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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf Paketkommunikation, und insbesondere
auf Nachrichtenkopf-Kompression
in Paketkommunikation.
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Der
Ausdruck Nachrichtenkopf-Kompression (HC, Englisch: Header Compression)
bezieht sich auf die Kunst des Minimierens der benötigten Bandbreite
für in
Paket-Nachrichtenköpfen enthaltene
Information auf einer Basis pro Sprung bzw. pro Etappe (Englisch:
Per Hop Basis) über
Punkt-zu-Punktverbindungen. Nachrichtenkopfinformation wird normalerweise
durch Aussenden von statischer Information nur zu Beginn erkannt.
Dann wird semistatische Information übertragen, indem nur die Veränderung
in Bezug auf den vorhergehenden Nachrichtenkopf gesendet wird und
vollständig
zufällige
Information kann ohne Kompression gesendet werden. Folglich wird
Nachrichtenkopf-Kompression normalerweise mit einer Zustandsmaschine
realisiert.
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Ein
herkömmliches
VoIP (Voice over IP)-Datenpaket besteht grundsätzlich aus drei Teilen mit verschiedenen
Qualitätserfordernissen,
wie in 1 gezeigt. Die drei Teile sind:
- (1)
Ein komprimierter oder nicht komprimierter Nachrichtenkopf 11.
Beispielsweise wird für
Sprache in Echtzeit häufig
ein herkömmlicher IP/UDP/RTP
Nachrichtenkopf verwendet;
- (2) die Sprach-Codec (Englisch: Speech Codec) Bits beim Teil 12,
die für
die Sprachqualität
am signifikantesten bzw. wichtigsten sind. Beispielsweise gibt es
in dem GSM Sprach-Codec mit voller Datenrate drei Klassen von Bits:
1A, 1B und 2, wobei die Sprach-Codec
Bits der Klasse 1A und der Klasse 2 jeweils für die Sprachqualität die wichtigsten
und am wenigsten wichtigsten sind; und
- (3) die Sprach-Codec Bits beim Teil 13, die für die Sprachqualität am wenigsten
wichtig sind, beispielsweise Klasse 2 Bits in GSM.
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Ein
herkömmliches
Nachrichtenkopf-Kompressionsschema für IP/UDP/RTP, wie etwa dasjenige
in dem Internetentwurf "Compressing IP/UDP/RTP
Headers for Low-Speed Serial Links" (Komprimieren von IP/UDP/RTP Nachrichtenköpfen für serielle
Verbindungen mit niedriger Geschwindigkeit) von S. Casner und V.
Jacksson, 27. Juli 1988, weist typischerweise ein Kennzeichen eines
weichen Zustands (Englisch: Soft State Characteristics) auf, so
dass der Zustand der HC (Nachrichtenkopf-Kompression) von den vorhergehenden
Nachrichtenköpfen
abhängen
kann. Ein Fehler in einem komprimierten Nachrichtenkopf kann zu
einem Verlust der entsprechenden Pakete führen. Weil jeder Nachrichtenkopf
normalerweise als eine Veränderung
in Bezug auf den vorhergehenden Nachrichtenkopf repräsentiert
wird (Delta-Codierung,
Englisch: Delta-Coding) ist ein Fehler in einem komprimierten Nachrichtenkopf
ein fehlerhafter Zustand, der bewirken wird, dass nachfolgende Datenpakete
verloren gehen, bis der weiche Zustand der HC aktualisiert ist.
Wenn die Nutzlast für
die Datenpakete mit den komprimierten Nachrichtenköpfen einen
Echtzeitdienst beinhaltet, dann kann der Verlust von einigen aufeinanderfolgenden
Datenpaketen desaströs
für die
Qualität
dieses Echtzeitdienstes sein. Beispielsweise wird sich die Qualität eines
Echtzeitsprachdienstes wesentlich verschlechtern mit nachfolgenden
verlorenen Sprach-Datenrahmen.
Wenn die Fehlerrate der Sprach-Datenrahmen eine Charakteristik mit
Amplitudenanhäufungen
bzw. Bursts aufweist, dann wird die Sprachqualität schlechter sein als für das gleiche Fehlerverhältnis von
Sprach-Datenrahmen, jedoch mit einer weniger korrelierten Datenrahmen-Fehlercharakteristik.
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Die
Effekte von Bitfehlern können
verschieden sein, abhängig
davon, wo in dem VoIP-Datenpaket die Bitfehler auftreten:
- (1) Bitfehler im Teil 13 der 1 (den
am wenigsten wichtigen Sprach-Codec Bits) führen zu einer wenig verschlechterten
Qualität
für die
in diesem spezifischen Paket enthaltene Sprache.
- (2) Bitfehler im Teil 12 der 1 (die wichtigsten Sprach-Codec
Bits) können
zu einer so ernsthaften Verschlechterung der Sprachqualität führen, dass
das Datenpaket als nutzlos bewertet wird und in dem Sprachdecodierer
nicht benutzt werden wird. Folglich kann das spezifische Datenpaket
aufgrund von Bitfehlern im Teil 12 des Datenpakets verloren
gehen.
