VERFAHREN ZUM ANPASSEN DER EINEM TURBO-CODIERER ZUZUFÜHRENDEN DATENBLÖCKE UND ENTSPRECHENDE KOMMUNIKATIONSVORRICHTUNG

申请号 EP01913506.0 申请日 2001-01-12 公开(公告)号 EP1258085A1 公开(公告)日 2002-11-20
申请人 SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT; 发明人 WIEDMANN, Ralf; RAAF, Bernhard; LOBINGER, Andreas;
摘要 The invention relates to a data block to be supplied to a turbo coder (2) of a communications device, especially a mobile radiotelephone transmitter, for coding the data bits of the data block. Additional bits having a known value are added to said data block in such a way that the thus resulting extended data block comprises a number of bits, whereby said number is the minimum required by the turbo coder (2) for coding. The additional bits are arranged upstream in relation to the data block. The invention can especially be used in a UMTS communications system.
权利要求
Patentansprüche
1. Verfahren zum Anpassen der einem Turbo-Codierer zuzuführenden Datenblocke, wobei einem Datenblock, welcher dem Turbo-Codierer (2) zur Codierung der Datenbits des Datenblocks zuzuführen ist, zusatzliche Bits mit einem bekannten Wert hinzugefügt werden, so daß der daraus resultierende erweiterte Datenblock eine für die Codierung durch den Turbo-Codierer (2) minimal erfor- derliche Anzahl an Bits umfaßt, dadurchgekennzeichnet, daß die zusätzlichen Bits dem Datenblock vorangestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß die zusatzlichen Bits den vordefinierten Wert '0' besitzen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, daß der von dem Turbo-Codierer (2) ausgegebene Bitstrom an einen Empfanger übertragen wird, wobei die vor der Turbo- Codierung dem Datenblock hinzugefügten zusätzlichen Bits aus dem von dem Turbo-Codierer (2) ausgegebenen codierten
Bitstrom zumindest teilweise wieder entfernt werden, um nicht übertragen zu werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurchgekennzeichnet, daß der Turbo-Codierer (2) abhangig von den Bits des ihm zur Turbo-Codierung zugefuhrten und um die zusätzlichen Bits erweiterten Datenblocks eine Bitsequenz (X) mit uncodierten systematischen Bits, eine Bitsequenz (Y) mit ersten codierten Paritatsbits und eine Bitsequenz (Y') mit zweiten codierten
Paritatsbits erzeugt, und daß die vor der Turbo-Codierung dem Datenblock hinzugefugten zusatzlichen Bits zumindest teilweise aus der Bitsequenz (X) mit den systematischen Bits und/oder der Bitsequenz (Y) mit den ersten Paritatsbits wieder entfernt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurchgekennzeichnet, daß die vor der Turbo-Codierung dem Datenblock hinzugefugten zusatzlichen Bits aus der von dem Turbo-Codierer (2) erzeugten jeweiligen Bitsequenz m Gruppen zu drei Bits entfernt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-5, dadurchgekennzeichnet, daß die nicht zu übertragenden und dem Datenblock hinzugefugten zusätzlichen Bits entsprechend markiert werden, wobei jedes markierte Bit bei der nachfolgenden Datenübertragung nicht übertragen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß die vor der Turbo-Codierung dem Datenblock hinzugefugten zusätzlichen Bits m dem von dem Turbo-Codierer (2) ausgegebenen codierten Bitstrom zumindest teilweise durch Wiederholen von mindestens einem Datenbit des Datenblocks ersetzt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurchgekennzeichnet, daß der Turbo-Codierer (2) abhangig von den Bits des ihm zur Turbo-Codierung zugefuhrten und um die zusätzlichen Bits erweiterten Datenblocks eine Bitsequenz (X) mit uncodierten sy- ste atischen Bits, eine Bitsequenz (Y) mit ersten codierten Paritatsbits und eine Bitsequenz (Y') mit zweiten codierten
Paritatsbits erzeugt, und daß die vor der Turbo-Codierung dem Datenblock hinzugefugten zusatzlichen Bits wenigstens m der Bitsequenz (X) mit den systematischen Bits und/oder m der Bitsequenz (Y) mit den ersten Paritatsbits zumindest teilweise durch Wiederholen von mindestens einem systematischen Bit bzw. mindestens einem er ¬ sten Paπtatsbit des Datenblocks ersetzt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurchgekennzeichnet, daß die Datenbits der jeweiligen Bitsequenz, in der die dem Datenblock hinzugefugten zusätzlichen Bits ersetzt werden sollen, nacheinander m einen Speicher geschrieben und zy- klisch aus dem Speicher ausgelesen werden, um die gewünschten zusatzlichen Bits, welche dem Datenblock hinzugefugt worden sind, zu ersetzen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurchgekennzeichnet, daß der Wert derjenigen Bits Z(ι) des Turbo-Codierers (2) m der jeweiligen Bitsequenz, welche ersetzt werden sollen, gemäß einer der folgenden Beziehungen bestimmt wird: Z(ι) = S(ι mod (N+T)) für O≤i≤M -\ + T oder Z(ι) = S((ι+NM) mod (N+T)) für 0≤ι≤Ml + T , wobei S(ι) die m den Speicher geschriebenen Datenbits des jeweiligen Datenblocks, l die jeweilige Bitposition m dem Datenblock, N die ursprungliche Lange des Datenblocks, M die für die Turbo-Codierung minimal erforderliche Anzahl an Bits pro Datenblock und T eine Anzahl von nach der Turbo-Codierung der jeweiligen Bitsequenz hinzugefugten Tail Bits bezeichnet.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurchgekennzeichnet, daß die Datenbits der jeweiligen Bitsequenz, welcher die dem Datenblock hinzugefugten zusätzlichen Bits ersetzt werden sollen, m einen Speicher geschrieben werden, wobei jeweils em Datenbit aus dem Speicher ausgelesen und als Ersatz für mehrere zusatzliche Bits, welche dem entsprechenden Datenblock hinzugefügt worden sind, an entsprechenden Positionen der jeweiligen Bitsequenz mehrfach wiederholt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurchgekennzeichnet, daß der Wert derjenigen Bits Z(ι) des Turbo-Codierers (2) m der jeweiligen Bitsequenz, welche ersetzt werden sollen, gemäß folgender Beziehung bestimmt wird:
