DE19956748A1 - Verfahren zur Anpassung der Datenrate in einer Kommunikationsvorrichtung und entsprechende Kommunikationsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Zur Anpassung der Datenrate eines Datenstroms in einer Kommunikationsvorrichtung (1), insbesondere in einem Mobilfunksender, werden die einzelnen Datenblöcke des Datenstroms gemäß einem bestimmten Punktierungsmuster punktiert, wobei durch die Punktierung dem Punktierungsmuster entsprechende Bits aus dem jeweiligen Datenblock entfernt werden und das Punktierungsmuster derart ausgestaltet ist, daß es eine von einem mittleren Bereich der einzelnen Datenblöcke zu wenigstens einem Ende der einzelnen Datenblöcke hin stetig zunehmende Punktierungsrate aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zur Anpassung der Datenrate in einer Kommunikationsvorrichtung sowie eine entsprechende Kom­ munikationsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 17.

Die Mobilfunktechnik befindet sich in einer raschen Entwick­ lung. Augenblicklich wird an der Standardisierung des soge­ nannten UMTS-Mobilfunkstandards ('Universal Mobile Telecommu­ nication System') für Mobilfunkgeräte der dritten Mobilfunk­ generation gearbeitet. Gemäß dem derzeitigen Stand der UMTS- Standardisierung ist vorgesehen, die über einen Hochfrequenz­ kanal zu übertragenden Daten einer Kanalcodierung zu unter­ ziehen, wobei hierzu insbesondere Faltungscodes ('Convolutio­ nal Codes') verwendet werden. Durch die Kanalcodierung werden die zu übertragenden Daten redundant codiert, wodurch auf der Empfängerseite eine zuverlässigere Wiedergewinnung der gesen­ deten Daten möglich ist. Der bei der Kanalcodierung jeweils verwendete Code wird durch seine Coderate r = k/n charakteri­ siert, wobei k die Anzahl der zu übertragenden Daten- oder Nachrichtenbits und n die Anzahl der nach der Codierung vor­ liegenden Bits bezeichnet. Je kleiner die Coderate ist, desto leistungsfähiger ist in der Regel der Code. Ein mit der Co­ dierung verbundenes Problem ist jedoch, daß die Datenrate um den Faktor r reduziert wird.

Um die Datenrate des codierten Datenstroms an die jeweils mögliche Übertragungsrate anzupassen, wird im Sender eine Ra­ tenanpassung ('Rate Matching') durchgeführt, wobei nach einem bestimmten Muster entweder Bits aus dem Datenstrom entfernt oder in dem Datenstrom verdoppelt werden. Das Entfernen von Bits wird als 'Punktieren' und das Verdoppeln als 'Repetie­ ren' bezeichnet.

Gemäß dem derzeitigen Stand der UMTS-Standardisierung wird vorgeschlagen, zur Ratenanpassung einen Algorithmus zu ver­ wenden, der eine Punktierung mit einem annähernd regelmäßigen Punktierungsmuster durchführt, d. h. die zu punktierenden Bits sind äquidistant über den jeweils zu punktierenden codierten Datenblock verteilt.

Darüber hinaus ist bekannt, daß beim Faltungscodieren die Bitfehlerrate (Bit Error Rate, BER) am Rand eines entspre­ chend codierten Datenblocks abnimmt. Ebenso ist bekannt, daß die Bitfehlerrate innerhalb eines Datenblocks durch ungleich­ mäßig verteiltes Punktieren lokal verändert werden kann. Die­ se Erkenntnisse wurden dazu genützt, heuristisch ein Punktie­ rungsmuster zu finden, nach dessen Anwendung alle Bits des punktierten Datenblocks eine ihrer jeweiligen Wichtigkeit entsprechende Bitfehlerrate besitzen. Ein derartiges Vorgehen ist jedoch für UMTS-Mobilfunksysteme nicht praktikabel, da hier ein allgemeingültiger Algorithmus benötigt wird, der für jede Bitanzahl eines zu punktierenden Datenblocks und für je­ de Punktierungsrate die gewünschten Ergebnisse liefert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Anpassung der Datenrate eines Datenstroms in einer Kommunikationsvorrichtung und sowie eine entspre­ chende Kommunikationsvorrichtung bereitzustellen, welche zu einer zufriedenstellenden Bitfehlerrate führt und insbesonde­ re in Mobilfunksystemen mit Faltungscodierung einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. eine Kommunikationsvor­ richtung mit den Merkmalen des Anspruches 17 gelöst. Die Un­ teransprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausfüh­ rungsformen der vorliegenden Erfindung.

Erfindungsgemäß werden die einzelnen Datenblöcke des Daten­ stroms zur Anpassung der Datenrate gemäß einem bestimmten Punktierungsmuster punktiert, wobei das Punktierungsmuster derart ausgestaltet ist, daß es eine von einem mittleren Be­ reich der einzelnen Datenblöcke zu mindestens einem Ende der einzelnen Datenblöcke hin stetig zunehmende Punktierungsrate aufweist.

