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Title:
METHOD AND ARRANGEMENT FOR CHANNEL CODING OR DECODING OF FRAME-STRUCTURED INFORMATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/036781
Kind Code:
A1
Abstract:
Within a frame first information and second information are transmitted to describe the coding of first information. If there are different kinds of coding, a first part of the first information is uniformly channel-coded irrespective of the kind of coding. For decoding second information also a first part of the first information is used.

Inventors:
HINDELANG THOMAS (DE)
HAGENAUER JOACHIM (DE)
XU WEN (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/003838
Publication Date:
June 22, 2000
Filing Date:
December 01, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
HINDELANG THOMAS (DE)
HAGENAUER JOACHIM (DE)
XU WEN (DE)
International Classes:
H04L1/00; (IPC1-7): H04L1/00
Domestic Patent References:
WO1996027960A11996-09-12
Foreign References:
US5537410A1996-07-16
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Kanalcodierung von in Rahmen strukturierten Informationen, bei dem innerhalb eines Rahmens erste Informationen (db) und zweite Informationen (mb) zur Beschreibung der Codierung erster In formationen enthalten sind, und ein erster Teil der ersten Informationen (dbl) und die zwei ten Informationen (mb) bei unterschiedlichen Arten der Codie rung unabhängig von der Art der Codierung einheitlich ka nalcodiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Codierung der Informationen adaptiv auf unterschiedliche Arten erfolgen kann.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rate der Kanalcodierung zumindest eines zweiten Teils der ersten Informationen an die Qualität des Übertragungskanals und/oder die Netzlast angepaßt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zweite Informationen (mb) Signalisierungsinformationen und/oder Informationen zur Beschreibung der Empfangsqualität enthalten.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Kanalcodierung Faltungscodes verwendet werden, und der erste Teil der ersten Informationen, der einheitlich ka nalcodiert wird, zumindest ungefähr der Einflußlänge des Fal tungscodes entspricht.
6. Verfahren zur Decodierung von in Rahmen strukturierten In formationen, bei dem innerhalb eines Rahmens erste Informationen (db) und zweite Informationen (mb) zur Beschreibung der Codierung erster In formationen enthalten sind, und zur Kanaldecodierung zweiter Informationen (mb) auch ein er ster Teil der kanalcodierten ersten Informationen (db) ver wendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem Kenntnisse darüber, daß ein erster Teil der ersten Informa tionen (db) bei unterschiedlichen Arten der Codierung ein heitlich kanalcodiert wird, genützt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, bei dem die die zweiten Informationen (mb) nur einmal kanaldecodiert wer den.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die zu decodierenden Informationen gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 codiert wurden.
10. Anordnung zur Kanalcodierung von in Rahmen strukturierten Informationen, wobei innerhalb eines Rahmens erste Informationen (db) und zweite Informationen (mb) zur Beschreibung der Codierung erster In formationen enthalten sind, mit einer Prozessoreinheit, die derart eingerichtet ist, daß ein erster Teil der ersten Informationen bei unterschiedlichen Arten der Codierung unabhängig von der Art der Codierung ein heitlich kanalcodierbar ist.
11. Anordnung zur Decodierung von in Rahmen strukturierten Informationen, wobei innerhalb eines Rahmens erste Informa tionen (db) und zweite Informationen (mb) zur Beschreibung der Codierung erster Informationen enthalten sind, mit einer Prozessoreinheit, die derart eingerichtet ist, daß zur Kanaldecodierung zweiter Informationen (mb) auch ein erster Teil der ersten Informationen (db) verwendbar ist.
12. Anordnung nach Anspruch 11, bei der Kenntnisse darüber, daß ein erster Teil der ersten Informa tionen (db) bei unterschiedlichen Arten der Codierung ein heitlich kanalcodiert wird, nutzbar sind.
Description:
Beschreibung Verfahren und Anordnung zur Kanalcodierung bzw. Decodierung von in Rahmen strukturierten Informationen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Kanalcodierung bzw. Decodierung von in Rahmen strukturierten Informationen, insbesondere im Rahmen einer adaptiven Multi- ratencodierung.

