DE102018203109B3 - Verfahren zum Übertragen von Daten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten, wobei ein Übertragungskanal zu einem Empfänger von mehreren Nutzern gemeinsam genutzt, wobei Nutzer ihre Daten in kodierter Form asynchron über den gemeinsamen Übertragungskanal versenden, wobei jeder Nutzer eine oder mehrere Replikas eines zu übermittelnden Datenpaketes an den Empfänger übermittelt, wobei beim Kodieren ein Successive Interference Cancellation (SIC)-Verfahren verwendet wird, in dem für eine bestimmte maximale Anzahl an Iterationen versucht wird, Datenpakete zu dekodieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Interferenz, die eine Replika während ihrer Dauer auf dem Übertragungskanal erfährt, wie folgt ermittelt wird:
a) Ermitteln möglicher Anfangspositionen von Replika-Kandidaten,
b) Ermitteln der Anfangspositionen aller weiteren Replikas, die während der Dauer einer ersten zu untersuchenden Replika beginnen,
c) Ermitteln der Rausch-Leistung in Zeitabschnitten, in denen keine Replikas übertragen werden,
d) Ermitteln der Leistung des empfangenen Signals in einem interferenzfreien Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika, das heißt in einem Abschnitt, bevor die erste weitere Replika während der ersten zu untersuchenden Replika beginnt,
e) Ermitteln der Interferenzleistung in interferenzbehafteten Abschnitten der ersten zu untersuchenden Replika durch:
f) Ermitteln der Gesamtleistung des beim Empfänger in den interferenzbehafteten Abschnitten empfangenen Signals und subtrahieren hiervon der Signalleistung des gemäß Merkmal d) ermittelten im interferenzfreien Abschnitt empfangenen Signals und der gemäß Merkmal c) ermittelten Rausch-Leistung.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten, wobei ein Übertragungskanal zu einem Empfänger von mehreren Nutzern gemeinsam genutzt wird.
• Greifen die Nutzer ohne eine Koordination auf den gemeinsamen Kanal zu (Random Access Channel), können Kollisionen zwischen den einzelnen Nutzern auf dem Kanal entstehen. Aufgrund dieser Kollisionen können Datenpakete verloren gehen. Es ist bekannt, sogenannte Successive Interference Cancellation (SIC)-Verfahren anzuwenden, um beschädigte Pakete dadurch wieder herzustellen, dass die durch einzelne Pakete verursachte Interferenz beseitigt wird. Hierzu werden innerhalb eines Frames mehrere Replikas eines Datenpakets übermittelt. Diese Replikas beinhalten einen Pointer zu allen anderen Replikas desselben Datenpakets. Wird eine der Replikas erfolgreich empfangen, kann für alle Kopien die von Ihnen verursachte Interferenz aus dem jeweiligen Gesamtsignal entfernt werden. Hierdurch werden gegebenenfalls andere Pakete, welche vorher einer Interferenz unterlagen, dekodierbar. Die Dekodierung findet somit durch iteratives Entfernen von Interferenzen statt.
• Ein Verfahren, das wie oben dargestellt funktioniert, ist das Contention Resolution Diversity Slotted ALOHA-Verfahren (CRDSA). Hierbei ist ein Frame in eine Vielzahl von Zeit- oder Frequenzschlitzen aufgeteilt. Es existieren jedoch auch Verfahren, in denen ein Frame nicht in Zeit- oder Frequenzschlitze aufgeteilt wird. Im Gegensatz zu Slotted ALOHA-Verfahren werden diese Verfahren als Pure ALOHA-Verfahren bezeichnet. Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist Contention Resolution ALOHA (CRA). Bei einem solchen Verfahren kann eine lediglich teilweise Interferenz in einem Paket vorliegen, die dennoch groß genug ist, dass ein Dekodieren dieses interferenzbehafteten Pakets nicht möglich ist. In einer solchen Situation ist ein Fortführen des Dekodiervorgangs nicht mehr möglich.
