DE19918319C2 - Verfahren zum Decodieren von faltungscodierten Codewörtern, entsprechender Faltungsdecodierer und Verwendung des Verfahrens oder des Faltungsdecodierers - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Decodie­ ren von faltungscodierten Codewörtern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, einen entsprechenden Faltungsdecodie­ rer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 7 sowie die Ver­ wendung des Verfahrens oder des Faltungsdecodierers gemäß dem Patentanspruch 12.

Die Faltungscodierung wird als eines der bekannten Verfahren zur Kanalcodierung insbesondere auf dem Gebiet des Mobilfunks eingesetzt, um Übertragungsfehler erkennen und anschließend korrigieren zu können. Dies ist erforderlich, um trotz der relativ hohen Bitfehlerraten eines Mobilfunkkanals die für Sprach- und Datenübertragung erforderliche gute Übertragungs­ qualität zu gewährleisten.

In Fig. 2 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild der an der Codierung und Decodierung von Sprachsignalen in einem Mobil­ funksystem beteiligten Komponenten dargestellt. Die über ei­ nen Hochfrequenz-Übertragungskanal 4 zu übertragenden Sprachinformationen werden zunächst mit einem digitalen Sprachcodierer 1 in eine Bitfolge umgesetzt. Auf der Empfän­ gerseite ist entsprechend ein Sprachdecodierer 7 vorgesehen. Die sprachcodierten Daten werden anschließend mit Hilfe eines Kanalcodierers 2 codiert, wobei den eigentlichen Nachrichten­ bits zusätzliche redundante Bits hinzugefügt werden, mit de­ ren Hilfe Übertragungsfehler erkannt und anschließend korri­ giert werden können. Auf der Empfängerseite ist ein entspre­ chender Kanaldecodierer 6 vorgesehen. Vor der Übertragung der kanalcodierten Informationen zu dem Empfänger werden diese abschließend einem Interleaver 3 zugeführt, der die zu über­ tragenden Datenelemente gemäß einem bestimmten Schema zeit­ lich umordnet und dabei zeitlich spreizt, wodurch die in der Regel bündelweise auftretenden Fehler verteilt werden, um ei­ nen sogenannten gedächnislosen (memoryless) Übertragungskanal mit einer quasizufälligen Fehlerverteilung zu erhalten, da dies von den meisten Kanalcodes vorausgesetzt wird.

Wie bereits zuvor erwähnt worden ist, werden bei der Kanalco­ dierung den eigentlichen Daten- oder Nachrichtenbits redun­ dante Codierbits hinzugefügt. Die sich daraus ergebende Code­ rate r ist eine wichtige Größe zur Beschreibung des jeweils bei der Kanalcodierung eingesetzten Code s und ist wie folgt definiert:

r = k/n

Dabei bezeichnet k die Anzahl der Datenbits und n die Anzahl der insgesamt codierten Bits, d. h. die Anzahl der hinzugefüg­ ten redundanten Bits entpricht dem Ausdruck n - k. Ein Code mit der oben definierten Coderate r wird auch als (n, k)-Code bezeichnet, wobei die Leistungsfähigkeit des Codes mit abneh­ mender Coderate r zunimmt. Der Nachteil der Kanalcodierung ist, daß aufgrund der hinzugefügten Redundanz zusätzliche Verzögerungen auftreten und die Datenrate um r verringert wird.

Faltungscodes (Convolutional Codes) werden üblicherweise ne­ ben den sogenannten Blockcodes zur Kanalcodierung eingesetzt. Ein wesentlicher Unterschied zwischen den Faltungscodes und den Blockcodes besteht darin, daß bei den Faltungscodes im Gegensatz zu den Blockcodes nicht einzelne Datenblöcke nach­ einander codiert werden, sondern daß statt dessen eine konti­ nuierliche Codierung des Datenbitstroms stattfindet, wobei das aktuelle Codewort einer Nachricht von den vorhergehenden Nachrichten abhängt.