- (3) Bitfehler im Teil 11 der 1 (der Nachrichtenkopf,
komprimiert oder nicht) werden wahrscheinlich zum Verlust dieses
spezifischen Datenpakets führen,
weil es nicht in die oberen Schichten des Protokollstapels übertragen
werden kann. Des Weiteren kann es auch zu einer Anzahl von nachfolgenden
verlorenen zukünftigen
Datenpaketen führen,
weil der weiche Zustand der Nachrichtenkopf-Kompression nun fehlerhaft
ist. Dies sind die schwerwiegendsten Fehler, weil Bitfehler in einem Datenpaket
zum Verlust einer Anzahl nachfolgender Datenpakete führen können.
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Die
herkömmlichen
Algorithmen der Nachrichtenkopf-Kompression sind für schmalbandige, draht-
bzw. leitungsgeführte
Kanäle
gemacht, wobei die Fehlerrate des Kanals ziemlich stationär und geringfügig ist.
Des Weiteren beeinflusst die Verwendung des Kanals keine anderen
Benutzer mit ähnlichen
Kanälen.
Dies ist für
drahtlose Kanäle
nicht der Fall. Die Qualität
eines drahtlosen Kanals kann sich schnell verändern und die Benutzung des
Kanals beeinflusst andere Benutzer hinsichtlich der Interferenz. In
einem Nachrichtenkopf-Kompressionsschema für einen drahtlosen Kanal wird
die Wahrscheinlichkeit für
Fehler in den komprimierten Nachrichtenköpfen groß sein und der Einfluss dieser
Fehler von komprimierten Nachrichtenköpfen muss verringert werden.
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Es
gibt allgemein zwei Herangehensweisen, um dieses Problem zu verhindern,
entweder durch Minimieren der Zeit, die dafür notwendig ist, den weichen
HC Zustand zu aktualisieren, oder die Wahrscheinlichkeit für Bitfehler
in komprimierten Nachrichtenköpfen
zu minimieren.
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Eine
bekannte Weise des Aktualisierens des weichen HC Zustands besteht
darin, volle Nachrichtenköpfe
regelmäßig und
häufig
auszusenden. Beispielsweise kann ein voller Nachrichtenkopf in jedem fünften Sprach-Datenpaket
gesendet werden, während
in den anderen Datenpaketen komprimierte Nachrichtenköpfe gesendet
werden. Wenn ein Kanal mit einer festgesetzten Bitrate verwendet
werden soll, dann wird die Bitrate dieses Kanals typischerweise
im Hinblick auf die größte Datenpaketgröße gewählt, weil
Verzögerungsvariationen
nicht wünschenswert
sind. Folglich wird die Bitrate des Kanals entsprechend eines Pakets
mit einem vollen Nachrichtenkopf gewählt, was zu einer Vergeudung
von Ressourcen (beispielsweise Funkressourcen) führt. Des Weiteren muss, um
Robustheit in einem derartigen Nachrichtenkopf-Kompressionsschema
zu erzielen, die Frequenz des vollen Nachrichtenkopfs groß sein,
was den Kompressionsgrad und die Effizienz des Nachrichtenkopf-Kompressionsschemas
verringert. Folglich werden die regelmäßigen Aktualisierungen des
Nachrichtenkopf-Kompressionszustands mit
vollen Nachrichtenköpfen
entweder zu einer ineffizienten Nachrichtenkopf-Kompression oder
zu einer effizienten Nachrichtenkopf-Kompression ohne die notwendige
Robustheit gegenüber
beispielsweise Bitfehlern führen.
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Eine
andere Weise zum Aktualisieren des weichen Zustands der Nachrichtenkopf-Kompression besteht
darin, dass das Nachrichtenkopf-Kompressionsschema eine Aktualisierung
des weichen Zustands anfragt, wann immer dies notwendig ist. Jedoch
erfordert diese Herangehensweise einen Duplexkanal mit einer kurzen
Hin- und Rückreisezeit (Englisch:
Round Trip Time), um die Perioden bzw. Zeitintervalle mit fehlerhaftem
weichen Zustand kurz zu halten. Des Weiteren erfordert ein derartiges Schema
auch, dass der Rückwärtskanal,
der die Anforderung für
die Aktualisierung des weichen Zustands trägt, allgemein zuverlässig ist.
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Es
ist im Hinblick auf das Vorgehende wünschenswert, eine Aktualisierung
des weichen Zustands eines Nachrichtenkopf-Kompressionsschemas bereitzustellen,
während
die vorgenannten Nachteile der Herangehensweise nach dem Stand der
Technik vermieden werden.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
vor, den weichen Zustand eines Nachrichtenkopf-Kompressionsschemas
in einem Kommunikationssystem, das Datenpaketverkehr einschließlich eines
Echtzeitkommunikationssignals überträgt, zu aktualisieren.
Der Nachrichtenkopf-Kompressionszustand kann während (solcher) Zeitperioden
aktualisiert werden, während
der das Kommunikationssignal inaktiv ist. Auch sieht die Erfindung
vor, den Nachrichtenkopf-Kompressionszustand zu aktualisieren, indem
Bits von dem Kommunikationssignal gestohlen werden, um die Nachrichtenkopfaktualisierungsinformation
zu tragen. Wenn das Kommunikationssignal quelicodierte Daten enthält, schlägt die Erfindung
vor, den Nachrichtenkopf-Kompressionszustand
selektiv zu aktualisieren basierend auf der Bitrate eines Codec, der
die quellcodierten Daten erzeugt hat. Dieser Betrieb bzw. dieser
Vorgang kann eine Aktualisierung des Nachrichtenkopf-Kompressionszustands
ermöglichen,
ohne ein einziges der quellcodierten Daten zu stehlen.
