WO2002019543A2 - Method for improving the quality of voice signals in a mobile radio network - Google Patents

Method for improving the quality of voice signals in a mobile radio network Download PDF

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WO2002019543A2
WO2002019543A2 PCT/DE2001/003317 DE0103317W WO0219543A2 WO 2002019543 A2 WO2002019543 A2 WO 2002019543A2 DE 0103317 W DE0103317 W DE 0103317W WO 0219543 A2 WO0219543 A2 WO 0219543A2
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quality
bursts
mobile radio
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Carsten Ball
Thomas Stark
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/0001Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0002Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate
    • H04L1/0003Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate by switching between different modulation schemes

Definitions

  • the essence of the invention is the increase in the data rate of data packets with a predetermined structure (bursts), by means of which voice signals are transmitted in a transmission channel allocated time slots.
  • bursts are modulated with a higher-value modulation method than the GMSK method previously used in GSM, such as in particular phase shift keying modulation methods such as 8PSK (8 phase shift keying) or QPSK (quadrature phase shift keying) modulation, and / or several time slots (multislots) can be occupied simultaneously for a voice connection.
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • the air interface of GSM and TDMA mobile radio systems according to IS-136 is expanded in the first phase (phase I) in such a way that bursts for Transmission of data signals can be modulated using 8PSK modulation.
  • QPSK modulation has already been discussed in the second phase (Phase II) (however, this is still the case not included in the previous ETSI specifications).
  • the aforementioned improvements only serve to achieve higher data rates when transmitting data signals using EGPRS (Enhanced General Packet Radio Services) or ECSD (Enhanced Circuit Switched Data), i.e. generally to improve the data rates of (mostly packet-oriented) data services.
  • EGPRS Enhanced General Packet Radio Services
  • ECSD Enhanced Circuit Switched Data
  • the 8PSK modulation method can be used up to 69kbps and with the QPSK modulation up to 40kbps gross per time slot, which corresponds to a tripling of the data rate compared to the previously used GMSK with 8PSK modulation and a doubling with QPSK modulation.
  • speech encoders speech encoders
  • data rates up to 64 kbps of an ISDN basic channel per time slot can be achieved.
  • time slots must then be allocated in parallel or simultaneously by a mobile radio terminal. This method advantageously does not require more time slots than the previous GSM connections.
  • the 8PSK or QPSK modulation reduces the signal-to-noise ratio compared to GMSK, which means that the methods using 8PSK or QPSK modulation are only suitable for bridging small ranges.
  • the distances to be bridged are small, particularly in the home (household, office, etc.), where the method is preferably used as a replacement for a landline connection.
  • multislots High Speed Circuit Switched Data
  • this multislot method can also be used for the transmission of voice signals in order to achieve a high voice quality.
  • Three time slots would then have to be occupied for a data rate of 32 kbps and up to five time slots per voice connection or channel for a data rate of 64 kbps, as in the case of an ISDN basic channel.
  • the advantage of this method is that the bursts can be modulated as in conventional GSM using GMSK modulation and therefore a high signal-to-noise ratio is achieved, which in turn requires greater robustness and range of the radio connection.
  • the same ranges can be bridged as with the previous GSM radio connections for voice signal transmission. This does not affect the existing radio planning. However, several time slots or slots are occupied for a voice connection.
  • a combination of the two aforementioned methods is also possible, namely the transmission of bursts that are modulated with 8PSK or QPSK, with several time slots being occupied simultaneously for a voice connection.
  • the very high data rates that can be achieved thereby enable a particularly high quality of the voice connection.
  • only short ranges can be bridged with the radio connection due to the poorer signal-to-noise ratio by the 8PSK or QPSK modulation, and fewer voice or data connections per frequency are possible due to the multislots.
  • a so-called link adaptation function is preferably provided, which works between different speech coders with different data rates, e.g. 64 kbps, 50 kbps, 40 kbps, 32 kbps, 20 kbps, 16 kbps switches, • in order to always achieve the best call quality.
  • a plurality of speech coders and corresponding speech decoders are therefore preferably provided in the mobile radio network in at least one base station and at least one mobile terminal.
  • a speech encoder / decoder pair which compresses the speech signals to be transmitted in accordance with the quality of the radio connection in such a way that the data rate is maximum.
  • the compression of the speech signals is selected by an encoder and corresponding decoder.
  • the radio connection becomes so bad that none of the above methods are sufficient for a problem-free transmission, it is necessary to switch back to the robust GMSK modulation provided in the GSM. Therefore, in a preferred embodiment of the method modulates the bursts to be transmitted below a predetermined data rate by means of GMSK. This "fallback" on GMSK is necessary to avoid breaking the voice connection due to a too low signal-to-noise ratio.
  • the adaptive multirate method (AMR: adaptive multirate) previously specified in the GSM standard should preferably be used. This ensures that in the event of poorer radio connections, the fallback to the GSM call quality that was previously available is carried out automatically. For example, a connection or data rate adjustment to GMSK with 12.2 kbps, 10.2 kbps, 7.9 kbps, 7.4 kbps, 6.7 kbps, 5.9 kbps, 5.1 kbps or 4.7 kbps would be possible without interrupting a voice connection.
  • AMR adaptive multirate
  • the switching of the modulation of the bursts is preferably carried out between the transmission of two successive bursts, since there is sufficient time between the bursts to be sent or received for a voice connection or a channel, the switching of the modulation in hardware or software in a mobile radio terminal and a base station (BTS : Base transceiver station).
  • BTS Base transceiver station
  • a burst modulated with 8PSK transmits three times the data volume of a burst modulated with GMSK. Accordingly, the 69 kbps data rate per time slot or slot in GSM can be used for up to four full rates (full rate) - voice connections with 16 kbps (i.e. the previous GSM voice quality) or up to eight half rates (half rate) - voice connections on these Switch slot.
  • This multiplexing of several conventional voice connections into one time slot allows the capacity of the mobile radio network in a radio cell to be increased without having to accept a loss in voice quality. If the number remains the same Voice connections per TDMA frame therefore leave time slots free, which are preferably used for monitoring neighboring radio cells or for transmitting signaling information.
  • packet data for example EGPRS packet data of a PDTCH (Packet data traffic Channel)
  • voice signals that are modulated with 8PSK
  • PDTCH Packet data traffic Channel
  • voice and data signals are therefore transmitted together in slots, the data rate of the voice signals being set as a function of the data signals to be transmitted in a slot.
  • the invention therefore uses the possibilities for data services, in particular already implemented in GSM, to improve the transmission of voice signals.
  • this includes the use of higher modulation levels such as 8PSK or QPSK as well as the parallel assignment of several time slots (multislots).
  • the adaptive multirate method known from GSM can be used to advantage.
  • the higher modulation levels allow the speech signals to be compressed while the call quality remains the same, as a result of which fewer bursts are sufficient for the transmission of the speech signals and therefore slots remain free which can be used, for example, for monitoring neighboring radio cells.
