DE102015103248B4 - RADIO COMMUNICATION SYSTEM USING NETWORK CODING - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Verarbeitung einer Nachricht, die in einem Funkkommunikationsnetz zu senden ist, wobei das Verfahren umfasst:Kanalcodieren eines ersten Bitstroms, der eine Nachricht repräsentiert;Kombinieren wenigstens eines Teils des kanalcodierten ersten Bitstroms mit wenigstens einem Teil eines zweiten Bitstroms durch Anwenden einer EXKLUSIV-ODER-Operation auf die beiden Bitströme, um einen kombinierten Bitstrom zu generieren, wobei der zweite Bitstrom wenigstens teilweise die Nachricht repräsentiert; wobeider kanalcodierte erste Bitstrom ausgelegt ist, über eine erste Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes gesendet zu werden, und der kombinierte Bitstrom ausgelegt ist, über eine zweite Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes gesendet zu werden.A method of processing a message to be transmitted in a radio communications network, the method comprising:channel encoding a first bit stream representing a message;combining at least a portion of the channel encoded first bit stream with at least a portion of a second bit stream by applying an EXCLUSIVE OR -operating on the two bitstreams to generate a combined bitstream, the second bitstream at least partially representing the message; wherein the channel-coded first bit stream is designed to be sent over a first radio link of the radio communications network, and the combined bit stream is designed to be sent over a second radio link of the radio communications network.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL FIELD
Hier beschriebene Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf das Gebiet von Funkkommunikationen und insbesondere auf Techniken zur Codierung und/oder Decodierung von Signalen, die über wenigstens zwei Funkverbindungen gesendet werden.Embodiments described herein relate generally to the field of radio communications and, more particularly, to techniques for encoding and/or decoding signals transmitted over at least two radio links.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Funkkommunikationsnetze verwenden eine Kanalcodierung, um die Integrität und Qualität der empfangenen Information zu verbessern. Verschiedene Kanalcodierungstechniken sind bekannt, unter ihnen die Vorwärtsfehlerkorrektur (Forward Error Correction, FEC) z.B. unter Verwendung von Faltungscodes und/oder Blockcodes. Im Allgemeinen fügt die Kanalcodierung zusätzliche Bits (sogenannte Paritätsbits) einem zu sendenden Bitstrom hinzu und verwendet diese zusätzlichen Bits, um die gesendeten Informationen am Empfänger selbst in dem Fall wiederherzustellen, dass einige der gesendeten Bits verloren gehen oder am Empfänger falsch detektiert werden.Radio communication networks use channel coding to improve the integrity and quality of the information received. Various channel coding techniques are known, among them forward error correction (FEC), for example using convolutional codes and/or block codes. In general, channel coding adds additional bits (called parity bits) to a bitstream to be transmitted and uses these additional bits to restore the transmitted information at the receiver even in the event that some of the transmitted bits are lost or incorrectly detected at the receiver.
Eine Übertragung auf Bit-Ebene zwischen unterschiedlichen Vorrichtungen basiert auf der Funktionalität der physikalischen Schicht (Physical Layer, PHY). Die PHY-Funktionalität umfasst unter anderem eine Kanalcodierung und Verschachtelung. Verschiedene Kanalcodierungsschemata können verfügbar sein und werden in bestehenden Mobilkommunikationsstandards definiert. Typischerweise sollten bestehende Kanalcodierungsschemata eines Standards in weiterentwickelten PHY-Kanalcodierungsdefinitionen beibehalten werden, um die Übertragung mit Standard- oder Legacy-Vorrichtungen kompatibel zu halten, d.h. mit Vorrichtungen, welche keine modifizierten Codierungsschemata unterstützen, die im weiterentwickelten Standard implementiert werden sollen. Dies bewirkt Einschränkungen für die Erweiterung einer Kanalcodierung in einem Standard.Bit-level transmission between different devices is based on the functionality of the physical layer (PHY). The PHY functionality includes, among other things, channel coding and interleaving. Various channel coding schemes may be available and are defined in existing mobile communications standards. Typically, existing channel coding schemes of a standard should be retained in evolved PHY channel coding definitions to keep transmission compatible with standard or legacy devices, i.e. devices that do not support modified coding schemes to be implemented in the evolved standard. This imposes restrictions on extending channel encoding in a standard.
Aus diesen und anderen Gründen ist es ein Ziel, verfügbare Codierungsschemata der physikalischen Schicht bei bestehenden Standards zu modifizieren, um die Leistung des Mobilkommunikationsnetzes zu verbessern, während die Übertragung mit Standard-Vorrichtungen kompatibel gehalten wird.For these and other reasons, it is a goal to modify available physical layer coding schemes in existing standards to improve the performance of the mobile communications network while keeping transmission compatible with standard devices.
Die Schrift
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Erfindungsgemäße Verfahren, Sender, Kanalcodiererausrüstung und Kanaldecodiererausrüstung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Zusätzliche Merkmale für vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Methods, transmitters, channel encoder equipment and channel decoder equipment according to the invention are set out in the independent claims. Additional features for advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die beiliegenden Zeichnungen sind enthalten, um ein besseres Verständnis von Beispielen der Offenbarung zu bieten, und sind in dieser Beschreibung enthalten und Bilden einen Teil davon. Die Zeichnungen veranschaulichen Beispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, Prinzipien von Beispielen zu erläutern. Andere Beispiele und viele der beabsichtigten Vorteile von Beispielen werden klar, indem sie durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verständlich werden.
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1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Funkkommunikationsnetzes. -
2 ist ein gerichteter Graph, der ein klassisches Butterfly-Netz veranschaulicht. -
3 ist ein Modell, das eine beispielhafte Anwendung des klassischen Butterfly-Netzes von2 auf ein Funkkommunikationsnetz veranschaulicht. -
4 ist ein Blockbild, das ein allgemeines Modell eines Funkkommunikationsnetzes veranschaulicht, wie es durch die Anwendung des Modells von3 auf ein beispielhaftes heterogenes Funkkommunikationsnetz erhalten wird. -
5 ist ein Blockbild, das ein eingeschränktes Modell eines beispielhaften Funkkommunikationsnetzes veranschaulicht. -
6 ist eine Darstellung eines Funkkommunikationsnetzes, welche Funkverbindungen, die für Legacy-Empfänger verfügbar sind, und Funkverbindungen, die für Legacy-Empfänger nicht verfügbar sind, anzeigt. -
7 veranschaulicht eine Mehrzahl direktionaler Funkverbindungen und eine gemeinsam genutzte Funkverbindung zur Datenübertragung in einem Funkkommunikationsnetz. -
8A ist ein Blockbild, das Kanalcodierer und einen Kanaldecodierer veranschaulicht, wie sie zum Senden und Empfangen von Daten über zwei Funkverbindungen in einem Funkkommunikationsnetz verwendet werden. -
8B ist ein Blockbild, das Kanalcodierer und Kanaldecodierer veranschaulicht, wie sie zum Senden und Empfangen von Daten über drei Funkverbindungen in einem Funkkommunikationsnetz verwendet werden. -
9 veranschaulicht einen beispielhaften Fehlerkorrekturansatz für einen Bitstrom, der über eine erste Funkverbindung empfangen wird, durch einen netzcodierten Bitstrom, der über eine zweite Funkverbindung empfangen wird. -
10 ist eine beispielhafte Darstellung eines Faltungskanalcodierers. -
11 veranschaulicht einen beispielhaften Datenübertragungsansatz unter Verwendung von drei Funkverbindungen, um mehr Flexibilität und/oder weniger Fehler zu erhalten. -
12 ist ein Blockbild, das eine Mehrzahl möglicher Empfängerarchitekturen veranschaulicht, wie sie in einem Funkkommunikationsnetz verwendet werden können. -
13 ist eine Darstellung eines Funkkommunikationsnetzes, das den Ansatz einer Netzcodierung für eine Mobilstation-zu-Mobilstation-Verbindung anzeigt. -
14 ist ein Blockbild, das eine beispielhafte Implementierung von zwei herkömmlichen Faltungskanalcodierern und eine beispielhafte Implementierung eines Kombinierers zur Netzcodierung veranschaulicht. -
15 ist eine grafische Darstellung, welche die Bitfehlerrate (Bit Error Rate, BER) gegenüber Eb/No von zwei Funkverbindungen mit und ohne Netzcodierung veranschaulicht.
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1 is a schematic representation of an exemplary radio communication network. -
2 is a directed graph illustrating a classic butterfly network. -
3 is a model that is an exemplary application of the classic butterfly network from2 illustrated on a radio communication network. -
4 is a block diagram illustrating a general model of a radio communications network as determined by applying the model of3 is obtained on an exemplary heterogeneous radio communication network. -
5 is a block diagram illustrating a limited model of an exemplary radio communications network. -
6 is a representation of a radio communications network showing radio links available to legacy receivers and radio links not available to legacy receivers. -
7 illustrates a plurality of directional radio links and a shared radio link for data transmission in a radio communications network. -
8A is a block diagram illustrating channel encoders and a channel decoder as used to send and receive data over two radio links in a radio communications network. -
8B is a block diagram illustrating channel encoders and channel decoders as used to send and receive data over three radio links in a radio communications network. -
9 illustrates an example error correction approach for a bitstream received over a first radio link by a network encoded bitstream received over a second radio link. -
10 is an exemplary representation of a convolutional channel encoder. -
11 illustrates an example data transmission approach using three radio links to provide more flexibility and/or fewer errors. -
12 is a block diagram illustrating a variety of possible receiver architectures that can be used in a radio communications network. -
13 is a representation of a radio communications network indicating the network coding approach for a mobile station-to-mobile connection. -
14 is a block diagram illustrating an example implementation of two conventional convolutional channel encoders and an example implementation of a combiner for network coding. -
15 is a graphical representation that illustrates the Bit Error Rate (BER) versus Eb/No of two radio links with and without network coding.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden und in denen anhand veranschaulichender Ausführungsformen gezeigt wird, wie die Erfindung praktiziert werden kann. Es ist klar, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht im einschränken Sinn zu sehen, und der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beigeschlossenen Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof and which show, by way of illustrative embodiments, how the invention may be practiced. It will be appreciated that other embodiments may be used and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present disclosure. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
Es ist klar, dass die Merkmale der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, miteinander kombiniert werden können, außer es ist spezifisch etwas anderes angegeben. Ferner bezeichnen gleiche Bezugszahlen entsprechende identische oder ähnliche Teile.It is to be understood that the features of the various exemplary embodiments described herein may be combined with one another unless specifically stated otherwise. Furthermore, like reference numerals designate corresponding identical or similar parts.
Wie in dieser Beschreibung verwendet, sollen die Ausdrücke „gekoppelt“ und/oder „verbunden“ nicht allgemein bedeuten, dass die Elemente direkt miteinander gekoppelt oder verbunden sein müssen; dazwischenliegende funktionelle Elemente können zwischen den „gekoppelten“ oder „verbundenen“ Elementen vorgesehen sein. Obwohl sie nicht auf diese Bedeutung einschränkt sind, können die Ausdrücke „gekoppelt“ und/oder „verbunden“ jedoch auch so verstanden werden, dass sie gegebenenfalls eine Implementierung offenbaren, in der die Elemente direkt miteinander gekoppelt oder verbunden sind, ohne dass dazwischenliegende Elemente zwischen den „gekoppelten“ oder „verbundenen“ Elementen vorgesehen sind.As used in this specification, the terms “coupled” and/or “connected” are not intended to generally mean that the elements must be directly coupled or connected to one another; intermediate functional elements may be provided between the “coupled” or “connected” elements. However, while not limited to this meaning, the terms "coupled" and/or "connected" may also be understood to, where appropriate, disclose an implementation in which the elements are directly coupled or connected to one another, without any intervening elements in between the “coupled” or “connected” elements.
Es ist klar, dass Ausführungsformen in diskreten Schaltungen, teilweise integrierten Schaltungen oder vollständig integrierten Schaltungen implementiert werden können. Ferner können Ausführungsformen auf einem einzelnen Halbleiterchip oder auf mehreren miteinander verbundenen Halbleiterchips implementiert werden. Darüber hinaus ist es klar, dass Ausführungsformen in Software oder in dedizierter Hardware oder teilweise in Software und teilweise in dedizierter Hardware implementiert werden können.It will be appreciated that embodiments may be implemented in discrete circuits, partially integrated circuits, or fully integrated circuits. Further, embodiments may be implemented on a single semiconductor chip or on multiple interconnected semiconductor chips. Furthermore, it is understood that embodiments may be implemented in software or in dedicated hardware, or partly in software and partly in dedicated hardware.
Hier beschriebene Verfahren und Vorrichtungen können in einer Basisstation (NodeB, eNodeB) oder einer mobilen Vorrichtung (oder Mobilstation oder Benutzer-Equipment (User Equipment, UE)) implementiert werden. Die beschriebenen Vorrichtungen können integrierte Schaltungen und/oder passive Elemente umfassen und können gemäß verschiedenen Technologien hergestellt werden. Beispielsweise können die Schaltungen als logische integrierte Schaltungen, analoge integrierte Schaltungen, Mischsignal-integrierte Schaltungen, optische Schaltungen, Speicherschaltungen, integrierte passive Elemente, etc., ausgebildet werden.Methods and devices described herein may be implemented in a base station (NodeB, eNodeB) or a mobile device (or mobile station or user equipment (UE)). The devices described may include integrated circuits and/or passive elements and may be manufactured according to various technologies. For example, the circuits can be designed as logic integrated circuits, analog integrated circuits, mixed-signal integrated circuits, optical circuits, memory circuits, integrated passive elements, etc.
Die hier beschriebenen Sender, Kanalcodierer und Kanaldecodierer und Empfänger können für verschiedene drahtlose Kommunikationsnetze verwendet werden. Die Ausdrücke „Netz“, „System“ und „Funkkommunikationssystem“ können hier synonym verwendet werden.The transmitters, channel encoders and channel decoders and receivers described here can be used for various wireless communication networks. The terms “network”, “system” and “radio communication system” can be used interchangeably here.
Ein Funkkommunikationsnetz, wie hier beschrieben, kann ein heterogenes Funkkommunikationsnetz sein. Ein heterogenes Funkkommunikationsnetz kann ein Netz sein, in dem verschiedene Funkzugriffstechnologien (Radio Access Technologies, RATs) integriert sind und gemeinsam verwaltet werden können. Beispielsweise unterstützen 5G (5th Generation)-Kommunikationssysteme verschiedene RATs.A radio communications network as described herein may be a heterogeneous radio communications network. A heterogeneous radio communications network can be a network in which different radio access technologies (RATs) are integrated and can be managed together. For example, 5G ( 5th Generation) communication systems support various RATs.
