DE10100614A1

DE10100614A1 - Method and arrangement for coding or decoding

Info

Publication number: DE10100614A1
Application number: DE2001100614
Authority: DE
Inventors: Tim Fingscheidt; Matthias Marke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2002-07-11
Also published as: WO2002056479A1; EP1350327A1

Abstract

According to the invention, at least dummy bits, which are known beforehand and which are located at bit positions of an information bit string that are also known beforehand, are added as error protection bits to at least the information bit string having the lowest net bit rate, which emerges from a source coding having a variable net bit rate.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Codierung einer Informationsbitfolge sowie ein Verfahren und eine Anordnung zur Decodierung, welche insbesondere im Rahmen einer Multiratencodierung Einsatz finden.The invention relates to a method and an arrangement for Coding of an information bit sequence and a method and an arrangement for decoding, which in particular in the frame multi-rate coding.

Quellensignale bzw. Quelleninformationen wie Sprach-, Ton-, Bild- und Videosignale beinhalten fast immer statistische Re dundanz, also redundante Informationen. Durch eine Quellenco dierung kann diese Redundanz stark verringert werden, so dass eine effiziente Übertragung bzw. Speicherung des Quellensig nals ermöglicht wird. Diese Redundanzreduktion beseitigt vor der Übertragung redundante Signalinhalte, die auf der Vor kenntnis von z. B. statistischen Parametern des Signalverlaufs beruhen. Nach der Übertragung werden bei der Quellendecodie rung diese Anteile dem Signal wieder zugesetzt, so dass kein oder allenfalls ein geringer Qualitätsverlust entsteht. Die Bitrate der quellencodierten Informationen, welche sich aus sogenannten Nettobits zusammensetzt, wird auch Nettobitrate genannt.Source signals or source information such as voice, sound, Image and video signals almost always include statistical re redundancy, i.e. redundant information. By a Quellenco This redundancy can be greatly reduced so that an efficient transfer or storage of the source sig nals is made possible. This redundancy reduction eliminates the transmission of redundant signal content based on the pre knowledge of z. B. statistical parameters of the signal curve based. After the transfer, the source decode tion added to the signal again, so that no or at most a slight loss of quality arises. The Bit rate of the source-coded information, which results from so-called net bits is also called the net bit rate called.

Auf der anderen Seite ist es üblich, den aus der Quellenco dierung hervorgehenden Informationsbits gezielt Redundanz durch Kanalcodierung wieder hinzuzufügen, um die Beeinflus sung der Übertragung durch Kanalstörungen im Empfänger bzw. im Decoder weitgehend erkennen und eventuell auch korrigieren zu können. Dabei wird in der Regel jeweils einer vorgegebenen Anzahl K von Informationsbits oder Nettobits eine vorgegebe nen Anzahl N-K von redundanten Fehlerschutzbits hinzugefügt, wodurch N sogenannte Codebits oder Bruttobits entstehen, welche schließlich über den gestörten Übertragungskanal übertra gen werden. Die Kanalcodierung wird dabei auch oft durch ihre Rate R = K/N beschrieben. Die Bitrate der kanalcodierten Infor mationen, also der Bruttobits, wird auch Bruttobitrate ge nannt. Eine einfache Art der Kanalcodierung besteht darin, die zu übertragenden Informationsbits einfach zu wiederholen. Neuere, an sich ebenfalls bekannte Kanalcodierungsverfahren basieren dagegen auf einer Faltungscodierung.On the other hand, it is common to find the one from the Quellenco resultant information bits targeted redundancy by channel coding to add back the influence solution due to channel interference in the receiver or largely recognize in the decoder and possibly correct it to be able to. As a rule, one is given in each case Number K of information bits or net bits a given added a number N-K of redundant error protection bits, whereby N so-called code bits or gross bits arise, which finally transmitted over the disturbed transmission channel be. The channel coding is often determined by their Rate R = K / N described. The bit rate of the channel-coded information mations, i.e. the gross bits, gross bit rate is also used Nannt. A simple type of channel coding is simply repeat the information bits to be transmitted. Newer channel coding methods which are also known per se are based on convolutional coding.

Häufig liegt das Verhältnis der Bruttobitrate zur Nettobitra te bei etwa 2 : 1, was eine effiziente Kanalcodierung und Deco dierung ermöglicht. Jüngst finden aber auch Verhältnisse von 10 : 1 Einsatz, was zwar einen sehr guten Fehlerschutz ermög licht, aber bei der Verwendung von Faltungscodes der Rate R = 1/10 sehr komplexe Kanaldecodierer erfordert.The ratio of the gross bit rate to the net bit rate is often te at around 2: 1, which is an efficient channel coding and deco dation enables. Recently, however, relationships of 10: 1 use, which enables very good error protection light, but when using rate convolutional codes R = 1/10 very complex channel decoder required.