  • the effort to implement the method according to the invention in a mobile radio network is very low. Modifications of the software are sufficient for BTS Base Transceiver Station) and BSC (Base Station Controller). Hardware and software may need to be modified in the TRAU (transcoder / rate adapter unit). Furthermore, the BSS internal interfaces such as the Abis interface between BTS and BSC and the A interface between BSC and MSC / TRAU can be expanded for the higher data rates per GSM time slot.
  • the subscriber In the household of a subscriber, the subscriber should be able to make phone calls with his mobile radio device like with a landline phone. In other words, the quality of voice connections over the mobile radio network and the fixed network should essentially not differ.
  • the subscriber terminal measures the reception level of the BTS of the cell, for example on the broadcast channels (BCCH, CCCH) and thus concludes that the high voice quality is available due to the reciprocity of the radio channel. This can be indicated to the customer by the subscriber terminal by lighting up an icon on the display.
  • the BTS is also intended to be able to receive channels with high speech quality via the Communicate broadcast channels to the subscriber terminals in the cell.
  • the customer can now make a call with either high voice quality or with the previously known low voice quality, e.g. by selection using menu items on the subscriber terminal.
  • the subscriber terminal then shows the network its ability for the 8PSK modulated language during the dial-in process.
  • the operator can charge higher fees for using the premium service.
  • the higher charge can be determined, for example, in the mobile radio network on the basis of measured parameters for the duration of the high 8PSK voice quality or, if link adaptation to GMSK has taken place, for the duration of the normal voice quality. Or the operator agrees a lump sum with the customer for this higher quality service, e.g. an increased basic fee.
  • suitable selection of the coding method could also transmit image information in the same channel.
  • the voice transmission and the image transmission advantageously use an adaptive transmission method, both of which together use the full channel capacity. If, for example, only 16 kbps voice data are transmitted, then with a 64 kbps channel, 48 kbps image data could still be transmitted in parallel in the same channel. When there are pauses in the conversation or DTX (discontinuous transmission), full 64kbps are then available solely for the image information.
  • Switching can also take place dynamically in the sense that the modulation is switched depending on the number of voice connections, that is to say the GMSK modulation is used for a few voice connections and the QPSK or 8PSK modulation is used for many voice connections.
  • the higher voice quality that can theoretically be achieved by the higher modulation levels is given up here in favor of a higher subscriber density in a radio cell.
  • the network can, for example, switch off the 8PSK modulated service functions, which require more transmission power due to their increased signal-to-noise ratio and therefore generate more interference, and this via the broadcast channels to the participants in the Announce cell.
  • Existing connections would then have to be reduced to normal speech quality using link adaptation.
  • the high-quality voice connections are preferably routed as line-switched services via the BSC (Base Station Controller) - TRAU (Transcoder / Rate Adapter Unit) - MSC (Mobile Station Controller) into the public fixed network PSTN (Public Switched Telephone Network).
  • PSTN Public Switched Telephone Network
  • the high-quality voice connections made possible by the invention can also be transmitted via packet data channels.
  • the voice connections previously transmitted via the packet data channels using VoIP only offer data rates of a few kbps, which can be improved noticeably by the invention.
  • the voice signals run via the PCU (Packet Control Unit) - SGSN (Support GPRS Service Node) into the public data network PDN (Public Data Network).
  • QoS Quality of Service

Abstract

The aim of the invention is to improve the data rate of data packets with a fixed predetermined structure (bursts), which are used to transmit voice signals in time slots that are assigned to a transmission channel. To achieve this, the bursts are modulated using a phase shift-key modulation method, such as in particular the 8PSK, (8 phase shift keying) or QPSK, (quadrature phase shift keying) and/or several time slots (multislots) are simultaneously occupied for a voice communication.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zur Verbesserung der Sprachqualität in einem MobilfunknetzMethod for improving the voice quality in a mobile radio network
Da in Mobilfunksystemen, wie beispielsweise dem GSM (Global System for Mobilcommunication) , die pro Kanal zur Verfügung stehende Bandbreite aus Kapazitätsgründen begrenzt ist, werden Sprachsignale einer Sprachverbindung bzw. eines Kanals bisher mit niedrigen Datenraten kleiner als 16 kbps übertragen, was zu einer deutlich schlechteren Sprachgualität als im Festnetz führt. Im GSM beträgt die Brutto-Datenrate 22,8 kbps pro Zeitschlitz bzw. Kanal, wovon in einem Vollratenkanal etwa 13 kbps zur Übertragung von Sprachsignalen zur Verfügung stehen. Dennoch versuchen verschiedene Betreiber von Mobilfunknetzen mit dem Festnetz zu konkurrieren bzw. dieses zu ersetzen, indem ein Mobilfunkendgerät auch im Haushalt eines Teilnehmers anstelle eines Festnetzanschlusses verwendet werden kann (beispielsweise das Produkt GENION von VIAG Inter- com) . Dies stößt jedoch durch die im Vergleich zu einem Festnetzanschluß drastisch reduzierte Sprachqualität bei Mobilfunk-Teilnehmern noch immer auf geringe Resonanz.Since in mobile radio systems such as GSM (Global System for Mobilcommunication) the bandwidth available per channel is limited for capacity reasons, voice signals of a voice connection or a channel have so far been transmitted with low data rates of less than 16 kbps, which results in a significantly poorer one Language quality than leads in the fixed network. In GSM, the gross data rate is 22.8 kbps per time slot or channel, of which about 13 kbps are available in a full rate channel for the transmission of voice signals. Nevertheless, various operators of mobile radio networks try to compete with or replace the fixed network by using a mobile radio terminal in the household of a subscriber instead of a fixed network connection (for example the GENION product from VIAG Intercom). However, due to the drastically reduced voice quality of mobile radio subscribers compared to a landline connection, it still has little resonance.