• In IoT-Anwendungen oder bei einer Machine-to-Machine-Datenübertragung übertragen Terminals in der Regel sehr sporadisch kleinere Datenpakete, die beispielsweise höchstens einige 100 Informationsbits aufweisen können. In solchen Anwendungen haben sich Random Access Verfahren als besonders effizient erwiesen.
• Informationen zum technischen Hintergrund können unter anderem den folgenden Druckschriften entnommen werden:
• [1] Clazzer, F. and Kissling, C.; „Enhanced Contention Resolution Aloha - ECRA“, 9^th International ITG Conference on Systems, Communications and Coding (SCC), Munich, Jan. 2013.
• [2] 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.
• [3] DE 102012219468 B3 Clazzer, F. and Kissling, C.; „Verfahren zur Übertragung von Daten“, 2012.
• Ein weiteres aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren ist Enhanced Contention Resolution ALOHA (ECRA), das in Veröffentlichung [1] beschrieben ist.
• DE 10 2016 202 875 A1 beschreibt ein Verfahren zum Übertragen von Daten von mehreren Sendern zu einem Empfänger über einen gemeinsamen Übertragungskanal, wobei beim Empfänger ein Successive Interference Cancellation Verfahren durchgeführt wird. Es wird das Verhältnis zwischen Signal und Interferenz plus Rauschen pro Symbol ermittelt.
• In 1 ist beispielhaft eine Datenübertragung dargestellt, bei der mehrere Nutzer ihre Datenpakete auf einen gemeinsamen Übertragungskanal im selben Frequenzband übermitteln (s. oberer Teil der 1). Insofern entstehen Kollisionen zwischen den einzelnen Replikas, die in 1 schraffiert dargestellt sind.
• Empfängerseitig werden die im Dekodierfenster der Größe W befindlichen Replikas auf Sample-Level gespeichert. Der Decoder beginnt nun, nach identischen Replikas zu suchen. Eine Möglichkeit, solche zu identifizieren ist, eine gemeinsame Präambel bei allen identischen Replikas zu verwenden, die empfängerseitig bekannt ist.
• Somit können identische Replikas detektiert werden. Anschließend werden die Datenpakete dem Kanaldecoder zugeführt, der ein Codeword ausgeben wird. Dieses wird anschließend durch einen Cyclic Redundency Check (CRC) geprüft. Sofern dieser Test bestanden wird, wird dieses Paket als korrekt dekodiert deklariert. Anschließend kann der Successive Interference Cancellation-Vorgang auf bekannte Weise iterativ durchgeführt werden.
• Aus der genannten Veröffentlichung [1] ist ferner ein Selection Combining-Verfahren bekannt, bei dem interferenzfreie Abschnitte von Replikas ausgewählt und miteinander kombiniert werden, um Kollisionen aufzulösen.
• Eine andere Möglichkeit, die aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist das Maximal-Ratio-Combining-Verfahren (MRC). Dieses Verfahren bietet eine verbesserte Leistungsfähigkeit gegenüber dem Selection Combining-Verfahren. Jedoch ist seine Umsetzung in der Praxis schwieriger.
• In beiden Verfahren ist es notwendig, die durch Interferenzen durch andere Datenpakete und durch Rauschen verursachten Störungen der Übertragung möglichst präzise abzuschätzen, um die bestmögliche Leistung zu erzielen. Tatsächlich werden beim Selection Combining-Verfahren diejenigen Abschnitte, die die niedrigsten Interferenzen erfahren, für das Packet-Combining ausgewählt.
• Selbige Betrachtung wird für jedes individuelle Symbol im MRC-Verfahren angestellt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Übertragen von Daten bereitzustellen, bei dem mehrere Nutzer ihre Daten über einen gemeinsamen Übertragungskanal zu einem Empfänger senden, das eine verbesserte Leistungsfähigkeit und insbesondere eine verbesserte Spektraleffizienz aufweist.
• Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren nutzen mehrere Nutzer gemeinsam einen Übertragungskanal zu einem Empfänger. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Satellitenverbindung zu einem Satelliten handeln, an den mehrere Satellitenterminals Daten übertragen wollen. Hierbei versenden Nutzer ihre Daten in kodierter Form asynchron über den gemeinsamen Übertragungskanal. Jeder Nutzer übermittelt eine oder mehrere Replikas eines zu übermittelnden Datenpakets an den Empfänger. Hierbei können alle Nutzer ein gemeinsames Frequenzband nutzen.
• Beim Dekodieren wird ein SIC-Verfahren verwendet, in dem für eine bestimmte Anzahl an Iterationen versucht wird, die im Dekodierfenster befindlichen Pakete zu dekodieren. Dieses SIC-Verfahren ist aus dem Stand der Technik bekannt und wird deswegen nicht näher beschrieben.
• Erfindungsgemäß wird die Interferenz, die eine Replika während ihrer Dauer auf dem Übertragungskanal erfährt, wie folgt ermittelt:
1. a) Ermitteln möglicher Anfangspositionen von Replika-Kandidaten,
2. b) Ermitteln der Anfangspositionen aller weiteren Replikas, die während der Dauer einer ersten zu untersuchenden Replika beginnen,
3. c) Ermitteln der Rausch-Leistung in Zeitabschnitten, in denen keine Replikas übertragen werden,
4. d) Ermitteln der Leistung des empfangenen Signals in einem interferenzfreien Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika, das heißt in einem Abschnitt, bevor die erste weitere Replika während der ersten zu untersuchenden Replika beginnt,
5. e) Ermitteln der Interferenzleistung in interferenzbehafteten Abschnitten der ersten zu untersuchenden Replika durch:
6. f) Ermitteln der Gesamtleistung des beim Empfänger in den interferenzbehafteten Abschnitten empfangenen Signals und subtrahieren hiervon der Signalleistung des gemäß Merkmal d) ermittelten im interferenzfreien Abschnitt empfangenen Signals und der gemäß Merkmal c) ermittelten Rausch-Leistung.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es nicht mehr notwendig, Pilotsymbole in den Replikas zu versenden, die keinerlei Informationen tragen. Es wird somit eine verbesserte Spektraleffizienz erreicht. Ferner ist es möglich, den SINR-Wert für den gesamten Verlauf einer zu untersuchenden Replika zu ermitteln. Im Stand der Technik dagegen werden die Präambel, Pilotsymbole oder eine Postambel verwendet, die dem Empfänger bekannt sind, um den SINR-Wert in einem zu untersuchenden Datenpaket zu ermitteln. Entsprechend kann im Stand der Technik der SINR-Wert nicht über den gesamten Verlauf eines zu untersuchenden Datenpaketes ermittelt werden, sondern nur über die jeweiligen Abschnitte, in denen Pilotsymbole, eine Präambel oder eine Postambel vorhanden sind. Aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren operieren ausschließlich im Physical Layer, ohne die Detektion von Replika-Kandidaten zu berücksichtigen, die in asynchronen Random Access-Verfahren ohnehin durchgeführt wird. Erfindungsgemäß wird diese Position dagegen berücksichtigt, so dass in verbesserter Weise eine Abschätzung des SINR-Werts über den gesamten Verlauf einer zu untersuchenden Replika möglich ist.
• Es ist bevorzugt, dass die Interferenzleistung getrennt ermittelt wird für einen Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika, in dem eine Kollision mit genau einer weiteren Replika vorliegt, und für einen Abschnitt, in dem Kollisionen mit mehreren Replikas vorliegen.
• Weiterhin ist es bevorzugt, dass die möglichen Anfangspositionen von Replika-Kandidaten gemäß Verfahrensschritt a) durch nicht kohärente Soft-Korrelation ermittelt werden, insbesondere gemäß $$\mathrm{\Lambda }\left(y\right)=\left|{\displaystyle \sum _{i=1}^{n_{sw}}{y}_i^{*}{s}_i}\right|\gtrless \lambda$$