Verschiedene RATs verwenden verschiedene Funkzugriffstechnologien, die in entsprechenden Mobilkommunikationsstandards angegeben sind. Als Beispiel kann hier eine RAT betrachtet werden, welche die Code Division Multiple Access- (CDMA-) Technologie implementiert. Als Beispiel ist ein WCDMA- (Wideband-CDMA-) System, das durch 3GPP (3rd Generation Partnership Project) definiert wird, ein System, das die CDMA-Technologie verwendet. Weitere Netze, die CDMA implementieren, sind Universal Terrestrial Radio Access (UTRA), cdma20000, etc. UTRA umfasst Wideband-CDMA (W-CDMA) und andere CDMA-Varianten. cdma2000 umfasst IS-2000-, IS-95- und IS-856-Standards. Weitere hier betrachtete RATs können TDMA- (Time Division Multiple Access-) und/oder FDMA- (Frequency Division Multiple Access-) Technologien implementieren, wie z.B. Global System for Mobile Communications- (GSM-) Netze und Derivate davon, beispielsweise Enhanced Data Rate für GSM Evolution (EDGE), Enhanced General Packet Radio Service (EGPRS), einschließlich z.B. Entwicklungen wie z.B. HSPA (High-Speed Packet Access) und/oder HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access). Außerdem können hier berücksichtigte RATs die orthogonale Frequenzteilungs-Multiplex- (Orthogonal Frequency Division Multiplexing-, OFDM-) Technologie verwenden, beispielsweise Long Term Evolution-(LTE-) Netze oder Netze auf der Basis von Evolved UTRA (E-UTRA), Ultra Mobile Broadband (UMB), IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20 oder Flash-OFDM.RTM. Darüber hinaus können hier RATs berücksichtigt werden, die Millimeterwellen- (mmWave-) Technologien implementieren. Als Beispiel werden 5G-Kommunikationssysteme eine mmWave-RAT unterstützen.Different RATs use different radio access technologies specified in relevant mobile communications standards. As an example, consider a RAT that implements Code Division Multiple Access (CDMA) technology. As an example, a WCDMA (Wideband CDMA) system defined by 3GPP ( 3rd Generation Partnership Project) is a system that uses CDMA technology. Other networks that implement CDMA are Universal Terrestrial Radio Access (UTRA), cdma20000, etc. UTRA includes wideband CDMA (W-CDMA) and other CDMA variants. cdma2000 includes IS-2000, IS-95 and IS-856 standards. Other RATs considered here may implement TDMA (Time Division Multiple Access) and/or FDMA (Frequency Division Multiple Access) technologies, such as Global System for Mobile Communications (GSM) networks and derivatives thereof, such as Enhanced Data Rate for GSM Evolution (EDGE), Enhanced General Packet Radio Service (EGPRS), including, for example, developments such as HSPA (High-Speed Packet Access) and/or HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access). In addition, RATs considered here may use Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technology, for example Long Term Evolution (LTE) networks or networks based on Evolved UTRA (E-UTRA), Ultra Mobile Broadband (UMB), IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20 or Flash-OFDM.RTM. In addition, RATs that implement millimeter wave (mmWave) technologies can be considered here. As an example, 5G communication systems will support a mmWave RAT.
Obwohl Beispiele hier in Bezug auf LTS- und LTE-A-Drahtlosnetze offenbart sind, können Beispiele und die Lehren hier gleichermaßen auf andere Drahtlosnetzstandards angewendet werden, wie, jedoch nicht beschränkt auf: zellulare Weitverkehrs-Funkkommunikationstechnologie, z.B. umfassend Global System for Mobile Communications- (GSM-) Funkkommunikationstechnologie, General Packet Radio Service- (GPRS-) Funkkommunikationstechnologie, Enhanced Data Rates for GSM Evolution- (EDGE-) Funkkommunikationstechnologie, und/oder Third Generation Partnership Project- (3GPP-) Funkkommunikationstechnologie, z.B. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), FOMA (Freedom of Multimedia Access), 3GPP LTE (Long Term Evolution), 3GPP LTE Advanced (Long Term Evolution Advanced), CDMA2000 (Code Division Multiple Access 2000), CDPD (Cellular Digital Packet Data), Mobitex, 3G (Third Generation), CSD (Circuit Switched Data), HSCSD (High-Speed Circuit-Switched Data), UMTS (3G) (Universal Mobile Telecommunications System (Third Generation)), W-CDMA (UMTS) (Wideband Code Division Multiple Access (Universal Mobile Telecommunications System)), HSPA (High Speed Packet Access), HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), HSUPA (High-Speed Uplink Packet Accesss), HSPA+ (High Speed Packet Access Plus), UMTS-TDD (Universal Mobile Telecommunications System - Time-Division Duplex), TD-CDMA (Time Division - Code Division Multiple Access), TD-SCDMA (Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access), 3GPP Rel. 8 (Pre-4G) (3rd Generation Partnership Project Release 8 (Pre-4th Generation)), 3GPP Rel. 9 (3rd Generation Partnership Project Release 9), 3GPP Rel. 10 (3rd Generation Partnership Project Release 10), 3GPP Rel. 11 (3rd Generation Partnership Project Release 11), 3GPP Rel. 12 (3rd Generation Partnership Project Release 12), 3GPP Rel. 13 (3rd Generation Partnership Project Release 13), 3GPP Rel. 14 (3rd Generation Partnership Project Release 14), UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access), E-UTRA (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access), LTE Advanced (4G) (Long Term Evolution Advanced (4th Generation)), cdmaOne (2G), CDMA2000 (3G) (Code Division Multiple Access 2000 (Third Generation)), EV-DO (Evolution-Data Optimized or Evolution-Data Only), AMPS (1G) (Advanced Mobile Phone System (1st Generation)), TACS/ETACS (Total Access Communication System/Extended Total Access Communication System), D-AMPS (2G) (Digital AMPS (2nd Generation)), PTT (Push-totalk), MTS (Mobile Telephone System), IMTS (Improved Mobile Telephone System), AMTS (Advanced Mobile Telephone System), OLT (Norwegisch für Offentlig Landmobil Telefoni, Public Land Mobile Telephony), MTD (Schwedische Abkürzung für Mobiltelefonisystem D oder Mobile Telephony System D), Autotel/PALM (Public Automated Land Mobile), ARP (Finnisch für Autoradiopuhelin „Autofunktelefon“), NMT (Nordic Mobile Telephony), Hicap (hochkapazitive Version von NTT (Nippon Telegraph and Telephone)), CDPD (Cellular Digital Packet Data), Mobitex, Data-TAC, iDEN (Integrated Digital Enhanced Network), PDC (Personal Digital Cellular), CSD (Circuit Switched Data), PHS (Personal Handy-phone System), WiDEN (Wideband Integrated Digital Enhanced Network), iBurst, Unlicensed Mobile Access (UMA, auch bezeichnet als 3GPP Generic Access Network oder GAN-Standard), Wireless Gigabit Alliance- (WiGig-) Standard, mmWave-Standards im Allgemeinen (Drahtlossysteme, die bei 10 bis 70 GHz und darüber arbeiten), WiFi (IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ad/af/etc.), WiMAX (IEEE 802.16a/e), etc.Although examples are disclosed herein with respect to LTS and LTE-A wireless networks, examples and the teachings herein may equally be applied to other wireless network standards such as, but not limited to: wide area cellular radio communications technology, e.g., comprising Global System for Mobile Communications- (GSM) radio communications technology, General Packet Radio Service (GPRS) radio communications technology, Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) radio communications technology, and/or Third Generation Partnership Project (3GPP) radio communications technology, e.g. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), FOMA (Freedom of Multimedia Access), 3GPP LTE (Long Term Evolution), 3GPP LTE Advanced (Long Term Evolution Advanced), CDMA2000 (Code Division Multiple Access 2000), CDPD (Cellular Digital Packet Data), Mobitex, 3G ( Third Generation), CSD (Circuit Switched Data), HSCSD (High-Speed Circuit-Switched Data), UMTS (3G) (Universal Mobile Telecommunications System (Third Generation)), W-CDMA (UMTS) (Wideband Code Division Multiple Access ( Universal Mobile Telecommunications System)), HSPA (High Speed Packet Access), HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), HSUPA (High-Speed Uplink Packet Accesss), HSPA+ (High Speed Packet Access Plus), UMTS-TDD (Universal Mobile Telecommunications System - Time-Division Duplex), TD-CDMA (Time Division - Code Division Multiple Access), TD-SCDMA (Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access), 3GPP Rel. 8 (Pre-4G) ( 3rd Generation Partnership Project Release 8 (Pre- 4th Generation)), 3GPP Rel. 9 ( 3rd Generation Partnership Project Release 9), 3GPP Rel. 10 ( 3rd Generation Partnership Project Release 10), 3GPP Rel. 11 ( 3rd Generation Partnership Project Release 11), 3GPP Rel. 12 ( 3rd Generation Partnership Project Release 12), 3GPP Rel. 13 ( 3rd Generation Partnership Project Release 13), 3GPP Rel. 14 ( 3rd Generation Partnership Project Release 14), UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access), E-UTRA (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access), LTE Advanced (4G) (Long Term Evolution Advanced (4 th Generation)), cdmaOne (2G), CDMA2000 (3G) (Code Division Multiple Access 2000 (Third Generation)), EV-DO (Evolution-Data Optimized or Evolution-Data Only), AMPS (1G) (Advanced Mobile Phone System (1 st Generation)), TACS/ETACS (Total Access Communication System/Extended Total Access Communication System), D-AMPS (2G) (Digital AMPS (2 nd Generation)), PTT (Push-totalk), MTS (Mobile Telephone System), IMTS (Improved Mobile Telephone System), AMTS (Advanced Mobile Telephone System), OLT (Norwegian for Offentlig Landmobil Telefoni, Public Land Mobile Telephony), MTD ( Swedish abbreviation for Handyisystem D or Mobile Telephony System D), Autotel/PALM (Public Automated Land Mobile), ARP (Finnish for Autoradiopuhelin “car radio telephone”), NMT (Nordic Mobile Telephony), Hicap (high-capacity version of NTT (Nippon Telegraph and Telephone )), CDPD (Cellular Digital Packet Data), Mobitex, Data-TAC, iDEN (Integrated Digital Enhanced Network), PDC (Personal Digital Cellular), CSD (Circuit Switched Data), PHS (Personal Handy-phone System), WiDEN ( Wideband Integrated Digital Enhanced Network), iBurst, Unlicensed Mobile Access (UMA, also referred to as 3GPP Generic Access Network or GAN standard), Wireless Gigabit Alliance (WiGig) standard, mmWave standards in general (wireless systems operating at 10 to 70 GHz and above), WiFi (IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ad/af/etc.), WiMAX (IEEE 802.16a/e), etc.
Es ist zu beachten, dass die hier bezeichneten Mobilkommunikationsstandards alle bestehenden und zukünftigen Versionen des Standards umfassen sollen (z.B. IEEE 802.11/a/b/g/ac/ad/n/af/ etc.... für Wi-Fi auf der Basis von IEEE 802.11).It should be noted that the mobile communications standards referred to here are intended to include all existing and future versions of the standard (e.g. IEEE 802.11/a/b/g/ac/ad/n/af/ etc... for Wi-Fi based of IEEE 802.11).
Obwohl einige RATs eine nicht-direktionale oder quasi-omnidirektionale Übertragung vorsehen, können andere RATs, wie z.B. eine mmWave-RAT, Übertragungen vorsehen, die typischerweise (hoch) direktiv sind, z.B. durch die Anwendung hochdirektiver Patchantennen, etc. Als Beispiel können LTE und/oder Wi-Fi eine quasi-omnidirektionale Übertragung vorsehen, während die mmWave-Technologie eine (hoch) direktionale Übertragung vorsieht.Although some RATs provide non-directional or quasi-omnidirectional transmission, other RATs, such as a mmWave RAT, may provide transmissions that are typically (highly) directive, e.g. through the use of highly directive patch antennas, etc. As an example, LTE and /or Wi-Fi provides quasi-omnidirectional transmission, while mmWave technology provides (highly) directional transmission.
Der Ausdruck (quasi-) omnidirektional (oder (quasi-) isotrop), wie er in dieser Offenbarung für eine Technologie oder eine Funkverbindung verwendet wird, kann z.B. Technologien bedeuten, die einen Funkverbindungs-Frequenzbereich von weniger als z.B. 6 GHz verwenden, wohingegen der Ausdruck direktional, der hier für eine Technologie oder eine Funkverbindung verwendet wird, z.B. mmWave-Technologien bedeuten kann, die einen Funkverbindungs-Frequenzbereich von z.B. über 6 GHz verwenden. Es ist anzumerken, dass innerhalb dieser Bedeutung einige Technologien mit „schwächeren“ direktionalen Eigenschaften, wie beispielsweise LTE, hier dennoch als (quasi-) omnidirektionale Technologien anstatt als direktionale Technologien angesehen werden können.The term (quasi-) omnidirectional (or (quasi-) isotropic) as used in this disclosure for a technology or a radio link can mean, for example, technologies that use a radio link frequency range of less than, for example, 6 GHz, whereas the Expression directional, which is used here for a technology or a radio connection, e.g. can mean mmWave technologies that use a radio connection frequency range of, for example, above 6 GHz. It should be noted that within this meaning, some technologies with “weaker” directional properties, such as LTE, can still be considered here as (quasi-)omnidirectional technologies rather than directional technologies.
Spezifischer können in dem Fall, dass eine sektorbasierte Übertragung vorgenommen wird, wie es typischerweise für zellulare Basisstationen der Fall ist, die vorgeschlagenen neuen Techniken auf einen einzelnen Sektor oder auf alle Sektoren oder auf eine beliebige Kombination von Sektoren angewendet werden. Andere Sektoren würden dann auf die traditionallen Codierschemata zurückgreifen. Auch kann in dem Fall, dass ein Strahlformen vorgenommen wird (und somit nicht der gesamte Raum durch eine direktionale Übertragung abgedeckt wird), das vorgeschlagene Schema auf die Kanalcodes im System auf der Basis des Strahlformens oder Subsystem angewendet werden (in dem Fall, dass einige Übertragungen kombiniert werden, wobei einige ein Strahlformen oder eine beliebige andere Form einer direktionalen Übertragung anwenden, und andere eine (quasi-) isotrope oder (quasi-) omnidirektionale Übertragung anwenden). Typische Einzelantennenübertragungen (wie Übertragungen auf der Basis einer Monopol- oder Dipolantenne) werden als (quasi) isotrop oder (quasi-) omnidirektional angesehen.More specifically, in the case where sector-based transmission is undertaken, as is typically the case for cellular base stations, the proposed new techniques can be applied to a single sector or to all sectors or to any combination of sectors. Other sectors would then fall back on the traditional coding schemes. Also, in the case where beamforming is performed (and thus the entire space is not covered by directional transmission), the proposed scheme can be applied to the channel codes in the beamforming based system or subsystem (in the case that some Transmissions are combined, some employing beamforming or any other form of directional transmission, and others employing (quasi-)isotropic or (quasi-)omnidirectional transmission). Typical single antenna transmissions (such as monopole or dipole antenna based transmissions) are considered to be (quasi) isotropic or (quasi) omnidirectional.
