DE102005059525A1

DE102005059525A1 - System und Verfahren für eine Blindtransportformatdetektion mit einer zyklischen Redundanzprüfung

Info

Publication number: DE102005059525A1
Application number: DE102005059525A
Authority: DE
Inventors: Shin-Lin Shieh; Shyh-Tzong Jhubei Kuo; Po-Ning Chen; Yung-Hsiang Han
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2005-07-18
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2007-01-25
Also published as: US20070033478A1; TWI306335B; GB0521489D0; TW200705825A; US7716554B2; CN1901430A; GB2428545A

Abstract

Ein Verfahren für die BTFD-Dekodierung von Signalen, die mindestens einen Nachrichtenblock von k-Bit aufweisen, aus einem Längenkandidatensatz S = {s¶1¶, s¶2¶,..., s¶i¶}, wobei die k Nachrichtenbits durch einen CRC-Kodierer kodiert und durch einen (n, l, m) Faltungskodierer verarbeitet werden, um kodierte Daten zu erzeugen, umfasst das Dekodieren eines empfangenen Rahmens, um eine dekodierte Sequenz auszubilden, die eine s¶i¶-Bit Nachricht und einen Fehlerkorrekturkode einschließt, das Berechnen eines delta(s¶i¶)-Wertes, das Vergleichen von delta(s¶i¶) mit einem Schwellwert, das Wiederholen der Dekodier- und Berechnungsschritte, wenn delta(s¶i¶) größer als der Schwellwert ist, und das Aktualisieren des Schwellwerts, so dass er delta(s¶i¶) ist, wenn delta(s¶i¶) kleiner oder gleich dem Schwellwert ist.

Description

HINTERGRUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf allgemein auf eine Datenübertragungstechnologie für Kommunikationssysteme. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System und ein Verfahren für eine Blindtransportformatdetektion (blind transport format detection) mit einer zyklischen Redundanzprüfung.

Die digitale Kommunikation verwendet verschiedene Datenübertragungsverfahren, die Information, wie Sprachsignale, in Bits einer digitalen Nachricht umwandeln und die Bits der Information nach der Umwandlung übertragen. Es ist in vielen Kommunikationssystemen üblich, dass die Länge der übertragene Nachrichtenblöcke nicht fest ist, sondern von Zeit zu Zeit variiert. Somit ist zusätzliche Information im Hinblick auf die Länge der übertragenen Nachricht für den Empfänger notwendig, um die Nachricht in Blöcke aufzulösen. In gewissen spezifischen Anwendungen ist die Datenrate unerträglich niedrig, so dass die Übertragung einer zusätzlichen Längeninformation zu einer ineffizienten Belastung des gesamten Systems wird. Ein Beispiel ist der AMR 12,2 kbps Modus von UMTS WCDMA, in welchem der Übertragungsüberhang (transmission overhead) für die Nachrichtenlänge ein Maximum von 3 kbps annehmen darf, was nur ungefähr 25% der 12,2 kbps Datenrate darstellt. Alternativ können einige Fehlerkorrekturkodes, die begleitend zu den Nachrichtenbits übertragen werden, verwendet werden, um die Längeninformation zu befördern. Im WCDMA wurden Bits für die zyklische Redundanzprüfung (CRC), die an den Nachrichtenbits befestigt wurden, verbreitet angewandt, um die Längeninformation eines entsprechenden Nachrichten blocks zu detektieren. Dies ist als Blindtransportformatdetektion (Blind Transport Format Detection BTFD) bekannt.

1 ist ein Blockdiagramm eines konventionellen Kommunikationssystems, das die BTFD verwendet. Betrachtet man 1, so ist ein Nachrichtenblock von k-Bit vorgesehen, wobei die Nachrichtenlänge k aus einem Längenkandidatensatz S = {s₁, s₂, ..., s_i} mit einer endlichen Satzgröße, bei der i eine ganze Zahl ist, ausgewählt wird. Die Nachrichtenbits werden zuerst CRC-kodiert durch einen l-Bit CRC-Kodierer 100 und danach durch einen (n, l, m) Faltungskodierer 102 verarbeitet, um kodierte Daten zu erzeugen. Es ist anzumerken, dass zusätzlich m Nullen nach dem CRC-kodierten Nachrichtenblock aufgefüllt werden, um den Trellis der Faltungskodes abzuschließen. Ein Beispiel eines Trellisdiagramms eines Faltungskodes ist in 2 dargestellt.

Die kodierten Daten werden durch einen Modulator 104 moduliert, um einen modulierten Rahmen zu bilden, der durch einen rauschbehafteten Kanal 106 übertragen wird. Ein Empfänger 108 empfängt den modulierten Rahmen zusammen mit Rauschen durch den rauschbehafteten Kanal 106. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Empfänger 108 einen Demodulator 110, um den empfangenen Rahmen zu demodulieren und einen entsprechend demodulierten Rahmen zu erzeugen. Der Empfänger 108 umfasst weiter einen Faltungsdekodierer 112 und einen CRC-Dekodierer 114, so dass der demodulierte Rahmen dekodiert und die unbekannte Nachrichtenlänge k entsprechend bestimmt werden kann.

Im allgemeinen wird ein Nachrichtenlänge k als ein legitimer Kandidat nur dann akzeptiert, wenn der Ganz-Null-Zustand auf dem Dekodier-Trellis des Faltungskodes die kleinste Pfadmetrik (path metric) unter allen Knoten beim selben Trelliszeitindex (k + l + m) ergibt, und mittlerweile wird der Gültigkeitstest der CRC-Bits durchgeführt und verifiziert. 2 zeigt ein Beispiel eines Trellis-Diagramms eines Faltungskodes, bei dem die Größe des Längensatzes 6 ist, und die Nachrichtenlänge k = s₄ ist.

