DE60112445T2

DE60112445T2 - Modifikation eines Verschachtelermusters

Info

Publication number: DE60112445T2
Application number: DE60112445T
Authority: DE
Inventors: Christian Wengerter; Alexander Golitschek Edler Von Elbwart; Eiko Seidel
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: US20030072353A1; JP2003179528A; EP1303052B1; CN1411195A; KR20030030909A; EP1303052A1; JP3801972B2; US7230995B2; KR100530400B1; DE60112445D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Interleaven eines Quellen-Datenstroms und Deinterleaven eines interleaveten Datenstroms und entsprechende Sender und Empfänger und ist im Besonderen zur Verwendung mit blockbasierten Interleavern geeignet.
Auf dem Gebiet ist es wohlbekannt, Interleaver einzusetzen, um eine begrenzte Form von Zeitverschiedenheit zu erzielen, im Besonderen bei drahtlosen Kommunikationssystemen, die unter Signalfadingeffekten auf Grund der Varianz der Funkkanalmerkmale leiden. Ein Beispiel für ein Kommunikationssystem, bei dem Sender und Empfänger Daten interleaven bzw. deinterleaven, wird in 1 gezeigt.
In 1 sendet ein Sender (100, 110, 120, 130) Daten auf einem Kanal (140) zu einem Empfänger (150, 160, 170, 180). Der Sender erhält Daten von der Signalquelle (100) und diese Daten werden dann Vorwärts-Fehlerkorrektur (FEC) unterzogen, die durch den FEC-Codierer (110) erfolgt, so dass Faltungscodes oder davon abgeleitete Codes erzielt werden. Der Ausgang des FEC-Codierers (110) wird als Quellen-Datenstrom zu dem Interleaver (120) weitergeleitet.
Interleaver, auch als Permuter bekannt, werden zum Minimieren der Wirkung von Rauschimpulsen und Fading in einem Datenübertragungssystem verwendet. Ein Interleaver wird im Allgemeinen unter Verwendung einer Blockstruktur oder einer Faltungsstruktur implementiert. Varianten von Block-Interleavern werden außerdem in Kommunikationssystemen verwendet. Zu anderen Interleavern gehören S-Random Interleaver, Dithered-Golden Interleaver, Pseudo Noise (PN) Interleaver usw.
Ein Block-Interleaver formatiert die codierten Daten in einem rechteckigen Feld. Normalerweise bildet jede Zeile des Felds ein Codewort oder einen Vektor einer Länge, die der Anzahl von Spalten entspricht. Die Bits werden spaltenweise ausgelesen und über den Kanal gesendet. Beim Empfänger speichert der Deinterleaver die Daten in demselben rechteckigen Feldformat, aber sie werden zeilenweise, ein Codewort nach dem anderen, ausgelesen. Als Folge dieser Neuordnung der Daten während der Sendung wird ein Fehlerbündel in eine Anzahl von Bündeln zerlegt, deren Anzahl der Anzahl von Zeilen in dem rechteckigen Feld während des Codierens entspricht. Es gibt andere Implementierungen wie diejenigen, die lediglich einen Vektor verwenden.
Ein Faltungs-Interleaver kann an Stelle eines Block-Interleavers weitgehend auf dieselbe Weise verwendet werden.
Der Prozess des Interleavens und die eigentliche Interleaver-Funktionalität sind besser zu verstehen, wenn das folgende Beispiel in Betracht gezogen wird. Unter der Annahme, dass der Quellen-Datenstrom, der dem Interleaver vorgelegt wird, eine Eingangsfolge x_k ist, kann die Funktion des Interleavers als Permutieren der Eingangsfolge x_k zu einer Ausgangsfolge y_k beschrieben werden und zwar nach yk = Xf(k) wobei f(k) eine Permutationsfunktion ist, die zum Beispiel wie folgt lauten kann: f(k) = 1 + [(7·k)mod54]wobei k von 1 bis 54 läuft und 54, in dem vorliegenden Beispiel, die Länge eines Codeblocks ist. Bei Anwendung dieser Beispielfunktion würde die Eingangsfolge auf eine Ausgangsfolge nach (y₁ y₂ ... y₅₄) = (x₈ x₁₅ x₂₂ x₂₉ x₃₆ x₄₃ x₅₀ x₃ x₁₀ x₁₇ ... x₄₁ x₄₈ x₁) abgebildet werden.