Bisher wurde dieses Komplexitätsproblem dadurch gelöst, dass sendeseitig etwa mit einem konventionellen Rate R = 1/4 Fal tungscode codiert wurde. Drei der vier Bruttobits (a1, b1, c1, d1), die jedes Informationsbit generiert, werden dann z. B. zweimal wiederholt, so dass sich insgesamt 1 + 3 + 2.3 = zehn Bruttobits (al. b1, b2, b3, c1, c2, c3, d1, d2, d3) pro Informationsbit ergeben, die dann zu übertragen sind. Dabei gilt b1 = b2 = b3, c1 = c2 = c3, und d1 = d2 = d3. Diese Lösung hat den Vorteil, dass empfangsseitig aus je zehn Softwerten (A1, B1, B2, B3, C1, C2, C3, D1, D2, D3, dies sind nun mehrwertige Eingangswerte für den Kanaldecodierer) wieder leicht vier Softwerte (A, B, C, D) gemacht werden können, indem die je weils wiederholten Softwerte zum ursprünglichen Softwert ad diert werden: A = A1, B = B1 + B2 + B3, C = C1 + C2 + C3, D = D1 + D2 + D3. Die sich so ergebenden vier Softwerte (A, B, C, D) sind dann der In put eines R = 1/4 Kanaldecodierers, der effizient genug zu realisieren ist. Allerdings weisen derartige Wiederholungscodes schlechte Korrektureigenschaften auf.So far, this complexity problem has been solved by on the transmission side at a conventional rate R = 1/4 Fal code was encoded. Three of the four gross bits (a1, b1, c1, d1), which each information bit generates, are then z. B. repeated twice, so that a total of 1 + 3 + 2.3 = ten gross bits (al. b1, b2, b3, c1, c2, c3, d1, d2, d3) per Information bits result, which are then to be transmitted. there applies b1 = b2 = b3, c1 = c2 = c3, and d1 = d2 = d3. This solution has the Advantage that the receiving side consists of ten software (A1, B1, B2, B3, C1, C2, C3, D1, D2, D3, these are now multi-valued Input values for the channel decoder) again slightly four Software (A, B, C, D) can be made by the respective because repeated software values to the original software ad are: A = A1, B = B1 + B2 + B3, C = C1 + C2 + C3, D = D1 + D2 + D3. The The resulting four software values (A, B, C, D) are then the In put an R = 1/4 channel decoder that is efficient enough to implement is. However, such repeat codes have bad correction properties.

Kürzlich wurde eine adaptive Quellen- und/oder Kanalcodierung samt adaptiver Decodierung, als sogenannte adaptive Multira tenencodierung (Adaptive Multirate (AMR) Codecs,) vorgeschla gen, welche es ermöglichen soll, Quellensignalen je nach Qua litätsanforderung der Informationsübertragung bzw. je nach Übertragungsbedingungen im Rahmen einer Quellencodierung mehr oder weniger redundante Information zu entziehen und/oder im Rahmen einer Kanalcodierung zum Fehlerschutz mehr oder weni ger redundante Information hinzuzufügen. Derartige Multira tencodierverfahren werden dabei auch durch deren zugehörige Codemodi und Kanalmodi beschrieben. Unterschiedliche Codemodi weisen dabei verschiedene Nettobitraten auf, wohingegen un terschiedliche Kanalmodi verschiedene Bruttobitraten aufwei sen. Innerhalb eines Kanalmodus kann es dabei verschiedene Codemodi geben.Adaptive source and / or channel coding has recently been developed including adaptive decoding, as so-called adaptive Multira tencoding (Adaptive Multirate (AMR) Codecs,) suggested conditions, which should enable source signals depending on the quality requirement of information transmission or depending on Transmission conditions in the context of source coding more or to withdraw less redundant information and / or in More or less frame of a channel coding for error protection just add redundant information. Such Multira Ten coding methods are also by their associated Code modes and channel modes described. Different code modes have different net bit rates, whereas un Different channel modes have different gross bit rates sen. Within a channel mode there can be different Give code modes.

Beispielsweise kann ein derartiges Multiratencodierverfahren unter guten Kanalbedindungen und/oder in hoch ausgelasteten Funkzellen im Half Rate(HR)-Kanalmodus arbeiten. Es soll un ter schlechten Kanalbedingungen und/oder in niedrig ausgelas teten Funkzellen dynamisch in den Full Rate (FR)-Kanalmodus gewechselt werden und umgekehrt. Die Bruttobitrate nach der Kanalcodierung ist dabei beispielsweise innerhalb eines Ka nalmodus konstant; sie beträgt beispielsweise im Full Rate (FR)-Kanalmodus 22,8 Kbit/sek. und im Half Rate(HR)- Kanalmodus 11,4 Kbit/sek. Da die Bruttobitrate bei variabler Nettobitrate innerhalb eines Kanalmodus nach der Kanalcodie rung einheitlich sein soll, wird die Kanalcodierung entspre chend angepaßt und den Informationsbits bei der Kanalcodie rung eine entsprechend angepaßte variable Anzahl von Fehlerschutzbits hinzugefügt. Auch im Rahmen der Multiratencodie rung ist es bekannt eine Faltungscodierung durchzuführen.For example, such a multi-rate coding method under good channel conditions and / or in busy conditions Radio cells operate in half rate (HR) channel mode. It should be un bad channel conditions and / or in low emissions radio cells dynamically into full rate (FR) channel mode be changed and vice versa. The gross bit rate after the Channel coding is, for example, within a Ka channel mode constant; for example, it is at full rate (FR) channel mode 22.8 Kbit / sec. and in half rate (HR) - Channel mode 11.4 Kbit / sec. Since the gross bit rate is variable Net bit rate within a channel mode according to the channel code channel coding will be the same adapted accordingly and the information bits in the channel code a correspondingly adjusted variable number of error protection bits added. Also in the context of the multi-rate code it is known to perform convolutional coding.