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Nach
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren
bereitgestellt werden zum Übertragen
von Information von einer ersten Kommunikationsstation zu einer
zweiten Kommunikationsstation, das Verfahren umfassend: durch die erste
Station Zusammensetzen von Datenpaketen, die Nachrichtenkopf-Information
und Nutzlast-Information enthalten, und Aussenden der zusammengesetzten
Datenpakete von der ersten Station an die zweite Station; wobei
der Schritt des Zusammensetzens umfasst, dass die erste Station
ein Aktualisierungsdatenpaket zusammensetzt, was einschließt: Ersetzen
von mindestens einiger Nutzlast-Information
durch Nachrichtenkopf-Information, die von der zweiten Station dazu
benutzt werden soll, Nachrichtenkopf-Informationen in nachfolgenden, von
der ersten Station an die zweite Station gesendeten Datenpaketen
zu interpretieren; und wobei der Schritt des Sendens das Aussenden
des Aktualisierungsdatenpakets von der ersten Station an die zweite
Station einschließt.
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Nach
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen
von Information an eine zweite Kommunikationsvorrichtung bereitgestellt
werden, die Vorrichtung umfassend: eine Datenpaketeinheit mit einem
Eingang zum Empfangen von Nutzlast-Information und mit einem Ausgang
zum Aussenden an die zweite Vorrichtung von Paketen, die Nutzlast-Information und Nachrichtenkopf-Information
enthalten; eine mit der Datenpaketeinheit gekoppelte Nachrichtenkopf-Einheit zum Bereitstellen
an dieselbe (die Datenpaketeinheit) von Nachrichtenkopf-Information und
auch zum Bereitstellen an dieselbe von Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation,
die von der zweiten Vorrichtung dazu benutzt werden soll, Nachrichtenkopf-Information
in nachfolgenden, von der Datenpaketeinheit an die zweite Vorrichtung
ausgesendeten Datenpaketen zu interpretieren; und wobei die Datenpaketeinheit
so betreibbar ist, dass vor dem Aussenden von einem der Datenpakete,
mindestens ein Teil der Nutzlast-Information durch die Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation
ersetzt wird.
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Ebenfalls
werden ein Verfahren zum Übertragen
von quellcodierten Daten nach Anspruch 16 und eine Kommunikationsvorrichtung
nach Anspruch 19 bereitgestellt.
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Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung, und um zu zeigen, wie diese zur Wirkung
gebracht werden kann, wird nun beispielsweise auf die folgenden
Zeichnungen verwiesen, für
die gilt:
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1 veranschaulicht
ein beispielhaftes Datenpaketformat, das im Zusammenhang mit der
vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
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1A ist
ein Schattierungsschlüssel
zur Verwendung mit der 1.
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Die 2 und 3 veranschaulichen
in Diagrammform Beispiele von DTX (Englisch: Discontinuous Transmission,
nicht-kontinuierliche Übertragung)-Schemata,
die durch herkömmliche
Sprachcodex implementiert werden.
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4 und 5 veranschaulichen
beispielhafte Weisen, in denen die vorliegende Erfindung die herkömmlichen
DTX Vorgänge
bzw. Funktionen der 2 und 3 verwenden können, um
Aktualisierungsinformation für
den weichen Zustand der Nachrichtenkopf-Kompression zu übertragen.
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5A ist
ein Schattierungsschlüssel
zur Verwendung mit den 2 bis 5.
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6 veranschaulicht
beispielhafte Vorgänge
bzw. Funktionen, die mit dem in den 4 und 5 veranschaulichten
Nachrichtenkopf-Kompressionsaktualisierungsschemata
zusammenhängen.
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7 veranschaulicht
in schematischer Darstellung Beispiele von Bit-Stehl-Vorgänge, die
nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden, um die Aktualisierungen
des weichen Zustands der Nachrichtenkopf-Kompression zu erlauben.
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7A ist
ein Schattierungsschlüssel
zur Verwendung mit 7.
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8 veranschaulicht
beispielhafte Vorgänge,
die mit dem Bit-Stehl-Schema der 7 zusammenhängen.
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9 veranschaulicht
ein beispielhaftes Datenpaket, das im Zusammenhang mit dem DTX Aktualisierungsschemata
der 4 und 5 verwendet werden kann.
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10 veranschaulicht
ein beispielhaftes Datenpaket, das im Zusammenhang mit dem Bit-Stehl-Schema
der 7 verwendet werden kann.
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11 veranschaulicht
beispielhafte Operationen, die zur Unterstützung der Aktualisierung der weichen
HC nach der Erfindung ausgeführt
werden können,
wenn Datenpakete empfangen werden.
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12 veranschaulicht
die wesentlichen Teile einer beispielhaften Kommunikationsstation nach
der Erfindung.
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13 veranschaulicht
beispielhafte Vorgänge,
die nach der Erfindung zur Unterstützung einer Aktualisierung
der weichen HC ausgeführt
werden können,
wenn die Datenpaket-Nutzlastinformation
quellcodierte Daten enthält.
