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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein mobiles W-CDMA
Kommunikationssystem (Wide-band Code Division Multiple Access =
Breitbandsystem mit Vielfachzugriff durch Kodetrennung), und insbesondere
auf eine Sende/Empfangsvorrichtung und ein Verfahren für das Reduzieren
einer Übertragungsfehlerrate
und somit das Erhöhen
der Dekodierleistung bei einer Wiederholungsübertragung.
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BESCHREIBUNG DES STANDS DER
TECHNIK
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Schädliche Einflüsse bei
Hochgeschwindigkeitsdatendiensten hoher Qualität rühren von einer Kanalumgebung
in einem mobilen Kommunikationssystem her. Die Umgebung des Funkkanals
variiert durch Änderungen
der Signalleistung, die durch weißes Rauschen und Schwund, eine
Abschattung, dem Doppler-Effekt, der sich durch die Bewegung und
die häufige Änderung
der Geschwindigkeit eines Endgeräts
ergibt, und die Interferenz von anderen Nutzern und Mehrwegesignalen,
ergibt, häufig.
Somit ist neben konventionellen Technologien der mobilen Kommunikationssysteme
der zweiten oder dritten Generation eine fortgeschrittene Technik
erforderlich, um einen drahtlosen Hochgeschwindigkeitsdatenpaketdienst
zu unterstützen.
In diesem Zusammenhang sprechen das 3GPP (Partnerschaftsprojekt
der 3. Generation) und das 3GPP2 gemeinsam die Techniken eines AMCS
(Adaptives Modulations- und Kodierschema) und einer HARQ (hybride
automatische Wiederholungsanforderung) an.
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Das
AMCS stellt eine Modulationsordnung und eine Kodierrate gemäß den Änderungen
des Kanalzustands der Abwärtsverbindung
ein. Die Kanalqualität
der Abwärtsverbindung
wird gewöhnlicherweise
durch das Messen des SNR (Signal-zu-Rausch-Verhältnis) eines empfangenen Signals
an einer UE (Benutzereinrichtung) erhalten. Die UE überträgt die Kanalqualitätsinformation
an eine BS (Basisstation) auf einer Aufwärtsverbindung. Die BS schätzt dann
den Kanalzustand der Abwärtsverbindung
auf der Basis der Kanalqualitätsinformation
und bestimmt ein passendes Modulationsschema und eine passende Kodierrate
gemäß dem geschätzten Kanalzustand
der Abwärtsverbindung.
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Die
QPSK (Quadratur-Phasen-Verschiebungs-Verschlüsselungs-Modulation), die 8PSK
(8-fache PSK) und die 16QAM (16-fach Quadraturamplitudenmodulation)
und Kodierraten von 1/2 und 1/4 werden bei aktuellen drahtlosen
Hochgeschwindigkeitsdatenpaketkommunikationssystemen betrachtet.
In einem AMCS wendet eine BS eine Modulation hoher Ordndung (beispielsweise
eine 16QAM und eine 64QAM) und eine hohe Kodierrate von 3/4 auf
eine UE, die eine gute Kanalqualität aufweist, wie die benachbarten
UE an, und sie wendet eine Modulation niedriger Ordnung (beispielsweise
eine 8PSK und eine QPSK) und eine niedrige Kodierrate von 1/2 auf
eine UE, die eine schlechte Kanalqualität aufweist, wie eine UE an
einer Zellgrenze, an. Das AMCS reduziert Interferenzsignale beträchtlich
und verbessert die Systemleistung im Vergleich zu einem konventionellen
Verfahren, das sich auf eine Hochgeschwindigkeitsleistungssteuerung
verlässt.
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Die
HARQ ist eine Wiederholungsübertragungssteuerungstechnik,
um Fehler in anfänglich übertragenen
Datenpaketen zu korrigieren. Schemata für das Implementieren der HARQ
umfassen die Chase-Combining (CC), die volle inkrementelle Redundanz
(full incremental redundancy, FIR) und die teilweise inkrementelle
Redundanz (partial incremental redundancy, PIR).
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Mit
der CC wird das gesamte anfängliche Übertragungspaket,
das die systematischen Bits und die Paritätsbits einschließt, wiederholt übertragen.
Ein Empfänger
kombiniert dann das wiederholt übertragene
Paket mit dem anfänglich übertragenen
Paket, das in einem Empfangspuffer gespeichert wurde. Die sich ergebende Erhöhung der
Zuverlässigkeit
der Übertragung
der kodierten Bits, die in einen Dekodierer eingegeben werden, bringt
einen Leistungsgewinn des gesamten mobilen Kommunikationssystems.
Es wird ungefähr
ein Leistungsgewinn von 3 dB im Mittel erreicht, da das Kombinieren
derselben zwei Pakete äquivalent
zur wiederholten Kodierung des Pakets ist.
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Bei
der FIR wird ein Paket, das nur Paritätsbits aufweist, die sich von
einem anfänglich übertragenen Paket
unterscheiden, wiederholt übertragen,
um somit einen Dekodiergewinn zu erhöhen. Ein Dekodierer dekodiert
Daten unter Verwendung der neuen Paritätsbits als auch der anfänglich übertragenen
systematischen Bits und der Paritätsbits. Somit wird die Dekodierleistung
verbessert. Es ist in der Kodiertheorie wohl bekannt, dass ein höherer Leistungsgewinn
bei einer niedrigeren Kodierrate als bei einer wiederholten Kodierung
erzielt wird.
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Somit
ist die FIR der CC im Hinblick auf den Leistungsgewinn überlegen.
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Im
Vergleich zur FIR ist die PIR ein Wiederholungsübertragungsschema, in dem ein
Paket, das systematische Bits und neue Paritätsbits aufweist, wiederholt übertragen
wird. Ein Empfänger
kombiniert die wiederholt übertragenen
systematischen Bits mit den anfänglich übertragenen
systematischen Bits für
die Dekodierung, wobei ähnliche
Wirkungen wie bei der CC erzielt werden. Die PIR ist der FIR auch
insofern ähnlich, als
die neuen Paritätsbits
für die
Dekodierung verwendet werden. Da die PIR mit einer relativ hohen
Kodierrate im Vergleich zur FIR implementiert wird, weist die PIR
eine Leistung in der Mitte der FIR und der CC auf.
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Durch
eine kombinierte Verwendung der unabhängigen Techniken zur Erhöhung der
Anpassbarkeit an variierende Kanalzustände können das AMCS und die HARQ
die Systemleistung wesentlich erhöhen.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Senders in einem typischen drahtlosen Hochgeschwindigkeitsdatenpaketkommunikationssystem.
Betrachtet man die 1, so umfasst der Sender einen
Kanalkodierer 110, eine Ratenanpassungssteuerung 120,
eine Verschachtelungsvorrichtung 130, einen Modulator 140 und
eine Steuervorrichtung 150.
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Bei
der Eingabe von Informationsbits in Transportblöcken der Größe N kodiert der Kanalkodierer 110 die
Informationsbits mit einer Kodierrate R (= n/k, wobei n und k Primzahlen
sind), beispielsweise 1/2 oder 3/4. Mit der Kodierrate R gibt der
Kanalkodierer 110 n kodierte Bits für die Eingabe der k Informationsbits
aus. Der Kanalkodierer 110 kann eine Vielzahl von Kodierraten
unter Verwendung einer Mutterkodierrate von 1/6 oder 1/5 durch eine
Symbolpunktierung oder eine Sym bolwiederholung unterstützen. Die
Steuervorrichtung 150 steuert die Kodierrate.
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Das
zukünftige
mobile Kommunikationssystem verwendet die Turbokodierung, die als
eine robustere Kanalkodierungstechnik für eine zuverlässige Übertragung
von Multimediadaten mit hohen Geschwindigkeiten angesehen wird.
Es ist bekannt, dass die Turbokodierung die der Shannon-Grenze am
nächsten
kommende Leistung in Bezug auf die BER (Bitfehlerrate) bei einem
niedrigen SNR aufweist. Die Turbokodierung wird auch in der 1 × EV-DV
Norm (Evolution in Data and Voice = Entwicklung bei Daten und Sprache),
die im 3GPP und 3GPP2 diskutiert wird, verwendet.
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Das
Ausgangssignal des Kanalkodierers 110, bei dem es sich
um einen Turbokodierer handelt, umfasst systematische Bits und Paritätsbits.
Die systematischen Bits sind zu übertragene
Informationsbits und die Paritätsbits
sind Fehlerkorrekturbits, die den Informationsbits hinzugefügt sind,
damit ein Empfänger
Fehler, die während
der Übertragung
der Informationsbits aufgetreten sind, während der Dekodierung korrigieren kann.
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Die
Ratenanpassungssteuerung 120 passt im allgemeinen die Datenrate
der kodierten Bits im allgemeinen durch ein Transportkanalmultiplexen
oder durch eine Wiederholung und Punktierung, wenn sich die Anzahl
der kodierten Bits von der der Bits, die durch die Luft übertragen
wurden, unterscheidet, an. Um den Datenverlust, der durch Impulsfolgefehler
verursacht wird, zu minimieren, verschachtelt die Verschachtelungsvorrichtung 130 die
in der Rate angepassten Bits. Das Verschachteln verteilt die beschädigten Bits
in einer Umgebung mit Schwund. Somit ermöglicht das Verschachteln, dass
benachbarte Bits zufällig
durch den Schwund beeinflusst werden, und es verhindert somit Impulsfolgefehler,
was zu einer Erhöhung
der Kanalkodierleistung führt.
Der Modulator 140 bildet die verschachtelten Bits auf Symbole
in einem Modulationsschema, das durch die Steuervorrichtung 150 bestimmt
wird, ab.
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Die
Steuervorrichtung 150 wählt
die Kodierrate und das Modulationsschema gemäß dem Zustand des Funkkanals
der Abwärtsverbindung
aus. Um die QPSK, 8PSK, 16QAM und 64QAM selektiv gemäß der Funkumgebung
zu verwenden, unterstützt
die Steuervorrichtung das AMCS. Obwohl dies nicht gezeigt ist, so spreizt
die UE die modulierten Daten mit einer Vielzahl von Walsh-Kodes,
um Transportkanäle
zu identifizieren, und mit einem PN-Kode (Pseudozufallsrauschen),
um eine BS zu identifizieren.