Im Funkbereich sind deutliche Qualitätsverbesserungen bei der Übertragung von Sprachsignalen bisher nur mittels sogenannter Fixed-Wireless-Access-Systemen möglich, wie Schnurlostelefone gemäß dem DECT (Digital Enhanced Cordless Telephone) -Standard oder proprietäre CDMA (Code Division Multiple Access) - Systeme. Als Beispiel seien hier das CDMAlink-System und das DECTlink-System der Firma Siemens AG genannt. Diese Systeme bieten durch Datenraten von lβkbps (LDCELP: LD-Code Excited Linear Prediction) , 32kbps (ADPCM: Adaptive Delta pulse Code Modulation) bis zu 64kbps (ISDN BA: Integrated Services Digital Network Base Access) eine Sprachqualität, die nahezu der Qualität im Festnetz entspricht. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbesserung der Sprachqualität in einem Mobilfunknetz, das insbesondere nach dem GSM-Standard arbeitet, zu schaffen.In the radio area, significant quality improvements in the transmission of voice signals have so far only been possible using so-called fixed wireless access systems, such as cordless phones according to the DECT (Digital Enhanced Cordless Telephone) standard or proprietary CDMA (Code Division Multiple Access) systems. Examples include the CDMAlink system and the DECTlink system from Siemens AG. With data rates from lβkbps (LDCELP: LD Code Excited Linear Prediction), 32kbps (ADPCM: Adaptive Delta pulse Code Modulation) up to 64kbps (ISDN BA: Integrated Services Digital Network Base Access), these systems offer a voice quality that is almost the same as in Fixed line corresponds. The invention is therefore based on the object of providing a method for improving the voice quality in a mobile radio network, which operates in particular according to the GSM standard.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1. Preferred embodiments and developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Kern der Erfindung ist die Erhöhung der Datenrate von Datenpaketen mit einer fest vorgegebenen Struktur (Bursts) , mittels derer Sprachsignale in einem Übertragungskanal zugeteilten Zeitschlitzen (Slots) übertragen werden. Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Bursts mit einem höherwertigen Modulationsverfahren als das bisher bei GSM verwendete GMSK Verfahren, wie insbesondere Phasenumtast- Modulationsverfahren wie der 8PSK (8 Phase Shift Keying) - oder QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) -Modulation, moduliert und/oder gleichzeitig mehrere Zeitschlitze (Multislots) für eine Sprachverbindung belegt werden.The essence of the invention is the increase in the data rate of data packets with a predetermined structure (bursts), by means of which voice signals are transmitted in a transmission channel allocated time slots. This is done according to the invention in that the bursts are modulated with a higher-value modulation method than the GMSK method previously used in GSM, such as in particular phase shift keying modulation methods such as 8PSK (8 phase shift keying) or QPSK (quadrature phase shift keying) modulation, and / or several time slots (multislots) can be occupied simultaneously for a voice connection.
Dadurch werden nahezu so hohe Datenraten in einem Mobilfunksystem wie in WLL-Systemen (WLL: Wireless Local Loop) erzielt und eine im wesentlichen genauso gute Sprachqualität wie im Festnetz erreicht.As a result, data rates are almost as high in a mobile radio system as in WLL systems (WLL: Wireless Local Loop) and the voice quality is essentially as good as that in the fixed network.
Durch die Einführung von EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) in den bereits existierenden Mobilfunksystemen mit dem ETSI Release 1999 wird die Luftschnittstelle von GSM und TDMA-Mobilfunksystemen gemäß IS-136 in der ersten Phase (Phase I) dahingehend erweitert, daß Bursts zur Übertragung von Datensignalen mittels der 8PSK-Modulation moduliert werden. In der zweiten Phase (Phase II) ist bereits die Einführung der QPSK-Modulation diskutiert worden (Dies ist jedoch noch nicht in den bisherigen ETSI-Spezifikationen enthalten) . Die vorgenannten Verbesserungen dienen allerdings nur zum Erzielen höherer Datenraten bei der Übertragung von Datensignalen mittels EGPRS (Enhanced General Packet Radio Services) bzw. ECSD (Enhanced Circuit Switched Data) , also allgemein der Verbesserung der Datenraten von (meist paketorientierten) Daten-Diensten.With the introduction of EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) in the existing mobile radio systems with the ETSI Release 1999, the air interface of GSM and TDMA mobile radio systems according to IS-136 is expanded in the first phase (phase I) in such a way that bursts for Transmission of data signals can be modulated using 8PSK modulation. The introduction of QPSK modulation has already been discussed in the second phase (Phase II) (however, this is still the case not included in the previous ETSI specifications). However, the aforementioned improvements only serve to achieve higher data rates when transmitting data signals using EGPRS (Enhanced General Packet Radio Services) or ECSD (Enhanced Circuit Switched Data), i.e. generally to improve the data rates of (mostly packet-oriented) data services.
Im Vergleich zu den mit der GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) -Modulation modulierten Bursts, die in GSM-Systemen zur Übertragung von Sprachsignalen, aber auch zur Datenübertragung mittels GPRS (General Packet Radio Service) eingesetzt werden, lassen sich mit dem 8PSK-Modulationsverfahren bis zu 69kbps und mit der QPSK-Modulation bis zu 40kbps brutto pro Zeitschlitz übertragen, was einer Verdreifachung der Datenrate gegenüber dem bisher eingesetzten GMSK bei 8PSK-Modulation und einer Verdoppelung bei QPSK-Modulation entspricht.In comparison to the bursts modulated with GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) modulation, which are used in GSM systems for the transmission of voice signals, but also for data transmission using GPRS (General Packet Radio Service), the 8PSK modulation method can be used up to 69kbps and with the QPSK modulation up to 40kbps gross per time slot, which corresponds to a tripling of the data rate compared to the previously used GMSK with 8PSK modulation and a doubling with QPSK modulation.
Unter Verwendung geeigneter Vocoder (Sprachkodierer) für Sprache ist es daher möglich, nicht nur Daten, sondern auch Sprache je nach Ausbreitungsbedingungen, d.h. je nach Qualität der Funkverbindung bzw. des Funkkanals, mit mehr als 16 kbps über die Luftschnittstelle zu übertragen, ohne damit die Kapazität (Anzahl der parallelen Verbindungen) des Mobilfunksystems zu verringern. Im Idealfall (bei kleinen Reichweiten, z.B. im Haushalt oder in Büros) können Datenraten bis zu den 64 kbps eines ISDN-Basiskanals pro Zeitschlitz erreicht werden. Für zwei ISDN-Basiskanäle und einen ISDN-D-Kanal müssen dann bis zu drei Zeitschlitze parallel bzw. gleichzeitig durch ein Mobilfunkendgerät allokiert werden. Vorteilhafter- weise werden bei diesem Verfahren nicht mehr Zeitschlitze als bei den bisherigen GSM-Verbindungen benötigt.Using suitable vocoders (speech encoders) for speech, it is therefore possible to not only record data but also speech depending on the propagation conditions, i.e. depending on the quality of the radio connection or the radio channel, to transmit with more than 16 kbps via the air interface without reducing the capacity (number of parallel connections) of the mobile radio system. Ideally (with small ranges, e.g. in the home or in offices), data rates up to 64 kbps of an ISDN basic channel per time slot can be achieved. For two ISDN basic channels and one ISDN D channel, up to three time slots must then be allocated in parallel or simultaneously by a mobile radio terminal. This method advantageously does not require more time slots than the previous GSM connections.
Allerdings wird durch die 8PSK- bzw. QPSK-Modulation der Sig- nal-Rausch-Abstand im Vergleich zu GMSK verringert, wodurch sich die 8PSK- oder QPSK-Modulation einsetzende Verfahren nur zur Überbrückung kleiner Reichweiten eignen. Üblicherweise sind jedoch die zu überbrückenden Entfernungen gerade im Heimbereich (Haushalt, Büro, etc.) gering, wo das Verfahren als Ersatz für einen Festnetzanschluß bevorzugt eingesetzt wird.However, the 8PSK or QPSK modulation reduces the signal-to-noise ratio compared to GMSK, which means that the methods using 8PSK or QPSK modulation are only suitable for bridging small ranges. Usually, however, the distances to be bridged are small, particularly in the home (household, office, etc.), where the method is preferably used as a replacement for a landline connection.