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Beispielhafte
Ausführungsformen
der Erfindung können
mit DTX Techniken zusammenarbeiten, die in den meisten herkömmlichen
digitalen Sprachdiensten verwendet werden. DTX (diskontinuierliche Übertragung,
Englisch: Discontinuous Transmission) umfasst Techniken zum Detektieren
von Nichtsprach-(Stille)-Perioden und dem Senden von Beschreibern
für „Nur Stille" (SID Datenrahmen)
während
dieser Perioden, um ein Komfortrauschen (Englisch: Comfort Noise)
an dem empfangenen Ende herzustellen. Dieses Komfortrauschen stellt
die Illusion der kontinuierlichen Übertragung von Tonsignalen bereit.
In Perioden ohne Sprache weisen daher die übertragenen Datenpakete ein
Format auf, das ähnlich
zu dem des in 1 gezeigten ist, mit der Ausnahme,
dass der Nutzlastbereich (bei 12 und 13) einen
SID Datenrahmen enthält. 2 und 3 zeigen
herkömmliche
DTX Schemata, insbesondere das ursprüngliche DTX (2)
und das sogenannte weiche DTX (3).
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Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation kann
einen SID Datenrahmen der 2 hinzugefügt werden
oder kann einen SID Datenrahmen der 2 ersetzen.
In GSM beispielsweise werden SID-Datenrahmen (siehe 21 in 2)
regelmäßig während Stilleperioden
(einmal alle 0,48 Sekunden) übertragen. Die
gewünschte
Aktualisierung des Nachrichtenkopf-Kompressionszustands kann vervollständigt werden,
indem die Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation,
beispielsweise ein vollständiger
Nachrichtenkopf, zusammen mit (siehe 41) oder anstelle (siehe 42)
eines SID Datenrahmens gesendet wird, wie in den 2 und 4 gesehen
werden kann. In einer anderen Ausführungsform wird die Aktualisierung
des Nachrichtenkopf-Kompressionszustands im Zusammenhang mit der
herkömmlichen
weichen DTX Technik erzielt (wie beschrieben in "Continuous and Dis-Continuous Power
Reduced Transmission of Speech Inactivity for the GSM System" ("Kontinuierliche und
diskontinuierliche leistungs- reduzierte Übertragung
von Sprachinaktivität
für das
GSM System"), Stefan
Bruhn et al., GlobeCom 98, wie in 3 veranschaulicht.
Die weiche DTX Technik macht es möglich, während Nicht-Sprachperioden
einen Stream von SID Datenrahmen 31, der nicht viel Interferenz
auf andere Verbindungen zuführt,
zu realisieren. Folglich könnte
weiches DTX dazu verwendet werden, während der Nicht-Sprachperioden Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation
zu tragen, wie in 5 gezeigt.
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Ein
Beispiel der oben beschriebenen Verwendung von DTX zum Bereitstellen
von Aktualisierungen des weichen Zustands von HC wird in 6 gezeigt.
Wenn bei 61 eine Aktualisierung gewünscht wird, wird bei 62 bestimmt,
ob der DTX Vorgang auftritt. Wenn dem so ist, dann wird die Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation
bei 63 gesendet, entweder zusätzlich zu den SID Datenrahmen
(siehe 5, und 41 in 4) oder
anstelle eines SID Datenrahmens (siehe 42 in 4).
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Beim
herkömmlichen
Video-Codieren gibt die übertragende
Station eine Sequenz von Datenrahmen aus, die jeweils beispielsweise
Information enthalten, die indikativ ist für einen Unterschied zwischen
einem aktuell aufgenommenen Bild und dem unmittelbar vor dem aktuellen
Bild aufgenommenen Bild. Während
Perioden, in denen sich das bei der übertragenden Station gesehene
Bild nicht verändert,
sendet daher die übertragende
Station Datenrahmen für
ein "statisches
Bild", welche Datenrahmen
andeuten, dass sich das derzeitige Bild nicht (oder zumindest nicht über eine
vorbestimmte Grenze) von dem unmittelbar vorhergehenden Bild unterscheidet.
Diese "statisches
Bild" Datenrahmen
sind folglich analog zu den vorgenannten SID Datenrahmen, indem
sie Perioden von "statischem
Video" zugeordnet
sind, in denen keine (oder keine wesentlichen) Bildveränderungen
auftreten. Folglich sind die oben mit Verweis auf die 2 bis 6 beschriebenen
Techniken auch anwendbar auf Ausführungsformen von Videodatenpaketen,
wobei die Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation entweder zusätzlich zu
den Datenrahmen für
ein "statisches
Bild" oder anstelle
eines Datenrahmens für
ein "statisches Bild" während einer
Periode von "statischem
Video" gesendet
wird.