Die einzelnen Codewörter werden bei der Faltungscodierung da­ durch erzeugt, daß die zu codierenden Nachrichtenbits mit ei­ ner vorgegebenen Codierfunktion gefaltet werden. Schematisch kann der Faltungscodierer durch ein Schieberegister dargestellt werden, in welches das Nachrichtenwort taktweise hin­ eingeschoben wird, wobei pro Takt k Bits gleichzeitig hinein­ geschoben werden. Das Schieberegister besitzt die Tiefe k . K, wobei K die sogenannte "Constraint Length" bezeichnet und angibt, über wieviele Takte von k neuen Nachrichtenbits ein Bit das Codewort beeinflußt.

Die Inhalte der einzelnen Register des Schieberegisters wer­ den miteinander verknüpft, wobei hier in der Regel eine modu­ lo 2-Addition Anwendung findet. In Fig. 4 ist daher die Vor­ schrift zur modulo 2-Verknüpfung zweier Signale dargestellt. Die Art der Verknüpfung der einzelnen Register des Schiebere­ gisters entspricht der Faltungscodiervorschrift.

Zur Verdeutlichung des zuvor beschriebenen Prinzips der Fal­ tungscodierung ist in Fig. 3 ein Beispiel für einen Fal­ tungscodierer dargestellt. Dabei wird ein Nachrichtenwort ei­ nem Schieberegister 8 zugeführt, welches drei Einzelregister umfaßt. Die Ausgänge dieser Einzelregister werden über modu­ lo 2-Addierer 9 und 10 verknüpft, wobei die Ausgangssignale der beiden modulo 2-Addierer 9 und 10 wiederum über einen In­ terlacer 11 "interlaced", d. h. kombiniert werden. Die Fal­ tungscodiervorschrift setzt sich somit bei dem konkreten Bei­ spiel aus zwei "Teilcodiervorschriften" zusammen, wobei die über den modulo 2-Addierer 9 gebildete Verknüpfung oder "Teilcodiervorschrift" durch den Verknüpfungsvektor (111) und die über den modulo 2-Addierer 10 gebildete Verknüpfung durch den Verknüpfungsvektor (101) beschrieben werden kann.

Die Bits des Nachrichten- oder Datenworts werden als Eingabe i bitweise in das Schieberegister 8 geschoben, so daß gilt: k = 1. Für die "Constraint Length" gilt aufgrund des Aufbaus K = 3. Die Coderate beträgt bei dem in Fig. 3 gezeigten Bei­ spiel r = 1/2.

Die Funktion des in Fig. 3 gezeigten Faltungscodierers, der beispielsweise als Kanalcodierer 2 gemäß Fig. 2 eingesetzt werden kann, wird leichter unter Bezugnahme auf Fig. 5 ver­ ständlich. Die Wirkungsweise des Faltungscodierers von Fig. 3 ist derart, daß die von den modulo 2-Addierern 9 und 10 ge­ lieferten binären Werte x(0) und x(1) in Abhängigkeit von den in den beiden rechten Einzelregistern gespeicherten Zustands­ werten z(0) und z(1) sowie dem in das linke Einzelregister hineingeschobenen binären Wert des Datenworts bzw. der Einga­ be i berechnet werden können.

In Fig. 5 ist die für den in Fig. 3 gezeigten Faltungscodie­ rer gültige Zustandstabelle dargestellt, wobei in Abhängig­ keit von den binären Werten für z(0), z(1) und i einerseits die sich daraus ergebenden binären Werte für x(0) und x(1) und andererseits die neuen Zustandswerte z'(0) und z'(1) der beiden rechten Einzelregister des Schieberegisters 8 aufgeli­ stet sind. Gilt beispielsweise z(0)z(1) = "10" und wird ein Datenbit mit i = "1" dem Schieberegister 8 zugeführt, wird als Bestandteil des Codeworts x(0)x(1) = "01" ausgegeben, und in den beiden rechten Einzelregistern sind anschließend die neuen Werte z'(0)z'(1) = "11" gespeichert.

