DE2649355C2

DE2649355C2 - Verfahren und Anordnung zur Übertragung einer Bitfolge

Info

Publication number: DE2649355C2
Application number: DE2649355A
Authority: DE
Inventors: Istvan Peter Thalwil Csajka; Gottfried Adliswil Ungerboeck
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1984-07-26
Also published as: FR2355409A1; JPS585620B2; US4077021A; JPS52155907A; GB1572670A; CH609510A5; DE2649355A1; FR2355409B1

Description

— Eingänge (14,16) zum Empfang aufeinanderfolgender r-Bit-Gruppen der zu übertragenden Bitfolge, wobei jede Bitgruppe die Bits χ O_n und

χ \„...x{r— I)_numfaßt;

— eine sequentielle Codiereinrichtung (40) zum Empfang eines bestimmten Bits (x O_n) jeder Bitgruppe und zur Abgabe eines codierten Bitpaares gemäß deröeziehu-.ig

y01„=x0_n
yO2„=xO„

XOn-2 X O_n- 1

, on- 2".

35

— eine Moduliereinrichtung (12) zur Modulation eines Trägersignals mit je einem von 2^r~' diskreten Signalwerten in Abhängigkeit von einem codierten Bitpaar >Ό1π, yO2„ und den übrigen Bits χ I_n, χ 2„ ... x(r— I)_n der betreffenden Bitgruppe;

wobei die diskreten Signalwerte gegebene Abstände voneinander haben, so daß die Gesamtmenge der <e> Signalwerte in zwei Paare von Untermengen (A. B und C, D) unterteilt werden kann, für welche gilt

dmin I > dmin (; > d„,m M

50

mit dmini= Minimalabstand der Signalwerte innerhalb einer Untermenge, d„,i„c— Minimalabstand der Signalwerte in einem Paar von Untermengen, und dmin M= Minimalabstand der Signalwerte innerhalb der gesamten Menge; und wobei die Zuordnung in v> der Kombination von Codierer und Modulator so festgelegt ist, daß das codierte Bitpaar die Untermenge von Signalwerten bestimmt, und die übrigen Bits einer Bitgruppe den zugeordneten Signalwert innerhalb der ausgewählten Untermenge bestimmen.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mögliche Aufeinanderfolge von inneren Zuständen des Codierers und die Zuordnung /wischen expandierten Bitgruppen und dis- b^r> kreten Trägersignalwertcn so gewähli sind, daß sich für Trägersignalwcrtfolgen vorgegebener Lange, die mit dem gleichen inneren Zustand des Codierers beginnen, ein gegebener euklidischer Mindestabstand ergibt.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Übergängen von einem inneren Zustand des Codierers zu seinen beiden Foigezuständen 2^r Trägersignalwerte entsprechen, die untereinander einen größeren Mindestabstand haben als der absolute Mir.destabstand in der Gesamtmenge von 2¹'*¹ Trägersignalwerten, und daß die jedem Obegang von einem inneren Zustand zu einem von beiden Folgezuständen entsprechenden 2^r~' Trägersignaiwerte untereinander einen größeren Mindestabstand haben als zu den 2^r~' Trägersignalwerten, die dem Übergang zum anderen Folgezustand entsprechen.

5. Anordnung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Codierer (10) zwei Eingänge (14, 16) zum Empfang von Zweibit-Gruppen (x I_n, χ O_n), und drei Ausgänge (18,20,22) zur Abgabe von expandierten Dreibit-Gruppen (y\„, yO2_m y0\„) aufweist, wobei zwischen dem Eingang (16) und zwei Ausgängen (20, 22) der sequentielle Codierer (40) angeordnet ist mit zwei Speichergliedern (24, 26) und zwei Modulo-2-Addierern (28,30); und daß die Moduliereinrichtung (12) als Achtphasen-Modulator (12) ausgeführt ist, dessen Eingänge (32, 34,36) mit den Ausgängen des Codierers verbunden sind, und der bei jeder zugeführten Dreibit-Gruppe (y\_m y 02«,>Ό1»), ein phasenmoduliertes Trägersignal abgibt gemäß der Beziehung