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Beispielhafte
Ausführungsformen
der Erfindung ersetzen Datenpaket-Nutzlastbits, z.B. Sprachdatenrahmenbits,
Videodatenrahmenbits oder Nutzlastbits, die jede beliebige gewünschte Information darstellen,
mit Aktualisierungsinformation für
den Nachrichtenkopf-Kompressionszustand. Wenn der Nachrichtenkopf-Kompressionszustand
fehlerhaft ist (beispielsweise aufgrund von Bitfehlern in vorhergehenden
komprimierten Nachrichtenköpfen),
dann werden die Nutzlastbits (siehe beispielsweise 12 und 13 in 1)
nicht an die Anwendungsebene ausgeliefert, bis der Nachrichtenkopf-Kompressionszustand
wieder hergestellt ist. Folglich sind die Nutzlastbits in jedem
Fall nutzlos, bis der Nachrichtenkopf-Kompressionszustand wieder
hergestellt ist. Unter Verwendung von Sprachdatenrahmen als ein Nutzlastbeispiel
können
durch Ersetzen eines Teils des Sprachdatenrahmens mit Aktualisierungsinformation
für die
Nachrichtenkopf-Kompression unmittelbar in der Zukunft liegende
Sprachdatenrahmen an die Anwendungsebene geliefert werden. Teile
eines Sprachdatenrahmens oder der gesamte Sprachdatenrahmen können durch
Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation
ersetzt werden. Diese Ersetzung von Nutzlastbits wird hierin auch
als "Bit-Stehlen" bezeichnet, weil
Nutzlastbits "gestohlen" werden, und stattdessen
verwendet werden, um Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation
zu tragen.
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Wenn
entschieden wird, welche Sprachdatenrahmenbits durch Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation
zu ersetzen sind, dann können
die Merkmale des Sprach-Codec in Betracht gezogen werden. Die meisten
herkömmlichen
Sprach-Codecs klassifizieren ihre Ausgabebits durch ihre relative Wichtigkeit.
Wie oben gesagt, weist beispielsweise der GSM Sprach-Codec mit voller
Rate drei Klassen von Bits mit verschiedener Wichtigkeit auf: Klasse 1A,
1B und Klasse 2. Bits der Klasse 1A sind die wichtigsten und Bits
der Klasse 2 sind die am wenigsten wichtigen. Daher würden Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformationsbits
vorzugsweise Bits der Klasse 2 ersetzen, wo diese verfügbar sind,
weil diese Bits am wenigsten wichtig sind für die resultierende Sprachqualität wenigsten
wichtig sind. 7 zeigt Beispiele dafür, wie dies
erzielt werden kann.
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In 7 werden
bei 71 alle Bits außer
den wichtigsten Bits gestohlen, und bei 72 werden alle Bits
gestohlen. Beim Betrachten der bei 73 und 74 gezeigten
Aktualisierungen werden während
einer längeren
Zeit bei 73 weniger Bits gestohlen, während für eine kürzere Zeit bei 74 mehr
Bits gestohlen werden.
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Obwohl
die erfinderischen Bit-Stehl-Techniken des Auswählens unter den Bits von verschiedenen
Wichtigkeitsstufen oben in Bezug auf das Beispiel eines Sprach-Codec,
der seine Ausgabebits durch die relative Wichtigkeit klassifiziert,
beschrieben worden ist, sind diese Bit-Stehl-Techniken anwendbar
auf jeden Typ von Codec, der seine Ausgabebits über die relative Wichtigkeit
klassifiziert. Ein Video-Codec ist auch beispielhaft für diesen
Typ von Codec.
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In
Ausführungsformen,
wo die Nutzlast quellcodierte Daten enthält, kann der weiche Zustand
der Nachrichtenkopf-Kompression aktualisiert werden im Zusammenhang
mit Variationen der Bitrate eines Codec, der die quellcodierten
Daten erzeugt hat, und ohne eines der quellcodierten Datenbits zu
stehlen. Beispielsweise erniedrigt ein herkömmlicher Codec, wie etwa ein
Sprach- oder Video-Codec, typischerweise seine Bitrate aus zwei
beispielhaften Gründen: (1)
Der Codec kann seine Bitrate auf Kanalbedingungen anpassen (sogenannter
kanal-adaptiver Modus), wobei die Bitrate erniedrigt wird, wenn
der Kanal überfüllt ist;
und (2) der Codec kann seine Bitrate an das Verhalten der Quelle
anpassen (sogenannter quellen-adaptiver
Modus), wobei er seine Bitrate verringert, wenn die Quelle (beispielsweise
eine Sprachquelle oder eine Videoquelle) weniger Quellen-Stimulanzinformation
erzeugt (d.h. mehr Periode von Stille oder "statischem Video"). Die erniedrigte Bitrate im quellen-adaptiven
Modus ist vorteilhaft zum Aussenden von Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation,
weil weniger Bits verwendet werden, um die Quellenstimulanz darzustellen,
so dass mehr Bits zum Benutzen für
die Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation verfügbar bleiben.
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13 veranschaulicht
beispielhafte Funktionen bzw. Vorgänge, die ausgeführt werden
können, um
die oben beschriebene Verwendung einer verringerten Codec-Bitrate
zu implementieren, um die Aktualisierungen des weichen Zustands
der Nachrichtenkopf-Kompression in quellcodierten Datenpaketausführungsformen,
beispielsweise Sprach- oder Videopaketausführungsformen, zu erleichtern.
Wenn bei 121 eine Aktualisierung eines weichen HC Zustands
gewünscht
wird, dann wird danach bei 122 bestimmt, ob die Codec-Bitrate unterhalb
eines Schwellwertniveaus TH (Englisch: Threshold) ist. Das Schwellwertniveau
TH kann empirisch bestimmt werden, um die gewünschte Leistungsfähigkeit
bereitzustellen. Wenn die Codec-Bitrate bei 122 unterhalb
von TH ist, dann kann bei 126 die Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation
zusammen mit den quellcodierten Daten in einem Paket gesendet werden.