Der Kandidatennachrichtenlängensatz S = {s₁, s₂, ...} ist dem Empfänger 108 bekannt. Betrachtet man 2, so ist es, wenn die wahre Nachrichtenlänge k gleich s_i ist, am wahrscheinlichsten, dass der korrekte Trellis-Pfad des Viterbi-Dekodirers am Nullzustand beim Trelliszeitindex (s_i + l + m) endet. Andererseits ist beim nicht korrekten Trellispfad (s_j + l + m) mit s_j ≠ s_i der Pfadmetrikwert am Nullzustand kleiner als die maximale Pfadmetrik, die zum korrekten Trellispfad gehört. Nach dem korrekten Trelliszeitindex (s_i + l + m) ist das Eingangsignal des Viterbi-Dekodierers reines Rauschen, und somit werden die Pfadmetrikwerte zufällige Variable. Die Variablen können folgendermaßen definiert werden:

wobei λ₀(s_k), λ_max(s_k) und λ_min(s_k) jeweils Nullzustand, Maximum, Minimum der pfadmetrischen Werte unter allen Überlebenden des als Ziel gesetzten Trelliszeitindex (s_k + l + m) sind. Der Bereich von δ(s_k) ist 0 ≤ δ(s_k) ≤ +∞, wobei δ(s_k) = 0, wenn λ₀(s_k) = λ_max(s_k) und δ(s_k) ≜ +∞, wenn λ₀(s_k) = λ_min(s_k).

Bei einer rauschfreien Übertragung ist δ(k), das der wahren Nachrichtenlänge k entspricht, immer gleich null. Für einen anderen mutmaßlichen Nachrichtenlängenkandidat können die Variablen ausgedrückt werden als δ(s_j) mit s_j ≠ k, δ(s_j) ≥ 0 und δ(s_j) = 0 mit der Wahrscheinlichkeit 2^–m für |s_j – k| ≥ m.

Bei einer rauschbehafteten Übertragung ist es unwahrscheinlich, dass δ(k) gleich null ist. Somit sollte der Test, unter Verwendung der Information, die durch die Pfadmetrik geliefert wird, vermindert werden. Ansonsten wird die Wahrschein lichkeit der Detektion die Systemanforderungen nicht befriedigen. Für den Nachrichtenlängenkandidaten s_i vergleicht ein konventionelles Verfahren δ(s_i) mit einem Schwellwert Δ, wobei Δ ein Gestaltungsparameter ist. Wenn δ(s_i) ≤ Δ ist, wird das Testkriterium, das die Information verwendet, die durch die Pfadmetrik geliefert wird, als akzeptabel angesehen. Der Viterbi-Dekodierer kann eine Rückverfolgung der Spur ausführen und einen Block mit (s_i + l) Bit für die weitere CRC-Verarbeitung ausgeben.

3 ist ein Flussdiagramm eines konventionellen BTFD-Verfahrens, das von Y. Okumura und F. Adachi in „Variable-Rate Data Transmission with Blind Rate Detection for Coheren DS-CDMA Mobile Radio", IEICE Trans. Commun., Band E81-B, Nr. 7, Juli 1998 beschrieben ist. Wie in 3 gezeigt ist, wird i zuerst auf eins zurück gesetzt, und ein Schwellwert Δ wird zuerst auf einen vorbestimmten und festen Schwellwert Δ_init im Schritt 300 festgelegt. Der entsprechende Wert δ(s_i) wird gemäß der obigen Gleichung (1) für jeden Längenkandidaten s_i im Schritt 302 berechnet und mit dem vorbestimmten Schwellwert Δ_init im Schritt 304 verglichen. Wenn im Schritt 304 herausgefunden wird, dass der Wert des aktuellen δ(s_i) größer als der Schwellwert Δ_init ist, geht der Ablauf zum Schritt 308 weiter, um zu bestimmen, ob ein zusätzlicher Längenkandidat verfügbar ist. Wenn dem so ist, so geht der Ablauf zum Schritt 312 weiter, um den Wert i um eins zu erhöhen und kehrt dann zum Schritt 302 zurück; ansonsten ist das Dekodierverfahren beendet, was anzeigt, dass keine Nachrichtenlänge für den empfangenen Rahmen gefunden wurde. Wenn im Schritt 304 herausgefunden wird, dass das aktuelle δ(s_i) kleiner oder gleich dem Schwellwert Δ_init ist, verfolgt der Viterbi-Dekodierer den empfangen Rahmen zurück, um im Schritt 306 einen (s_i + l)-Bit-Block auszugeben. Der (s_i + l)-Bit-Block wird danach einer CRC-Verarbeitung durch einen CRC-Dekodierer im Schritt 310 unterzogen. Wenn der (s_i + l)-Bit-Block den CRC-Test be steht, ist das Dekodierverfahren beendet, was anzeigt, dass eine legitime Nachrichtenlänge gefunden wurde; ansonsten geht der Ablauf zum Schritt 308 weiter.

4 ist ein Flussdiagramm eines anderen konventionellen BTFD-Verfahrens, wie es in „Multiplexing and channel coding (FDD)", 3GPP Tech. Spec., TS 25,212 V3.9.0, März 2002 beschrieben ist. Bei dieser Lösung sucht das Dekodierverfahren vom ersten Längenkandidaten bis zum letzten Längenkandidaten. Wenn mehr als eine legitime Nachrichtenlänge gefunden wird, wird der Dekodierer die mit dem niedrigsten δ-Wert ausgeben.

