DE102016202875A1

DE102016202875A1 - Method for transmitting data

Info

Publication number: DE102016202875A1
Application number: DE102016202875.8A
Authority: DE
Inventors: Federico Clazzer; Francisco Lázaro Blasco
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2036-02-25
Also published as: DE102016202875B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten von mehreren Sendern zu einem Empfänger über einen gemeinsamen Übertragungskanal. Beim Empfänger wird ein Successive Interference Cancellation Vefahren durchgeführt, wobei zwei zusammengehörende Replikas durch folgende Schritte identifiziert werden: b1) Ermitteln des relativen zeitlichen Abstandes, in dem zwei Datenpakete gesendet wurden, b2) wobei, sofern der in Verfahrensschritt b1) ermittelte relative zeitliche Abstand einem der q möglichen Werte entspricht, die der zeitliche Abstand zweier Replikas desselben Datenpakets annehmen kann, der Empfänger annimmt, dass es sich um zwei Replikas desselben Datenpakets handelt.The invention relates to a method for transmitting data from a plurality of transmitters to a receiver via a common transmission channel. At the receiver, a Successive Interference Cancellation method is performed, whereby two related replicas are identified by the following steps: b1) determining the relative time interval in which two data packets were sent, b2) if the relative time interval determined in method step b1) is one The number of q possible values, which can be the time interval between two replicas of the same data packet, the receiver assumes that they are two replicas of the same data packet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten, wobei ein Übertragungskanal zu einem Empfänger von mehreren Nutzern gemeinsam genutzt wird.The invention relates to a method for transmitting data, wherein a transmission channel to a receiver is shared by a plurality of users.

In Kommunikationsnetzwerken erfolgt die Übertragung von Daten häufig durch Zufallszugriffsverfahren, nämlich ohne Koordinierung und häufig auch ohne Synchronisierung der Nutzer. Ein Beispiel hierfür ist das ALOHA-Protokoll, in welchem jeder Nutzer seine Daten direkt sendet, wenn zu übertragende Daten vorliegen. Wenn während der Übertragung der Nachricht eine Kollision mit der Nachricht eines anderen Nutzers erfolgt, gehen beide kollidierten Nachrichten verloren. Der maximal mögliche Durchsatz des ALOHA-Verfahrens ist aufgrund dieser Tatsache begrenzt auf ca. 18 % der Kanalkapazität. Der Hauptvorteil des ALOHA-Verfahrens gegenüber anderen Verfahren, wie beispielsweise Slotted-ALOHA, CSMA oder CRDSA, liegt in seiner Einfachheit, da eine Synchronisierung der Nutzer nicht notwendig ist.In communication networks, the transmission of data is often done by random access methods, namely without coordination and often without synchronization of the users. An example of this is the ALOHA protocol, in which each user sends his data directly when there is data to be transmitted. If a collision occurs with another user's message while the message is being transmitted, both collided messages will be lost. Due to this fact, the maximum possible throughput of the ALOHA process is limited to approx. 18% of the channel capacity. The main advantage of the ALOHA method over other methods, such as slotted ALOHA, CSMA or CRDSA, lies in its simplicity, since user synchronization is not necessary.

Ein derartiger Bedarf an Zufallszugriffsverfahren, bei denen die einzelnen Nutzer unkoordiniert und unsynchronisiert übertragen können, besteht beispielsweise in der Satellitenkommunikation.Such a need for random access methods in which the individual users can transmit uncoordinated and unsynchronized, for example, in the satellite communication.

Da der Zugriff auf den gemeinsamen Übertragungskanal durch die mehreren Sender im Rahmen eines Radom Access Verfahrens erfolgt, treten Kollisionen zwischen den einzelnen Sendern auf. Wegen dieser Kollisionen können einzelne Pakete verloren gehen. Um verlorengegangene Daten wiederherzustellen, können beispielsweise Successive Interference Cancellation (SIC) Algorithmen verwendet werden. Hierzu werden mehrere Replikas eines Datenpaketes innerhalb eines logischen Frames gesendet, wobei jede Replika einen Pointer enthält, der die Position der weiteren Replikas in diesem Frame anzeigt. Since the access to the common transmission channel through the multiple transmitters takes place within the framework of a radome access method, collisions occur between the individual transmitters. Because of these collisions, individual packets may be lost. To recover lost data, for example, Successive Interference Cancellation (SIC) algorithms can be used. For this purpose, several replicas of a data packet are sent within a logical frame, with each replica containing a pointer indicating the position of the other replicas in that frame.

Bei interferenzfreiem Empfangen einer der Replikas wird die durch diese Replika verursachte Interferenz von allen identischen Replikas innerhalb des logischen Frames entfernt. Hiernach wird erneut iterativ versucht, die anderen Replikas zu dekodieren. Aufgrund des Entfernens der Interferenz können andere Replikas möglicherweise interferenzfrei und damit dekodierbar sein.With interference-free reception of one of the replicas, the interference caused by this replica is removed from all identical replicas within the logical frame. After that, iteratively iteratively tries to decode the other replicas. Due to the removal of interference, other replicas may possibly be interference free and thus decodable.

Informationen zum Stand der Technik können den folgenden Veröffentlichungen entnommen werden:

[1] C. Kissling, „Performance Enhancements for Asynchronous Random Access Protocols over Satellite“, in: Proceedings of the ICC 2011. International Conference on Communication, ICC, 5.–9. Juni 2011, Kyoto .
[2] F. Clazzer, C. Kissling „Enhanced Contention Resolution Aloha – ECRA“, in: Proceedings of the 2013 International ITG conference on Systems, Communication and Coding, 2013, Munich, Germany
[3] F. Clazzer, C. Kissling patent application ECRA, DE 10 2012 219 468 , Granted 23.01.2014.
[4] P. Robertson. "Optimal Frame Synchronization for Continuous and Packet Data Transmission", PhD Dissertation, 1995, Fortschrittberichte VDI Reihe 10, Nr. 376

Information on the prior art can be found in the following publications:

[1] C. Kissling, "Performance Enhancements for Asynchronous Random Access Protocols over Satellite," in: Proceedings of the ICC 2011. International Conference on Communication, ICC, 5-9. June 2011, Kyoto ,
[2] F. Clazzer, C. Kissling "Enhanced Contention Resolution Aloha - ECRA", in: Proceedings of the 2013 International ITG Conference on Systems, Communication and Coding, 2013, Munich, Germany
[3] F. Clazzer, C. Kissling's patent application ECRA, DE 10 2012 219 468 , Granted 23.01.2014.
[4] P. Robertson. "Optimal Frame Synchronization for Continuous and Packet Data Transmission", PhD Dissertation, 1995, Progress Reports VDI Series 10, No. 376