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Wenn
bei 122 die Codec-Bitrate nicht unterhalb von TH ist, dann
kann bei 124 bestimmt werden, ob der Codec angewiesen wird,
seine Bitrate unter TH zu erniedrigen oder nicht. Falls ja, dann
wird bei 125 der Codec angewiesen, seine Bitrate unter
TH zu verringern, und die Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation kann bei 126 in
einem Paket zusammen mit den quellcodierten Daten gesendet werden.
In Ausführungsformen,
wo der Codec nicht angewiesen wird, seine Bitrate zu verringern,
kann der Betriebsablauf von 124 zurück nach 122 fließen.
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Nachdem
bei 126 die Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation
gesendet wird, kann die Codec-Bitrate bei 127 wieder hergestellt
werden, wie das erforderlich ist (d.h., wenn sie bei 125 verringert wurde).
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Die
Erfindung stellt auch ein teilweises Aktualisieren des Nachrichtenkopf-Kompressionszustandes
bereit. Es kann beispielsweise entschieden werden, nur ein Feld
(oder weniger Felder) zu einer bestimmten Zeit in dem Nachrichtenkopf
zu aktualisieren. Als ein spezifisches Beispiel, wenn ein gegebener
Sprachdatenrahmen nicht genügend
Bits zum Stehlen verfügbar
hat, um eine vollständige
Aktualisierung des Nachrichtenkopf-Zustands zu erlauben, dann müsste möglicherweise
nur die RTP Sequenznummer des RTP Bereichs eines IP/UDP/RTP Nachrichtenkopfs
in diesem Sprachdatenrahmen aktualisiert werden. Die Verwendung
von weniger Bits, um teilweise Aktualisierungsinformation zu senden,
kann in einigen Fällen
eine ausreichende Aktualisierung des weichen HC Zustands bereitstellen,
jedoch kann dies in anderen Fällen
bewirken, dass die Vervollständigung
der gewünschten
Aktualisierung mehr Zeit in Anspruch nimmt (siehe beispielsweise 73 in 7).
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8 veranschaulicht
beispielhafte Betriebsarten, die ausgeführt werden können, um
ein Bit-Stehl-Schema nach der Erfindung zu implementieren. Wenn
bei 81 eine Aktualisierung gewünscht ist, dann wird bei 82 bestimmt,
ob ausreichend Bits zum Stehlen verwendet werden und zum Aussenden der
vollständigen
Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation
verfügbar
sind. Falls ja, dann werden bei 83 die Bits gestohlen und
verwendet zum Senden der vollständigen
Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation.
Wenn bei 82 nicht genügend
Bits verfügbar sind,
beispielsweise nicht genügend
GSM Sprachbits der Klasse 2, oder insgesamt nicht genügend Nutzlastbits,
dann werden bei 84 die verfügbaren Bits gestohlen und verwendet
zum Senden eines Teils der Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation.
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Wie
durch die unterbrochenen Linien in den 6, 8 und 13 gezeigt,
können
die darin gezeigten entsprechenden Betriebsarten vielfältig kombiniert
werden. Beispielsweise wenn in Sprach- oder Videoausführungsformen
in 6 eine Aktualisierung gewünscht wird, jedoch bei 62 die
DTX (oder "statische
Video") Betriebsart
nicht auftritt, dann können
entweder die Bit-Stehl-Vorgänge
bzw. -Funktionen der 8 oder die mit dem Codec zusammenhängenden
Vorgänge
der 13 ausgeführt
werden. Als ein anderes Beispiel, wenn die Vorgänge der 13 nicht
zum Senden von Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation führen, dann
können
entweder die Bit-Stehl-Vorgänge
der 8 oder die DTX/"statische Video" Vorgänge der 6 ausgeführt werden.
Die Entscheidung darüber,
ob eine Aktualisierung gewünscht
ist (siehe 61, 81 und 121) kann unter
Verwendung herkömmlicher
Kriterien getroffen werden.
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Mit
Verweis noch einmal auf die Aktualisierungstechniken von DTX/"statischem Video" der 4 und 5 wird
in 9 ein Beispiel eines Datenpakets gezeigt, das
die Aktualisierungsinformation enthält, die während der Nicht-Sprach/"statisches Video"-Periode gesendet
werden. Das beispielhafte Datenpaket der 9 enthält einen
herkömmlichen Nachrichtenkopf
(komprimiert oder nicht), ein Kennzeichnungsbit für die Aktualisierung
des weichen Zustands 91 und einen Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformationsbereich 93.
Das Kennzeichnungsbit 91 für die Aktualisierung des weichen
Zustands macht es möglich,
dass eine Kommunikationsstation, die das Datenpaket der 9 empfängt, erkennt, dass
das Datenpaket Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation 93 enthält, wobei
die empfangende Kommunikationsstation das Datenpaket der 9 nicht
verwechselt mit einem herkömmlichen Sprach-(oder
Video-)Datenpaket oder einem herkömmlichen SID (oder "statisches Bild") Datenrahmen Datenpaket.
Wie in unterbrochenen Linien bei 94 in 9 gezeigt,
kann die Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation 93 und
das Kennzeichnungsbit 91 auch in einem Datenpaket mit einem
SID (oder "statisches
Bild") Datenrahmen
enthalten sein, wie oben in Bezug auf die 5 und 41 der 4 besprochen
wird.