Z(ι) = S\ l N+ | für 0≤ι≤M-\ + T ,
M + T wobei S(ι) die m den Speicher geschriebenen Datenbits des jeweiligen Datenblocks, l die jeweilige Bitposition m dem Datenblock, N die ursprungliche Lange des Datenblocks, M die für die Turbo-Codierung minimal erforderliche Anzahl an Bits pro Datenblock und T eine Anzahl von nach der Turbo-Codierung der jeweiligen Bitsequenz hinzugefugten Tail Bits bezeichnet.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurchgekennzeichnet, daß eine erste Gruppe von m dem Speicher gespeicherten Datenbits als Ersatz fr die entsprechenden zusätzlichen Bits
(M + T mal wiederholt werden, wahrend eine zweite Gruppe von
N + T
(M + T " m dem Speicher gespeicherten Datenbits -mal wieN + T derholt werden, wobei N die ursprüngliche Lange des Datenblocks, M die für die Turbo-Codierung minimal erforderliche Anzahl an Bits pro Datenblock und T eine Anzahl von nach der Turbo-Codierung der jeweiligen Bitsequenz hinzugefugten Tail Bits bezeichnet.
14. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, daß der Turbo-Codierer (2) mit einem ersten Faltungscodierer (3) eine Bitsequenz (X) mit uncodierten systematischen Bits und eine Bitsequenz (Y) mit ersten codierten Paritatsbits sowie mit einem zweiten Faltungscodierer (4) eine Bitsequenz (Y' ) mit zweiten codierten Paritatsbits erzeugt, wobei dem ersten Faltungscodierer (3) die Datenbits des ursprünglichen Datenblocks und dem zweiten Faltungscodierer (4) die Datenbits mit den vorangestellten zusätzlichen Bits zugeführt werden, und wobei mindestens em Bit der Bitsequenz (X) mit den systematischen Bits und mindestens em Bit der Bitsequenz (Y) mit den ersten Paritatsbits m der entsprechenden Bitsequenz wiederholt wird, um die Bitanzahl der für das zu codierende Datenwort m der entsprechenden Bitsequenz (X, Y) ausgegebenen Bits an die Bitanzahl der Bitsequenz (Y') mit den zweiten Paritatsbits anzupassen.
15. Verfahren zum Anpassen der einem Turbo-Codierer zuzuführenden Datenblocke, wobei einem Datenblock, welcher dem Turbo-Codierer (2) zur Codierung der Datenbits des Datenblocks zuzuführen ist, zu- satzliche Bits hinzugefugt werden, so daß der daraus resultierende erweiterte Datenblock eine für die Codierung durch den Turbo-Codierer (2) minimal erforderliche Anzahl an Bits umfaßt, dadurchgekennzeichnet, daß die zusatzlichen Bits dem Datenblock durch Wiederholen mindestens eines Datenbits des Datenblocks hinzugefügt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurchgekennzeichnet, daß die zusätzlichen Bits dem Datenblock durch zyklisches
Wiederholen mehrerer Datenbits des Datenblocks oder blockweises Wiederholen mindestens eines Datenbits des Datenblocks hinzugefügt werden.
17. Kommunikationsvorrichtung, mit einem Turbo-Codierer (2), und mit einer Datenblock-Anpassungsemπchtung (1), um einem Datenblock, welcher dem Turbo-Codierer (2) zur Codierung der Datenbits des Datenblocks zuzuführen ist, zusatzliche Bits mit einem bekannten Wert hinzuzufügen, so daß der von der Da- tenblock-Anpassungse richtung (1) ausgegebene und um die zusatzlichen Bits erweiterte Datenblock eine für die Codierung durch den Turbo-Codierer (2) minimal erforderliche Anzahl an Bits umfaßt, dadurchgekennzeichnet, daß die Datenblock-Anpassungsemrichtung (1) derart ausgestaltet ist, daß sie die zusatzlichen Bits dem Datenblock voranstellt .
18. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurchgekennzeichnet, daß die Kommunikationsvorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-14 ausgestaltet ist.
19. Kommunikationsvorrichtung, mit einem Turbo-Codierer (2), und mit einer Datenblock-Anpassungsemrichtung (1), um einem Datenblock, welcher dem Turbo-Codierer (2) zur Codierung der Datenbits des Datenblocks zuzuführen ist, zusätzliche Bits hinzuzufügen, so daß der von der Datenblock- Anpassungseinrichtung (1) ausgegebene und um die zusatzlichen Bits erweiterte Datenblock eine für die Codierung durch den Turbo-Codierer (2) minimal erforderliche Anzahl an Bits um- faßt, dadurchgekennzeichnet, daß die Datenblock-Anpassungsemrichtung (1) derart ausgestaltet ist, daß die zusätzlichen Bits dem Datenblock durch Wiederholen mindestens eines Datenbits des Datenblocks hinzu- gefugt werden.
20. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurchgekennzeichnet, daß die Kommunikationsvorrichtung zur Durchfuhrung des Ver- fahrens nach Anspruch 15 oder 16 ausgestaltet ist.
21. Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17-20, dadurchgekennzeichnet, daß die Kommunikationsvorrichtung (1) eine Sendevorrichtung, insbesondere eine (UMTS-)Mobιlfunksendevorπchtung, ist.
22. Kommunikationsvorπchtung, dadurchgekennzeichnet, daß die Kommunikationsvorrichtung zum Empfangen und Auswerten eines von einer anderen Kommunikationsvorrichtung gemäß dem
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-16 verarbeiteten und anschließend an die Kommunikationsvorrichtung gesendeten Bitstroms ausgestaltet ist.
23. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Turbo-Codierer (2) der sendenden Kommunikationsvorrichtung abhangig von den Bits des ihm jeweils zur Turbo- Codierung zugefuhrten und um die zusätzlichen Bits erweiterten Datenblocks eine Bitsequenz (X) mit uncodierten systema- tischen Bits, eine Bitsequenz (Y) mit ersten codierten Paritatsbits und eine Bitsequenz (Y') mit zweiten codierten Paritatsbits erzeugt, dadurchgekennzeichnet, daß die zum Empfangen ausgestaltete Kommunikationsvorrichtung die von der sendenden Kommunikationsvorrichtung eingef gten Bits zumindest in der Bitsequenz (X) mit den uncodierten systematischen Bits und/oder in der Bitsequenz (Y) mit den ersten codierten Paritätsbits nicht auswertet.
说明书全文