Bei HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) wird zum Erzielen hoher Datenraten bei der Datenübertragung die parallele bzw. gleichzeitige Allokierung mehrerer Zeitschlitze (Multislots) verwendet. Damit lassen sich Kapazitäten von n x 14.4kbps pro Teilnehmer bzw. Verbindung erzielen. Erfindungsgemäß kann dieses Multislot-Verfahren auch für die Übertragung von Sprachsignalen genutzt werden, um eine hohe Sprachqualität zu erreichen. Für eine Datenrate von 32 kbps müßten dann drei Zeitschlitze und für eine Datenrate von 64 kbps wie bei einem ISDN-Basiskanal bis zu fünf Zeitschlitze pro Sprachverbindung bzw. Kanal belegt werden.With HSCSD (High Speed Circuit Switched Data), the parallel or simultaneous allocation of several time slots (multislots) is used to achieve high data rates during data transmission. This enables capacities of n x 14.4kbps per subscriber or connection to be achieved. According to the invention, this multislot method can also be used for the transmission of voice signals in order to achieve a high voice quality. Three time slots would then have to be occupied for a data rate of 32 kbps and up to five time slots per voice connection or channel for a data rate of 64 kbps, as in the case of an ISDN basic channel.
Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Modulation der Bursts wie im herkömmlichen GSM mittels der GMSK- Modulation erfolgen kann und daher ein hoher Signal-Rausch- Abstand erreicht wird, was wiederum eine größere Robustheit und Reichweite der Funkverbindung bedingt. Es können damit die gleichen Reichweiten wie bei den bisherigen GSM- Funkverbindungen zur Sprachsignal-Übertragung überbrückt werden. Die bestehende Funkplanung wird dadurch nicht beeinflußt. Allerdings sind mehrere Zeitschlitze bzw. Slots für eine Sprachverbindung belegt .The advantage of this method is that the bursts can be modulated as in conventional GSM using GMSK modulation and therefore a high signal-to-noise ratio is achieved, which in turn requires greater robustness and range of the radio connection. The same ranges can be bridged as with the previous GSM radio connections for voice signal transmission. This does not affect the existing radio planning. However, several time slots or slots are occupied for a voice connection.
Eine Kombination der beiden vorgenannten Verfahren ist ebenso möglich, nämlich die Übertragung von Bursts, die mit 8PSK o- der QPSK moduliert sind, wobei mehrere Zeitschlitze gleichzeitig für eine Sprachverbindung belegt sind. Die dadurch erzielbaren sehr hohen Datenraten ermöglichen eine besonders hohe Qualität der Sprachverbindung. Allerdings sind nur kleine Reichweiten mit der Funkverbindung aufgrund des schlechteren Signal-Rauschabstandes durch die 8PSK- oder QPSK- Modulation überbrückbar, zudem sind weniger Sprach- oder Datenverbindungen pro Frequenz aufgrund der Multislots möglich.A combination of the two aforementioned methods is also possible, namely the transmission of bursts that are modulated with 8PSK or QPSK, with several time slots being occupied simultaneously for a voice connection. The very high data rates that can be achieved thereby enable a particularly high quality of the voice connection. However, only short ranges can be bridged with the radio connection due to the poorer signal-to-noise ratio by the 8PSK or QPSK modulation, and fewer voice or data connections per frequency are possible due to the multislots.
Um auch bei sich verschlechternden Funkverbindungen übertragen zu können, ist vorzugsweise eine sogenannte Link- Adaptation-Funktion vorgesehen, die zwischen verschiedenen Sprachkodierern mit unterschiedlichen Datenraten wie z.B. 64 kbps, 50 kbps, 40 kbps, 32 kbps, 20 kbps, 16 kbps umschaltet, •um so stets die optimale Gesprächsqualität zu erzielen. Vorzugsweise sind daher in dem Mobilfunknetz in mindestens einer Basisstation und mindestens einem Mobilendgerät jeweils mehrere Sprachkodierer sowie entsprechende Sprachdekodierer vorgesehen. Abhängig von der Qualität der Funkverbindung zwischen dem Mobilendgerät und der Basisstation wird ein Sprachkodierer/-dekodierer-Paar ausgewählt, welches die zu übertragenden Sprachsignale entsprechend der Qualität des Funkverbindung derart komprimiert, daß die Datenrate maximal ist. Mit anderen Worten, es wird abhängig von der Qualität der Funkverbindung die Komprimierung der Sprachsignale durch einen Kodierer und entsprechenden Dekodierer ausgewählt. Bei einer sich während einer Sprachverbindung verschlechternden Funkverbindung, die durch erhöhte Bitfehlerrate bzw. sinkenden Empfangspegel gekennzeichnet ist, kann von einem ersten Kodierer/Dekodierer-Paar auf ein zweites Kodierer/Dekodierer- Paar mit einer niedrigeren Komprimierungsrate geschaltet werden, um so einen höheren Signal-Rausch-Abstand zu erhalten und die Verbindung nicht abbrechen zu lassen.In order to be able to transmit even in the case of deteriorating radio connections, a so-called link adaptation function is preferably provided, which works between different speech coders with different data rates, e.g. 64 kbps, 50 kbps, 40 kbps, 32 kbps, 20 kbps, 16 kbps switches, • in order to always achieve the best call quality. A plurality of speech coders and corresponding speech decoders are therefore preferably provided in the mobile radio network in at least one base station and at least one mobile terminal. Depending on the quality of the radio connection between the mobile terminal and the base station, a speech encoder / decoder pair is selected which compresses the speech signals to be transmitted in accordance with the quality of the radio connection in such a way that the data rate is maximum. In other words, depending on the quality of the radio connection, the compression of the speech signals is selected by an encoder and corresponding decoder. In the case of a radio connection which deteriorates during a voice connection and is characterized by an increased bit error rate or decreasing reception level, it is possible to switch from a first encoder / decoder pair to a second encoder / decoder pair with a lower compression rate, in order to achieve a higher signal To get noise-to-noise ratio and not to let the connection break.
Sollte die Funkverbindung so schlecht werden, daß keine der vorgenannten Methoden mehr für eine problemlose Übertragung genügt, muß auf die im GSM vorgesehene und robuste GMSK- Modulation zurückgeschaltet werden. Daher werden in einer be- vorzugten Ausführungsform des Verfahrens die zu übertragenden Bursts unterhalb einer vorgegebenen Datenrate mittels GMSK moduliert. Dieser "Fallback" auf GMSK ist erforderlich, um ein Abbrechen der Sprachverbindung aufgrund eines zu niedrigen Signal-Rausch-Abstandes zu vermeiden.If the radio connection becomes so bad that none of the above methods are sufficient for a problem-free transmission, it is necessary to switch back to the robust GMSK modulation provided in the GSM. Therefore, in a preferred embodiment of the method modulates the bursts to be transmitted below a predetermined data rate by means of GMSK. This "fallback" on GMSK is necessary to avoid breaking the voice connection due to a too low signal-to-noise ratio.