Vorzugsweise weist das Punktierungsmuster eine von dem mitt­ leren Bereich zu beiden Enden des jeweiligen Datenblocks hin stetig zunehmende Punktierungsrate auf. Auf diese Weise wer­ den die Bits am Anfang und Ende des jeweils zu punktierenden Datenblocks stärker punktiert, wobei dies nicht mit einer gleichmäßigen Punktierungsrate, sondern mit einer zu den bei­ den Enden des jeweiligen Datenblocks hin kontinuierlich an­ steigenden Punktierungsrate erfolgt, d. h. der Abstand zwi­ schen den punktierten Bits wird zu den beiden Enden des Da­ tenblocks hin immer kürzer.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter "stetig zu­ nehmende Punktierungsrate" auch verstanden, daß der über eine bestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Bits gemittelte Abstand zwischen punktierten Bits monoton abfällt. Die "bestimmte An­ zahl" kann dabei beispielsweise durch den Quotienten aus der Einflußlänge des Codes und der Coderate definiert werden, da der Bereich von codierten Bits, die von einem zu übertragen­ den Bit abhängen diese "bestimmten Anzahl" von Bits enthält. So ergibt sich beispielsweise für einen Code mit Einflußlänge 9 und einer Coderate 1/3 für die "bestimmte Anzahl" von Bits, über welche der gemittelte Abstand zwischen punktierten Bits bestimmt werden kann, der Wert 27. Bei Coderate 1/2 ist die "bestimmte Anzahl" 18.

Diese Punktierung führt zu einer über den punktierten Daten­ block gleichmäßiger verteilten Fehlerrate der einzelnen Bits und hat zudem eine verminderte Gesamtfehlerwahrscheinlichkeit zur Folge.

Diese Vorteile werden auch dann beibehalten, wenn die Daten­ blöcke zunächst wie beschrieben punktiert und anschließend nochmals einer Punktierung mit einem gleichmäßigen Punktie­ rungsmuster unterzogen. Ebenso kann anschließend an die zuvor beschriebene Punktierung eine Repetierung durchgeführt wer­ den. Auf diese Weise kann sehr einfach durch zwei aufeinan­ derfolgende Operationen, nämlich durch eine Punktierung mit einem fixen Punktierungsmuster, dessen Punktierungsrate ste­ tig zu den beiden Enden des jeweiligen Datenblocks zunimmt, und eine anschließende weitere Punktierung oder Repetierung, die gewünschte Datenrate, d. h. die gewünschte Anzahl von zu übertragenden Bits pro Datenblock, erhalten werden.

Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere zur Anpas­ sung der Datenrate eines faltungscodierten Datenstroms und kann somit bevorzugt in UMTS-Mobilfunksystemen eingesetzt werden, wobei dies sowohl den Bereich des Mobilfunksenders als auch denjeniges des Mobilfunkempfängers betrifft. Die Er­ findung ist jedoch nicht auf diesen Anwendungsbereich be­ schränkt, sondern kann allgemein überall dort Anwendung fin­ den, wo die Datenrate eines Datenstroms anzupassen ist.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungs­ beispiele näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erfin­ dungsgemäßen Mobilfunksenders,

Fig. 2 zeigt eine Darstellung von verschiedenen Ausführungs­ beispielen für ein Punktierungsmuster, welches von einer in Fig. 1 gezeigten Einheit zur Anpassung der Datenrate verwen­ det werden kann,

Fig. 3A zeigt einen Vergleich der mit einer erfindungsgemäßen Punktierung bzw. einer herkömmlichen Punktierung hinsichtlich der über einen punktierten Datenblock verteilten Bitfehler­ wahrscheinlichkeit erzielbaren Ergebnisse, und

Fig. 3B zeigt einen Vergleich der mit einer erfindungsgemäßen Punktierung bzw. einer herkömmlichen Punktierung hinsichtlich der daraus resultierenden Gesamtfehlerwahrscheinlichkeit er­ zielbaren Ergebnisse,

Fig. 4 zeigt eine Darstellung von verschiedenen Ausführungs­ beispielen für ein Punktierungsmuster, welches von einer in Fig. 1 gezeigten Einheit zur Anpassung der Datenrate verwen­ det werden kann.