Beschreibung

Verfahren zum Anpassen der einem Turbo-Codierer zuzuführenden Datenblocke und entsprechende Kommunikationsvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zum Anpassen der einem Turbo- Codierer zuzuführenden Datenblocke sowie eine entsprechende Kommunikationsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 17.

In Kommunikationssystemen werden sogenannte Kanalcodierer zur Codierung der an einen entsprechenden Empfanger zu sendenden Datenbits eingesetzt. Durch die Kanalcodierung werden den ei- gentlichen Datenbits redundante Bits hinzugefugt, die im Empfanger eine zuverlässigere Detektion der Datenbits ermöglichen.

Hinsichtlich der Kanalcodierung ist ua die Verwendung von sogenannten Turbo-Codes bekannt, die beispielsweise auch für den augenblicklich m der Standardisierung befindlichen UMTS- Mobilfunkstandard ('Universal Mobile Telecommunication System' ) vorgesehen sind.

Ein Turbo-Codierer stellt eine Parallelschaltung aus zwei

Faltungscodierern dar, wobei einem der beiden Faltungscodie- rer ein Interleaver vorgeschaltet ist, welcher die zu codierenden Datenbits zeitlich umordnet. Die Datenbits werden dem Turbo-Codierer blockweise zugeführt. Da der interne Interlea- ver des Turbo-Codierers nur ab einer gewissen Blockgroße definiert ist, muß eder dem Turbo-Codierer zugefuhrte Datenblock eine entsprechende minimale Große M, dh eine entsprechende minimale Anzahl von M Datenbits, aufweisen. Gemäß dem UMTS-Standard wurde diese minimale Blockgroße beispielsweise auf M = 40 Bits festgelegt. Besitzen die dem Turbo-Codierer zugefuhrten Datenblocke eine Blockgroße, welche kleiner als die minimale Blockgroße M des Turbo-Codierers ist, muß die Lange der Datenblocke entspre- chend angepaßt werden, ehe die Datenblocke dem Turbo-Codierer zugeführt werden.

In Fig. 3 ist ein Turbo-Codierer gemäß dem Stand der Technik dargestellt, wie er beispielsweise m einem UMTS- Mobilfunksender zum Einsatz kommen kann.

Der dargestellte Turbo-Codierer 2 umfaßt einen ersten Faltungscodierer 3 sowie einen zweiten Faltungscodierer 4, wobei die Datenbits des eweils zu codierenden Datenblocks dem zweiten Faltungscodierer 4 über einen Interleaver 5 zugeführt und dadurch zeitlich umgeordnet werden. Die beiden Faltungscodierer 3 und 4 sind durch rekursive Registerschaltungen gebildet. Am Eingang des Turbo-Codierers 2 werden die zu codierenden Bits uncodiert abgegriffen und als sogenannte sy- stematischen Bits X(t) ausgegeben. Von dem ersten Faltungscodierer 3 werden den codierten Datenbits entsprechende erste Paritatsbits Y(t) ausgegeben, wahrend von dem zweiten Faltungscodierer 4 zweite Paritatsbits Y' (t) ausgegeben werden. Durch entsprechende Umschaltung zwischen den einzelnen Si- gnalzweigen X(t), Y(t) und Y' (t) wird am Ausgang des Turbo- Codierers 2 die Bitsequenz X(0), Y(0), Y'(0), X(l), Y(l), Y' (1) etc. als Ausgangsbitstrom ausgegeben.