Wie in 4 gezeigt ist, wird in Schritt 400 i zuerst auf eins zurück gesetzt, δ_min wird auf Δ_init voreingestellt, und n_end wird auf null zurück gesetzt. Der entsprechende Wert δ(s_i) wird gemäß der Gleichung (1) für jeden Längenkandidaten s_i in Schritt 402 berechnet und mit dem vorbestimmten Schwellwert Δ_init im Schritt 404 verglichen. Wenn im Schritt 404 herausgefunden wird, dass der Wert des aktuellen δ(s_i) größer als der Schwellwert Δ_init ist, so geht der Ablauf zum Schritt 408, um zu bestimmen, ob ein zusätzlicher Kandidat verfügbar ist. Wenn dem so ist, so geht der Ablauf zum Schritt 418 weiter, um den Wert i um eins zu erhöhen, und kehrt dann zum Schritt 402 zurück; ansonsten geht der Ablauf zum Schritt 416 weiter, um zu bestimmen, ob n_end gleich null ist. Wenn n_end gleich null ist, so ist das Dekodierverfahren beendet, was anzeigt, dass keine Nachrichtenlänge für den empfangenen Rahmen gefunden wurde; ansonsten wird eine legitime Nachrichtlänge als n_end ermittelt.

Kehrt man zu Schritt 404 zurück, so verfolgt, wenn herausgefunden wird, dass der Wert des aktuellen δ(s_i) kleiner als oder gleich dem Schwellwert Δ_init ist, ein Viterbi-Dekodierer den empfangen Rahmen zurück, um so im Schritt 406 einen (s_i + l)-Bit Block auszugeben. Der (s_i + l)-Bit Block wird danach einer CRC-Verarbeitung durch einen CRC-Dekodierer im Schritt 410 unterzogen. Wenn der (s_i + l)-Bit Block den CRC-Test im Schritt 410 nicht besteht, so wird der aktuelle Wert von δ(s_i) im Schritt 412 mit δ_min verglichen. Wenn δ(s_i) < δ_min, so wird eine legitime Nachrichtenlänge mit einem besseren δ gefunden, δ_min wird somit auf den aktuellen Wert von δ(s_i) gesetzt, n_end wird auf s_i im Schritt 414 gesetzt, und der Ablauf geht zum Schritt 408 zurück. Wenn im Schritt 412 herausgefunden wird, dass δ(s_i) nicht kleiner als δ_min ist, so ist eine legitime Nachrichtenlänge gefunden, aber die aktuelle legitime Nachrichtenlänge ist nicht besser als die vorherige und somit geht der Ablauf zum Schritt 408 weiter.

Wenn die legitime Nachrichtenlänge gefunden ist, wird der aktuelle Wert δ im Schritt 412 mit dem vorherigen Wert verglichen. Der aktuelle Wert δ ist bekannt, bevor man zu den vorherigen Schritten des Ablaufs und der CRC-Dekodierung zurück kehrt. Wenn man annimmt, dass ein legitimer Nachrichtenblock mit der Längs s_i und dem Deltawert δ(s_i) gefunden ist, ist es unnötig für andere Längenkandidaten mit einem Deltawert zwischen Δ_init und δ(s_i) zu früheren Schritten zurück zu gehen und die CRC-Verarbeitung nochmals zu liefern. Sogar wenn der CRC-Test bestanden ist, ist der legitime Block der vorhergehenden Nachricht mit der Länge s_i dennoch besser als der aktuelle.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist auf ein System und ein Verfahren der Blindtransportformatdetektion mit einer zyklischen Redundanzprüfung gerichtet, die ein oder mehrere Probleme, die sich aus den Begrenzungen und Nachteilen des Stands der Technik ergeben, vermeidet.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für die BTFD-Dekodierung von Signalen geliefert, die mindestens einen Nachrichtenblock von k-Bit aufweisen, aus einem Längenkandidatensatz S = {s₁, s₂, ..., s_i}, wobei die k Nachrichtenbits durch einen CRC-Kodierer kodiert und durch einen (n, l, m) Faltungskodierer verarbeitet werden, um kodierte Daten zu erzeugen, umfassend: Initialisieren eines Werts von i; Dekodieren eines empfangenen Rahmens, um eine dekodierte Sequenz auszubilden, die eine s_i-Bit Nachricht und einen Fehlerkorrekturkode einschließt; Berechnen von δ(s_i)-Werten; Vergleichen von δ(s_i) mit einem Schwellwert; Wiederholen der Dekodier- und Berechnungsschritte, wenn δ(s_i) größer als der Schwellwert ist; und Aktualisieren des Schwellwerts, so dass er δ(s_i) ist, wenn δ(s_i) kleiner oder gleich dem Schwellwert ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Verfahren für die BTFD-Signalverarbeitung von mindestens einem Nachrichtenblock aus k-Bit aus einem Längenkandidatensatz S = {s_i, s₂, ..., s_i} geliefert, das umfasst: Kodieren der k Nachrichtenbits mit einem CRC-Kodierer; Verarbeiten der kodierten Nachrichtenbits durch einen (n, l, m) Faltungskodierer; Empfangen der kodierten Nachricht; Initialisieren eines Werts von i; Dekodieren eines empfangen Rahmens, um eine dekodierte Sequenz auszubilden, die eine s_i-Bit Nachricht und einen Fehlerkorrekturkode einschließt; Berechnen von δ(s_i)-Werten; Vergleichen von δ(s_i) mit einem Schwellwert; Wiederholen der Dekodier- und Berechnungsschritte, wenn δ(s_i) größer als der Schwellwert ist; und Aktualisieren des Schwellwerts, so dass er δ(s_i) ist, wenn δ(s_i) kleiner oder gleich dem Schwellwert ist.