Im Folgenden wird die Frage behandelt, wie verfügbare Kanalcodierungsschemata der physikalischen Schicht (PHY) bestehender Standards zu modifizieren sind, damit eine gemeinsame Übertragung in wenigstens zwei RATs erzielt werden kann. Beispiele für die bestehenden Standards können z.B. LTE, Wi-Fi, etc., oder Derivate davon sein. Der oder die bestehenden Standards können z.B. die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110 verwenden. Der zukünftige Standard kann eine Implementierung einer beliebigen RAT unter Verwendung z.B. der (hoch) direktiven Funkverbindungen 120_1, 120_2 sein.The following addresses the question of how to modify available physical layer (PHY) channel coding schemes of existing standards so that common transmission in at least two RATs can be achieved. Examples of the existing standards can be, for example, LTE, Wi-Fi, etc., or derivatives thereof. The existing standard or standards can, for example, use the shared
Im Folgenden beschriebene Ausführungsformen sind darauf gerichtet, die Leistung des Funkkommunikationsnetzes 100 zu verbessern, während die PHY-Schicht-Kanalcodierungsschemata, die über die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110 verwendet werden, im Wesentlichen unverändert gelassen werden. So bleiben die Übertragungen im Funkkommunikationsnetz 100 mit Standard- oder Legacy-) Mobilstationen MS kompatibel, die nur die Kanalcodierungsschemata unterstützen, die für die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110 verwendet werden, z.B. die in LTE oder Wi-Fi, etc., und Derivate davon vorgegebenen PHY-Kanalcodierungsschemata. Ferner können hier beschriebene Ausführungsformen die Implementierung von proprietären Vorrichtungen ermöglichen (d.h. Erweiterungen, die in keinem zugrundeliegenden Standard definiert sind), die das Übertragungsverfahren in einem heterogenen Funkkommunikationsnetz 100 unterstützen, wie hier beschrieben. Diese Vorrichtungen (Sender, Kanalcodierer, Empfänger, Kanaldecodierer) können mit Legacy-Vorrichtungen kompatibel bleiben, da bestehende Kanalcodierungsschemata, die für eine von der gemeinsam genutzten Funkverbindung 110 und der ersten und/oder zweiten direktionalen Funkverbindung 120_1/120_2 verwendet werden, nicht verändert werden, obwohl die bei der Kanaldecodierung implementierten Modifikationen auf die andere von der gemeinsam genutzten Funkverbindung 110 und der ersten und/oder zweiten direktionalen Funkverbindung 120_1/120_2 angewendet werden.Embodiments described below are directed to improving the performance of the
Somit verwenden hier beschriebene Ausführungsformen eine Modifikation bestehender PHY-Kanalcodierungsschemata in einem Kontext eines (heterogenen) Funkkommunikationsnetzes 100 mit einer gemeinsam genutzten Funkverbindung 110 und (hoch) direktionalen Funkverbindungen 120_1, 120_2, die gleichzeitig zu betreiben sind. Wie bereits angegeben, kann die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110 eine quasi-omnidirektionale (quasi-isotrope) Funkverbindung sein und/oder kann typischerweise in einem Frequenzbereich von weniger als 6 GHz arbeiten, und die (hoch) direktionalen Funkverbindungen 120_1, 120_2 können typischerweise mmWave-Funkverbindungen sein und/oder in einem Frequenzbereich von mehr als z.B. 6 GHz betrieben werden (es ist zu beachten, dass, obwohl das mmWave-Spektrum in der Technik manchmal erst bei 30 GHz beginnend definiert wird, hier der Ausdruck mmWave jedoch für einen Frequenzbereich von z.B. etwa 3 oder 6 GHz bis z.B. etwa 300 GHz verwendet wird). Dieser Ansatz ermöglicht, einen ersten Übertragungsbitstrom im Wesentlichen unverändert zu lassen (z.B. gesendet über die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110, die z.B. bei weniger als 6 GHz betrieben wird), während wenigstens ein zweiter Übertragungsbitstrom modifiziert wird, um einen sogenannten kombinierten Bitstrom zu erzeugen. Dieser kombinierte Bitstrom ist dann über eine andere Funkverbindung zu senden (z.B. über eine von der ersten und zweiten direktionalen Funkverbindung 120_1, 120_2). Der kombinierte Bitstrom kann generiert werden, indem codierte Bits des ersten Übertragungsbitstroms mit Bits des zweiten Übertragungsbitstroms kombiniert werden.Thus, embodiments described herein utilize a modification of existing PHY channel coding schemes in a context of a (heterogeneous)
Auf der Empfängerseite wird ein Standard- (Legacy-) Empfänger weiterhin in der Lage sein, den ersten Übertragungsbitstrom (codiert unter Verwendung einer bestehenden RAT) zu decodieren, und ein proprietärer Empfänger wird den ersten Übertragungsbitstrom und den kombinierten Bitstrom vollständig decodieren können, die gemeinsam im (heterogenen) Funkkommunikationsnetz 100 gesendet werden. Es ist zu beachten, dass es auch möglich ist, den ersten Bitstrom über eine von der ersten und zweiten direktionalen Funkverbindung 120_1, 120_2 zu senden, und den kombinierten Bitstrom über die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110 zu senden.On the receiver side, a standard (legacy) receiver will still be able to decode the first transmit bitstream (encoded using an existing RAT), and a proprietary receiver will be able to fully decode the first transmit bitstream and the combined bitstream, which are common are sent in the (heterogeneous)
Hier beschriebene Ausführungsformen können Merkmale eines sogenannten Butterfly-Netzes verwenden, das in der Netzcodierungstheorie bekannt ist.
Durch das einfache Replizieren von Informationen (d.h. Bits A oder B) an jedem Knoten T, U, V, W wäre die maximale Multicast-Rate 1,5 Bits pro Zeiteinheit. Dies ist die maximal erzielbare Rate durch eine beliebige „Routing-Lösung“, wenn der Zwischenknoten V nur eine Bitreplizierung vornehmen kann. In diesem Fall wäre der zentrale Kanal zwischen dem Zwischenknoten V und dem Knoten W nur in der Lage, das Bit A (der Informationen A) oder das Bit B (der Informationen B) zu tragen, aber nicht beide. Im Fall eines Transports von Informationen A würde der Empfänger X Informationen A zweimal empfangen und überhaupt keine Informationen B empfangen. Die Wahl, dass Informationen B durch den Zwischenknoten V zu senden sind, würde zu demselben Problem des Empfangs nur einer Information, nämlich der Information B, für den Empfänger Y führen. Das heißt, das Routing ist unzureichend, da kein Routing-Schema sowohl die Informationen A als auch B gleichzeitig zu beiden Empfängern X und Y senden kann.By simply replicating information (i.e. bits A or B) at each node T, U, V, W, the maximum multicast rate would be 1.5 bits per unit time. This is the maximum rate achievable by any “routing solution” if the intermediate node V can only perform one bit replication. In this case, the central channel between intermediate node V and node W would only be able to carry bit A (of information A) or bit B (of information B), but not both. In the case of transporting information A, receiver X would receive information A twice and would not receive information B at all. Choosing to send information B through the intermediate node V would lead to the same problem of receiving only one piece of information, namely information B, for the receiver Y. That is, routing is inadequate because no routing scheme can send both information A and B to both receivers X and Y at the same time.
Wie aus
In nachstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die Netzcodierung, wie in Verbindung mit
Als Beispiel kann die einzelne Quelle S in einer Mobilstation MS implementiert werden, während die beiden Empfänger X und Y als Empfänger in Basisstationen BS1 bzw. BS2 implementiert werden können. Wie weiter unten detaillierter erläutert, ist es z.B. aus Gründen einer verbesserten Fehlerkorrektur, Flexibilität, etc., auch möglich, einen gemeinsamen Empfang (d.h. einen einzelnen Empfänger) zur Verarbeitung der Informationen A, B und A ⊕ B zu verwenden, die von den Empfängern X und Y empfangen werden.As an example, the single source S can be implemented in a mobile station MS, while the two receivers X and Y can be implemented as receivers in base stations BS1 and BS2, respectively. As explained in more detail below, for example, for reasons of improved error correction, flexibility, etc., it is also possible to use a common receiver (i.e. a single receiver) to process the information A, B and A ⊕ B received from the receivers X and Y are received.
Eine einzelne Nachrichtenquelle S, z.B. eine Mobilstation MS, gibt Informationen A und B (hier wiederum codiert durch Bits A und B), die sich z.B. auf dieselbe Nachricht beziehen, an eine erste Nachrichtenquelle S1 und eine zweite Nachrichtenquelle S2 aus. Diese Nachrichtenquellen S1 und S2 können „virtuelle“ Nachrichtenquellen sein, die in derselben Vorrichtung als „reale“ einzelne Nachrichtenquelle S implementiert sind. Die erste Nachrichtenquelle S1 sendet dann die Informationen A über die erste direktionale Funkverbindung 120_1 und die zweite Nachrichtenquelle S2 sendet die Informationen B über die zweite direktionale Funkverbindung 120_2. Beide Nachrichtenquellen S1 und S2 senden die Informationen A und B zu einem Kombinierer C. Der Kombinierer C ist ausgelegt, einen ersten Bitstrom, der Informationen A codiert (und so das Bit A oder Bitpaket A enthält), die von der Nachrichtenquelle S1 empfangen werden, und einen zweiten Bitstrom, der Informationen B codiert (und so das Bit B oder Bitpaket B enthält), die von der Nachrichtenquelle S2 empfangen werden, zu kombinieren. Der Kombinierer C gibt kombinierte Informationen aus, die über die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110 gesendet werden. Der erste Bitstrom, der von der Nachrichtenquelle S1 ausgegeben wird, wird andererseits über die erste direktionale Funkverbindung 120_1 gesendet und dann wird der zweite Bitstrom, der von der zweiten Nachrichtenquelle S2 ausgegeben wird, über die zweite direktionale Funkverbindung 120_2 gesendet.A single message source S, for example a mobile station MS, outputs information A and B (here again coded by bits A and B), which relate to the same message, for example, to a first message source S1 and a second message source S2. These news sources S1 and S2 can be “virtual” news sources implemented in the same device as a “real” single news source S are. The first message source S1 then sends the information A over the first directional radio link 120_1 and the second message source S2 sends the information B over the second directional radio link 120_2. Both message sources S1 and S2 send the information A and B to a combiner C. The combiner C is designed to generate a first bit stream which encodes information A (and thus contains the bit A or bit packet A) which is received from the message source S1. and combining a second bit stream encoding information B (and thus containing bit B or bit packet B) received from the message source S2. The combiner C outputs combined information that is sent over the shared
Ein erster Empfänger, z.B. eine Basisstation BS1, empfängt den gesendeten ersten Bitstrom und den gesendeten kombinierten Bitstrom, nimmt eine Operation OP1 an diesen beiden Bitströmen vor und kann den ersten Bitstrom, der Informationen A trägt, und den zweiten Bitstrom, der Informationen B trägt, decodieren. Ähnlich empfängt ein zweiter Empfänger, z.B. eine zweite Basisstation BS2, den gesendeten zweiten Bitstrom und den gesendeten kombinierten Bitstrom, nimmt eine Operation OP2 daran vor und kann den ersten Bitstrom, der Informationen A trägt, und den zweiten Bitstrom, der Informationen B trägt, decodieren.A first receiver, e.g. a base station BS1, receives the transmitted first bit stream and the transmitted combined bit stream, performs an operation OP1 on these two bit streams and can receive the first bit stream carrying information A and the second bit stream carrying information B. decode. Similarly, a second receiver, for example a second base station BS2, receives the transmitted second bit stream and the transmitted combined bit stream, performs an operation OP2 thereon, and can decode the first bit stream carrying information A and the second bit stream carrying information B .
Es ist anzumerken, dass sich die in
Die kanalcodierten Bitströme, die vom ersten Kanalcodierer 401 und vom zweiten Kanalcodierer 402 ausgegeben werden, können dann in einen Kombinierer 430 eingegeben werden, der dem Kombinierer C von
Diese beiden Bitströme 431 und 432 können gemäß der PHY der RAT1 bzw. RAT2 weiter codiert (z.B. verschachtelt, punktiert, etc.) werden. Die optionale weitere Kanalcodierung, die vom (optionalen) weiteren Kanalcodierer 411 vorgenommen wird, wird für eine RAT1-Übertragung angepasst und z.B. optimiert, und die (optionale) weitere Kanalcodierung, die vom (optionalen) weiteren Kanalcodierer 412 vorgenommen wird, wird für eine RAT2-Übertragung angepasst und z.B. optimiert.These two
Hier wird die Kombinations- oder Netzcodierungsoperation hinter den jeweiligen z.B. zwei Kanalcodierungsoperationen (z.B. der Kanalcodierer 401, 402) angewendet. Dieser Ansatz kann einfach auf eine beliebige Anzahl zu kombinierender RATs und so auf eine beliebige Anzahl zu kombinierender Kanalcodes erweitert werden. Beispielsweise kann dies durch eine Hierarchie erzielt werden, d.h. in der ersten Stufe wird eine Kombinations- oder Netzcodierungsoperation auf Kanalcodierer der ersten Stufe (z.B. Kanalcodierer 401, 422) angewendet, eine weitere derartige Netzcodierungsoperation wird auf Kanalcodierer der zweiten Stufe (z.B. Kanalcodierer 411, 412) angewendet, etc. Dann werden wiederum die jeweiligen Ausgangspaare durch eine Netzcodierungsoperation in einer zweiten Stufe kombiniert, dies wird möglicherweise (falls erforderlich) für eine dritte Stufe durchgeführt, wo wiederum die Ausgangspaare vorheriger Netzcodierungsoperationen in einer neuen Netzcodierungsoperation kombiniert werden, etc. Es kann auch die Reihenfolge der Kanalcodiererausgänge, die z.B. durch eine Netzcodierungsoperation zu kombinieren sind, wie erforderlich gewählt werden, eine beliebige Möglichkeit kann vorgesehen werden. D.h. anstatt die Codiererausgänge 401 und 402 sowie z.B. die Codierausgänge 411 und 412 zu kombinieren, könnte man die Codiererausgänge 401 und 412 und/oder 402 und 411 oder eine beliebige andere Permutation quer über alle Stufen kombinieren. Es ist auch möglich, dass die Ausgänge der Netzcodierungsoperation einer bestimmten Stufe (beispielsweise der zweiten Stufe) z.B. durch eine Netzcodierungsoperation mit den Ausgängen einer vorherigen Stufe (beispielsweise der ersten Stufe) oder den direkten Ausgängen des ursprünglichen Kanalcodierers kombiniert werden können. Dann bestehen die Ausgänge der Codierungsstufe aus einer beliebigen geeigneten Kombination der Ausgänge der ursprünglichen Kanalcodierer und/oder der Ausgänge der Netzcodierungsoperationen beliebiger der Stufen.Here, the combination or network coding operation is applied behind the respective, for example, two channel coding operations (for example, the
Es ist auch möglich, dass die vorgeschlagene Kombinations- oder Netzcodierungsoperation (oder eine ähnliche Operation) nicht auf die Ausgänge der betreffenden Kanalcodierer angewendet wird, sondern an anderer Stelle in der Kommunikationskette, z.B. auf die Eingänge der Kanalcodierer, z.B. in den Codierungsstufen MIMO/SIMO/MISO (Multiple Input Multiple Output/ Single Input Multiple Output/Multiple Input Single Output), etc. Sie kann auch in der Medienzugriffs-Steuerungsschicht (Medium-Access-Control Layer) oder in einer beliebigen anderen ISO-Schicht angewendet werden.It is also possible that the proposed combination or network coding operation (or a similar operation) is not applied to the outputs of the relevant channel encoders, but elsewhere in the communication chain, e.g. to the inputs of the channel encoders, e.g. in the MIMO/SIMO coding stages /MISO (Multiple Input Multiple Output/Single Input Multiple Output/Multiple Input Single Output), etc. It can also be applied in the Medium Access Control Layer or any other ISO layer.