Nachdem samtliche Daten- oder Informationsbits codiert worden sind, wird zunächst der m Fig. 3 gezeigte Eingangsschalter, welcher dem oberen Faltungscodierer 3 zugeordnet ist, umgeschaltet, so daß der entsprechende m Fig. 3 gestrichelt angedeutete Ruckkopplungspfad aktiviert wird. Gleichzeitig wird der untere Faltungscodierer 4 deaktiviert. Die auf diese Wei- se nächsten drei gewonnenen Werte für X(t) und Y(t) werden der Ausgabesequenz hinzugefugt und dienen der sogenannten

Terminierung des oberen Faltungscodierers 3, wodurch der Faltungscodierer 3 wieder m einen definierten Ausgangszustand gebracht wird. Anschließend wird der m Fig. 3 gezeigte Ein- gangsschalter, welcher dem unteren Faltungscodierer 4 zugeordnet ist, umgeschaltet, so daß der entsprechende m Fig. 3 gestrichelt angedeutete Ruckkopplungspfad aktiviert wird. Gleichzeitig wird der obere Faltungscodierer 3 deaktiviert. Die auf diese Weise nächsten drei gewonnenen Werte für X' (t) und Y' (t) werden ebenfalls der Ausgabesequenz hinzugefugt und dienen der Terminierung des unteren Faltungscodierers .

Um die dem Turbo-Codierer 2 zugefuhrten Datenblocke an die minimal erforderliche Blocklange M des Turbo-Codierers 2 an- zupassen, können die Datenbits U(t) jedes Datenblocks am Ende mit vordefinierten Bits ( ' Dummy-Bits ' ) , welche beispielsweise insbesondere den Wert '0' besitzen, aufgef llt werden. Das auch als 'Paddmg' bezeichnete Einfugen der Dummy-Bits m die Datenblocke wird gemäß Fig. 3 von einer dem Turbo-Codierer 2 vorgeschalteten Padding-Emπchtung 1 wahrgenommen.

Das Auffüllen der einzelnen Datenblocke am Ende mit Dummy- Bits ist jedoch insofern nachteilig, als daß hierdurch bei Rucksetzung bzw. Terminierung ( ' Termmation' ) des Turbo- Codierers 2 nicht-konstante Datenbits erzeugt werden, die entweder nicht ausgenutzt werden können oder die Komplexität des Empfangers erhohen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anpassen der einem Turbo-Codierer zuzuführenden Datenblocke sowie eine entsprechende Kommunikationsvorrichtung vorzuschlagen, wobei eine Anpassung der Blocklange der Datenblocke an die minimal erforderliche Blocklange des Turbo-Codierers ohne den zuvor beschriebenen Nachteil der suboptimalen Terminierung des Turbo-Codierers gewährleistet

Diese Aufgabe wird erfmdungsgemaß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 oder 15 bzw. eine Kommunikationsvorrichtung mit dem Merkmalen des Anspruches 17 oder 19 gelost. Die Unteranspruche definieren vorteilhafte und bevorzugte Aus fuhrungsformen der vorliegenden Erfindung.

Erfmdungsgemaß wird vorgeschlagen, die minimal erforderliche Datenblocklange des Turbo-Codierers dadurch zu erhalten, daß eine entsprechende Anzahl von Bits mit einem bekannten vorde- fmierten Wert ('Dummy-Bits') dem jeweils zu codierenden Datenblock vorangestellt werden. Diese Vorgehensweise ist au- ßerst einfach zu implementieren und hat keine wesentliche Erhöhung der Komplexität zur Folge. Zudem ist auf diese Weise sichergestellt, daß die Rucksetzung (Terminierung) des Turbo- Codierers über die vorgesehenen 'Tail'-Bits hinaus keine weiteren nicht-konstanten Bits erzeugt werden. Des weiteren kon- nen die hinzugefugten redundanten Dummy-Bits einfacher

Weise spater für eine Verbesserung der Ubertragungsqualitat genutzt werden.

Für die weitere Verarbeitung des von dem Turbo-Codierer aus- gegebenen Bitstroms kann es vorteilhaft sein, wenn die hinzugefugten Dummy-Bits zumindest teilweise wieder nach der Turbo-Codierung entfernt werden.

Zu diesem Zweck können die zu entfernenden Dummy-Bits mar- kiert und anschließend bei der Datenübertragung weggelassen werden, wobei es unter Berücksichtigung der vor der nachfolgenden Ratenanpassung durchzuführenden Separation des von dem Turbo-Codierer ausgegebenen Bitstroms vorteilhaft ist, wenn die Dummy-Bits stets m Gruppen von drei Bits entfernt wer- den. Des weiteren können die Positionen der Dummy-Bits auch durch Repetieren einzelner Information tragender Bits (Datenbits) der jeweiligen Bitsequenz ersetzt werden, wobei das Repetie- ren sowohl zyklisch als auch blockweise erfolgen kann.