Gemäß einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Verfahren für die BTFD-Dekodierung von Signalen geliefert, die mindestens einen Nachrichtenblock von k- Bit umfassen, aus einem Längenkandidatensatz S = {s₁, s₂, ..., s_i}, wobei die k Nachrichtenbits durch einen CRC-Kodierer kodiert und durch einen (n, l, m) Faltungskodierer verarbeitet werden, um kodierte Daten zu erzeugen, das umfasst: (a) Dekodieren des empfangenen Rahmens, um eine dekodierte Sequenz zu bilden, die eine s_i-Bit Nachricht und einen Fehlerkorrekturkode einschließt; (b) Berechnen von δ(s_i)-Werten für alle Nachrichtenlängenkandidaten innerhalb des Nachrichtenlängenkandidatensatzes; (c) Sortieren einer Vielzahl von δ(s_i)-Werten in einer Reihenfolge; (d) Zurückverfolgen der dekodierten Sequenz, die mit δ(s_j) verbunden ist; (e) Weitergehen zum Schritt (g), wenn die dekodierte Sequenz nicht mit dem Fehlerkorrekturkode verbunden ist; (f) Festlegen von j auf eine ganze Zahl innerhalb des ganzzahligen Satzes, die nicht eine andere frühere ganze Zahl innerhalb eines ganzzahligen Satzes ist; und (g) Wiederholen der Schritte (d) – (f), bis alle ganzen Zahlen innerhalb des ganzzahligen Satzes erschöpft sind.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für die BTFD-Dekodierung von Signalen geliefert, die mindestens einen Nachrichtenblock von k-Bit umfassen, aus einem Längenkandidatensatz S = {s₁, s₂, ..., s_i}, wobei die k Nachrichtenbits durch einen CRC-Kodierer kodiert und durch einen (n, l, m) Faltungskodierer verarbeitet werden, um kodierte Daten zu erzeugen, das umfasst: (a) Dekodieren des empfangenen Rahmens, um eine dekodierte Sequenz zu bilden, die eine s_i-Bit Nachricht und einen Fehlerkorrekturkode einschließt; (b) Berechnen von δ(s_i)-Werten für alle Nachrichtenlängenkandidaten innerhalb des Nachrichtenlängenkandidatensatzes; (c) Sortieren aller δ(s_i)-Werte in einer speziellen Reihenfolge; (d) Festlegen von j auf eine erste ganze Zahl innerhalb eines ganzzahligen Satzes {1, 2, ..., N}; (e) Zurückverfolgen der dekodierten Sequenz, die mit δ(s_j) verbunden ist; (f) Weitergehen zum Schritt (h), wenn die de kodierte Sequenz nicht mit dem Fehlerkorrekturkode verbunden ist; (g) Festlegen von j auf eine ganze Zahl innerhalb des ganzzahligen Satzes, die nicht die eine frühere ganze Zahl innerhalb des ganzzahligen Satzes ist; und (h) Wiederholen der Schritte (e) – (g), bis alle ganze Zahlen innerhalb des ganzzahligen Satzes erschöpft sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein System für die BTFD-Dekodierung von Signalen geliefert, die mindestens einen Nachrichtenblock von k-Bit umfassen, aus einem Längenkandidatensatz S = {s₁, s₂, ..., s_i}, wobei die k Nachrichtenbits durch einen CRC-Kodierer kodiert und durch einen (n, l, m) Faltungskodierer verarbeitet werden, um kodierte Daten zu erzeugen. Das System umfasst eine Vorrichtung für das Festlegen eines Schwellwerts Δ auf einen Anfangswert Δ_init, eine Vorrichtung für das Dekodieren des empfangenen Rahmens, um eine dekodierte Sequenz zu erzeugen, die eine s_i-Bit Nachricht und einen Fehlerkorrekturkode einschließt, eine Vorrichtung für das Berechnen von δ(s_i)-Werten, eine Vorrichtung für das Rückverfolgen der dekodierten Sequenz, wenn δ(s_i) kleiner als der Schwellwert ist, eine Vorrichtung für das Prüfen des Fehlerkorrekturkodes, und eine Vorrichtung für das Aktualisieren des Schwellwerts auf δ(s_i).

Gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein System für das Verarbeiten eines empfangenen Rahmens geliefert. Das System umfasst eine Vorrichtung für das Liefern eines Nachrichtenlängenkandidatensatzes S = {s₁, s₂, ..., s_N}, eine Vorrichtung für das Dekodieren des empfangenen Rahmens, um eine dekodierte Sequenz auszubilden, die eine s_i-Bit Nachricht und einen Fehlerkorrekturkode einschließt, eine Vorrichtung für das Berechnen von δ(s_i)-Werten für alle Nachrichtenlängenkandidaten innerhalb des Nachrichtenlängenkandidatensatzes, eine Vorrichtung für das Sortieren aller δ(s_i)-Werte in einer ansteigenden Reihenfolge δ(s₍₁₎) ≤ δ(s₍₂₎) ≤ ..., wobei s_(j) der Nachrichtenlängenkandidat ist, der dem j-ten kleinsten δ-Wert entspricht, eine Vorrichtung für das Festsetzen von j auf eine ganze Zahl in einem ganzzahligen Satz {1, 2, ..., N}, eine Vorrichtung für das Zurückverfolgen der dekodierten Sequenz, die mit δ(s_(j)) verbunden ist, eine Vorrichtung für das Prüfen des Fehlerkorrekturkodes, eine Vorrichtung für das Festsetzen von j auf eine andere ganze Zahl innerhalb des ganzzahligen Satzes als die eine ganze Zahl innerhalb des ganzzahligen Satzes, und eine Vorrichtung für das Wiederholen der Schritte der Zurückverfolgung des dekodierten Sequenz, die mit δ(s_(j)) verbunden ist, der Prüfung des Fehlerkorrekturkodes und des Festsetzens von j auf eine andere ganze Zahl innerhalb des ganzzahligen Satzes als die eine ganze Zahl innerhalb des ganzzahligen Satzes, bis alle ganzen Zahlen innerhalb des ganzzahligen Satzes erschöpft sind.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung angegeben und sie werden zum Teil aus der Beschreibung offensichtlich oder durch das Ausführen der Erfindung erkenntlich. Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden mit den Elementen und Kombinationen, die in den angefügten Ansprüchen speziell ausgeführt sind, verwirklicht und erzielt.

Es sollte verständlich sein, dass die voranstehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd sind und die Erfindung, wie sie beansprucht ist, nicht beschränken.

Die begleitenden Zeichnungen, die eingefügt sind und einen Teil dieser Beschreibung bilden, zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.

KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
Der vorangehende Zusammenfassung als auch die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung werden besser verständlich, wenn sie in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen gelesen werden. Für das Darstellen der Erfindung sind in den Zeichnungen Ausführungsformen gezeigt, die aktuell bevorzugt werden. Es sollte jedoch verständlich sein, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten präzisen Anordnungen und Instrumentarien begrenzt ist.
1 ist ein Blockdiagramm eines konventionellen Kommunikationssystems, das BTFD verwendet;
2 ist ein Beispiel eines Trellis-Diagramms eines Faltungskodes;
3 ist ein Flussdiagramm eines konventionellen BTFD-Verfahrens;
4 ist ein Flussdiagramm eines anderen konventionellen BTFD-Verfahrens;
5 ist ein Flussdiagramm eines BTFD-Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
6 ist ein Flussdiagramm eines BTFD-Verfahrens gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Kommunikationssystem, das eine BTFD verwendet, umfasst mindestens einen Nachrichtenblock von k-Bit, wobei die Nachrichtenlänge k aus einem Längenkandidatensatz S = {s₁, s₂, ..., s_i} mit einer endlichen Satzgröße ausgewählt wird, und i eine ganze Zahl ist. Die Nachrichtenbits werden zuerst durch einen l-Bit CRC-Kodierer CRC-kodiert und danach durch einen (n, l, m) Faltungskodierer verarbeitet, um kodierte Daten zu erzeugen.
5 ist ein Flussdiagramm eines BTFD-Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß der vorliegenden Erfindung sucht das Dekodierverfahren vom ersten Längenkandidaten bis zum letzten Längenkandidaten. Wenn mehr als eine legitime Nachrichtenlänge gefunden wird, wird der Dekodierer die eine mit dem niedrigsten δ-Wert ausgeben. Betrachtet man die 5, so beginnt das Verfahren der vorliegenden Erfindung im Schritt 500 durch das Rücksetzen von i auf eins, von Δ auf Δ_init und n_end auf null. Der entsprechende Wert δ(s_i) wird gemäß Gleichung (1), die oben beschrieben wurde, für jeden Längenkandidaten s_i im Schritt 502 berechnet und im Schritt 504 mit einem vorbestimmten Schwellwert Δ verglichen. Wenn der Wert des aktuellen δ(s_i) größer als der Schwellwert Δ ist, so geht der Ablauf zum Schritt 508, um zu bestimmen, ob mehr Längenkandidaten vorhanden sind. Wenn dem so ist, so geht der Ablauf zum Schritt 516, um den Wert i um eins zu erhöhen und kehrt dann zum Schritt 502 zurück. Ansonsten geht der Ablauf zum Schritt 514 zurück, um zu bestimmen, ob n_end gleich null ist. Wenn n_end gleich null ist, so ist das Dekodierverfahren vollendet, was anzeigt, dass keine Nachrichtenlänge für den empfangenen Rahmen gefunden wurde. Ansonsten ist eine legitime Nachrichtenlänge n_end gefunden.
Kehrt man zum Schritt 504 zurück, so verfolgt, wenn der aktuelle Wert von δ(s_i) kleiner oder gleich dem Schwellwert Δ ist, ein Viterbi-Dekodierer den empfangenen Rahmen zurück, um so einen (s_i + l)-Bit Block im Schritt 506 auszugeben. Der (s_i + l)-Bit Block wird danach einer CRC-Verarbeitung durch einen CRC-Dekodierer im Schritt 510 unterzogen. Wenn der (s_i + l)-Bit Block den CRC-Test nicht besteht, so geht der Ablauf zum Schritt 508 für eine weitere Verarbeitung weiter. Wenn der (s_i + l)-Bit Block den CRC-Test besteht, wird der Schwellwert Δ auf den aktuellen Wert von δ(s_i) aktualisiert, und n_end wird im Schritt 512 auf s_i gesetzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beschreibt 5 ein System und ein Verfahren für das dynamischen Einstellen des Schwellwerts nach dem Auftauchen eines legitimen Nachrichtenblocks. Wenn der legitime Nachrichtenblock mit der Länge s_i und dem Deltawert δ(s_i) gefunden ist, wird der Schwellwert Δ auf δ(s_i) geändert. Durch das dynamische Einstellen des Schwellwerts werden missliebige Zurückverfolgungen und CRC-Tests für den Kandidatennachrichtenblock mit einem δ-Wert zwischen Δ_init und δ(s_i) umgangen.
Betrachtet man die 6, so ist ein Flussdiagramm eines BTFD-Verfahrens gemäß einer anderen Ausführungsform dargestellt. In dieser Ausführungsform kann die Anzahl der Zurückverfolgungen oder Wiederholungen im Viterbi-Dekodierer weiter erniedrigt werden. Für alle Längenkandidaten gilt, dass je niedriger der δ-Wert ist, desto wahrscheinlich kann es sich um den wahren Nachrichtenblock handeln. Somit werden in dieser Ausführungsform alle δ-Werte für alle Längenkandidaten berechnet und zuerst gespeichert, und dann werden alle δ-Werte in einer Reihenfolge, wie beispielsweise in einer aufsteigenden Reihenfolge sortiert. Es erfolgt eine Zurückverfolgung vom Längenkandidaten mit dem niedrigsten δ-Wert bis zu dem mit dem höchsten δ-Wert, bis der erste legitime Nachrichtenblock gefunden wird oder alle Längenkandidaten erschöpft sind.
Wie in 6 gezeigt ist, werden im Schritt 600 alle δ für alle Kandidatennachrichtenlänge s_i im Längensatz S = {s₁, s₂ ...) gemäß der Gleichung (1) berechnet und in einer Speichervorrichtung gespeichert. Betrachtet man Schritt 602, so werden alle δ-Werte danach in einer Reihenfolge, wie in einer ansteigenden Reihenfolge, in der Form δ(s₁) ≤ δ(s₂) ≤ ..., sortiert, wobei s_(j) die Nachrichtenlänge ist, die dem j-ten kleinsten δ-Wert entspricht. Der Wert der Variable j wird im Schritt 604 auf eins im Vorhinein festgelegt, und eine vermutete Nachrichtenlänge s_(j) wird im Schritt 608 geliefert. Als nächstes verfolgt ein Viterbi-Dekodierer den empfangenen Rahmen zurück, um einen (s_(j) + l)-Bit Block im Schritt 610 auszugeben. Der (s_(j) + l)-Bit Block wird danach einer CRC-Prüfung durch einen CRC-Dekodierer im Schritt 612 unterzogen. Wenn der (s_(j) + l)-Bit Block den CRC-Test besteht, ist das Dekodierverfahren vollendet, was anzeigt, dass eine legitime Nachrichtlänge als s_(j) gefunden wurde. Wenn jedoch der (s_(j) + l)-Bit Block den CRC-Test nicht besteht, so geht der Ablauf zum Schritt 614 weiter, um zu bestimmen, ob noch mehr Längenkandidaten verfügbar sind. Wenn dem so ist, so geht der Ablauf zum Schritt 616, um den Wert j um eins zu erhöhen und kehrt dann zum Schritt 608 zurück. Ansonsten ist das Dekodierverfahren beendet, was anzeigt, dass keine Nachrichtenlänge für den empfangenen Rahmen gefunden wurde.
Somit kann die Ausführungsform der 6 vollständig den Einfluss der Wahl des anfänglichen Schwellwerts Δ_init beseitigen, vorausgesetzt es werden zusätzliche Speichervorrichtungen vorgesehen, um alle berechneten δ-Werte in der vorgeschriebenen Reihenfolge zu speichern. Zusätzlich ist die Blockfehlerrate dieser Ausführungsform die des konventionellen Dekodierverfahrens unter verschiedenen SNR-Bedingungen. Weiterhin erfordert die Ausführungsform, wie sie in 6 dargestellt ist, eine geringere Anzahl von Spurrückverfolgun gen im Viterbi-Dekodierer, so dass die Rechenbelastung entsprechend gemildert wird.
Die vorangehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde aus Gründen der Illustration und Beschreibung geliefert. Sie soll die Erfindung nicht auf die präzise dargestellten Formen einschränken oder begrenzen. Viele Variationen und Modifikationen der hier beschriebenen Ausführungsformen werden für Fachleute im Licht der obigen Offenbarung deutlich werden. Der Umfang der Erfindung soll nur durch die angefügten Ansprüchen und ihre Äquivalente definiert werden.
Weiterhin kann bei der Beschreibung repräsentativer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Beschreibung das Verfahren und/oder den Prozess der vorliegenden Erfindung als eine spezielle Reihenfolge von Schritten präsentiert haben. Das Verfahren oder der Prozess sollen in dem Maß, in dem das Verfahren oder der Prozess sich nicht auf die spezielle Reihenfolge der Schritte, wie sie ausgeführt wurde, stützen, nicht auf die spezielle Reihenfolge der Schritte, wie sie beschrieben wurde, begrenzt sein. Wie einem Fachmann deutlich sein wird, so können andere Reihenfolgen von Schritten möglich sein. Somit sollte die spezielle Reihenfolge der Schritte, wie sie in der Beschreibung ausgeführt ist, nicht als Begrenzung der Ansprüche aufgefasst werden. Zusätzlich sollten die Ansprüche, die auf das Verfahren und/oder den Prozess der vorliegenden Erfindung gerichtet sind, nicht auf das Ausführen ihrer Schritte in der beschriebenen Reihenfolge begrenzt sein, und ein Fachmann kann leicht erkennen, dass die Reihenfolgen variiert werden können und dennoch innerhalb des Wesens und des Umfangs der vorliegenden Erfindung bleiben.
Fachleute werden erkennen, dass Änderungen in den hier beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von ihrem breiten erfinderischen Konzept abzuweichen. Es sollte daher verständlich sein, dass diese Erfindung nicht auf die speziell offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern sie alle Modifikationen innerhalb des Wesens und des Umfangs der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die angefügten Ansprüche definiert ist, abdecken soll.