Die herkömmlichen Interleaving-Techniken sind besonders nachteilig bei Kommunikationssystemen, bei denen Daten einer Vielzahl von unterschiedlichen Sendern gleichzeitig auf einem Kanal befördert wird. Dies wird mit Bezugnahme auf 2 ausführlicher gezeigt.
Mit Bezugnahme auf die Figur werden drei Sendevorrichtungen gezeigt, die Daten auf dem gleichen Kanal (140) senden. Die einzelnen Sender sind im Wesentlichen von der gleichen Konstruktion, aber senden Daten von unterschiedlichen Signalquellen (200, 210, 220). Alle Daten von den einzelnen Signalquellen werden zuerst in dem jeweiligen Codierer (110) FEC-codiert und werden dann durch den Interleaver (230) interleavet, bevor sie von dem Modulator (130) moduliert werden.
Das in 2 gezeigte Sendeschema ist nachteilig, da es eine gewisse Form von Interferenz zwischen den vielfachen Datenströmen gibt, die die Systemleistung negativ beeinflusst. Dies kommt daher, weil die vielfachen Datenströme, die die gleiche Funkressource gleichzeitig gemeinsam nutzen, nicht die allgemeine Anforderung perfekter Orthogonalität erfüllen. Im Besonderen kann die Interferenz Bündelfehler erzeugen, die die gesendeten Daten für die jeweiligen Empfänger unlesbar machen können.
Ein Verfahren zum Interleaven und Deinterleaven eines Datenstroms nach den einleitenden Abschnitten der Ansprüche 1 und 13 ist aus EP-A-881 795 bekannt. Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Interleaven eines Quellen-Datenstroms und Deinterleaven eines interleaveten Datenstroms und einen entsprechenden Sender und Empfänger, bei denen die Interstrom-Interferenz verringert ist, bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung, wie in den Nebenansprüchen beansprucht, gelöst.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Interleaven eines Quellen-Datenstroms unter Verwendung eines Interleaver-Musters in einem Sender bereit. Es wird auf ein Ausgangs-Interleaver-Muster und einen Interleaver-Parameter zugegriffen. Das Ausgangs-Interleaver-Muster wird unter Verwendung des Interleaver-Parameters modifiziert. Dann wird das modifizierte Interleaver-Muster in dem Sender zum Interleaven des Quellen-Datenstroms angewendet. Der von dem Sender zum Modifizieren des Ausgangs-Interleaver-Musters verwendete Interleaver-Parameter unterscheidet sich von dem Interleaver-Parameter, der gleichzeitig von wenigstens einem anderen Sender verwendet wird, der Daten zur gleichen Zeit auf dem gleichen Kanal sendet. Die Erfindung stellt des Weiteren ein entsprechendes Deinterleaving-Verfahren bereit. Durch Dekorrelieren der Interleaver-Prozesse in den unterschiedlichen Strömen wird die Interstrom-Interferenz verringert.
Nach einer Ausführung der Erfindung verwendet jeder Interleaver ein Interleaver-Muster, dass sich von den Interleaver-Mustern unterscheidet, die gleichzeitig von den anderen Sendern verwendet werden, die Daten auf dem gleichen Kanal senden. Interleaver-Muster sind auf dem Gebiet wohlbekannt für das Beschreiben der Merkmale des Interleavers. Zum Beispiel entspricht bei dem vorgenannten Permutationsbeispiel das Interleaver-Muster der Funktion f(k). Ein Kanal ist eine physikalische oder logische Entität, die so zum Befördern von Daten von unterschiedlichen Sendern verwendet wird, dass Interferenz auftreten kann.
Durch Verwendung unterschiedlicher Interleaver-Muster für jede einer Vielzahl von Datensendevorrichtungen werden Interstrom-Bündelfehler zu einer Vielheit von entweder kurzen Bündelfehlern oder Einzelfehlern umgeformt. Somit ist die Erfindung besonders vorteilhaft, wenn Bündelfehler das Ergebnis der Interstrom-Interferenz sind.
Dies kommt daher, weil im Allgemeinen Interferenz zwischen Strömen mehr oder weniger bündelförmiger Art ist, d. h. sie führt zu Blöcken von Fehlern einer Länge von mehr als einer Informationseinheit. Durch Umwandeln der Bündelinterferenz zu einer Vielheit von kürzeren Fehlern stellt die Erfindung eine Verbesserung gegenüber dem in 2 gezeigten System dar, da es das Dekorrelieren der Interleaver ermöglicht. Bei dem herkömmlichen System verwenden alle Datenströme identische Interleaver und FEC-Codes. Wenn ein Fehlermuster auftritt, das nicht von dem FEC-Decodierer korrigiert werden kann, passiert dies mit allen Datenströmen, da das Fehlermuster außerdem identisch, d. h. vollständig korreliert, sein wird. Durch Verwendung unterschiedlicher Interleaver werden die Fehlermuster dekorreliert, so dass bei manchen der Datenströme das Fehlermuster immer noch nicht korrigiert werden kann, während bei anderen Datenströmen, die unterschiedliche Fehlermuster aufweisen, Korrektur erfolgreich durchgeführt werden kann. Somit erhöht die Erfindung auf vorteilhafte Weise die Systemleistung.
Darüber hinaus stellt die Erfindung eine Verbesserung gegenüber den herkömmlichen FEC-Schemen dar, weil diese Techniken dazu konstruiert sind, entweder bei Einzelfehlern (z. B. Faltungscode, Turbo-Code) oder bei Bündelfehlern (z. B. Reed-Solomon Code) am wirksamsten zu sein. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Erfindung auf vorteilhafte Weise das Verteilen der auftretenden Bündelfehler auf eine Folge von kleineren Bündeln oder Einzelfehlern.
Des Weiteren kann die Erfindung leicht in Sender und Empfänger implementiert werden und zwar im Besonderen, wenn die Interleaver-Funktionalität im Verlauf der Zeit konstant ist. Die Erfindung kann jedoch außerdem bei Interleaver-Funktionalitäten verwendet werden, die mit der Zeit variieren, wenn dies aus der Sicht der Konstruktion eines Kommunikationssystems erforderlich sein sollte. Somit kann die Erfindung auf flexible Weise leicht an unterschiedliche Systemkonstruktionen angepasst werden.
Die Erfindung ist im Besonderen für HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) mit Mehrfachcode-Sendung in dem Kontext von 3GPP (Third Generation Partnership Project) geeignet, da Fehlerdekorrelation unter Verwendung unterschiedlicher Interleaver-Muster besonders bei Systemen anwendbar ist, bei denen sich die Datenströme in Bezug auf einen anderen Parameter, wie Codeblocklänge, Spreizfaktor, Codierrate usw., nicht voneinander unterscheiden.
Die Erfindung hat außerdem günstige Auswirkungen auf die Interferenzunterdrückungs- oder Interferenzbeseitigungstechniken, ohne deren Struktur zu beeinflussen. Mit diesen Schemen wird an manchen Punkten ein Schätzwert zu den gesendeten Daten gebildet. Auch hier ist, wenn zum Beispiel Faltungs-FEC-Codes verwendet werden, wenn es einen falschen Schätzwert gibt, dieser im wahrscheinlichsten Fall von gebündelter Art. Somit ermöglicht die Bereitstellung von unterschiedlichen Interleavern nach der Erfindung außerdem die Dekorrelation der genannten gebündelten falschen Schätzwerte, die dann weniger schädlich für den FEC-Decodierer sind.
Die Erfindung ist im Besonderen anwendbar auf Direct-Sequence CDMA(Code Division Multiple Access)-Systeme wie UMTS (Universal Mobile Telephone Service), das ein Mobilsystem der 3. Generation (3G) ist, das von ETSI innerhalb des IMT-2000-Rahmens von ITU entwickelt wird.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen definiert.
Es folgt nun eine ausführlichere Beschreibung der Erfindung mit Bezugnahme auf die begleitenden Figurenzeichnungen, bei denen:
1 ein Kommunikationssystem zeigt, das Interleaving-Techniken einsetzt;
2 die Senderseite eines Kommunikationssystems darstellt, bei dem Daten von mehreren Quellen nach dem Stand der Technik auf ein und demselben Kanal befördert werden;
3 die Senderseite eines Kommunikationssystems nach einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 das Schema zyklischer Verschiebung einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ein Schema verzerrter Spiegelung der vorliegenden Erfindung mit einer Ganzzahl-Spiegelposition darstellt;
6 ein anderes Schema verzerrter Spiegelung der vorliegenden Erfindung darstellt, bei dem eine Bruch-Spiegelposition verwendet wird; und
7 einen LFSR (Linear Feedback Shift Register-lineares rückgekoppeltes Schieberegister) zeigt, der mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden nun ausführlicher mit Bezugnahme auf die Figurzeichnungen beschrieben, bei denen gleiche Elemente durch gleiche Bezugsnummern gekennzeichnet sind.
Mit Bezugnahme auf 3 wird die Erfindung nun unter Besprechung der Sendeseite des Kommunikationssystems beschrieben. Die Empfängerseite wird nicht ausführlich besprochen, um die Erfindung nicht unnötig unverständlich zu machen. Die Kenntnis, wie die Erfindung auf der Senderseite arbeitet, ermöglicht der erfahrenen Person, die Empfängerseite sehr direkt durch Bereitstellen der entsprechenden umgekehrten Gegenspieler der einzelnen Einheiten, die auf der Senderseite zu finden sind, zu konstruieren.
Wie in 3 gezeigt wird, umfasst jede Datensendevorrichtung, die Daten auf dem gleichen Kanal (140) sendet, einen Interleaver (300, 310, 330), der unterschiedlich ist, d. h. die Interleaver unterscheiden sich voneinander in dem jeweils verwendeten Interleaver-Muster. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, empfangen bei bevorzugten Ausführungen der Erfindung die Interleaver (300, 310, 320) jeder einen Parameter p_i, i = 1, 2, 3, der zum Erzeugen des jeweiligen Interleaver-Musters verwendet wird.
Es gibt eine Reihe von unterschiedlichen Wegen, wie unterschiedliche Interleaver-Muster aus diesen Parametern erzielt werden können.
Ein Weg, Interleaver-Muster zu erzeugen, ist das Modifizieren eines gegebenen Ausgangs-Interleaver-Musters. Bevor der Interleaver beginnen kann, muss am Eingang des Interleavers ein Eingangsvektor der Länge N verfügbar sein, d. h. es müssen N Symbole eingegeben werden. Zum Zwecke der Beschreibung der Erfindung bezieht sich der Begriff Symbol auf ein Datenelement oder eine Dateneinheit, das/die zum Teilen eines Vektors verwendet werden kann. N bezeichnet die Interleaver-Länge und ist ein Parameter, der von dem Kommunikationssystem, auf das der Interleaver angewendet wird, vorgegeben wird. Die Erfindung nutzt vorzugsweise Interleaver-Längen von wenigstens Zwei.
Die Modifizierung des Ausgangs-Interleaver-Musters erfolgt durch Anwenden eines Algorithmus, der von dem jeweiligen Interleaver-Parameter p_i abhängt. Eine bevorzugte Ausführung eines solchen Algorithmus ist die zyklische Verschiebung der Eingangsfolge von Symbolen. Dies wird nun mit Bezugnahme auf 4 besprochen.