Aufgrund der Komplexität der Faltungscodierung wird üblicher weise ein einziger oder einige wenige Faltungcodes (Mutterco des) in einem Übertragungssystem verwendet. Zur Realisierung einer Multiraten-Faltungscodierung ist es bekannt, durch Punktierung (Entfernung) von Codebits (punctured convolutio nal/PC code) und/oder durch Wiederholung (Repetierung) von Codebits (repetition convolutional/RC code) nach der Fal tungscodierung die gewünschte Rate der Kanalcodierung und so mit die gewünschte Bruttobitrate einzustellen. Alternativ da zu ist der Einsatz sogenannter Insertion Convolutional (IC) Codes vorgeschlagen, die durch Einfügen von bekannten Dummy- Bits an bekannten Positionen in die Informationsbitfolge vor der Faltungscodierung realisiert wird. Beispielsweise können vor einer Faltungscodierung mit R = 1/4 zu jedem Informations bit zwei a priori bekannte Dummy-Bits hinzugefügt werden. Daraus ergeben sich dann (1 + 2).4 = 12 Bruttobits pro origi nalem Informationsbit. Die hinzugefügten a priori bekannten Bits haben Werte (0 oder 1) und Positionen, die fest sind, oder die dem Encoder und dem Decoder gleichermassen a priori (d. h. ohne Übertragung) bekannt sind. Verwendet man rekursiv systematische Faltungscodes, so lassen sich die beiden syste matischen a priori bekannten Bits wegpunktieren (d. h. sie müssen nicht übertragen werden, da sie als Bruttobits a prio ri bereits bekannt sind). Damit ergeben sich effektiv 12 - 2 = 10 Bruttobits, d. h. eine R = 1/10 Codierung. Die Ratenadapti on von Nettobitrate zu gewünschter Bruttobitrate kann dabei mittels Punktierung und/oder Wiederholung von Bits und/oder Einfügen vorbekannter Dummy-Bits zusammen mit bzw. als Teil der Kanalcodierung erfolgen. Due to the complexity of the convolutional coding, it becomes more common a single or a few convolutional codes (Mutterco des) used in a transmission system. For realization multirate convolutional coding is known to be by Puncturing (removal) of code bits (punctured convolutio nal / PC code) and / or by repeating (repeating) Code bits (repetition convolutional / RC code) after the fall tion coding the desired rate of the channel coding and so set the desired gross bit rate with. Alternatively there is the use of so-called insertion convolutional (IC) Codes suggested by inserting known dummy Bits at known positions in the information bit sequence convolutional coding is implemented. For example before convolutional coding with R = 1/4 for each piece of information bit two dummy bits known a priori are added. This results in (1 + 2) .4 = 12 gross bits per origi nalem information bit. The added known a priori Bits have values (0 or 1) and positions that are fixed or the a priori to the encoder and the decoder alike (i.e. without transmission) are known. Use it recursively systematic convolutional codes, so the two syste punctuate the mathematical bits known a priori (i.e. they do not have to be transmitted since they are gross pri ri are already known). This effectively results in 12 - 2 = 10 gross bits, i.e. H. an R = 1/10 coding. The rate adaptations You can do this from the net bit rate to the desired gross bit rate by puncturing and / or repeating bits and / or Insertion of known dummy bits together with or as part the channel coding.

Der Erfindung liegt nun das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Codierung bzw. zur Decodierung an zugeben, das es ermöglicht, Informationsfolgen mit variabler Nettobitrate mit guter Qualität und geringem Aufwand zu über tragen.The invention is based on the problem of a method and an arrangement for coding or for decoding admit that it allows information sequences with variable Net bitrate with good quality and little effort too wear.

Dieses Problem wird durch die Merkmale der unabhängigen Pa tentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This problem is compounded by the characteristics of the independent Pa claims resolved. Developments of the invention result themselves from the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird demnach zumindest einer gezielt ausge wählten Informationsbitfolge mit geringer Nettobitrate, wel che aus einer Quellencodierung mit variabler Nettobitrate hervorgeht, als Fehlerschutzbits zumindest vorbekannte Dummy- Bits an vorbekannte Bitpositionen der Informationsbitfolge hinzugefügt, um eine oder mehrere einheitliche Bruttobitraten zu generieren. Unter "variabler Nettobitrate" versteht man dabei auch zumindest zwei verschiedene einstellbare Nettobit raten.According to the invention, at least one is accordingly targeted chose information bit sequence with low net bit rate, wel che from source coding with variable net bit rate emerges as error protection bits at least known dummy Bits at known bit positions of the information bit sequence added to one or more uniform gross bit rates to generate. "Variable net bit rate" means at least two different adjustable net bits guess.

Je nach Ausführungsvariante umfassen dabei die Informations bitfolgen mit geringer Nettobitrate auch eine das Hinter grundgeräusch eines DTX (Discontinous Transmission)-Modus repräsentierende Bitfolge (Fall 1) oder nicht (Fall 2). Der Einsatz eines DTX (Discontinous Transmission)-Modus in der Sprachverarbeitung zur Reduzierung von Interferenzen und des Stromverbrauchs ist als solches bekannt. Sollen beispielswei se den beiden Informationsbitfolgen mit den beiden niedrigs ten Nettobitraten Dummy-Bits hinzugefügt werden, so bedeutet dies in Fall 1, dass der das Hintergrundgeräusch eines DTX (Discontinous Transmission)-Modus repräsentierenden Bitfolge und einer weiteren Informationsbitfolge mit der ansonsten niedrigsten Nettobitrate Dummy-Bits hinzugefügt werden. Im Fall 2 bedeutet dies, dass - unabhängig davon, ob in der ak tuellen Sprachverarbeitung ein DTX-Modus Einsatz findet oder nicht - den beiden Informationsbitfolgen mit den beiden nied rigsten Nettobitrate Dummy-Bits hinzugefügt werden, welche nicht das Hintergrundgeräusch eines DTX (Discontinous Trans mission)-Modus repräsentieren.Depending on the variant, the information includes bit sequences with a low net bit rate also a the back Background noise of a DTX (Discontinous Transmission) mode representing bit sequence (case 1) or not (case 2). The Use of a DTX (Discontinous Transmission) mode in the Speech processing to reduce interference and Power consumption is known as such. For example se the two information bit sequences with the two low ten net bit rates dummy bits are added, means this in case 1 that the the background noise of a DTX (Discontinous Transmission) mode representing bit sequence and another information bit sequence with the otherwise lowest net bit rate dummy bits are added. in the Case 2 means that - regardless of whether in the ak DTX mode is used in current speech processing or not - the two information bit sequences with the two low rigorous net bit rate dummy bits are added which not the background noise of a DTX (Discontinous Trans mission) mode.

Die Erfindung, insbesondere der gezielte und selektive Ein satz der Einfügung vorbekannter Dummy-Bits zur Ratenadaption in einer Multiratencodierung beruht auf Simulationsergebnis sen, welche durch aufwendige, eigens für diesen Zweck er stellte Simulationswerkzeuge ermittelt wurden. Bei diesen Si mulationen wurde festgestellt, dass die Einfügung von Dummy- Bits zum Zwecke einer Ratenadaption im Rahmen einer Multira tencodierung besonders vorteilhaft ist, wenn zumindest der Informationsbitfolge mit der niedrigsten von Null verschiede nen Nettobitrate, insbesondere nur der Informationsbitfolge mit der niedrigsten von Null verschiedenen Nettobitrate, als Fehlerschutzbits zumindest vorbekannte Dummy-Bits an vorbe kannte Bitpositionen der Informationsbitfolge hinzugefügt werden. Den Informationsbitfolgen mit höheren Nettobitraten werden dabei keine Dummy-Bits zur Ratenadaption hinzugefügt; die Ratenadaption bei diesen Informationsbitfolgen kann dabei auf andere Weise erfolgen. Je nach Nettobitrate der Informa tionsbitfolge wird demnach zwischen verschiedenen Ratenadap tionsverfahren umgeschaltet.The invention, especially the targeted and selective one set of insertion of known dummy bits for rate adaptation in multi-rate coding is based on simulation result sen, which through elaborate, specially for this purpose provided simulation tools were determined. With these Si It was found that the insertion of dummy Bits for the purpose of rate adaptation in the context of a Multira Tencoding is particularly advantageous if at least the Information bit sequence with the lowest nonzero net bit rate, especially only the information bit sequence with the lowest non-zero net bit rate than Error protection bits at least previously known dummy bits Known bit positions added to the information bit sequence become. The information bit sequences with higher net bit rates no dummy bits are added for rate adaptation; the rate adaptation for these information bit sequences can thereby done in another way. Depending on the net bit rate of the informa tion bit sequence is accordingly between different rate adap switching method.

Weiterbildungen der Erfindung sehen vor, insbesondere nur den Informationsbitfolgen mit den beiden bzw. drei niedrigsten von Null verschiedenen Nettobitraten als Fehlerschutzbits zu mindest vorbekannte Dummy-Bits an vorbekannte Bitpositionen der Informationsbitfolge hinzuzufügen. Auch dies stellte sich bei den obengenannten Simulationen hinsichtlich Übertragungs qualität und Aufwand als besonders vorteilhaft heraus.Further developments of the invention provide, in particular only that Information bit sequences with the two or three lowest non-zero net bit rates as error protection bits at least known dummy bits at known bit positions add to the information bit sequence. This also turned out in the above simulations regarding transmission quality and effort as particularly advantageous.

Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass insbesondere die Informationsbitfolgen, denen Dummy-Bits zum Fehlerschutz hin zugefügt wurden, faltungscodiert werden, wobei zur Faltungs codierung ein systematischer oder rekursiv-systematischer Co de verwendet wird, und nach der Faltungscodierung die für die Dummy-Bits systematischen Bits zumindest teilweise entfernt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Dummy-Bits zwar zur Erreichung eines besseren Fehlerschutzes bei der Faltungsco dierung mitverarbeitet werden, aber die daraus resultierenden systematischen Bits, welche sich in der faltungscodierten Bitfolge wiederfinden, nicht übertragen werden müssen, da de ren Wert und Position empfangsseitig vorbekannt ist und daher diese vorbekannten systematischen Bits vor der Faltungsdeco dierung an die vorbekannten Positionen in die empfangene Bit folge eingefügt werden können.Another further training provides that in particular the Information bit sequences, the dummy bits for error protection were added, convolutionally coded, with the convolution coding a systematic or recursive-systematic co de is used, and after the convolutional coding for the Dummy bits systematic bits at least partially removed become. This has the advantage that the dummy bits are used for Achieving better error protection with the folding co processing, but the resulting ones systematic bits, which are coded in the convolution Find bit sequence again, do not have to be transmitted, because de ren value and position is already known at the receiving end and therefore these known systematic bits before the convolution deco dation at the previously known positions in the received bits sequence can be inserted.

Eine - wie sich bei den obengenannten Simulationen zeigte - besonders vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung oder einer ihrer Weiterbildungen, sieht vor, nur dann Dummy-Bits zur Ratenadaption hinzuzufügen, wenn die zu realisierende Bruttobitrate besonders groß ist, insbesondere dann, wenn die zu realisierende Bruttobitrate die größte der innerhalb der Multiratencodierung vorkommenden Bruttobitraten ist. Bei spielsweise werden also nur dann der bzw. den beiden Informa tionsbitfolgen mit der niedrigsten bzw. den beiden niedrigs ten Nettobitraten Dummy-Bits hinzugefügt, wenn deren Netto bitrate in die größte bzw. zweitgrößte innerhalb der Multira tencodierung vorkommende Bruttobitrate umgesetzt werden soll. A - as was shown in the above simulations - particularly advantageous embodiment of the invention or one of their training courses, only provides dummy bits add to the rate adaptation if the one to be realized Gross bit rate is particularly large, especially if the gross bitrate to be realized the largest of the within the Multirate coding is gross bit rates. at for example, only then will the two informa tion bit sequences with the lowest or the two low Ten net bit rates added dummy bits if their net bit rate in the largest or second largest within the Multira gross encoding should be implemented.

In weiteren Ausgestaltungen wird die Ratenadaption bestimmter Informationsbitfolgen mit bestimmten ausgewählten Nettobitra ten nicht nur wie oben beschrieben durch das Hinzufügen von Dummy-Bits realisiert, sondern darüber hinaus vor oder nach der Hinzufügung von Dummy-Bits Bits punktiert oder repetiert.The rate adaptation is determined in further refinements Information bit strings with certain selected net bitra not only by adding Realized dummy bits, but also before or after the addition of dummy bits punctures or repeats bits.

Zur Decodierung einer nach einem der obengenannten Verfahren codierten Informationsbitfolge werden Informationen über das Hinzufügen von Dummy-Bits als a priori Informationen genützt.For decoding one according to one of the methods mentioned above coded information bit sequence is information about the Adding dummy bits used as a priori information.

Zur Lösung der Aufgabe ist ferner eine Anordnung zur Codie rung und eine Anordnung zur Decodierung angegeben, welche insbesondere zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren oder einer ihrer Weiterbildungen eingerichtet sind.To solve the problem is an arrangement for Codie tion and an arrangement for decoding specified which in particular for carrying out the method according to the invention or one of their training courses are set up.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausfüh rungsbeispiele näher beschrieben, zu deren Erläuterung nach stehend aufgelistete Figuren dienen:The invention is described below on the basis of a preferred embodiment Rungsbeispiele described in more detail for their explanation Figures listed standing serve:

Fig. 1 vereinfachtes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Multiratencodierung; FIG. 1 is simplified flow diagram of a method of multi-rate encoding;

Fig. 2 Prinzipschaltbild einer Prozessoreinrichtung. Fig. 2 block diagram of a processor device.

Fig. 1 zeigt eine Multiratencodierung anhand eines verein fachten Schemas einer Nachrichtenübertragungskette. In einem Sender werden Quellensignale zunächst im Rahmen einer Quel lencodierung QC in Informationbitfolgen variabler Nettobitra te nbr komprimiert. Die durch die variable Quellencodierung erzeugten verschiedenen Nettobitraten von 6.8 kbps bis 24.0 kbps kennzeichnen dabei verschiedene Codemodi cm1-cm8. Je nach gewünschter Bruttobitrate bbr von 17.0 kbps bis 68.0 kbps werden die Informationbitfolgen mit variabler Nettobit rate durch verschiedene Kanalcodierverfahren KC0-KC19 einer Kanalcodierung KC unterzogen, deren Bestandteil die erfin dungsgemäße Ratenadaption sein kann. Durch die Kanalcodierung KC werden die variablen Nettobitraten in eine oder mehrere einheitliche Bruttobitraten umgesetzt, welche wiederum ver schiedene Kanalmodi km1-km3 kennzeichnen. Fig. 1 shows a multi-rate coding based on a simplified scheme of a message transmission chain. In a transmitter, source signals are first compressed in the context of a source coding QC into information bit sequences of variable net bit widths. The different net bit rates from 6.8 kbps to 24.0 kbps generated by the variable source coding characterize different code modes cm1-cm8. Depending on the desired gross bit rate bbr from 17.0 kbps to 68.0 kbps, the information bit sequences with variable net bit rate are subjected to a channel coding KC using various channel coding methods KC0-KC19, the component of which may be the rate adaptation according to the invention. The channel coding KC converts the variable net bit rates into one or more uniform gross bit rates, which in turn characterize different channel modes km1-km3.