Das Problem der Anpassung der Datenblocklange an die für den Turbo-Codierer minimal erforderliche Datenblocklange kann alternativ auch dadurch realisiert werden, daß der jeweils zu codierende Datenblock durch Repetieren seiner Datenbits auf die minimal erforderliche Blocklange des Turbo-Codierers gebracht wird, wobei die Repetierung der einzelnen Bits sowohl zyklisch als auch blockweise erfolgen kann.

Die Erfindung kann vorzugsweise in UMTS-

Mobilfunkvorπchtungen eingesetzt werden, ohne jedoch auf diesen Anwendungsbereich beschrankt zu sein.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend naher anhand be- vorzugter Ausfuhrungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefugte Zeichnung naher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Kommunikationsvorrich- tung mit einem Turbo-Codierer gemäß einem ersten Ausfuhrungs- beispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Kommunikationsvorrichtung mit einem Turbo-Codierer gemäß einem zweiten Ausfuh- rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer bekannten Kommunikationsvorrichtung mit einem Turbo-Codierer gemäß dem Stand der Technik. In Fig. 1 ist en Turbo-Codierer 1 dargestellt, wie er einer erf dungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung, beispielsweise einem UMTS-Mobiltelefon, eingesetzt werden kann. Der Aufbau und die Funktionsweise des Turbo-Codierers 2 ent- spricht dem bereits anhand Fig. 3 erläuterten Turbo-Codierer, so daß an dieser Stelle nicht wiederholt darauf eingegangen wird. Vielmehr werden nachfolgend lediglich die Unterschiede zwischen den in Fig. 1 gezeigten Komponenten und dem m Fig. 3 gezeigten Turbo-Codierer erläutert.

Dem Turbo-Codierer 2 ist analog zu Fig. 3 eine Paddmg- Emrichtung 1 vorgeschaltet, welche die einzelnen zu codierenden Datenblocke mit Dummy-Bits auffüllt, um somit die Blocklange der Datenblocke an die dem jeweiligen Turbo- Codierer 2 entsprechende minimal erforderliche Blocklange M anzupassen. Im Gegensatz zu dem Stand der Technik ist die Padd g-Emrichtung 1 jedoch derart ausgestaltet, daß jedem zu codierenden Datenblock eine entsprechende Anzahl von Dummy-Bits nicht nachgestellt, sondern vorangestellt wird. Dem Turbo-Codierer 2 werden somit zuerst die hinzugefugten Dummy- Bits zugeführt. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die bereits anhand Fig. 3 erläuterte Rucksetzung des Turbo- Codierers 2 nicht beeinträchtigt wird. Zudem können bei dieser Vorgehensweise gegenüber dem Stand der Technik mehr erste Paritatsbits Y(t) als redundant markiert werden, was - wie nachfolgend noch naher erläutert wird - bei der weiteren Verarbeitung des codierten Bitstroms vorteilhaft sein kann.

Soll ein Datenblock der Lange N<M mit den Datenbits U(0), U(l), U (2 ) ...U (Nl ) codiert werden, kann die Funktionsweise der Paddmg-Emrichtung 1 durch folgende Beziehungen beschrieben werden, wobei X(0), X(l), X(2)...X(ι) den Ausgangsbits der Paddmg-Emrichtung 1 bzw. den Eingangsbits des Turbo-Codierers 2 (dh den systematischen Bits) entsprechen und davon ausgegangen wird, daß zum Auffüllen des Datenblocks

Dummy-Bits mit dem vordefinierten Wert '0' verwendet werden:

X(i) = 0 für 0 ≤ i <M - NX(i) = U(i-M+N) für M - N ≤ i ≤ M -1

Dies kann auch beschrieben werden als: for i = 0 to MNl

X(i) - 0 end for for i = MN to Ml

X(i) = U(i-M+N) end for

oder mit P = MN als die Anzahl der eingefügten Dummy-Bits mit dem vordefinierten Wert '0' als: for i = 0 to Pl

X(i) = 0 end for for i = P to Ml X(i) = U(iP) end for

oder mit: i = k-1 (Indizierung beginnt mit 0 statt mit 1) P = Y,

M = K x

U = x, als: for k = 1 to Y x

°,ι* =0 end for for k = Y,+l to K x °ι\k ~ X ι,(kY,) end for

Die zuvor beschriebene Vorgehensweise hat zur Folge, daß so- wohl bei den systematischen Bits X(t) als auch bei den ersten Paritatsbits Y(t) die ersten MN Bits den konstanten Wert '0' aufweisen (bei UMTS gilt M = 40) . Wurde das Paddmg hingegen am Ende eines Datenblocks durchgeführt werden, so wurden im allgemeinen die letzten MN Bits der ersten Paritatsbits Y(t) nicht den Wert '0' besitzen und müssen als Datenbits betrachtet werden, so daß sie nach der Turbo-Codierung nicht ersetzt oder entfernt werden können.