  

  wobei n_sw die Anzahl der Symbole in der Präambel bezeichnet,
  wobei s = (s₁, s₂, ...,s_{n sw} ) die Präambelsequenz bezeichnet die für jede identische Replika identisch ist,
  wobei y = (y₁, y₁,...,y_{n sw} ) die Sequenz empfangener Symbole bezeichnet, deren Länge der Länge der Präambelsequenz entspricht,
  wobei die Berechnung von Λ(y) für alle W-n_sw möglichen empfangenen Symbole durchgeführt wird, wobei W die Anzahl der aus einem Dekodierfenster gespeicherten Symbole bezeichnet,
  wobei die *-Operation die Bildung des komplexen Konjugats ist und λ ein definierbarer Grenzwert, durch den bestimmt wird, wie ähnlich eine Symbolsequenz y der Präambelsequenz s sein muss, um als Präambel angesehen zu werden. Der Grenzwert λ wird derart gewählt, dass ein Falschalarm (das heißt ein Detektieren einer Präambel, wenn keine solche vorliegt) vermieden werden kann. Wenn die nicht kohärente Soft-Korrelation den Grenzwert λ übersteigt, wird das betreffende Symbol als ein möglicher Start einer Replika identifiziert.
• Jetzt ist es möglich, ein Set S mit allen Symbolpositionen von möglichen Replika-Kandidaten zu ermitteln: S = {τ₁, τ₂,...}.
• Für die erste Position τ₁ , das heißt für den Start der ersten zu untersuchenden Replika, werden alle anderen Replika-Kandidaten identifiziert, die während der Dauer der ersten zu untersuchenden Replika beginnen. Sie werden definiert als S₁ = (τ₂, τ₃, ...}. Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Ermitteln der Rauschleistung gemäß Verfahrensschritt c) in Zeitabschnitten, in denen keine Replikas übertragen werden, erfolgt gemäß $$N=\frac{1}{n-1}{\displaystyle \sum _{i=1}^n{\left|y_i\right|}^2}$$