y in	yO2„	yO1„	Phasenwert
0	0	0	PO
0	0	1	PO + /· „τ/4
0	1	1	PO + f- „τ/2
0	1	U	P0+/-3.T/4
1	0	0	PO+f- „τ
1	0	1	P0+f-5silA
1	1	1	PO + f- 3„t/2
1	1	0	PO + /- 7„t/4

wobei PO ein beliebiger Grundphasenwert ist und / fest vorgegeben ist als 1 oder— 1.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung einer Bitfolge entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur synchronen Übertragung von digitalen Daten über einen Kanal kann ein Trägersignal so moduliert werden, daß es zu diskreten, äquidistanten Abtastzeitpunkten jeweils einen Signalwert aus einer bestimmten Anzahl diskreter Werte annimmt. Diese diskreten Werte können einer reellwertigen (Amplitudenmodulation) oder komplexwertigen (Amplituden- und Phasenmodulation) »Kanalsymbol«-Menge entnommen werden. Pro Abtastintcrvall kann ein Bit übertragen werden, wenn zwei diskrete Kanalsymbole (Signalwerte) zugelassen sind; für die Übertragung von η Bits pro Abtastintervall werden t!ann normalerweise 2" verschiedene diskrete Werte benötigt.

Das bedeutet, daß man um so mehr Information je Zeiteinheit übertragen kann, je größer die Anzahl zu

Verfügung stehender diskreter Kanalsymbole ist. Andererseits wird bei gegebener SignaHeitung die Erkennung gesendeter Kanalsymbole im Empfänger um so schwieriger, je mehr Werte zugelassen sind, da diese Werte näher beieinander liegen und ein durch überlagerte Störungen verursachter Amplituden- oder Phasenfehler um so wahrscheinlicher zu einem Entscheidungsfehler führt. Mit anderen Worten: Bei gegebenem Signal/Rauschr Verhältnis wird die Fehlerwahrscheinlichkeit erhöht, wenn die Anzahl der diskreten Trägersignalwerte erhöht wird.

Es muß deshalb ein Kompromiß gefunden werden zwischen der pro Zeiteinheit übertragenen Information und der dabei auftretenden Fehlerwahrscheinüchkcit.

Zur Verminderung der Fehlerwahrscheinlichkeit bei der Datenübertragung sind Verfahren und Einrichtungen bekannt, bei denen Kanalsymbole nicht unabhängig voneinander sequentiell übertragen werden, sondern bei denen eine sequentielle Codierung erfolgt in der Weise, daß nicht jede beliebige Folge von Kanalsymbolen zugelassen ist Durch bestimmte Vorschr&en bei der Codierung wird eine Redundanz eingeführt, die es später im Empfänger bei der sequentiellen Decodierung erlaubt, aus einer Folge gestörter Kanalsymbole die »wahrscheinlich« richtige Folge festzustellen. Damit kann eine wesentliche Verminderung der Fehlerwahrscheinlichkeit erreicht werden. Beispiele hierfür sind beschrieben in den Aufsätzen »Viterbi Decoding fcr Satellite and Space Communication« von J. A. Heller et al, erschienen in IEEE Trans. Comm. Tech, Vol. COM-19 (1971) pp. 835—848, und »The Viterbi Algorithm« von G. D. Forney, erschienen in Proc. IEEE, Vol. 61 (1973) pp. 268—278. Die bekannten Verfahren brachten eine Verbesserung bei rein binärer Codierung und Übertragung. Sie berücksichtigen aber noch nicht die speziellen Zusammenhänge bei nicht binärer Übertragung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Codierung und Modulation für Trägersignal-Datenübertragung anzugeben, das bei gegebenem Signal/Rausch-Verhältnis und gegebener Informationsübertragungsrate gegenüber bekannten Verfahren eine verbesserte Fchlerwahrscheinlichkeit ergibt. ..

