block 164. Vid block 166 tas de sista två bitarna hos raminpassningsparametern emot. Tidsin- passningsparametern på åtta bitar sätts samman vid block 168. Vid block 170 fastställer styrenheten om tidsinpass- ningsparametern är skild från noll. När tidsinpassnings- parametern är skild från noll inplaneras en tidsinpass- ningsprocedur vid block 172. Efter det att en tidsinpass- ningsprocedur är inplanerad i block 172 återgår behand- lingen till block 150. Styrenheten använder raminpass- ningsparametern för att koordinera att ramsekvensnumret som förs in i ramen skickas från kodomvandlaren 22 till BTS:n med GPS-mottagaren. Styrenheten använder tidsin- passningsparametern för att antingen påskynda eller för- dröja påbörjan av sändningen av ramen. Ramar påskyndas genom införande av ett förkortat synkroniseringord och fördröjs genom fördröjning av sändningen av nästa ram.

Ett synkroniseringsord av normal längd är sexton nollor följda av en etta. Ett förkortat synkroniseringsord är tolv nollor följda av en etta. Sändning av ett förkortat synkroniseringsord påskyndar således ramen med fyra 10 15 20 25 30 35 43516 593 7 bitar, vilket är lika med de fyra T-bitar som förkastades för att påskynda en ram såsom enligt känd teknik.

För att implementera ett kommunikationssystem med två olika synkroniseringsord krävs det en helt ny syn- kroniseringsprocess i BTS:n 14. En process för att uppnå synkronisering vid BTS:n 14 visas i fig 6. Processen i fig 6 fastställer om det mottagna bitmönstret överens- stämmer med antingen det långa eller korta synkronise- ringsordet och det mottagna antalet bitar är lika med det förväntade antalet bitar i en ram som har ett kort eller långt synkroniseringsmönster. Processen startar vid block 200. Giltigt-synkroniseringsord-funnet-flaggan (VSFF) och biträkningen (BC) nollställs vid block 202. En ny bit tas emot och biträkningen räknas upp med ett vid block 204.

Sedan fastställs det om det finns en överensstämmelse mellan de mottagna bitarna och det långa synkronise- ringsmönstret (LSP) vid block 206. När det finns en överensstämmelse vid block 206, fastställer sedan styren- heten 40 om biträkningen är lika med en första bitsumman vid block 208. Den första bitsumman är lika med bitsumman hos en ram med ett långt synkroniseringsmönster, 320 bitar för ramen 60 i fig 3. När en överensstämmelse före- ligger vid block 208 ställs giltig-synkronisering-flaggan vid block 210. När en överensstämmelse inte föreligger vid block 208 nollställs giltigt-synkroniseringsord-fun- net-flaggan vid block 212. Biträkningen nollställs sedan vid block 214 och behandlingen återgår till block 204.

När en överensstämmelse inte föreligger vid block 206, fastställs det om giltig-synkronisering-funnen- -flaggan är ställd vid block 216. När giltig-synkroni- sering-funnen-flaggan inte är ställd återgår behandlingen till block 204. När giltig-synkronisering-funnen-flaggan är ställd, är nästa steg att fastställa om biträkningen är lika med en andra bitsumma vid block 218. Den andra bitsumman är antalet bitar i en ram som har ett förkortat synkroniseringsord, 316 i fallet med ram 60 i fig 3. Be- handlingen återgår till block 204 när biträkningen inte 10 15 20 25 30 35 516 593' s är lika med den andra bitsumman. När biträkningen är lika med den andra bitsumman, är nästa steg att fastställa om det finns en överensstämmelse mellan de mottagna bitarna och det korta synkroniseringsmönstret vid block 220. Be- handlingen återgår till block 204 när det inte finns någon överensstämmelse mellan de mottagna bitarna och det korta synkroniseringsmönstret vid block 220. Biträkningen nollställs vid block 214 när det finns en överensstäm- melse mellan det korta synkroniseringsordet och de mot- tagna bitarna.

Användning av processen i fig 6 tillåter för BTS:n 14 att på ett korrekt sätt detektera när antingen ett långt eller ett kort synkroniseringsord har skickats av kodomvandlaren 22 hos BSC:n 12. Synkroniseringsordet av variabel längd tillåter för kommunikationssystemet 10 att tidsinpassa ramarna utan att använda T-bitarna och därför öka den användbara datahastigheten.

En andra metod för att åstadkomma synkronisering genom användning av två synkroniseringsord visas i fig 7.