Diese derart kanalcodierten Bitfolgen oder Codebits werden in einem nicht dargestellten Modulator weiterverarbeitet und an schließend über eine Übertragungsstrecke CH übertragen. Bei der Übertragung treten Störungen, wie beispielsweise Fading, oder Rauschen auf.These bit sequences or code bits, which are coded in this way, are in processed and on a modulator, not shown finally transmitted over a transmission link CH. at Interference such as fading occurs during transmission or noise.

Die Übertragungsstrecke CH liegt zwischen dem Sender und ei nem Empfänger. Der Empfänger E enthält gegebenenfalls eine nicht dargestellte Antenne zum Empfang der über die Übertra gungsstrecke CH übertragenen Signale, eine Abtasteinrichtung, einen Demodulator zum Demodulieren der Signale und einen Ent zerrer zum Eliminieren der Intersymbolstörungen. Diese Ein richtungen wurden ebenfalls aus Vereinfachungsgründen in Fig. 1 nicht dargestellt. Auch ein mögliches Interleaving und Deinterleaving ist nicht dargestellt. Ein Entzerrer gibt Emp fangswerte einer Empfangsfolge aus. Die Empfangswerte haben aufgrund der Störungen bei der Übertragung über die Übertra gungsstrecke CH Werte, die von "+1" und "-1" abweichen. In einem Kanaldecodierer wird schließlich die Kanalcodierung rückgängig gemacht. Vorteilhaft wird zur Decodierung von Fal tungscodes der Viterbi-Algorithmus verwendet.The transmission path CH lies between the transmitter and a receiver. The receiver E optionally contains an antenna, not shown, for receiving the signals transmitted via the transmission path CH, a sampling device, a demodulator for demodulating the signals and an equalizer for eliminating the intersymbol interference. These directions were also not shown in Fig. 1 for simplicity. Possible interleaving and deinterleaving is also not shown. An equalizer outputs reception values of a reception sequence. The received values have values which deviate from "+1" and "-1" due to interference during transmission via the CH transmission link. In a channel decoder, the channel coding is finally undone. The Viterbi algorithm is advantageously used for decoding folding codes.

Im folgenden wird anhand des ersten Kanalmodus kml mit einer Bruttobitrate von 68 kbps, innerhalb dessen acht (darge stellt) oder neun (nicht dargestellt) Codemodi cm1, cm2-cm8 mit variabler Nettobitrate von 6.8 kbps, 8.0 kbps, 10.0 kbps 24.0 kbps realisiert sind, die Codierung detaillierter beschrieben. Die Bruttobitrate von 68 kbps sei dabei die größte innerhalb der Multiratencodierung vorkommende Bruttobitrate.In the following, the first channel mode kml with a Gross bit rate of 68 kbps, within which eight (Darge represents) or nine (not shown) code modes cm1, cm2-cm8 with a variable net bit rate of 6.8 kbps, 8.0 kbps, 10.0 kbps 24.0 kbps are implemented, the coding is described in more detail. The gross bit rate of 68 kbps is the largest Gross bit rate occurring within the multi-rate coding.

Je nach Ausführungsvariante wird der Codemodus bzw. die ent sprechende Informationsbitfolge mit der niedrigsten Nettobit rate oder die beiden Codemodi mit den beiden niedrigsten Net tobitraten mittels Einfügung a priori bekannter Dummy-Bits an vorbekannten Stellen innerhalb der Informationsbitfolge und der Verwendung einer R = 1/4 rekursiv-systematischen Faltungs codierung und anschließender Punktierung auf die Bruttobitra te von 68 kbps gebracht. Im Gegensatz dazu werden die übrigen Codemodi bzw. die entsprechenden Informationsbitfolgen mit tels Bruttobitwiederholung und empfangsseitiger Addition oder einfach nur mittels Faltungscodierung und Punktierung auf 68 kbps Bruttobitrate gebracht; eine Einfügung a priori bekann ter Dummy-Bits ist dabei nicht vorgesehen. Diese sendeseitige Codierung mit einer effektiven Gesamtrate 1/10 des Codemodus mit der niedrigsten Nettobitrate von 6.8 kbps wird anhand des folgenden Schemas verdeutlicht, wobei folgende Abkürzungen verwendet werden:
apbB: a priori bekanntes Bit;
FC: Faltungscodierung;
a, b: Informationsbits;
0: apbB;
?: redundantes Bit durch Faltungscodierung.Depending on the variant, the code mode or the corresponding information bit sequence with the lowest net bit rate or the two code modes with the two lowest net bit rates is achieved by inserting a priori known dummy bits at previously known locations within the information bit sequence and using an R = 1/4 recursive-systematic convolutional coding and subsequent puncturing brought to the gross bit rate of 68 kbps. In contrast, the remaining code modes or the corresponding information bit sequences are brought to 68 kbps gross bit rate by means of gross bit repetition and reception-side addition or simply by means of convolutional coding and puncturing; an insertion a priori known dummy bits is not provided. This transmission-side coding with an effective total rate 1/10 of the code mode with the lowest net bit rate of 6.8 kbps is illustrated using the following scheme, using the following abbreviations:
apbB: bit known a priori;
FC: convolutional coding;
a, b: information bits;
0: apbB;
?: redundant bit due to convolutional coding.