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unterarisprüchen beschrieben.

Der mit der Erfindung erreichbare Vorteil ist entweder eine mögliche Verringerung der Energie der Datenübertragungssignale wegen der geringeren Fchlerwahrscheinlichkeit bei gegebenem Signal/Rausch-Verhältnis oder die Möglichkeit, bei schlechteren Kanal-Störbedingungen mit gleicher Nutzleistung noch übertragen zu können.

Dies wird erreicht durch den Umstand, daß nicht, wie bisher üblich, nach jeder Codieroperation — mit möglicher Erzielung einer minimalen Hamming-Distanz zwischen Codewörtern — eine separate Modulationsoperation, d. h. Auswahl des Trägersignalwertes oder .Kanalsymbols erfolgt, sondern daß vielmehr für beide Operationen eine kombinierte Regel gilt, um die minimale auftretende euklidische Distanz zwischen erlaubten Folgen von Signalwerten möglichst groß zu machen, so daß bei Soft-Viterbi-Decodierung im Empfänger eine sichere Bestimmung der wahrscheinlich gesendeten Signalwerte aus den empfangenen Signalwerten vorgenommen werden kann. Bei dieser Art der sequentiellen Decodierung wird die wahrscheinlichste Kanalsymbolfolge direkt aus den nicht quantisierten Signalabtastwerten bestimmt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung wsrden im folgenden anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm der Grundfunktionen eines Codierers/Modulators, in dem die Erfindung zur Anwendung kommt:

F i g. 2a und b Diagramme zur Veranschaulichung der möglichen Übergänge zwischen den Zuständen des sequentiellen Codierers aus Fig. I:

Fig.3 ein Diagramm von aufeinanderfolgenden ίο Möglichkeiten für Zustandsübergänge des sequentiellen Codierers mit Vergleich zweier Pfade;

Fig.4a ein Diagramm der Werte bei Acht-Phasen-Umtastung sowie ihre erfindungsgemäße Unterteilung in Untermengen und die resultierenden minimalen euklidischen Abstände;

F i g. 4b die erfindungsgemäßc Zuovdnung der Phasenwerte bzw. Untermengen der F i g. 4a zu den möglichen Zustandsübergängen im Diagramm gemäß F i g. 3: F i g. 5 ein Blockdiagramm eines Ovlierers^Modulators für Zwcibit-Achiphascn-Modülatiori entsprechend den Zuordnungen gemäß F i g. 4a und b;

Fig.6a ein Diagramm der Werte bei 16-Quadraturampiituden-Modulation sowie ihre erfindungsgemäße Unterteilung in Untermengen und die resultierenden minimalen euklidischen Abstände;

F i g. 6b die erfindungsgemäße Zuordnung der Quadraturamplitudenwerte bzw. Untermengen zu den möglichen Zustandsübergängen im Diagramm gemäß Fig. 3;

F i g. 7 ein Blockdiagramm eines Codierers/Modulators für Dreibit-16-Quadraturamplituden-Modulation entsprechend den Zuordnungen gemäß F i g. 6a und b;

F i g. 8 ein Diagramm, daß den Verlauf der Fehlerwahrscheinlichkeit über dem Signal/Rausch-Verhältnis zeigt, einerseits für normale Vierphasenmodulation von Zweibit-Gruppen, andererseits für Achtphasenmodulation nach sequentieller Codierung von Zweibit-Csruppen.

F i g. 1 zeigt in schcmatischer Darstellung den funktioncHen Aufbau eines Codierers und Modulators, in dem die vorliegende Erfindung verwirklicht wird. Das Prinzip sowohl des Codierers als auch des Modulators ist an sich bekannt. Die Codicreinheit 10 ist ein sequentieller Codierer, der abhängig von einem dem Eingang f-, zugeführten Informationssymbol X_n, z. B. einer Zweibit-Gruppe, und vom inneren Zustand S_n-U welcher im Block D festgehalten ist, ein redundantes Informationssymbol y„ z. B. eine Dreibit-Gruppe, abgibt. Danach nimm! der Codierer den Zustand S_n ein. Der innere Zustand 5» des Codierers ist von einer bestimmten Anzahl zuvor nacheinander empfangener Informationssymbole x„, *,,_, u<w. abhängig.