In nicht-schlitzbasierten Verfahren, wie z.B. Contention Resolution Aloha (CRA), kann in einem Datenpaket eine partielle Interferenz vorliegen, die nach wie vor groß genug ist, so dass die einzelnen Replikas eines Datenpakets nicht individuell dekodiert werden können. In diesem Fall ist es möglich, die einzelnen Replikas desselben Datenpakets miteinander zu kombinieren, um die Kollisionen aufzulösen. In Veröffentlichung [2] wird beispielsweise ein Selection Combining Verfahren vorgeschlagen, in dem interferenzfreie Fraktionen der Replikas miteinander kombiniert werden, um Kollisionen aufzulösen. Eine andere Möglichkeit hierfür besteht im Maximal Ratio Combining (MRC). Die Leistungsfähigkeit des MRC-Verfahrens ist derjenigen des Selection Combining Verfahrens überlegen. In non-slot based methods, e.g. Contention Resolution Aloha (CRA), there may be a partial interference in a data packet that is still large enough so that the individual replicas of a data packet can not be individually decoded. In this case, it is possible to combine the individual replicas of the same data package to resolve the collisions. In publication [2], for example, a Selection Combining method is proposed in which interference-free fractions of the replicas are combined with one another in order to resolve collisions. Another possibility for this is the Maximum Ratio Combining (MRC). The performance of the MRC method is superior to that of the Selection Combining method.

In 1 ist ein beispielhaftes Szenario dargestellt, das aus dem Stand der Technik bekannt ist. 1 stellt einen Frame dar, der durch seine Anfangs- und Endzeit gekennzeichnet ist. Innerhalb dieses Frames versuchen vier Sender Datenpakete zu übermitteln. Jeder Sender übermittelt zwei Replikas seines Datenpakets. Da alle Sender ohne eine Koordination untereinander (d.h. zufällig) auf den Übertragungskanal zugreifen, entstehen Kollisionen. Diese verursachen Interferenzen zwischen den einzelnen Replikas. Die interferenzbehafteten Teile der Replikas sind in 1 mit einem Kreuz markiert.In 1 an example scenario is shown which is known from the prior art. 1 represents a frame characterized by its start and end times. Within this frame, four transmitters try to transmit data packets. Each sender submits two replicas of its data packet. Since all transmitters access the transmission channel without coordination (ie random), collisions occur. These cause interference between each replica. The interference-prone parts of the replicas are in 1 marked with a cross.

Es ist erkennbar, dass die erste Replika des ersten Senders dekodiert werden kann. Hiernach kann die durch Replika 7 verursachte Interferenz entfernt werden. Hiernach ist es möglich, Replika 8, die dann interferenzfrei wird, zu dekodieren. Hiernach kann wiederum die durch Replika 2 verursachte Interferenz entfernt werden, wodurch Replika 3 dekodiert werden kann. Hiernach kann die durch Replika 6 verursachte Interferenz entfernt werden, so dass schließlich Replikas 4 und 5 interferenzfrei werden und dekodiert werden können. Das dargestellte Verfahren entspricht der üblichen Funktion von CRA. It can be seen that the first replica of the first transmitter can be decoded. After that, the interference caused by replica 7 can be removed. After that, it is possible to decode replica 8, which then becomes interference free. After that, again, the interference caused by replica 2 can be removed, whereby replica 3 can be decoded. After that, the interference caused by replica 6 can be removed so that eventually replicas 4 and 5 become interference free and can be decoded. The method shown corresponds to the usual function of CRA.

Dennoch entstehen Situationen, in denen Datenpakete trotz Anwendung des SIC-Verfahrens nicht dekodiert werden können. Eine solche Situation ist in 2 dargestellt. Nevertheless, situations arise in which data packets can not be decoded despite the application of the SIC method. Such a situation is in 2 shown.

Hier interferieren zwei Replikas des ersten Senders (gestrichelt dargestellt) mit den Replikas eines zweiten Senders (durchgehende Linie). Somit kann keine Replika individuell dekodiert werden. In diesem Fall versagt das CRA-Verfahren. Ein derartiges Muster wird üblicherweise als "Loop" bezeichnet. In 2 ist ein sehr einfacher Loop dargestellt, der ein Dekodieren verhindert. In der Realität existieren komplexere Loops, die eine Vielzahl von Nutzern einschließen.Here, two replicas of the first transmitter (shown in phantom) interfere with the replicas of a second transmitter (solid line). Thus, no replica can be individually decoded. In this case, the CRA procedure fails. Such a pattern is commonly referred to as a "loop". In 2 is a very simple loop that prevents decoding. In reality, there are more complex loops that involve a multitude of users.

Das Verhältnis zwischen Signal und Interferenz + Rauschen für ein Symbol kann ausgedrückt werden durch: γ_s,u,r = P / N + 1 The relationship between signal and interference + noise for a symbol can be expressed by: γ _{s, u, r} = P / N + 1

P ist die Signalleistung einer Replika. N ist die Rauschleistung aus dem Kanal und I ist die Interferenzleistung, die aus interferierenden Replikas entsteht. Der Index von γ bezeichnet das s-te Symbol des u-ten Nutzers der Replika r. Jeder Nutzer oder Sender sendet d Replikas in jedem Frame.P is the signal power of a replica. N is the noise power from the channel and I is the interference power that results from interfering replicas. The index of γ denotes the s-th symbol of the u-th user of the replica r. Each user or sender sends d replicas in each frame.

In den Veröffentlichungen [2] und [3] wird ein verbessertes Dekodierschema für CRA vorgeschlagen (ECRA: Enhanced Contention Resolution Aloha), das erlaubt, Loops durch Selection Combining zu dekodieren. Hierzu werden interferenzfreie Teile der Replikas desselben Senders miteinander kombiniert, wonach ein Dekodierversuch unternommen wird. In 2 könnte beispielsweise der Beginn der Replika 1 des ersten Senders (gestrichelte Linie) mit dem zweiten Teil der Replika 2 desselben Senders kombiniert werden, so dass ein interferenzfreies virtuelles Datenpaket kreiert werden kann, das dann dekodiert werden kann, so dass die Kollision aufgelöst wird. Selbiges gilt für die Datenpakete des anderen Senders.In publications [2] and [3], an improved decoding scheme for CRA is proposed (ECRA: Enhanced Contention Resolution Aloha), which allows to decode loops by selection combining. For this purpose, interference-free parts of the replicas of the same transmitter are combined, after which a decoding attempt is made. In 2 For example, the beginning of the replica 1 of the first transmitter (dashed line) could be combined with the second part of the replica 2 of the same transmitter, so that an interference-free virtual data packet can be created, which can then be decoded, so that the collision is resolved. The same applies to the data packets of the other sender.