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10 veranschaulicht
ein Beispiel eines Datenpakets, das verwendet werden kann, um die Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation
zu übertragen,
wenn die erfinderische Technik des Stehlens von Nutzlastbits verwendet
wird, und diese verwendet werden, um die Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation
zu übertragen.
Das Datenpaket der 10 enthält einen herkömmlichen
Nachrichtenkopf (komprimiert oder nicht), ein Kennzeichnungsbit 110 für die Aktualisierung
des weichen Zustands und eine Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation 111.
Das Kennzeichnungsbit 110 wird bereitgestellt, damit eine
empfangende Kommunikationsstation erkennen wird, dass das Datenpaket
der 10 zusätzlich
zu (oder anstelle von) Nutzlastdaten Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation enthält. Das Beispiel
der 10 zeigt in unterbrochenen Linien an, dass ein
Teil 112 der Nutzlast, beispielsweise die signifikantesten
Sprach-Codec-Bits bei 12 in der 1, zusammen
mit der Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation 111 in
dem Datenpaket enthalten sein können.
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Das
Datenpaket der 10 ist auch beispielhaft für ein Datenpaket,
das verwendet werden kann, um Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation nach der
auf den Codec bezogenen Technik der 13 zu übertragen.
In diesem Fall kann die gesamte Nutzlast bei 112 enthalten
sein, weil der Schwellwert TH für
die erniedrigte Codec-Bitrate eingestellt werden kann, wie das benötigt ist,
um zu erlauben, dass die Nachrichtenkopf-Information 111 hinzugefügt (eingefügt) werden
kann, ohne irgendeine Nutzlast (d.h. quellcodierte Daten)-Bits zu
stehlen.
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11 veranschaulicht
beispielhafte Betriebsarten, die nach der vorliegenden Erfindung
zum Unterstützen
der Aktualisierung des weichen Zustands des HC ausgeführt werden
können,
wenn Datenpakete empfangen werden. Wenn bei 101 ein Datenpaket
empfangen wird, dann wird bei 103 bestimmt, ob das Datenpaket
ein Aktualisierungskennzeichenbit für den weichen Zustand enthält oder
nicht (beispielsweise bei 91 in 9 oder bei 110 in 10).
Falls nein, dann gibt es keine Aktualisierung des HC weichen Zustands.
Falls ja, dann wird die Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation
(siehe 93 in 9 oder 111 in 10)
bei 104 zurückgewonnen
und bei 105 verwendet, um die Aktualisierung des weichen
HC Zustands auszuführen.
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12 veranschaulicht
die wichtigen Teile von beispielhaften Ausführungsformen einer Kommunikationsstation
nach der Erfindung, die in der Lage sind, die oben mit Bezug auf
die 1-11 und 13 beschriebenen
beispielhaften Betriebsarten auszuführen. Die beispielhafte Kommunikationsstation
der 12 kann eine drahtlose Station sein, beispielsweise
ein mobiles Funksende-/Empfangsgerät, wie etwa ein mobiles Telefon,
oder ein Funksende-/Empfangsgerät
an einem festen Aufbauort. Die Kommunikationsstation der 12 kann auch
eine verdrahtete Kommunikationsstation zur Benutzung mit drahtgeführten Kanälen sein,
beispielsweise einem Videokonferenz-Leitrechner.
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Die
Kommunikationsstation der 12 enthält einen
Kommunikationsanschluss 131 zum Bereitstellen der substantiellen
Information (beispielsweise Sprach- oder Videoinformation) an eine
Datenpaketeinheit 132 und zum Empfangen der substantiellen
Information von der Datenpaketeinheit 132. Der Kommunikationsanschluss 131 stellt
auch Nachrichtenkopf-Information an eine Nachrichtenkopf-Einheit 133 bereit.
Die Nachrichtenkopf-Einheit 133 kann herkömmliche
Techniken verwenden, um Nachrichtenköpfe (komprimiert oder nicht)
aus der von dem Kommunikationsanschluss 131 bereitgestellten Nachrichtenkopf-Information
herzustellen. Die Nachrichtenkopf-Einheit 133 stellt ausgegebene
Nachrichtenköpfe
an die Datenpaketeinheit 132 bereit und empfängt auch
einkommende Nachrichtenköpfe
von der Datenpaketeinheit 132.
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Die
Datenpaketeinheit 132 ist herkömmlich betreibbar, um die von
der Nachrichtenkopf-Einheit 133 empfangenen Nachrichtenkopf-Bits
und die substantiellen Informationsbits (d.h. Nutzlastbits), die von
dem Kommunikationsanschluss 131 empfangen werden, zusammenzufügen, um
ein ausgehendes Datenpaket auszubilden, wie beispielsweise in 1 veranschaulicht.
Die Datenpaketeinheit 132 kann das zusammengefügte Datenpaket weiterleiten
an eine Funkeinheit 134, die das Datenpaket über eine Funkverbindung 135 überträgt. In anderen
Ausführungsformen
(beispielsweise einem Videokonferenz-Leitrechner) kann die Datenpaketeinheit 132 Datenpakete
an einen leitungsgestützten
Kommunikationskanal (beispielsweise ein Datennetzwerk, wie etwa
das Internet) ausgeben, wie in unterbrochenen Linien gezeigt. Die
ausgehenden Datenpakete in 12 können von
einer Empfangsstation (nicht gezeigt) empfangen werden, die beispielsweise
eine Struktur und Funktionalität
analog zu der Kommunikationsstation der 12 aufweisen.