Jedes Symbol y„ wird durch einen Modulator 12 in einen zugeordneten Amplituden- und/oder Pfcisenwert eines Trägersignals umgesetzt, der ein Kanalsymbol a„ darstellt.

F i g. 2a und 2b sowie F i g. 3 zeigen die Prinzipien, welche bei einer vorgegebenen Anzahl von inneren Zuständen des Cüdicrcrs durch Einschränkung der erlaub· ten Übergänge zwischen den Zuständen eine sequentielle Decodierung nach dem Prinzip der »größten Wahrscheinlichkeit« ermöglichen. Die Grundlagen dieser Art der Codicrurg sind ausführlich beschrieben in den beiden oben zitierten Aufsätzen. Sie sollen deshalb hier nur kurz erläutert werden.

Für das Diagramm der F i g. 2a ist angenommen, daß der Codierer vier innere Zustände 50 bis S3 haben kann: (diese können z. B. durch zwei in einem S

gister gespeicherte Bits dargestellt sein, wie später anhand von F i g. 5 gezeigt wird). Es ist nun weiter angenommen, daß von jedem Zustand ein Übergang nur auf zwei zugeordnete Folgezustände möglich ist, also z. B. von 50 auf 50 oder auf 51, oder von 51 auf 52 oder auf 53. Fi g. 2b zeigt alle acht Möglichkeiten in Listenform.

Durch diese Einschränkungen sind nur bestimmte Folgen von Zuständen möglich, wie sie das sogenannte Trellis-Diagramm der Fig.3 zeigt. Die von einem Zustand ausgehenden »erlaubten« Pfade können erst nach frühestens drei Intervallen wieder zusammentreffen (sie haben einen bestimmten Mindestabstand). Die »Viberti-Decodierung«, die in den oben genannten Aufsätzen erläutert ist, erlaubt es, im Empfänger aus einer Folge von Signalabtastwerten die zu dieser Folge nächstliegende (d. h. am wahrscheinlichsten gesendete) Kanalsymbolfolge zu bestimmen, welche dem durch das Trellisdiagramm gegebenen Codierungsgesetz genügt.

Die vorliegende Erfindung schlägt vor, die sequentielle Codierung und die Modulation, d. h. Umsetzung in diskrete Trägersignalwerte, zu kombinieren, und dabei jedem erlaubten Übergang in einem Vier-Zustands-Codierer mehrere Kanalsymbole (diskrete Trägersignalwerte) zuzuordnen in der Weise, daß sich die erlaubten Kanalsymbolfolgen voneinander möglichst stark im Sinne eines euklidischen Abstands unterscheiden. Der euklidische Abstand zweier komplexer Kanalsymbole ist ihr geometrischer oder räumlicher Abstand, den sie als Punkte im zweidimensionalen Raum voneinander haben. Eine Folge von η Kanalsymbolen läßt sich als Punkt in einem 2/i-dimensionalen Raum darstellen, und damit ist sinngemäß der euklidische Abstand zwischen Kanalsymbolfolgen definiert. |e größer der euklidische Abstand, desto geringer die Wahrscheinlichkeit, daß durch Kanalstörungen eine Kanalsymbolfolge mit einer anderen verwechselt wird.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr anhand von Fig.4a und b und Fig.5 erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein zu übertragender Bitstrom in Zweibit-Gruppen unterteilt, und für jede Zweibit-Gruppe wird bei der Übertragung einer von acht möglichen Phasenwerten eines Trägersignals gesendet (Acht-Phasenumtastung).