Allgemein besteht das Selection Combining Verfahren darin, für jedes Bit eines Datenpakets diejenige Replika auszuwählen, die das größte Verhältnis zwischen Signal zu Rauschen und Interferenz aufweist. Somit wird für den allgemeinen Fall das genannte Verhältnis einer virtuellen Replika für das s-te Symbol des u-ten Senders zu: γ SC / s,u = max_r{γ_s,u,r} ≥ γ_s,u,r für r = 1, ..., d Generally, the selection combining method is to select, for each bit of a data packet, that replica that has the largest signal-to-noise / interference ratio. Thus, in the general case, said ratio of a virtual replica for the s-th symbol of the u-th transmitter becomes: γ SC / s, u = max _r {γ _{s, u, r} } ≥ γ _{s, u, r} for r = 1, ..., d

Hierbei stellt d die Anzahl der Replikas dar, die durch jeden Nutzer gesendet werden. Im Selection Combining Verfahren wird somit symbolweise diejenige Replika ausgewählt, die das geringste Ausmaß an Rauschen und Interferenz aufweist, so dass aus den jeweils ausgewählten Symbolen die virtuelle Replika generiert wird. Auf diese Weise wird die Gesamtinterferenz reduziert, so dass eine höhere Erfolgswahrscheinlichkeit für das Dekodieren erreicht werden kann.Where d is the number of replicas sent by each user. Thus, in the selection combining method, the replica is selected symbolically that has the least amount of noise and interference, so that the virtual replica is generated from the respectively selected symbols. In this way, the overall interference is reduced, so that a higher probability of success for the decoding can be achieved.

Eine andere Möglichkeit das CRA-Verfahren zu verbessern, ist das Maximal Ratio Combining (MRC) Verfahren, bei dem auch die empfangenen Signale kombiniert werden. In der weiteren Betrachtung wird angenommen, dass n Replikas eines Signals empfangen werden, wobei jede ein unabhängiges Rauschen/Interferenz aufweist. Es wird angenommen, dass das Verhältnis zwischen Signal und Interferenz + Rauschen für die r-te Replika des u-ten Nutzers γ_s,u,r ist. Das MRC-Verfahren berechnet eine gewichtete Summe der einzelnen Replikas des Signals, wobei die Gewichte derart gewählt werden, dass das resultierende Verhältnis zwischen Signal und Rauschen + Interferenz des kombinierten Signals maximiert wird. Im MRC-Verfahren entspricht das Verhältnis des Signals zu Rauschen + Interferenz für das kombinierte Signal

Another way to improve the CRA process is the Maximum Ratio Combining (MRC) method, which also combines the received signals. In further consideration, it is assumed that n replicas of a signal are received, each having independent noise / interference. It is assumed that the ratio between signal and interference + noise for the rth replica of the u-th user is γ _{s, u, r} . The MRC method calculates a weighted sum of the individual replicas of the signal, with the weights chosen to maximize the resulting signal-to-noise + interference ratio of the combined signal. In the MRC method, the ratio of the signal to noise + interference corresponds to the combined signal

Das MRC-Verfahren setzt voraus, dass das Verhältnis zwischen Signal und Rauschen + Interferenz für jede Replika bekannt ist. Wenn dies nicht der Fall ist, kann jeder Replika das gleiche Gewicht zugeordnet werden. In diesem Fall handelt es sich um Equal Ratio Combining (ERC). Alternativ können die Gewichte auch angenähert werden. The MRC method assumes that the ratio between signal and noise + interference is known for each replica. If not, each replica can be assigned the same weight. In this case Equal Ratio Combining (ERC). Alternatively, the weights can also be approximated.

Ein Schätzen des Verhältnisses zwischen Signal und Rauschen + Interferenz für jedes Symbol kann durch einen "Signal to Noise Ratio and Interference Estimator" erfolgen. Hierzu kann beispielsweise ein Energy Detection Verfahren verwendet werden. Alternativ kann ein datengestützter Schätzer verwendet werden, wenn beispielsweise in den Replikas Pilotsymbole enthalten sind, die den Anfang eines Datenpakets kennzeichnen. Estimating the signal-to-noise-to-interference ratio for each symbol can be accomplished by a Signal to Noise Ratio and Interference Estimator. For this purpose, for example, an energy Detection procedures are used. Alternatively, a data-aided estimator may be used if, for example, the replicas contain pilot symbols identifying the beginning of a data packet.

Nachteilig an dem beschriebenen Verfahren ist, dass die einzelnen Replikas eines Senders zunächst detektiert und identifiziert werden können, bevor sie miteinander kombiniert werden können, um das Datenpaket zu dekodieren. Wenn Interferenzen vorliegen, stellt das Detektieren und Identifizieren der Replikas eine Herausforderung dar. Unter Umständen kann dies zu einer sehr hohen Dekodierkomplexität führen.A disadvantage of the method described is that the individual replicas of a transmitter can first be detected and identified before they can be combined with one another in order to decode the data packet. If interference is present, detecting and identifying the replicas is a challenge. This can lead to very high decoding complexity.

Üblicherweise enthalten Replikas in ihrer Präambel eine Pseudo-Noise (PN) Sequenz, die zum Detektieren der Replikas verwendet wird. Üblicherweise verwenden alle Sender dieselbe Präambel. Der Empfänger verwendet dann einen Detektor für diese Präambel (beispielsweise einen Korrellator), um die Replikas zu detektieren und ihre Kanäle zu schätzen. Üblicherweise erlaubt dies, die undekodierten Replikas zu detektieren. Jedoch können sie hierdurch nicht identifiziert werden. Dies bedeutet, dass der Empfänger nicht weiß, welche Replika von welchem Sender stammt, so dass beispielsweise bei einem Combining Algorithmus nicht bekannt ist, welche Replikas miteinander kombiniert werden können, um anschließend gemeinsam dekodiert zu werden.Usually replicas in their preamble contain a pseudo-noise (PN) sequence which is used to detect the replicas. Usually all transmitters use the same preamble. The receiver then uses a detector for this preamble (eg, a correllator) to detect the replicas and estimate their channels. Usually this allows to detect the undecoded replicas. However, they can not be identified by this. This means that the receiver does not know which replica originates from which sender, so that for example in a combining algorithm it is not known which replicas can be combined with each other in order to be subsequently decoded together.