Das Wissen um diese Bits mit dem konstanten Wert '0' kann beispielsweise m dem Empfanger der codierten Datenbits zur Verbesserung des Empfangs verwendet werden. Auf dem Gebiet der Mobilfunktechnik eingesetzte Decoder verwenden zur Deco- dierung der empfangenen Datenbits typischerweise sogenannte 'Soft Decision' -Algorithmen, dh es wird nicht nur der Schatzwert des jeweils empfangenen Bits verwendet, sondern zusätzlich auch eine dem jeweiligen Bit zugewiesene Signifikanz, welche eine Wahrscheinlichkeit dafür angibt, daß das Bit tatsachlich den detektierten Wert besitzt. Bei Verwendung von a priori bekannten Bits, wie beispielsweise den erfin- dungsgemaß hinzugef gten Dummy-Bits, kann zur Verbesserung des Empfangs das empfangene Signal eines a priori bekannten Bits ignoriert und für die weitere Verarbeitung durch den Wert eines absolut sicher empfangenen Bits ersetzt werden.

Wird das Paddmg wie oben angegeben am Anfang der einzelnen Datenblocke durchgeführt (sogenanntes 'Front Paddmg'), kann die Implementierung solcher optimierter Empfangsalgorithmen gegenüber dem Fall eines am Ende der Datenblocke durchgeführten Paddmg erleichtert werden. Die durch das zuvor beschriebene Paddmg eingefügten Dummy-

Bits werden vorzugsweise nach der Turbo-Codierung wieder aus dem Ausgangsdatenstrom des Turbo-Codierers 2 entfernt. Die Dummy-Bits können am einfachsten aus den systematischen Bits X(t) (welche den Eingangsbits des Turbo-Codierers 2 entsprechen) und/oder den ersten Paritatsbits Y(t) entfernt werden, da sich bei diesen Bitfolgen die bekannten Dummy-Bits jeweils in einem Datenblock am Anfang befinden. Die zweiten Paritatsbits Y' (t) werden hingegen aus der Eingangsbitfolge X(t) nach Verwurfelung durch den Interleaver 5 berechnet, so daß die zweiten Paritatsbits Y' (t) die bekannten Dummy-Bits und unbekannte Informationsbits ungeordnet enthalten, was die Identifizierung der bekannten Dummy-Bits erschwert.

Je nachdem, welche Bits nach der Turbo-Codierung wieder entfernt werden, können die folgenden Falle unterschieden werden.

Da die uncodierten systematischen Bits X(t) des Turbo- Codierers 2 - wie bereits erwähnt worden ist - die beim Paddmg vorangestellten Dummy-Bits unverändert aufweisen, empfiehlt es sich, die keine Informationen aufweisenden Dummy- Bits zu markieren und dann m einer spateren Verarbeitung zu entfernen. Aus diesem Grund ist bei dem m Fig. 1 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel eine Markierungseinrichtung 6 m dem Signalpfad der systematischen Bits X(t) vorgesehen, welche die Bits X(ι) für 0 < / <M - N markiert, so daß die markierten Bits bei der nachfolgenden Datenübertragung ausgelassen werden.

Die ersten Paritatsbits Y(t) des Turbo-Codierers 2 besitzen entsprechend den beim Paddmg eingefügten Dummy-Bits zu Anfang den Wert '0'. Auch die Bits Y(ι) für 0 ≤ ι <M - N können daher analog zu der für die systematischen Bits X(t) zuvor beschriebenen Vorgehensweise markiert werden, um anschließend bei der Übertragung weggelassen zu werden. Nach der Turbo-Codierung wird m der Regel eine Anpassung der Datenrate ('Rate Matchmg') des von dem Turbo-Codierer 2 ausgegebenen Bitstroms durchgeführt. Dabei wird der Bitstom, welcher die systematischen Bits X(z), die ersten Paritatsbits Y(t) und die zweiten Paritatsbits Y' (t) umfaßt, wieder m die einzelnen Bitsequenzen X(t), Y(t) und Y' (t) aufgeteilt, wobei dieser Aufteilungsschπtt auch als Separation bezeichnet wird. Anschließend wird m der Regel nur die Datenrate der Paritatsbits Y(t) und Y' (t) durch Weglassen (Punktieren) einzelner Bits an die für die Datenübertragung erforderlich Datenrate angepaßt. Ebenso ist eine Anpassung der Datenrate durch Wiederholen (Repetieren) einzelner Bits möglich, wobei im Falle des Repetierens alle drei Bitklassen X(t), Y(t) und Y' (t) repetiert werden.

Für die Separation ist erforderlich, daß die Anzahl der von dem Turbo-Codierer ausgegebenen Bits durch den Wert 3 teilbar ist. Um die Separation ohne Änderungen durchfuhren zu können, empfiehlt es sich daher, nicht grundsätzlich alle bekannten Dummy-Bits zu markieren und bei der Übertragung wegzulassen, sondern nur jeweils Dummy-Bit-Gruppen, die drei Dummy-Bits umfassen. Werden beim Paddmg beispielsweise acht Dummy-Bits hinzugefügt, so wurden bei dieser Vorgehensweise nur jeweils sechs Bits weggelassen werden. Dabei kann entweder von jeder Klasse von Bits eine durch den Wert 3 teilbare Anzahl von Bits oder insgesamt eine durch den Wert 3 teilbare Anzahl von Bits, beispielsweise sieben Paritatsbits Y(t) und acht systematische Bits X(t), weggelassen werden.