  

  wobei n die Gesamtanzahl der Symbole ist, in denen keine Übertragung von Replikas festgestellt wurde. Die untersuchten Symbole müssen nicht aufeinanderfolgend sein. Es ist somit Ziel dieses Verfahrensschritts diejenigen Symbole zu extrahieren, in denen kein Paket gesendet wurde, das heißt in denen keine Aktivität eines Nutzers bekannt ist. Hierzu werden die Startpositionen von möglichen Replika-Kandidaten aus dem SetS verwendet. Ausgehend von jeder Startposition wird eine Paketlänge hinzuaddiert. Innerhalb dieser Paketlänge kann keine Einschätzung der Rauschleistung stattfinden, jedoch in Zeitabschnitten außerhalb dieser Paketlänge, in denen keine Replikas übertragen werden.
• Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Ermitteln der Leistung des empfangenen Signals in einem interferenzfreien Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika, das heißt in einem Abschnitt, bevor die erste weitere Replika während der ersten zu untersuchenden Replika beginnt gemäß Merkmal d) erfolgt gemäß $$\overline{P_1}=\left[\frac{1}{\left({\tau }_2-{\tau }_1\right)}{\displaystyle \sum _{i={\tau }_1}^{{\tau }_2-1}{\left|y_i\right|}^2}\right]-N$$

  

  wobei der interferenzfreie Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika von τ₁ bis τ₂ andauert.
• Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Ermitteln der Interferenzleistung in interferenzbehafteten Abschnitten der ersten zu untersuchenden Replika und das Ermitteln der Gesamtleistung des beim Empfänger in den interferenzbehafteten Abschnitten empfangenen Signals und subtrahieren hiervon der Signalleistung des gemäß Merkmal d) ermittelten im interferenzfreien Abschnitt empfangenen Signals und der gemäß Merkmal c) ermittelten Rausch-Leistung erfolgt gemäß $$\begin{array}{cc}\overline{P_j}=\left[\frac{1}{\left({\tau }_{j+1}-{\tau }_j\right)}{\displaystyle {\sum }_{i={\tau }_j}^{{\tau }_{j+1}-1}{\left|y_i\right|}^2}\right]-P_1-N& f\ddot{u}r\end{array}j=\mathrm{2,}\dots ,K.$$