Im Folgenden wird dieser Nachteil anhand eines Beispiels näher erläutert. Es wird angenommen, dass das empfangene Signal einen Loop aufweist, so dass kein Dekodieren möglich ist. Weiterhin wird angenommen, dass jeder Sender n = 4 identische Replikas sendet und dass k = 10 Sender in dem Loop involviert sind. Dies bedeutet, dass k·n = 40 undekodierte Replikas übrig bleiben. Ein Empfänger gemäß dem Stand der Technik würde eine der genannten Combining Algorithmen verwenden (MRC, ERC oder Selection Combining), um alle möglichen Paarungen der Replikas herauszufinden und anschließend zu probieren, welche dieser Paarungen zu einem erfolgreichen Dekodieren führt. In dem genannten Beispiel würde der Empfänger eine der 40 Replikas auswählen und versuchen, diese Replika mit allen möglichen Dreierkombinationen mit den übrigen 39 Replikas zu kombinieren. Die Anzahl der möglichen Kombinationen beträgt ( kn – 1 / n – 1). In the following, this disadvantage will be explained in more detail by means of an example. It is assumed that the received signal has a loop, so that no decoding is possible. Furthermore, it is assumed that each transmitter transmits n = 4 identical replicas and that k = 10 transmitters are involved in the loop. This means that k * n = 40 undecoded replicas remain. A prior art receiver would use one of the aforementioned combining algorithms (MRC, ERC, or Selection Combining) to find all possible pairings of the replicas and then to try which of those pairings will result in successful decoding. In the example above, the recipient would pick one of the 40 replicas and try to combine that replica with all three combinations of three with the remaining 39 replicas. The number of possible combinations is (kn - 1 / n - 1).

Dies entspricht 9.139 möglichen Kombinationen. Hieraus resultiert eine sehr hohe Dekodierkomplexität. This corresponds to 9,139 possible combinations. This results in a very high Dekodierkomplexität.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Übertragen von Daten von mehreren Sendern zu einem Empfänger über einen gemeinsamen Übertragungskanal bereitzustellen, das eine geringere Dekodierkomplexität aufweist.The object of the invention is to provide a method for transmitting data from a plurality of transmitters to a receiver over a common transmission channel having a lower degree of decoding complexity.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.The object is achieved according to the invention by the features of claim 1.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren verwenden mehrere Nutzer gemeinsam einen Übertragungskanal zu einem Empfänger. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Szenario in der Satellitenkommunikation handeln, bei dem mehrere Nutzer Daten direkt oder indirekt an einen Satelliten senden, der diese an einen Empfänger weiterleitet. Mindestens ein Sender oder Nutzer übermittelt mindestens zwei Replikas eines zu übermittelnden Datenpakets an den Empfänger. Es ist somit nicht notwendig, dass jeder Sender mindestens zwei Replikas sendet. Es können auch Sender existieren, die nur eine Replika senden. Es ist jedoch bevorzugt, dass mindestens ein Sender oder mehrere Sender mindestens zwei Replikas an den Empfänger übermitteln. Beim Empfänger wird ein Successive Interference Cancellation Verfahren durchgeführt. In the method according to the invention, several users share a transmission channel with a receiver. This may be, for example, a scenario in satellite communication in which multiple users send data directly or indirectly to a satellite, which forwards it to a receiver. At least one sender or user submits at least two replicas of a data packet to be transmitted to the recipient. It is therefore not necessary for each transmitter to send at least two replicas. There may also be stations that send only one replica. However, it is preferred that at least one transmitter or transmitters transmit at least two replicas to the receiver. At the receiver, a Successive Interference Cancellation procedure is performed.

Der gemeinsame Zugriff auf den Übertragungskanal erfolgt durch ein Random Access Verfahren. The common access to the transmission channel is done by a random access method.

Der zeitliche Abstand, in dem ein Sender zwei Replikas eines Datenpakets an den Empfänger sendet, kann genau q diskrete Werte annehmen. Es ist bevorzugt, dass die Beschränkung, dass dieser zeitliche Abstand genau q diskrete Werte annehmen kann nicht systeminhärent, sonder eine auferlegte Beschränkung ist. Anders ausgedrückt wird festgelegt, dass der zeitliche Abstand genau q diskrete Werte annehmen kann. The time interval in which a sender sends two replicas of a data packet to the receiver can take precisely q discrete values. It is preferred that the constraint that this time interval be exactly q discrete values can not be inherent in the system, but is an imposed constraint. In other words, it is determined that the time interval can take exactly q discrete values.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger die folgenden Verfahrensschritte durchführt:

a) In den empfangenen Daten wird ein Datenpaket detektiert. Dies kann unter Verwendung von Verfahren erfolgen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Beispielsweise kann ein nicht datengestützter Schätzer verwendet werden, der zum Beispiel Energy Detection anwendet. Auch kann ein datengestützter Schätzer verwendet werden, der Pilotsymbole in den Replikas verwendet, die den Beginn eines Datenpakets anzeigen. Beispielsweise kann ein Frame Synchronizer verwendet werden, um Symbole in der Präambel eines Datenpakets zu detektieren, die den Beginn eines Datenpakets kennzeichnen. Der Synchronizer kann ein Korrelator oder eine andere Art von Frame Synchronizer sein. Derartige Frame Synchronizer sind beispielsweise in Veröffentlichung [4] dargestellt. Die dargestellte Suche in der Präambel der Datenpakete kann auch aus vorangegangenen Dekodierschritten vorhanden sein. Das erfindungsgemäße Verfahren kann angewendet werden, wenn alle Sender dieselbe Präambelsequenz verwenden oder aber unterschiedliche Präambelsequenzen verwendet werden.
b) Erfindungsgemäß erfolgt ein Identifizieren einer zu dem gemäß Verfahrensschritt a) detektierten Datenpaket gehörenden Replika durch die folgenden Verfahrensschritte: b1) Der relative zeitliche Abstand, in dem zwei Datenpakete gesendet wurden, wird ermittelt. b2) Sofern der in Verfahrensschritt b1) ermittelte relative zeitliche Abstand einen der q möglichen Werte entspricht, die der zeitliche Abstand zweier Replikas desselben Datenpakets annehmen kann, nimmt der Empfänger an, dass es sich um zwei Replikas desselben Datenpakets handelt.

The method according to the invention is characterized in that the receiver carries out the following method steps:

a) In the received data, a data packet is detected. This can be done using methods known in the art. For example, a non-data-driven estimator may be used, for example applying energy detection. Also, a data-driven estimator may be used which uses pilot symbols in the replicas indicating the onset of a Show data packages. For example, a frame synchronizer can be used to detect symbols in the preamble of a data packet that characterize the beginning of a data packet. The synchronizer may be a correlator or other type of frame synchronizer. Such frame synchronizers are shown for example in publication [4]. The illustrated search in the preamble of the data packets may also be present from previous decoding steps. The method according to the invention can be used if all transmitters use the same preamble sequence or if different preamble sequences are used.
b) According to the invention, a replica belonging to the data packet detected according to method step a) is identified by the following method steps: b1) The relative time interval in which two data packets were sent is determined. b2) If the relative time interval determined in method step b1) corresponds to one of the q possible values that the time interval of two replicas of the same data packet can assume, the receiver assumes that these are two replicas of the same data packet.