In einem UMTS-Sender wurden dann bei dieser Vorgehensweise die drei separierten Bitstrome nach der Separation nicht ausschließlich Bits einer Klasse enthalten, sondern jeder Bitstrom wurde am Anfang eines Blocks auch zweite Paritats- bits aufweisen. Dies hat zur Folge, daß die zweiten Paritats- bits Y' (t) insgesamt wahrend der Ratenanpassung nicht voll- standig gleichmaßig punktiert werden. Bei UMTS ist jedoch derzeit für die Ratenanpassung em Punktierungsalgorithmus definiert, der eine alternierende Punktierung der ersten und zweiten Paritatsbits Y(t) und Y' (t) vorsieht. Dieser Punktierungsalgorithmus bewirkt, daß die Punktierung der zweiten Paritatsbits, die am Anfang jedes Blocks liegen, trotzdem relativ gleichmäßig punktiert werden, so daß die zuvor bezüglich des Markierens und Weglassens der bekannten Dummy-Bits be- schπebene Vorgehensweise m UMTS-Kommunikationssystemen für die nachfolgende Ratenanpassung unschädlich ist. Des weiteren werden diejenigen zweiten Paritatsbits Y' (t), die bei der Separation den systematischen Bits X(t) vorangestellt werden, nicht punktiert, wodurch die effektive Punktierungsrate der zweiten Paritatsbits Y' (t) am Anfang geringer ist und daher nicht die Leistungsfähigkeit ('Performance') der Erfindung beeinträchtigt .

Wie bereits erwähnt worden ist, muß darauf geachtet werden, daß die Anzahl der Bits der von dem Turbo-Codierer 2 ausgegebenen Bitsequenzen X(t), Y(t), Y'(t) für die m der entsprechenden Kommunikationsvorrichtung, beispielsweise einem Mobiltelefon, nachgeschalteten Algorithmen geeignet sind. Insbesondere kann für die zuvor beschriebene Separation des aus den einzelnen Bitsequenzen X(t), Y(t) und Y' (t) zusammengesetzten Bitstroms zum Zweck der Ratenanpassung erforderlich sein, daß die Anzahl der Ausgangsbits pro Bitsequenz X(t), Y(t) und Y' (t) gleich groß sein muß (ohne Berücksichtigung der bei der Terminierung des Turbo-Codierers 2 hinzugefugten Tail Bits) . Diese Voraussetzung wurde durch em ungleichmäßiges Entfernen (Punktieren) oder Weglassen von bekannten Dummy-Bits m den einzelnen Bitsequenzen gestört werden. Falls dies unerw nscht ist, bietet es sich an, die Dummy-Bits nicht einfach wegzulassen, sondern ihre Positionen durch andere, insbesondere Information tragende Bits zu belegen, die somit mehrmals übertragen werden. Zu diesem Zweck ist Fig. 1 hinsichtlich des Y (t) -Signalpfads eine Einrichtung 7 vorgese ¬ hen, welche die der ersten Paπtatsbitsequenz Y(t) enthaltenen bekannten Dummy-Bits ignoriert, sowie eine Einrichtung 8, welche die dadurch frei werdenden Positionen m der ersten Paritatsbitsequenz Y(t) durch bestimmte Information tragende Bits belegt, dh diese Information tragenden Bits werden repetiert .

Zur Realisierung dieses Ansatzes müssen bei dem m Fig. 1 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel die Information tragenden Bits der ersten Paritatsbitsequenz Y(t), dh die Bits Y(ι) für M - N ≤ i < M - \ + T , m einem Speicher geschrieben werden, wobei M die minimal erforderliche Bitlange eines Datenblocks, N die Datenblocklange vor dem Paddmg und T die Anzahl der für die Terminierung des Turbo-Codierers 2 erforderlichen Tail Bits bezeichnet. Bei UMTS-Kommunikationssystemen betragt M = 40 und T = 6. Anschließend können die m den Speicher geschriebenen Information tragenden Bits zyklisch ausgelesen werden, bis die gewünschten Positionen der beim Paddmg hinzugefugten Dummy-Bits besetzt worden sind. Für die Bits der von der Re- petierungsemrichtung 8 ausgegebenen Bitsequenz Z(t) ergeben sich somit folgende Werte: Z(ι) = S(ι mod (N+T) ) fr 0 ≤ ι ≤ M - \ + T , wobei S(ι) die nacheinander m den Speicher ge- schriebenen Information tragenden Bits bezeichnet. Bei dieser Vorgehensweise werden somit die Information tragenden Bits als Ersatz für die entsprechenden Dummy-Bits m der Reihenfolge S(0), S(l), S(2),..., S(N+T-1), S(0), S(l), ... ausgegeben.

Ebenso ist em Repetieren gemäß der Beziehung Z(ι) = S((ι+N- M) mod (N+T)) für O ≤ i ≤ M - l + T möglich (die mod-Funktion erzeugt auf jeden Fall einen positiven Wert, zB -9 mod 10 = 1) Der Vorteil bei dieser Vorgehensweise besteht darin, daß für den Empfanger zwei Alternativen zur Realisierung of- fenstehen. Gemäß der ersten Alternative kann der Empfanger die repetierten Bits am Anfang ignorieren und nur die Bits des letzten Bitblocks Z(ι) mit 42 - N - T - \ < i < 42-1 auswerten.