  
• Es ist weiterhin bevorzugt, dass für den interferenzfreien Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika der SINR-Wert (signal-to-interference-plus-noise ratio) bestimmt wird gemäß $$\begin{array}{cc}{y}_1^1=\frac{\overline{P_1}}{N}& f\ddot{u}r\end{array}Symbole\left[\mathrm{1,}{\tau }_2-{\tau }_1\right],$$

  

  der SINR-Wert für den Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika mit nur einer weiteren interferierenden Replika bestimmt wird gemäß $$\begin{array}{cc}{y}_2^1=\frac{\overline{P_1}}{N+\overline{P_2}}& f\ddot{u}r\end{array}Symbole\left[{\tau }_2-{\tau }_1+\mathrm{1,}{\tau }_3-{\tau }_2\right],$$

  

  der SINR-Wert für den Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika mit K interferierenden Replikas bestimmt wird gemäß $$\begin{array}{cc}{y}_K^1=\frac{\overline{P_1}}{N+\overline{P_2}+\dots +\overline{P_K}}& f\ddot{u}r\end{array}Symbole\left[{\tau }_K-{\tau }_{K-1}+\mathrm{1,}{n}_p\right].$$

  
• Der Nenner in den oben genannten Gleichungen entspricht der geschätzten Rauschleistung und der (gegebenenfalls aggregierten) Interferenz, die durch andere Replikas verursacht wird. Diese Information wird dem Kanal-Demodulator zugeführt, so dass die Log-Likelihood-Ratios, die durch den Kanaldecoder benötigt werden, ermittelt werden können, um das Dekodieren durchzuführen.
• Wenn das Dekodieren nicht erfolgreich war, können Combining-Verfahren, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, angewendet werden. Bevor dies stattfindet, ist es notwendig die identischen Replikas eines Senders zu identifizieren. Dies wird beispielhaft dargestellt für zwei Replikas pro Sender. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch verwendet werden, wenn jeder Sender oder Nutzer andere Anzahlen von Replikas versendet. Die Anzahl der zu versendenden Replikas kann fix sein oder sich verändern, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.
• Um die zweite Replika zu identifizieren, können erneut nicht kohärente Soft-Korrelationsverfahren verwendet werden, wobei dies über das gesamte Paket erfolgt. Da die zweite Replika mit der ersten Replika identisch ist, kann das komplette Paket als bekannte Präambel verwendet werden. Es findet somit die Korrelation über das gesamte Paket statt mit den Kanditaten $y_i^{*}$

  

  und dem Paket y̅_l gemäß: $$\mathrm{\Lambda }\left(y\right)=\left|{\displaystyle \sum _{i=1}^{n_p}{y}_i^{*}\overline{y_l}}\right|\gtrless \lambda$$

  
• Dies wird für sämtliche andere Replika-Kandidaten durchgeführt und derjenige Replika-Kandidat mit dem höchsten Ergebnis wird als potentiell identische Replika ausgewählt.
• Es ist nun bevorzugt, dass entsprechend zur Ermittlung der Interferenzen zur Ermittlung der Interferenzen, die die erste zu untersuchende Replika erfahren hat, der SINR-Wert für die verschiedenen Abschnitte weiterer zu untersuchenden Replikas ermittelt wird, insbesondere gemäß $$\begin{array}{cc}{y}_1^2=\frac{\overline{P_h}}{N}& f\ddot{u}rSymbole\left[\mathrm{1,}{\tau }_{h+1}-{\tau }_h\right]\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{cc}{y}_2^2=\frac{\overline{P_h}}{N+\overline{P_{h+1}}}& f\ddot{u}r\end{array}Symbole\left[{\tau }_{h+1}-{\tau }_h+\mathrm{1,}{\tau }_{h+2}-{\tau }_{h+1}\right]$$