Somit kann auf einfachere Weise festgestellt werden, welche Replikas demselben Datenpaket, das von einem bestimmten Nutzer gesendet wurde, entsprechen. Diese Replikas können dann im Rahmen des Successive Interference Cancellation Verfahrens weiter verwendet werden, um ein erfolgreiches Dekodieren zu erreichen. Insbesondere können diese Replikas durch die eingangs beschriebenen Combining-Algorithmen kombiniert werden (beispielsweise durch MRC, ERC oder Selection Combining). Anschließend wird versucht, das durch die zwei Replikas repräsentierte Datenpaket zu dekodieren.Thus, it can be more easily determined which replicas correspond to the same data packet sent by a particular user. These replicas can then continue to be used in the Successive Interference Cancellation process to achieve successful decoding. In particular, these replicas can be combined by the combination algorithms described above (for example, by MRC, ERC or Selection Combining). An attempt is then made to decode the data packet represented by the two replicas.

Es ist bevorzugt, dass gem. Verfahrensschritt b) mehrere potentielle Replikas identifiziert werden, die potentiell zu dem gem. Verfahrensschritt a) detektierten Datenpaket gehören.It is preferred that gem. Process step b) several potential replicas are identified, potentially to the gem. Step a) detected data packet belong.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die potentiell zu diesem Datenpaket gehörenden Replikas gem. der Wahrscheinlichkeit sortiert werden, dass sie zu diesem Datenpaket gehören. Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Empfänger die Replikas bei seinen Dekodierversuchen in der Reihenfolge ihrer Wahrscheinlichkeit mit diesem Datenpaket kombiniert und zwar beginnend mit der Replika mit der höchsten Wahrscheinlichkeit. Furthermore, it is preferred that the potentially belonging to this data packet replicas gem. the probability that they belong to this data packet. It is further preferred that the receiver combine the replicas in their decoding attempts in the order of their likelihood with this data packet beginning with the replica with the highest probability.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es nicht mehr notwendig, sämtliche empfangenen Replikas miteinander zu kombinieren, um ein erfolgreiches Dekodieren zu erreichen. Vielmehr können nur diejenigen Replikas miteinander kombiniert werden, bei denen eine ausreichende Wahrscheinlichkeit besteht, dass sie das gleiche Datenpaket repräsentieren und von einem einzigen Nutzer gesendet wurden. Hierdurch kann eine wesentlich geringere Dekodierkomplexität erreicht werden. Nähere Betrachtungen hierzu werden im Zusammenhang mit den Figuren der vorliegenden Anmeldung erläutert.With the method according to the invention, it is no longer necessary to combine all received replicas with one another in order to achieve a successful decoding. Rather, only those replicas that are sufficiently likely to represent the same data packet and sent by a single user can be combined. This allows a much lower Dekodierkomplexität be achieved. Further considerations will be explained in connection with the figures of the present application.

Die Reihenfolge der Wahrscheinlichkeit der Replikas kann beispielsweise bestimmt werden durch die Größe einer Abweichung vom zeitlichen Abstand q, zu dem die Replika relativ zu dem gemäß Verfahrensschritt a) detektierten Datenpaket gesendet wurde. The order of the probability of the replicas can be determined, for example, by the size of a deviation from the time interval q at which the replica was sent relative to the data packet detected according to method step a).

Es ist bevorzugt, dass gemäß Verfahrensschritt a) diejenigen Daten als Datenpaket identifiziert werden, bei denen die Wahrscheinlichkeit, dass es sich um ein Datenpaket handelt, am höchsten ist. It is preferred that according to method step a) those data are identified as the data packet in which the probability that it is a data packet is highest.

Das Identifizieren einer zu dem detektierten Datenpaket gehörenden Replika kann ferner folgenden zusätzlichen Schritt aufweisen:

b3) Es werden Eigenschaften des Übertragungskanals oder des Senders für jede empfangene Replika ermittelt. Hierbei handelt es sich um physikalische Eigenschaften, die beispielsweise durch Messen der Amplitude, Phase oder Frequenz, mit der jede Replika empfangen wird, erhalten werden können. Dieser Verfahrensschritt beruht auf der Annahme, dass jeder Sender inhärente physikalische Eigenschaften aufweist, die in den von diesem Sender empfangenen Datenpaketen erkennbar sind. Dies trifft ebenfalls auf den Übertragungskanal zu. Dieser unterscheidet sich von Sender zu Sender. Beispielsweise wird sich der Übertragungskanal bei einem einzelnen Sender nicht oder nur sehr wenig verändern, wenn sich dieser Sender nicht bewegt. Gemeinsamkeiten bezüglich der genannten Parameter in den empfangenen Replikas können somit dafür verwendet werden, um herauszufinden, ob diese Replikas vom selben Sender stammen oder nicht.
b4) Die empfangenen Replikas werden gemäß ihrer Wahrscheinlichkeit sortiert. Hierbei handelt es sich um die Wahrscheinlichkeit, dass die jeweilige Replika zum detektierten Datenpaket gehört, wobei diejenige Replika die höchste Wahrscheinlichkeit aufweist, deren physikalische Eigenschaften die größte Ähnlichkeit mit den physikalischen Eigenschaften des detektierten Datenpakets aufweisen.

Identifying a replica associated with the detected data packet may further comprise the following additional step:

b3) Properties of the transmission channel or sender are determined for each received replica. These are physical properties that can be obtained, for example, by measuring the amplitude, phase or frequency at which each replica is received. This method step is based on the assumption that each transmitter has inherent physical properties that are recognizable in the data packets received by that transmitter. This also applies to the transmission channel. This differs from station to station. For example, the transmission channel will not or only slightly change in a single transmitter if that transmitter does not move. Similarities in terms of the mentioned parameters in the replicas received can thus be used to find out whether or not these replicas come from the same transmitter.
b4) The received replicas are sorted according to their probability. This is the probability that the respective replica belongs to the detected data packet, wherein the replica has the highest probability whose physical properties are most similar to the physical properties of the detected data packet.