Gemäß der zweiten Alternative können samtliche Bits, dh auch die repetierten Bits, ausgewertet werden.

Bei obigen Formel sind die Werte der "hinteren" Bits Z(ι) mit 42- N - T - \ ≤ i ≤ 42-1 identisch zu demjenigen Fall, bei dem keine Repetierung, sondern nur das erfmdungsgemaße Front- Paddmg angewendet wird. Dies besitzt den Vorteil, daß em Empfanger, der für das Front-Paddmg ausgelegt ist und die Dummy-Bits vor der Decodierung mit dem Soft-Decision- Informationswert "sicher '0'" belegt, auch em Signal verarbeiten kann, bei dem die oben genannte Repetierung durchge- fuhrt worden ist. Es ergibt sich dann zwar keine Verbesserung der Performance, da die Repetierung nicht ausgenutzt wird, die Repetierung kann aber m den entsprechenden Mobilfunkstandard erst m einer spateren Stufe eingeführt werden, ohne daß dadurch Kompatibilitatsprobleme mit alteren Empfangern entstehen. Dazu muß jedoch für den Empfanger festgelegt sein, daß er die bekannten Dummy-Bits ignoriert bzw. nicht auswertet oder diese ersetzt, wobei dies insbesondere die systematischen Bits X(t) und die ersten Paritatsbits Y(t) betrifft.

Anstelle eines zyklischen Auslesens bzw. Repetierens der Information tragenden Bits können die m dem Speicher befindlichen Bits auch blockweise repetiert werden. Durch das block- weise Repetieren wird zwar geringfügig die Komplexität erhöht, die Bitfehler-Hauflgkeit wird hingegen bei anschließen- der Anwendung eines Algorithmus zur Ratenanpassung oder eines Interleavers verringert.

Für das blockweise Repetieren kann beispielsweise folgender

' ι (N + T) "

Algorithmus verwendet werden: Z(ι) = S\ für

M + T 0 < ι ≤ M - \ + T , dh die m dem Speicher befindlichen Information tragenden Bits werden als Ersatz für die Dummy-Bits m der Reihenfolge S (0) , S (0) , ..., S(0), S(l), S(l), ..., S(l), S(2), S(2), ... ausgegeben so daß jeweils em Information tragendes Bit mehrfach repetiert wird.

Alternativ konnten auch die ersten Information tragenden Bits

' M + Tλ

- -mal wiederholt werden, wahrend die nachfolgenden Bits

N + TJ einmal weniger wiederholt werden. Diese Vorgehensweise ist etwas einfacher als die zuvor beschriebene Alternative, wobei die erste Alternative allerdings die häufiger gesendeten Bits gleichmäßiger über alle Bits verteilt.

In Fig. 2 ist em weiteres Ausfuhrungsbeispiel für einen er- fmdungsgemaßen Turbo-Codierer dargestellt.

Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel wird das Ignorieren von Dummy- Bits umgangen. Es werden durch entsprechende Repetierungsem- richtungen 8 und 9 sowohl die ersten Paritatsbits Y(t) als auch die systematischen Bits X(t) repetiert, wahrend die Paddmg-Emrichtung 1 lediglich vor den unteren Faltungscodierer 4, der die zweiten Paritatsbits Y' (t) erzeugt, geschaltet ist. Durch das Repetieren von einzelnen Bits der Bitsequenzen X(t) und Y(t) wird eine Anpassung der Anzahl der in den ein- zelnen Bitsequenzen X(t), Y(t), Y' (t) pro Datenblock ausgegebenen Bits erreicht. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel wird für alle Datenblockgroßen N < M dieselbe Anzahl von Bits am Ausgang des Turbo-Codierers 2 erzielt (bei UMTS werden insgesamt 3 N + 12 = 3 40 + 12 = 132 Ausgangsbits erzeugt) .

Das Problem der Anpassung der Datenblocklange an die für den Turbo-Codierer 2 minimal erforderliche Datenblocklange M kann alternativ zu dem zuvor beschriebenen Paddmg am Anfang der Datenblocke auch dadurch realisiert werden, daß der jeweils zu codierende Datenblock mit Hilfe einer vor den Turbo- Codierer 2 geschalteten Repetierungsemπchtung durch Repe- tierung seiner Datenbits U(t) auf die minimale Blocklange M des Turbo-Codierers 3 gebracht wird, der Turbo-Codierer 3 selbst kann bei diesem Ansatz unverändert bleiben. Die Repe- tierung kann sowohl zyklisch (dh Repetieren unterschiedlicher Bits nacheinander) als auch blockweise (dh mehrfaches Repetieren em und desselben Bits) erfolgen.

Die vorliegende Erfindung wurde zuvor anhand der Verwendung in einem Sender, insbesondere einem UMTS-Mobilfunk-Sender, beschrieben. Selbstverständlich kann die Erfindung jedoch auch auf Empfanger ausgedehnt werden, wo em erfmdungsgemaß erzeugtes Sendesignal entsprechend dem jeweils zur Anpassung der Datenblocklange verwendeten Schema verarbeitet werden muß .

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