  

  $$\begin{array}{cc}{y}_L^2=\frac{\overline{P_1}}{N+\overline{P_{h+1}}+\cdots +\overline{P_{h+l}}}& f\ddot{u}rSymbole\left[{\tau }_{h+l}-{\tau }_{h+l-1}+\mathrm{1,}{n}_p\right]\end{array}.$$

  
• Die oben genannten Gleichungen entsprechen den Betrachtungen, die in Bezug auf die erste zu untersuchende Replika durchgeführt wurden.
• Wenn ein Selection-Combining-Verfahren verwendet wird, so wird für jedes Symbol in einem Datenpaket dasjenige ausgewählt, das den SINR-Wert maximiert. Dies findet Symbol für Symbol unter Berücksichtigung der SINR-Werte statt, die für jeden Abschnitt der ersten und der weiteren zu untersuchenden Replikas ermittelt wurden.
• Wird Maximal-Ratio Combining durchgeführt, werden die ermittelten SINR-Werte ebenfalls für jedes Symbol berücksichtigt. Wenn eine Replika erfolgreich dekodiert wurde, wird ihre Interferenz gemäß dem aus dem Stand der Technik bekannten SIC-Verfahren von allen Positionen der Replika innerhalb eines Frames entfernt. Das Set S wird dann aktualisiert, wobei die korrekt dekodierten Replikas entfernt werden.
• Das genannte Verfahren wird iterativ wiederholt für alle weiteren identifizierten Replika-Kandidaten.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann in sämtlichen asynchronen Random Access-Verfahren verwendet werden, beispielsweise im ECRA-Verfahren.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter Verwendung eines verschiebbaren Dekodierfensters verwendet werden, wobei der Versatz, um den das Dekodierfenster verschoben wird, auch der Gesamtlänge des Dekodierfensters entsprechen kann. In diesem Fall findet eine Frame-Synchronisierung zwischen den einzelnen Sendern statt, so dass jeder Nutzer weiß, wann ein Frame beginnt, so dass Nutzer ihre Replikas nicht frame-übergreifend versenden.
• Es ist weiterhin möglich, das erfindungsgemäße Verfahren zu wiederholen, nachdem ein erfolgreiches Dekodieren von Paketen stattgefunden hat, so dass es möglich ist, die Schätzungen für mögliche Startpositionen von Replikas zu verbessern und mögliche neue Startpositionen für Replikas zu identifizieren, die im ersten Durchgang nicht identifiziert wurden.
• Im Folgenden wird kurz dargestellt, wie durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Verbesserung der Spektraleffizienz erreicht werden kann. Üblicherweise variert das Verhältnis zwischen Pilotsymbolen und Datensymbolen zwischen 0,1 und 0,25, das heißt, es existiert ein Pilotsymbol pro 4 bis 10 Datensymbolen. Die Anzahl der benötigten Pilotsymbole hängt vom verwendeten Übertragungskanal ab.
• Wird ein Pilotsymbol pro 10 Datensymbole verwendet, so kann erfindungsgemäß dieses Pilotsymbol eingespart werden, so dass die Spektraleffizienz um 10 Prozent erhöht werden kann. Im zweiten Fall kann sogar eine Verbesserung der Spektraleffizienz um 25 Prozent erreicht werden. Die Leistungsfähigkeit des Decoders wird hierbei nicht beeinflusst.
• Gleichzeitig ist es möglich, eine genauere Ermittlung der Startpositionen von Replikas durchzuführen. Werden wie im Stand der Technik bekannt Pilotsymbole verwendet, so kann der Start einer Replika nur dann ermittelt werden, wenn ein Pilotsymbol vorliegt, das heißt im Extremfall alle 10 Datensymbole. Der durchschnittliche Fehler beträgt somit 5 Symbole pro Start einer Replika. Bei der Verwendung eines Pilotsymbols pro 4 Informationssymbolen beträgt der durchschnittliche Fehler 2 Symbole pro Replikastart. Die genannten Fehler können durch das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls vermieden werden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann in sämtlichen Random Access-Verfahren verwendet werden, insbesondere in frameasynchronen oder frame- und slotasynchronen Random Access-Verfahren. Von besonderem Interesse sind Verfahren für einen Machine-to-Machine Datenaustausch, IoT-Anwendungen, aber auch Satellitenübertragungen oder auch terrestrische Übertragungen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Übertragen von Daten wobei ein Übertragungskanal zu einem Empfänger von mehreren Nutzern gemeinsam genutzt wird, wobei Nutzer ihre Daten in kodierter Form asynchron über den gemeinsamen Übertragungskanal versenden, wobei jeder Nutzer eine oder mehrere Replikas eines zu übermittelnden Datenpaketes an den Empfänger übermittelt, wobei beim Kodieren ein Successive Interference Cancellation (SIC)-Verfahren verwendet wird, in dem für eine bestimmte maximale Anzahl an Iterationen versucht wird, Datenpakete zu dekodieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Interferenz, die eine Replika während ihrer Dauer auf dem Übertragungskanal erfährt, wie folgt ermittelt wird: a) Ermitteln möglicher Anfangspositionen von Replika-Kandidaten, b) Ermitteln der Anfangspositionen aller weiteren Replikas, die während der Dauer einer ersten zu untersuchenden Replika beginnen, c) Ermitteln der Rausch-Leistung in Zeitabschnitten, in denen keine Replikas übertragen werden, d) Ermitteln der Leistung des empfangenen Signals in einem interferenzfreien Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika, das heißt in einem Abschnitt, bevor die erste weitere Replika während der ersten zu untersuchenden Replika beginnt, e) Ermitteln der Interferenzleistung in interferenzbehafteten Abschnitten der ersten zu untersuchenden Replika durch: f) Ermitteln der Gesamtleistung des beim Empfänger in den interferenzbehafteten Abschnitten empfangenen Signals und subtrahieren hiervon der Signalleistung des gemäß Merkmal d) ermittelten im interferenzfreien Abschnitt empfangenen Signals und der gemäß Merkmal c) ermittelten Rausch-Leistung.
2. Verfahren zum Übertragen von Daten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Interferenzleistung getrennt ermittelt wird für einen Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika, in dem eine Kollision mit genau einer weiteren Replika vorliegt, und für einen Abschnitt, in dem Kollisionen mit mehreren Replikas vorliegen.
3. Verfahren zum Übertragen von Daten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die möglichen Anfangspositionen von Replika-Kandidaten gemäß Verfahrensschritt a) durch nicht kohärente Soft-Korrelation ermittelt werden, insbesondere gemäß $$\mathrm{\Lambda }\left(y\right)=\left|{\displaystyle \sum _{i=1}^{n_{sw}}{y}_i^{*}{s}_i}\right|\gtrless \lambda$$