In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau eines erfindungsgemäßen Mobilfunksenders 1 dargestellt, von dem Daten oder Kommunika­ tionsinformationen, insbesondere Sprachinformationen, über einen Hochfrequenz-Übertragungskanal an einen Empfänger über­ tragen werden. In Fig. 1 sind insbesondere die an der Codie­ rung dieser Informationen oder Daten beteiligten Komponenten dargestellt. Die von einer Datenquelle 2, beispielsweise ei­ nem Mikrofon, gelieferten Informationen werden zunächst mit einem digitalen Quellcodierer 3 in eine Bitfolge umgesetzt. Die sprachcodierten Daten werden anschließend mit Hilfe eines Kanalcodierers 4 codiert, wobei die eigentlichen Nutz- oder Nachrichtenbits redundant codiert werden, wodurch Übertra­ gungsfehler erkannt und anschließend korrigiert werden kön­ nen. Die sich bei der Kanalcodierung ergebende Coderate r ist eine wichtige Größe zur Beschreibung des jeweils bei der Ka­ nalcodierung eingesetzten Codes und ist, wie bereits erwähnt worden ist, durch den Ausdruck r = k/n definiert. Dabei be­ zeichnet k die Anzahl der Datenbits und n die Anzahl der ins­ gesamt codierten Bits, d. h. die Anzahl der hinzugefügten red- undanten Bits entspricht dem Ausdruck n-k. Ein Code mit der oben definierten Coderate r wird auch als (n,k)-Code bezeich­ net, wobei die Leistungsfähigkeit des Codes mit abnehmender Coderate r zunimmt. Zur Kanalcodierung werden üblicherweise sogenannte Blockcodes oder Faltungscodes verwendet.

Nachfolgend soll davon ausgegangen werden, daß - wie durch den derzeitigen Stand der UMTS-Standardisierung festgelegt ist - bei der Kanalcodierung Faltungscodes zur Anwendung kom­ men. Ein wesentlicher Unterschied zu Blockcodes besteht dar­ in, daß bei Faltungscodes nicht einzelne Datenblöcke nachein­ ander codiert werden, sondern daß es sich um eine kontinuier­ liche Verarbeitung handelt, wobei jedes aktuelle Codewort ei­ ner zu codierenden Eingangssequenz auch von den vorhergehen­ den Eingangssequenzen abhängt. Unabhängig von der Coderate r = k/n werden Faltungscodes auch durch die sogenannte Ein­ flußlänge oder 'Constraint Length' K charakterisiert. Die 'Constraint Length' gibt an, über wieviele Takte von k neuen Eingangsbits des Faltungscodierers 5 ein Bit das von dem Fal­ tungscodierer 5 ausgegebene Codewort beeinflußt.

Vor der Übertragung der kanalcodierten Informationen zu dem Empfänger können diese einem Interleaver 5 zugeführt werden, der die zu übertragenden Bits gemäß einem bestimmten Schema zeitlich umordnet und dabei zeitlich spreizt, wodurch die in der Regel bündelweise auftretenden Fehler verteilt werden, um einen sogenannten gedächnislosen (memoryless) Übertragungska­ nal mit einer quasizufälligen Fehlerverteilung zu erhalten. Die auf diese Weise codierten Informationen oder Daten werden einem Modulator 7 zugeführt, dessen Aufgabe es ist, die Daten auf ein Trägersignal aufzumodulieren und gemäß einem vorgege­ benen Vielfachzugriffsverfahren über einen Hochfrequenz- Übertragungskanal 3 an einen Empfänger zu übertragen.

Zur Übertragung wird der codierte Datenstrom in Datenblöcke aufgeteilt, wobei der Faltungscodierer 4 zu Beginn eines Da­ tenblocks in einen bekannten Zustand gesetzt wird. Am Ende wird jeder codierte Datenblock durch sogenannte 'Tailbits' abgeschlossen, so daß der Faltungscodierer 4 sich wieder in einem bekannten Zustand befindet. Durch diesen Aufbau des Faltungscodes sowie des Faltungscodierers 4 wird erreicht, daß die Bits am Anfang und Ende eines codierten Datenblocks besser als in der Blockmitte gegen Übertragungsfehler ge­ schützt sind.

Die Fehlerwahrscheinlichkeit eines Bits ist abhängig von sei­ ner Lage innerhalb des jeweiligen Datenblocks unterschied­ lich. Dieser Effekt wird beispielsweise bei der Sprachüber­ tragung in GSM-Mobilfunksystemen ausgenützt, indem die wich­ tigsten Bits an den beiden Blockenden plaziert werden, wo die Fehlerwahrscheinlichkeit am geringsten ist. Bei Datenübertra­ gungen werden jedoch im allgemeinen Datenpakete bereits dann verworfen, wenn nur ein einziges übertragenes Bits fehlerhaft ist, was beispielsweise im Empfänger durch einen sogenannten 'Cyclic Redundancy Check' (CRC) festgestellt werden kann. Da­ her kann bei einer Datenübertragung nicht von wichtigen oder weniger wichtigen Bits gesprochen werden, sondern alle Bits sind als gleich wichtig anzusehen.