Es ist bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Verfahren ein nicht-schlitzbasiertes Verfahren ist. Dies bedeutet, dass die Zeitpunkte, zu denen die einzelnen Sender ihre Datenpakete senden, nicht zwischen den Sendern synchronisiert sind. Die Erfindung kann jedoch auch in einem schlitzbasierten Verfahren angewendet werden. It is preferred that the method of the invention is a non-slot based method. This means that the times at which the individual transmitters send their data packets are not synchronized between the senders. However, the invention can also be applied in a slot-based method.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Figuren erläutert. In the following, preferred embodiments of the invention will be explained with reference to figures.

Es zeigen:Show it:

1 und 2 Die aus dem Stand der Technik bekannten Dekodierverfahren, 1 and 2 The decoding methods known from the prior art,

3 eine Darstellung der Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens verglichen zum Stand der Technik. 3 a representation of the performance of the method according to the invention compared to the prior art.

1 und 2 wurden bereits im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläutert. 1 and 2 have already been explained in connection with the prior art.

Im Folgenden wird ein konkretes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens im Detail dargestellt:
In einer ersten Ausführungsform kann ein Frame Synchronizer eine Reihe von Datenpaket-Kandidaten detektieren, die jeweils eine Präambelsequenz aufweisen, die das Vorhandensein eines Datenpakets anzeigt. Jedem Datenpaket-Kandidaten kann ein Wert zugeordnet werden, der die Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins dieser Präambelsequenz anzeigt. Im Folgenden wird angenommen, dass der Empfänger N mögliche Präambelsequenzen detektiert und dass ferner jeder Sender n Replikas jedes Datenpakets sendet.In the following, a concrete embodiment of the method according to the invention is shown in detail:
In a first embodiment, a frame synchronizer may detect a series of data packet candidates, each having a preamble sequence indicating the presence of a data packet. Each data packet candidate may be assigned a value indicating the likelihood of the presence of this preamble sequence. In the following, it is assumed that the receiver detects N possible preamble sequences, and further that each transmitter sends n replicas of each data packet.

Der Dekodierer würde dann aus den möglichen Datenpaket-Kandidaten diejenige Präambelsequenz auswählen, die die höchste Wahrscheinlichkeit aufweist. Diese wird im Folgenden als Replika A bezeichnet.The decoder would then select from the possible data packet candidates the preamble sequence that has the highest probability. This is referred to below as replica A.

Im weiteren Verlauf wird der Empfänger bestimmen, welche der verbleibenden N – 1 Datenpakete eine Replika darstellen, die mit Replika A kompatibel ist. Dies wird zu einer Reduktion der möglichen Kandidaten-Replikas für das anschließende Combining Verfahren führen. Eine Auswahl der möglicherweise geeigneten Replika-Kandidaten erfolgt durch Betrachtung des relativen Zeitabstands (Delay), in dem diese Replikas relativ zur Replika A gesendet wurden. Es wird somit beim Empfänger jeder Replika der zeitliche Abstand zu Replika A ermittelt. Anschließend wird geprüft, ob dieser zeitliche Abstand den diskreten q möglichen Zeitabständen entspricht. Hierbei kann eine Toleranzschwelle (beispielsweise 1 ms) berücksichtigt werden. Diese kann feststehen oder für jede Replika variieren (beispielsweise in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit). Later, the receiver will determine which of the remaining N-1 data packets will be a replica that is compatible with Replica A. This will lead to a reduction of possible candidate replicas for the subsequent Combining process. A selection of possibly suitable replica candidates is made by considering the relative time delay (delay) in which these replicas were sent relative to replica A. Thus, at the receiver of each replica, the time interval to replica A is determined. Subsequently, it is checked whether this time interval corresponds to the discrete q possible time intervals. In this case, a tolerance threshold (for example 1 ms) can be taken into account. This may be fixed or varied for each replica (for example, depending on the probability).

Die Kandidaten-Replikas können anhand ihrer Wahrscheinlichkeit, dass sie zum selben Sender gehören wie Replika A, sortiert werden. Der Dekodierer kann nun versuchen, Replika A mit den übriggebliebenen Kandidaten-Replikas zu kombinieren, wobei er mit den wahrscheinlichsten Replikas beginnen wird.The candidate replicas can be sorted by their likelihood that they belong to the same sender as Replica A. The decoder can now try to combine Replika A with the remaining candidate replicas, starting with the most likely replicas.

Wenn angenommen wird, dass der Empfänger N = 20 mögliche Präambelsequenzen detektiert und dass ferner jeder Sender n = 2 Replikas jedes Datenpakets übermittelt, ergeben sich die folgenden Betrachtungen:Assuming that the receiver detects N = 20 possible preamble sequences, and further that each transmitter transmits n = 2 replicas of each data packet, the following considerations arise:

Der Dekodierer wählt eine Replika A aus und ermittelt, welche der verbleibenden N – 1 = 19 Replikas mit Replika A kompatibel sein könnten.The decoder selects a replica A and determines which of the remaining N - 1 = 19 replicas could be compatible with Replika A.

Dies führt dazu, dass die Anzahl der möglichen Kandidaten-Replikas reduziert wird. Beispielsweise kann angenommen werden, dass nur noch vier mögliche Replikas übrig bleiben, die gemäß ihrer Wahrscheinlichkeit, dass sie zum selben Sender wie Replika A gehören, sortiert werden können. As a result, the number of possible candidate replicas is reduced. For example, it can be assumed that there are only four possible replicas left, which can be sorted according to their probability that they belong to the same sender as replica A.

Zusätzlich zum zeitlichen Versatz, in dem die Replikas gesendet werden, können auch weitere physikalische Parameter des Übertragungskanals oder des Senders verwendet werden, um herauszufinden, ob Replikas vom selben Sender gesendet wurden. In addition to the time offset in which the replicas are sent, other physical parameters of the transmission channel or transmitter can be used to find out if replicas were sent from the same transmitter.

Anschließend kann der Dekodierer die identifizierten Replikas miteinander kombinieren und einen Dekodierversuch starten. Subsequently, the decoder can combine the identified replicas with each other and start a decoding attempt.