Die systematischen bekannten Bits müssen dabei nicht übertra gen werden; sie werden empfangsseitig als sichere Softwerte wieder hinzugefügt.The systematic known bits do not have to be transferred be gen; on the receiving end, they are used as secure software added again.

Im folgenden das Schema für die empfangsseitige Decodierung, wobei folgende Abkürzungen verwendet werden:
apbB: a priori bekanntes Bit;
A, B: Informationsbits;
0: Softwert zu apbB;
?: unbekannter Softwert;
O: decodiertes apbB;
FD: Faltungsdecodierung.In the following the scheme for the decoding at the receiving end, using the following abbreviations:
apbB: bit known a priori;
A, B: information bits;
0: Software for apbB;
?: unknown software;
O: decoded apbB;
FD: convolutional decoding.

Dadurch ist es möglich als Faltungsdecodierer einen konventi onellen Decodierer der Rate R = 1/4 zu verwenden. Verglichen mit einem Decodierer für Wiederholungscodes wird der Fal tungsdecodierer aufgrund der Hinzufügung der a priori bekann ten Bits (Dummy-Bits) mit der dreifachen Nettobitrate betrie ben, was eine Erhöhung der Komplexität bedeutet. Daher ist vorgesehen, dass das Einfügen von Dummy-Bits ausschließlich bei niedrigratigen Codemodi erfolgt. Beispielsweise ent spricht im beschriebenen Beispiel die dreifache Nettobitrate des niedrigratigsten Codemus mit 3.6,8 kbps immer noch in etwa der Nettobitrate und damit der Decodierkomplexität des höchstratigen Codemodus von 24 kbps.This makes it possible as a convolutional decoder to use a decoder with rate R = 1/4. Compared with a decoder for repeat codes the Fal tion decoder due to the addition of the a priori th bits (dummy bits) at three times the net bit rate what an increase in complexity means. thats why provided that the insertion of dummy bits exclusively with low-rate code modes. For example ent speaks three times the net bit rate in the example described of the lowest rate code with 3.6.8 kbps still in about the net bit rate and thus the decoding complexity of the highest-rate code mode of 24 kbps.

Simulationen zeigten, dass die Stärke dieses Verfahrens ins besondere bei sehr niedrigen Nettobitraten zum Tragen kommt. Simulations showed that the strength of this method ins especially at very low net bit rates.

Dies ermöglicht den Einsatz zum Beispiel im EDGE/GERAN- Vollratenkanal in Verbindung mit dem AMR-WB-Sprachcodec (A daptive Multirate Wideband) oder im EDGE/GERAN-Halbratenkanal in Verbindung mit dem AMR-Sprachcodec (Narrowband). Der AMR- WB-Sprachcodec hat zum Beispiel Nettobitraten zwischen etwa 6 kbps und etwa 24 kbps, während im EDGE/GERAN-Vollratenkanal die Bruttobitrate etwa 68 kbps beträgt.This enables use, for example, in the EDGE / GERAN Full rate channel in connection with the AMR-WB speech codec (A daptive multirate wideband) or in the EDGE / GERAN half rate channel in connection with the AMR speech codec (narrowband). The AMR For example, WB speech codec has net bit rates between about 6 kbps and about 24 kbps while in the EDGE / GERAN full rate channel the gross bit rate is about 68 kbps.

Fig. 2 zeigt eine programmgesteuerte Prozessoreinrichtung PE, wie beispielsweise einen Mikrocontroller, der auch einen Prozessor CPU und eine Speichereinrichtung SPE umfassen kann. Prozessoreinrichtung PE, die insbesondere in einer Kommunika tionseinrichtung, wie einer Basisstation oder einer Mobilsta tion enthalten sein kann ist zur Durchführung der oben erläu terten Verfahren eingerichtet. Fig. 2 shows a program-controlled processor device PE, such as a microcontroller, which may also include a processor CPU and a storage device SPE. Processor device PE, which can be contained in particular in a communication device, such as a base station or a mobile station, is set up to carry out the methods explained above.

Je nach Ausführungsvariante können dabei innerhalb oder au ßerhalb der Prozessoreinrichtung PE weitere - der Prozessor einrichtung zugeordnete, zur Prozessoreinrichtung gehörende, durch die Prozessoreinrichtung gesteuerte oder die Prozessor einrichtung steuernde - Komponenten, wie beispielsweise ein digitaler Signalprozessor oder weitere Speichereinrichtungen angeordnet sein, deren prinzipielle Funktion im Zusammenhang mit einer Prozessoreinrichtung zur Steuerung einer Mobilsta tion einem Fachmann hinreichend bekannt ist, und auf welche daher an dieser Stelle nicht näher eingegangen wird. Die un terschiedlichen Komponenten können über ein Bussystem BUS o der Ein-/Ausgabeschnittstellen und gegebenenfalls geeignete Controller mit dem Prozessor CPU Daten austauschen.Depending on the design variant, inside or outside Outside the processor device PE further - the processor device assigned, belonging to the processor device, controlled by the processor device or the processor device-controlling components, such as a digital signal processor or other storage devices be arranged, the basic function of which is related with a processor device for controlling a Mobilsta tion is well known to a person skilled in the art, and to which is therefore not discussed in more detail at this point. The un Different components can be connected via a bus system BUS o the input / output interfaces and, if necessary, suitable ones Exchange controller with processor CPU data.