In Fig.4a sind die acht Phasenwertc PO bis P7 in einem Diagramm schematisch dargestellt. Je zwei sind zu einer Untermenge zusammengefaßt. Die Zusammenfassung ist durch einen Strich (einzeln bzw. doppelt, durchgezogen bzw. gestrichelt) dargestellt. Die Untermengen tragen Jie Bezeichnungen A. B. C und D. Je zwei dieser Untermengen sind zu einer Gruppe zusammengefaßt (durchgezogene Linien einerseits und gestrichelte Linien andererseits). Zur einen Gruppe gehören die Untermengen A und B mit den Werten PO, P4. P 2 und P 6; zur anderen Gruppe gehören die Untermengen Cund D mit den Werten P1, P5, P3 und P7.

Nimmt man an, daß die Werte in der Darstellung in Fig.4a auf einem Einheitskreis liegen, so gilt für die euklidischen Mindestabstände: Innerhalb jeder Untermenge ist der Mindestabstand </„,,„/= 2 (z. B. PO—P4)_: innerhalb jeder Gruppe ist der Mindestabsiand d_m,„o=\2 (z.B. PO—P2), und zwischen beliebigen Werten der ganzen Menge ist der Mindestabstand d„_m w=2 sin (.r/8)=0.765(z. B. PO- Pl).

F i g. 4b zeigt das Zeitdiagramm für einen sequentiellen Codierer mit vier Zuständen und ausgewählten Übergängen, bei dem jedem Übergang die zwei zu einer Untermenge gehörenden Phasen werte (von den acht insgesamt möglichen) zugeordnet sind. Die von jedem Zustand möglichen beiden Übergänge sind den beiden Untermengen je einer Gruppe zugeordnet. Diese Zuordnungen sind aus F i g. 4b deutlich ersichtlich. Dem Übergang von einem Zustand zum nachfolgenden Zustand können also zwei Phasenwerte zugeordnet sein, die aber untereinander einen relativ großen euklidischen Abstand haben, nämlich d_mmi—2. Den zwei von einem Zustand möglichen Übergängen können vier

ίο Phasenwerte zugeordnet sein, die voneinander immerhin einen euklidischen Abstand haben, der größer als der überhaupt kleinstmögliche ist: d„„„G=j/2. Phasenwerte, die den absolut kleinstmöglichen euklidischen Abstand voneinander haben (z. B. Pl und P2) können

Ii nie wahlweise beim Übergang von (oder zu) ein und demselben Codiererzustand auftreten.

F i g. 5 zeigt in Blockform den Codierer/Modulator für das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Codierer hat zwei Eingänge 14 und 16 und drei Ausgänge 18,20 und 22 für Binärwerte. Zwischen dem Eingang 16 und den Ausgängen 20 und 22 ist ein an sich bekannter sequentieller l/2-Codierer 40 angeordnet, der aus den beiden Verzögerungs- oder Speicherelementen (D) 24 und 26 und den beiden Exklusiv-Oder-Gliedern bzw. Modulo-2-Addierern 28 und 30 besteht. Diese Elemente sind gemäß der Zeichnung in bekannter Weise zusammengeschaltct. Der Eingang 14 ist direkt mit dem Ausgang 18 verbunden.

Dieser Codierer kann vier verschiedene innere Zustände annehmen infolge der beiden gespeicherten Bits. Die möglichen Übergänge entsprechen dem Diagramm der Fig.2 und Fig.4. Eingangs- und Ausgangsbinärwerte unterliegen folgenden Funktionen:

y\„ = λγ 1 „
yO2„ = χ 0„ y0\„ = χ O_n

AtO_n-,

Die durch sequentielle Codierung erhaltenen Dreibit-Gruppen gelangen an die drei Eingänge 32, 34 und 36 des Modulators 12. Dieser gibt an seinem Ausgang 38 ein Trägersignal ab, das gemäß der zugeführten Dreibit-Gruppc einen von acht möglichen Phasenwerten PO... P7 annimmt. Die Gesamtzuordnung ist derart vorgenommen, daß sich bei aufeinanderfolgender Zuführung von Zweibit-Gruppen (x 0* χ I_n) zu den Eingängen 14 und 16 Ausgabe-Phasenwerte ergeben, die den mit F i g. 4 erläuterten errindungsgemäßen Bedingungen genügen.