Im allgemeinen Modell eines Funkkommunikationsnetzes 400, das in
Ähnlich dem Funkkommunikationsnetz 400 kann das Funkkommunikationsnetz 500 eine Nachrichtenquelle S1 und eine Nachrichtenquelle S2 umfassen. Die Nachrichtenquelle S1 und die Nachrichtenquelle S2 können auch als Nachrichtenquellen S1 und S2 bezeichnet werden. Ferner umfasst das Funkkommunikationsnetz 500 (oder präziser ein Sender, der im Funkkommunikationsnetz 500 implementiert ist) einen ersten Kanalcodierer 501 und einen (optionalen) zweiten Kanalcodierer 502. Der erste Kanalcodierer 501 kann dem ersten Kanalcodierer 401 entsprechen, und der zweite Kanalcodierer 502 kann dem zweiten Kanalcodierer 402 von
Das Funkkommunikationsnetz 500 (oder präziser ein Sender, der im Funkkommunikationsnetz 500 implementiert ist) umfasst ferner einen Kombinierer 530. Der Kombinierer 530 kann dem Kombinierer 430 des Funkkommunikationsnetzes 400 entsprechen. Der Kombinierer 530 hat einen ersten Eingang, der einen codierten ersten Bitstrom vom ersten Kanalcodierer 501 empfängt, und kann einen zweiten Eingang aufweisen, der einen codierten zweiten Bitstrom vom Kanalcodierer 502 empfängt. Es ist zu beachten, dass der zweite Kanalcodierer 502 optional sein kann. Falls der Kanalcodierer 502 fehlt, empfängt der Kombinierer 530 an seinem zweiten Eingang den (nicht-kanalcodierten) zweiten Bitstrom von der zweiten Nachrichtenquelle.The radio communication network 500 (or more precisely, a transmitter implemented in the radio communication network 500) further includes a
Der Kombinierer 530 nimmt in diesem Beispiel eine Codierung mit niedriger Komplexität und einer Verzögerung von Null (zero-delay encoding) an den Eingangsbitströmen vor. Die Codierung mit niedriger Komplexität und einer Verzögerung von Null kann eine EXKLUSIV-ODER-Verarbeitung an den Eingangsbitströmen des Kombinierers 530 verwenden. Wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, können verschiedene unterschiedliche Operationen unter Verwendung einer EXKLUSIV-ODER-Verarbeitung an den ankommenden Bitströmen für eine Codierung mit niedriger Komplexität und einer Verzögerung von Null im Kombinierer 530 verfügbar sein.The
Der Kombinierer 530 kann eine ratenlose Codierung der ankommenden Bitströme verwenden. Eine ratenlose Codierung verwendet eine Coderate von 1.The
Der Kombinierer 530 kann eine Raptor-Codierung der ankommenden Bitströme verwenden. Eine Raptor-Codierung bedeutet, dass ein Raptor (Rapid Tornado)-Code angewendet wird. Raptor-Codes codieren eine gegebene Nachricht, die aus einer Anzahl k von Bits besteht, in eine potentiell unbeschränkte Sequenz codierter Bits, so dass die Kenntnis beliebiger k oder mehrerer codierter Bits ermöglicht, dass die Nachricht mit einer bestimmten Nicht-Null-Wahrscheinlichkeit wiederhergestellt wird.The
Abgesehen von den obigen Codebeispielen kann stattdessen ein beliebiger anderer Code - ratenlos oder nicht - verwendet werden. Es ist auch möglich, einen Faltungscode, einen Turbo-Code, einen Code mit einer Paritätsprüfung niedriger Dichte, einen Reed-Solomon-Code, einen beliebigen Blockcode, etc., für die Kombinationsoperation zu verwenden. Ebenso ist es typischerweise möglich, einen oder mehrere der „ursprünglichen“ Kanalcodes miteinander mit der neuen Codierungsoperation mit einem neuen erhaltenen Code zu kombinieren (wobei beide, der ursprüngliche Code und die neue Codierungsoperation, ersetzt werden).Apart from the code examples above, any other code - guessless or not - can be used instead. It is also possible to use a convolutional code, a turbo code, a low-density parity check code, a Reed-Solomon code, any block code, etc., for the combination operation. Likewise, it is typically possible to combine one or more of the "original" channel codes together with the new encoding operation with a new obtained code (replacing both the original code and the new encoding operation).
Der codierte erste Bitstrom, der vom ersten Codierer 501 ausgegeben wird, wird über einen ersten Ausbreitungskanal 510 gesendet. Der erste Ausbreitungskanal 510 kann einem ersten Ausbreitungskanal 110_1 oder 110_2 von RAT1 entsprechen, wie in
Der Ausgang des Kombinierers 530 wird über eine erste direktive Funkverbindung 520_1 und eine zweite direkte Funkverbindung 520_2 gesendet. Gemäß einem Aspekt kann der kombinierte Bitstrom, der über den ersten direktiven Ausbreitungskanal 520_1 gesendet wird, derselbe kombinierte Bitstrom sein, der über den zweiten direktiven Ausbreitungskanal 520_2 gesendet wird.The output of the
Die erste Nachrichtensenke 540_1 empfängt den gesendeten Bitstrom, der vom gemeinsam genutzten Ausbreitungskanal 510 ausgegeben wird, und den kombinierten Bitstrom, der vom ersten direktiven Ausbreitungskanal 520_1 ausgegeben wird. Falls die erste Nachrichtensenke 540_1 durch einen erweiterten Empfänger, der mit RAT1 und RAT2 arbeitet, implementiert wird, ist die erste Nachrichtensenke 540_1 in der Lage, die von der ersten Nachrichtenquelle S1 ausgegebene Nachricht sowie die von der zweiten Nachrichtenquelle S2 ausgegebene Nachricht zu decodieren.The first message sink 540_1 receives the transmitted bitstream output from the shared
Die zweite Nachrichtensenke 540_2 empfängt den Bitstrom, der über den gemeinsam genutzten Ausbreitungskanal 510 gesendet wird, und den kombinierten Bitstrom, der über den zweiten direktiven Ausbreitungskanal 520_2 gesendet wird. Falls die zweite Nachrichtensenke 540_2 durch einen erweiterten Empfänger, der mit RAT1 und RAT2 arbeitet, implementiert wird, kann die zweite Nachrichtensenke 540_2 in der Lage sein, die von der ersten Nachrichtenquelle S1 ausgegebene Nachricht und die von der zweiten Nachrichtenquelle S2 ausgegebene Nachricht zu decodieren.The second message sink 540_2 receives the bit stream sent over the shared
Es ist anzumerken, dass die von der ersten und zweiten Nachrichtenquelle S1, S2 gesendeten Nachrichten voneinander abhängig sein können. Als Beispiel kann der zweite Bitstrom, der von der zweiten Nachrichtenquelle S2 ausgegeben wird, entweder von einem Bitstrom abgeleitet werden, der aus einer einzelnen Nachrichtenquelle S ausgegeben wird, welche die Nachricht repräsentiert (siehe
Es ist anzumerken, dass das zugrundeliegende Konzept der „Netzcodierung“, wie oben erläutert, als alternative Lösung zum „Brute-Force“-Ansatz des wesentlichen Modifizierens der physikalischen Schicht (PHY) durch das Definieren eines gesamten optimalen Kanalcodes für ein heterogenes Funkkommunikationsnetz angesehen werden kann. Dieser Ansatz (des Definierens eines gesamten optimalen Kanalcodes für ein Funkkommunikationsnetz, das eine Mehrzahl von RATs unterstützt) würde möglicherweise zu einer (geringfügig) besseren Systemleistung verglichen mit der hier präsentierten Lösung führen. Eine wesentliche Änderung der PHY-Codierung wäre jedoch nur mit einer neuen Vorrichtungsgeneration möglich und würde die Integration der neuen PHY-Codierung in die verwandten Standards oder Systemauslegungen erfordern. Üblicherweise würde eine solche Integration viel Zeit, Aufwand und Standardisierungsarbeit involvieren. Außerdem ist eine wesentliche Änderung im PHY-Codierungsschema schwer in einen Standard zu integrieren, und ein beliebiger gesamter optimaler Code würde in jedem Fall die Gesamtkomplexität in einem Sender und/oder Empfänger erheblich erhöhen.It should be noted that the underlying concept of “network coding” as explained above is considered an alternative solution to the “brute force” approach of substantially modifying the physical layer (PHY) by defining an overall optimal channel code for a heterogeneous radio communication network can. This approach (of defining an overall optimal channel code for a radio communications network supporting a plurality of RATs) would potentially result in (slightly) better system performance compared to the solution presented here. However, a significant change in PHY coding would only be possible with a new generation of devices and would require integration of the new PHY coding into the related standards or system designs. Typically, such an integration would involve a lot of time, effort and standardization work. Furthermore, a significant change in the PHY coding scheme is difficult to incorporate into a standard, and any overall optimal code would, in any case, significantly increase the overall complexity in a transmitter and/or receiver.
Daher ist es insgesamt fraglich, ob irgendein „Brute-Force“-Ansatz einer wesentlichen Änderung des Kanalcodierungsschemas in einen optimalen Codierungsalgorithmus die zusätzliche Komplexität und Bemühungen zur Standardisierung und zur Ausarbeitung und Definition eines solchen optimalen Codierungsschemas wert wäre.Therefore, it is overall questionable whether any "brute force" approach to substantially modifying the channel coding scheme into an optimal coding algorithm would be worth the additional complexity and effort of standardization and of elaborating and defining such an optimal coding scheme.
Ganz im Gegensatz zum Brute-Force-Ansatz lässt das hier offenbarte Konzept einen ersten Übertragungsbitstrom unverändert (z.B. den Bitstrom, der über die gemeinsam genutzte und/oder die (quasi-) omnidirektionale Funkverbindung gesendet wird). Ein zweiter Übertragungsbitstrom wird modifiziert, indem ein kanalcodierter Bitstrom des ersten (ursprünglichen) Kanalcodierers 501 und ein zweiter Bitstrom, der gegebenenfalls durch einen zweiten (ursprünglichen) Kanalcodierer 502 kanalcodiert wird, kombiniert werden. Diese Modifikation kann durch eine im Sender nicht merklich erhöhte Komplexität erzielt werden, da der Kombinierer 430, 530 nur z.B. eine EXKLUSIV-ODER-Operation zur Senderfunktionalität hinzufügen kann (der Kombinierer 430, 530 und insbesondere eine EXKLUSIV-ODER-Operation, die im Kombinierer 430, 530 verwendet wird, können in Hardware oder in Software implementiert werden).In complete contrast to the brute force approach, the concept disclosed here leaves a first transmission bitstream unchanged (e.g. the bitstream sent over the shared and/or the (quasi-)omnidirectional radio link). A second transmission bitstream is modified by combining a channel-encoded bitstream from the first (original)
Was die Empfänger R1, R2 betrifft (die z.B. die Nachrichtensenken 540_1, 540_2 umfassen), hat der Entwickler die Wahl eines Kompromisses zwischen Leistungs- und Energieverbrauch. Der Entwickler kann die Wahl treffen, weiterhin traditionelle Decodierungsansätze ohne merkliche Leistungssteigerung anzuwenden. Alternativ dazu kann der Entwickler entscheiden, mehr Energie für ein komplexeres Decodierungsschema aufzuwenden (z.B. eine gemeinsame Trellis-Decodierung für eine gemeinsame Decodierung beider empfangener Bitströme), wie weiter unten detaillierter beschrieben wird.As for the receivers R1, R2 (which include, for example, the message sinks 540_1, 540_2), the designer has the choice of a trade-off between performance and energy consumption. The developer can make the choice to continue using traditional decoding approaches without a noticeable increase in performance. Alternatively, the designer may decide to spend more energy on a more complex decoding scheme (e.g., joint trellis decoding for joint decoding of both received bit streams), as described in more detail below.
Die in
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine zentrale Verarbeitung, wie z.B. eine koordinierte Multipoint- (CoMP)-Verarbeitung gegebenenfalls angewendet werden, um die an beiden Basisstationen BS1, BS2 empfangenen Signale zu kombinieren. In diesem Fall wird eine gemeinsame Decodierung auf der Basis wenigstens eines Bitstroms, der an der ersten Basisstation BS1 empfangen wird, und wenigstens eines Bitstroms, der an der zweiten Basisstation BS2 empfangen wird, vorgenommen. Typischerweise kann eine gemeinsame Decodierung an wenigstens drei empfangenen Bitströmen oder an allen empfangenen Bitströmen vorgenommen werden, wie in
Der z.B. kanalcodierte zweite Bitstrom B wird dann im Kombinierer C durch das Anwenden einer Operation wie z.B. einer EXKLUSIV-ODER-Operation auf den zweiten (z.B. kanalcodierten) Bitstrom B und den ersten kanalcodierten Bitstrom A modifiziert.The e.g. channel-coded second bitstream B is then modified in the combiner C by applying an operation such as an EXCLUSIVE OR operation to the second (e.g. channel-coded) bitstream B and the first channel-coded bitstream A.
Der erste kanalcodierte Bitstrom A wird dann über einen ersten Ausbreitungskanal 810, welcher der gemeinsam genutzten Funkverbindung 110 und dem RAT1-Ausbreitungskanal 510 von
Allgemein kann es gegebenenfalls möglich sein, wie in
Im Folgenden werden die beiden oben bezeichneten Fälle (lokale Kanaldecodierung/-verarbeitung, die hier als „keine CoMP“ bezeichnet wird; zentrale Kanaldecodierung/verarbeitung, die hier als CoMP bezeichnet wird) detailliert beschrieben. Im ersten Fall (d.h. keine CoMP) können unabhängige Kanaldecodierer in den Empfängern (z.B. Basisstationen BS1, BS2) vorgesehen werden, und im zweiten Fall, wo die an den mehreren Empfängern (z.B. Basisstation BS1, BS2) empfangenen Bitströme zu einem zentralen Ort gesendet werden, um gemeinsam kanaldecodiert und weiterverarbeitet zu werden (d.h. CoMP), kann ein gemeinsamer Kanaldecodierer vorgesehen werden, um eine gesamte gemeinsame Decodierung zu liefern.The two cases referred to above (local channel decoding/processing, referred to here as “no CoMP”; central channel decoding/processing, referred to here as CoMP) are described in detail below. In the first case (i.e. no CoMP), independent channel decoders can be provided in the receivers (e.g. base stations BS1, BS2), and in the second case where the bit streams received at the multiple receivers (e.g. base stations BS1, BS2) are sent to a central location To be jointly channel decoded and further processed (i.e. CoMP), a common channel decoder may be provided to provide overall joint decoding.
Unabhängige Kanaldecodierer (keine CoMP)Independent channel decoders (no CoMP)
Das klassische Butterfly-Schema, wie in
Während der erste kanalcodierte Bitstrom A über den ersten Ausbreitungskanal 810 gesendet wird und der kombinierte Bitstrom über den zweiten Ausbreitungskanal 820 gesendet wird, wie oben im Zusammenhang mit
In diesem Beispiel können die Kanaldecodierer 850_1 und 850_2 beide ausgelegt sein, zwei unabhängige Kanaldecodierer zu enthalten, einen zur Decodierung des empfangenen Bitstroms A und einen zur Decodierung des empfangenen Bitstroms B. In einer Legacy-Ausrüstung wird nur einer dieser beiden Kanaldecodierer verfügbar sein (z.B. arbeitet im Kanaldecodierer 850_1 nur der Kanaldecodierer für den empfangenen Bitstrom A, und im Kanaldecodierer 850_2 arbeitet nur der Decodierer für den empfangenen Bitstrom B). In erweiterten Empfängern (z.B. proprietäre Ausrüstung) kann der Kanaldecodierer 850_1 jedoch den empfangenen zweiten Bitstrom B generieren, indem z.B. die EXKLUSIV-ODER-Operation angewendet wird, und dann auch diesen Bitstrom kanalcodieren, um zusätzlich den wiederhergestellten zweiten Bitstrom b zu erhalten, und der Kanaldecodierer 850_2 kann den empfangenen ersten Bitstrom A generieren, indem z.B. die EXKLUSIV-ODER-Operation angewendet wird, und dann auch diesen Bitstrom kanalcodieren, um zusätzlich den wiederhergestellten zweiten Bitstrom b zu erhalten. In diesem Fall werden die einzelnen Nachrichtensenken 860_1 und 860_2 (die in verschiedenen entfernen Empfängern, wie z.B. in verschiedenen Basisstationen BS1, BS2, angeordnet sein können) jeweils den vollständigen Informationsausgang beider Nachrichtenquellen S1 und S2 empfangen.In this example, channel decoders 850_1 and 850_2 may both be configured to include two independent channel decoders, one for decoding the received bitstream A and one for decoding the received bitstream B. In legacy equipment, only one of these two channel decoders will be available (e.g. In channel decoder 850_1 only the channel decoder works for the received bit stream A, and in channel decoder 850_2 only the decoder works for the received bit stream B). However, in advanced receivers (e.g., proprietary equipment), the channel decoder 850_1 can generate the received second bitstream B, for example by applying the EXCLUSIVE OR operation, and then also channel encode this bitstream to additionally obtain the restored second bitstream b, and the Channel decoder 850_2 can generate the received first bitstream A, for example by applying the EXCLUSIVE OR operation, and then also channel encode this bitstream to additionally obtain the restored second bitstream b. In this case, the individual message sinks 860_1 and 860_2 (which may be located in different remote receivers, such as in different base stations BS1, BS2) will each receive the complete information output of both message sources S1 and S2.
Es ist zu beachten, dass jeder Kanaldecodierer 850_1 und 850_2 auch durch einen einzelnen Kanaldecodierer unter Verwendung einer gemeinsamen Decodierung auf der Basis z.B. eines gemeinsamen Trellis-Decodierungsschemas implementiert werden kann.Note that each channel decoder 850_1 and 850_2 can also be implemented by a single channel decoder using common decoding based on, for example, a common trellis decoding scheme.
Gemeinsamer Kanaldecodierer (CoMP)Common Channel Decoder (CoMP)
Der in
Im Allgemeinen müssen, mit Bezugnahme auf beide oben beschriebenen Szenarien (keine CoMP und CoMP), die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110, die erste direktionale Funkverbindung 120_1 und die zweite direktionale Funkverbindung 120_2 keine identischen Durchsatzraten aufweisen (obwohl identische Durchsatzraten verwendet werden können, wie vorstehend in Bezug auf die klassische Butterfly-Netzauslegung von
Als Beispiel können die erste und zweite direktionale Funkverbindung 120_1, 120_2 eine höhere Durchsatzrate als die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110 vorsehen. Falls der kombinierte Bitstrom über die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110 gesendet wird, wäre es in diesem Fall mit Bezugnahme auf das Beispiel von
Außerdem müssen die erste und zweite direktionale Funkverbindung 120_1, 120_2 und die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110 nicht einmal dieselbe Kapazität aufweisen. Das heißt, die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110 kann beispielsweise eine niedrigere Kapazität aufweisen als jede von der ersten und zweiten direktionalen Funkverbindung 120_1, 120_2. Die obige Offenbarung über verschiedene Durchsatzraten dieser Funkverbindungen gilt identisch für Funkverbindungen mit verschiedenen Kapazitäten, wobei es auch weiterhin möglich ist, die wichtigsten Teile des Bitstroms, der über die Funkverbindung mit höherer Kapazität gesendet wird, durch einen kombinierten Bitstrom, der über die Funkverbindung mit niedrigerer Kapazität gesendet wird, zu schützen.In addition, the first and second directional radio links 120_1, 120_2 and the shared
Alternativ dazu ist es auch möglich, mehrere Bits des Bitstroms, der über die Funkverbindung mit höherer Durchsatzrate gesendet wird, als die Anzahl von Bits zu kombinieren, die über die Funkverbindung mit niedrigerer Durchsatzrate zu senden sind. Dies könnte erzielt werden, indem die Bits des Bitstroms, der über die Funkverbindung mit höherer Durchsatzrate zu senden ist, mit wiederholten Bits des Bitstroms kombiniert werden, der über die Funkverbindung mit niedrigerer Durchsatzrate zu senden ist. In diesem Fall werden die wiederholten Bits vorzugsweise verschachtelt (d.h. die Sequenzreihenfolge wird gemäß einem vorherbestimmten, z.B. quasi-zufälligen, Verschachtelungsschema geändert), um z.B. verschiedene Verschachtelungsmuster zu erzeugen. Allgemein kann im Fall asymmetrischer Datenraten der Bitstrom der Funkverbindung mit der niedrigeren Datenrate nur mit einem Teil des Bitstroms der Funkverbindung mit der höheren Datenrate kombiniert werden.Alternatively, it is also possible to combine several bits of the bit stream to be sent over the higher throughput rate radio link as the number of bits to be sent over the lower throughput rate radio link. This could be achieved by combining the bits of the bitstream to be sent over the higher throughput radio link with repeated bits of the bitstream to be sent over the lower throughput radio link. In this case, the repeated bits are preferably interleaved (i.e., the sequence order is changed according to a predetermined, e.g., quasi-random, interleaving scheme), for example, to produce different interleaving patterns. In general, in the case of asymmetric data rates, the bit stream of the radio link with the lower data rate can only be combined with a part of the bit stream of the radio link with the higher data rate.
Wie oben angegeben, beziehen sich der erste und zweite Bitstrom a, b der beiden Nachrichtenquellen S1, S2 (siehe
Ein einfacher Weg zur Ableitung eines Bitstroms a, b aus einem Initialbitstrom, der die zu sendende Nachricht repräsentiert, ist, die vom Initialbitstrom codierten Informationen einfach in die Hälfte zu teilen, so dass der erste Bitstrom a und der zweite Bitstrom b eine gleiche Anzahl von Bits ai und bi aufweisen.A simple way to derive a bitstream a, b from an initial bitstream representing the message to be sent is to simply divide the information encoded by the initial bitstream in half, so that the first bitstream a and the second bitstream b have an equal number of Bits a i and b i have.
Für das nachstehend ausgeführte Beispiel kann angenommen werden, dass ein Standard-Kanalcodierer verwendet wird, um sowohl den Bitstrom a als auch den Bitstrom b kanalzucodieren. So können mit Bezugnahme auf
Wie für Fachleute klar ist, ist der in
Gemäß verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen werden jedoch die kanalcodierten Bitströme A und B nicht als solche gesendet, sondern es wird eine Art z.B. einer Netzcodierung verwendet, um wenigstens einen Teil der codierten Informationen zu senden, indem die kanalcodierten Bitströme A, B kombiniert werden, und indem wenigstens ein Teil der codierten Bitströme A, B durch einen kombinierten Bitstrom ersetzt wird, um gesendet zu werden. Beispielsweise könnten anstatt des Sendens von (A1,A2) und (B1,B2) dieselben Funkverbindungen und Bandbreiten verwendet werden, um (A1,A2) und z.B. (B1⊕A1, B2⊕A2) zu senden. Das heißt, der codierte Bitstrom (B1, B2) wird durch den kombinierten Bitstrom z.B. von (B1⊕A1, B2⊕A2) ersetzt. Das heißt, falls beispielsweise die zweite Funkverbindung, über die der Bitstrom gesendet wird, weniger fehleranfällig ist, wird die Kanaldecodierung die Tatsache nutzen, dass der kombinierte Bitstrom Informationen über den codierten ersten Bitstrom A enthält, um einige der Fehler zu korrigieren, die bei der Decodierung des codierten ersten Bitstrom (A1,A2) auftreten.However, according to various embodiments described herein, the channel coded bit streams A and B are not sent as such, but rather some form of, for example, network coding is used to send at least a portion of the coded information by combining the channel coded bit streams A, B, and by at least part of the coded bit streams A, B is replaced by a combined bit stream in order to be sent. For example, instead of sending (A1,A2) and (B1,B2), the same radio links and bandwidths could be used to send (A1,A2) and, for example, (B1⊕A1, B2⊕A2). This means that the coded bit stream (B1, B2) is replaced by the combined bit stream of, for example, (B1⊕A1, B2⊕A2). That is, for example, if the second radio link over which the bitstream is sent is less error prone, channel decoding will use the fact that the combined bitstream contains information about the encoded first bitstream A to correct some of the errors involved in the Decoding of the coded first bit stream (A1,A2) occurs.