Um die Datenrate des codierten Datenstroms an die jeweils mögliche Übertragungsrate anzupassen, wird vor dem Modulator 7 eine Ratenanpassung ('Rate Matching') durchgeführt. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ratenanpas­ sung auf zwei Einheiten 6a und 6b aufgeteilt, wobei die Ein­ heit 6a eine Punktierung gemäß einem bestimmten Punktierungs­ muster durchführt, um eine gleichmäßigere Fehlerverteilung über einen Datenblock zu erzielen. Die optionale Einheit 6b führt daran anschließend gegebenenfalls eine weitere Punktie­ rung oder eine Repetierung durch, um schließlich die ge­ wünschte Datenrate zu erhalten. Die in Fig. 1 gezeigte Rei­ henfolge der Einheiten 6a und 6b sowie des Interleavers 5 sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Der Interleaver kann auch nach der Einheit 6b angeordnet sein. Ebenso kann der Interleaver 5 auch durch zwei Interleaver vor und nach der Einheit 6b ersetzt sein usw.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, die codierten Datenblöcke während der Ratenanpassung am Anfang und/oder am Ende des jeweiligen Datenblocks stärker zu punk­ tieren, wobei dies mit einer vom Rand zur Mitte des jeweili­ gen Datenblocks abnehmenden Punktierungsrate erfolgt, d. h. in einem von der Einheit 6a ausgegebenen Datenblock ist der Ab­ stand zwischen aufeinanderfolgenden Punktierungen am Anfang und am Ende des jeweiligen Datenblocks am kleinsten und wird zur Mitte hin immer größer.

Für die von der Einheit 6a zu verwendenden Punktierungsmuster sind unterschiedliche Ausführungsformen denkbar. Im einfach­ sten Fall wird die Punktierung jedes Datenblocks stets mit demselben Muster durchgeführt. Ebenso kann jedoch auch abhän­ gig von der Länge des jeweils zu punktierenden Datenblocks ein unterschiedliches Punktierungsmuster verwendet werden. Diese Vorgehensweise ist insbesondere bei kurzen Datenblöcken vorteilhaft, da in diesem Fall das vorgegebene Punktierungs­ muster verkürzt werden kann, um ein Überlagern oder 'Ineinan­ derwachsen' der für den Blockanfang und das Blockende vorge­ sehen Abschnitte des Punktierungsmusters zu vermeiden, was ansonsten eine zu starke Punktierung des mittleren Bereichs des Datenblocks zur Folge haben könnte.

Bei Verwendung eines Faltungscodes mit einer Coderate r = 1/n und einer 'Constraint Length' K werden in einen codierten Da­ tenblock n*(K-1) Tailbits eingefügt. Das von der Ratenanpas­ sungseinheit 6 angewendete Punktierungsmuster sollte daher in diesem Fall derart ausgestaltet sein, daß am Anfang und Ende des zu punktierenden Datenblocks zusammen weniger als n*(K-1) Bits punktiert werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß jeweils am Anfang und am Ende des Datenblocks weniger als n*(K-1)/2 Bits punktiert werden.

In Fig. 2 sind verschiedene Möglichkeiten für erfindungsgemä­ ße Punktierungsmuster dargestellt, wobei die einzelnen Punk­ tierungsmuster A-C jeweils in einen (auf den Anfang eines Da­ tenblocks anzuwendenden) Musteranfangsabschnitt, einen (auf den mittleren Bereich des Datenblocks anzuwendenden) Muster­ mittelabschnitt und einen (auf das Ende des Datenblocks anzu­ wendenden) Musterendabschnitt aufgeteilt sind und jede Ziffer ein codiertes Bit darstellt. Durch eine '1' wird ein zu über­ tragendes Bit und durch eine '0' ein aus dem jeweiligen Da­ tenblock zu entfernendes oder zu punktierendes Bit bezeich­ net. Die einzelnen Muster können jeweils algorithmisch gebil­ det werden und haben gemeinsam, daß durch den Mustermittelab­ schnitt jeweils kein Bit punktiert wird, da er ausschließlich '1'-Bits umfaßt. Die Musteranfangs- und Musterendabschnitte sind hingegen jeweils derart ausgestaltet, daß vom Mittelab­ schnitt zum Rand hin die Punktierungsrate kontinuierlich zu­ nimmt und die Abstände zwischen den punktierten Bits immer kürzer werden. Zudem sind die einzelnen Muster A-C jeweils derart ausgestaltet, daß der Musterendabschnitt spiegelsymme­ trisch zu dem Musteranfangsabschnitt aufgebaut ist. Alterna­ tiv können auch für den Musteranfangsabschnitt und den Muste­ rendabschnitt unterschiedliche Muster verwendet werden. Eben­ so ist denkbar, die Punktierung auch nur auf einer Seite, d. h. entweder am Anfang oder am Ende des jeweiligen Daten­ blocks, durchzuführen.