Vorzugsweise sollte jedoch das bisher im GSM-Standard spezifizierte Adaptive-Multiraten-Verfahren (AMR: adaptive Multi- rate) eingesetzt werden. Damit ist gewährleistet, daß im Falle schlechterer Funkverbindungen der Rückfall auf die bisher vorhandene GSM-Gesprächsqualität automatisch durchgeführt wird. Beispielsweise wäre eine Verbindungs- bzw. Datenraten- anpassung auf GMSK mit 12.2 kbps, 10.2 kbps, 7.9 kbps, 7.4 kbps, 6.7 kbps, 5.9 kbps, 5.1 kbps oder 4.7 kbps möglich, ohne daß eventuell eine Sprachverbindung unterbrochen wird.However, the adaptive multirate method (AMR: adaptive multirate) previously specified in the GSM standard should preferably be used. This ensures that in the event of poorer radio connections, the fallback to the GSM call quality that was previously available is carried out automatically. For example, a connection or data rate adjustment to GMSK with 12.2 kbps, 10.2 kbps, 7.9 kbps, 7.4 kbps, 6.7 kbps, 5.9 kbps, 5.1 kbps or 4.7 kbps would be possible without interrupting a voice connection.
Die Umschaltung der Modulation der Bursts erfolgt vorzugsweise zwischen der Aussenden zweier aufeinanderfolgender Bursts, da zwischen den zu sendenden bzw. empfangenden Bursts einer Sprachverbindung bzw. eines Kanals ausreichend Zeit bleibt, hard- oder softwaremäßig die Umschaltung der Modulation im einem Mobilfunkendgerät und einer Basisstation (BTS: Base Transceiver Station) durchzuführen.The switching of the modulation of the bursts is preferably carried out between the transmission of two successive bursts, since there is sufficient time between the bursts to be sent or received for a voice connection or a channel, the switching of the modulation in hardware or software in a mobile radio terminal and a base station (BTS : Base transceiver station).
Ein mit 8PSK modulierter Burst überträgt die dreifache Datenmenge eines mit GMSK modulierten Bursts. Demnach können die 69 kbps an Datenrate pro Zeitschlitz bzw. Slot im GSM dazu benutzt werden, bis zu vier Vollraten (Fullrate)- Sprachverbindungen mit 16 kbps (also der bisherigen GSM- Sprachqualität) oder bis zu acht Halbraten (Halfrate) - Sprachverbindungen auf diesen Slot zu schalten. Durch dieses Multiplexen mehrerer herkömmlicher Sprachverbindungen auf einen Zeitschlitz läßt sich die Kapazität des Mobilfunknetzes in einer Funkzelle erhöhen, ohne Einbußen der Sprachqualität in Kauf nehmen zu müssen. Bei gleichbleibender Anzahl an Sprachverbindungen pro TDMA-Rahmen bleiben daher Zeitschlitze frei, die vorzugsweise zum Überwachen von Nachbar-Funkzellen oder zur Übertragung von Signalisierungs-Informationen benutzt werden.A burst modulated with 8PSK transmits three times the data volume of a burst modulated with GMSK. Accordingly, the 69 kbps data rate per time slot or slot in GSM can be used for up to four full rates (full rate) - voice connections with 16 kbps (i.e. the previous GSM voice quality) or up to eight half rates (half rate) - voice connections on these Switch slot. This multiplexing of several conventional voice connections into one time slot allows the capacity of the mobile radio network in a radio cell to be increased without having to accept a loss in voice quality. If the number remains the same Voice connections per TDMA frame therefore leave time slots free, which are preferably used for monitoring neighboring radio cells or for transmitting signaling information.
Ebenso ist die Übertragung von Paketdaten, beispielsweise von EGPRS-Paketdaten eines PDTCH (Packet data traffic Channels) , zusammen mit Sprachsignalen, die mit 8PSK moduliert sind, in einem Slot möglich. Das hätte den Vorteil, daß im Falle von wenig Paketdatenverkehr die Übertragungskapazität der Funkverbindung bzw. des Kanals so gut wie möglich ausgenutzt werden kann. In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens werden daher in Slots Sprach- und Datensignale gemeinsam übertragen, wobei die Datenrate der Sprachsignale in Abhängigkeit von den zu übertragenden Datensignalen in einem Slot eingestellt wird.It is also possible to transmit packet data, for example EGPRS packet data of a PDTCH (Packet data traffic Channel), together with voice signals that are modulated with 8PSK, in one slot. This would have the advantage that the transmission capacity of the radio link or the channel can be used as well as possible in the event of little packet data traffic. In a particularly expedient embodiment of the method, voice and data signals are therefore transmitted together in slots, the data rate of the voice signals being set as a function of the data signals to be transmitted in a slot.
Zusammenfassend nutzt also die Erfindung die für Datendienste insbesondere bereits im GSM implementierten Möglichkeiten zur Verbesserung der Übertragung von Sprachsignalen. Dazu gehören einerseits die Verwendung höherer Modulationsstufen wie 8PSK oder QPSK sowie die parallele Belegung mehrerer Zeitschlitze (Multislots) . Gleichfalls kann das aus GSM bekannte Adaptive- Multirate-Verfahren nutzbringend angewandt werden. Ferner können durch die höheren Modulationsstufen die Sprachsignale bei gleichbleibender Gesprächsqualität komprimiert werden, wodurch zur Übertragung der Sprachsignale weniger Bursts ausreichen und daher Slots frei bleiben, die zum Beispiel für die Überwachung von Nachbar-Funkzellen verwendet werden können. Dies ist wichtig, da zum einen immer mehr Funktionen in das GSM-System integriert werden wie z.B. GPRS, E-GPRS, etc., und zudem auch eine Konvergenz von GSM-Netzen und UMTS-Netzen ansteht. Darüber hinaus können diese freiwerdenden Slots auch zur Kapazitätserhöhung des GSM-Netzes genutzt werden, indem die freiwerdenden Bursts für zusätzliche Gespräche genutzt werden.In summary, the invention therefore uses the possibilities for data services, in particular already implemented in GSM, to improve the transmission of voice signals. On the one hand, this includes the use of higher modulation levels such as 8PSK or QPSK as well as the parallel assignment of several time slots (multislots). Likewise, the adaptive multirate method known from GSM can be used to advantage. Furthermore, the higher modulation levels allow the speech signals to be compressed while the call quality remains the same, as a result of which fewer bursts are sufficient for the transmission of the speech signals and therefore slots remain free which can be used, for example, for monitoring neighboring radio cells. This is important because, on the one hand, more and more functions are being integrated into the GSM system, such as GPRS, E-GPRS, etc., and there is also a convergence of GSM networks and UMTS networks. In addition, these free slots can also be used to increase the capacity of the GSM network by the bursts released can be used for additional calls.
Der Aufwand zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Mobilfunknetz ist sehr gering. Für BTS Base Transceiver Station) und BSC (Base Station Controller) genügen Modifikationen der Software. In der TRAU (Transcoder/Rate Adapter Unit) müssen gegebenenfalls Hard- und Software modifiziert werden. Ferner müssen die BSS internen Schnittstellen wie z.B. die Abis-Schnittstelle zwischen BTS und BSC sowie die A-Schnittstelle zwischen BSC und MSC/TRAU für die höheren Datenraten pro GSM-Zeitschlitz erweitert werden.The effort to implement the method according to the invention in a mobile radio network is very low. Modifications of the software are sufficient for BTS Base Transceiver Station) and BSC (Base Station Controller). Hardware and software may need to be modified in the TRAU (transcoder / rate adapter unit). Furthermore, the BSS internal interfaces such as the Abis interface between BTS and BSC and the A interface between BSC and MSC / TRAU can be expanded for the higher data rates per GSM time slot.
Einige typische Anwendungsbereiche der Erfindung sollen im folgenden kurz erläutert werden:Some typical areas of application of the invention are briefly explained below:
Im Haushalt eines Teilnehmers soll dieser mit seinem Mobil- funkendgerät wie mit einem Festnetz-Telefon telefonieren können. Mit anderen Worten, es soll sich die Qualität von Sprachverbindungen über das Mobilfunknetz und das Festnetz im wesentlichen nicht unterscheiden.In the household of a subscriber, the subscriber should be able to make phone calls with his mobile radio device like with a landline phone. In other words, the quality of voice connections over the mobile radio network and the fixed network should essentially not differ.
Aber auch bei kleinen Funkzellen im Innenstadtbereich, wo die Entfernung zwischen einem Mobilfunk-Teilnehmer bzw. dessen Mobilfunkendgerät und einer Basisstation gering ist, sowie im ruralen Bereich mit sogenannten Line-of-Sight Verbindungen kann die Sprachqualität drastisch verbessert werden.But even in the case of small radio cells in the inner city area, where the distance between a mobile radio subscriber or their mobile radio terminal and a base station is small, and in the rural area with so-called line-of-sight connections, the voice quality can be drastically improved.
Das Teilnehmerendgerät mißt den Empfangspegel der BTS der Zelle beispielsweise auf den Broadcast-Kanälen (BCCH, CCCH) und schließt so aufgrund der Reziprozität des Funkkanals auf die Verfügbarkeit der hohen Sprachqualität. Dem Kunden kann dies vom Teilnehmerendgerät durch Aufleuchten eines Icons auf dem Display angezeigt werden. Ferner soll die BTS ihre Empfangsfähigkeit für Kanäle mit hoher Sprachqualität über die Broadcast-Kanäle den Teilnehmerendgeräten in der Zelle mitteilen.The subscriber terminal measures the reception level of the BTS of the cell, for example on the broadcast channels (BCCH, CCCH) and thus concludes that the high voice quality is available due to the reciprocity of the radio channel. This can be indicated to the customer by the subscriber terminal by lighting up an icon on the display. The BTS is also intended to be able to receive channels with high speech quality via the Communicate broadcast channels to the subscriber terminals in the cell.
Der Kunde kann nun einerseits ein Telefonat wahlweise mit hoher Sprachqualität oder mit der bisher bekannten niedrigen Sprachqualität führen, z.B. durch Auswahl mittels Menüpunkten am Teilnehmerendgerät. Das Teilnehmerendgerät zeigt dann dem Netzwerk seine Fähigkeit für die 8PSK modulierte Sprache beim EinwahlVorgang an.On the one hand, the customer can now make a call with either high voice quality or with the previously known low voice quality, e.g. by selection using menu items on the subscriber terminal. The subscriber terminal then shows the network its ability for the 8PSK modulated language during the dial-in process.
Der Operator kann für die Benutzung des Premiumservices höhere Gebühren verlangen. Die höhere Gebühr kann beispielsweise im Mobilfunk-Netzwerk anhand gemessener Parameter für die Zeitdauer der hohen 8PSK Sprachqualität bzw. bei erfolgter Link Adaption auf GMSK für die Zeitdauer der normalen Sprachqualität ermittelt werden. Oder der Operator vereinbart mit dem Kunden eine PauschalVergütung für diesen höherwertigen Service, z.B. eine erhöhte Grundgebühr.The operator can charge higher fees for using the premium service. The higher charge can be determined, for example, in the mobile radio network on the basis of measured parameters for the duration of the high 8PSK voice quality or, if link adaptation to GMSK has taken place, for the duration of the normal voice quality. Or the operator agrees a lump sum with the customer for this higher quality service, e.g. an increased basic fee.
Neben der Übertragung von Sprache könnte durch geeignete Wahl des Kodierungsverfahrens auch Bildinformation im gleichen Kanal mitübertragen werden. Vorteilhafterweise bedienen sich die Sprachübertragung und die Bildübertragung eines adaptiven Übertragungsverfahrens, wobei beide zusammen die volle Kanalkapazität nutzen. Werden beispielsweise nur 16kbps Sprachdaten übermittelt, so könnten bei einem 64kbps Kanal noch 48kbps Bilddaten parallel im gleichen Kanal übertragen werden. Bei Gesprächspausen bzw. DTX (discontinuous transmission) stehen dann volle 64kbps allein für die Bildinformation zur Verfügung.In addition to the transmission of speech, suitable selection of the coding method could also transmit image information in the same channel. The voice transmission and the image transmission advantageously use an adaptive transmission method, both of which together use the full channel capacity. If, for example, only 16 kbps voice data are transmitted, then with a 64 kbps channel, 48 kbps image data could still be transmitted in parallel in the same channel. When there are pauses in the conversation or DTX (discontinuous transmission), full 64kbps are then available solely for the image information.