Im Folgenden werden einige numerische Betrachtungen dargestellt, um die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verdeutlichen:In the following some numerical considerations are presented in order to clarify the performance of the method according to the invention:

Es wird angenommen, dass ein Loop ein Fortführen des Dekodierprozesses unmöglich macht. Es gelten die folgenden Annahmen: Jeder Sender übermittelt n = 4 Replikas jedes Datenpakets, k = 10 Sender sind im Loop involviert. Der zeitliche Abstand (Delay) zwischen den Replikas kann q unterschiedliche Werte annehmen: 1T, 2T, ... QT, wobei T die Dauer einer Replika ist. Alle Replikas verwenden dieselbe Präambel. Der Empfänger kann das Auftreten einer Präambel mit einer Unsicherheit detektieren, die gleichmäßig verteilt ist im Zeitabschnitt –α bis +α. Es wird angenommen, dass α = 1/1.000 T ist, wobei T die Dauer einer Replika darstellt. Es wird zunächst angenommen, dass der Empfänger nur den Delay verwendet, um zu ermitteln, welche Replikas miteinander kompatibel sind. It is assumed that a loop makes it impossible to continue the decoding process. The following assumptions apply: Each transmitter transmits n = 4 replicas of each data packet, k = 10 transmitters are involved in the loop. The time interval (delay) between the replicas can take q different values: 1T, 2T, ... QT, where T is the duration of a replica. All replicas use the same preamble. The receiver can detect the occurrence of a preamble with an uncertainty evenly distributed in the period -α to + α. It is assumed that α = 1 / 1,000 T, where T represents the duration of a replica. It is first assumed that the receiver uses only the delay to determine which replicas are compatible with each other.

Ein Empfänger gemäß dem Stand der Technik würde eine bekannte Combining Technik (MRC, ERC oder Selection Combining) verwenden und alle möglichen Paarungen der Replikas miteinander kombinieren. Im genannten Beispiel könnte der Empfänger eine der 40 Replikas auswählen und versuchen, diese mit allen möglichen Dreierkombinationen der verbleibenden 39 Replikas zu kombinieren. Die Anzahl der möglichen Kombinationen beträgt ( kn – 1 / n – 1). das heißt insgesamt 9.139 Kombinationen. Im schlimmsten Fall wird der Empfänger alle 9.139 Kombinationen überprüfen müssen. Im Durchschnitt wird die Anzahl der Kombinationen, die der Empfänger überprüfen muss 9.139/2 = 4.569,5 betragen.A prior art receiver would use a known Combining technique (MRC, ERC, or Selection Combining) and combine all possible pairings of the replicas. In the above example, the recipient could select one of the 40 replicas and try to combine them with all possible triple combinations of the remaining 39 replicas. The number of possible combinations is (kn - 1 / n - 1). that means a total of 9,139 combinations. In the worst case, the receiver will have to check all 9,139 combinations. On average, the number of combinations that the recipient must check is 9.139 / 2 = 4.569.5.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, ist die durchschnittliche Anzahl der erforderlichen Kombinationen viel geringer. Es wird davon ausgegangen, dass die Sender asynchron senden. Dies bedeutet, dass der Zeitpunkt, in dem die erste Replika übertragen wird gleichmäßig über die Zeit verteilt ist. Es wird eine der 40 Replikas als Replika A ausgewählt. Die Startzeit dieser Replika A wird als τ bezeichnet. Wenn irgendein Sender U seine Datenübertragung im Zeitintervall τ – α + mT bis τ – α + mT startet, wobei m eine Ganzzahl ist und T die Paketdauer darstellt, werden seine Replikas als geeignete Replika-Kandidaten angesehen. Dies wird als "Frame Synch Collision" bezeichnet. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufällig gewählter Sender eine solche "Frame Synch Collision" hat, ist

When the method of the invention is used, the average number of required combinations is much smaller. It is assumed that the transmitters send asynchronously. This means that the time at which the first replica is transmitted is evenly distributed over time. One of the 40 replicas will be selected as replica A. The start time of this replica A is called τ. When any transmitter U starts its data transmission in the time interval τ-α + mT to τ-α + mT, where m is an integer and T represents the packet duration, its replicas are considered to be suitable replica candidates. This is called Frame Synch Collision. The likelihood that a randomly chosen transmitter will have such "frame synch collision" is

Die Wahrscheinlichkeit, dass für Replika A genau 0 "Frame Synch Collisions" existieren entspricht

The probability that replica A has exactly 0 "frame synch collisions" is equivalent

Dies bedeutet, dass in 98,2 % der Fälle der Empfänger nur eine einzige Wahlmöglichkeit für Kombination zweier Replikas hat. Dies bedeutet, dass wenn ein Kollisions-Loop vorliegt (und unter der Annahme, dass ein Kombinieren der korrekten Replikas zu einem erfolgreichen Dekodieren führt), eine Wahrscheinlichkeit von 98,2 % besteht, erfolgreich dekodieren zu können, indem lediglich eine mögliche Kombination probiert wird. This means that in 98.2% of cases, the recipient has only one choice for combining two replicas. This means that if there is a collision loop (and assuming that combining the correct replicas results in successful decoding), there is a 98.2% chance of being able to successfully decode by just trying one possible combination ,

Entsprechend kann berechnet werden, dass die durchschnittliche Anzahl erforderlicher Kombinationen, die der Empfänger probieren muss, 1,6259 ist.Accordingly, it can be calculated that the average number of required combinations that the receiver must try is 1.6259.

Wenn der Empfänger zusätzlich zu den bisher dargestellten Informationen über das Delay Informationen über die Frequenz, Phase oder Amplitude beim Empfang der Replikas berücksichtigt, kann die Wahrscheinlichkeit, ein erfolgreiches Dekodieren mit lediglich einer Replika-Kombination zu erreichen, weiter erhöht werden.If the receiver takes into account information about the frequency, phase or amplitude in receiving the replicas in addition to the information about the delay so far presented, the probability of achieving a successful decoding with only one replica combination can be further increased.

Beispielsweise kann angenommen werden, dass unterschiedliche Sender leicht unterschiedliche Frequenzen aufweisen. Es könnte beispielsweise angenommen werden, dass die Frequenzdifferenzen zwischen den einzelnen Sendern derart sind, dass die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Sender aufgrund ihrer Frequenz während der Untersuchung der Präambel voneinander unterschieden werden können, bei 80 % liegt. In diesem Fall wird die Wahrscheinlichkeit von "Frame Synch Collisions" um den Faktor 0,2 reduziert (p_fc = 1/2500). In diesem Fall ist die Wahrscheinlichkeit für genau 0 "Frame Synch Collicions" für Replika A 0,9964. Die durchschnittliche Anzahl der erforderlichen Kombinationen, die vom Empfänger probiert werden müssen, beträgt 1,1230. For example, it can be assumed that different transmitters have slightly different frequencies. For example, it could be assumed that the frequency differences between the individual transmitters are such that the probability that two transmitters can be distinguished from each other by their frequency during the examination of the preamble is 80%. In this case, the probability of "frame synch collisions" is reduced by a factor of 0.2 (p _fc = 1/2500). In this case, the probability for exactly 0 "frame synch collicions" for replica A is 0.9964. The average number of required combinations to be sampled by the receiver is 1.1230.