Die Punktierung nur auf einer Seite bietet insbesondere bei einer sog. "Blinden Raten Detektion" Vorteile. Dabei ist emp­ fängerseitig nicht a priori bekannt, wie viele Bits exakt übertragen werden. Es ist nur eine Menge möglicher Längen, beispielsweise 40, 80 oder 120 Bits, bekannt. Für jede dieser Möglichkeiten leitet der Empfänger eine Dekodierung ein. Zur Bestimmung der tatsächlich verwendeten Länge enthalten die Daten eine Checksumme, anhand derer empfangsseitig eine Ent­ scheidung über die verwendete Länge getroffen wird. Zur Deko­ dierung der convolutional Codes kann auch ein Viterbi- Algorithmus oder ein ähnlicher Algorithmus verwendet werden. Ein derartiges Detektionsverfahren ist auch bei beiderseiti­ ger Punktierung anwendbar. Dazu wird für den Bereich des Punktierungsmusters am Ende der Daten eine sog. Vorwärtsre­ kursion über die Länge des Punktierungsmusters mehrfach durchgeführt. Da die Vorwärtsrekursion der rechenaufwendigste Teil des Viterbi-Algorithmus ist, wird bei einer Ausführungs­ variante der Erfindung am Ende der Daten keine Punktierung durchgeführt.

Wie Fig. 2 entnommen werden kann, werden durch das Muster A - von den beiden Enden oder Rändern des zu punktierenden Daten­ blocks her gesehen - jeweils die Bits Nr. 2, 4, 7, 10, 14, 18, 22 und 26 an beiden Enden des Datenblocks punktiert. Beim Muster B werden hingegen die Bits Nr. 1, 3, 6, 9, 13, 17, 21 und 25 des jeweiligen Datenblocks punktiert, während beim Muster C die Bits Nr. 1, 2, 4, 6, 8, 11, 14 und 17 punk­ tiert werden.

Es können auch Punktierungsmuster mit einer geringeren Punk­ tierungsrate verwendet werden. Wird nach der Punktierung eine weitere, herkömmliche Punktierung mit einem gleichmäßigen Punktierungsmuster, d. h. mit einem äquidistanten oder annä­ hernd äquidistanten Abstand zwischen den einzelnen punktier­ ten Bits, verwendet, ist jedoch die Wahrscheinlichkeit grö­ ßer, daß der durch die Erfindung erzielte Gewinn reduziert oder beseitigt wird. Daher ist die Verwendung von Punktie­ rungsmustern mit einer zu den dargestellten Mustern A-C ähn­ lichen Punktierungsrate vorteilhaft.

Wie bereits erwähnt worden ist, kann die erfindungsgemäße Punktierung mit einem weiteren Punktierungsvorgang oder einem Repetierungsvorgang kombiniert werden, um schließlich die ge­ wünschte Datenrate zu erhalten. Diese Aufgabe wird von der in Fig. 1 gezeigten Einheit 6b wahrgenommen, welche hierzu vor­ zugsweise ein regelmäßiges oder annähernd regelmäßiges Punk­ tierungs- oder Repetierungsmuster verwendet.

Es kann ungünstig sein, wenn auf die am Ende eines Daten­ blocks durchgeführte Punktierung eine Repetierung einer rela­ tiv großen Anzahl von Bits folgt. Zur Abhilfe können auch sämtliche Bits des jeweiligen Datenblocks mit Ausnahme der in dem anzuwendenden Punktierungsmuster mit '0' bezeichneten Bits verdoppelt werden, wobei anschließend anstelle der ur­ sprünglichen Repetierung die Punktierung der auf diese Weise verarbeiteten Bits mit einem passenden Punktierungsmuster durchgeführt wird. Als Ergebnis wird dann die gewünschte An­ zahl von Bits bzw. die gewünschte Datenrate erhalten. Anstel­ le der Verdoppelung kann auch allgemein eine Vervielfachung der Bits angewandt werden, wobei die mit '0' bezeichneten Bits nicht oder mit einem geringeren Faktor vervielfacht wer­ den.

In Fig. 3A ist beispielhaft der Verlauf der Bitfehlerrate für die einzelnen übertragenen Bits eines Datenblocks in Abhän­ gigkeit von ihrer Position oder Lage in dem Datenblock für eine herkömmliche Punktierung mit einer regelmäßigen Punktie­ rungsrate von 20% (Kurve a) und für eine erfindungsgemäße Punktierung mit dem obigen Muster C, bei der lediglich je­ weils acht Bits am Anfang und Ende des Datenblocks mit einer jeweils zum Datenblockrand hin zunehmenden Punktierungsrate punktiert werden, in Kombination mit einer nachfolgenden re­ gelmäßigen Punktierung mit einer Punktierungsrate von 10% (Kurve b) aufgetragen. Aus Fig. 3A ist ersichtlich, daß durch Verwendung des erfindungsgemäßen Punktierungsmusters, durch welches insbesondere die Tailbits des zu übertragenden Daten­ blocks punktiert werden, ein gleichmäßigerer Verlauf der Bit­ fehlerrate über den gesamten Datenblock erzielt werden kann. Da im mittleren Bereich des Datenblocks gegenüber der her­ kömmlichen Vorgehensweise weniger häufig punktiert wird, kann dort eine geringere Fehlerwahrscheinlichkeit erhalten werden.

In Fig. 3B ist für dieselben Fälle der Verlauf der Gesamtfeh­ lerrate über den Signal-Rausch-Abstand (SNR) aufgetragen. Aus Fig. 3B ist ersichtlich, daß mit Hilfe der Erfindung (Kurve b) eine gegenüber der herkömmlichen Vorgehensweise (Kurve a) um ca. 0,25 dB verbesserte Bitfehlerrate erzielt werden kann.

Die vorliegende Erfindung wurde zuvor anhand der Verwendung in einem Mobilfunksender beschrieben. Selbstverständlich kann die Erfindung jedoch auch auf Mobilfunkempfänger ausgedehnt werden, wo ein zur Anpassung der Datenrate auf oben beschrie­ bene Art und Weise punktiertes bzw. repetiertes Signal ent­ sprechend dem jeweils verwendeten Punktierungs- bzw. Repetie­ rungsmuster aufgearbeitet werden muß. Dabei werden in dem je­ weiligen Empfänger für sendeseitig punktierte bzw. repetierte Bits zusätzliche Bits in den Empfangs-Bitstrom eingefügt bzw. zwei oder mehr Bits des Empfangs-Bitstroms zusammengefaßt. Bei Einfügen von zusätzlichen Bits wird für diese gleichzei­ tig in Form einer sogenannten 'Soft Decision'-Information vermerkt, daß ihr Informationsgehalt sehr unsicher ist. Die Verarbeitung des Empfangssignals kann in dem jeweiligen Emp­ fänger sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge zu Fig. 1 erfol­ gen.

Die oben erläuterten Muster A bis C erweisen sich bei aufwen­ digen Simulationen insbesondere in Kombination mit Codern der Rate 1/3 als besonders vorteilhaft. Für Coder der Rate 1/2 stellen sich bei aufwendigen Simulationen die Muster D bis K, welche sich aus Fig. 4 ergeben, als besonders vorteilhaft heraus. Die Verwendung dieser Muster D bis K kann analog zu der oben erläuterten Verwendung der Muster A bis C und ent­ sprechender Weiterbildungen erfolgen. Wie oben bereits ausge­ führt, werden aufgrund der höheren Coderate weniger codierte Tailbits übertragen als bei Rate 1/3. Deshalb umfassen geeig­ nete Punktierungsmuster für Rate 1/2 weniger Bits als Punk­ tierungsmuster für Rate 1/3.

Wie Fig. 4 entnommen werden kann, werden durch das Muster D vom vorderen Ende des zu punktierenden Datenblocks her gese­ hen jeweils die Bits Nr. 3, 5, 8 und 9 und vom hinteren Ende des zu punktierenden Datenblocks her gesehen jeweils die Bits Nr. 2, 5, 6 und 8 punktiert.

Bei den Mustern E und F wird vom hinteren Ende das gleiche Punktierungsmuster angewandt wie bei Muster D.

Durch das Muster E werden vom vorderen Ende des zu punktie­ renden Datenblocks her gesehen jeweils die Bits Nr. 3, 5, 9 und 10 punktiert.

Durch das Muster F werden vom vorderen Ende des zu punktie­ renden Datenblocks her gesehen jeweils die Bits Nr. 3, 5, 6 und 10 punktiert.

Die Muster G bis I benutzen am vorderen Ende die gleichen Punktierungsmuster wie die Muster D bis F, vom hinteren Ende des zu punktierenden Datenblocks her gesehen werden aber je­ weils die Bits Nr. 3, 5, 9 und 10 punktiert.

Durch das Muster J werden - von den beiden Enden oder Rändern des zu punktierenden Datenblocks her gesehen - jeweils die Bits Nr. 1, 3, 5, und 8 an beiden Enden des Datenblocks punk­ tiert. Beim Muster K werden hingegen - von den beiden Enden oder Rändern des zu punktierenden Datenblocks her gesehen - die Bits Nr. 2, 4, 8 und 11 des jeweiligen Datenblocks punk­ tiert.