Modulatoren, die aus zugeführten Dreibit-G.jppen ein 8-Phasen-Signal gemäß vorgegebener Zuordnung erzeugen, sind an sich bekannt und müssen deshalb hier nicht beschrieben werden (siehe z. B. US-Patente 37 47 024 und 35 05 470, CCITT-Contribution COM. Sp. A. No. 143 (Okt. 1967) oder W. R. Bennet, J. R. Davey. »Data Transmission«. McGraw Hill 1965. Kapitel 10).

Eventuell muß eine Umcodierung der Dreierbit-Gruppen vorgenommen werden (1-zu-1-Zuordnung der

bo Dreibit-Kombinationen in anderer Reihenfolge), um die in F i g. 5 gezeigte Zuordnung zu erreichen.

Die Rückgewinnung der gesendeten Bitfolge aus den empfangenen Signalwerlen erfolgt im Empfänger nach dem in den eingangs zitierten Aufsätzen beschriebenen

b^r> Verfahren (Viterbi-A'gorithmus) unter Befolgung der durch den Codierer festgelegten Zuordnungen. Aus einer endlichen Folge empfangener Signalwerte wird (in aufeinanderfolgenden Schritten) jeweils die am wahr-

scheinlichsten richtige bestimmt und damit jeweils eine Entscheidung für eine empfangene Bitgruppe getroffen.

Ein zweites Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 6a und b und F i g. 7 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Träger 16 verschiedene diskrete Quadraturamplitudenwerte (\b-QASK) annehmen. Β,κ· jedem möglichen Wert (oder Kanalsymbol) sind Real- und Imaginärteil normiert. Ein entsprechendes Wertefeld ist in F i g. 6a dargestellt. Der »Rasterabstand« zwischen den Punkten oder komplexen Werten beträgt in den einzelnen Untermengen A. B. C D eine Einheit.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann der Codierer vier Zustände annehmen (entsprechend den Diagrammen von F i g. 2 und 3). Der zu übertragende Bitstrom wird aber in Dreiergruppen aufgeteilt, und für jede Dreiergruppe wird ein ζλΊ-Wert übertragen.

Die GcäüiniiVic'Mgc dcF Werte (Käniiisyiiiuöic) wii'u

wieder in vier Untermengen aufgeteilt, wobei hier aber jede Untermenge vier Werte (oder Kanalsymbolc) umfaßt. Zur Untermenge A gehören z. B. die Werte PO, P4, PS und P12. In Fig.4a sind die Untermengen durch bogenförmige Linien gekennzeichnet. Je zwei Untermengen bilden eine Gruppe, nämlich A mi: β und C mit D. Für die euklidischen Abstände gilt in diesem Ausführungsbeispiel: Mindestabstand der Werte innerhalb einer Untermenge (z.B. PO— PA) d„„„i**2; Mindestabstand innerhalb einer Gruppe (z.B. PO—P2) dmm<; = i/2; Mindestabstand beliebiger Werte (z.B. PO-F i)d„,i„M=\.

Die Zuordnung der möglichen Zusiandsübcrgänge des Codierers zu den Untermengen bzw. Trägersignalwerten ist in Fig.6b dargestellt. Die möglichen Übergänge sind gleich wie in Fig.2 und Fig.4; auch die Zuordnung zu den vier Untermengen ist gleich. Da jedoch jede Untermenge im zweiten Äusführungsbcispic! vier Werte umfaßt, können also auch jedem Übergang vier verschiedene Werte zugeordnet werden. Aus jedem Zustand gibt es zur Darstellung des Übergangs in einen der zwei erlaubten Folgezustände acht Möglichkeiten, was zur Unterscheidung der zu übertragenden Drcibit-Gruppen ausreicht.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel gilt wieder, daß die größten euklidischen Mindestabstände für die Werte zutreffen, die wahlweise für den gleichen Übergang verwendet werden (z. B. PO—P4, £/,»;„/=2), während die kleinsten Mindestabstände für nicht in gleichen Situationen auftretende Werte (z. B. PO-Pl, t/_m/,,A/= 0 gegeben sind.