Processen startar vid block 250. En första och andra flagga nollställs vid block 252. svarar det långa synkroniseringsordet och den andra flag- Den första flaggan mot- gan motsvarar det korta synkroniseringsordet. bit tas emot vid block 254. fastställer BTS-styrenheten om de mottagna bitarna En ny data- Vid block 256 (data- strömmen) överensstämmer med ett långt synkroniserings- (dataström) mönster. När den mottagna dataströmmen överensstämmer med fastställer styrenheten om en första flagga inte är ställd och en det långa synkroniseringsordet vid block 256, andra flagga är ställd vid block 258. När den första flaggan inte är ställd och den andra flaggan är ställd vid block 258, 260. Om antingen den första flaggan är ställd eller den nollställs den andra flaggan vid block andra flaggan inte är ställd fortsätter behandlingen vid block 262. Den första flaggan ställs vid block 262. Vid block 269 läses resten av ramen in och behandlingen återgår till block 254. av-an 10 15 20 25 30 35 516 593 9 När de mottagna bitarna inte överensstämmer med det långa synkroniseringsmönstret vid block 256, fastställer styrenheten om den första flaggan är ställd och den andra flaggan inte är ställd vid block 264. Behandlingen åter- går till block 254 när den första flaggan inte är ställd och den andra flaggan är ställd vid block 264. När den första flaggan är ställd och den andra flaggan inte är ställd, fastställer styrenheten om de mottagna bitarna överensstämmer med ett kort synkroniseringsmönster vid block 266. Behandlingen återgår till block 254 när de mottagna bitarna inte överensstämmer med det korta syn- kroniseringsmönstret vid block 266. När de mottagna bitarna överensstämmer med det korta synkroniserings- mönstret vid block 266, nollställs den första flaggan och den andra flaggan ställs vid block 268. Vid block 268 läses resten av ramen in och sedan återgår behandlingen till block 254.

Såsom kan ses genom en undersökning av båda synkro- niseringsdetekteringsmetoderna i fig 6 och 7, kan inte det korta synkroniseringsmönstret skickas först och det korta synkroniseringsmönstret måste skjutas in mellan det långa synkroniseringsmönstret. Detta har ingen betydelse eftersom tidsinpassningsparametern endast skickas en gång var åttonde ram, se fig 5 och 6. Det första synkronise- ringsmönstret måste vara det långa synkroniseringsmönst- ret och det korta synkroniseringsmönstret kan endast föreligga en gång var åttonde ram som oftast.

Det har beskrivits ett unikt system och metod för tidsinpassning av en ram i ett kommunikationssystem.

Användning av uppfinningen frigör styrbitar, vilket ökar den användbara datahastigheten i kommunikationssystemet.

Denna ökade användbara datahastighet tillåter användning av en vokodare för 13,25 Kbps i ett cellulärt kommunika- tionssystem, som har en ramdatahastighet på 16 Kbps.

Vokodaren med högre hastighet ökar röstsignalernas kvali- tet i ett cellulärt kommunikationssystem som använder uppfinningen såsom den beskrivits här. "516 593 10 Även om föreliggande uppfinning har beskrivits i samband med specifika utföringsformer av densamma, är det uppenbart att många alternativ, modifieringar och varia- tioner kan komma i fråga för en fackman. Uppfinningen skulle exempelvis kunna användas i ett ledningsförbundet kommunikationssystem eller ett datanät. Avsikten är såle- des att uppfinningen omfattar alla sådana alternativ, modifieringar och variationer som faller innanför de med- följande patentkravens ram

Claims (3)

10 15 20 25 30 .onan- - 1 ononov a n ou av nano n - nn.- .nu con: uuoouu o non- u oo o .Q 1 o p 516 593 11 PATENTKRAV

1. l. Metod för tidsinpassning av en ram i ett kommunikations- nät, innefattande stegen: aO) att motta en ram vid en radiokommunikationsenhet; a) att fastställa om en nästa ram behöver pàskyndas; bO) att sända en pàskyndningsbegäran av tidsinpassningen till en styrenhet; och b) att sända en andra ram med ett förkortat synkroniseringsord.

2. Metod enligt patentkrav 1, varvid steget (a) vidare innefattar stegen: al) att vänta till dess att en tillstàndsmaskin är i tillstànd noll; a2) att fastställa om en raminpassningsparameter behöver sändas; a3) att, när raminpassningsparametern behöver sändas, ladda och sända raminpassningsparametern, och annars sända noll; a4) att fastställa om en tidsinpassningsparameter behöver sändas; a5) att, när tidsinpassningsparametern behöver sändas, vänta till dess att tillstándsmaskinens tillstànd har förändrats; a6) att ladda och sända ett förutbestämt antal bitar hos tidsinpassningsparametern; och a7) att upprepa stegen (a5) och (a6) till dess att alla bitar hos tidsinpassningsparametern har sänts.

3. Metod enligt patentkrav 1, varvid steg (a) vidare innefattar stegen: al) att vänta till dess att en tillstàndsmaskin är i tillstànd noll; 70472 nya patentkrawdoc; 01-08-20 10 15 516 593' 12 nano on n o coon o o a 0 o u nu nu. oana- oo oo v en n u ~ u v n ~ en Q c ~ o ~ a2) att fastställa om en raminpassningsparameter har mottagits; F a3) att, när raminpassningsparametern har mottagits, inplanera en raminpassningsprocedur, och annars fortsätta till steg (a4); a4) att Vänta till dess att tillstàndsmaskinens tillstànd har förändrats; a5) att ta emot ett förutbestämt antal bitar hos en tidsinpassningsparameter; a6) att upprepa stegen (a4) och (a5) till dess att alla bitar hos tidsinpassningsparametern har mottagits; a7) att fastställa om tidsinpassningsparametern är skild från noll; och a8) att, när tidsinpassningsparameter är skild fràn noll, inplanera en tidsinpassningsprocedur. 70472 nya patentkramdoc; 01-08-20