   

   wobei n_sw die Anzahl der Symbole in der Präambel bezeichnet, wobei s = (s₁, s₂,...,s_{n sw} ) die Präambelsequenz bezeichnet, die für jede identische Replika identisch ist, wobei y = (y₁, y₂, ....y_{n sw} ) die Sequenz empfangener Symbole bezeichnet, deren Länge der Länge der Präambelsequenz entspricht, wobei die Berechnung von Λ(y) für alle W-n_sw möglichen empfangenen Symbole durchgeführt wird, wobei W die Anzahl der aus einem Dekodierfenster gespeicherten Symbole bezeichnet, wobei die *-Operation die Bildung des komplexen Konjugats ist und λ ein definierbarer Grenzwert, durch den bestimmt wird, wie ähnlich eine Symbolsequenz y der Präambelsequenz s sein muss, um als Präambel angesehen zu werden.
4. Verfahren zum Übertragen von Daten nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Rauschleistung gemäß Verfahrensschritt c) in Zeitabschnitten, in denen keine Replikas übertragen werden, erfolgt gemäß $$N=\frac{1}{n-1}{\displaystyle \sum _{i=1}^n{\left|y_i\right|}^2}$$

   

   wobei n die Gesamtanzahl der Symbole ist, in denen keine Übertragung von Replikas festgestellt wurde.
5. Verfahren zum Übertragen von Daten nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Leistung des empfangenen Signals in einem interferenzfreien Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika, das heißt in einem Abschnitt, bevor die erste weitere Replika während der ersten zu untersuchenden Replika beginnt, gemäß Merkmal d) erfolgt gemäß $$\overline{P_1}=\left[\frac{1}{\left({\tau }_2-{\tau }_1\right)}{\displaystyle \sum _{i={\tau }_1}^{{\tau }_2-1}{\left|y_l\right|}^2}\right]-N$$

   

   wobei der interferenzfreie Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika von τ₁ bis τ₂ andauert.
6. Verfahren zum Übertragen von Daten nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Interferenzleistung in interferenzbehafteten Abschnitten der ersten zu untersuchenden Replika und das Ermitteln der Gesamtleistung des beim Empfänger in den interferenzbehafteten Abschnitten empfangenen Signals und subtrahieren hiervon der Signalleistung des gemäß Merkmal d) ermittelten im interferenzfreien Abschnitt empfangenen Signals und der gemäß Merkmal c) ermittelten Rausch-Leistung erfolgt gemäß $$\begin{array}{cc}\overline{P_j}=\left[\frac{1}{{\tau }_{j+1}-{\tau }_j}{\displaystyle {\sum }_{i={\tau }_j}^{{\tau }_{j+1}-1}{\left|y_i\right|}^2}\right]-P_1-N& f\ddot{u}r\end{array}j=\mathrm{2,}\dots ,K.$$

   
7. Verfahren zum Übertragen von Daten nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den interferenzfreien Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika der SINR-Wert (signal-to-interference-plus-noise ratio) bestimmt wird gemäß $$\begin{array}{cc}{y}_1^1=\frac{\overline{P_1}}{N}& f\ddot{u}rSymbole\left[\mathrm{1,}{\tau }_1-{\tau }_2\right]\end{array},$$

   

   der SINR-Wert für den Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika mit nur einer weiteren interferierenden Replika bestimmt wird gemäß $$\begin{array}{cc}{y}_2^1=\frac{\overline{P_1}}{N+\overline{P_2}}& f\ddot{u}rSymbole\end{array}\left[{\tau }_2-{\tau }_1+\mathrm{1,}{\tau }_3-{\tau }_2\right],$$

   

   der SINR-Wert für den Abschnitt der ersten zu untersuchenden Replika mit K interferierenden Replikas bestimmt wird gemäß $$\begin{array}{cc}{y}_K^1=\frac{\overline{P_1}}{N+\overline{P_2}+\cdots +\overline{P_K}}& f\ddot{u}rSymbole\left[{\tau }_K-{\tau }_{K-1}+\mathrm{1,}{n}_p\right]\end{array}.$$

   
8. Verfahren zum Übertragen von Daten nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend zur Ermittlung der Interferenzen, die die erste zu untersuchende Replika erfahren hat, der SINR-Wert für die verschiedenen Abschnitte weiterer zu untersuchenden Replikas ermittelt wird, insbesondere gemäß $$\begin{array}{cc}{y}_1^2=\frac{\overline{P_h}}{N}& f\ddot{u}rSymbole\left[\mathrm{1,}{\tau }_{h+1}-{\tau }_h\right]\end{array}$$

   

   $$\begin{array}{cc}{y}_2^2=\frac{\overline{P_h}}{N+\overline{P_{h+1}}}& f\ddot{u}rSymbole\left[{\tau }_{h+1}-{\tau }_h+\mathrm{1,}{\tau }_{h+2}-{\tau }_{h+1}\right]\end{array}$$

   

   $$\begin{array}{cc}{y}_L^2=\frac{\overline{P_1}}{N+\overline{P_{h+1}}+\cdots +\overline{P_{h+l}}}& f\ddot{u}rSymbole\left[{\tau }_{h+l}-{\tau }_{h+l-1}+\mathrm{1,}{n}_p\right]\end{array}.$$

   

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