Unter der Annahme, dass der Quellen-Datenstrom aus einer Folge von Symbolen mit den Positionen x_k, k = 0, ..., N – 1, besteht, durchläuft der Datenstrom die Prozedur „zyklischer Verschiebung" vor dem Interleaving. Zu diesem Zweck wird ein zyklischer Verschiebungsparameter π für jeden Sender i eingeführt, pi = πi,der den Eingang um π Positionen auf eine zyklische Weise verschiebt, was bedeutet, dass in jedem Vektor eine Bit-Position größer als N zu einer äquivalenten Position in demselben Vektor gewickelt (wrapped around) wird. In dem Beispiel von 4 ist der Wert von N 10 und der zyklische Verschiebungsparameter π ist gleich 3. Beginnend ab der Folge (a) von 4 werden die Symbole um drei nach rechts verschoben, um die Folge (b) zu erzielen, und die Symbole x₇, x₈ und x₉ werden gewickelt (wrapped around), um die in (c) von 4 gezeigte Folge zu erzielen. Es ist zu verstehen, dass die Zwischenfolge (b) nur zu Erklärungszwecken in der Figur gezeigt wird, da die Folge (c) in einer Ein-Schritt-Operation aus der Startfolge (a) erzielt werden kann.
Somit hat sich die Eingangssymbolposition von x_k zu x'_k verändert gemäß x'k = [xk + π]modNwobei mod die wohlbekannte Modulo-Funktion ist. Es ist anzuerkennen, dass die Relation für einen durch N versetzten Wert π identisch ist. Daher kann der Bereich zum Variieren des Parameters π ohne Verlust der Allgemeingültigkeit auf den ganzzahligen Bereich beginnend mit 0 und bis N – 1 verlaufend gelegt werden.
Wenn identische Ausgangs-Interleaver-Muster verwendet werden, kann eine Gesamtzahl von N unterschiedlichen Interleaver-Mustern erzielt werden. Darüber hinaus ist anzuerkennen, dass das Setzen des Interleaver-Parameters π auf 0 dazu führt, dass das Ausgangs-Interleaver-Muster selbst verwendet wird.
Während das in 4 gezeigte Schema zyklischer Verschiebung dahingehend besprochen wurde, dass es an dem Quellen-Datenstrom vor dem Interleaving durchgeführt wird, ist anzuerkennen, dass das Schema außerdem auf die Ausgangsfolge angewendet werden kann. Unter der Annahme, dass die Ausgangsfolgen-Symbolpositionen y_k erzielt werden aus den Eingangssymbolpositionen x_k gemäß yk = f(xk)wobei die Funktion f die Merkmale des Ausgangs-Interleavers beschreibt, kann die zyklische Verschiebung der Ausgangsfolge beschrieben werden durch yk = [f(xk) + π]modN.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird das Schema zyklischer Verschiebung sowohl an der Eingangsfolge als auch an der Ausgangsfolge durchgeführt. Dies führt zu höherer Flexibilität bei der Auswahl der unterschiedlichen Interleaver und somit zu einer größeren Anzahl von möglichen unterschiedlichen Interleavern, die zu verwenden oder auszuwählen sind.
Es ist anzuerkennen, dass, wenn das Schema zyklischer Verschiebung sowohl vor als auch nach dem Interleaving-Prozess durchgeführt wird, die Algorithmen vollständig voneinander getrennt ablaufen können, aber bei einem alternativen Ansatz auch die gleichen Parameter verwenden können. Daher werden bei einer Ausführung die Interleaver-Parameter p_i, i = 1, 2, 3, für beide Prozesse zyklischer Verschiebung auf die gleiche Weise verwendet, während bei einer anderen Ausführung die Parameter p_i, i = 1, 2, 3, eigentlich Tupel sind, die zwei unterschiedliche Werte enthalten, wobei einer für zyklisches Verschieben der Eingangsfolge verwendet wird und der andere für zyklisches Verschieben der Ausgangsfolge verwendet wird: pi = <πin, πout>i.
Auf Grund der Kombination von unterschiedlichen Algorithmen könnten unterschiedliche Interleaver-Muster-Tupel bei bestimmten Kombinationen zu einem identischen Interleaver-Verhalten für unterschiedliche Ströme führen. Diese Fälle hängen von dem Parameter N ab, der ein vom System gegebener Parameter ist. Die Auswahl von Interleaver-Muster-Parametern erfolgt daher vorzugsweise unter Vermeidung dieser Tupel, die zu identischen Interleavern führen. Wenn bestimmt wird, dass ein Parameter-Tupel gegeben ist, das dazu neigt, zu einem identischen Interleaver-Verhalten für unterschiedliche Ströme zu führen, wird dieses Tupel durch ein anderes Tupel ausgetauscht.
Eine andere Ausführung, wie unterschiedliche Interleaver-Muster aus einem Ausgangsmuster zu erzielen sind, ist das Schema verzerrter Spiegelung, das nun mit Bezugnahme auf die 5 und 6 besprochen wird.
Das Spiegeln selbst würde zu einem Prozess führen, der durch simples Umkehren der Reihenfolge der Positionen erreicht werden kann, d. h. x'k = (N – 1) – xk.
Um die Variabilität zu erhöhen, wird ein Mittelpositions-Parameter γ für jeden Sender i eingeführt: pi = γi.
Der Parameter γ ist ein ganzzahliges Vielfaches von 0,5. Er agiert als der Spiegelungspunkt, wenn er eine ganze Zahl ist, oder gibt das Spiegelungszentrum zwischen zwei Positionen [γ – 0,5; γ + 0,5] an, wenn er keine ganze Zahl ist. Da die Spiegelungsposition nicht mehr der Mittelpunkt des Vektors ist, wird das vorliegende Spiegelungsschema als „verzerrte Spiegelung" bezeichnet.
5 zeigt das Schema verzerrter Spiegelung, bei dem der Mittelpositions-Parameter γ eine ganze Zahl ist. In dem Beispiel von 5 ist γ gleich 3. In einem ersten Schritt wird die Folge gespiegelt, um die Folge (b) von 5 zu erzielen, und die Symbolpositionen x₉, x₈ und x₇ werden dann gewickelt (wrapped around), um die Folge (c) zu erzielen. In dem Beispiel von 6 ist der Mittelpositions-Parameter γ gleich 2,5, so dass eine Spiegelungsachse zwischen den Positionen x₂ und x₃ gegeben ist.
Somit werden die Positionen mit Wicklung (wrap around) gespiegelt, falls der gespiegelte Vektor die Grenzen überschreitet. Der Parameter γ ist ein ganzzahliges Vielfaches von 0,5 und reicht von 0 bis N – 0,5. Um einen Spiegelungsprozess zu erzielen, der nicht verzerrt ist, wird der Parameter γ auf N/2 gesetzt.
Auch hier wird die Folge von Schritt (b) lediglich zu Erläuterungszwecken gezeigt und wird nicht unbedingt ausdrücklich durchgeführt.
Des Weiteren wird die verzerrte Spiegelung vorzugsweise an der Eingangsfolge durchgeführt, aber bei einer anderen bevorzugten Ausführung wird die Ausgangsfolge an Stelle oder zusätzlich zu der Eingangsfolge modifiziert: pi = <γin, γout>i.
Eine weitere bevorzugte Ausführung zum Erzielen unterschiedlicher Interleaver-Muster besteht darin, Varianten des Pseudo-Random Noise Generator-Polynoms zu verwenden. Es ist anzuerkennen, dass die Erfindung vorzugsweise zum Dekorrelieren von PN-Interleavern (oder Pseudo-Noise-Interleavern oder Pseudo-Random-Interleavern) verwendet wird. Wie bereits oben beschrieben wurde, werden bei einem klassischen Block-Interleaver die Eingangsdaten entlang der Zeilen eines Satzes von Elementen geschrieben, die als eine Matrix konfiguriert sind, und werden dann entlang der Spalten ausgelesen. Der PN-Interleaver ist eine Variante des klassischen Block-Interleavers, bei der die Daten in sequenzieller Reihenfolge in den Speicher geschrieben und in einer pseudozufälligen Reihenfolge ausgelesen werden. Ein Random-Interleaver ist ein Permutations-Block-Interleaver, der aus einer Zufallspermutation basierend auf einer Random-Noise-Quelle erzeugt wird. Zum Beispiel wird ein Rauschvektor einer gegebenen Länge erzeugt und die Permutation, die den Rauschvektor in eine sortierte Reihenfolge bringt, wird zum Erzeugen des Interleavers verwendet. In der Praxis kann der Rauschvektor selbst durch einen Pseudo-Random-Noise-Generator erzeugt werden.