Claims

Verfahren für die BTFD-Dekodierung von Signalen, die mindestens einen Nachrichtenblock von k-Bit aufweisen, aus einem Längenkandidatensatz S = {s₁, s₂, ..., s_i}, wobei die k Nachrichtenbits durch einen CRC-Kodierer kodiert und durch einen (n, l, m) Faltungskodierer verarbeitet werden, um kodierte Daten zu erzeugen, umfassend: Initialisieren (500) eines Werts von i; Dekodieren eines empfangenen Rahmens, um eine dekodierte Sequenz auszubilden, die eine s_i-Bit Nachricht und einen Fehlerkorrekturkode einschließt; Berechnen (502) von δ(s_i)-Werten; Vergleichen (504) von δ(s_i) mit einem Schwellwert; Wiederholen der Dekodier- und Berechnungsschritte (502), wenn δ(s_i) größer als der Schwellwert ist; und Aktualisieren (512) des Schwellwerts, so dass er δ(s_i) ist, wenn δ(s_i) kleiner oder gleich dem Schwellwert ist.
Verfahren für die BTFD-Signalverarbeitung von mindestens einem Nachrichtenblock aus k-Bit aus einem Längenkandidatensatz S = {s_i, s₂, ..., s_i}, umfassend: Kodieren der k Nachrichtenbits mit einem CRC-Kodierer; Verarbeiten der kodierten Nachrichtenbits durch einen (n, l, m) Faltungskodierer; Empfangen der kodierten Nachricht; Initialisieren (500) eines Werts von i; Dekodieren eines empfangen Rahmens, um eine dekodierte Sequenz auszubilden, die eine s_i-Bit Nachricht und einen Fehlerkorrekturkode einschließt; Berechnen (502) von δ(s_i)-Werten; Vergleichen (504) von δ(s_i) mit einem Schwellwert; Wiederholen der Dekodier- und Berechnungsschritte (502), wenn δ(s_i) größer als der Schwellwert ist; und Aktualisieren (512) des Schwellwerts, so dass er δ(s_i) ist, wenn δ(s_i) kleiner oder gleich dem Schwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wiederholungsschritt weiter das Erhöhen (516) des Werts von i um 1 und das Wiederholen von mindestens den Dekodier-, Berechnungs- (502) und Vergleichsschritten (504) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei es weiter das Wiederholen des Schritts von Anspruch 3 für alle ganzen Zahlen zwischen 1 und i umfasst, wobei i eine ganze Zahl ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es weiter das Festlegen (500) des Schwellwertes auf einen Anfangswert Δ_init umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es weiter einen Schritt der Bestimmung einer Nachrichtenlänge umfasst, wenn der Schwellwert aktualisiert wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Dekodierschritt eine Faltungsdekodierung einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei es weiter eine zyklische Redundanzprüfungsverarbeitung (510) und eine zyklische Redundanzprüfung (510) vor dem Aktualisieren (512) des Schwellwerts umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Schritt der Initialisierung (500) des Werts von i das Festsetzen des Werts von i auf 1 umfasst.
System für die BTFD-Dekodierung von Signalen, die mindestens einen Nachrichtenblock von k-Bit umfassen, aus einem Längenkandidatensatz S = {s₁, s₂, ..., s_i}, wobei die k Nachrich tenbits durch einen CRC-Kodierer kodiert und durch einen (n, l, m) Faltungskodierer verarbeitet werden, um kodierte Daten zu erzeugen, umfassend: eine Vorrichtung für das Festlegen eines Schwellwerts Δ auf einen Anfangswert Δ_init; eine Vorrichtung für das Dekodieren des empfangenen Rahmens, um eine dekodierte Sequenz zu erzeugen, die eine s_i-Bit Nachricht und einen Fehlerkorrekturkode einschließt; eine Vorrichtung für das Berechnen von δ(s_i)-Werten; eine Vorrichtung für das Rückverfolgen der dekodierten Sequenz, wenn δ(s_i) kleiner als der Schwellwert ist; eine Vorrichtung für das Prüfen des Fehlerkorrekturkodes; und eine Vorrichtung für das Aktualisieren des Schwellwerts auf δ(s_i).
System nach Anspruch 10, wobei es weiter eine Vorrichtung für das Bestimmen einer Nachrichtenlänge umfasst, wenn der Schwellwert durch die Vorrichtung der Aktualisierung des Schwellwerts auf δ(s_i) aktualisiert wurde.
System nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Vorrichtung für das Dekodieren des empfangenen Rahmens einen Faltungsdekodierer umfasst.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Vorrichtung für das Prüfen des Fehlerkorrekturkodes einen zyklischen Redundanzprüfungs-(CRC)-Dekodierer umfasst.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Vorrichtung für die Zurückverfolgung einen Viterbi-Dekodierer umfasst.