Im obigen Beispiel wurde der kombinierte Bitstrom durch (B1⊕A1, B2⊕A2) veranschaulicht. Es kann jedoch eine beliebige andere Kombination verwendet werden, wie (A1,A2) und (B1, B2⊕A2) oder (B1, B1⊕A1) oder (B1, B1⊕A2) oder (B1, B2⊕A1) oder (B2, B1⊕A1) oder (B2, B1⊕A2) oder (B2, B2⊕A1) oder (B2, B2⊕A2). Eine weitere mögliche Kombination codierter Bitströme A und B wäre, z.B. (A1,A2) für den codierten ersten Bitstrom zu verwenden, der über die erste Funkverbindung zu senden ist, und z.B. (B1,A2) für den kombinierten Bitstrom zu verwenden, der über die zweite Funkverbindung zu senden ist. In diesem Fall wird B2 weggelassen, kann aber aus der Kanaldecodierung wiederhergestellt werden, da B2 wegen seiner Generierung durch einen Kanalcodierer, z.B. den Kanalcodierer 1000 von
In den obigen Beispielen wird der kanalcodierte erste Bitstrom (A1,A2) über die erste Funkverbindung gesendet (die z.B. eine der direktionalen Funkverbindungen 120_1, 120_2 sein kann), während der kombinierte Bitstrom über die zweite Funkverbindung gesendet wird (welche die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110 sein könnte). Klarerweise sind die codierten Bitströme A und B jedoch im obigen Schema austauschbar, d.h. „A“ kann durch „B“ ersetzt werden (das heißt, A1 kann durch B1 ersetzt werden, und A2 kann durch B2 ersetzt werden), und „B“ kann durch „A“ ersetzt werden (das heißt, B1 kann durch A1 ersetzt werden, und B2 kann durch A2 ersetzt werden).In the examples above, the channel-encoded first bitstream (A1,A2) is sent over the first radio link (which may be, for example, one of the directional radio links 120_1, 120_2), while the combined bitstream is sent over the second radio link (which is the shared
Ferner wird vorgeschlagen, die Kanalqualitäten der wenigstens zwei Funkverbindungen (z.B. der gemeinsam genutzten Funkverbindung 110 und wenigstens einer von der ersten und zweiten direktionalen Funkverbindung 120_1, 120_2) zu evaluieren, und als Funkverbindung, über die der codierte Bitstrom gesendet wird, (d.h. (A1,A2) oder (B1,B2)), die Funkverbindung mit der schlechteren Kanalqualität zu wählen, und als Funkverbindung, über die der kombinierte Bitstrom gesendet wird, die Funkverbindung mit der besseren Kanalqualität zu wählen. Das heißt, falls als Beispiel die zweite Funkverbindung (z.B. die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110) besser ist als die erste Funkverbindung (z.B. eine von der ersten oder zweiten direktionalen Funkverbindung 120_1, 120_2), führt die Kombination von (A1, A2), gesendet über die erste Funkverbindung, und z.B. (B1, B2⊕A2), gesendet über die zweite Funkverbindung, zu einem besseren Decodierungsergebnis als die umgekehrte Funkverbindungswahl. In diesem Kontext kann eine „bessere“ Funkverbindung oder Funkverbindung mit der besseren Qualität bedeuten, dass diese Funkverbindung ein höheres SNR (Signal-RauschVerhältnis) oder ein höheres SINR (Signal-Interferenz-plus-Rausch-Verhältnis) aufweist oder weniger verrauscht ist.Furthermore, it is proposed to evaluate the channel qualities of the at least two radio links (e.g. the shared
In dem Fall, dass die Kanalqualität auf der ersten Funkverbindung (z.B. auf einer der direktionalen Funkverbindungen 120_1, 120_2) besser ist verglichen mit der zweiten Funkverbindung (z.B. der gemeinsam genutzten Funkverbindung 110), kann mit Bezugnahme auf das oben angegebene Beispiel der codierte erste Bitstrom (A1, A2) dann über die zweite Funkverbindung gesendet werden, und kann z.B. (B1, B2⊕A2) dann über die erste Funkverbindung gesendet werden. In beiden Fällen treibt die Funkverbindung mit der besseren Qualität die Anzahl von Fehlern aus der Funkverbindung mit der schlechteren Qualität nach unten. Wie bereits in
Wie oben angegeben, wird wenigstens ein Teil des ersten Bitstroms (d.h. der erste Bitstrom oder Teile von diesem, wie z.B. ein Subsatz der Bits des ersten Bitstroms) mit wenigstens einem Teil des zweiten Bitstroms (d.h. der zweite Bitstrom oder Teile von diesem, wie z.B. ein Subsatz der Bits des zweiten Bitstroms) kombiniert. Einige der vorgeschlagenen Mapping-Ansätze des ersten Bitstroms A_n ∋ (0,1),n = 0,1,... und des zweiten Bitstroms B_n ∋ (0,1), n = 0,1, ... sind in Tabelle 1 zusammengefasst (es ist zu beachten, dass sich in Tabelle 1 die Notation von Ai zu A_n und von Bi zu B_n geringfügig ändert). Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, unterscheidet sich dieses neue Verbindungs-Mapping (oder diese sogenannte neue Bitstromkombination) vom klassischen Schema des Sendens von A_n auf einer Funkverbindung und B_n auf einer anderen Funkverbindung. Wie oben angegeben, können A_n und B_n die Ausgänge der PHY-Kanalcodierung repräsentieren (z.B. der Kanalcodierer 401, 501, 801 bzw. 402, 502, 802, die möglicherweise weiterverarbeitet werden durch einen Bit-Interleaver z.B. für eine Quasi-Randomisierung der Reihenfolge der Bits und/oder eine Punktierungsstufe, die ausgelegt ist, einige der codierten Bits zu löschen, um die Coderate zu modifizieren). Tabelle 1
Zusammenfassend wird hier ein Ansatz offenbart, um über zwei getrennte Funkverbindungen gesendete Daten unter Verwendung von z.B. Netzcodierungstechniken kanalzucodieren und diese zu decodieren, z.B. diese gemeinsam zu decodieren, was die Anzahl von Fehlern reduzieren kann, ohne irgendeinen Datenmehraufwand hinzuzufügen, verglichen mit einem Szenario, wo die über die beiden getrennten Funkverbindungen gesendeten Daten unabhängig decodiert würden. Dieser Ansatz kann verwendet werden, um die Menge an Fehlern zu minimieren, wenn der Kanaldecodierer nur Zugriff auf zwei der Funkverbindungen hat, während gleichzeitig die gesamten empfangenen Informationen von beliebigen zwei Funkverbindungen wiederhergestellt werden können. Auf diese Weise könnten nicht nur Fehler von einer beliebigen Funkverbindung ignoriert werden (da jede Funkverbindung als redundant angesehen werden kann), sondern es ist auch möglich, nur zwei verfügbare Funkverbindungen z.B. an einer einzelnen Basisstation zu verwenden, um die gesamten Informationen mit typischerweise weniger Fehlern als im klassischen Fall zu erhalten. Ferner ist aus den Bitstrom-Mapping-Beispielen von Tabelle 1 anzumerken, dass entweder die EXKLUSIV-ODER-Operation auf den gesamten kanalcodierten ersten Bitstrom oder nur auf einen Teil des kanalcodierten ersten Bitstroms angewendet werden kann. Ähnlich kann die EXKLUSIV-ODER-Codierungsoperation auf den gesamten (z.B. kanalcodierten) zweiten Bitstrom oder nur auf einen Teil des (z.B. kanalcodierten) zweiten Bitstroms angewendet werden.In summary, disclosed here is an approach to channel encode and decode data sent over two separate radio links using e.g. network coding techniques, e.g. decoding them together, which can reduce the number of errors without adding any data overhead compared to a scenario where the data sent over the two separate radio links would be decoded independently. This approach can be used to minimize the amount of errors when the channel decoder only has access to two of the radio links, while at the same time being able to recover all received information from any two radio links. In this way, not only could errors from any radio link be ignored (since each radio link can be considered redundant), but it is also possible to use only two available radio links e.g. at a single base station to transmit the entire information with typically fewer errors than in the classic case. Further, from the bitstream mapping examples of Table 1, it is noted that either the EXCLUSIVE OR operation can be applied to the entire channel-encoded first bitstream or to only a portion of the channel-encoded first bitstream. Similarly, the EXCLUSIVE OR encoding operation can be applied to the be applied to the entire (eg channel-coded) second bit stream or only to a part of the (eg channel-coded) second bit stream.
Falls die von der einzelnen Quelle S ausgegebene Nachricht nicht zu einem zentralen Ort für eine Kanaldecodierung gesendet werden soll, sondern an jeder Basisstation BS1 und BS2 decodiert werden soll (d.h. die wiederhergestellten Quellbitströme a und b sind erforderlich, um an jeder einzelnen Basisstation BS1 oder BS2 wiederhergestellt zu werden), sollte so die hybride Auslegung, wie oben beschrieben, die am besten angepasste sein. Das heißt, als Beispiel kann der codierte erste Bitstrom (A1, A2) über die schwächere gemeinsam genutzte Funkverbindung 110 (z.B. Wi-Fi, LTE, etc.) gesendet werden, und der erste und zweite kombinierte Bitstrom, z.B. (B1, B2⊕A2) und (B1⊕A1, B2) können über die besseren direktionalen Funkverbindungen 120_1 bzw. 120_2 gesendet werden. Es ist zu beachten, dass die direktionalen Funkverbindungen 120_1 und 120_2 typischerweise die Funkverbindungen mit dem höheren Durchsatz als die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110_1 sind. Dieses hybride Butterfly-Szenario wird als Beispiel in
Gemäß einer weiteren Möglichkeit könnte auch die Funkverbindung mit dem höheren Durchsatz (z.B. eine oder beide der direktionalen Funkverbindungen 120_1, 120_2) verwendet werden, um einen Bitstrom zu senden, der teilweise oder gänzlich kanaluncodiert ist, und verzögerungskritische Sektionen würden geschützt werden, z.B. durch die gemeinsam genutzte Funkverbindung mit niedrigerem Durchsatz (z.B. die gemeinsam genutzte Funkverbindung 110, wie z.B. Wi-Fi, LTE, etc.).According to a further possibility, the radio link with the higher throughput (e.g. one or both of the directional radio links 120_1, 120_2) could also be used to send a bit stream that is partially or entirely channel-uncoded, and delay-critical sections would be protected, e.g. by the lower throughput shared radio link (e.g., shared
Gemäß noch einer weiteren Möglichkeit kann sogar eine Übertragung ohne jegliche Netzcodierung möglich sein, wie:
- (i) Senden des codierten ersten Bitstroms (A1,A2) über die erste Funkverbindung und Senden des (nicht-codierten) zweiten Bitstroms (b_n,b_n) über die zweite Funkverbindung, wobei b_n den Eingängen des zweiten
402, 502, 802 entspricht (es ist zu beachten, dass in diesem Fall die zweite Funkverbindung keine Kanalcodierung und auch keine Netzcodierung verwendet); oderKanalcodierers - (ii) Senden des codierten ersten Bitstroms (A1,A2) über die erste Funkverbindung und Senden des (nicht-codierten) ersten Bitstroms (a_n,b_n) über die zweite Funkverbindung, wobei a_n und b_n den Eingängen der jeweiligen ersten und zweiten Kanalcodierer 401, 501, 801
402, 502, 802 entsprechen (es ist zu beachten, dass in diesem Fall die zweite Funkverbindung keine Kanalcodierung und auch keine Netzcodierung verwendet).und
- (i) sending the coded first bit stream (A1, A2) over the first radio link and sending the (non-coded) second bit stream (b_n, b_n) over the second radio link, where b_n corresponds to the inputs of the
402, 502, 802 (it should be noted that in this case the second radio connection does not use channel coding or network coding); orsecond channel encoder - (ii) sending the coded first bit stream (A1, A2) over the first radio link and sending the (non-coded) first bit stream (a_n, b_n) over the second radio link, where a_n and b_n correspond to the inputs of the respective first and
401 , 501, 801 and 402, 502, 802 (note that in this case the second radio connection does not use channel coding or network coding).second channel encoders
Ähnlich könnten die obigen Übertragungsschemata auch ohne Netzcodierung auf die erste Funkverbindung angewendet werden, und einige unterschiedliche Kombinationen unter diesen können dann auf beide Funkverbindungen angewendet werden (d.h. in den obigen Übertragungsschemata kann „A“ durch „B“ ersetzt werden, und „B“ kann durch „A“ ersetzt werden).Similarly, the above transmission schemes could also be applied to the first radio link without network coding, and some different combinations among them can then be applied to both radio links (i.e. in the above transmission schemes, "A" can be replaced by "B", and "B" can be replaced by “A”).
Verschiedene Empfängerarchitekturen sind für den Betrieb in einem Funkkommunikationsnetz möglich, wie hier beschrieben. Die Empfängerarchitektur kann in Abhängigkeit davon gewählt werden, z.B. welche Informationen gesendet wurden, welche Informationen gewünscht werden, und von der Qualität der Funkverbindungen, über welche die Informationen gesendet werden. Various receiver architectures are possible for operation in a radio communications network, as described herein. The receiver architecture can be chosen depending on, for example, what information was sent, what information is desired, and the quality of the radio connections over which the information is sent.
Immer werden wenigstens zwei Bitströme, d.h. wenigstens ein erster Bitstrom und ein zweiter Bitstrom, von einer Basisstation BS1 oder von zwei oder mehreren Basisstationen BS1, BS2, ..., etc., empfangen.At least two bit streams, i.e. at least a first bit stream and a second bit stream, are always received from a base station BS1 or from two or more base stations BS1, BS2, ..., etc.
In allen Fällen kann ein Empfänger, der ausgelegt ist, in einem Funkkommunikationsnetz zu arbeiten, wie hier beschrieben, eine Kanaldecodierer-Ausrüstung umfassen. Der Empfänger kann einen ersten Empfängerzweig umfassen, der ausgelegt ist, einen ersten Bitstrom zu empfangen, wobei der empfangene erste Bitstrom eine Rekonstruktion des kanalcodierten ersten Bitstroms ist, der über die erste Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes gesendet wird. Der Empfänger kann ferner einen zweiten Empfängerzweig umfassen, der ausgelegt ist, einen kombinierten Bitstrom zu empfangen, wobei der empfangene kombinierte Bitstrom eine Rekonstruktion des kombinierten Bitstroms ist, der über die zweite Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes gesendet wird, wobei der gesendete kombinierte Bitstrom eine Kombination des kanalcodierten ersten Bitstroms mit dem zweiten Bitstrom ist, und wobei der erste Bitstrom und der zweite Bitstrom eine Nachricht repräsentieren.In all cases, a receiver designed to operate in a radio communications network as described herein may include channel decoder equipment. The receiver may include a first receiver branch configured to receive a first bitstream, the received first bitstream being a reconstruction of the channel-coded first bitstream transmitted over the first radio link of the radio communications network. The receiver may further comprise a second receiver branch configured to receive a combined bit stream, the received combined bit stream being a reconstruction of the combined bit stream transmitted over the second radio link of the radio communications network, the transmitted combined bit stream being a combination of the channel encoded first bitstream with the second bitstream, and wherein the first bitstream and the second bitstream represent a message.
Ferner kann der Empfänger einen Kanaldecodierer umfassen, der für eine Kanaldecodierung des empfangenen ersten Bitstroms und des empfangenen kombinierten Bitstroms ausgelegt ist. Gemäß einer ersten Möglichkeit werden der empfangene erste Bitstrom und der empfangene kombinierte Bitstrom an jeder Basisstation kanaldecodiert, d.h. die vollständigen Informationen der Nachricht sollen an jeder Basisstation wiederhergestellt werden (lokale Verarbeitung, d.h. keine CoMP). In diesem Fall wird ein einzelner Kanaldecodierer zum Decodieren des empfangenen ersten Bitstroms und des empfangenen kombinierten Bitstroms an jeder Basisstation BS1, BS2, ..., implementiert, wie bereits vorstehend erläutert. Dieser einzelne Kanaldecodierer kann eine gemeinsame Trellis-Kanaldecodierung des empfangenen ersten Bitstroms und des empfangenen kombinierten Bitstroms vornehmen.Furthermore, the receiver may comprise a channel decoder which is designed for channel decoding of the received first bit stream and the received combined bit stream. According to a first possibility, the received first bit stream and the received combined bit stream are channel decoded at each base station, ie the complete information of the message is to be restored at each base station (local processing, ie no CoMP). In this case, a single channel decoder for decoding the received first bit stream and the received combined bit stream is implemented at each base station BS1, BS2, ..., as already explained above. This single channel decoder can perform common trellis channel decoding of the received first bit stream and the received combined bit stream.