Das Codewort kann somit in Abhängigkeit von den dem Schiebe­ register 8 zugeführten Daten- oder Nachrichtenbits i berech­ net werden, wobei sich die Ausgabe x(0)x(1) insbesondere für jede Eingabe i unter Bezugnahme auf die in Fig. 5 gezeigte Zustandstabelle abhängig von den augenblicklichen Zuständen z(0) bzw. z(1) der beiden rechten Einzelregister des Schiebe­ registers 8 ergibt. So ergibt sich beispielsweise für eine Daten- oder Nachrichtenworteingabe i = "101" unter Bezugnahme auf die in Fig. 5 gezeigte Tabelle die Codewortausgabe x = "1110001011", falls von dem Anfangszustand "000" des Schieberegisters 8 ausgegangen wird.

Anstelle der in Fig. 5 gezeigten Zustandstabelle ist auch ei­ ne Darstellung der Zustandsübergänge in einem entsprechenden Baumdiagramm üblich.

Es ist offensichtlich, daß das anhand Fig. 3 und Fig. 5 er­ läuterte Prinzip auch für andere Faltungscodiervorschriften mit anderen Coderaten r und anderen Werten für k und für die Constraint Length K Gültigkeit besitzt, d. h. auch andere Fal­ tungscodiervorschriften lassen sich durch ein Zustandsdia­ gramm der in Fig. 5 gezeigten Art darstellen, wobei auch mehr als ein Nachrichtenbit gleichzeitig in das Schieberegister 8 geschoben und das Schieberegister 8 eine Länge < 3 besitzen kann sowie mehr als zwei modulo 2-Addierer verwendet werden können.

Um die von einem Faltungscodierer 2 realisierte Faltungsco­ dierung rückgängig zu machen, muß dem entsprechenden Fal­ tungsdecodierer 6 (vgl. Fig. 2) als Eingabe das faltungsco­ dierte Codewort zugeführt werden. Da die Faltungscodierung wie in Fig. 5 gezeigt durch eine Zustandstabelle darstellbar ist, kann auch die Decodierung entsprechend durch eine Zu­ standstabelle dargestellt werden, wobei in diesem Fall die Zustandstabelle abhängig von den für k und K gewählten Werten einer bestimmten Anzahl von codierten Bits eine bestimmte An­ zahl von decodierten Nachrichtenbits zuordnet und ausgibt.

Bei dem anhand von Fig. 3 und Fig. 5 erläuterten Beispiel ist k = 1 und K = 3, d. h. einem Nachrichtenbit eines Nachrichten­ worts wird von dem Faltungscodierer 2 jeweils ein Paar von Codewortbits zugeordnet. Der Faltungsdecodierer 6 muß ent­ sprechend derart aufgebaut sein, daß er jeweils einer Eingabe i(1)i(0) von zwei Bits des Codeworts ein Nachrichtenbit des gewünschten Nachrichtenworts zuordnet und als Ausgabe x aus­ gibt.

Auch in diesem Fall kann die Ausgabe x abhängig von in dem Faltungsdecodierer 6 gespeicherten Zuständen und den Eingaben i(1)i(0) des Codeworts berechnet werden. Zu diesem Zweck weist gemäß Fig. 6 der Faltungsdecodierer 6 einen Speicher oder ein Register 12 auf, in dem bei dem zuvor beschriebenen Beispiel zwei Zustände z(0) und z(1) gespeichert sind, welche einerseits abhängig von der Eingabe i(1)i(0) neue Werte z'(0)z'(1) annehmen und andererseits den Wert für das Ausga­ bebit x beeinflussen.

In Fig. 7 ist eine entsprechende Zustandstabelle als Fal­ tungsdecodiervorschrift dargestellt, welche die in Fig. 5 ge­ zeigte Faltungscodiervorschrift rückgängig macht, so daß eine in Fig. 6 gezeigte Decodierlogik 13 abhängig von den in dem Faltungsdecodierer 6 gespeicherten Zuständen z(0) und z(1) sowie den paarweise eingelesenen Werten i(0) und i(1) des über die Hochfrequenz-Schnittstelle des entsprechenden Mobil­ funkempfängers empfangenen Codeworts unter Auswertung der in Fig. 7 gezeigten Faltungsdecodiervorschrift die einzelnen Ausgabebits x des gewünschten Nachrichtenworts ermitteln und ausgeben kann.

Wie bereits zuvor erläutert worden ist, kann mit Hilfe des in Fig. 3 gezeigten Faltungscodierers 2 das Nachrichtenwort "101" in das Codewort "1110001011" umgesetzt werden. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß entsprechend eine Rückumwandlung des Codeworts "1110001011" in das Nachrichtenwort "101" möglich ist, wenn vorausgesetzt wird, daß die gemäß Fig. 6 gespei­ cherten Zustände die Anfangswerte z(0)z(1) = "00" besitzen.

Bekannte Algorithmen zur Faltungsdecodierung sind beispiels­ weise die sogenannte Maximum Likelihood-Decodierung oder die Viterbi-Decodierung. Bei beiden Verfahren müssen jedoch viele Werte zwischengespeichert werden, wodurch ein hoher Speicher­ bedarf entsteht.

Allgemein lassen sich aus Zustandstabellen nach den üblichen Methoden des Logikentwurfs Formeln ableiten, die zur einfa­ chen Berechnung der einzelnen Ausgabewerte herangezogen wer­ den können. So ist aus der in Fig. 7 gezeigten Zustandstablle ersichtlich, daß stets gilt:

z'(0) = z(1)

Des weiteren gilt:

x = z'(1)

D. h. mit Einlesen der Eingabewerte i(1)i(0) des Codeworts wird der Inhalt z(1) des linken Einzelregisters in das rechte Einzelregister verschoben und der neue Inhalt z'(1) des lin­ ken Einzelregisters als Ausgabebit x ausgegeben. Für die Aus­ gabe x ist daher z'(1) der bestimmende Wert.

Aus der in Fig. 7 gezeigten Zustandstabelle kann nach den üb­ lichen Methoden auf einfache Art und Weise die sogenannten disjunktive Normalform (DNF) gebildet werden, die als Hilfs­ mittel für den Entwurf von logischen Schaltungen dient. Bei dem vorliegenden Beispiel besitzt diese disjunktive Normal­ form für x bzw. z'(1) die folgende Form:

x = z'(1) = (¬z(1)∧¬z(0)∧¬i(1)∧¬i(0)) ∨(¬z(1)∧z(0)∧¬i(1)∧¬i(0)) ∨(z(1)∧¬z(0)∧¬i(1)∧i(0)) ∨(z(1)∧z(0)∧i(1)∧¬i(0))

Dabei bezeichnet ∧ den logischen UND-Operator, ∨ den logi­ schen ODER-Operator und ¬ eine logische Negierung oder NICHT-Verknüpfung.

Diese Formel kann somit leicht von der in Fig. 6 gezeigten Decodierlogik 13 zur Faltungsdecodierung genutzt werden. Im binären Fall ergeben sich jedoch Ungenauigkeiten dadurch, daß für unbekannte Eingaben, die beispielsweise verrauscht emp­ fangenen Bits des Codeworts entsprechen, kein entsprechender Eintrag in der in Fig. 7 gezeigten Tabelle vorhanden ist und somit immer zu der Ausgabe "0" führen. Dies kann zur Folge haben, daß keine optimale Fehlererkennung möglich ist.

Aus der US 5,822,340 ist ein Verfahren zum Decodieren von faltungscodierten Codewörtern bekannt, bei dem eine bestimmte Anzahl von Datenelementen eines faltungscodierten Codewortes eingelesen wird und bei dem der bestimmten Anzahl der einge­ lesenen faltungscodierten Datenelemente gemäß einer vorgege­ benen Faltungsdecodiervorschrift eine bestimmte Anzahl von Datenelementen eines faltungsdecodierten Datenworts mit ent­ sprechenden Werten zugewiesen und ausgegeben wird.

Aus der DE 197 24 431 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterscheidung synchroner und asynchroner Zustände von Viterbi-decodierten Daten bekannt, bei dem ein Codierer für den "6,3"-Faltungscode mit den Verknüpfungsvektoren "111" und "101" verwendet wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Decodieren von faltungscodier­ ten Codewörtern, einen entsprechenden Faltungsdecodierer so­ wie die Verwendung des Verfahrens oder des Faltungsdecodie­ rers vorzuschlagen, so daß mit geringem Aufwand eine zuver­ lässige Fehlererkennung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem im Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1 definierten Verfahren durch die im Kennzei­ chen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Aufgabe wird außerdem ausgehend von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 7 definierten Faltungsdecodierer durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 7 angegebenen Merkmale gelöst. Darüber hinaus wird die Aufgabe auch gemäß dem Pa­ tentanspruch 12 durch die Verwendung des Verfahrens oder des Faltungsdecodierers in einem Mobilfunksystem gelöst.

Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsbeispie­ le der vorliegenden Erfindung.

Erfindungsgemäß werden die mit herkömmlichen Decodieralgo­ rithmen verbundenen Probleme dadurch gelöst, daß bei der Fal­ tungsdecodierung die Regeln der Fuzzy-Logik angewendet wer­ den, so daß eine Faltungsdecodiervorschrift zur Anwendung kommt, die eine Verarbeitung von auf der Fuzzy-Logik basie­ renden Größen ermöglicht

Durch die Nutzung der Prinzipien der Fuzzy-Logik kann der zur Decodierung benötigte Speicherbedarf verringert werden, da lediglich die aktuellen Fuzzy-Logik-Zustandswerte zwischenge­ speichert werden müssen. Im Gegensatz zu anderen Verfahren zur Faltungsdecodierung müssen nicht sämtliche Zustände des gesamten Zustands- bzw. Baumdiagramms gespeichert werden. Des weiteren ermöglicht die Erfindung durch Anwendung der Fuzzy- Logik eine zuverlässige Decodierung auch von verrauscht emp­ fangenen Werten.

Die von der Fuzzy-Logik-Faltungsdecodiervorschrift geliefer­ ten Bitwerte werden abschließend vorzugsweise einer harten Entscheidung ("Hard Decision") unter Verwendung einer festen Entscheidungsschwelle bei 0,5 unterzogen, um die gewünschten binären Werte des decodierten Nachrichtenworts zu erhalten.

Auch erfindungsgemäß können die decodierten Werte unter Ver­ wendung eines Zustandsdiagramms ermittelt werden, welches sich durch eine disjunktive Normalform darstellen läßt. Zur Verarbeitung der Fuzzy-Logik-Variablen sind in der disjunkti­ ven Normalform vorzugsweise die logischen Operatoren durch Fuzzy-Logik-Operatoren ersetzt, die den Eigenschaften der Fuzzy-Logik eher gerecht werden.

Die Erfindung kann insbesondere auf dem Gebiet des Mobilfunks in UMTS-Empfängern (Universal Mobile Telecommunication Sy­ stem) eingesetzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläu­ tert.

Fig. 1 zeigt ein beispielhaftes Zustandsdiagramm zur Fal­ tungsdecodierung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das gewählte Beispiel einer Faltungscodierung gemäß einem in Fig. 3 und Fig. 5 gezeigten Beispiel entspricht,

Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild der an der Co­ dierung in einem Mobilfunksystem beteiligten Komponenten,

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für einen Faltungscodierer,

Fig. 4 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Prinzipien der modulo 2-Addition,

Fig. 5 zeigt ein dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel entspre­ chenden Zustandsdiagramm zur Faltungscodierung gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 6 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines Faltungsdeco­ dierers, der auch auf die vorliegende Erfindung anwendbar ist,

Fig. 7 zeigt ein dem in Fig. 3 und Fig. 5 gezeigten Beispiel entsprechenden Zustandsdiagramm zur Faltungsdecodierung gemäß dem Stand der Technik.

Mit der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, die Regeln der Fuzzy-Logik auf die Faltungsdecodierung anzuwenden. Um die Vorteile der Erfindung zu verdeutlichen, wird der Ein­ fachheit halber weiterhin das bereits zuvor anhand Fig. 3- Fig. 7 erläuterte Beispiel diskutiert.

Mit der Fuzzy Logik werden Operatoren zur Verfügung gestellt, die eine Verarbeitung von beliebigen reellen Werten aus dem Intervall [0,1] erlauben. D. h. die gemäß der Fuzzy-Logik ver­ arbeiteten Größen können nicht nur die binären Werte "0" und "1", sondern auch dazwischenliegende Werte annehmen. Als Ope­ ratoren kommen demnach prinzipiell alle Operatoren in Frage, die eine Abbildung [0,1] × [0,1] → [0,1] ermöglichen. Als zusätzliche Bedingung für die dabei verwendeten logischen Operatoren für eine UND-Verknüpfung (∧), ODER-Verknüpfung (∨) oder NICHT-Verknüpfung (¬) gilt dabei, daß diese Fuzzy-Lo­ gik-Operatoren sich bei Verwendung von normalen binären Wer­ ten genauso verhalten müssen wie die üblichen entsprechenden binären logischen Operatoren.

Die UND-Verknüpfung kann somit beispielsweise durch Verwen­ dung des Minimum-Operators und die ODER-Verknüpfung durch Verwendung des Maximum-Operators implementiert werden:

a∧b = min(a,b)

avb = max(a,b)

Die NICHT-Verknüpfung wird in der Regel durch Verwendung der Funktion

¬a = 1 - a

implementiert.

In der Literatur werden weitere Alternativen für die Fuzzy- Logik-Operatoren vorgeschlagen, die allgemein unter den Be­ griffen t-Normen und s-Normen zusammengefaßt sind.

Ein weiterer bekannter Fuzzy-Logik-Operator ist der sogenann­ te Average- oder Mittelwert-Operator, der wie folgt den Durchschnittswert der einzelnen Eingabewerte berechnet:

oder allgemein:

Grundsätzlich können jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfin­ dung beliebige Fuzzy-Operatoren oder t- bzw. s-Normen einge­ setzt werden.

Die Verwendung der Fuzzy-Logik hat zur Folge, daß - wie nach­ folgend noch näher erläutert wird - in der disjunktiven Nor­ malform (DNF), welche die Funktion bzw. die Zustandsübergänge des Faltungsdecodierers beschreibt, die oben beschriebenen Fuzzy-Logik-Operatoren anstelle der bekannten binären logi­ schen Operatoren verwendet werden.

Des weiteren können durch Anwendung der Fuzzy-Logik die in der in Fig. 7 gezeigten Tabelle des zuvor diskutierten Bei­ spiels nicht belegten Stellen durch gemäß der Fuzzy-Logik sinnvolle Werte aufgefüllt werden, die eine Weiterverarbei­ tung durch eine Fuzzy-Logik-Faltungsdecodiervorschrift ermög­ lichen, um auch verrauschte Werte zuverlässig decodieren zu können. Insbesondere kann hierzu der gesamte Wertebereich [0,1] ausgenutzt werden.

Dabei kann vorteilhafterweise angenommen werden, daß sich bei Auftreten einer in Fig. 7 nicht vorhandenen bzw. nicht be­ rücksichtigten Kombination einer Eingabe i(1)i(0) mit gespei­ cherten Zustandswerten z(1)z(0) ein Ausgabewert x = z'(1) auf einen Mittelwert einstellt, so daß an diesen Stellen vorzugs­ weise der Ausgabewert 0,5 in das Zustandsdiagramm eingesetzt wird.

Die daraus resultierende Zustandstabelle ist in Fig. 1 ge­ zeigt und enthält somit nicht nur die binären Werte "0" und "1", sondern insbesondere auch Werte, die gemäß den Regeln der Fuzzy-Logik allgemein im Bereich [0,1] liegen können. In Fig. 1 wurde auf die Darstellung der neuen Zustandswerte z'(1)z'(0) verzichtet.