F i g. 7 zeigt ein Blockdiagramm des Codierers/Modulators für das zweite Ausführungsbeispiel, Der Codierer 10 hat drei Eingänge 14a, 146 und 16 und vier Ausgänge 18a, 186, 20 und 22. Der Codierer enthält zwischen Eingang 16 und den Ausgängen 20 und 22 einen 1/2-Codierer 40, der genau der entsprechenden Anordnung in Fig.5 gleich ist. Zwischen den Eingängen 14a und 146 sowie 18a bzw. 186 besteht direkte Verbindung. Der Codierer expandiert also die Dreibit-Gruppen in Vierbit-Gruppen, weiche dem Modulator 12 zugeführt werden. Der Modulator gibt für jede Eingangsgruppe von vier Bits einen QA-Wert ab, wobei die Zuordnung entsprechend den mit F i g. 6 gegebenen Erläuterungen und gemäß Darstellung im Block 12 der F i g. 7 ist, so daß sich die erwünschten euklidischen Minirnalabstände ergeben.

Eine genauere Beschreibung des Modulators erübrigt sich, da solche Einrichtungen für Quadraturamplituden-Modulation allgemein bekannt sind.

Durch die erfindungsgemäße kombinierte Codierung und Modulation ergibt sich eine verbesserte Fehlerwahrscheinlichkcit bei gleichem Signal/Rausch-Verhältnis und gleicher Moduluiions-Rutc wie bei normaler Modulation, obwohl die doppelte Menge von Werten (Kanalsymbolcn) verwendet wird, die dichter beieinander liegen und deshalb im Prinzip eine höhere Fehlerwahrscheinlichkeit ergäben. I" i g. 8 zeigt entsprechende Kurven für normale 4-Phasenumtastung zur Übertra gung von 2 Bits pro Symbol und für eine erfindungsge mäße 8-Phasenumtastung mit sequentieller Codierung, auch zur Übertragung von 2 Bits pro Symbol (entsprechend dem ersten beschriebenen Ausführungsbeispiel). Die durch Simulation ermittelten Kurven zeigen, daß für gleiche Fehlerwahrscheinlichkeit eine Verschlechterung des Signal-Ruuschverhältnisses um ca. 3 dB in Kauf genommen werden kann, was eine erhebliche Verbesserung uuiMciU, die niii einfachen Mitteln zu erreichen ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

RS ίί: Patentansprüche:

1. Verfahren zur Übertragung einer Bitfolge durch Modulation eines Trägersignals mit diskreten Signalwerten, dadurch gekennzeichnet, daß die Bitfolge in Gruppen zu je r Bits unterteilt und jede r-Bit-Gruppe durch einen sequentiellen Codierer mit vier inneren Zuständen in eine Gruppe von r+l Bits expandiert wird, und daß aufgrund jeder (r+l)-Bit-Gruppe das Trägereignal mit einem von 2^r+1 diskreten Trägersignalwerten moduliert wird, wobei die Zuordnung zwischen expandierten Bitgruppen und Trägersignalwerten so gewählt ist, daß jedem Obergang von einem inneren Zustand des ti Codierers zu einem von zwei möglichen Folgezuständen 2^r~' Trägersignalwerte entsprechen, die untereinander einen größeren Mindestabstand haben als der absolute Mindestabstand in der Gesamtmenge von (Sgireten Trägersignalwerten.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 mit einem Codierer/Modulator, der gekennzeichnet ist durch: