(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号と有線信号の間で変換を行なう装置であって、
有線信号を送受信する第１の手段と、
無線信号を送受信する第２の手段と、
前記第１の手段と前記第２の手段の間に接続され、前記第１の手段又は前記第２の手段における信号の受信に応じて、有線信号と無線信号との間のマッピングを行なう手段とを備え、
前記マッピングを行なう手段が、
無線信号を有線信号に変換する第１部分と有線のモデム信号を無線信号へフォーマットする第２部分とを有し、
前記第１部分は、
前記無線信号のビットフレームにおける第１の領域に存在するビットを符号化音声ビットとして取得して該符号化音声ビットを復号し、前記ビットフレームにおける前記第２の領域に存在するビットを非符号化データビットとして取得して該符号化データビットを復号する手段と、
前記ビットフレームにおける前記第２の領域に存在するビットを非符号化ビットとして取得し、該非符号化ビットを再生するために該非符号化ビットを復調する手段と、
前記復号された音声ビットを前記復号されたデータビットおよび前記非符号化ビットと結合して有線送信のためのビットストリームとする手段と、
前記ビットストリームを有線信号として送信する手段とを有し、
前記第２部分は、
受信された有線信号を復調する手段と、
前記復調された有線信号からデータを抽出する手段と、
抽出されたデータを、無線信号のバーストフレームへフォーマットする手段と、
前記無線信号のバーストフレームを送信のために変調するネットワーク基地局とを有する
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
ネットワーク基地局で受信した無線信号を有線モデム信号にマッピングする装置であって、
前記無線信号のビットフレームにおける第１の領域に存在するビットを符号化音声ビットとして取得して該符号化音声ビットを復号し、前記ビットフレームにおける第２の領域に存在するビットを符号化データビットとして取得して該符号化データビットを復号する手段と、
前記ビットフレームにおける前記第２の領域に存在するビットを非符号化ビットとして取得して、前記無線信号中の前記非符号化ビットを再生するために前記非符号化ビットを復調する手段と、
前記復号された音声ビットを前記復号されたデータビットおよび前記非符号化ビットと結合して有線送信用のビットストリームにする結合手段と、
前記ビットストリームを有線信号として送信する手段とを備えることを特徴とする装置。
【請求項３】
前記結合手段は、更に、無線信号のビットフレーム繰り返し周期に相当する時間間隔でフレームマーカーを前記ビットストリームに付加することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ビットフレーム繰り返し周期を２０ｍＳの倍数とすることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記結合手段は、更に、所定数のビットが得られるように、前記ビットストリームにビットを付加することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記復号する手段は畳み込み符号化データを復号することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記復号化手段が無線信号特有のフレーム繰り返し周期で動作することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項８】
無線信号を有線モデム信号へマッピングする方法であって、
前記無線信号のビットフレームにおける第１の領域に存在するビットを符号化音声ビットとして取得して該符号化音声ビットを復号し、前記ビットフレームにおける第２の領域に存在するビットを符号化データビットとして取得して該符号化データビットを復号するステップと、
前記ビットフレームにおける前記第２の領域に存在するビットを非符号化ビットとして取得して、前記無線信号中の前記非符号化ビットを再生するために前記非符号化ビットを復調するステップと、
前記復号された音声ビットを前記復号されたデータビットおよび前記非符号化ビットと結合して有線送信用のビットストリームにするステップと、
前記ビットストリームを有線信号として送信するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項９】
無線信号のビットフレーム繰り返し周期に対応する時間間隔でフレームマーカーを前記ビットストリームに付加するステップを更に備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
所定数のビットが得られるように、前記ビットストリームにビットを付加するステップを更に備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の技術的分野
本発明は、セルラー無線通信、特にセルラーのビットストリームと有線モデム波形間の変換方法およびその装置に関するものである。
関連技術の説明
有線ネットワークでは、デジタル・インターフェースを多様なビットレートで加入者に直接的に提供するために、サービス統合デジタル通信網（ＩＳＤＮ）の柔軟な規格に基づく新サービスが定義されようとしている。これらの多様なビットレートは、効率的な無線周波数スペクトル利用に重点が置かれているため、未定義の圧縮技術を用いずに無線サービスに直接マッピングすることができない。
有線波形とセルラーのビットストリームの間の将来的マッピングに最大限の柔軟性を与える一つの方法として、トランスペアレントモードの定義を必要とするものが提案されており、例えばＩＳ５４フォーマットで合計１３ＫＢ／Ｓの全データビットは、１３ＫＢ／Ｓよりも高い、例えば１９．２ＫＢ／Ｓに適する有線モデム波形を利用してＰＳＴＮ加入者にマッピングされる。ＩＳ５４チャネルおよび音声符号化・復号化は、遠く離れた移動交換局（ＭＳＣ）あるいは構内交換機（ＰＡＢＸ）に置かれることもある。
しかし、この方法に必要なものは、ＩＳ５４信号からの「ハード」ビット（クラスＩ音声ビット）デシジョンのマッピングのみである。データに対するエラー訂正デコーディングを実行する際に貴重な「ソフト」ビット情報は、ＩＳ５４から有線への「ハード」ビットデシジョンのマッピングのみによって、不要になるかもしれない。「ソフト」ビット情報は、基地局受信機と有線間でのビットレートが大幅に増加してソフト情報を維持できない限り、基地局受信機の復調器の近傍でしか入手不可能である。これは、「ソフト」ビット情報を活用して最高の性能を得るために、畳み込み符号化音声ビットのチャネル・デコーディングを音声およびデータノード共用のトランシーバーで行なう必要があることを示唆している。このように、音声およびデータ共用の「ソフト」エラー訂正デコーディングの利点を維持しながら、セルラーのビットストリームと有線モデム波形間の変換を行なう方法が必要である。
本発明の概要
本発明は、セルラー受信機と遠隔データモデムの間におけるソフト情報伝送の必要性に対処する。受信信号には符号化音声ビットが含まれ、その一部（クラスIビット）は畳み込み符号化され、残り（クラスＩＩビット）は符号化されないことがある。あるいは、全ビットを符号化した畳み込み符号化データを含む受信信号もあり得る。
発明の無線／有線インターフェースは、音声コーディングに適用される第１の方法およびデータコーディングに適用される第２の方法において受信信号の同時ソフトデシジョン・デコーディングを行なう。２方法でデコーディングを行なう結果、複号化クラスIビットと、クラスＩＩ音声ビットに対するハードデシジョンと、復号データビットとが得られる。すべての復号ビットは、例えば１９．２ＫＢ／Ｓの適切な有線モデム・プロトコルに多重化され、遠隔のインターワーキング・ユニットに伝送される。
インターワーキング・ユニットは、複号化クラスI音声ビットおよび復号データビットを処理して音声／データ・デシジョンを形成する。「音声」デシジョンが下されたとき、クラスIビットおよびクラスＩＩビットは、アナログまたはＰＣＲ音声を再生するために、スピーチ・コーダーで処理される。また、「データ」デシジョンが下された時には、クラスIビットも含めて、復号データビットがデータターミナルに送られる。
【図面の簡単な説明】
本発明の方法および装置についての理解を深めるため、付図を用いて以下に詳細説明を行なう。
図１は、セルラーのデータビットストリームから有線波形へのマッピング形式に受信ビットフレームを変換する手順を説明する図。
図２は、セルラーのビットストリームを有線モデム波形へ変換するレートアダプターを説明する図。
図３は、有線モデム波形をセルラーのビットストリームへ変換するレートアダプターを説明する図。
発明の詳細な説明
図面、特に図１には、セルラーのビットストリームから得られるビットフレームを有線モデム波形へのマッピングに好ましいフォームに変換する方法が説明されている。まず、セルラーのデータビットストリームからのビットフレームは基地局受信機で受信される。元の受信ビットフレームには２６０のビットからなるブロック１０が含まれる。ビットフレームの最初の部分１２は、クラスI音声ビットを含む１７８ビットデータあるいは「重要な」データで構成される。残りのデータのうち８２ビットには、クラスＩＩ音声ビット１４、あるいは非畳み込み符号化データビットから構成される「重要でない」音声データが含まれる。デコーディングに先立って受信機から信号が出力されるが、それはバイナリー１や０に量子化されたものではなく、信号値が０と１の中間にある「ソフト」形式の状態を取る。
クラスI音声ビットは、８４の復号ビット１６を生成するために畳み込み復号される。畳み込みデコーダは、受信機から１７８の「ソフトな」値を入力し、「ハードな」１および０を出力する。音声の場合、これら８４の「ハードな」出力ビット１６は７つの巡回冗長検査（ＣＲＣ）ビット１５と、７７の「ハードな」データビット１７から構成される。音声デコーディング・プロセスには、受信機によって「ソフト」形式で受信された８２のクラスＩＩビット１８について「ハードな」デシジョンを行なう過程が含まれる。この過程は「ソフト」値が「１」か「０」のどちらに近いかを決定するだけである。そして、８２のハードデシジョンクラスＩＩビット１８は、８４の複号化クラスIビット１６に付加される。
しかし、受信信号が畳み込み符号化データ信号であって、その２６０の受信ビット１０がすべて符号化データを表す場合、同じ１／２のコーディング・レートを仮定すると、４１の追加復号ビットを得るために８２のハードデシジョンクラスＩＩビット１８が畳み込み復号されたはずである。基本的には、８２のビットにレート１／２のデコーディング処理を施すことが可能であるが、もしハードデシジョンが既に行なわれていれば、ソフト情報の利点が得られない。そのため、本発明によれば、畳み込みデコーダは１７８の符号化クラスIビットの処理後に停止せず、約１３０の復号ビット（１６および１９）を得るために、２６０の受信ソフト値すべてに対してデコーディングを継続する。実際には、「テールビット」として知られている技術を用いてデコーディング動作を終結させれば復号ビットの数を１３０以下にすることが可能であるが、これは本発明とは重要な関連を持たない。
このように、音声信号が受信されたと仮定すれば、デコーダーは８４の複号化クラスIビット１６と、８２のハードデシジョンクラスＩＩビット１８を出力する。更に、データ信号が受信された仮定すれば、デコーダーは、更に４１〜４６の復号ビット１９を出力する。最初の８４復号ビット１６と最後の４６復号ビット１９の間には５つの特別ビットで境界が形成される。したがって、デコーダーは、８４＋８２の音声ビットおよび追加の４１復号データビットと、そして音声およびデータの符号化・複号化に同じテールビット方式を利用するか否かによって任意の５つのデータビットを出力する。上記２１２〜２１７のビットはデジタル・セルラーのフレーム周期２０ｍＳごとに発生し、総合ビットレートが２０ｍＳ当り２８０-３８４ビットに相当する１０．２４〜１０．３４ＫＢ／Ｓになるので、２１２〜２１７ビット・データブロックの最初および最後を示す同期パターンを付加する余裕が得られる。
送信用のデータは、非同期のスタート／ストップ有線プロトコルにしたがって、スタートビットおよびストップビットを含み、さらに任意でパリティビットを含むキャラクター２０で構成される。キャラクターは実際には１０ビット長であるが、データは、８ビット（パリティビットを使用しない場合）または７ビット（パリティに１ビット使用する場合）である。
送信用の２１２-２１７のビットは、マルチプレクサによって７ビットまたは８ビットのバイトに構成され、２０ｍＳ期間当りのキャラクター数は３１（パリティー付き）または２８（パリティーなし）となる。１４ＫＢ／Ｓモデム・ストリームは、同期キャラクター用の予備スペースなしで使うことができる。２１７を８で割ると剰余が１ビットになるので、２０ｍＳフレーム当り７ビットの公知の同期パターンが２８のキャラクター２０に含まれることから同期機能が得られる。パリティー付きの場合、２０ｍＳ当り３１のキャラクター２０が発生し、１４ＫＢ／Ｓのモデムレートでは対応できないが、１９．２ＫＢ／Ｓモデムレートにすれば対応可能である。１９．２ＫＢ／Ｓの場合、２０ｍＳ期間当りのキャラクター数は最局で３８である。したがって、非同期のスタート／ストップ・フォーマットは、利用することができない端数の０．４キャラクター周期を吸収するために役に立つ。
このように、可能なプロトコルには、２０ｍＳ期間当り３１のデータ搬送キャラクターおよび１つの同期キャラクターを含んだ３２のキャラクター２０を１９．２ＫＢ／Ｓの有線モデムを利用して送信する過程が含まれる。不使用の６（＋０．４）キャラクターは、ブランクあるいはアイドルのままにされる。同期キャラクター２１は、２０ｍＳ期間ごとに有線モデムに送られるデータ量を示す２０ｍＳタイムフレーム・マーカーの機能を果たす。この２０ｍＳの送信タイムによって、有線波形から生成される波形にマッピングするための総有線ビットレート１９．２ＫＢ／Ｓが得られる。
１９．２ＫＢ／Ｓビットレートを得られるように、修正ビットフレーム２２は例えば、２０ｍＳごとに送信される３２の７ビット・キャラクターで構成される。上記手順はビットストリーム・データのトランスペアレントな非符号化転送を可能にすると同時に、最良のエラー特性が得られるように「ソフトに」復号化された音声（およびデータ）ビットへのアクセスを維持しつつ、未来のディジタルデータ・サービスを定義するために最大限の柔軟性を提供する。送信された修正ビットフレーム２０は有線モデムで受信され、波形マッピングされる。
図２は、セルラーのビットストリームを有線モデム波形にマッピングするレートアダプターのブロック図を示している。セルラーのビットストリームは無線インターフェース３１を介して移動電話３０から基地局受信機３２へ送信される。ビットストリームはビットフレーム１０内のクラスＩ音声データに対して畳み込みデコーディングを実行する畳み込みデコーダ３４に入力され、図１に関して前述した方法によって、畳み込み符号化クラスI音声データおよび畳み込み復号データを抽出する。畳み込みデコーダ３４は、８４の複号化クラスI音声ビットおよび８２のクラスＩＩ音声ビット以外に、復号データを表す他の５１ビットを出力することもある。この２１７のビットはマルチプレクサ３６に入力され、そこで必要に応じて同期ビットあるいは同期キャラクターが付加され、２０ｍＳ期間ごとに一定数のスタート／ストップ・キャラクターが生成される。マルチプレクサ３６からのスタート／ストップ・キャラクターは有線モデム３８によってインターワーキング・ユニット３７へ送信される。
インターワーキング・ユニット３７は、複号化クラスI音声ビットおよび復号データビットを処理して音声／データデシジョンを形成する。「音声」デシジョンが下された場合、クラスIビットおよびクラスＩＩビットは、スピーチ・コーダーで処理され、アナログあるいはＰＣＭ音声が再生される。一方、「データ」デシジョンが下された場合は、復号データビットは、クラスIビットも含めてデータターミナルに供給される。
図３は、移動電話３０へ送信する際にアナログ有線モデム波形をセルラーのビット・ストリームに変換するためのレートアダプターのもう一つの実施例のブロック図である。回線モデム３８は１９．２ＫＢ／Ｓの波形をＰＳＴＮ網から受信する。モデム３８は受信信号を復調し、それをフレーム同期ユニット４０へ伝送する。デフォーマッター／フレーム同期ユニット４０は２０ｍＳフレーム単位でキャラクターを受信し、ＩＳ５４あるいはＩＳ１３６のデータ・フィールドに挿入する２６０ビットの情報を抽出する。そしてＴＤＭＡバーストが基地局３２によって移動電話３０へ送信される。基地局送信機で「ソフトな」情報の問題が起きないので、この方向へのマッピングは簡単である。
本発明の方法および装置の実施例が付図に示され、上記詳細な説明で記述されたが、本発明は開示実施例に限定されるものではなく、添付「請求の範囲」に規定された発明から逸脱することなく再構成、変更、置換が可能である。
【図１】
0004077037.tif 000002
【図２】
0004077037.tif 000003
【図３】
0004077037.tif 000004