DE102018204730B3 - Method for transmitting data - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten, wobei ein Übertragungskanal zu einem Empfänger von mehreren Nutzern gemeinsam genutzt wird, wobei Nutzer ihre Daten in kodierter Form frameasynchron über den gemeinsamen Übertragungskanal versenden, wobei jeder Nutzer eine oder mehrere Replikas eines zu übermittelnden Datenpaketes an den Empfänger übermittelt, wobei die Daten empfängerseitig unter Verwendung eines verschiebbaren Dekodierfenster dekodiert werden, wobei beim Dekodieren ein Successive Interference Cancellation (SIC)-Verfahren verwendet wird, in dem für eine bestimmte maximale Anzahl an Iterationen versucht wird, Datenpakete zu dekodieren, wobei das Dekodierfenster nach der bestimmten Anzahl an Iterationen um einen Versatz Δauf eine neue Position verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge dieses Versatzes Δund/oder die Länge des Dekodierfensters W in Abhängigkeit der Anzahl der auf dem Übertragungskanal übermittelten Replikas angepasst wird.The invention relates to a method for transmitting data, wherein a transmission channel to a receiver of several users is shared, wherein users send their data in encoded form asynchronously via the common transmission channel, each user one or more replicas of a data packet to be transmitted to the Transmitting a receiver, wherein the data is decoded on the receiver side using a sliding decoder window, the decoding using a Successive Interference Cancellation (SIC) method in which a certain maximum number of iterations is attempted to decode data packets, the decoding window after the predetermined number of iterations by an offset Δ is moved to a new position, characterized in that the length of this offset Δ and / or the length of the decoding window W depending on the number of transmitted on the transmission channel replicas adjusted asst becomes.
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.
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.If the users access the common channel without any coordination (random access channel), collisions can occur between the individual users on the channel. Due to these collisions, data packets can be lost. It is known to apply so-called Successive Interference Cancellation (SIC) methods to recover damaged packets by eliminating the interference caused by individual packets. For this purpose, several replicas of a data packet are transmitted within a frame. These replicas contain a pointer to all other replicas of the same data package. If one of the replicas is received successfully, the interference caused by you can be removed from the respective total signal for all copies. As a result, if necessary, other packets that were previously subject to interference, can be decoded. The decoding thus takes place by iterative removal of interference.
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.One method that works as outlined above is the Contention Resolution Diversity Slotted ALOHA Method (CRDSA). Here, a frame is divided into a plurality of time or frequency slots. However, there are also methods in which a frame is not divided into time or frequency slots. Unlike Slotted ALOHA processes, these processes are referred to as Pure ALOHA processes. An example of such a method is Contention Resolution ALOHA (CRA). In such a method, there may be only partial interference in a packet that is still large enough that decoding this interference-prone packet is not possible. In such a situation, a continuation of the decoding process is no longer possible.
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.In IoT applications or in machine-to-machine data transmission, terminals usually transmit sporadically smaller data packets, which may have, for example, at most a few hundred bits of information. In such applications, random access methods have proven to be particularly efficient.