Quellensignale bzw. Quelleninformationen wie Sprach-, Ton-, Bild-und Videosignale beinhalten fast immer statistische Redundanz, also redundante Informationen. Durch eine Quellen- codierung kann diese Redundanz stark verringert werden, so daß eine effiziente Obertragung bzw. Speicherung des Quellen- signals ermöglicht wird. Diese Redundanzreduktion beseitigt vor der Ubertragung redundante Signalinhalte, die auf der Vorkenntnis von z. B. statistischen Parametern des Signaler- laufs beruhen. Die Bitrate der quellencodierten Informationen wird auch Quellbitrate genannt. Nach der Ubertragung werden bei der Quellendecodierung diese Anteile dem Signal wieder zugesetzt, so daß objektiv kein Qualitätsverlust nachweisbar ist.

Auf der anderen Seite ist es üblich, bei der Signalübertra- gung, gezielt Redundanz durch Kanalcodierung wieder hinzu- zufügen, um die Beeinflussung der Ubertragung durch Kanal- störungen weitgehend zu beseitigen. Durch zusätzliche redun- dante Bits wird es somit dem Empfänger bzw. Decoder ermög- licht, Fehler zu erkennen und eventuell auch zu korrigieren.

Die Bitrate der kanalcodierten Informationen wird auch Brut- tobitrate genannt.

Um Informationen, insbesondere Sprachdaten, Bilddaten oder andere Nutzdaten mittels der begrenzten Ubertragungskapazitä- ten eines Ubertragungsmediums, insbesondere einer Funk- schnittstelle möglichst effizient übertragen zu können, wer- den also diese zu übertragenden Informationen vor der tuber- tragung durch eine Quellencodierung komprimiert und durch ei- ne Kanalcodierung gegen Kanalfehler geschützt. Dazu sind je- weils unterschiedliche Verfahren bekannt. So kann beispiels- weise im GSM (Global System for Mobile Communication) System Sprache mittels eines Full Rate Sprache Codecs eines Half Ra- te Sprachcodecs oder eines Enhanced Full Rate Sprachcodecs codiert werden.

Als Sprachcodec oder Codierung wird im Rahmen dieser Anmel- dung auch ein Verfahren zur Encodierung und/oder zur entspre- chenden Decodierung bezeichnet, das auch eine Quellen und/oder Kanalcodierung umfassen kann und auch auf andere Da- ten als Sprachdaten angewendet werden kann.

Im Rahmen der Weiterentwicklung des Europäischen Mobilfunk- standards GSM wird ein neuer Standard für die codierte Sprachübertragung entwickelt, der es ermöglicht, die gesamte Datenrate, sowie die Aufteilung der Datenrate auf die Quel- len-und Kanalcodierung je nach Kanalzustand und Netzbedin- gungen (Systemlast) adaptiv einzustellen. Dabei sollen statt der oben beschriebenen, eine feste Quellbitrate aufweisenden, Sprachcodecs neue Sprachcodecs zum Einsatz kommen, deren Quellbitrate variabel ist und welche an sich ändernde Rahmen- bedingungen der Informationsübertragung angepaßt wird.

Hauptziele derartiger AMR (Adaptive Multirate)-Sprachcodecs sind, Festnetzqualität der Sprache bei unterschiedlichen Ka- nalbedingungen zu erzielen und optimale Verteilung der Kanal- kapazität unter Berücksichtigung bestimmter Netzparameter zu gewährleisten.

Nach der Durchführung eines gängigen Quellencodierverfahrens liegen die komprimierten Informationen strukturiert in Rahmen vor. Da die Quellbitrate je nach verwendetem Codemodus sich von Rahmen zu Rahmen unterscheiden kann, werden die innerhalb eines Rahmens enthaltenen Informationen je nach Quellbitrate unterschiedlich, insbesondere mit unterschiedlicher Rate, derart kanalcodiert, daß die nach der Kanalcodierung vorlie- gende Bruttobitrate dem ausgewählten Kanalmodus (Half Rate oder Full Rate) entspricht. Beispielsweise kann ein derarti- ger AMR-Sprachcodec unter guten Kanalbedindungen und/oder in hoch ausgelasteten Funkzellen im Half Rate (HR)-Kanal arbei- ten. Es soll unter schlechten Kanalbedingungen dynamisch in den Full Rate (FR)-Kanal gewechselt werden und umgekehrt.