Je nach Ausführungsvariante kann die Speichereinrichtung SPE, bei der es sich auch um einen oder mehrere flüchtige und/oder nicht flüchtige Speicherbausteine handeln kann, oder Teile der Speichereinrichtung SPE als Teil der Prozessoreinrichtung PE (in Figur dargestellt) realisiert sein oder als externe Speichereinrichtung (in Figur nicht dargestellt) realisiert sein, die außerhalb der Prozessoreinrichtung PE lokalisiert ist und mittels geeigneter Schnittstellen oder eines geeigne ten Bussystems mit der Prozessoreinrichtung PE verbunden ist.Depending on the design variant, the storage device SPE, which is also one or more volatile and / or non-volatile memory chips, or parts the storage device SPE as part of the processor device PE (shown in figure) can be realized or as an external Storage device (not shown in the figure) realized be located outside the processor device PE and by means of suitable interfaces or a suitable one ten bus system is connected to the processor device PE.

In der Speichereinrichtung SPE sind die Programmdaten, wie beispielsweise die Steuerbefehle oder Steuerprozeduren, die zur Steuerung des Ablaufs der oben beschriebenen Verfahren herangezogen werden, gespeichert.The program data, such as for example the control commands or control procedures that to control the execution of the procedures described above be used, saved.

Neben den oben erläuterten Ausführungsvarianten der Erfindung liegt eine Vielzahl weiterer Ausführungsvarianten im Rahmen der Erfindung, welche hier nicht weiter beschrieben werden, aber anhand der erläuterten Ausführungsbeispiele einfach in die Praxis umgesetzt werden können.In addition to the embodiment variants of the invention explained above There are a number of other design variants in the frame the invention, which are not further described here, but simply based on the illustrated embodiments in the practice can be implemented.

Claims

1. method for coding an information bit sequence,
where the information bit sequence results from a source coding (QC) with variable net bit rate (nbr),
in which information bit sequences with variable net bit rate (nbr) error protection bits are added in such a way that they have one or more uniform gross bit rates (bbr) after coding (KC), and
in which at least the information bit sequence with the lowest net bit rate as error protection bits, at least known dummy bits are added at previously known bit positions to the information bit sequence.

2. The method according to claim 1, at least the information bit sequences with the two lowest net bit rates at least as error protection bits known dummy bits at predetermined bit positions of the information tion bit sequence can be added.

3. The method according to claim 1, in which the information bit sequences with the three lowest Net bit rates as error protection bits, at least known Dum my bits at predetermined bit positions of the information bits follow will be added.

4. The method according to any one of the preceding claims, at least for the addition of error protection bits Information bit sequence with the lowest net bit rate including the known dummy bits added as error protection bits Bits are convolutionally coded.

5. The method according to claim 4, in which a systematic or re italic systematic code is used and after the fall to the systematic bits for the dummy bits at least partially removed.

6. Method for decoding one according to one of the previous encoded information bit sequence, where information about adding dummy bits information is used as a priori.

7. A method for decoding a coded according to claim 5 information bit, with information about the removal of systematic Bits are used as a priori information, the at coding removed systematic bits before the Fal decoding at the corresponding bit positions to be added.

8. Arrangement for coding an information bit sequence variable ler net bit rate with a processor device (PE) that is set up in this way is that information bit strings with variable net bit rate Error protection bits are added so that after the Encoding one or more uniform gross bit rates point, and that at least the information bit sequence with the lowest net bit rate at least as error protection bits known dummy bits at predetermined bit positions of the information tion bit sequence can be added.

9. Arrangement according to claim 8, at least the information bit sequences with the two lowest net bit rates as error protection bits at least previously known Dummy bits at predetermined bit positions of the information tion bit sequence can be added.

10. Arrangement according to claim 8, with the information bit sequences with the three lowest Net bit rates as error protection bits, at least known Dum my bits at predetermined bit positions of the information bits follow will be added.

11. Arrangement according to one of claims 8 to 10, at least for the addition of error protection bits Information bit sequence with the lowest net bit rate including the known dummy bits added as error protection bits Bits are convolutionally coded.

12. Arrangement according to claim 11, in which a systematic or re italic systematic code is used and after the fall to the systematic bits for the dummy bits at least partially removed.

13. Arrangement for decoding one according to one of the claims 1 to 5 coded information bit sequences, with a processor device (PE), which is set up in this way is that information about adding dummy Bits can be used as a priori information.

14. Arrangement for decoding a coded according to claim 5 information bit, with a processor device (PE), which is set up in this way Tet is information about systematic removal bits are used as a priori information, where the systematic bits removed during coding before Convolutional decoding at the corresponding bit positions such as to be added.