Informationen zum technischen Hintergrund können unter anderem den folgenden Druckschriften entnommen werden:
- [1]
E. Sandgren A. Graell i Amat, F. Braennstroem, „On Frame Asynchronous Coded Slotted ALOHA: Asymptotic, Finite Length, and Delay Analysis“, IEEE Transactions on Communications, Vol. 65, No. 2, pp.691-704, Feb. 2017 - [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 - [3]
Clazzer, F. and Kissling, C.; „Enhanced Contention Resolution Aloha - ECRA“, 9th International ITG Conference on Systems, Communications and Coding (SCC), Munich, Jan. 2013 - [4]
DE102012219468 B3
- [1]
E. Sandgren A. Graell i Amat, F. Braennstroem, "On-Frame Asynchronous Coded Slotted ALOHA: Asymptotic, Finite Length, and Delay Analysis", IEEE Transactions on Communications, Vol. 2, pp. 691-704, Feb. 2017 - [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. June 2011 - [3]
Clazzer, F. and Kissling, C .; "Enhanced Contention Resolution Aloha - ECRA", 9th International ITG Conference on Systems, Communications and Coding (SCC), Munich, Jan. 2013 - [4]
DE102012219468 B3
Frameasynchrone [1] oder Slot- und frameasynchrone [2] Random Access Verfahren verringern die Anforderungen bezüglich einer zeitlichen Synchronisierung, bieten jedoch gleichzeitig einen hohen Durchsatz und eine niedrige Packet Error Rate. Der Empfänger nimmt die Dekodierung innerhalb eines verschiebbaren Dekodierfensters vor. Das empfangene Signal wird gesampelt und eine Reihe von Samples wird im Speicher hinterlegt. Die Anzahl der gespeicherten Samples hängt von den Kontrollparametern ab. Nachdem die Verarbeitung dieser Samples beendet ist, wird das Dekodierfenster um eine bestimmte Anzahl an Samples vorwärtsbewegt. Jetzt wird der empfängerseitige Dekodierer eine Anzahl an Samples verarbeiten, die schon im vorangehenden Dekodierfenster vorhanden waren und zusätzlich neue Samples verarbeiten, die im bisherigen Dekodierfenster nicht vorhanden waren.Frame-synchronous [1] or slot and frame-asynchronous [2] random access techniques reduce timing synchronization requirements while providing high throughput and low packet error rate. The receiver performs the decoding within a relocatable decoding window. The received signal is sampled and a series of samples are stored in memory. The number of stored samples depends on the control parameters. After the processing of these samples is finished, the decoding window is advanced by a certain number of samples. Now, the receiver-side decoder will process a number of samples already present in the previous decode window and additionally process new samples that were not present in the previous decode window.
Ein weiteres aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren ist Enhanced Contention Resolution ALOHA (ECRA), das in Veröffentlichung [3] beschrieben ist.Another method known from the prior art is Enhanced Contention Resolution ALOHA (ECRA) described in Publication [3].
In
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. On the receiver side, the replicas located in the size W decoding window are stored on a sample level. The decoder now begins to search for identical replicas. One way to identify such is to use a common preamble on all identical replicas known to the receiver.
Somit können identische Replikas detektiert werden. Anschließend werden die Datenpakete dem Kanaldecoder zugeführt, der ein Codeword ausgeben wird. Dieses wird anschließend durch einen Cyclic Redundecy 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.Thus, identical replicas can be detected. Subsequently, the data packets are supplied to the channel decoder, which will output a code word. This is then checked by a Cyclic Redundecy Check (CRC). If this test passes, this packet is declared decoded correctly. Subsequently, the Successive Interference Cancellation process can be carried out iteratively in a known manner.
In dem in
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereit zu stellen, bei dem mehrere Nutzer Daten über einen gemeinsamen Übertragungskanal zu einem Empfänger senden, das eine verbesserte Leistungsfähigkeit, insbesondere einen verbesserten Datendurchsatz und/oder einer reduzierte Paket Error Rate bietet.The object of the invention is to provide a method in which a plurality of users send data over a common transmission channel to a receiver, which offers improved performance, in particular improved data throughput and / or a reduced packet error rate.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.The object is achieved according to the invention by the features of
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 frameasynchron 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. Die Daten werden empfängerseitig unter Verwendung eines verschiebbaren Dekodierfensters, wie dies bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, dekodiert.
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 ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt und wird deswegen nicht näher beschrieben.In the method according to the invention, several users share a transmission channel with a receiver. This may, for example, be a satellite connection to a satellite to which several satellite terminals want to transmit data. Here, users send their data in coded form asynchronously via the common transmission channel. Each user submits one or more replicas of a data packet to be transmitted to the recipient. Here, all users can use a common frequency band. The data is decoded on the receiver side using a relocatable decoding window, as already known in the art.
Decoding uses an SIC technique that attempts to decode the packets in the decode window for a given number of iterations. This SIC method is also known from the prior art and is therefore not described in detail.
Das Dekodierfenster wird nach einer maximalen Anzahl i an Iterationen, um einen Versatz ΔW auf eine neue Position verschoben.The decoding window is shifted by a maximum number i of iterations by an offset Δ W to a new position.
Erfindungsgemäß wird die Länge des Vesatzes ΔW und/oder die Länge des Dekodierfensters W in Abhängigkeit der Anzahl der auf dem Übertragungskanal übermittelten Replikas angepasst.According to the invention, the length of the set Δ W and / or the length of the decoding window W is adjusted as a function of the number of replicas transmitted on the transmission channel.
Die Performance eines Übertragungsverfahrens hängt maßgeblich von der verwendeten Länge des Dekodierfensters, der Länge des Versatzes und gegebenenfalls der Anzahl i der maximal zulässigen Iterationen innerhalb eines Dekodierfensters ab. Wird beispielsweise das Dekodierfenster verlängert, führt dies dazu, dass mehr Replikas im empfängerseitigen Speicher gespeichert werden und durch das SIC-Verfahren verarbeitet werden. Somit sollten üblicherweise auch mehr SIC-Iterationen durchgeführt werden. Wird andererseits das Dekodierfenster verkürzt, kann eine niedrigere Anzahl an SIC-Iterationen ausreichen. Das optimale Verhältnis zwischen der Länge des Dekodierfensters, der Länge des Versatzes des Dekodierfensters und der maximal zulässigen Anzahl an SIC-Iterationen wird im Stand der Technik auf Grundlage aufwendiger Versuche ermittelt und festgelegt.The performance of a transmission method depends largely on the length of the decoding window used, the length of the offset and, if appropriate, the number i of the maximum admissible iterations within a decoding window. For example, extending the decode window results in more replicas being stored in the receiver-side memory and processed by the SIC method. Thus, usually more SIC iterations should be performed. On the other hand, if the decoding window is shortened, a lower number of SIC iterations may suffice. The optimum ratio between the length of the decoding window, the length of the offset of the decoding window and the maximum permissible number of SIC iterations is determined and determined in the prior art on the basis of complex experiments.
Allerdings hängen die genannten Parameter auch von der Kanallast, das heißt von der auf dem Übertragungskanal versendeten Anzahl an Datenpaketen ab. Erfindungsgemäß wird es somit möglich, diesen letztgenannten Parameter zu berücksichtigen, so dass die Länge des Dekodierfensters und/oder die Länge des Versatzes im laufenden Betrieb angepasst werden können. Somit müssen aufwendige Untersuchungen zur vorherigen Festlegung der genannten Parameter nicht durchgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert somit weniger Entwicklungsarbeit als die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren.However, the parameters mentioned also depend on the channel load, that is to say on the number of data packets sent on the transmission channel. According to the invention, it is thus possible to take into account this latter parameter, so that the length of the decoding window and / or the length of the offset can be adjusted during operation. Thus, costly investigations have to previous determination of said parameters are not performed. The method according to the invention thus requires less development work than the methods known from the prior art.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die folgenden Vorteile: Für eine geringe Kanallast kann der empfängerseitige Dekodierer seine Arbeitsgeschwindigkeit erhöhen. Dies kann durch Vergrößern der Fensterlänge W und/oder des Versatzes ΔW bzw. durch eine Reduzierung der Anzahl i der SIC-Iterationen erfolgen, da dies die Anzahl der notwendigen Operationen pro empfangenem Sample reduziert. Für eine hohe Kanallast kann dagegen der Empfänger seine Leistungsfähigkeit auf Kosten einer niedrigeren Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöhen. Dennoch kann nach wie vor eine Untergrenze für die Geschwindigkeit des Decoders festgelegt werden, indem eine minimal zulässige Länge des Dekodierfensters Wm, eine minimal zulässige Länge des Versatzes ΔWm und eine maximal zulässige Anzahl an SIC-Iterationen im festgelegt wird. Somit ist der Empfänger in der Lage, mit unterschiedlichen Kanalbedingungen umzugehen, ohne dass im Vorhinein aufwendige Vorbereitungen oder Untersuchungen durchgeführt werden müssten.The method according to the invention offers the following advantages: For a low channel load, the receiver-side decoder can increase its operating speed. This can be done by increasing the window length W and / or the offset Δ W or by reducing the number i of the SIC iterations, as this reduces the number of necessary operations per received sample. For a high channel load, on the other hand, the receiver can increase its performance at the expense of a lower processing speed. Nevertheless, a lower limit for the speed of the decoder can still be set by setting a minimum allowable length of the decoding window Wm, a minimum allowable length of the offset ΔW m, and a maximum allowable number of SIC iterations. Thus, the receiver is able to handle different channel conditions without the need for elaborate preparations or examinations beforehand.
Es ist bevorzugt, dass bei einer Verringerung der Anzahl der auf dem Übertragungskanal übermittelten Replikas, die Länge des Vesatzes ΔW und/oder die Länge des Dekodierfensters W erhöht wird und bei einer Erhöhung der Anzahl der auf dem Übertragungskanal übermittelten Replikas die Länge des Versatzes ΔW und/oder die Länge des Dekodierfensters W reduziert wird.It is preferable that, as the number of replicas transmitted on the transmission channel is reduced, the length of the set Δ W and / or the length of the decoding window W is increased, and as the number of replicas transmitted on the transmission channel increases, the length of the offset Δ W and / or the length of the decoding window W is reduced.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass in Abhängigkeit der Anzahl der auf dem Übertragungskanal übermittelten Replikas die maximale Anzahl i an Iterationen angepasst wird, für die das SIC-Verfahren vor dem Verschieben des Dekodierfensters durchgeführt wird.Furthermore, it is preferred that, depending on the number of replicas transmitted on the transmission channel, the maximum number i of iterations is adapted for which the SIC method is performed before the decoding window is shifted.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass bei einer Verringerung der Anzahl der auf dem Übertragungskanal übermittelten Replikas die maximale Anzahl i an SIC-Iterationen verringert wird und bei einer Erhöhung der Anzahl der auf dem Übertragungskanal übermittelten Replikas die maximale Anzahl i an SIC-Iterationen erhöht wird.In this regard, it is preferred that as the number of replicas transmitted on the transmission channel is reduced, the maximum number i of SIC iterations is reduced, and as the number of replicas transmitted on the transmission channel increases, the maximum number i of SIC iterations increases becomes.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Länge des Dekodierfensters W und die Länge des Versatzes ΔW festgelegt wird auf die minimal zulässige Länge des Dekodierfensters Wm und den minimal zulässigen Versatz ΔWm. Die maximale Anzahl an SIC-Iterationen i wird dagegen auf die maximal zulässige Anzahl iM festgelegt. Weiterhin ist bevorzugt, dass nach Abschluss des ersten Dekodiervorgangs in einem Dekodierfenster (das heißt, wenn dort die maximale Anzahl i an Iterationen erreicht wurde) und bevor das Dekodierfenster zum ersten Mal verschoben wird, die Position und Anzahl von in diesem Dekodierfenster noch vollständig befindlichen nicht dekodierten Replikas ermittelt wird. Dies kann beispielsweise durch Physical Layer Methoden unter Verwendung von Soft-Correlation in der bekannten Präambel der Datenpakete erfolgen. Wenn sich mindestens eine nicht dekodierte Replika vollständig im Dekodierfenster befindet, bleiben die Länge des Versatzes ΔW und/oder die Länge des Dekodierfensters W und/oder die maximale Anzahl i an SIC-Iterationen unverändert. Eigentlich wäre es sinnvoll, an dieser Stelle die Länge des Versatzes ΔW und/oder die Länge des Dekodierfensters W zu reduzieren und/oder die maximale Anzahl i an SIC-Iterationen zu erhöhen. Dies ist allerdings nicht möglich, da im Vorhinein die Länge des Dekodierfensters W und die Länge des Versatzes ΔW auf die minimal zulässige Länge Wm und dem minimal zulässigen Versatz ΔWm festgelegt wurden. Die maximale Anzahl i an SIC-Iterationen wurde ferner auf den maximal zulässigen Wert iM festgesetzt.It is further preferred that the length of the decoding window W and the length of the offset Δ W be set to the minimum allowable length of the decoding window W m and the minimum allowable offset ΔW m . By contrast, the maximum number of SIC iterations i is set to the maximum permissible number i M. Furthermore, it is preferred that after completion of the first decoding operation in a decoding window (that is, when the maximum number i of iterations has been reached) and before the decoding window is shifted for the first time, the position and number of still completely located in this decoding window are not decoded replicas is determined. This can be done for example by physical layer methods using soft correlation in the known preamble of the data packets. If at least one undecoded replica is completely in the decode window, the length of the offset Δ W and / or the length of the decoder window W and / or the maximum number i of SIC iterations remain unchanged. Actually, it would be useful to reduce the length of the offset Δ W and / or the length of the decoding window W at this point and / or to increase the maximum number i of SIC iterations. However, this is not possible since the length of the decoding window W and the length of the offset Δ W were previously set to the minimum permissible length W m and the minimum permissible offset ΔW m . The maximum number i of SIC iterations has also been set to the maximum allowable value i M.
Eine Reduzierung der Länge des Dekodierfensters und des Versatzes bzw. eine Erhöhung der maximalen Anzahl i an SIC-Iterationen ist somit zum vorliegenden Zeitpunkt noch nicht möglich, so dass die genannten Werte in diesem Verfahrensstadium unverändert bleiben.A reduction in the length of the decoding window and the offset or an increase in the maximum number i of SIC iterations is thus not yet possible at the present time, so that the values mentioned remain unchanged in this stage of the method.
Wenn die Ermittlung der Anzahl und/oder Position von in diesem Dekodierfenster noch befindlichen nicht dekodierten Replikas dagegen ergibt, dass sich keine weitere nicht dekodierte Replika vollständig im Dekodierfenster befindet, werden Länge des Vesatzes ΔW und/oder die Länge des Dekodierfensters W um einen Anteil α ihrer jeweiligen Länge erhöht, und/oder die maximale Anzahl an SIC-Iterationen wird um 1 verringert.On the other hand, if the determination of the number and / or position of undecoded replicas still present in this decoding window shows that there is no further undecoded replica completely in the decoding window, the length of the set Δ W and / or the length of the decoding window W become one fraction α increases their respective length, and / or the maximum number of SIC iterations is reduced by 1.
Bevorzugt kann die Länge des Versatzes ΔW und/oder des Dekodierfensters W und/oder die maximale Anzahl i an SIC-Iterationen angepasst werden gemäß:
Es ist weiterhin bevorzugt, dass nach Abschluss des Dekodiervorgangs in einem Dekodierfenster die Position und Anzahl von in diesem Dekodierfenster noch befindlichen nicht dekodierten Replikas ermittelt wird. Wenn sich keine weitere nicht dekodierte Replika vollständig im Dekodierfenster befindet, wird die Länge des Versatzes ΔW und/oder die Länge des Dekodierfensters W um einen Anteil a ihrer jeweiligen Länge erhöht und/oder die maximale Anzahl i an SIC-Iterationen wird um 1 verringert, solange die Länge des Versatzes ΔW und/oder des Dekodierfensters W ihre maximal zulässige Länge ΔWM bzw. WM nicht erreicht haben und die maximale Anzahl i an SIC-Iterationen nicht ihre minimal zulässige Anzahl im erreicht hat.It is further preferred that after completion of the decoding process, the position and number of undecoded replicas still present in this decoding window are determined in a decoding window. If there is no further undecoded replica in the decode window, the length of the offset Δ W and / or the length of the decoder window W is increased by a portion a of their respective length and / or the maximum number i of SIC iterations is decreased by one as long as the length of the offset Δ W and / or the decoding window W have not reached their maximum permissible length ΔW M or W M and the maximum number i of SIC iterations has not reached its minimum permissible number im.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass, wenn sich mindestens eine nicht dekodierte Replika vollständig im Dekodierfenster befindet, die Länge des Versatzes ΔW und/oder die Länge des Dekodierfensters W um einen Anteil γ ihrer jeweiligen Länge reduziert werden und/oder die maximale Anzahl i an SIC-Iterationen erhöht wird, solange die Länge des Versatzes ΔW und/oder die Länge des Dekodierfensters W ihre minimal zulässige Länge ΔWm bzw. Wm nicht erreicht haben und die Anzahl i an SIC-Iterationen nicht ihre maximal zulässige Anzahl iM erreicht hat. An dieser Stelle wird davon ausgegangen, dass eine Reduzierung der Länge des Dekodierfensters bzw. des Versatzes und eine Erhöhung der maximalen Anzahl an SIC-Iterationen möglich ist, da sich diese Werte nicht wie vor dem ersten Verschieben des Dekodierfensters an ihren Minimal-bzw. Maximalwerten befinden.Furthermore, it is preferred that, if at least one undecoded replica is located completely in the decoding window, the length of the offset Δ W and / or the length of the decoding window W are reduced by a portion γ of their respective length and / or the maximum number i SIC iterations is increased as long as the length of the offset Δ W and / or the length of the decoding window W have not reached their minimum allowable length ΔW m or W m and the number i of SIC iterations does not reach its maximum permissible number i M Has. At this point it is assumed that it is possible to reduce the length of the decoding window or the offset and to increase the maximum number of SIC iterations, since these values do not change as before their first shifting of the decoding window. Maximum values are located.
Es ist besonders bevorzugt, dass, wenn sich keine weitere nicht dekodierte Replika vollständig im Dekodierfenster befindet, die Länge des Versatzes ΔW und/oder die Länge des Dekodierfensters W sowie die maximale Anzahl i an SIC-Iterationen wie folgt angepasst werden:
Wenn sich mindestens eine nicht dekodierte Replika vollständig im Dekodierfenster befindet, ist es bevorzugt, dass die Länge des Versatzes ΔW und/oder die Länge des Dekodierfensters W sowie die maximale Anzahl i an SIC-Iterationen wie folgt angepasst werden:
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert.In the following, preferred embodiments of the invention will be explained.
Es zeigen:
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1 und2 die Durchführung eines SIC-Verfahrens mit verschiebbarem Dekodierfenster, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, -
3 ein Flow Chart einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 and2 the implementation of an SIC method with a displaceable decoding window, as known from the prior art, -
3 a flow chart of an embodiment of the method according to the invention.
Im Folgenden folgt eine Beschreibung des Flow Charts der
Anschließend wird die SIC-Prozedur, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, durchgeführt. Dies wird bis zur maximal zulässigen Anzahl an Iterationen (in diesem Fall iM) wiederholt. Nach Abschluss dieser Iterationen wird die Anzahl und Position der noch in diesem Dekodierfenster befindlichen nicht dekodierten Replikas ermittelt.Subsequently, the SIC procedure is performed as known in the art. This is repeated until the maximum number of iterations (in this case i M ). Upon completion of these iterations, the number and position of the undecoded replicas still in this decode window is determined.
Befindet sich mindestens eine nicht dekodierte Replika vollständig im Dekodierfenster, erfolgt Schritt 3b), das heißt die Länge Dekodierfensters W und des Vesatzes ΔW sowie die Anzahl der maximal zulässigen Iterationen i bleiben unverändert. Befinden sich dagegen keine weiteren nicht dekodierten Replikas vollständig im Dekodierfenster, erfolgt Schritt 3a), das heißt die Länge des Dekodierfensters wird berechnet nach:
Die Länge des Versatzes wird berechnet gemäß:
Die maximale Anzahl der zulässigen Iterationen wird dagegen um 1 verringert gemäß i1 = i0 - 1By contrast, the maximum number of permitted iterations is reduced by 1 according to i 1 = i 0 - 1
Nachdem das Dekodierfenster um den ermittelten Versatz ΔW1 verschoben wurde, wird erneut das SIC-Verfahren durchgeführt. Nach Abschluss der maximal zulässigen Iterationen wird erneut geprüft, ob sich nicht dekodierte Replikas in dem Dekodierfenster befinden.After the decoding window has been shifted by the determined offset ΔW 1 , the SIC procedure is performed again. Upon completion of the maximum allowable iterations, it is rechecked if any undecoded replicas are in the decode window.
Ist dies nicht der Fall, wird die Länge des nächsten Dekodierfensters wird wie folgt ermittelt:
Die Länge des Versatzes des Dekodierfensters wie folgt ermittelt:
Die Anzahl der maximal zulässigen Iterationen wird dagegen um 1 reduziert und berechnet gemäß:
Befindet sich dagegen mindestens eine nicht dekodierte Replika im Dekodierfenster wird die Länge des nächsten Dekodierfensters ermittelt gemäß:
Die Länge des nächsten Versatzes des Dekodierfensters wird ermittelt gemäß:
Die maximal zulässige Anzahl an SIC-Iterationen wird dagegen um 1 erhöht, bis das Maximum iM erreicht wird. Dies erfolgt gemäß der Gleichung:
Anschließend wird das Dekodierfenster um den ermittelten Versatz verschoben und es wird erneut das SIC-Verfahren durchgeführt. Anschließend erfolgt eine erneute Abfrage nach noch vorhandenen nicht dekodierten Replikas im Dekodierfenster und eine Wiederholung der Verfahrensschritte 4a) bzw. 4b). Im Folgenden wird die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens verglichen zum Stand der Technik beschrieben. Bei dem Vergleichsverfahren aus dem Stand der Technik wurde mit festgelegten Werten für die Länge des Dekodierfensters, die Länge des Versatzes und die maximale Anzahl der zulässigen SIC-Iterationen gearbeitet. Es wurde eine Contention Resolution ALOHA (CRA) Übertragung angenommen, wobei die dargestellten Ergebnisse auch auf andere asynchrone oder frameasynchrone Random Access Verfahren übertragbar sind. Das erfindungsgemäße Verfahren kann für sämtliche asynchrone oder frame-asynchrone Übertragungsverfahren verwendet werden. Für synchrone Verfahren wie zum Beispiel CRSDA kann das Verfahren zwar ebenfalls angewendet werden, jedoch ist es hier nur möglich, die Anzahl an SIC-Iterationen anzupassen, wohingegen die Länge des Dekodierfensters und die Länge des Versatzes nicht angepasst werden können.Subsequently, the decoding window is shifted by the determined offset and the SIC method is performed again. This is followed by a renewed query for remaining undecoded replicas in the decoding window and a repetition of the method steps 4a) or 4b). In the following, the performance of the method according to the invention compared to the prior art will be described. In the prior art comparison method, fixed values were used for the length of the decoding window, the length of the offset and the maximum number of permissible SIC iterations. A contention resolution ALOHA (CRA) transmission was assumed, and the results presented are also transferable to other asynchronous or frame-asynchronous random access methods. The method according to the invention can be used for all asynchronous or frame-asynchronous transmission methods. While the method may be used for synchronous methods such as CRSDA, it is only possible to adjust the number of SIC iterations, whereas the length of the decoder window and the length of the offset can not be adjusted.
In den durchgeführten Simulationen wurden zwei Replikas pro Übertragung verwendet sowie eine Paketlänge von 1000 Informationsbits, die mit einer Rate (in Bits/Symbol) von 1 kodiert wurden. Der virtuelle Frame für jeden Nutzer wurde auf 100 Paketlängen festgelegt. Der empfangene SNR-Wert wurde festgelegt auf 6 dB und es wurde die Shannon-Grenze als Dekodiergrenzwert verwendet. Die genannten Parameter wurden sowohl im erfindungsgemäßen Verfahren als auch in dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik angewandt.The simulations carried out used two replicas per transmission and a packet length of 1000 bits of information encoded at a rate (in bits / symbol) of 1. The virtual frame for each user has been set to 100 packet lengths. The received SNR value was set to 6 dB and the Shannon limit was used as the decoding limit. The parameters mentioned were used both in the method according to the invention and in the method according to the prior art.
Für das erfindungsgemäße Verfahren wurden ferner die folgenden Werte für die jeweiligen Parameter verwendet:
Für das Verfahren gemäß dem Stand der Technik wurden dagegen festgelegt:
Die Werte wurden während der gesamten Simulation nicht verändert.The values were not changed during the entire simulation.
Im Folgenden ist ein Vergleich der Packet Loss Rate (PLR) dargestellt, die der Wahrscheinlichkeit entspricht, dass das Paket eines beliebigen Nutzers nicht korrekt empfangen wurde. Dies wurde für verschiedene Kanallasten betrachtet:
Es ist erkennbar, dass bei allen Kanallasten eine Verbesserung der PLR auftritt. Bei einer höheren Kanallast von 1,5 erfolgt eine Verbesserung um den Faktor 3. Zusätzlich besteht der Vorteil, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren automatisch an die Gegebenheiten des Kanals anpasst und eine vorherige Anpassung der Parameter bezüglich der Fensterlänge des Versatzes und der maximal zulässigen Anzahl an SIC-Iterationen nicht mehr notwendig ist.It can be seen that PLR enhancement occurs at all channel loads. At a higher channel load of 1.5, there is an improvement by a factor of 3. In addition, there is the advantage that the method according to the invention automatically adapts to the conditions of the channel and a prior adaptation of the parameters with respect to the window length of the offset and the maximum permissible number SIC iterations is no longer necessary.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in sämtlichen Random Access Übertragungsverfahren verwendet werden, insbesondere in frameasynchronen oder frame- und slotasynchronen Random Access Verfahren. Typische Anwendungen könnten beispielsweise eine Machine-to-Machine-Datenübertragung in I-oT-Applikationen sein, ferner aber auch Datenübertragungen von oder zu Satelliten oder über terrestrische Verbindungen.The method according to the invention can be used in all random access transmission methods, in particular in frame-asynchronous or frame and slot asynchronous random access methods. Typical applications could be for example a machine-to-machine data transmission in I-oT applications, but also data transmissions from or to satellites or via terrestrial connections.
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