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Die
Datenpaketeinheit 132 empfängt auch von der Funkeinheit 134 einkommende
Datenpakete, die von der Funkeinheit über die Funkverbindung 135 empfangen
werden. Die Datenpaketeinheit 132 zerlegt die einkommenden
Datenpakete in herkömmlicher
Weise und stellt die substantielle Information aus jedem einkommenden
Datenpaket bereit an den Kommunikationsanschluss 131 zur
herkömmlichen Benutzung.
Die Datenpaketeinheit stellt auch die Nachrichtenköpfe von
den einkommenden Datenpaketen bereit an die Nachrichtenkopf-Einheit 133,
die diese je nach Notwendigkeit unter Verwendung herkömmlicher
Techniken dekomprimiert, und die Nachrichtenkopf-Information dann
weiterleitet an den Kommunikationsanschluss 131.
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Die
Datenpaketeinheit 132 kann auch von dem Kommunikationsanschluss 131 eine
DTX Anzeige (d.h. keine Sprachaktivität) oder eine "statisches Video" Anzeige (d.h. keine
Videoaktivität)
empfangen, auf welche Information hin die Datenpaketeinheit 132 antworten
kann, indem sie Datenpakete ausgibt, die SID/"statisches Bild"-Datenrahmen enthalten, wie allgemein
in den 2 und 3 veranschaulicht.
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Die
Datenpaketeinheit kann auch mit einem Codec (nicht gezeigt) kommunizieren,
um von diesem Bitrateninformation zu empfangen und an diesen Anweisungen
bereitzustellen, um die Bitrate zu verringern/wiederherzustellen,
wie oben mit Verweis auf 13 beschrieben.
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Die
Nachrichtenkopf-Einheit 133 ist verbunden um Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation mit
der Datenpaketeinheit 132 auszutauschen, und um der Datenpaketeinheit 132 zu
signalisieren, wenn es gewünscht
ist, Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation in einem ausgehenden
Datenpaket zu senden. In Antwort auf das Empfangen eines Signals zum
Aussenden von Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation
in einem ausgehenden Datenpaket kann die Datenpaketeinheit 132 die
in den 6, 8 und 13 veranschaulichten
Vorgänge
ausführen,
entweder einzeln oder in Kombination wie gewünscht, wie oben besprochen.
Ein Datenpaket, wie etwa in 9 veranschaulicht,
kann erzeugt werden, wenn die Betriebsart für DTX oder "statisches Video" auftritt, und es kann ein Datenpaket,
wie etwa in 10 veranschaulicht, erzeugt
werden, wenn die Betriebsart für
DTX nicht auftritt.
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Wenn
die Kommunikationsstation der 12 ein
einkommendes Datenpaket empfängt, dann
kann sie die in 11 veranschaulichten, beispielhaften
Betriebsarten ausführen.
Wenn die Datenpaketeinheit 132 ein Aktualisierungskennzeichenbit,
wie etwa bei 91 in 9 oder bei 110 in 10 veranschaulicht,
detektiert, kann die Datenpaketeinheit die Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation zurückgewinnen
und diese Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation an die Nachrichtenkopf-Einheit 133 bereitstellen
zusammen mit einem Signal, das die Nachrichtenkopf-Einheit anweist,
einen weichen HC Zustand zu aktualisieren. Wenn die Nachrichtenkopf-Aktualisierungsinformation
beispielsweise einen vollständigen
Nachrichtenkopf enthält,
dann kann die Nachrichtenkopf-Einheit den vollständigen Nachrichtenkopf in herkömmlicher
Weise zum Zurücksetzen
(d.h.
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Aktualisieren)
seiner Nachrichtenkopf-Kompressionszustandsmaschine
(nicht gezeigt) verwenden.
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Es
wird für
die Fachmänner
im technischen Gebiet offensichtlich, dass die oben beschriebene
Erfindung vermittels geeigneter Abänderungen in Hardware, Software
oder sowohl in beispielsweise einem Datenpaketkommunikationsbereich
oder einem herkömmlichen,
leitungsgestützten
Kommunikationsstation.
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Wie
aus den vorhergehenden Besprechungen ersichtlich ist, stellt die
vorliegende Erfindung beispielhafte Vorteile gegenüber dem
Stand der Technik bereit: Eine kontinuierliche Aktualisierung des
Nachrichtenkopf-Kompressionszustands
kann innerhalb eines Kanals mit konstanter Bitrate in einer ressourceneffizienten
Weise realisiert werden; die Zeit, während der das Nachrichtenkopf-Kompressionsschema
sich in einem fehlerhaften Zustand befindet, wird in einer ressourceneffizienten
Weise verringert; und die Anzahl der verlorenen Datenpakete aufgrund
des fehlerhaften Nachrichtenkopf-Kompressionszustands wird verringert,
wobei die Qualität
von Echtzeitdiensten verbessert wird.
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Obwohl
beispielhafte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung oben ausführlich
beschrieben worden sind, beschränkt
dies nicht den Schutzumfang der Erfindung, der in einer Vielzahl von
Ausführungsformen
ausgeführt
werden kann.