Für Datenblöcke mit sehr wenigen Bits, z. B. nur 3 übertrage­ nen Bits, ergibt sich keine Verteilung der Bitfehlerrate (BER) abhängig von der Position des Bits, wie oben erläutert, da alle 3 Bits am "Rand" liegen und dort besser vor Fehlern geschützt sind. Es gibt sozusagen keine Bits, die in der "Mitte" liegen. Für derartige kurze Blöcke ergeben sich bei herkömmlicher Kodierung - aufgrund des Konstruktionsprinzips der convolutional codes - auch übertragene Bits, die den fe­ sten Wert 0 haben, also keine Information tragen. Eine Aus­ führungsvariante der Erfindung sieht nun vor, die Muster so auszuwählen, daß bei derartigen kurzen Blöcken bevorzugt die­ se Bits ohne Informationsgehalt punktiert werden. Dabei kann sowohl für diese sehr kurzen Blöcke, als auch für längere Blöcke das selbe Muster verwendet werden, wodurch eine ein­ heitliche Implementierung für alle Blockgrößen erleichtert wird.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht für sehr kurze Blöcke eine Optimierung der Hamming-Distanz, oder allgemein eine Optimierung der Gewichtsverteilung vor. Bei langen Codes hängt die Gewichtsverteilung primär von den verwendeten Poly­ nomen ab, bei kurzen Codes kann durch geeignete Punktierungs­ muster ein Code mit guter Gewichtsverteilung erzeugt werden.

In Zusammenhang mit einem UMTS können im Uplink die Daten auf 1, 2, 4 oder 8 Rahmen der Länge 10 ms verteilt werden. Falls die Anzahl der Bits nach dem Codieren aber nicht durch 1, 2, 4 oder 8 teilbar ist, wird bei Ausführungsvarianten, welche mit oben erläuterten Ausgestaltungen kombiniert werden kön­ nen, eine entsprechende Anzahl von Dummy-Bits eingefügt, um eine gleichmäßige Verteilung der Bits auf die Rahmen zu er­ möglichen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht statt des Einfügens von Dummy-Bits vor, das End- Punktierungsmuster entsprechend zu kürzen. Dadurch können zu­ sätzliche Bits zur Übertragung genützt werden und gleichzei­ tig eine durch die Anzahl der Rahmen teilbare Anzahl von Bits erzeugt. Im Gegensatz zu den Dummy-Bits tragen die nicht punktierten Bits Information und tragen somit zur Verbesse­ rung der Übertragung bei.

Es wird also das Punktierungsmuster derart gekürzt, daß sich als Länge des Datenblocks nach der Punktierung eine Zahl er­ gibt, welche ermöglicht, die nachfolgende Datenverarbeitung effizient durchzuführen.

Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß das Punk­ tierungsmuster derart gekürzt wird, daß die Länge des Daten­ blocks nach der Punktierung durch die Anzahl der Rahmen, über die der Datenblock verteilt (interleaved) wird, teilbar ist.

Selbstverständlich ist auch eine Kombination der oben genann­ ten Kriterien bei der Auswahl eines Punktierungsmusters mög­ lich. Beispielsweise werden bei Anwendung der Muster D bis I auf den derzeit für UMTS vorgeschlagenen Rate 1/2 Code für 3 Bits alle Bits ohne Informationsgehalt punktiert und aus den verbleibenden 14 übertragenen Bits ein Code mit optimaler Ge­ wichtsverteilung erzeugt. Auch bei 2 übertragenen Bits werden durch das Muster D alle Bits ohne Informationsgehalt punk­ tiert. Bei nur einem übertragenen Bit werden noch 4 von ins­ gesamt 6 Bits ohne Informationsgehalt punktiert. Gleichzeitig zeigen diese Muster auch gute Eigenschaften bei längeren Blockgrößen (z. B. 32 Bits).

Claims (19)