Mit Hilfe der üblichen Methoden kann nunmehr auch für die in Fig. 1 gezeigte Zustandstabelle die disjunktive Normalform (DNF) ermittelt werden, welche durch Verwendung des Mittel­ wert-Operators bei Verknüpfung von auf der Fuzzy-Logik basie­ renden Größen, d. h. bei Verknüpfungen, an denen die Eingabe­ werte i(0) und i(1) beteiligt sind, die folgende Form auf­ weist:

x = z'(1) = (∧¬z(1)∧¬z(0)∧av(i(1),i(0))) ∨(¬z(1)∧z(0)∧av(¬i(1),¬i(0))) ∨(z(1)∧¬z(0)∧av(¬i(1),i(0))) ∨(z(1)∧z(0)∧av(i(1),¬i(0)))

Für z(0) und z(1) wird weiterhin angenommen, daß diese Zu­ standswerte nur die diskreten binären Werte "0" und "1" auf­ weisen können, so daß für deren Verknüpfung weiterhin die herkömmlichen binären logischen Operatoren verwendet werden können.

Die obige DNF geht somit aus der zu Fig. 7 zuvor beschriebe­ nen DNF dadurch hervor, daß die logischen UND-Verknüpfungen zwischen i(1) und i(0) durch den Mittelwert-Operator ersetzt worden sind. Grundsätzlich ist jedoch, wie bereits zuvor er­ läutert worden ist, auch die Verwendung anderer Fuzzy-Logik- Operatoren denkbar.

Die Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Faltungsdecodie­ rers, der in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Prin­ zip betrieben wird und beispielsweise wie in Fig. 6 gezeigt aufgebaut sein kann, kann leicht überprüft werden, wenn wie­ der angenommen wird, daß das durch eine Faltungscodierung mit beispielsweise dem in Fig. 3 gezeigten Faltungscodierer 2 aus dem Nachrichtenwort "101" gebildete Codewort "1110001011" dem erfindungsgemäßen Faltungsdecodierer 6 zugeführt wird, dessen Funktion insbesondere durch die in Fig. 1 gezeigte Zustands­ tabelle definiert ist. Dabei wird davon ausgegangen, daß der Anfangszustand z(1)z(0) den Wert "00" besitzt.

Wird nun die oben angegebene Codewortfolge durch den erfin­ dungsgemäßen Faltungsdecodierer 6 geschoben, können die sich daraus ergebenden Ausgabewerte durch Verwendung der obigen Fuzzy-Logik-DNF berechnet werden.

Der Vorteil besteht nunmehr darin, daß auch verrauscht emp­ fangene Codewortbits zuverlässig decodiert werden können. Wird von dem Faltungsdecodierer 6 beispielsweise als Codewort die Eingabefolge i = "1 1 0,4 0 0 0,6 1 0 1 0,4" empfangen, d. h. sind an der dritten, sechsten und zehnten Stelle tenden­ ziell verrauschte und somit falsche Werte vorhanden, wird von dem Faltungsdecodierer 6 gemäß der obigen Fuzzy-Logik-DNF die Ausgabefolge x = "1,0 0,3 0,7" als Nachrichtenwort ausgege­ ben. Vorteilhafterweise wird diese Ausgabefolge nunmehr von dem Faltungsdecodierer 6 einer sogenannten harten Entschei­ dung ("Hard Decision") mit Hilfe einer festen Entscheidungs­ schwelle bei 0,5 unterzogen, so daß Fuzzy-Logik-Werten der Ausgabefolge, die größer als 0,5 sind, der binäre Wert "1" und ansonsten der binäre Wert "0" zugewiesen wird. Auf diese Weise wird das korrekte Ergebnis "101" für das von dem Fal­ tungsdecodierer 6 gelieferte Nachrichtenwort erhalten.

Claims (13)