Innerhalb eines derartigen Kanalmodus (Half Rate oder Full Rate) stehen unterschiedliche Codemodi für unterschiedliche Sprach-und Kanalcodierungsraten zur Verfügung, welche eben- falls entsprechend der Kanalqualität gewählt werden (Ra- tenadaption). Dabei bleibt die Bruttobitrate nach der Ka- nalcodierung innerhalb eines Kanalmodus konstant (22,8 Kbit/sek. im Full Rate FR und 11,4 Kbit/sek. im Half Rate Ka- nal HR). Somit soll sich unter Berücksichtigung der wechseln- den Kanalbedingungen die beste Sprachqualtiät ergeben.

Bei einer derart adaptiven Codierung werden also abhängig von den Kanalbedindungen einer Ubertragungsstrecke, von den An- forderungen bestimmter Netzparameter und abhängig von der Sprache unterschiedliche Raten für die Sprachcodierung ver- wendet (variable Quellbitrate). Da die Bruttobitrate nach der Kanalcodierung konstant bleiben soll, wird bei der Kanalco- dierung eine entsprechend angepaßte variable Anzahl von Feh- lerschutzbits hinzugefügt.

Zur Decodierung derart variabel codierter Informationen nach der Übertragung ist es hilfreich, wenn empfangsseitig Infor- mationen über das sendeseitig verwendete Codierverfahren, insbesondere die Quellbitrate und/oder die sendeseitig ver- wendete Art der Kanalcodierung bekannt sind. Dazu ist es mög- lich, daß sendeseitig bestimmte Bits, sogenannte Modusbits generiert werden, welche die Rate angeben, mit der codiert wird.

Es ist bekannt, diese Modusbits unabhängig von den Quellbits mit einem Blockcode zu schützen und zu übertragen. Dadurch können zunächst diese sogenannten Modusbits decodiert werden, und im Weiteren, abhängig von diesem ersten Decodierergebnis, die Quellbits ermittelt werden. Nachteilig an diesem Verfah- ren ist, daß die Fehlerhäufigkeit bei den Modusbits relativ hoch ist, da insbesondere bei mit Fading behafteten Mobil- funkkanälen die Korrekturfähigkeit des Dekoders aufgrund der geringen Blocklänge gering ist.

Alternativ ist es möglich, die Decodierung in mehreren Schritten durchzuführen. Dazu wird zunächst entsprechend ei- nem ersten Modus decodiert und mit Hilfe eines CRC (Cyclic Redundancy Check) ermittelt, ob dieser Modus sinnvoll war.

Ist dies nicht der Fall, wird entsprechend eines weiteren Mo- dus decodiert und das Ergebnis erneut geprüft. Dieses Verfah- ren wird mit allen Modi wiederholt, bis ein sinnvolles Ergeb- nis vorliegt. Der Nachteil dieser Methode liegt in dem hohen Rechenaufwand, der zu einem erhöhten Stromverbrauch und einer Verzögerung der Decodierung führt.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Kanalcodierung bzw. zur Decodierung anzugeben, das es ermöglicht, Informationen über die Art der Codierung einfach und zuverlässig zu übermitteln.

Dieses Problem wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Pa- tentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren angegeben, bei dem ein erster Teil erster Informationen, beispielsweise Nutzin- formationen, bei unterschiedlichen Arten der Codierung unab- hängig von der Art der Codierung einheitlich kanalcodiert wird.

Dadurch ist gewährleistet, daß zur Decodierung zweiter Infor- mationen zur Beschreibung der Codierung erster Informationen auch ein erster Teil der ersten Information verwendet werden kann und somit durch die damit verbundene Vergrößerung der Blocklänge der zur Codierung der zweiten Informationen ver- wendeten Faltungscodes die Fehlerkorrektur der zweiten Infor- mationen mit besserer Qualität durchgeführt werden kann. Eine mehrfache Decodierung nach dem oben beschriebenen Try and Er- ror-Prinzip kann vermieden werden.

Informationen zur Beschreibung der Codierung erster Informa- tionen können dabei Informationen zur Beschreibung der Quel- lencodierung und/oder der Kanalcodierung und/oder andere zur Decodierung erster Informationen, wie beispielsweise die Art der Codierung (Quellen-und/oder Kanalcodierung der ersten Informationen) oder die Rate der Codierung (Quellen-und/oder Kanalcodierung der ersten Informationen) enthalten.