Dieser Fall einer an der Basisstation lokalisierten Kanaldecodierung (d.h. „lokalen Verarbeitung“) ist im mittleren Teil von
Falls die empfangenen Bitströme 1211, 1221 und 1212, 1222 an einem einzelnen Ort kanaldecodiert werden müssen („zentrale Verarbeitung“ oder CoMP), sind einige Möglichkeiten für eine Empfänger- und Kanaldecodierungsarchitektur durchführbar. Als Beispiel, wie im oberen Teil von
Die Netzcodierungs-Bestimmungsstufen 1241, 1242 bestimmen, ob jeweils der empfangene erste Bitstrom 1211 oder 1212 und jeweils der empfangene zweite Bitstrom 1221 oder 1222 netzcodiert sind oder nicht. Falls der zweite empfangene Bitstrom 1221 oder 1222 ein empfangener kombinierter Bitstrom ist, wie oben erläutert, bestimmt die jeweilige Netzcodierungs-Bestimmungsstufe 1241 oder 1242 die Netzcodierung. In diesem Fall kann der empfangene kombinierte Bitstrom 1221 oder 1222 im jeweiligen Puffer 1243 oder 1244 gespeichert werden, und der erste empfangene Bitstrom 1211 oder 1212 kann im jeweiligen Kanaldecodierer 1245 oder 1246 kanaldecodiert werden. Nur in dem Fall, dass ein Fehler während der Decodierung des empfangenen ersten Bitstroms 1211 oder 1212 auftritt, wird oder werden der empfangene kombinierte Bitstrom 1221 oder 1222 - oder die jeweiligen Teile davon, wo der Fehler aufgetreten ist - zur Fehlerkorrektur verwendet. In diesem Fall kann der gemeinsame Kanaldecodierer 1247 verwendet werden, um die erforderlichen Teile des empfangenen kombinierten Bitstroms 1221, 1222 kanalzudecodieren, um jeweils die Fehler des empfangenen ersten Bitstroms 1211 oder 1212 zu korrigieren.The network coding determination stages 1241, 1242 determine whether each of the received
Gemäß einer weiteren Empfängerarchitektur ist der gemeinsame Empfänger 1240, wie oben veranschaulicht, nicht an einem einzelnen Ort angeordnet, sondern ist an jeder Basisstation BS1, BS2 dupliziert. So ist es auch möglich, das oben beschriebene Schema der Verwendung eines Puffers 1243, 1244 zum temporären Speichern redundanter Informationen (z.B. Paritätsbits) aus dem empfangenen kombinierten Bitstrom für eine lokale Verarbeitung an jeder Basisstation BS1, BS2 anzuwenden. In diesem Fall umfasst die erste Basisstation BS1 die Netzcodierungs-Bestimmungsstufe 1241, den Puffer 1243, den Kanaldecodierer 1245 und den Kanaldecodierer 1247 für eine gemeinsame Kanaldecodierung in dem Fall, dass ein Fehler im Kanaldecodierer 1245 auftritt (es ist zu beachten, dass der Kanaldecodierer 1247 dann nicht länger ein gemeinsamer Kanaldecodierer ist, sondern ein einzelner, lokaler Kanaldecodierer). Die zweite Basisstation BS2 kann dann die Netzcodierungs-Bestimmungsstufe 1242, den Puffer 1244, den Kanaldecodierer 1246 und eine Replik des Kanaldecodierers 1247 umfassen, die ausgelegt ist, in dem Fall zu arbeiten, dass ein Fehler im Kanaldecodierer 1246 auftritt.According to another receiver architecture, the
Mit anderen Worten veranschaulicht der obere Teil von
Der untere Teil von
Es ist anzumerken, dass es der gemeinsame Kanaldecodierungsansatz, wie im unteren Teil von
Simulationen zur Leistungsevaluierung wurden vorgenommen, um die Durchführbarkeit der Verwendung einer Netzcodierung in einem Mehrfachfunkverbindungs-Szenario zu verifizieren, wie hier beschrieben.
Jeder Kanalcodierer 1401, 1402 hat z.B. eine Constraint-Länge von 7 und ist der Kanalcodierer, der in WLAN-Produkten zu finden ist, die auf IEEE 802.11-Standards basieren, hier verwendet mit einer Rate R = k/n = 1/2. Zur Verbesserung des Fehlerschutzes wurde ein (7,[133,171]8) Faltungscode gewählt (d.h. eine Constraint-Länge von 7 mit Generatorpolynomen 1338 und 1718), was z.B. die maximale Distanz zwischen Codewörtern maximiert. [133,171] in Oktalzahlen entspricht [1011011,1111001] in Binärzahlen, wie in
Der beispielhafte Kombinierer, wie in
Die Decodierung der über beide Funkverbindungen 810, 820 empfangenen Bitströme wurde mit einer gemeinsamen Trellis-Decodierung vorgenommen, bei der beide Verbindungem gleichzeitig decodiert werden. Zu diesem Zweck wurde angenommen, dass die Anzahl von Speicherelementen beider Codierer 1401, 1402 addiert wurde, und für jeden Trellis-Übergang wurden zwei Eingangsinformationsbits angenommen. Die Decodierung wird durch einen (2,1,7) Viterbi-Decodierer vorgenommen.The bit streams received via both
Wie aus
BEISPIELEEXAMPLES
Die folgenden Beispiele umfassen weitere Ausführungsformen.The following examples include further embodiments.
Beispiel 1 ist ein Verfahren zur Verarbeitung einer Nachricht, die in einem Funkkommunikationsnetz zu senden ist, welches Verfahren umfasst: Kanalcodieren eines ersten Bitstroms, der eine Nachricht repräsentiert; Kombinieren wenigstens eines Teils des kanalcodierten ersten Bitstroms mit wenigstens einem Teil eines zweiten Bitstroms, um einen kombinierten Bitstrom zu generieren, welcher zweite Bitstrom wenigstens teilweise die Nachricht repräsentiert; wobei der kanalcodierte erste Bitstrom ausgelegt ist, über eine erste Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes gesendet zu werden, und der kombinierte Bitstrom ausgelegt ist, über eine zweite Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes gesendet zu werden.Example 1 is a method for processing a message to be transmitted in a radio communications network, comprising: channel coding a first bit stream representing a message; combining at least a portion of the channel-encoded first bitstream with at least a portion of a second bitstream to generate a combined bitstream, which second bitstream at least partially represents the message; wherein the channel-coded first bit stream is designed to be sent over a first radio link of the radio communications network, and the combined bit stream is designed to be sent over a second radio link of the radio communications network.
In Beispiel 2 kann der Gegenstand von Beispiel 1 gegebenenfalls umfassen, dass das Funkkommunikationsnetz ein heterogenes drahtloses Netz ist, das eine erste Funkzugriffstechnologie und eine zweite Funkzugriffstechnologie umfasst, und dass die erste Funkverbindung eine Funkverbindung der ersten Funkzugriffstechnologie ist, und die zweite Funkverbindung eine Funkverbindung der zweiten Funkzugriffstechnologie ist.In Example 2, the subject matter of Example 1 may optionally include that the radio communications network is a heterogeneous wireless network comprising a first radio access technology and a second radio access technology, and that the first radio link is a radio link of the first radio access technology, and the second radio link is a radio link of the second radio access technology.
In Beispiel 3 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 2 gegebenenfalls umfassen, dass eine von der ersten Funkverbindung und der zweiten Funkverbindung eine quasi-omnidirektionale Funkverbindung ist, und die andere Funkverbindung eine direktionale Funkverbindung ist.In Example 3, the subject matter of any of Examples 1 to 2 may optionally include one of the first radio link and the second radio link being a quasi-omnidirectional radio link and the other radio link being a directional radio link.
In Beispiel 4 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 3 gegebenenfalls umfassen: Evaluieren der Kanalqualitäten der beiden Funkverbindungen; und
Wählen als erste Funkverbindung jener, welche die schlechtere Kanalqualität aufweist, und Wählen als zweite Funkverbindung jener, welche die bessere Kanalqualität aufweist.In Example 4, the subject matter of any of Examples 1 to 3 may optionally include: evaluating the channel qualities of the two radio links; and
Select the one that has the poorer channel quality as the first radio connection and select the one that has the better channel quality as the second radio connection.
In Beispiel 5 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 4 gegebenenfalls umfassen: Kreuzschalten der Übertragung des codierten ersten Bitstroms und des kombinierten Bitstroms, so dass der codierte erste Bitstrom ausgelegt ist, über die zweite Funkverbindung gesendet zu werden, und der kombinierte Bitstrom ausgelegt ist, über die erste Funkverbindung gesendet zu werden.In Example 5, the subject matter of any of Examples 1 to 4 may optionally include: cross-switching the transmission of the coded first bitstream and the combined bitstream such that the coded first bitstream is configured to be sent over the second radio link and the combined bitstream is configured to be sent over the first radio connection.
In Beispiel 6 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 5 gegebenenfalls umfassen, dass der zweite Bitstrom kanalcodiert wird.In Example 6, the subject matter of any of Examples 1 to 5 may optionally include channel-coding the second bit stream.
In Beispiel 7 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 6 gegebenenfalls umfassen, dass das Kombinieren eine EXKLUSIV-ODER-Verarbeitung an wenigstens dem Teil des kanalcodierten ersten Bitstroms und wenigstens dem Teil des zweiten Bitstroms verwendet.In Example 7, the subject matter of any of Examples 1 to 6 may optionally include combining using EXCLUSIVE-OR processing on at least the portion of the channel-encoded first bitstream and at least the portion of the second bitstream.
In Beispiel 8 kann der Gegenstand von Beispiel 7 gegebenenfalls umfassen, dass höchstens jedes zweite Bit des kombinierten Bitstroms unter Verwendung einer EXKLUSIV-ODER-Verarbeitung an dem kanalcodierten ersten Bitstrom und dem zweiten Bitstrom generiert wird.In Example 8, the subject matter of Example 7 may optionally include generating at most every other bit of the combined bitstream using exclusive-or processing on the channel-encoded first bitstream and the second bitstream.
In Beispiel 9 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 8 gegebenenfalls umfassen, dass das Kombinieren eine ratenlose Codierung des kanalcodierten ersten Bitstroms und des zweiten Bitstroms verwendet.In Example 9, the subject matter of any of Examples 1 to 8 may optionally include combining using rateless coding of the channel-encoded first bitstream and the second bitstream.
In Beispiel 10 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 9 gegebenenfalls umfassen, dass das Kombinieren eine Raptor-Codierung des kanalcodierten ersten Bitstroms und des zweiten Bitstroms verwendet.In Example 10, the subject matter of any of Examples 1 to 9 may optionally include combining using Raptor encoding of the channel-encoded first bitstream and the second bitstream.
In Beispiel 11 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 10 gegebenenfalls umfassen, dass der erste Bitstrom und der zweite Bitstrom von einem einzelnen Bitstrom abgeleitet werden, der die Nachricht repräsentiert.In Example 11, the subject matter of any of Examples 1 to 10 may optionally include the first bitstream and the second bitstream being derived from a single bitstream representing the message.
In Beispiel 12 kann der Gegenstand von Beispiel 11 gegebenenfalls umfassen, dass die im zweiten Bitstrom enthaltenen Bits redundante Bits der Bits sind, die im ersten Bitstrom enthalten sind.In Example 12, the subject matter of Example 11 may optionally include the bits included in the second bit stream being redundant bits of the bits included in the first bit stream.
Beispiel 13 ist ein Verfahren zur Codierung von Daten in einem Funkkommunikationsnetz, welches Verfahren umfasst: Kanalcodieren eines ersten Bitstroms, der eine Nachricht repräsentiert; Modifizieren eines zweiten Bitstroms, der wenigstens teilweise die Nachricht repräsentiert, durch ein Kombinieren von Bits davon mit Bits des kanalcodierten ersten Bitstroms; wobei der kanalcodierte erste Bitstrom ausgelegt ist, über eine erste Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes gesendet zu werden, und der kombinierte Bitstrom ausgelegt ist, über eine zweite Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes gesendet zu werden.Example 13 is a method for encoding data in a radio communications network, comprising methods: channel encoding a first bit stream representing a message; modifying a second bitstream that at least partially represents the message by combining bits thereof with bits of the channel-encoded first bitstream; wherein the channel-coded first bit stream is designed to be sent over a first radio link of the radio communications network, and the combined bit stream is designed to be sent over a second radio link of the radio communications network.
In Beispiel 14 kann der Gegenstand von Beispiel 13 gegebenenfalls umfassen, dass das Funkkommunikationsnetz ein heterogenes drahtloses Netz ist, das eine erste Funkzugriffstechnologie und eine zweite Funkzugriffstechnologie umfasst, und dass die erste Funkverbindung eine Funkverbindung der ersten Funkzugriffstechnologie ist, und die zweite Funkverbindung eine Funkverbindung der zweiten Funkzugriffstechnologie ist.In Example 14, the subject matter of Example 13 may optionally include that the radio communications network is a heterogeneous wireless network comprising a first radio access technology and a second radio access technology, and that the first radio link is a radio link of the first radio access technology, and the second radio link is a radio link of the second radio access technology.
Beispiel 15 ist ein Verfahren zur Kanaldecodierung in einem Funkkommunikationsnetz, welches Verfahren umfasst: Empfangen eines ersten Bitstroms, wobei der empfangene erste Bitstrom eine Rekonstruktion eines kanalcodierten ersten Bitstroms ist, der über eine erste Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes gesendet wird; Empfangen eines kombinierten Bitstroms, wobei der empfangene kombinierte Bitstrom eine Rekonstruktion eines kombinierten Bitstroms ist, der über eine zweite Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes gesendet wird, wobei der gesendete kombinierte Bitstrom eine Kombination wenigstens eines Teils des kanalcodierten ersten Bitstroms mit wenigstens einem Teil des zweiten Bitstroms ist, wobei der erste Bitstrom und der zweite Bitstrom eine Nachricht repräsentieren; und Kanaldecodieren des empfangenen ersten Bitstroms und des empfangenen kombinierten Bitstroms.Example 15 is a method for channel decoding in a radio communications network, comprising methods: receiving a first bitstream, the received first bitstream being a reconstruction of a channel-encoded first bitstream transmitted over a first radio link of the radio communications network; Receiving a combined bit stream, the received combined bit stream being a reconstruction of a combined bit stream sent over a second radio link of the radio communications network, the transmitted combined bit stream being a combination of at least a portion of the channel-coded first bit stream with at least a portion of the second bit stream, wherein the first bitstream and the second bitstream represent a message; and channel decoding the received first bitstream and the received combined bitstream.
In Beispiel 16 kann der Gegenstand von Beispiel 15 gegebenenfalls umfassen, dass eine gemeinsame Trellis-Kanaldecodierung des empfangenen ersten Bitstroms und des empfangenen kombinierten Bitstroms vorgenommen wird.In Example 16, the subject matter of Example 15 may optionally include performing a common trellis channel decoding of the received first bitstream and the received combined bitstream.
In Beispiel 17 kann der Gegenstand eines der Beispiele 15 bis 16 gegebenenfalls umfassen: Puffern des empfangenen kombinierten Bitstroms; und Verwenden des gepufferten kombinierten Bitstroms zur Kanaldecodierung nur in dem Fall, dass ein Decodierungsfehler bei der Kanaldecodierung des empfangenen ersten Bitstroms auftritt.In Example 17, the subject matter of any of Examples 15 to 16 may optionally include: buffering the received combined bit stream; and using the buffered combined bitstream for channel decoding only in the event that a decoding error occurs in channel decoding of the received first bitstream.