Andererseits kann es in Funkzellen mit einer hohen Auslastung, d.h. einem hohen Verbindungsaufkommen, sinnvoll sein, die vorhandenen Kapazitäten besser zu nutzen, ohne die Sprachqualität zu verschlechtern. Hierzu werden mehrere Ge- spräche (mit bisheriger Gesprächsqualität) bzw. mehrere Sprachverbindungen auf einen Zeitschlitz bzw. Slot geschaltet. Durch die höhere Kompression der Sprachsignale bzw. Erhöhung der Datenrate mittels einer höheren Modulationsstufe wie 8PSK oder QPSK wird die Kapazität des Mobilfunknetzes erhöht. Dies ist insbesondere für Pico-Basisstationen interessant, die vorzugsweise in Gebäuden, Flughäfen, an Bahnhöfen oder ganz allgemein an sehr belebten Plätzen mit einem hohen Mobilfunk-Verbindungsaufkommen eingesetzt werden. Eine Umschaltung kann auch dynamisch in dem Sinn erfolgen, daß abhängig von der Anzahl der Sprachverbindungen die Modulation umgeschaltet wird, also bei wenigen Sprachverbindungen die GMSK-Modulation und bei vielen Sprachverbindungen die QPSK- oder die 8PSK-Modulation verwendet wird. Die theoretisch durch die höheren Modulationsstufen erzielbare höhere Sprachqualität wird hier zugunsten einer höheren Teilnehmerdichte in einer Funkzelle aufgegeben.On the other hand, in radio cells with a high load, ie a high connection volume, it can make sense to make better use of the available capacities without deteriorating the voice quality. For this, several calls (with previous call quality) or several voice connections switched to a time slot or slot. The capacity of the mobile radio network is increased by the higher compression of the voice signals or the increase in the data rate by means of a higher modulation level such as 8PSK or QPSK. This is of particular interest for pico base stations, which are preferably used in buildings, airports, at train stations or, in general, in very busy locations with a high volume of mobile communications. Switching can also take place dynamically in the sense that the modulation is switched depending on the number of voice connections, that is to say the GMSK modulation is used for a few voice connections and the QPSK or 8PSK modulation is used for many voice connections. The higher voice quality that can theoretically be achieved by the higher modulation levels is given up here in favor of a higher subscriber density in a radio cell.
Das Netzwerk kann beispielsweise auch in Abhängigkeit der Interferenzsituation sowie der Kapazitätsauslastung in der Zelle die 8PSK modulierten Servicefunktionen, die aufgrund ihres erhöhten Signal-Rausch-Abstandes mehr Sendeleistung erfordern und daher mehr Interferenz erzeugen, abschalten und dies über die Broadcast-Kanäle den Teilnehmern in der Zelle kundtun. Bereits bestehende Verbindungen müßten dann evtl. mittels Link Adaptation auf normale Sprachqualität heruntergeregelt werden.Depending on the interference situation and the capacity utilization in the cell, the network can, for example, switch off the 8PSK modulated service functions, which require more transmission power due to their increased signal-to-noise ratio and therefore generate more interference, and this via the broadcast channels to the participants in the Announce cell. Existing connections would then have to be reduced to normal speech quality using link adaptation.
Vorzugsweise werden die Sprachverbindungen mit hoher Qualität als 1eitungsvermittelte Dienste über die BSC (Base Station Controller) - TRAU (Transcoder/Rate Adapter Unit) - MSC (Mobile Station Controller) in das öffentliche Festnetz PSTN (Public Switched Telephone Network) geleitet. An dieser Stelle sei nur kurz erwähnt, daß im übrigen die durch die Erfindung ermöglichten hochqualitativen Sprachverbindungen auch über Paketdatenkanäle übertragen werden können. Die bisher über die Paketdatenkanäle mittels VoIP (Voice over Internet Protokoll) übermittelten Sprachverbindungen bieten nämlich nur Datenraten von wenigen kbps, was durch die Erfindung merkbar verbessert werden kann. Die Sprachsignale laufen in diesem Fall über die PCU (Packet Control Unit) - SGSN (Support GPRS Service Node) in das öffentliche Datennetz PDN (Public Data Network) .The high-quality voice connections are preferably routed as line-switched services via the BSC (Base Station Controller) - TRAU (Transcoder / Rate Adapter Unit) - MSC (Mobile Station Controller) into the public fixed network PSTN (Public Switched Telephone Network). At this point it should only be mentioned briefly that the high-quality voice connections made possible by the invention can also be transmitted via packet data channels. The voice connections previously transmitted via the packet data channels using VoIP (Voice over Internet Protocol) only offer data rates of a few kbps, which can be improved noticeably by the invention. In this case, the voice signals run via the PCU (Packet Control Unit) - SGSN (Support GPRS Service Node) into the public data network PDN (Public Data Network).
Weiterhin sind Qualitätsabstufungen bei der Übertragung über Packet-Switched-Kanäle durch Einführung einer "Quality of Service" (QoS) -Funktion möglich, die beispielsweise die Verzögerung der zu übertragenden Signale durch den Funkkanal, den Durchsatz und die Bitfehlerrate BER (Bit Error Rate) berücksichtigt.Furthermore, quality gradations for transmission via packet-switched channels are possible by introducing a "Quality of Service" (QoS) function, which, for example, delays the signals to be transmitted by the radio channel, the throughput and the bit error rate BER (bit error rate). considered.
Schließlich ist aufgrund der freien Kapazitäten durch die hohen Datenraten eine sehr schnelle Leistungsregelung FPC (Fast-Power-Control) für hochqualitative Sprachverbindungen durch Inband-Signalisierung möglich, die alle 20ms stattfindet (anstelle einer langsamen Leistungsregelung mittels Signalisierungen ca. alle 490 ms über den Slow Associated Control Channel SACCH) .Finally, due to the free capacities due to the high data rates, a very fast power control FPC (Fast Power Control) for high quality voice connections by inband signaling is possible, which takes place every 20ms (instead of a slow power control by means of signaling about every 490 ms via the slow Associated Control Channel SACCH).
AbkürzungenAbbreviations
8PSK Eight Phase Shift Keying8PSK Eight Phase Shift Keying
ADPCM Adaptive Differential Pulse Code ModulationADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation
AMR Adaptive MultirateAMR Adaptive Multirate
BER Bit Error RateBER bit error rate
BSC Base Station ControllerBSC Base Station Controller
BTS Base Transceiver StationBTS Base Transceiver Station
CDMA Code Division Multiple Access CSD Circuit Switched DataCDMA Code Division Multiple Access CSD Circuit Switched Data
DECT Digital Enhanced Cordless TelephoneDECT Digital Enhanced Cordless Telephone
ECSD Enhanced CSDECSD Enhanced CSD
EDGE Enhanced Data Rates for GSM EvolutionEDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
EGPRS Enhanced GPRSEGPRS Enhanced GPRS
GMSK Gaussian Minimum Shift KeyingGMSK Gaussian Minimum Shift Keying
GPRS General Packet Radio ServiceGPRS General Packet Radio Service
GSM Global System for Mobile Co municationGSM Global System for Mobile Communication
HSCSD High Speed CSDHSCSD High Speed CSD
ISDN BA Integrated Digital Services Network Base Access kbps kilobit per secondISDN BA Integrated Digital Services Network Base Access kbps kilobit per second
LDCELP LD-Code Excited Linear Predictive CodingLDCELP LD code Excited Linear Predictive Coding
PCU Packet Control UnitPCU packet control unit
PDN Public Data NetworkPDN Public Data Network
PDTCH Packet Data Traffic ChannelPDTCH Packet Data Traffic Channel
PSK Phase Shift KeyingPSK phase shift keying
PSTN Public Switched Telephone NetworkPSTN Public Switched Telephone Network
QoS Quality of ServiceQoS Quality of Service
QPSK Quadrature Phase Shift KeyingQPSK Quadrature Phase Shift Keying
SGSN Serving GPRS Support NodeSGSN Serving GPRS Support Node
TDMA Time Division Multiple AccessTDMA Time Division Multiple Access
TRAU Transcoder/Rate Adapter UnitTRAU transcoder / rate adapter unit
UMTS Universal Mobile Telecommunication SystemUMTS Universal Mobile Telecommunication System
VoIP Voice over Internet-ProtocollVoIP Voice over Internet protocol
WLL Wireless Local Loop WLL Wireless Local Loop

Claims

Patentansprücheclaims
1. Verfahren zur Verbesserung der Sprachqualität in einem Mobilfunknetz, in dem in Zeitschlitzen (Slots), die einem Ü- bertragungskanal zugeteilt sind, mittels Datenpaketen mit fest vorgegebener Struktur (Bursts) Sprachsignale mit einer vorgegebenen Datenrate übertragen werden, dadurch gekennzeic et, dass zur Erhöhung der Datenrate und der Qualität der Sprachsignale die Bursts mit einem höheren Modulationsverfahren bzw. CDMA Kodierungsverfahren moduliert und/oder mehrere Zeitschlitze (Multislots) für einen Sprachkanal gleichzeitig belegt werden.1. Method for improving the voice quality in a mobile radio network, in which in time slots (slots) which are assigned to a transmission channel, voice signals are transmitted at a predetermined data rate by means of data packets with a fixed structure (bursts), characterized in that for Increase in the data rate and the quality of the speech signals, the bursts are modulated with a higher modulation method or CDMA coding method and / or several time slots (multislots) are occupied simultaneously for one voice channel.