1. Verfahren zum Decodieren von faltungscodierten Codewör­ tern,
wobei eine bestimmte Anzahl von Datenelementen eines fal­ tungscodierten Codeworts eingelesen wird,
wobei der bestimmten Anzahl der eingelesenen faltungscodier­ ten Datenelemente gemäß einer vorgegebenen Faltungsdecodier­ vorschrift eine bestimmte Anzahl von Datenelementen eines faltungsdecodierten Datenworts mit entsprechenden Werten zu­ gewiesen und ausgegeben wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Faltungsdecodiervorschrift verwendet wird, bei der die Regeln der Fuzzy-Logik zur Anwendung kommen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltungsdecodiervorschrift derart gewählt wird, daß die faltungscodierten Datenelemente und die faltungsdecodier­ ten Datenelemente jeweils beliebige Werte des Wertebereichs [0,1] annehmen können.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die faltungsdecodierten Datenelemente einer Entscheidung mit der festen Entscheidungsschwelle 0,5 unterzogen werden, um binäre Datenelemente des decodierten Datenworts zu bestim­ men.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltungsdecodiervorschrift durch eine disjunktive Normalform darstellbar ist, gemäß der die Werte der faltungs­ decodierten Datenelemente berechnet werden können, wobei die logischen Operatoren in der disjunktive Normalform durch Fuz­ zy-Logik-Operatoren ersetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die faltungsdecodierten Datenelemente gemäß der disjunk­ tiven Normalform in Abhängigkeit von den eingelesenen fal­ tungscodierten Datenelementen und bestimmten Zustandsvaria­ blen (z) berechnet werden, wobei logische UND-Verknüpfungen zwischen einzelnen faltungscodierten Datenelementen durch ei­ nen Mittelwert-Operator ersetzt werden, der den Mittelwert der entsprechenden faltungscodierten Datenelemente berechnet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zustandsvariablen die binären Werte "0" und "1" verwendet werden.

7. Faltungsdecodierer (6) zum Decodieren von faltungscodier­ ten Codewörtern,
mit Steuermitteln (13), die derart ausgestaltet sind, daß sie einer bestimmten Anzahl von eingelesenen Datenelementen eines faltungscodierten Codeworts gemäß einer vorgegebenen Fal­ tungsdecodiervorschrift eine bestimmte Anzahl von Datenele­ menten eines faltungsdecodierten Datenworts mit entsprechen­ den Werten zuweisen und ausgeben,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuermittel (12) derart ausgestaltet sind, daß sie die auszugebenden Datenelementen des faltungsdecodierten Da­ tenworts gemäß einer in Übereinstimmung mit den Regeln der Fuzzy-Logik verfaßten Faltungsdecodiervorschrift ermitteln.

8. Faltungsdecodierer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltungsdecodiervorschrift durch eine disjunktive Normalform darstellbar ist, gemäß der die Werte der faltungs­ decodierten Datenelemente berechenbar sind, wobei die logi­ schen Operatoren in der disjunktive Normalform durch Fuzzy- Logik-Operatoren ersetzt sind.

9. Faltungsdecodierer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Faltungsdecodierer (6) Zustandsspeichermittel (12) zum Speichern einer bestimmten Anzahl von Zustandsvariablen (z) aufweist,
wobei die Steuermittel (13) derart ausgestaltet sind, daß sie die bestimmte Anzahl von Datenelementen des faltungsdecodier­ ten Datenworts gemäß der vorgegebenen disjunktiven Normalform in Abhängigkeit von der bestimmten Anzahl von eingelesenen Datenelementen des faltungscodierten Codeworts und den in den Zustandsspeichermitteln (12) gespeicherten Zustandsvariablen (z) berechnen und ausgeben,
wobei in der disjunktiven Normalform logische UND-Verknüpfun­ gen zwischen einzelnen faltungscodierten Datenelementen durch einen Mittelwert-Operator ersetzt sind, welcher den Mittel­ wert der entsprechenden faltungscodierten Datenelemente be­ rechnet.

10. Faltungscodierer nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (13) derart ausgestaltet sind, daß sie gemäß ihrer Fuzzy-Logik-Faltungsdecodiervorschrift faltungs­ codierte Datenelemente und faltungsdecodierte Datenelemente verarbeiten, die jeweils beliebige Werte des Wertebereichs [0,1] annehmen können.

11. Faltungscodierer nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (13) derart ausgestaltet sind, daß sie die gemäß ihrer Fuzzy-Logik-Faltungsdecodiervorschrift ermit­ telten faltungsdecodierten Datenelemente einer Entscheidung mit der festen Entscheidungsschwelle 0,5 unterziehen, um bi­ nären Datenelemente des decodierten Datenworts zu bestimmen und auszugeben.

12. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6, oder eines Faltungsdecodierers nach einem der Ansprüche 7-11, in einem Mobilfunksystem.

13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Mobilfunksystem ein UMTS-Mobilfunksystem ist.