In Beispiel 18 kann der Gegenstand der Beispiele 15 bis 17 gegebenenfalls umfassen, dass wenigstens einer von dem empfangenen ersten Bitstrom und dem empfangenen kombinierten Bitstrom über eine gemeinsam genutzte Funkverbindung gesendet wird und sowohl an einer ersten Basisstation als auch an einer zweiten Basisstation empfangen wird; der andere von dem empfangenen ersten Bitstrom und dem empfangenen kombinierten Bitstrom über eine erste direktionale Funkverbindung gesendet wird und nur an der ersten Basisstation empfangen wird; und ein Kanaldecodieren an einem zentralen Ort auf der Basis der Bitströme, die über die gemeinsam genutzte Funkverbindung empfangen werden, und des Bitstroms, der über die erste direktionale Funkverbindung empfangen wird, vorgenommen wird.In Example 18, the subject matter of Examples 15 to 17 may optionally include at least one of the received first bitstream and the received combined bitstream being transmitted over a shared radio link and being received at both a first base station and a second base station; the other from the received first bit stream and the received combined bit stream is sent over a first directional radio link and is received only at the first base station; and channel decoding is performed at a central location based on the bit streams received over the shared radio link and the bit stream received over the first directional radio link.
In Beispiel 19 kann der Gegenstand von Beispiel 18 gegebenenfalls umfassen, dass ein dritter Bitstrom über eine zweite direktionale Funkverbindung gesendet wird und nur an der zweiten Basisstation empfangen wird; und die Kanaldecodierung an dem zentralen Ort ferner auf der Basis der Bitströme vorgenommen wird, die über die zweite direktionale Funkverbindung empfangen werden.In Example 19, the subject matter of Example 18 may optionally include a third bit stream being transmitted over a second directional radio link and received only at the second base station; and the channel decoding is further performed at the central location based on the bit streams received over the second directional radio link.
Beispiel 20 ist ein Sender eines Funkkommunikationsnetzes, umfassend: einen ersten Kanalcodierer, welcher ausgelegt ist, einen ersten Bitstrom kanalzucodieren, der eine Nachricht repräsentiert; einen Kombinierer, der ausgelegt ist, wenigstens einen Teil des kanalcodierten ersten Bitstroms mit wenigstens einem Teil eines zweiten Bitstroms zu kombinieren, wobei der zweite Bitstrom wenigstens teilweise die Nachricht repräsentiert, wobei der Kombinierer einen kombinierten Bitstrom generiert; einen ersten Senderzweig, der den kanalcodierten ersten Bitstrom über eine erste Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes sendet; und einen zweiten Senderzweig, der den kombinierten Bitstrom über eine zweite Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes sendet.Example 20 is a transmitter of a radio communications network comprising: a first channel encoder configured to channel encode a first bit stream representing a message; a combiner configured to combine at least a portion of the channel-encoded first bitstream with at least a portion of a second bitstream, the second bitstream at least partially representing the message, the combiner generating a combined bitstream; a first transmitter branch that transmits the channel-coded first bit stream over a first radio link of the radio communication network; and a second transmitter branch that transmits the combined bit stream over a second radio link of the radio communication network.
In Beispiel 21 kann der Gegenstand von Beispiel 20 gegebenenfalls umfassen, dass das Funkkommunikationsnetz ein heterogenes drahtloses Netz ist, das eine erste Funkzugriffstechnologie und eine zweite Funkzugriffstechnologie umfasst, und dass die erste Funkverbindung eine Funkverbindung der ersten Funkzugriffstechnologie ist, und die zweite Funkverbindung eine Funkverbindung der zweiten Funkzugriffstechnologie ist.In Example 21, the subject matter of Example 20 may optionally include that the radio communications network is a heterogeneous wireless network comprising a first radio access technology and a second radio access technology, and that the first radio link is a radio link of the first radio access technology, and the second radio link is a radio link of the second radio access technology.
In Beispiel 22 kann der Gegenstand der Beispiele 20 bis 21 gegebenenfalls umfassen, dass eine von der ersten Funkverbindung und der zweiten Funkverbindung eine quasi-omnidirektionale Verbindung ist und die andere Funkverbindung eine direktionale Funkverbindung ist.In Example 22, the subject matter of Examples 20 to 21 may optionally include one of the first radio link and the second radio link being a quasi-omnidirectional link and the other radio link being a directional radio link.
In Beispiel 23 kann der Gegenstand der Beispiele 20 bis 22 gegebenenfalls ferner umfassen: eine Kanalqualitäts-Evaluierungseinheit, die ausgelegt ist, die Kanalqualitäten von zwei Funkverbindungen zu evaluieren; und einen Selektor, der ausgelegt ist, als erste Funkverbindung jene mit der schlechteren Kanalqualität zu wählen, und als zweite Funkverbindung jene mit der besseren Qualität zu wählen.In Example 23, the subject matter of Examples 20 to 22 may optionally further comprise: a channel quality evaluation unit configured to evaluate the channel qualities of two radio links; and a selector designed to select as the first radio connection the one with the poorer channel quality and as the second radio connection to select the one with the better quality.
In Beispiel 24 kann der Gegenstand der Beispiele 20 bis 23 gegebenenfalls umfassen, dass der Selektor ausgelegt ist, die Übertragung des codierten ersten Bitstroms und des kombinierten Bitstroms kreuzzuschalten, so dass der codierte erste Bitstrom über die zweite Funkverbindung gesendet wird und der kombinierte Basisstation über die erste Funkverbindung gesendet wird.In Example 24, the subject matter of Examples 20 to 23 may optionally include that the selector is configured to cross-switch the transmission of the coded first bitstream and the combined bitstream so that the coded first bitstream is sent over the second radio link and the combined base station over the first radio connection is sent.
In Beispiel 25 kann der Gegenstand der Beispiele 20 bis 24 gegebenenfalls ferner einen zweiten Kanalcodierer umfassen, der ausgelegt ist, den zweiten Bitstrom kanalzucodieren.In Example 25, the subject matter of Examples 20 to 24 may optionally further comprise a second channel encoder configured to channel encode the second bit stream.
In Beispiel 26 kann der Gegenstand der Beispiele 20 bis 25 gegebenenfalls umfassen, dass der Kombinierer umfasst: eine EXKLUSIV-ODER-Stufe, die im Kombinierer eingeschlossen ist, wobei die EXKLUSIV-ODER-Stufe ausgelegt ist, wenigstens den Teil des kanalcodierten ersten Bitstroms und wenigstens den Teil des zweiten Bitstroms zu verarbeiten.In Example 26, the subject matter of Examples 20 to 25 may optionally include the combiner comprising: an EXCLUSIVE-OR stage included in the combiner, the EXCLUSIVE-OR stage being configured to at least the portion of the channel-encoded first bitstream and to process at least part of the second bit stream.
Beispiel 27 ist eine Kanalcodiererausrüstung für einen Betrieb in einem Funkkommunikationsnetz, umfassend: einen ersten Kanalcodierer, welcher ausgelegt ist, einen ersten Bitstrom kanalzucodieren, der eine Nachricht repräsentiert; einen Kombinierer, welcher ausgelegt ist, einen zweiten Bitstrom zu modifizieren, der wenigstens teilweise die Nachricht repräsentiert, indem Bits des zweiten Bitstroms mit Bits des kanalcodierten ersten Bitstroms kombiniert werden; wobei der kanalcodierte erste Bitstrom ausgelegt ist, über eine erste Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes gesendet zu werden, und der kombinierte Bitstrom ausgelegt ist, über eine zweite Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes gesendet zu werden.Example 27 is channel encoder equipment for operation in a radio communications network, comprising: a first channel encoder configured to channel encode a first bit stream representing a message; a combiner configured to modify a second bitstream that at least partially represents the message by combining bits of the second bitstream with bits of the channel-encoded first bitstream; wherein the channel-coded first bit stream is designed to be sent over a first radio link of the radio communications network, and the combined bit stream is designed to be sent over a second radio link of the radio communications network.
In Beispiel 28 kann der Gegenstand von Beispiel 27 gegebenenfalls umfassen, dass das Funkkommunikationsnetz ein heterogenes drahtloses Netz ist, das eine erste Funkzugriffstechnologie und eine zweite Funkzugriffstechnologie umfasst, und dass die erste Funkverbindung eine Funkverbindung der ersten Funkzugriffstechnologie ist, und die zweite Funkverbindung eine Funkverbindung der zweiten Funkzugriffstechnologie ist.In Example 28, the subject matter of Example 27 may optionally include that the radio communications network is a heterogeneous wireless network that includes a first radio access technology and a second radio access technology, and that the first radio link includes a radio link of the first radio access technology, and the second radio connection is a radio connection of the second radio access technology.
In Beispiel 29 kann der Gegenstand von Beispiel 27 gegebenenfalls umfassen, dass der Kombinierer eine EXKLUSIV-ODER-Stufe umfasst, die ausgelegt ist, wenigstens einen Teil des kanalcodierten ersten Bitstroms und wenigstens einen Teil des zweiten Bitstroms zu verarbeiten.In Example 29, the subject matter of Example 27 may optionally include the combiner comprising an EXCLUSIVE OR stage configured to process at least a portion of the channel-encoded first bitstream and at least a portion of the second bitstream.
Beispiel 30 ist eine Kanaldecodiererausrüstung für einen Betrieb in einem Funkkommunikationsnetz, umfassend: einen ersten Empfängerzweig, der ausgelegt ist, einen ersten Bitstrom zu empfangen, wobei der empfangene erste Bitstrom eine Rekonstruktion eines kanalcodierten ersten Bitstroms ist, der über eine erste Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes gesendet wird; einen zweiten Empfängerzweig, der ausgelegt ist, einen kombinierten Bitstrom zu empfangen, wobei der empfangene kombinierte Bitstrom eine Rekonstruktion eines kombinierten Bitstroms ist, der über eine zweite Funkverbindung des Funkkommunikationsnetzes gesendet wird, wobei der gesendete kombinierte Bitstrom eine Kombination wenigstens eines Teils des kanalcodierten ersten Bitstroms mit wenigstens einem Teil eines zweiten Bitstroms ist; wobei der erste Bitstrom und der zweite Bitstrom eine Nachricht repräsentieren; und einen Kanaldecodierer, der für eine Kanaldecodierung des empfangenen ersten Bitstroms und des empfangenen kombinierten Bitstroms ausgelegt ist.Example 30 is channel decoder equipment for operation in a radio communications network, comprising: a first receiver branch configured to receive a first bitstream, the received first bitstream being a reconstruction of a channel-encoded first bitstream transmitted over a first radio link of the radio communications network ; a second receiver branch configured to receive a combined bit stream, the received combined bit stream being a reconstruction of a combined bit stream transmitted over a second radio link of the radio communications network, the transmitted combined bit stream being a combination of at least a portion of the channel-coded first bit stream with at least a portion of a second bit stream; wherein the first bitstream and the second bitstream represent a message; and a channel decoder configured for channel decoding of the received first bit stream and the received combined bit stream.
In Beispiel 31 kann der Gegenstand von Beispiel 30 gegebenenfalls umfassen, dass der Kanaldecodierer ausgelegt ist, eine gemeinsame Trellis-Kanaldecodierung des empfangenen ersten Bitstroms und des empfangenen kombinierten Bitstroms vorzunehmen.In Example 31, the subject matter of Example 30 may optionally include that the channel decoder is configured to perform common trellis channel decoding of the received first bitstream and the received combined bitstream.
In Beispiel 32 kann der Gegenstand der Beispiele 30 bis 31 gegebenenfalls ferner einen Puffer umfassen, der ausgelegt ist, den empfangenen kombinierten Bitstrom zu puffern; wobei der Kanaldecodierer ausgelegt ist, den gepufferten kombinierten Bitstrom für eine Kanaldecodierung in dem Fall zu verwenden, dass ein Decodierungsfehler bei der Kanaldecodierung des empfangenen ersten Bitstroms auftritt.In Example 32, the subject matter of Examples 30 to 31 may optionally further comprise a buffer configured to buffer the received combined bit stream; wherein the channel decoder is configured to use the buffered combined bitstream for channel decoding in the event that a decoding error occurs in channel decoding of the received first bitstream.
In Beispiel 33 kann der Gegenstand der Beispiele 30 bis 32 gegebenenfalls umfassen, dass wenigstens einer von dem empfangenen ersten Bitstrom und dem empfangenen kombinierten Bitstrom über eine gemeinsam genutzte Funkverbindung gesendet wird und sowohl an einer ersten Basisstation als auch an einer zweiten Basisstation empfangen wird, der andere des empfangenen ersten Bitstroms und des empfangenen kombinierten Bitstroms über eine erste direktionale Funkverbindung gesendet wird und nur an der ersten Basisstation empfangen wird; und dass der Kanaldecodierer an einem zentralen Ort lokalisiert und ausgelegt ist, eine Kanaldecodierung auf der Basis der Bitströme, die über die gemeinsam genutzte Funkverbindung empfangen werden, und des Bitstroms, der über die erste direktionale Funkverbindung empfangen wird, vorzunehmen.In Example 33, the subject matter of Examples 30 to 32 may optionally include at least one of the received first bitstream and the received combined bitstream being transmitted over a shared radio link and being received at both a first base station and a second base station, the another of the received first bit stream and the received combined bit stream is transmitted over a first directional radio link and received only at the first base station; and that the channel decoder is located at a central location and is adapted to perform channel decoding based on the bit streams received over the shared radio link and the bit stream received over the first directional radio link.
In Beispiel 34 kann der Gegenstand von Beispiel 33 gegebenenfalls umfassen, dass ein dritter Bitstrom über eine zweite direktionale Funkverbindung gesendet wird und nur an der zweiten Basisstation empfangen wird; und dass eine Kanaldecodierung am zentralen Ort ferner auf der Basis der Bitströme vorgenommen wird, die über die zweite direktionale Funkverbindung empfangen werden.In Example 34, the subject matter of Example 33 may optionally include a third bit stream being transmitted over a second directional radio link and received only at the second base station; and that channel decoding is further performed at the central location based on the bit streams received over the second directional radio link.
Obwohl spezifische Ausführungsformen und Beispiel hier veranschaulicht und beschrieben wurden, ist es für Fachleute klar, dass verschiedenste alternative und/oder äquivalente Implementierungen für die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen eingesetzt werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll beliebige Adaptierungen oder Variationen von hier beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen abdecken. Daher soll diese Erfindung nur durch die Ansprüche und die Äquivalente davon eingeschränkt werden.Although specific embodiments and examples have been illustrated and described herein, it will be apparent to those skilled in the art that various alternative and/or equivalent implementations may be employed for the specific embodiments shown and described without departing from the scope of the present invention. This application is intended to cover any adaptations or variations of the embodiments and examples described herein. Therefore, this invention is intended to be limited only by the claims and the equivalents thereof.
Claims (23)
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