2 . Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Mobilfunknetz ein GSM-Netz ist und als Modulationsverfahren ein Phasenumtast-Modulationsverfahren wie insbesondere 8PSK, QPSK oder TD-SCDMA für die Sprachkanäle verwendet wird.2nd Method according to claim 1, which also means that the mobile radio network is a GSM network and a phase shift keying modulation method such as 8PSK, QPSK or TD-SCDMA is used as the modulation method for the voice channels.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass in dem Mobilfunknetz in mindestens einer Basisstation und mindestens einem Mobilgerät jeweils mehrere Sprachkodierer sowie entsprechende Sprachdekodierer vorgesehen sind, wobei abhängig von der Qualität der Funkverbindung zwischen dem Mobilgerät und der Basisstation ein Sprachkodierer/-dekodierer-Paar ausgewählt wird, welches die zu übertragenden Sprachsignale entsprechend der Qualität des Funkverbindung derart komprimiert, daß die Datenrate maximal ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the mobile radio network in at least one base station and at least one mobile device, a plurality of voice encoders and corresponding voice decoders are provided, with a voice encoder depending on the quality of the radio connection between the mobile device and the base station. Decoder pair is selected, which compresses the voice signals to be transmitted according to the quality of the radio link so that the data rate is maximum.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb einer vorgegebenen Datenrate die zu übertragenden Bursts mittels GMSK moduliert werden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that below a predetermined data rate, the bursts to be transmitted are modulated using GMSK.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb einer vorgegebenen Empfangsqualität die zu ü- bertragenden Bursts mittels GMSK moduliert werden.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that below a predetermined reception quality, the bursts to be transmitted are modulated by means of GMSK.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung der Modulation der zu übertragenden Bursts nach dem Adaptive-Multirate-Verfahren des GSM- Mobilfunksystems erfolgt.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the switching of the modulation of the bursts to be transmitted is carried out according to the adaptive multirate method of the GSM mobile radio system.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung der Modulation der Bursts zwischen der Aussenden zweier aufeinander folgender Bursts erfolgt.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the switching of the modulation of the bursts takes place between the transmission of two successive bursts.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Bursts mit der 8PSK-Modulation moduliert werden und auf jeden Burst vier verschiedene Vollraten- oder acht verschiedene Halbraten-Sprachkanäle geschaltet werden.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the bursts are modulated with the 8PSK modulation and four different full-rate or eight different half-rate voice channels are switched to each burst.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass freie Slots zum Überwachen von Mobilfunkzellen des Mo- bilfunknetzes, die zu der Mobilfunkzelle, in dem sich das Mobilgerät befindet, benachbart sind, und/oder zur Übertragung von Signalisierungs-Informationen verwendet werden.9. The method according to claim 8, characterized in that free slots are used for monitoring mobile radio cells of the mobile radio network, which are adjacent to the mobile radio cell in which the mobile device is located, and / or for the transmission of signaling information.
10. Verfahren nach einem der Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Slots Sprach- und Datensignale gemeinsam übertragen werden, wobei die Datenrate der Sprachsignale in Abhängigkeit von den zu übertragenden Datensignalen sowie den vorliegenden Übertragungsbedingungen in einem Slot eingestellt wird.10. The method according to any one of claim 8 or 9, characterized in that voice and data signals are transmitted together in slots, the data rate of the voice signals depending on the data signals to be transmitted and the present transmission conditions being set in one slot.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich et, dass das Netzwerk seine Fähigkeit für die höheren11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the network its ability for the higher
Modulationsverfahren und entsprechende Sprachkodierer in dieModulation method and corresponding speech encoder in the
Funkzelle überträgt bzw. beim Verbindungsaufbau demRadio cell transmits or when establishing the connection
Mobi1funk-Endgerät mi11ei11.Mobile terminal mi11ei11.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk die Interferenzsituation in der Zelle mißt und auswertet und beim Vorliegen erhöhter Interferenz in der Zelle den phasenmodulierten Sprachservice ausschaltet und laufende Gespräche mit GMSK moduliert.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the network measures and evaluates the interference situation in the cell and switches off the phase-modulated voice service when there is increased interference in the cell and modulates ongoing calls with GMSK.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprachkodierer für die verbesserte Sprachqualität LDCELP, ADPCM oder ISDN unterstützen.14. The method according to any one of claims 3 to 13, characterized in that the speech coders support LDCELP, ADPCM or ISDN for the improved speech quality.
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verbindung Mobilfunkteilnehmer zu15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in a connection to cellular subscribers
Mobilfunkteilnehmer keine Rückkodierung/2. Kodierung desCellular subscribers no recoding / 2. Coding the
Sprachsignals im Netzwerk erfolgt.Voice signal occurs in the network.
16 . Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei einer Verbindung Mobilfunkteilnehmer zu Mobilfunkteilnehmer die Gesprächsqualität auf die Qualität der schlechteren Verbindung eingestellt wird.16. Method according to one of the preceding claims, characterized in that that the connection quality is set to the quality of the poorer connection in a connection between mobile subscribers to mobile subscribers.
17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben Sprache auch Bildinformation parallel im gleichen Kanal übertragen wird.17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in addition to speech, image information is transmitted in parallel in the same channel.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Bildinformation freie Kapazität bei der Sprachübertragung benutzt, insbesondere bei DTX (discontinuous transmission) und Gesprächspausen. 18. The method according to claim 17, characterized in that the transmission of the image information uses free capacity in voice transmission, in particular in DTX (discontinuous transmission) and pauses in conversation.
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