Insbesondere wenn die Codierung der Informationen adaptiv auf unterschiedliche Arten erfolgen kann, kann die Erfindung vor- teilhaft Einsatz finden.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Rate der Ka- nalcodierung zumindest eines zweiten Teils der ersten Infor- mationen, beispielsweise der Nutzinformation an die Qualität

des Ubertragungskanals und/oder die Netzlast angepaßt. So ist es möglich, die Kanalcodierung an sich ändernde Rahmenbedin- gungen eines Kommunikationssystems anzupassen, und diese sen- deseitige Anpassung auf einfache und zuverlässige Weise an einen Empfänger zu übermitteln.

Bei weiteren Ausgestaltungen enthalten die zweiten Informa- tionen Signalisierungsinformationen und/oder Informationen zur Beschreibung der Empfangsqualität, um abhängig vom aktu- ellen Empfangsergebnis einen Sender zu beeinflussen. So ist es möglich, die Übertragung von Informationen nach dem Prin- zip einer Regelschleife zu steuern.

Zur Kanalcodierung ist es vorteilhaft Faltungscodes zu ver- wenden, und die Länge des ersten Teils der ersten Informatio- nen, der einheitlich kanalcodiert wird, zumindest ungefähr an die Einflußlänge des verwendenden Faltungscodes anzupassen.

Ferner wird das Problem gelöst durch ein Verfahren zur Deco- dierung von in Rahmen strukturierten Informationen, bei dem zur Decodierung zweiter Informationen auch ein erster Teil der ersten Information verwendet wird. Dies ermöglicht die codierte Übertragung zweiter Informationen mit einer hinrei- chend großen Blocklänge und vermeidet ein aufwendiges Mehr- fachdecodieren nach dem oben beschriebenen Try and Error- Prinzip.

Insbesondere wenn im Rahmen einer Informationsübertragung die Informationen sendeseitig nach einem der oben beschriebenen Verfahren codiert wurden, ist eine derart durchgeführte Deco- dierung vorteilhaft.

Das Problem wird außerdem gelöst durch Anordnungen zur Ka- nalcodierung bzw. Decodierung von in Rahmen strukturierten Informationen bei denen jeweils ein digitaler Signalprozessor

derart eingerichtet ist, daß ein erster Teil der ersten In- formation bei unterschiedlichen Arten der Codierung unabhän- gig von der Art der Codierung einheitlich kanalcodierbar ist, bzw. daß zur Decodierung zweiter Informationen auch ein erster Teil der ersten Informationen verwendbar ist. Diese Anordnungen sind insbesondere geeignet zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren oder einer ihrer vorstehend er- läuterten Weiterbildung.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der folgenden Zeichnungen dargestellt und erläutert. Dabei wird besonders die digitale Übertragung der Informationen beschrieben. Den- noch ist die Erfindung auch zur Speicherung von Informationen anwendbar, da das Schreiben von Informationen auf ein Spei- chermedium und das Lesen von Informationen von einem Spei- chermedium hinsichtlich der vorliegenden Erfindung dem Senden von Informationen und dem Empfangen von Informationen ent- spricht.

Figur 1 Prinzipschaltbild eines Mobilfunksystems ; Figur 2 schematische Darstellung wesentlicher Elemente ei- ner nachrichtentechnischen Übertragungskette ; Figur 3 schematische Darstellung eines adaptiven Codier- schemas ; Figur 4 schematische Darstellung eines adaptiven Codier- schemas im Vollratenkanal ; Figur 5 schematische Darstellung eines adaptiven Codier- schemas im Halbratenkanal ; Figur 6 Prinzipschaltbild einer Prozessoreinheit.

Das in Figur 1 dargestellte Mobilfunksystem entspricht in seiner Struktur einem bekannten GSM-Mobilfunksystem, das aus einer Vielzahl von Mobilvermittlungsstellen MSC besteht, die untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz PSTN herstellen. Ferner sind diese Mobilvermittlungsstellen

MSC mit jeweils zumindest einem Basisstationscontroller BSC verbunden, der auch durch ein Datenverarbeitungssystem gebil- det sein kann. Jeder Basisstationscontroller BSC ist wiederum mit zumindest einer Basisstation BS verbunden. Eine solche Basisstation BS ist ein Funkgerät, das über eine Funkschnitt- stelle eine Funkverbindung zu Funkgeräten, sogenannten Mobil- stationen MS aufbauen kann.

Die Reichweite der Signale einer Basisstation definieren im wesentlichen eine Funkzelle FZ. Die Zuteilung von Ressourcen wie Frequenzbänder zu Funkzellen und damit zu den zu übertra- genden Datenpaketen kann durch Steuereinrichtungen wie bei- spielsweise die Basisstationscontroller BSC gesteuert werden.

Basisstationen BS und ein Basisstationscontroller BSC können zu einem Basisstationssystem BSS zusammengefaßt werden.

Das Basisstationssvstem BSS ist dabei auch für die Funkkanal- verwaltung, die Datenratenanpaßung, die Überwachung der Funk- übertragungsstrecke, Hand-Over-Prozeduren, die Verbindungs- steuerung und gegebenenfalls für die Zuteilung bzw. Signali- sierung der zu verwendenden Sprachcodecs zuständig und über- mittelt gegebenenfalls entsprechende Signalisierungsinforma- tionen zu den Mobilstationen MS. Die Übermittlung derartiger Signalisierungsinformationen kann auch über Signalisierungs- kanäle erfolgen.

Anhand der vorliegenden Beschreibung kann die Erfindung auch zur Signalisierung anderer Informationen, wie beispielsweise Art der Information (Daten, Sprachen, Bilder, etc.) und/oder deren Codierung, Umschaltinformationen, in beliebigen tuber- tragungsverfahren, wie beispielsweise DECT, WB-CDMA oder Mul- timodeübertragungsverfahren (GSM/WB-CDMA/TD-CDMA) innerhalb eines UMTS (Universal Mobile Telephony System) verwendet wer- den.

Figur 2 zeigt eine Quelle Q, die Quellensignale qs erzeugt, die von einem Quellencodierer QE, wie dem GSM fullrate Sprachcodierer, zu aus Symbolen bestehenden Symbolfolgen kom- primiert werden. Bei parametrischen Quellencodierverfahren werden die von der Quelle Q erzeugten Quellensignale qs (z. B.

Sprache) in Blöcke unterteilt (z. B. zeitliche Rahmen) und diese getrennt verarbeitet. Der Quellencodierer QE erzeugt quantisierte Parameter (z. B. Sprachkoeffizienten), die im folgenden auch als Symbole einer Symbolfolge bezeichnet wer- den, und die die Eigenschaften der Quelle im aktuellen Block auf eine gewisse Weise widerspiegeln (z. B. Spektrum der Spra- che, Filterparameter). Diese Symbole weisen nach der Quanti- sierung einen bestimmten Symbolwert auf.

Die Symbole der Symbolfolge bzw. die entsprechenden Symbol- werte werden durch eine binäre Abbildung (Zuordnungsvor- schrift), die häufig als Teil der Quellencodierung QE be- schrieben wird, auf eine Folge binärer Codewörter abgebildet, die jeweils mehrere Bitstellen aufweisen. Werden diese bina- ren Codewörter beispielsweise nacheinander als Folge binärer Codewörter weiterverarbeitet, so entsteht eine Folge von quellencodierten Bitstellen, die in einer Rahmenstruktur ein- gebettet sein können.

Mit Hilfe von hier nicht erläuterten Verfahren wird bei- spielsweise die ursprüngliche Rate eines Telefonsprachsignals (64 kbit/s J. law, 104 kbit/s lineare PCM) deutlich reduziert (ca. 5 kbit/s-13 kbit/s, abhängig vom Codierverfahren).

Fehler in diesem Bitstrom wirken sich unterschiedlich auf die Sprachqualität nach der Decodierung aus. Fehler in manchen Bits führen zu Unverständlichkeit oder lauten Geräuschen, Fehler in anderen Bits dagegen sind kaum wahrnehmbar. Dies führt zu einer Einteilung der Bits nach dem Quellencodierer QE in Klassen, die meist auch unterschiedlich gegen Fehler geschützt werden (Bsp. : GSM-Vollratencodec : Klasse la, lb und

2). Nach einr derart durchgeführten Quellcodierung liegen Quellbits oder Datenbits db mit einer von der Art der Quellcodierung abhängigen Quellbitrate strukturiert in Rahmen vor.

In Mobilfunksystemen haben sich zur anschließenden Kanalco- dierung Faltungscodes als effiziente Codes erwiesen. Diese besitzen bei großer Blocklänge eine große Fehlerkorrekturfä- higkeit und eine angemessene Decodierkomplexität. Im folgen- den werden beispielhaft nur Faltungscodes der Rate l/n behan- delt. Ein Faltungscoder mit Gedächtnis m erzeugt über ein Re- gister aus den letzten m+1 Datenbitsbits n Codebits.

Wie bereits oben erläutert, werden Bits bei der Sprachcodie- rung in Klassen eingeteilt und unterschiedlich gegen Fehler geschützt. Dies geschieht bei der Faltungscodierung durch un- terschiedliche Raten. Raten größer als 1-i2 werden durch Punk- tierung erzielt.

Bei der Standardisierungsgruppe für Mobilfunksysteme in Euro- pa (ETSI) wird zur Zeit eine neue Sprach-und Kanalcodierung für das bestehende GSM standardisiert. Dabei soll die Sprache mit unterschiedlichen Raten codiert und die Kanalcodierung entsprechend angepaßt werden, so daß in einem Kanalcodierer CE, wie einem Faltungscodierer, eine Codierung der quellenco- dierten Bitfolgen gegen Kanalstörungen derart erfolgt, daß die die Bruttobitrate weiterhin 22,8 kbit/s (Vollratenmodus) bzw. 11,4 kbit/s (Halbratenmodus) beträgt. Die aktuelle Quellbitrate wird dabei abhängig von der Sprache (Pause, Zischlaute, Selbstlaute, stimmhaft, stimmlos usw.) verändert, abhängig von den Kanalbedingungen (guter, schlechter Kanal) und abhängig von Netzbedingungen (Überlastung, Kompatibilität usw.) gesteuert. Die Kanalcodierung wird entsprechend ange- paßt. Die aktuell verwendete Rate und/oder weitere Informa-

tionen werden innerhalb desselben Rahmens als Modusbits mb übermittelt.

Wie in Figur 3 dargestellt, werden im Sinne einer hierarchi- schen Codierung, für alle verwendeten Quellbitraten bzw.

Sprachcodierraten der erste Teil der Datenbits dbl gleich co- diert. Bei diesem ersten Teil dbl kann es sich um die ca.

5 m ersten Quellenbits handeln. Im Kanaldecoder QD wird dann das Trellis für diesen ersten Teil aufgebaut, und es werden zunächst die Modusbits entschieden. Aus diesen Modusbits mb wird die aktuelle Sprachrate ermittelt und entsprechend dem für diese Rate benutzten Decodierverfahren auch der zweite Teil der Datenbits db2 decodiert.

Der erste Teil oder ein anderer Teil der Datenbits dbl kann auch zusammen mit den Modusbits mb unabhängig von der Art der Quellcodierung einheitlich kanalcodiert werden.

Dies sei anhand Figur 3 an einem einfachen Beispiel erläu- tert : Ein Quellencodierverfahren erzeugt Rahmen oder Blöcke mit ei- ner Länge von 140 Datenbits db (Fall 1) bzw. 100 Datenbits db (Fall 2). Durch ein zusätzlich im selben Rahmen zu übertra- gendes Modusbit mb soll angezeigt werden, welche der beiden Blocklängen vom Quellencoder QE gerade generiert wurde. Nach der Kanalcodierung soll in beiden Fällen ein Rahmen der Länge 303 Bits erzeugt werden, was zwangsläufig für die beiden Fäl- le zu unterschiedlichen Kanalcodierverfahren zumindest hin- sichtlich der Rate führt. Es wird nun vorgeschlagen in beiden Fällen einen ersten Teil der Datenbits dbl, beispielsweise die ersten 20 Bits einheitlich beispielsweise hinsichtlich der Rate (Rate 1/3), der angewendeten Faltungscodes, der an- gewendeten Generatorpolynome oder des angewendeten Gedächnis- ses kanalzucodieren, und die Anpassung an die einheitliche Rahmenlänge von 303 Bits durch die Anwendung unterschiedli-

cher Raten (Rate F für Fall 1 ; Rate 1/3 für Fall 2) in der Kanalcodierung auf den zweiten Teil der Datenbits db2 durch- zuführen.

Bei einer Ausführungsvariante der Erfindung wird bzw. werden das Modusbit bzw. die Modusbits mb zusammen mit dem ersten Teil der Datenbits dbl in beiden Fällen einheitlich, insbe- sondere mit gleicher Rate (1/3) kanalcodiert, insbesondere faltungscodiert.

Bei der Decodierung kann das Trellis eines Faltungsdecoders für die ersten 21 Bits (ein Modusbit mb + 20 erste Datenbits dbl) eines Faltungsdecoders aufgebaut werden, ohne daß be- kannt ist welche Datenblocklänge bei der Codierung verwendet wurde. Ist das Trellis tuber diese Lange aufgebaut, kann das erste Bit (das Modusbit mb) ermittelt werden. Dabei ist die Einflußlänge des Codes berücksichtigt und somit ist die Feh- lerrate deutlich geringer als bei einem Aufbau des Trellis nur für dieses erste Modusbit. Nachdem dieses Modusbit be- stimmt wurde, ist auch die verwendete Blocklänge bekannt und abhängig davon wird der zweite Teil der Datenbits db2 mit Ra- te 1/2 bzw. Rate 1/3 decodiert.

Die Komplexität der Decodierung ist somit nur unwesentlich höher gegenüber der Decodierung nur eines Modus. Um bei schlechten Kanälen die Fehlerrate unter der Kanalfehlerrate zu halten, kann ein systematischer Faltungscode verwendet werden. Um dennoch sehr gute Korrektureigenschaften bei guten Kanälen zu erzielen, kann ein rekursiver Code eingesetzt wer- den. Die Fehlerrate ist für gute Kanäle höher als bei nicht- systematischen nichtrekuriven Faltungscode (bisheriges GSM).

Dies wirkt sich jedoch erst bei einer Fehlerrate von 10-4 und niedriger aus. In diesem Bereich können auftretende Fehler erkannt und verschleiert werden ; die Sprachqualität wird nicht beeinträchtigt.

Im folgenden wird sowohl ein Schema für den Halbraten-als auch für den Vollratenkanal vorgestellt.

Figur 4 zeigt das Schema für den Vollratenkanal (FR) : Durch die Sprachcodierung werden 4 Raten mit 13,3 kbit/s (Modus 1), 9,5 kbit/s (Modus 2), 8,1 kbit/s (Modus 3) und 6,3 kbit/s (Modus 4) generiert. Die Codierung erfolgt in Rahmen oder Blöcken mit der Dauer 20 ms. Zusätzlich wird vor der Fal- tungscodierung beim Modus 2 ein CRC mit 4 Bits hinzugefügt und bei den Moden 3 und 4 je 2 CRC's mit je 3 Bit. Dies führt zu Blocklängen von 266 Bits db (Modus 1), 199 Bits db (Modus 2), 168 Bits db (Modus 3) und 132 Bits db (Modus 4). Um den aktuellen Modus mitzuteilen und um weitere Signalisierungsin- formationen zu übertragen werden 3 Modusbits mb an den Anfang jeden Blocks oder Rahmens gestellt. Für die Codierung wird ein rekursiv systematischer Faltungscode der Raten 1/2 und 1/3 verwendet. Raten 1/4 und 1/5 werden durch Wiederholung von Bits erzeugt, höhere Raten durch Punktierung.

Figur 5 zeigt das Schema für den Halbratenkanal (HR) : Das be- reits erläuterte Prinzip der gleichen Decodierung der ersten Bits wurde auch für den Halbratenkanal realisiert. Dort wer- den nur die Moden 3 (8,1 kbit/s) und 4 (6,3 kbit/s) benutzt und durch Kanalcodierung auf 11,4 kbit/s ergänzt. Da weniger Raten benutzt werden genügen im Halbratenkanal 2 Modusbits.

Es wird der gleiche Faltungscoder wie im Vollratencodec ver- wendet, dieser wird jedoch nicht terminiert.

Diese derart kanalcodierten Bitfolgen x oder Codebits werden in einem nicht dargestellten Modulator weiterverarbeitet und anschließend über eine Ubertragungsstrecke CH übertragen. Bei der Übertragung treten Störungen auf, wie beispielsweise Fa- ding, oder Rauschen auf.

Die Übertragungsstrecke CH liegt zwischen einem Sender und einem Empfänger. Der Empfänger enthält gegebenenfalls eine nicht dargestellte Antenne zum Empfang der über die Ubertra- gungsstrecke CH übertragenen Signale, eine Abtasteinrichtung, einen Demodulator zum Demodulieren der Signale und einen Ent- zerrer zum Eliminieren der Intersymbolstörungen. Diese Ein- richtungen wurden ebenfalls aus Vereinfachungsgründen in Fi- gur 1 nicht dargestellt. Auch ein mögliches Interleaving und Deinterleaving ist nicht dargestellt.

Der Entzerrer gibt Empfangswerte einer Empfangsfolge y aus.

Die Empfangswerte haben aufgrund der Störungen bei der Über- tragung über die Ubertragungsstrecke CH Werte, die von"+1" und"-1"abweichen.

In einem Kanaldecodierer CD wird die Kanalcodierung rückgän- gig gemacht. Vorteilhaft wird zur Decodierung von Fal- tungscodes der Viterbi-Algorithmus verwendet.

Abhängig vom Gedächtnis m des Faltungscodes beträgt die Ein- flußlänge bei der Decodierung ca. 5-m. Damit soll ausge- drückt werden, daß im allgemeinen bis zu dieser Einflußlänge Fehler im Code noch korrigiert werden können. Durch weiter entfernte Codebits im zu decodierenden Block findet keine Korrektur des aktuellen Informationsbits statt.

Um eine möglichst geringe Fehlerrate des ersten Bits eines Decoders zu erzielen, wird das Trellis des Decoders bis zum ca. 5 m entfernten Datenbit aufgebaut. Anschließend wird eine Entscheidung über das erste Bit getroffen. Bei einem System mit unterschiedlichen Quellencodierraten ist im allgemeinen auch die Quellencodierung der ersten 5 m Bits unterschied- lich. Dies bedeutet, daß auch die Quellendecodierung für die- se Bits unterschiedlich ist und somit abhängig von der ver-

wendeten Quellencodierrate unterschiedlich decodiert werden muß.

Nach erfolgter Kanaldecodierung CD liegen die empfangenen Mo- dusbits mb und Datenbits db vor und es erfolgt eine Quellen- decodierung QD in empfangene Quellensignale qs, die an der Informationssinke S ausgegeben werden.

Bei Ausgestaltungsvarianten der Erfindung können mittels der Modusbits auch andere Informationen, insbesondere Steuer- oder Signalisierungsinformationen übertragen werden, wie bei- spielsweise Kanalzustandsinformationen oder Antworten auf die Signalisierungsinformationen (Rückkanal), Informationen zur Beschreibung der angewandten Codierung oder der anzuwendenden Decodierung oder andere Informationen, die zur Decodierung der ersten Informationen verwendet werden können.

Figur 6 zeigt eine Prozessoreinheit PE, die insbesondere in einer Kommunikationseinrichtung, wie einer Basisstation BS oder Mobilstation MS enthalten sein kann. Sie enthält eine Steuereinrichtung STE, die im wesentlichen aus einem pro- grammgesteuerten Mikrocontroler besteht, und eine Verarbei- tungseinrichtung VE, die aus einem Prozessor, insbesondere einem digitalen Signalprozessor besteht, die beide schreibend und lesend auf Speicherbausteine SPE zugreifen können.

Der Mikrocontroler steuert und kontrolliert alle wesentlichen Elemente und Funktionen einer Funktionseinheit, die die Pro- zessoreinheit PE enthält. Der digitale Signalprozessor, ein Teil des digitalen Signalprozessors oder ein spezieller Pro- zessor ist für die Durchführung der Sprachencodierung bzw.

Sprachdecodierung zuständig. Die Auswahl Sprachcodecs kann auch durch den Mikrocontroler oder den digitalen Signalpro- zessor selbst erfolgen.

Eine Input/Output-Schnittstelle I/O, dient der Ein/Ausgabe von Nutz-oder Steuerdaten beispielsweise an eine Bedienein- heit MMI, die eine Tastatur und/oder ein Display enthalten kann.