Verfahren für die BTFD-Dekodierung von Signalen, die mindestens einen Nachrichtenblock von k-Bit umfassen, aus einem Längenkandidatensatz S = {s₁, s₂, ..., s_i}, wobei die k Nachrichtenbits durch einen CRC-Kodierer kodiert und durch einen (n, l, m) Faltungskodierer verarbeitet werden, um kodierte Daten zu erzeugen, umfassend: (a) Dekodieren des empfangenen Rahmens, um eine dekodierte Sequenz zu bilden, die eine s_i-Bit Nachricht und einen Fehlerkorrekturkode einschließt; (b) Berechnen (600) von δ(s_i)-Werten für alle Nachrichtenlängenkandidaten innerhalb des Nachrichtenlängenkandidatensatzes; (c) Sortieren (602) einer Vielzahl von δ(s_i)-Werten in einer Reihenfolge; (d) Zurückverfolgen (610) der dekodierten Sequenz, die mit δ(s_j) verbunden ist; (e) Weitergehen zum Schritt (g), wenn die dekodierte Sequenz nicht mit dem Fehlerkorrekturkode verbunden ist; (f) Festlegen von j auf eine ganze Zahl innerhalb des ganzzahligen Satzes, die nicht eine andere frühere ganze Zahl innerhalb eines ganzzahligen Satzes ist; und (g) Wiederholen der Schritte (d) – (f), bis alle ganzen Zahlen innerhalb des ganzzahligen Satzes erschöpft sind.
Verfahren für die BTFD-Dekodierung von Signalen, die mindestens einen Nachrichtenblock von k-Bit umfassen, aus einem Längenkandidatensatz S = {s₁, s₂, ..., s_i}, wobei die k Nachrichtenbits durch einen CRC-Kodierer kodiert und durch einen (n, l, m) Faltungskodierer verarbeitet werden, um kodierte Daten zu erzeugen, umfassend: (a) Dekodieren des empfangenen Rahmens, um eine dekodierte Sequenz zu bilden, die eine s_i-Bit Nachricht und einen Fehlerkorrekturkode einschließt; (b) Berechnen (600) von δ(s_i)-Werten für alle Nachrichtenlängenkandidaten innerhalb des Nachrichtenlängenkandidatensatzes; (c) Sortieren (602) aller δ(s_i)-Werten in einer speziellen Reihenfolge; (d) Festlegen (604) von j auf eine erste ganze Zahl innerhalb eines ganzzahligen Satzes {1, 2, ..., N}; (e) Zurückverfolgen (610) der dekodierten Sequenz, die mit δ(s_j) verbunden ist; (f) Weitergehen zum Schritt (h), wenn die dekodierte Sequenz nicht mit dem Fehlerkorrekturkode verbunden ist; (g) Festlegen (616) von j auf eine ganze Zahl innerhalb des ganzzahligen Satzes, die nicht die eine frühere ganze Zahl innerhalb des ganzzahligen Satzes ist; und (h) Wiederholen der Schritte (e) – (g), bis alle ganzen Zahlen innerhalb des ganzzahligen Satzes erschöpft sind.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei es weiter das Bestimmen (608, 610, 612) einer Nachrichtenlänge umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der Schritt des Sortierens (602) einer Vielzahl von δ(s_i)-Werten, das Sortieren in einer ansteigenden Reihenfolge δ(s₍₁₎) ≤ δ(s₍₂₎) ≤ ... umfasst, wobei s_(j) ein Nachrichtenlängenkandidat ist, der einem j-ten kleinsten δ-Wert entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei der Schritt der Dekodierung einen Schritt der Faltungsdekodierung einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei der Schritt der Bestimmung, ob die dekodierte Sequenz mit dem Fehlerkorrekturkode verbunden ist, mittels einer zyklischen Redundanzprüfung (612) durchgeführt wird.
System für das Verarbeiten eines empfangenen Rahmens, umfassend: eine Vorrichtung für das Liefern eines Nachrichtenlängenkandidatensatzes S = {s₁, s₂, ..., s_N}; eine Vorrichtung für das Dekodieren des empfangenen Rahmens, um eine dekodierte Sequenz auszubilden, die eine s_i-Bit Nachricht und einen Fehlerkorrekturkode einschließt; eine Vorrichtung für das Berechnen von δ(s_i)-Werten für alle Nachrichtenlängenkandidaten innerhalb des Nachrichtenlängenkandidatensatzes; eine Vorrichtung für das Sortieren aller δ(s_i)-Werte in einer ansteigenden Reihenfolge δ(s₍₁₎) ≤ δ (s₍₂₎) ≤ ..., wobei s_(j) der Nachrichtenlängenkandidat ist, der dem j-ten kleinsten δ-Wert entspricht; eine Vorrichtung für das Festsetzen von j auf eine ganze Zahl in einem ganzzahligen Satz {1, 2, ..., N}; eine Vorrichtung für das Zurückverfolgen der dekodierten Sequenz, die mit δ(s_(j)) verbunden ist; eine Vorrichtung für das Prüfen des Fehlerkorrekturkodes; eine Vorrichtung für das Festsetzen von j auf eine andere ganze Zahl innerhalb des ganzzahligen Satzes als die eine ganze Zahl innerhalb des ganzzahligen Satzes; und eine Vorrichtung für das Wiederholen der Schritte (f) – (h), bis alle ganzen Zahlen innerhalb des ganzzahligen Satzes erschöpft sind.
System nach Anspruch 21, wobei es weiter eine Vorrichtung für das Bestimmen einer legitimen Nachrichtenlänge umfasst, wenn die dekodierte Sequenz mit dem Fehlerkorrekturkode verbunden ist.
System nach Anspruch 21 oder 22, wobei die Vorrichtung für das Dekodieren des empfangenen Rahmens ein Faltungsdekodierer ist.
System nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei die Vorrichtung für das Prüfen des Fehlerkorrekturkodes ein zyklischer Redundanzprüfungs-(CRC)-Dekodierer ist.