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Wie
vorher angegeben wurde, so unterstütz der Modulator 140 verschiedene
Modulationsschemen, die QPSK, 8PSK, 16QAM und 64QAM einschließen, in
Bezug auf die verschachtelten Bits. Wenn die Modulationsordnung
zunimmt, so nimmt die Anzahl der Bits in einem Modulationssymbol
zu. Insbesondere in einem Modulationsschema, das eine höhere Ordnung
als die 8PSK aufweist, umfasst ein Modulationssymbol drei oder mehr
Bits. In diesem Fall weisen Bits, die auf ein Modulationssymbol
abgebildet werden, in Abhängigkeit von
ihrer Position verschiedene Übertragungszuverlässigkeiten
auf.
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Im
Hinblick auf die Übertragungszuverlässigkeit
weisen zwei Bits eines Modulationssymbols, die eine Makroregion
darstellen, die durch links/rechts und oben/unten definiert wird,
eine relativ hohe Zuverlässigkeit in
einer I-Q-Signalkonstellation (I = in Phase, Q = Quadraturphase)
auf. Die anderen Bits, die eine Mikroregion innerhalb der Makroregion
darstellen, weisen eine relativ niedrige Zuverlässigkeit auf.
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2 zeigt
eine beispielhafte Signalkonstellation in einer 16QAM. Betrachtet
man die 2, so enthält ein 16QAM-Modu lationssymbol
4 Bits [i1, q1, i2, q2] in einem Zuverlässigkeitsmuster [H, H, L, L]
(H bezeichnet eine hohe Zuverlässigkeit
und L bezeichnet eine niedrige Zuverlässigkeit). Das heißt, die
beiden oberen Bits [i1, q1] weisen eine relativ hohe Zuverlässigkeit
auf, und die beiden unteren Bits [i2, q2] weisen eine relativ niedrige
Zuverlässigkeit
auf. Ein 64QAM-Modulationssymbol enthält 6 Bits [i1, q1, i2, q2,
i3, q3] in einem Zuverlässigkeitsmuster
[H, H, M, M, L, L] (M bezeichnet eine mittlere Zuverlässigkeit).
In ähnlicher
Weise enthält
ein 8PSK Modulationssymbol 3 Bits. Eines von diesen weist eine niedrigere
Zuverlässigkeit
als die beiden anderen Bits auf. Somit ist das Zuverlässigkeitsmuster
[H, H, L].
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Betrachtet
man die obigen Zuverlässigkeitsmuster,
ist es vorteilhaft, kodierte Bits, die vom Kanalkodierer 110 ausgegeben
werden, in Abhängigkeit
von ihren Signifikanzniveaus auf Regionen abzubilden, die unterschiedliche
Zuverlässigkeiten
aufweisen. Wie vorher angegeben wurde, werden die kodierten Bits
in systematische Bits und Paritätsbits,
die unterschiedliche Prioritätsniveaus
aufweisen, unterteilt. Mit anderen Worten, wenn Fehler mit verschiedenen
Raten in einem Transportkanal gemäß den Zuverlässigkeiten
erzeugt werden, kann ein Empfänger
die ursprünglichen
Bits genauer wiederherstellen, indem er eine Dekodierung durchführt, wenn
die Paritätsbits
Fehler aufweisen, als wenn die systematischen Bits Fehler aufweisen,
da die systematischen Bits die tatsächliche Information darstellen
und da die Paritätsbits
Fehlerkorrekturbits sind.
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In
diesem Zusammenhang wurde das SMP (ein Symbolabbildungsverfahren
auf der Basis der Priorität)
vorgeschlagen, bei dem systematische Bits auf eine hoch zuverlässige Region
abgebildet werden, und bei dem Paritätsbits auf eine Region niedriger
Zuverlässigkeit
abgebildet werden, so dass die Fehlerrate der relativ signifikanten
systematischen Bits erniedrigt werden kann.
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Neben
den verschiedenen Zuverlässigkeiten
der kodierten Bits wird jedes Modulationssymbol mit einer unterschiedlichen
Fehlerrate auf einem Funkkanal in einem Modulationsschema, das eine
Modulationsordnung aufweist, die gleich oder höher als die der 16QAM ist, übertragen.
Beispielsweise bilden in der Signalkonstellation der 16QAM 4 kodierte
Bits ein Modulationssymbol und werden auf einen von 16 Signalpunkten abgebildet.
Die 16 Signalpunkte werden gemäß ihren
Fehlerraten in drei Regionen klassifiziert. Wenn ein Modulationssymbol
weiter entfernt auf einer realen oder imaginären Zahlenachse ist, so weist
es eine geringere Fehlerrate auf, was bedeutet, dass der Empfänger das
Modulationssymbol leichter identifiziert.
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3 zeigt
Schaubilder, die die Fehlerwahrscheinlichkeiten der Regionen in
einer Simulation in einer AWGN-Umgebung (Additive White Gaussian
Noise = additives weißes
Gaussches Rauschen) zeigen. Wie in 2 gezeigt
ist, so werden die 16 Modulationssymbole in die Region 1, die eine
hohe Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, die Region 2, die eine mittlere
Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, und die Region 3, die eine geringe
Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, klassifiziert. Beispielsweise
weisen die Modulationssymbole 6, 7, 10 und 11 in der Region 1 eine
relativ hohe Fehlerwahrscheinlichkeit auf.
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In
einer Wiederholungsübertragung
von Paketdaten durch die HARQ erhöht eine wiederholte Übertragung
mit derselben Zuverlässigkeit
und/oder Fehlerwahrscheinlichkeit wie bei der anfänglichen Übertragung nicht
die Effizienz der wiederholten Übertragung.
Die wiederholte Übertragung
spezifischer Bits mit einer konsistent niedrigen Zuverlässigkeit
und/oder einer hohen Fehlerwahrscheinlichkeit verschlechtert die
Dekodierleistung, da ein Kanaldekodierer, bei dem es sich um einen
Turbodekodierer handelt, eine gute Dekodierleistung aufweist, wenn
die LLRs (logarithmische Wahrscheinlichkeitsverhältnis) der Eingabebits homogen
sind. Somit besteht ein Bedürfnis,
nach einer neue Wiederholungsübertragungstechnik
zu suchen, die die Übertragungsleistung
bei einer Wiederholungsübertragung
verbessert.
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Techniken
für das
Verbessern der Übertragungsleistung
bei einer Wiederholungsübertragung
umfassen die SRRC (verschobene Wiederholungsübertragung für eine Kompensation
der Zuverlässigkeit)
und die BIR (Bitinversionswiederholungsübertragung). Bei der SSRC werden
die kodierten Bits eines Modulationssymbols um eine vorbestimmte
Anzahl von Bits, beispielsweise um zwei Bits, verschoben und somit
auf Teile, die im Vergleich zur anfänglichen Übertragung bei der Wiederholungsübertragung
eine andere Zuverlässigkeit aufweisen,
abgebildet. Bei der BIR werden die kodierten Bits invertiert und
somit bei der Wiederholungsübertragung
auf Teile, die eine andere Fehlerwahrscheinlichkeit aufweisen als
bei der anfänglichen Übertragung, abgebildet.
Solche Techniken umfassen gemeinhin die LLRs der Bits, die in einen
Turbodekodierer eingegeben werden und verbessern somit die Dekodierleistung.
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Um
die SRRC detaillierter zu beschreiben, soll ein M-faches Modulationssymbol
log2M Bits, die verschiedene Zuverlässigkeiten
aufweisen, umfassen. Beispielsweise bilden vier kodierte Bits ein
Modulationssymbol, wobei die zwei oberen Bits auf eine hohe Zuverlässigkeit
abgebildet werden, und wobei die zwei niedrigen Bits auf eine niedrige
Zuverlässigkeit
in einer 16QAM abgebildet werden, wie das in 2 gezeigt
ist. Ein zyklische 2-Bit-Verschiebung der kodierten Bits jedes Modulationssymbols
bei einer Wiederholungsübertragung
bewirkt eine Mittelwertbildung der Übertragungszuverlässigkeit der
kodierten Bits, um somit die Dekodierleistung zu verbessern.
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Im
Hinblick auf die BIR werden 16 Modulationssymbole, die jeweils 4
kodierte Bits aufweisen, in die Region 1, die eine relativ hohe
Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, die Region 3, die eine relativ
niedrige Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, und die Region 2, die
eine mittlere Fehlerwahrscheinlichkeit in der 16QAM aufweist, klassifiziert,
wie das in 2 gezeigt ist. Die Inversion
der kodierten Bits jedes Modulationssymbols vor der Symbolabbildung
bei einer Wiederholungsübertragung
bewirkt auch eine Mittelwertbildung der Fehlerwahrscheinlichkeiten
der kodierten Bits und verbessert somit die Systemleistung bei der
Dekodierung.
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Trotz
des Vorteils der verbesserten Systemleistung ist eine einfache kombinierte
Verwendung der obigen Techniken bei ihrer Anwendung auf Systeme
nicht wirksam. Somit müssen
die Techniken wirksam kombiniert werden, so dass die optimale Übertragungseffizienz
in einem mobilen CDMA-Kommunikationssystem erzielt werden kann.
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Schmitt,
Michael PI, Improved Retransmission Strategy for Hybrid ARQ Schemes
Employing TCM. IEEE Wireless Communication and Networking Conference
WCNC. 21.–24.
September 1999, Vol. 3, S. 1226–1228,
beschreibt im Abschnitt ”2
Improved Code Combining” auf
Seite 1227 ein ARQ Verfahren zur wiederholten Übertragung kodierter Bits in
eine Telekommunikationssystem. Dort erfolgt vor einer erneuten Übertragung
zum Empfänger
eine Neuanordnung der kodierten Bits sowie deren Abbildung auf die
Modulationssymbole, wie dies aus der linken Spalte auf Seite 1227,
unteres Drittel des Textes hervorgeht.
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Die
nachveröffentlichte
DE 102 48 018 A1 älteren Zeitrangs
beschreibt in der Zusammenfassung sowie in Spalte 14, Zeilen 40
bis 53, dass bei einer wiederholten Übertragung in einem Sender
ursprünglich übertragende
kodierte Bits, wenn die weiderholte Übertragung derselben Daten
ungeradzahlig ist, diese kodierten Bits invertiert werden. Eine
Neuanordnung dieser Bits nach einem vorbestimmten Neuanordnungsmuster
ist dort jedoch nicht offenbart.
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Die
ebenfalls nachveröffentlichte
WO 03/019794 A2 älteren Zeitrangs
nennt im Abstract und im Abschnitt „Field of the Invention” ein Verfahren
zur wiederholten Übertragung
kodierter Bits auf eine Anforderung von einem Empfänger für ein mobiles
WCDMA System. Des Weiteren ist auf Seite 7, Zeilen 17 bis 20 eine Ausgestaltung
des Verfahrens beschrieben, bei welcher vor der Modulation in einem
vorbestimmten Modulationsschema (z. B. 16QAM) kodierte Bits aufgrund
einer Anforderung für
eine erneute Übertragung
hin invertiert werden – „... the
second ordering of the bits is provided by inverting some predetermined
number of the last bits in each group of bits that constitutes a
symbol.”.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, in einem
drahtlosen Kommunikationssystem eine Sende/Empfangsvorrichtung und
ein Verfahren bereit zu stellen, in denen eine Paketwiederholungsübertragung
so ausgeführt
wird, dass die Systemleistung erhöht wird.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einem
drahtlosen Kommunikationssystem eine Sende/Empfangsvorrichtung und
ein Verfahren bereit zu stel len, die die Zuverlässigkeiten der Bits bei einer
Paketwiederholungsübertragung
erhöhen.
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Eine
nochmals andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
in einem drahtlosen Kommunikationssystem eine Sende/Empfangsvorrichtung
und ein Verfahren bereit zu stellen, die es einem Empfänger ermöglichen,
Bits mit einer höheren
Empfangswahrscheinlichkeit zu empfangen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein drahtloses
Kommunikationssystem, das eine HARQ unterstützt, eine Sende/Empfangsvorrichtung
und ein Verfahren für
eine effizientere Paketwiederholungsübertragung bereit zu stellen.
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Eine
nochmals andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
eine Vorrichtung und ein Verfahren für das wirksame Kombinieren
einer anfänglichen Übertragungstechnik
mit einer Wiederholungsübertragungstechnik
bereit zu stellen.
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Eine
nochmals andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
eine Vorrichtung und ein Verfahren für das gleichzeitige Unterstützen der
BIR mit der SRRC zu liefern.
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Die
oben genannte Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Um
die obigen und andere Aufgaben zu lösen, erzeugt gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung bei der Anforderung für eine wiederholte Übertragung
von einem Empfänger
ein Sender erste kodierte Bits durch das Invertieren anfänglich übertragener
kodierter Bits, erzeugt zweite kodierte Bits durch das Trennen der
anfänglich übertragenen
kodierten Bits in eine erste Bitgruppe, die eine relativ hohe Priorität aufweist, und
eine zweite Bitgruppe, die eine relativ niedrige Priorität aufweist
und dem Austauschen der ersten Bitgruppe mit der zweiten Bitgruppe,
und erzeugt dritte kodierte Bits durch das invertieren der ausgetauschten
kodierten Bits. Der Sender wählt
die ersten kodierten Bits, die zweiten kodierten Bits (gemaß der Sequenznummer einer
Anforderung für
eine wiederholte Übertragung,
die vom Sender empfangen wird) oder die dritten kodierten Bits aus
und bildet die ausgewählten
kodierten Bits auf Modulationssymbole ab. Der Sender überträgt dann die
Modulationssymbole zum Empfänger.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugt auf eine Anforderung
für eine
wiederholte Übertragung
von einem Empfänger
hin, ein Sender erste kodierte Bits durch das Invertieren anfänglich übertragener
kodierter Bits, erzeugt zweite kodierte Bits durch das zyklische
Verschieben der anfänglich übertragenen
kodierten Bits um eine vorbestimmte Anzahl von Bits und erzeugt
dritte kodierte Bits durch das Invertieren der verschobenen kodierten
Bits. Der Sender wählt
die erste kodierten Bits, die zweiten kodierten Bits (gemäß der Sequenznummer
einer Anforderung für
eine wiederholte Übertragung,
die vom Empfänger empfangen
wird) oder dritte kodierte Bits aus und bildet die ausgewählten kodierten
Bits auf Modulationssymbole ab. Der Sender überträgt dann die Modulationssymbole
an den Empfänger.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
obige Aufgabe und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in
Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Senders in einem typischen mobilen CDMA-Kommunikationssystem;
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2 zeigt
ein Beispiel einer Signalkonstellation in einer 16QAM im mobilen
CDMA-Kommunikationssystem;
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3 zeigt
die Fehlerwahrscheinlichkeiten der Regionen in der Signalkonstellation
der 16QAM;
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4 ist
ein Blockdiagramm eines Senders in einem mobilen CDMA-Kommunikationssystem
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
ein detailliertes Blockdiagramm eines Kanalkodierers, der in 4 gezeigt
ist;
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6 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Senders im mobilen CDMA-Kommunikationssystem gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist
ein Blockdiagramm eines Empfängers
für das
Empfangen von Signalen vom in 4 dargestellten
Sender im mobilen CDMA-Kommunikationssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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8 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Empfängers im mobilen CDMA-Kommunikationssystem
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 zeigt
eine Bitinversion im Sender gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 ist
ein Blockdiagramm eines Senders in einem mobilen CDMA-Kommunikationssystem
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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11 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Senders im mobilen CDMA-Kommunikationssystem
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 ist
ein Blockdiagramm eines Empfängers
für das
Empfangen von Signalen vom in 10 dargestellten
Sender im mobilen CDMA-Kommunikationssystem gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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13 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Empfängers im mobilen CDMA-Kommunikationssystem
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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14 zeigt
einen Vergleich zwischen Rahmenfehlerraten bei Wiederholungsübertragungen
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und bei einer Wiederholungsübertragung
gemäß einem konventionellen
Verfahren unter einer AWGM-Umgebung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden wohl
bekannte Funktionen oder Konstruktionen nicht im Detail beschrieben,
da sie die Erfindung durch unnötige
Details verhüllen
würden.
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Die
HARQ, auf die die vorliegende Erfindung angewandt wird, ist eine
Verbindungssteuerungstechnik für
das Korrigieren von Paketfehlern durch eine Wiederholungsübertragung.
Wie aus dem Namen deutlich wird, so ist eine Wiederholungsübertragung
eine weitere Übertragung
der anfänglich übertragenen
aber fehlerhaften Paketdaten. Somit werden keine neuen Daten bei
einer Wiederholungsübertragung übertragen.
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Wie
vorher beschrieben wurde, so werden die HARQ-Techniken in eine HARQ
Typ II und eine HARQ Typ III in Abhängigkeit davon, ob systematische
Bits wiederholt übertragen
werden, oder ob dies nicht stattfindet, aufgeteilt. Die hauptsächliche
HARQ des Typs II ist die FIR, und die HARQ Typ III umfasst die CC
und die PIR, die sich dadurch unterscheiden, ob dieselben Paritätsbits wiederholt übertragen
werden.
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Die
vorliegende Erfindung, wie sie nachfolgend beschrieben wird, wird
auf alle obigen HARQ-Techniken angewandt. In der CC weist ein wiederholt übertragenes
Paket dieselben Bits wie ein anfänglich übertragenes
Paket auf, und in der FIR und der PIR weisen ein wiederholt übertragenes
Paket und ein anfänglich übertragenes
Paket verschiedene Bits auf. Da sich die vorliegende Erfindung auf
ein Verfahren für
das Erhöhen
der Übertragungseffizienz
eines wiederholt übertragenen
Pakets richtet, ist sie offensichtlich auf den Fall anwendbar, bei
dem sich ein anfänglich übertragenes
Paket vom wiederholt übertragenen
Paket unterscheidet. Die folgende Beschreibung wird beispielhaft
anhand der CC gegeben.
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Die
vorliegende Erfindung kann in zwei Ausführungsformen implementiert
werden. In einer ersten Ausführungsform
wird das SMP (eine Symbolabbildungsverfahren auf der Basis der Priorität) mit der
BIR kombiniert, und in einer zweiten Ausführungsform wird die SRRC mit
der BIR kombiniert.
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Erste Ausführungsform: SMP + BIR
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4 ist
ein Blockdiagramm eines Senders in einem mobilen CDMA-Kommunikationssystem
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Betrachtet man die 4,
so umfasst der Sender einen CRC-Addierer (zyklische Redundanzprüfung) 210,
einen Kanalkodierer 220, eine Ratenanpassungssteuerung 230,
eine Verteilvorrichtung 240, eine Verschachtelungseinheit 250,
eine Austauschvorrichtung 260, ein Paral lel-Seriell-Wandler
(PSC) 270, ein Bitinverter 280, ein Modulator 290 und
eine Sendesteuerung 200.
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Der
Sender tauscht systematische Bits mit Paritätsbits bei einer wiederholten Übertragung
aus, sofern das notwendig ist. Somit ist die Austauschvorrichtung 260 optional.
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Betrachtet
man die 4, so addiert der CRC-Addierer 210 CRC-Bits
zu eingegebenen Informationsbits für eine Fehlerprüfung auf
einer Paketdatenbasis. Der Kanalkodierer 220 kodiert die
Paketdaten mit den CRC-Bits bei einer vorbestimmten Kodierrate durch
eine vorbestimmte Kodierung.
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Die
Paketdaten werden in systematische Bits und die Paritätsbits,
die Fehlerkontrollbits für
die systematischen Bits darstellen, kodiert. Es kann eine Turbokodierung
oder eine Faltungskodierung verwendet werden.
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Die
Kodierrate bestimmt das Verhältnis
der Paritätsbits
zu den systematischen Bits. Mit beispielsweise einer Kodierrate
von 1/2 gibt der Kanalkodierer 220 ein systematisches Bit
und ein Paritätsbit
bei der Eingabe eines Informationsbits aus. Bei einer Kodierrate
von 3/4 gibt der Kanalkodierer 220 drei systematische Bits
und ein Paritätsbit
bei der Eingabe von drei Informationsbits aus. In der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
neben 1/2 und 3/4 auch andere Kodierraten verwendet werden.
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Die
Ratenanpassungssteuerung 230 passt die Datenrate der kodierten
Bits durch eine Wiederholung und/oder Punktierung an. Die Verteilvorrichtung 240 trennt
die in der Rate angepassten Bits in systematische Bits und Paritätsbits auf
und gibt die systematischen Bits an eine erste Verschachtelungsvorrichtung 252 und die
Paritätsbits
an eine zweite Verschachtelungsvorrichtung 254. Bei einer
symmetrischen Kodierrate, wie bei spielsweise 1/2, empfangen die
ersten und die zweiten Verschachtelungsvorrichtungen 252 und 254 dieselbe Anzahl
von Bits. Bei einer asymmetrischen Kodierrate, wie 3/4, werden andererseits
die systematischen Bits zuerst der ersten Verschachtelungsvorrichtung 252 zugeführt, und
die verbleibenden systematischen Bits und die Paritätsbits werden
dann der zweiten Verschachtelungsvorrichtung 254 zugeführt.
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Die
erste Verschachtelungsvorrichtung 252 verschachtelt die
systematischen Bits, und die zweite Verschachtelungsvorrichtung 254 verschachtelt
die Paritätsbits
in einem vorbestimmten Verschachtelungsverfahren. Während sich
die ersten und zweiten Verschachtelungsvorrichtungen 252 und 254 in 4 hardwaremäßig unterscheiden,
können
sie auch logisch unterschieden werden. Das bedeutet, dass die Verschachtelungseinheit 250 einen
einzigen Speicher verwendet, der ein Speichergebiet für das Speichern
der systematischen Bits und ein Speichergebiet für das Speichern der Paritätsbits aufweist.
Die so ausgebildete Verschachtelungseinheit 250 arbeitet,
um die systematischen Bits und die Paritätsbits auf unterschiedlich
zuverlässige
Teile abzubilden. Mit anderen Worten, das SMP wird unter Verwendung
der Verteilvorrichtung 240 und der Verschachtelungseinheit 250 erzielt.
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Die
Ausgangssignale der Verschachtelungsvorrichtung werden in einem
(nicht gezeigten) Puffer für eine
Verwendung bei der wiederholten Übertragung
gespeichert. Nach der Anforderung eines Empfängers für eine wiederholte Übertragung,
werden alle gepufferten Bits oder ein Teil von ihnen unter der Steuerung
der Sendesteuerung 200 ausgegeben.
-
Die
kodierten Bits, von denen die Sequenzen durch die ersten und zweiten
Verschachtelungsvorrichtungen 252 und 254 permutiert
wurden, werden in der Austauschvorrichtung 260 unter der
Steuerung der Sendesteuerung 200 ausgetauscht. Bei einer anfänglichen Übertragung
sperrt die Sendesteuerung 200 die Austauschvorrichtung 260,
so dass das Ausgangssignal der ersten Verschachtelungsvorrichtung
und das Ausgangssignal der zweiten Verschachtelungsvorrichtung die
Austauschvorrichtung 260 umgehen. Bei einer wiederholten Übertragung
bestimmt die Sendesteuerung 200 gemäß der auftretenden wiederholten Übertragungen,
ob die Austauschvorrichtung 260 eingeschaltet wird. Beispielsweise
tritt ein Bitaustausch bei jeder dritten oder vierten wiederholten Übertragung
auf, und es tritt kein Bitaustausch bei der ersten oder zweiten
wiederholten Übertragung
auf.
-
Die
kodierten Bits, die durch die Austauschvorrichtung 260 hindurch
gegangen sind, werden im PSC 270 in einen seriellen Bitstrom
umgewandelt. Der Bitinverter 280 invertiert die Bits des
seriellen Bitstroms unter der Steuerung der Sendesteuerung 200.
Die Sendesteuerung 200 schaltet den Bitinverter 280 gemäß der Sequenznummer
der Wiederholungsübertragung
ein oder aus. Beispielsweise invertiert der Bitinverter 280 die kodierten
Bits nur bei jeder ungeradzahligen wiederholten Übertragung. Der Bitinverter 280 ist
ein Inverter, der eingegeben Bits 0 oder 1 invertiert.
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Wenn
die Bitinversion nicht benötigt
wird, so umgehen die eingegeben kodierten Bits den Bitinverter 280.
Der Bitinverter 280 bildet die kodierten Bits auf ein Modulationssymbol
mit einer Fehlerwahrscheinlichkeit, die sich bei einer wiederholten Übertragung
von der bei der anfänglichen Übertragung
unterscheidet, ab, um somit die BIR zu implementieren.
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Der
Modulator 290 moduliert die eingegeben kodierten Bits in
einem vorbestimmten Modulationsschema. In einer 16QAM bildet der
Modulator 290 alle vier eingegeben kodierten Bits auf ein
Modulationssymbol ab, das ein Bitzuverlässigkeitsmuster [H, H, L, L]
aufweist, wobei H einen hoch zuverlässigen Teil und L einen niedrig
zuverlässigen
Teil bezeichnet.
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Die
Sendesteuerung 200 liefert eine Gesamtsteuerung der Komponenten
des Senders gemäß der Signalisierung
mit einer oberen Schicht. Die Sendesteuerung 200 bestimmt
die Kodierrate des Kanalkodierer 220 und das Modulationsschema
des Modulators 290 gemäß dem aktuellen
Zustand des Funkkanals.
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Die
Sendesteuerung 200 steuert auch die Austauschvorrichtung 260 und
den Bitinverter 280 durch eine Anforderung für eine wiederholte Übertragung
von einer oberen Schicht in Erwiderung auf eine Anforderung für eine wiederholte Übertragung
von einem Empfänger.
Die Wiederholungsübertragungsanforderungsinformation
von der oberen Schicht zeigt an, ob der Empfänger eine wiederholte Übertragung
eines Pakets angefordert hat, und wie oft eine wiederholte Übertragung
bisher durchgeführt
wurde.
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Neben
der Sequenznummer einer Wiederholungsübertragung wird der Bitinverter 280 gemäß einer SFN
(Systemrahmennummer) eingeschaltet oder ausgeschaltet. In diesem
Fall kann der Sender nur unter Verwendung der SFN, ohne dass eine
zusätzliche
Information wie die Sequenznummer der wiederholten Übertragung
benötigt
wird, bestimmen, ob eine Bitinversion durchgeführt wird oder ob dies nicht
der Fall ist. Das kommt daher, dass eine Modulation ohne eine Inversion
bei einer anfänglichen Übertragung
und eine Inversion vor der Modulation bei einer weiderholten Übertragung äquivalent
ist der Inversion vor der Modulation bei einer anfänglichen Übertragung
und der Modulation ohne eine Inversion bei einer wiederholten Übertragung.
Das heißt,
es spielt bei der vorliegenden Erfindung keine Rolle, ob die Bitinversion
bei einer anfänglichen Übertragung
oder bei einer wiederholten Übertragung
durchgeführt
wird.
-
5 ist
ein detailliertes Blockdiagramm des in 4 dargestellten
Kanalkodierers. Es wird angenommen, das der Kanalkodierer 220 eine
Mutterkodierrate von 1/6, die in den Normen des 3GPP (Partnerschaftsprojekt
der 3. Generation) angenommen wird, aufweist.
-
Betrachtet
man die 5, so gibt der Kanalkodierer 220 einfach
einen Datenrahmen der Größe N als einen
systematischen Bitrahmen X (= x1, x2, ..., xN) aus.
Hier wird N gemäß der Kodierrate
bestimmt. Ein erster Teilkodierer 224 gibt zwei unterschiedliche
Paritätsbitrahmen
Y1 (= y11, y12,
..., y1N) und Y2 (=
y21, y22, ..., y2N) bei der Eingabe des Datenrahmens aus.
-
Eine
interne Verschachtelungsvorrichtung 222 verschachtelt den
Datenrahmen und gibt einen verschachtelten systematischen Bitrahmen
X' (= x'1,
x'2,
..., x'N)
aus. Ein zweiter Teilkodierer 226 kodierten den verschachtelten
systematischen Bitrahmen X' auf
zwei unterschiedliche Paritätsbitrahmen
Z1 (= z11, z12,
..., Z1N) und Z2 (= z21,
z22, ..., z2N).
-
Ein
Punktierer 228 erzeugt die vorgesehenen systematischen
Bis S und die Paritätsbits
P durch das Punktieren des systematischen Bitrahmens X, des verschachtelten
systematischen Bitrahmens X' und
der Paritätsbitrahmen
Y1, Y2, Z1 und Z2 in einem Punktiermuster, das von der Steuervorrichtung 270 empfangen wird.
-
Das
Punktiermuster wird gemäß der Kodierrate
des Kanalkodierer
220 bestimmt und es wird ein HARQ Verfahren
verwendet. Wenn beispielsweise die Kodierrate 1/2 ist, so stellen
sich die Punktiermuster, die in der HARQ Typ III (CC und PIR) verfügbar sind,
folgendermaßen
dar:
wobei
1 ein übertragenes
Bit und 0 ein punktiertes Bit darstellt. Die eingegebenen Bits werden
von der linken Spalte zur rechten Spalte punktiert.
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Es
wird eines der obigen Punktiermuster bei einer anfänglichen Übertragung
und einer wiederholten Übertragung
in der CC verwendet, während
sie wechselnd bei jeder Übertragung
in der PIR verwendet werden.
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In
der HARQ Typ II (FIR) werden die systematischen Bits bei einer wiederholten Übertragung
punktiert. In diesem Fall beträgt
das Punktiermuster beispielsweise ”010010”.
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In
der CC gibt, wenn das Punktiermuster P1 (das
heißt ”110000” und ”100001”) verwendet
wird, der Punktierer 228 Bits X, Y1, X und Z2 mit den anderen
Bits, die bei jeder Übertragung
punktiert werden, aus. Wenn das Punktiermuster P2 (das
heißt ”110000” und ”100010”) verwendet
wird, so gibt der Punktierer 228 Bits X, Y1, X und Z1 mit den anderen
Bits, die bei jeder Übertragung
punktiert werden, aus.
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In
der PIR gibt der Punktierer 228 Bits X, Y1, X und Z2 bei
einer anfänglichen Übertragung
und Bits X, Y1, X und Z1 bei einer wiederholten Übertragung aus.
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Obwohl
es nicht gezeigt ist, so wird ein Kanalkodierer, der eine Mutterkodierrate
von 1/3, die im 3GPP2 angenommen wurde, unter der Verwendung eines
Kodierers und einer Punktiervorrichtung verwirklicht.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Senders gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Betrachtet man die 6,
so addiert der CRC-Addierer 210 CRC-Bits zu den Eingabedaten
auf einer Paketbasis im Schritt 300, und der Kanalkodierer 220 kodierte
die Paketdaten mit den CRC-Bits mit einer Kodierrate, die zwischen
dem Sender und dem Empfänger
im Vorhinein vereinbart wurde, im Schritt 305.
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Insbesondere
werden die Eingabepaketdaten einfach als systematischer Bitrahmen
X im Kanalkodierer 220 ausgegeben. Der erste Teilkanalkodierer 224 kodiert
den systematischen Bitrahmen X mit einer vorbestimmten Kodierrate
und gibt verschiedene Paritätsbitrahmen
Y1 und Y2 aus.
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Die
interne Verschachtelungsvorrichtung 222 verschachtelt die
Paketdaten und gibt einen anderen systematischen Bitrahmen X' aus. Der zweite
Teilkanalkodierer 226 kodierten den systematischen Bitrahmen X' und gibt zwei unterschiedliche
Paritätsbitrahmen
Z1 und Z2 aus.
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Die
Punktiervorrichtung 228 punktiert die systematischen Bitrahmen
X und X' und die
Paritätsbitrahmen
Y1, Y2, Z1 und Z2 gemäß der gewünschten
Kodierrate in einem vorbestimmten Punktiermuster.
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Wie
vorher beschrieben wurde, so wird in der CC dasselbe Punktiermuster
bei einer anfänglichen Übertragung
und bei einer wiederholten Übertragung
verwendet. Das Punktiermuster wird in der Punktiervorrichtung 228 gespeichert
oder es wird von der Sendesteuerung 200 empfangen. In 5 ist
das Punktiermuster so dargestellt, dass es von außen empfangen
wird.
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Im
Schritt 310 führt
die Ratenanpassungssteuerung 230 eine Anpassung der Rate
der kodierten Bits durch eine Wiederholung und Punktierung durch.
Die Ratenanpassungssteuerung 230 arbeitet für ein Multiplexen
des Transportkanals oder wenn die Anzahl der vom Kodierer ausgegebenen
Bits sich von der Anzahl der Bits in einem Übertragungsrahmen unterscheidet.
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Im
Schritt 315 trennt die Verteilvorrichtung 240 die
in der Rate angepassten Bits in systematische Bits und Paritätsbits.
Wenn die Anzahl der systematischen Bits gleich der der Paritätsbits ist,
so werden die systematischen Bits und die Paritätsbits an die ersten und zweiten
Verschachtelungsvorrichtungen 252 beziehungsweise 254 gegeben.
Wenn sie sich andererseits unterscheiden, so empfängt die
erste Verschachtelungsvorrichtung 252 zuerst systematische
Bits. Die ersten und zweiten Verschachtelungsvorrichtungen 252 und 254 verschachteln
die eingegebenen kodierten Bits im Schritt 320.
-
Die
Sendesteuerung 200 bestimmt in Schritt 325, ob
ein Wiederholungsübertragungsanforderungsbefehl,
der von der oberen Schicht empfangen wird, die anfängliche Übertragung
eines neuen Pakets oder eine wiederholte Übertragung eines vorherigen
Pakets anzeigt. Im Fall der anfänglichen Übertragung
eines neuen Pakets geht das Verfahren zu Schritt 340.
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Im
Fall einer wiederholten Übertragung
desselben Pakets berechnet die Sendesteuerung die MOD (Sequenznummer
der wiederholten Übertragung,
log2M) im Schritt 330. MOD bezeichnet
eine Modulooperation und M bezeichnet die Modulationsordnung, die
im Modulator 290 verwendet wird. Wenn die Lösung kleiner als
2 ist, so springt das Verfahren zum Schritt 340. Ansonsten
wenn die Lösung
gleich oder größer als
2 ist, schaltet die Sendesteuerung 200 die Austauschvorrichtung 260 ein.
Die Austauschvorrichtung 260 tauscht dann in Schritt 335 die
Ausgangssignale der ersten und zweiten Verschachtelungsvorrichtungen 252 und 254 aus.
Als Ergebnis werden die systematischen Bits an die zweite Verschachtelungsvorrichtung 254 gegeben, und
die Paritätsbits
werden an die erste Verschachtelungsvorrichtung 252 gegeben.
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Im
Schritt 340 wandelt der PSC 270 die kodierten
Bits, die auf zwei Wegen empfangen werden, in einen seriellen Bitstrom
um. Die Sendesteuerung 200 berechnet in Schritt 345 die
MOD (die Sequenznummer der wiederholten Übertragung, 2), um zu bestimmen,
ob die Bits des seriellen Bitstroms zu invertieren sind. Wenn die
Lösung
0 ist, so zeigt dies eine geradzahlige wiederholte Übertragung
an, und wenn die Lösung
nicht 0 ist, so zeigt dies eine ungeradzahlige wiederholte Übertragung
an. Im ersten Fall sperrt die Sendesteuerung 200 den Bitinverter 280 und
im letzteren Fall schaltet sie den Bitinverter 280 frei.
Wenn der Bitinverter 280 freigeschaltet ist, so invertiert
er in Schritt 350 die Bits des seriellen Bitstroms. Im
Gegensatz dazu wird, wenn der Bitinverter gesperrt ist, der serielle
Bitstrom ohne eine Bitinversion direkt an den Modulator 290 gegeben.
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Der
Modulator 290 bildet die Eingabebits im Schritt 355 auf
Symbole ab. In der 16QAM werden jeweils vier kodierte Bits auf ein
Modulationssymbol abgebildet, das das Zuverlässigkeitsmuster [H, H, L, L]
aufweist. Die Modulationssymbole werden mit einem vorbestimmten
Spreizkode gespreizt und im Schritt 360 an den Empfänger übertragen.
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7 ist
ein Blockdiagramm eines Empfängers,
der das Gegenstück
zum in 4 dargestellten Sender darstellt, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Betrachtet man die 7,
so umfasst der Empfänger
einen Demodulator 410, einen Bitinverter 420,
einen Seriell-Parallel-Wandler (SPC) 430, eine Austauschvorrichtung 440,
eine Entschachtelungseinheit 450, eine Kombiniervorrichtung 460,
einen Puffer 470, einen Kanaldekodierer 480, eine
CRC-Prüfvorrichtung 490 und
eine Empfangssteuerung 400.
-
Im
Betrieb demoduliert der Demodulator 410 Daten, die vom
Sender empfangen werden, in einem Demodulationsverfahren, das dem
Modulationsschema entspricht, das im Modulator 290 verwendet
wurde. Der Bitinverter 420 invertiert die Bits der demodulierten
Symbole unter der Steuerung der Empfangssteuerung 400. Die
Empfangssteuerung 400 schaltete den Bitinverter 420 nur
bei jeder ungeradzahligen wiederholten Übertragung frei.
-
Der
Bitinverter 420 ist ein Multiplizierer, der ausgewählt –1 mit den
Eingabebits multipliziert, da demodulierte Bits, die vom Demodulator 410 ausgegeben
werden, weiche Werte von –1
und 1 aufweisen. Das heißt, der
Multiplizierer wandelt die 1 in –1 und die –1 in 1 durch eine Vorzeichenumkehr
um. Insbesondere multipliziert der Multiplizierer –1 mit den
Eingabebits bei jeder ungeradzahligen wiederholten Übertragung
des selben Pakets und der Steuerung der Empfangssteuerung 400.
Somit führt
der Multiplizierer dieselbe Funktion wie der Inverter, der in 4 dargestellt
ist, aus. Wenn der Demodulator 410 kodierte Bits ausgibt,
die in harten Werten 0 und 1 ausgedrückt sind, so muss der Multiplizierer
durch einen Inverter ersetzt werden.
-
Der
SPC 430 wandelt die kodierten Bits, die vom Bitinverter 420 empfangen
werden, in zwei parallele Bitströme
unter der Steuerung der Empfangssteuerung 400 um. Wenn
die Lösung
der MOD (die Sequenznummer einer Wiederholungsübertragung, log2M)
kleiner als 2 ist, so sperrt die Empfangssteuerung 400 die
Austauschvorrichtung 440. Dann werden die beiden parallelen
kodierten Bitströme
direkt an die Entschachtelungsvorrichtung gegeben. Wenn die Lösung von
MOD (die Sequenznummer einer wiederholten Übertragung, log2M)
gleich oder größer als
2 ist, so schaltet die Empfangssteuerung 400 die Austauschvorrichtung 440 frei, und
die Austauschvorrichtung 440 tauscht die beiden parallelen
kodierten Bitströme
miteinander aus.
-
Einer
der parallelen kodierten Bitströme
wird in eine erste Entschachtelungsvorrichtung 452 gegeben, und
der andere kodierte Bitstrom wird in eine zweite Entschachtelungsvorrichtung 454 gegeben.
Die ersten und zweiten Entschachtelungsvorrichtungen 452 und 454 entschachteln
die eingegeben kodierten Bits nach einer Entschachtelungsregel,
die der Verschachtelungsregel entspricht, die in den ersten und
zweiten Verschachtelungsvorrichtungen 252 und 254 des
Senders verwendet wird.
-
Die
Kombiniervorrichtung 460 kombiniert die aktuell empfangenen
kodierten Bits eins Pakets mit den kodierten Bits desselben Pakets,
die im Puffer 470 angesammelt wurden. Wenn es keine kodierten
Bits desselben Pakets im Puffer 470 gibt, das heißt im Fall
der anfänglichen Übertragung,
so gibt die Kom biniervorrichtung 460 einfach die aktuell
empfangenen kodierten Bits aus und speichert sie gleichzeitig im
Puffer 470.
-
Der
Kanaldekodierer 480 gewinnt die kodierten Bits, die von
der Kombiniervorrichtung 460 empfangen werden, durch ein
Dekodieren nach einem vorbestimmten Dekodierverfahren, hier dem
Turbodekodierverfahren, das dem Kodierverfahren im Kanalkodierer 220 des
Senders entspricht, wieder.
-
Die
CRC-Prüfvorrichtung 490 extrahiert
die CRC-Bits aus den dekodierten Informationsbits auf einer Paketbasis
und bestimmt unter Verwendung der extrahierten CRC-Bits, ob das
Paket Fehler aufweist. Eine obere Schicht verarbeitet das Paket,
wenn das Paket keine Fehler aufweist, und ein ACK-Signal (Bestätigungssignal)
für das
Paket wird zum Sender übertragen.
Im Gegensatz dazu wird, wenn das Paket Fehler aufweist, ein NACK-Signal
(Nicht-Bestätigungssignal)
für das
Paket zum Sender übertragen,
was eine wiederholte Übertragung
des Pakets anfordert.
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Wenn
das ACK-Signal an den Sender übertragen
wird, so wird der Puffer 470 mit den kodierten Bits des
entsprechenden gelöschten
Pakets initialisiert. Wenn das NACK-Signal an den Sender übertragen
wird, so bleiben die kodierten Bits des Pakets im Puffer 470.
Die Empfangssteuerung 400 zählt die Übertragungen des NACK-Signals,
um die Sequenznummer der nächsten
Wiederholungsübertragung
zu bestimmen, und sie steuert die Bitinvertiervorrichtung 420 und
die Austauschvorrichtung 440 entsprechend.
-
8 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Empfängers gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Betrachtet man die 8,
so gewinnt nach dem Empfang der Daten auf einem Funktransportkanal
in Schritt 500 der Demodulator 410 in Schritt 505 kodierten
Bits durch das Demodulie ren der empfangenen Daten auf einer Modulationssymbolbasis
gemäß einem
Modulationsschema, das im Vorhinein zwischen dem Empfänger und
dem Sender festgelegt wurde. Im Schritt 510 bestimmt die
Empfangssteuerung 400, ob die kodierten Bits ein anfänglich übertragenes
Paket oder ein wiederholt übertragenes
Paket darstellen.
-
Im
Falle einer wiederholten Übertragung
berechnet die Empfangssteuerung 400 die MOD (Sequenznummer
der Wiederholungsübertragung,
2) im Schritt 515. Wenn die Lösung nicht 0 ist, das heißt, wenn
die Wiederholungsübertragung
eine ungeradzahlige Übertragung
ist, schaltet die Empfangssteuerung 400 die Bitinvertiervorrichtung 420 frei.
Die Bitinvertiervorrichtung 420 invertiert dann in Schritt 520 die
kodierten Bits. Wenn andererseits eine erstmalige Übertragung
vorliegt, so sperrt die Empfangssteuerung 400 die Bitinvertiervorrichtung 420,
und die kodierten Bits umgehen die Bitinvertiervorrichtung 420.
-
Die
Bitinversion wird detaillierter unter Bezug auf 9 beschrieben. 9 zeigt
einen 12 Bit Rahmen mit einer Modulationsordnung von 16. Hier weist
ein Modulationssymbol 4 Bit auf. Betrachtet man die 9, so
stellen sich die ersten, zweiten und dritten Modulationssymbole
als [0000], [1100] beziehungsweise [0111] dar. Wenn ein NACK-Signal
empfangen wird, und somit einer wiederholte Übertragung angefordert wird,
so werden die ursprünglichen
Bits invertiert. Somit werden [0000], [1100] beziehungsweise [0111]
umgewandelt in [1111], [0011] beziehungsweise [1000].
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In
Verbindung mit der Signalkonstellation der 2 wird das
Modulationssymbol [0000] der anfänglichen Übertragung
in Region 1 als [1111] in Region 3 wiederholt übertragen. Aus den Kurven der 3 wird erkennbar,
dass die Fehlerwahrscheinlichkeit der Region 1 viel höher als
die der Region 3 ist. Die Übertragung eines
speziellen Symbols durchweg in einer Region mit einer hohen Fehlerwahrscheinlichkeit
beeinflusst die Systemleistung negativ. Die wiederholte Übertragung
eines Symbols in einer anderen Übertragungsregion führt jedoch
zu einer Mittelwertbildung der Fehlerwahrscheinlichkeiten der Bits
und erhöht
somit die Dekodierleistung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Wenn
man wieder die 8 betrachtet, so werden kodierte
Bits, die durch die Bitinvertiervorrichtung 420 hindurch
gegangen oder sie umgangen haben, im Schritt 525 in der
SPC in zwei parallele Bitströme
getrennt. Die Empfangssteuerung 400 berechnet die MOD (die
Sequenznummer der Wiederholungsübertragung,
log2M) im Schritt 530. Wenn die
Lösung
kleiner als 2 ist, so sperrt die Empfangssteuerung 400 die
Austauschvorrichtung 440, und die parallelen kodierten
Bitströme
werden direkt der Entschachtelungsvorrichtung 450 zugeführt. Wenn
andererseits die Lösung
gleich oder größer als
2 ist, so schaltet die Empfangssteuerung 400 die Austauschvorrichtung 440 frei,
und die Austauschvorrichtung 440 tauscht die beiden parallelen
kodierten Bitströme
in Schritt 535 miteinander aus. Die ersten und zweiten
Entschachtelungsvorrichtungen 452 und 454 entschachteln
die kodierten Bitströme
im Schritt 540 in zwei Wegen.
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Die
Kombiniervorrichtung 460 kombiniert in Schritt 545 die
entschachtelten kodierten Bits mit den kodierten Bits desselben
Pakets, die im Puffer 470 angesammelt sind. Im Schritt 550 dekodiert
der Kanaldekodierer 480 die kombinierten Bits in einem
Dekodierverfahren, das im Vorhinein zwischen dem Sender und dem Empfänger eingestellt
wurde, und gibt die ursprünglichen
Informationsbit aus.
-
Im
Schritt 555 bestimmt die CRC-Prüfvorrichtung 490 durch
eine CRC-Prüfung
der dekodierten Informationsbits auf einer Paketbasis, ob das Paket
Fehler aufweist. Wenn das Paket keine Fehler aufweist, so wird der
Puffer 470 initialisiert, und ein ACK-Signal wird in Schritt 560 zum
Sender übertragen.
Dann wird das Paket an die obere Schicht gegeben.
-
Im
Gegensatz dazu werden, wenn das Paket Fehler aufweist, die kodierten
Bits, die im Puffer 470 gespeichert sind, bewahrt, und
es wird ein NACK-Signal, das eine wiederholte Übertragung des Pakets anfordert, im
Schritt 565 zum Sender übertragen.
-
Die
wiederholte Übertragung
mit einer 16QAM, die als ein Modulationsschema verwendet wird, gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann allgemein folgendermaßen ausgedrückt werden:
- (1) Kodierte Bits werden anfänglich übertragen;
- (2) die kodierten Bits werden für eine Modulation bei einer
ersten wiederholten Übertragung
invertiert;
- (3) systematische Bits werden mit Paritätsbits vor der Modulation bei
einer zweiten wiederholten Übertragung
ausgetauscht;
- (4) die systematischen Bits werden mit den Paritätsbits ausgetauscht,
und dann werden die kodierten Bits vor einer Modulation bei einer
dritten wiederholten Übertragung
invertiert;
- (5) die kodierten Bits werden ohne eine Modifikation in derselben
Weise wie bei der anfänglichen Übertragung
bei einer vierten wiederholten Übertragung
moduliert; und
- (6) die Schritte (1) bis (5) werden bei einer Anforderung für die nächsten wiederholten Übertragungen
wiederholt.
-
Zweite Ausführungsform: SRRC + BIR
-
10 ist
ein Blockdiagramm eines Senders in einem mobilen CDMA-Kommunikationssystem
gemäß einer
anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Betrachtet man die 10, so
umfasst der Sender einen CRC-Addierer 610, eine Kanalkodierer 620,
eine Ratenanpassungssteuerung 630, eine Verschachtelungsvorrichtung 640,
eine Bitneuanordnungsvorrichtung 650, eine Bitinvertiervorrichtung 660,
einen Modulator 670 und eine Sendesteuerung 600.
Der Sender verschiebt die wiederholt übertragenen Bits um eine vorbestimmte
Anzahl von Bits und invertiert die verschobenen Bits gemäß der Sequenznummer
einer Wiederholungsübertragung.
-
Betrachtet
man die 10, so addiert die CRC-Addiervorrichtung 610 CRC-Bits
zu den eingegebenen Informationsbits für eine Fehlerprüfung auf
einer Paketdatenbasis. Der Kanalkodierer 620 kodiert die
Paketdaten mit den CRC-Bits mit einer vorbestimmten Kodierrate durch
eine vorbestimmte Kodierung.
-
Die
Paketdaten werden zu systematischen Bits und Paritätsbits,
die Fehlerkontrollbits für
die systematischen Bits darstellen, kodiert. Die Turbokodierung
oder die Faltungskodierung kann verwendet werden. Die detaillierte
Struktur des Kanalkodierers 620 ist in 5 gezeigt.
-
Die
Kodierrate bestimmt das Verhältnis
der Paritätsbits
zu den systematischen Bits. Mit einer Kodierrate von 1/2 gibt der
Kanalkodierer 620 ein systematisches Bit und ein Paritätsbit für die Eingabe
eines Informationsbits aus. Mit einer Kodierrate von 3/4, gibt der
Kanalkodierer 620 drei systematische Bits und ein Paritätsbit für die Eingabe
von drei Informationsbits aus. In der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung können
neben 1/2 und 3/4 auch andere Kodierraten verwendet werden.
-
Die
Ratenanpassungssteuerung 630 passt die Datenrate der kodierten
Bits durch Wiederholung oder Punktierung an. Die Ver schachtelungsvorrichtung 640 verschachtelt
die in der Rate angepassten Bits, und das Ausgangssignal der Verschachtelungsvorrichtung
wird in einem (nicht gezeigten) Puffer für eine Verwendung bei einer
wiederholten Übertragung
gespeichert. Nach der Anforderung eines Empfängers nach einer wiederholten Übertragung
werden die ganzen gepufferten Bits oder ein Teil von ihnen unter
der Steuerung der Sendesteuerung 600 ausgegeben.
-
Die
kodierten Bits, von denen die Sequenz durch die Verschachtelungsvorrichtung 640 permutiert
wurde, werden durch die Bitneuanordnungsvorrichtung 650 unter
der Steuerung der Sendesteuerung 600 verschoben. Die Bitneuanordnungsvorrichtung 650 umfasst
eine Verschiebevorrichtung für
das zyklische Verschieben der eingegeben kodierten Bits um eine
vorbestimmte Anzahl von Bits. Die Sendesteuerung 600 bestimmt
gemäß der Sequenznummer
einer wiederholten Übertragung,
ob die kodierten Bits in der Bitneuanordnungsvorrichtung 650 neu
anzuordnen sind, und die Bitneuanordnungsvorrichtung 650 ordnet
die kodierten Bits neu an, wenn die Sendesteuerung 600 eine
Bitneuanordnung befiehlt. Die Bitneuanordnungsvorrichtung 650 implementiert
die SRRC.
-
Beispielsweise
sperrt die Sendesteuerung 600 die Bitneuanordnungsvorrichtung 650 bei
jeder ersten oder zweiten wiederholten Übertragung, und sie schaltet
die Bitneuanordnungsvorrichtung 650 bei jeder dritten oder
vierten wiederholten Übertragung
frei. Im ersten Fall umgehen die kodierten Bits die Bitneuanordnungsvorrichtung 650,
und im letzten Fall verschiebt die Bitneuanordnungsvorrichtung 650 zyklisch
die kodierten Bits um eine vorbestimmte Anzahl von beispielsweise
zwei Bits.
-
Wie
vorher beschrieben wurde, werden Paare kodierte Bits auf unterschiedlich
zuverlässige
Teile in der 16QAM oder der 64QAM abgebildet. Die Bitneuanordnungsvorrichtung 650 verschiebt
somit die kodierten Bits jedes Modulationssymbols zyklisch um zwei
Bits, so dass die kodierten Bits auf Teile abgebildet werden, deren
Zuverlässigkeit
sich von der bei einer anfänglichen Übertragung
unterscheidet.
-
Wenn
die kodierten Bits für
die anfängliche Übertragung
[a, b, c, d] bei einer 16QAM sind, so werden die beiden oberen Bits
[a, b] auf einen hoch zuverlässigen
Teil abgebildet, und die beiden unteren Bits [c, d] werden auf einen
Teil mit niedriger Zuverlässigkeit
abgebildet. Bei einer wiederholten Übertragung werden die kodierten
Bits [a, b, c, d] durch eine zyklische Verschiebung um zwei Bit
in [c, d, a, b] umgewandelt. Die beiden oberen Bits [c, d] werden
so abgebildet, dass sie eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen, und die
beiden unteren Bits [a, b] werden so abgebildet, dass sie eine niedrige
Zuverlässigkeit
aufweisen.
-
Die
Bitinvertiervorrichtung 660 invertiert die kodierten Bits,
die durch die Bitneuanordnungsvorrichtung 650 hindurch
gegangen sind oder diese umgangen haben, unter der Steuerung der
Sendesteuerung 600. Die Sendesteuerung 600 schaltet
die Bitinvertiervorrichtung 660 frei oder sperrt diese
in Abhängigkeit
von der Sequenznummer einer wiederholten Übertragung. Beispielsweise
invertiert die Bitinvertiervorrichtung 660 die kodierten
Bits nur bei jeder ungeradzahligen wiederholten Übertragung. Die Bitinvertiervorrichtung
ist ein Inverter, der eingegebene Bits 0 oder 1 invertiert.
-
Wenn
die Bitinversion nicht benötigt
wird, so umgehen die eingegebenen kodierten Bits die Bitinvertiervorrichtung 660.
Diese Bitinvertiervorrichtung 660 bildet die kodierten
Bits auf ein Modulationssymbol mit einer Fehlerwahrscheinlichkeit
ab, die sich bei einer wiederholten Übertragung von der der anfänglichen Übertragung
unterscheidet.
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Der
Modulator 670 moduliert die eingegebenen kodierten Bits
in einem vorbestimmten Modulationsschema. In der 16QAM bildet der
Modulator 670 jeweils vier eingegebene kodierte Bits auf
ein Modulationssymbol ab, das ein Bitzuverlässigkeitsmuster [H, H, L, L]
aufweist.
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Die
Sendesteuerung 600 liefert eine Gesamtsteuerung der Komponenten
des Senders gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Sendesteuerung 600 bestimmt
die Kodierrate des Kanalkodierers 620 und das Modulationsschema
des Modulators 670 gemäß dem aktuellen
Zustand des Funkkanals. Die Sendesteuerung 600 verarbeitet
auch eine Anforderung für
eine wiederholte Übertragung
von einer oberen Schicht, die eine Anforderung für eine wiederholte Übertragung
von einem Empfänger
erhalten hat, und sie steuert die Bitneuanordnungsvorrichtung 650 und
die Bitinvertiervorrichtung 660 entsprechend.
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Die
Anforderung für
eine wiederholte Übertragung
von der oberen Schicht zeigt an, ob der Empfänger eine wiederholte Übertragung
des Pakets angefordert hat, und wie oft bisher eine wiederholte Übertragung ausgeführt wurde.
Bei einer wiederholten Übertragung
desselben Pakets wird die Bitneuanordnungsvorrichtung 650 nur
freigeschaltet, wenn die MOD (die Sequenznummer der wiederholten Übertragung,
log2M) gleich oder größer als 2 ist, und die Bitinvertiervorrichtung 660 wird
nur freigeschaltet, wenn die MOD (die Sequenznummer der wiederholten Übertragung,
2) 1 beträgt.
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11 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Senders gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Betrachtet man die 11,
so addiert der CRC-Addierer 610 CRC-Bits zu den Eingabedaten
auf einer Paketbasis im Schritt 700, und der Kanalkodierer 620 kodiert
die Paketdaten mit den CRC-Bits im Schritt 705. Im Schritt 710 passt
die Ratenanpassungssteuerung 630 die Rate der kodierten
Bits durch eine Wiederholung oder Punktierung an. Die Verschachtelungsvorrichtung 640 verschachtelt
die in der Rate angepassten Bits in Schritt 715.
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Im
Schritt 720 bestimmt die Sendesteuerung 600, ob
eine Anforderung für
eine wiederholte Übertragung,
die von der oberen Schicht empfangen wird, die anfängliche Übertragung
eines neuen Pakets oder eine wiederholte Übertragung eines vorherigen
Pakets anzeigt. Im Fall der anfänglichen Übertragung
des neuen Pakets geht das Verfahren zum Schritt 745.
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Im
Fall einer wiederholten Übertragung
desselben Pakets berechnet die Sendesteuerung 600 die MOD
(die Sequenznummer der wiederholten Übertragung, log2M)
im Schritt 725. Wenn die Lösung gleich oder größer 2 ist,
so springt das Verfahren zum Schritt 735. Wenn die Lösung andererseits
kleiner als 2 ist, so schaltet die Sendesteuerung 600 die
Bitneuanordnungsvorrichtung 650 frei. Die Bitneuanordnungsvorrichtung 650 ordnet
dann das Ausgangssignal der Verschachtelungsvorrichtung in Schritt 730 durch
eine zyklische Verschiebung um zwei Bit neu an.
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Im
Schritt 735 berechnet die Sendesteuerung 600 die
MOD (die Sequenznummer der wiederholten Übertragung, 2), um zu bestimmen,
ob die Bitinvertiervorrichtung 660 frei zu schalten ist.
Wenn die Lösung
0 ist, so zeigt dies eine geradzahlige wiederholte Übertragung
an, und wenn die Lösung
nicht 0 ist, so zeigt dies eine ungeradzahlige Übertragung an. Im ersten Fall
sperrt die Sendesteuerung 600 die Bitinvertiervorrichtung 660 und
im letzteren Fall schaltet sie die Bitinvertiervorrichtung 660 frei.
Wenn die Bitinvertiervorrichtung 660 freigeschaltet ist,
so invertiert sie die kodierten Bits in Schritt 740. Wenn
im Gegensatz dazu die Bitinvertiervorrichtung 660 gesperrt
ist, so werden die kodierten Bits ohne eine Bitinversion direkt
an den Modulator 670 gegeben.
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Der
Modulator 670 bildet die eingegeben Bits in Schritt 745 auf
Symbole ab. In der 16QAM werden jeweils vier kodierte Bits auf ein
Modulationssymbol, das ein Zuverlässigkeitsmuster [H, H, L, L]
aufweist, abgebildet. Die Modulationssymbole werden im Schritt 750 mit
einem vorbestimmten Spreizkode gespreizt und an den Empfänger übertragen.
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12 ist
ein Blockdiagramm eines Empfängers,
der das Gegenstück
des in 10 dargestellten Senders darstellt,
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Betrachtet man die 12 so
umfasst der Empfänger
einen Demodulator 810, eine Bitinvertiervorrichtung 820,
eine Bitneuanordnungsvorrichtung 830, eine Entschachtelungseinheit 840,
eine Kombiniervorrichtung 650, einen Puffer 860,
einen Kanaldekodierer 870, eine CRC-Prüfvorrichtung 880 und
eine Empfangssteuerung 800.
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Im
Betrieb demoduliert der Demodulator 810 Daten, die vom
Sender empfangen werden in einem Demodulationsverfahren, das dem
Modulationsschema, das im Modulator 670 verwendet wurde,
entspricht. Die Bitinvertiervorrichtung 820 invertiert
die Bits der demodulierten Symbole unter der Steuerung der Empfangssteuerung 800.
Die Empfangssteuerung 800 schaltet die Bitinvertiervorrichtung 820 nur
bei jeder ungeradzahligen wiederholten Übertragung frei.
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Die
Bitinvertiervorrichtung 820 ist ein Multiplizierer, der
selektiv –1
mit den eingegebenen Bits multipliziert. Insbesondere multipliziert
der Multiplizierer –1
mit den eingegeben Bits bei jeder ungeradzahligen wiederholten Übertragung
desselben Pakets unter der Steuerung der Empfangssteuerung 800.
Somit führt
der Multiplizierer dieselbe Funktion wie der in 10 dargestellte
Inverter aus. Wenn der Demodulator 810 kodierte Bits, die
in harten Werten 0 und 1 ausgedrückt
sind, ausgibt, wird der Multiplizierer durch einen Inverter ersetzt.
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Die
Bitneuanordnungsvorrichtung 830 ordnet die kodierten Bits,
die von der Bitinvertiervorrichtung 820 empfangen werden,
unter der Steuerung der Empfangssteuerung 800 neu an. Wenn
die Lösung
der MOD (der Sequenznummer einer wiederholten Übertragung, log2M)
kleiner als 2 ist, so sperrt die Empfangssteuerung 800 die
Bitneuanordnungsvorrichtung 830. Dann werden die kodierten
Bitströme
direkt der Entschachtelungsvorrichtung 840 zugeführt. Wenn
die Lösung
der MOD (der Sequenznummer einer wiederholten Übertragung, log2M)
gleich oder größer als
2 ist, so schaltet die Empfangssteuerung 800 die Bitneuanordnungsvorrichtung 830 frei,
und die Bitneuanordnungsvorrichtung 830 ordnet die kodierten
Bits durch eine umgekehrte zyklische Verschiebung entsprechend der
Bitneuanordnung im Sender neu an.
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Die
Entschachtelungsvorrichtung 840 entschachtelt die eingegeben
kodierten Bits nach einer Entschachtelungsregel, die der Verschachtelungsregel
entspricht, die in der Verschachtelungsvorrichtung 640 des Senders
verwendet wurde. Die Kombiniervorrichtung 850 kombiniert
die aktuell empfangenen kodierten Bits eines Paket mit den kodierten
Bits desselben Pakets, die im Puffer 860 angesammelt wurden.
Wenn es keine kodierten Bits desselben Pakets im Puffer 860 gibt,
das heißt
im Fall einer anfänglichen Übertragung,
so gibt die Kombiniervorrichtung 850 einfach die aktuell
empfangenen kodierten Bits aus und speichert sie gleichzeitig im
Puffer 860.
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Der
Kanaldekodierer 870 gewinnt die kodierten Bits, die von
der Kombiniervorrichtung 850 empfangen werden, durch eine
Dekodierung nach einem vorbestimmten Dekodierverfahren, das dem Kodierverfahren
des Kanalkodierers 620 des Senders entspricht, wieder.
Durch die Dekodierung werden die systematischen Bits für die Eingabe
der systematischen Bits und der Paritätsbits dekodiert.
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Die
CRC-Prüfvorrichtung 880 extrahiert
CRC-Bits aus den dekodierten Informationsbits auf einer Paketbasis
und bestimmt unter Verwendung der extrahierten CRC-Bits, ob das
Paket Fehler aufweist. Wenn das Paket keine Fehler aufweist, so
wird ein ACK-Signal für
das Paket an den Sender übertragen.
Wenn im Gegensatz dazu das Paket Fehler aufweist, so wird ein NACK-Signal
(Nicht-Bestätigungssignal)
für das
Paket an den Sender übertragen,
was eine wiederholte Übertragung
des Pakets anfordert.
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Wenn
das ACK-Signal an den Sender übertragen
wird, so wird der Puffer 860 mit den kodierten Bits des
entsprechenden gelöschten
Pakets initialisiert. Wenn das NACK-Signal an den Sender übertragen
wird, so bleiben die kodierten Bits des Pakets im Puffer 870.
Die Empfangssteuerung 800 zählt die Übertragungen des NACK-Signals,
um die Sequenznummer der nächsten
wiederholten Übertragung
zu bestimmen und um die Bitinvertiervorrichtung 820 und
die Bitneuanordnungsvorrichtung 830 entsprechend zu steuern.
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13 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Empfängers gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt. Betrachtet man die 13,
so gewinnt nach dem Empfang der Daten auf einem Funktransportkanal
in Schritt 900 der Demodulator 810 kodierten Bits
durch das Demodulieren der empfangenen Daten auf einer Modulationssymbolbasis
gemäß einem
Modulationsschema, das zwischen dem Empfänger und dem Sender im Vorhinein
festgelegt wurde, im Schritt 905 wieder. Im Schritt 910 bestimmt
die Empfangssteuerung 800, ob die kodierten Bits ein anfänglich übertragenes
Paket oder ein wie derholt übertragenes
Paket sind. Im Falle einer anfänglichen Übertragung
sperrt die Empfangssteuerung 800 die Bitinvertiervorrichtung 820 und
die kodierten Bits umgehen die Bitinvertiervorrichtung 820.
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Im
Fall einer wiederholten Übertragung
berechnet die Empfangssteuerung 800 die MOD (die Sequenznummer
der wiederholten Übertragung,
2) im Schritt 915. Wenn die Lösung nicht 0 ist, das heißt, wenn die
wiederholte Übertragung
eine ungeradzahlige ist, so schaltet die Empfangssteuerung 800 die
Bitinvertiervorrichtung 820 frei. Die Bitinvertiervorrichtung 820 invertiert
die kodierten Bits in Schritt 920.
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Im
Schritt 925 berechnet die Empfangssteuerung 800 die
MOD (die Sequenznummer der wiederholten Übertragung, log2M).
Wenn die Lösung
kleiner als 2 ist, so sperrt die Empfangssteuerung 800 die
Bitneuanordnungsvorrichtung 830, und die kodierten Bits
werden direkt an die Entschachtelungsvorrichtung 840 gegeben.
Wenn andererseits die Lösung
gleich oder größer als
2 ist, so schaltet die Empfangssteuerung 800 die Bitneuanordnungsvorrichtung 830 frei,
und die Bitneuanordnungsvorrichtung 830 ordnet die kodierten
Bits in Schritt 930 durch eine umgekehrte zyklische Verschiebung
entsprechend der Bitneuanordnung in der Bitneuanordnungsvorrichtung 650 des
Senders neu an.
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Die
Entschachtelungsvorrichtung 840 entschachtelt die eingegebenen
kodierten Bits in einem Entschachtelungsverfahren entsprechend der
Verschachtelung in der Verschachtelungsvorrichtung 640 im
Schritt 935, und die Kombiniervorrichtung 850 kombiniert
die entschachtelten kodierten Bits mit kodierten Bits desselben
Pakets, die im Puffer 860 angesammelt wurden, im Schritt 940.
Im Schritt 945 dekodiert der Kanaldekodierer 870 die
kombinierten Bits in einem Dekodierverfahren, das zwischen dem Sender
und dem Empfänger im
Vorhinein festgelegt wurde, und gibt die ursprünglichen Informationsbits wieder
aus.
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Im
Schritt 950 bestimmt die CRC-Prüfvorrichtung 880 durch
eine CRC-Prüfung
der dekodierten Informationsbits auf einer Paketbasis, ob das Paket
Fehler aufweist. Wenn das Paket keine Fehler aufweist, so wird der
Puffer 860 initialisiert, und es wird ein ACK-Signal im
Schritt 955 an den Sender übertragen. Dann wird das Paket
der oberen Schicht geliefert. Im Gegensatz dazu werden, wenn das
Paket Fehler aufweist, die kodierten Bits, die im Puffer 860 gespeichert
sind, bewahrt, und ein NACK-Signal, das eine wiederholte Übertragung
des Pakets anfordert, wird im Schritt 960 an den Sender übertragen.
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Die
Paketwiederholungsübertragung
mit einer 16QAM, die als ein Modulationsschema verwendet wird, gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann allgemein folgendermaßen ausgedrückt werden:
- (1) Kodierte Bits werden anfänglich übertragen;
- (2) die kodierten Bits werden für eine Modulation bei einer
ersten wiederholten Übertragung
invertiert;
- (3) die kodierten Bits werden um zwei Bits vor der Modulation
bei einer zweiten wiederholten Übertragung verschoben;
- (4) die kodierten Bits werden bei einer dritten wiederholten Übertragung
vor der Modulation um zwei Bits verschoben und dann invertiert;
- (5) die kodierten Bits werden bei einer vierten wiederholten Übertragung
ohne Modifikation in derselben Art wie bei der anfänglichen Übertragung
moduliert; und
- (6) die Schritte (1) bis (5) werden bei einer Anforderung für die nächsten wiederholten Übertragungen
wiederholt.
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14 zeigt
Kurven, die den Durchsatz bei wiederholten Übertragungen gemäß der vorliegenden
Erfindung und ein konventionelles Verfahren in Bezug auf die Rahmenfehlerraten
un ter einer AWGM-Umgebung vergleichen. Betrachtet man die 14,
so bezeichnet der Ausdruck ”Stand
der Technik” eine
wiederholte Übertragung
gemäß dem konventionellen
Verfahren, ”BIR
+ SMP” bezeichnet
eine wiederholte Übertragung gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und ”BIR + SRRC” bezeichnet eine wiederholte Übertragung
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie aus 14 deutlich wird,
bringt die BIR + SRRC eine Abnahme der Fehlerrate um 0,5 bis 1 dB,
und die BIR + SMP bringt eine Abnahme der Fehlerrate um bis zu 2,5
dB im Vergleich zum konventionellen Verfahren.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, bewirkt eine kombinierte
Verwendung der BIR und dem SMP oder der BIR und der SRRC eine bemerkbare
Leistungsverbesserung ohne eine Modifikation des konventionellen
Verfahrens zur wiederholten Übertragung
eines Pakets. Somit werden die Zuverlässigkeiten und die Fehlerwahrscheinlichkeiten
der übertragenen
Bits bei einer wiederholten Übertragung
ausgemittelt, die Dekodierleistung wird verbessert, und die Übertragungseffizienz
wird erhöht.
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Die
vorliegende Erfindung ist unabhängig
von einer drahtlosen oder drahtgebundenen Kommunikation auf alle
Sender anwendbar, und es kann angenommen werden, dass die gesamte
Systemleistung ohne eine Erhöhung
der Komplexität
des Systems wesentlich verbessert wird. Das heißt, eine Abnahme der BER gegenüber den
existierenden Systemen führt
zu einer Erhöhung
des Übertragungsdurchsatzes.
Durch das Anwenden der vorliegenden Erfindung werden Techniken der
wiederholten Übertragung
wirksam kombiniert, nicht zu sprechen von einer wirksamen Kombination
einer Technik der anfänglichen Übertragung
und einer Technik der wiederholten Übertragung, die eine Kombination
der Vorteile ergibt.