1. Verfahren zur Anpassung der Datenrate in einer Kommunika­ tionsvorrichtung,
umfassend eine Punktierung eines Datenblocks eines Daten­ stroms gemäß einem bestimmten Punktierungsmuster, um somit die Datenrate anzupassen, wobei durch die Punktierung dem Punktierungsmuster entsprechende Bits aus dem Datenblock ent­ fernt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Punktierung mit einem Punktierungsmuster durchgeführt wird, welches von einem mittleren Bereich des Datenblocks zu mindestens einem Ende des Datenblocks hin eine stetig zuneh­ mende Punktierungsrate aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktierungsrate des Punktierungsmusters im mittleren Bereich des Datenblocks im wesentlichen 0% beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktierung mit einem Punktierungsmuster durchgeführt wird, welches von dem mittleren Bereich des Datenblocks zu beiden Enden des Datenblocks hin eine stetig zunehmende Punk­ tierungsrate aufweist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Punktierungsmuster einen ersten Musterabschnitt für den Anfangsbereich des Datenblocks, einen zweiten Musterab­ schnitt für den mittleren Bereich des Datenblocks und einen dritten Musterabschnitt für den Endbereich des Datenblocks aufweist, und
daß das Punktierungsmuster derart ausgestaltet ist, daß die Punktierung des ersten Musterabschnitts spiegelsymmetrisch zu der Punktierung des dritten Musterabschnitts ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere aufeinanderfolgende Datenblöcke des Datenstroms mit demselben Punktierungsmuster punktiert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Punktierungsmuster in Abhängigkeit von der Länge des jeweils zu punktierenden Datenblocks entsprechend angepaßt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Punktierungsmuster für einen Datenblock, dessen Länge kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist, verkürzt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Punktierungsmuster derart ausgestaltet ist, daß durch die Punktierung, von dem entsprechenden Ende des zu punktie­ renden Datenblocks her betrachtet, die Bits Nr. 2, Nr. 4, Nr. 7, Nr. 10, Nr. 14, Nr. 18, Nr. 22 und Nr. 26 des Datenblocks entfernt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Punktierungsmuster derart ausgestaltet ist, daß durch die Punktierung, von dem entsprechenden Ende des zu punktie­ renden Datenblocks her betrachtet, die Bits Nr. 1, Nr. 3, Nr. 6, Nr. 9, Nr. 13, Nr. 17, Nr. 21 und Nr. 25 des Datenblocks entfernt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Punktierungsmuster derart ausgestaltet ist, daß durch die Punktierung, von dem entsprechenden Ende des zu punktie­ renden Datenblocks her betrachtet, die Bits Nr. 1, Nr. 2, Nr. 4, Nr. 6, Nr. 8, Nr. 11, Nr. 14 und Nr. 17 des Datenblocks entfernt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Punktierungsmuster derart ausgestaltet ist, daß durch die Punktierung, vom vorderen Ende des zu punktierenden Da­ tenblocks her betrachtet, jeweils die Bits Nr. 3, Nr. 5, Nr. 8 und Nr. 9 und, vom hinteren Ende des zu punktierenden Da­ tenblocks her betrachtet, jeweils die Bits Nr. 2, Nr. 5, Nr. 6 und Nr. 8 des Datenblocks entfernt werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zu punktierende Datenblock mit einem Faltungscode co­ dierte Daten umfaßt, wobei der Faltungscode eine Coderate 1/n und eine Constraint Length K aufweist, und daß das Punktierungsmuster derart ausgestaltet ist, daß durch die Punktierung aus einem Anfangs- und/oder Endbereich des Datenblocks, in dem bei der Codierung mit dem Faltungscode Tailbits eingefügt werden, insgesamt weniger als n*(K-1) Bits entfernt werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Punktierungsmuster derart ausgestaltet ist, daß durch die Punktierung aus dem Anfangsbereich und dem Endbereich des Datenblocks jeweils weniger als n*(K-1)/2 Bits entfernt wer­ den.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Punktierung des Datenblocks ein weiterer Punk­ tierungsvorgang, durch den aus dem bereits punktierten Daten­ block nochmals Bits gemäß einem weiteren Punktierungsmuster entfernt werden, oder ein Repetierungsvorgang, durch den in dem bereits punktierten Datenblock Bits gemäß einem bestimm­ ten Repetierungsmuster verdoppelt werden, durchgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Punktierungsmuster des weiteren Punktierungs­ vorganges bzw. das Repetierungsmuster des Repetierungsvorgangs einer annähernd regelmäßigen Punktierung bzw. Repetierung des bereits punktierten Datenblocks entspricht.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bits des Datenblocks vor der Punktierung zunächst vervielfacht werden, wobei bestimmte Bits des Datenblocks, welche gemäß dem Punktierungsmuster ausgewählt werden, gegen­ über den übrigen Bits des Datenblocks mit einer geringeren Rate vervielfacht werden, und
daß der aus dieser Vervielfachung resultierende Bitstrom des Datenblocks anschließend mit einer derartigen Punktierungsra­ te punktiert wird, daß sich eine gewünschte Repetierungsrate ergibt.

17. Kommunikationsvorrichtung, mit einer Punktierungseinrichtung (6) zur Punktierung eines Datenblocks eines der Punktierungseinrichtung (6) zugeführten Datenstroms gemäß einem bestimmten Punktierungsmuster, um die Datenrate des Datenstroms anzupassen, wobei die Punktierungs­ einrichtung (1) durch die Punktierung dem Punktierungsmuster entsprechende Bits aus dem Datenblock entfernt, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktierungseinrichtung (6) derart ausgestaltet ist, daß sie die Punktierung mit einem Punktierungsmuster durchge­ führt, welches von einem mittleren Bereich des Datenblocks zu mindestens einem Ende des Datenblocks hin eine stetig zuneh­ mende Punktierungsrate aufweist.

18. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationsvorrichtung (1) bzw. die Punktierungs­ einrichtung (6) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-16 ausgestaltet ist.

19. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationsvorrichtung (1) eine Mobilfunksende- oder Mobilfunkempfangsvorrichtung, insbesondere eine UMTS- Mobilfunksende- oder UMTS-Mobilfunkempfangsvorrichtung, ist.