Die genannten Unterschiede zwischen den einzelnen Sendern hinsichtlich der Frequenz können beispielsweise aufgrund von Unterschieden in den Oszillatoren der einzelnen Sender entstehen. Derartige Unterschiede können auch bewusst herbeigeführt werden, beispielsweise indem die Sender ihre Mittelfrequenz gemäß bestimmter Parameter zufällig bestimmen. The mentioned differences between the individual transmitters with regard to the frequency can arise, for example, due to differences in the oscillators of the individual transmitters. Such differences can also be deliberately brought about, for example by the transmitters randomly determining their center frequency according to certain parameters.

Im Folgenden wird noch die Annahme beleuchtet, dass der zeitliche Versatz zwischen zwei Replikas nicht alle möglichen Werte annehmen kann, sondern auf q mögliche diskrete Werte beschränkt ist. In 3 wird die Leistungsfähigkeit einer Datenübertragung dargestellt, bei der diskrete Delays verwendet wurden. Diese wird einer Datenübertragung gegenübergestellt, bei der das Delay zwischen zwei Replikas jeden beliebigen Wert annehmen kann. Es wurde einmal das CRA Verfahren verwendet, bei dem keine Kombinationstechnik angewandt wurde sowie das ECRA-SC Verfahren, bei dem als Combining Technik Selection Combining verwendet wurde. Wenn eine Diskretisierung angewandt wird, sind Replikas, die durch einen bestimmten Sender gesendet werden, um ein ganzzahliges Vielfaches einer Physical Layer Dauer gegenüber der ersten Replika beabstandet. Dies gilt sowohl für das CRA als auch für das ECRA-SC Verfahren mit Diskretisierung. In the following, the assumption is emphasized that the temporal offset between two replicas can not assume all possible values, but is limited to q possible discrete values. In 3 is presented the performance of a data transfer using discrete delays. This is contrasted with a data transfer where the delay between two replicas can take any value. Once the CRA method was used, where no combination technique was used, as well as the ECRA-SC method, which used Combining technique Selection Combining. When discretization is applied, replicas transmitted by a particular transmitter are spaced an integer multiple of a physical layer duration from the first replica. This applies both to the CRA and to the ECRA-SC method with discretization.

Wie in 3 erkennbar, nimmt die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgrund der Diskretisierung nicht maßgeblich ab. Dagegen bietet das erfindungsgemäße Verfahren eine große Vereinfachung der Dekodierkomplexität. As in 3 recognizable, the performance of the method according to the invention does not decrease significantly due to the discretization. By contrast, the method according to the invention offers a great simplification of the decoding complexity.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann neben der Satellitenkommunikation auch im Mobilfunk, Richtfunk, in Sensornetzwerken und in der Luftfahrkommunikation verwendet werden. Grundsätzlich ist eine Anwendung bei jedem Kommunikationskanal möglich, auf den mehrere Nutzer in zufälliger Weise zugreifen. Von besonderem Interesse ist das erfindungsgemäße Verfahren, indem eine große Anzahl von Sendern kleine Datenmengen senden, bei denen Overhead und die Komplexität einer Zeitsynchronisierung der einzelnen Nutzer vermieden werden soll.In addition to satellite communications, the method according to the invention can also be used in mobile communications, radio relaying, in sensor networks and in aviation communications. In principle, an application is possible with any communication channel that is accessed by multiple users in a random manner. Of particular interest is the method according to the invention in that a large number of transmitters transmit small amounts of data in which the overhead and complexity of a time synchronization of the individual users is to be avoided.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012219468 [0006]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

C. Kissling, "Performance Enhancements for Asynchronous Random Access Protocols over Satellite," in: Proceedings of the ICC 2011. International Conference on Communication, ICC, 5-9. June 2011, Kyoto [0006]
F. Clazzer, C. Kissling "Enhanced Contention Resolution Aloha - ECRA", in: Proceedings of the 2013 International ITG conference on Systems, Communication and Coding, 2013, Munich, Germany [0006]
P. Robertson. "Optimal Frame Synchronization for Continuous and Packet Data Transmission", PhD Dissertation, 1995, Progress Reports VDI Series 10, No. 376 [0006]

Claims

A method of transmitting data wherein a transmission channel to a receiver is shared by a plurality of transmitters, wherein the common access to the transmission channel is by a random access method, wherein at least one transmitter transmits at least two replicas of a data packet to be transmitted to the receiver at the receiver, a Successive Interference Cancellation method is performed, wherein the time interval in which a transmitter transmits two replicas of a data packet to the receiver can take exactly q discrete values, characterized in that the receiver performs the following method steps: a) detecting a Data packets in the received data, b) identifying a replica belonging to the data packet detected according to method step a) by the following method steps: b1) determining the relative time interval in which two data packets were sent, b2) where provided in step b1) corresponds to one of the q possible values, which the time interval of two replicas of the same data packet can assume, the receiver assumes that these are two replicas of the same data packet.

Method for transmitting data according to Claim 1, characterized by the following steps after method step b2): Combine at least two related replicas and Try to decode the data packet represented by the at least two replicas.

Method for transmitting data according to one of Claims 1 or 2, characterized in that, according to method step b), a plurality of potential replicas are identified which potentially belong to the data packet detected according to method step a).

A method for transmitting data according to claim 3, characterized in that the replicas potentially belonging to the data packet detected according to method step a) are sorted according to the probability that they belong to the data packet, in particular the receiver the replicas in its decoding attempts in the order of their Probability combined with this data packet, starting with the replica with the highest probability.

Method for transmitting data according to claim 4, characterized in that the order of the probability of the replicas is determined by the magnitude of a deviation from the time interval q at which the replica is moved relative to the gem. Step a) detected data packet was sent.

Method for transmitting data according to one of Claims 1-5, characterized in that according to. Method step a) those data are identified as a data packet in which the probability that it is a data packet is highest.

A method of transmitting data according to any one of claims 1-6, characterized by the following additional step of identifying a to the gem. Process step a) detected data packet belonging replica: b3) determining transmission channel or transmitter characteristics for each received replica, in particular by measuring the amplitude, phase or frequency at which each replica is received b4) Sort the received replicas acc. their probability that they belong to the detected data packet, wherein the replica has the highest probability, the physical properties of which have the greatest similarity with the physical properties of the detected data packet.

A method of transmitting data according to any one of claims 1-7, characterized in that the detection of a data packet in the received data according to. Process step a) is carried out using a frame synchronizer, which detects the presence of a preamble in the data stream indicating the presence of a data packet, in particular gem. Step a) that data packet is selected that has the highest probability that it is a data packet.

A method of transmitting data according to any one of claims 1-8, characterized in that are used as Successive Interference Cancellation method CRA, ECRA, ACRA.

A method of transmitting data according to any of claims 1-9, characterized in that the transmitters send their data packets to the receiver in a non-slot based method.