Eine wohlbekannte Technik für Pseudo-Random-Noise-Generatoren ist die Verwendung von linearen rückgekoppelten Schieberegistern (LFSR), wovon ein Beispiel in 7 gezeigt wird. Der LFSR besteht aus einer Folge von Verzögerungselementen wie D-Flip-Flops (700, 710, 720, 730, 740), die Datenwerte x^j, j = 0, 1, 2, 3, 4, speichern. Die gespeicherten Datenwerte werden nach individuellen Wichtungsfaktoren c_j zu dem Eingang des LFSR rückgekoppelt. Somit kann die Rückkopplung beschrieben werden durch ein Polynom der Form
wobei L die Anzahl von Tabulatoren, d. h. die Anzahl der Stufen des LFSR, ist. In dem Beispiel von 7 ist das Polynom ν(x) = x⁴ + x³ + x² + x⁰, da c₁ = 0 und c₀ = c₂ = c₃ = c₄ = 1.
Ein Beispiel dafür, wie eine PN-Folge aus einem solchen Register abzuleiten ist, besteht darin, den Inhalt von jeder Anzapfung zu verwenden und dies als binäre Darstellung einer ganzen Zahl zu werten. Alternative Schemen sind für diejenigen mit gewöhnlicher Erfahrung auf dem Gebiet offensichtlich und werden daher hier nicht ausführlicher beschrieben.
Somit sind bei der vorliegenden Ausführung die Interleaver-Muster-Parameter p_i eindeutige Generator-Polynome, die in jedem Datenstrom unterschiedlich sind: pi = νi(x) = {cj|j = 0, ..., L – 1}i.
Da die Periode der pseudozufälligen Folge, bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, wenigstens N sein sollte, werden N der bereitgestellten Werte zum Erzielen des Pseudo-Random-Noise-Vektors verwendet, falls die pseudozufällige Folge größer als N ist. Vorzugsweise werden die N niedrigsten Werte ausgewählt.
Des Weiteren ist zu bevorzugen, so viele unterschiedliche Generator-Polynome mit den beschriebenen Eigenschaften zu wählen wie möglich. Zur Erleichterung der Implementierung werden jedoch die Polynome ausgewählt, die die Anforderungen mit der kleinsten Speicherlänge L, d. h. Anzahl der Stufen, erfüllen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung werden LFSR weitgehend auf dieselbe Weise angewendet wie zuvor beschrieben, aber die Interleaver-Muster-Parameter p_i zeigen die Initialisierungswerte dieser LFSR an, die für jeden Strom eindeutig sind. Es ist wohlbekannt, dass m-Folgen als linear rückgekoppelte Schieberegister mit L-Stufen definiert sind, die die maximal mögliche Periode q^L – 1 erzeugen, wobei q in binären LFSR auf 2 eingestellt wird. Die Schieberegister müssen mit einem eingestellten Wert κ initialisiert werden, wobei 0 < κ < q^L. Dieser Initialisierungswert hat direkten Einfluss auf die Folge der Werte bei dem Rauschvektor. Der Wert κ wird daher als Interleaver-Muster-Parameter p_i verwendet: pi = κi.
Während bei der obigen Beschreibung einige Ausführungen besprochen wurden, die zum Erzielen unterschiedlicher Interleaver-Muster verwendet werden können, können Kombinationen von manchen oder allen der oben beschriebenen Schemen dazu verwendet werden, die Anzahl von möglichen unterschiedlichen Interleavern zu erhöhen, da jeder Parameter einzeln und unabhängig eingestellt werden kann. Das bedeutet, dass die Interleaver-Muster-Parameter p_i, i = 1, 2, 3, Mehrwert-Tupel sind, die einen oder mehrere zyklische Verschiebungsparameter π, πⁱⁿ, π^out und/oder einen oder mehrere verzerrte Spiegelungsparameter γ, γⁱⁿ, γ^out und/oder ein eindeutiges Pseudo-Random-Noise-Generator-Polynom ν und/oder einen eindeutigen Initialisierungswert κ enthalten, z. B. pi = <πin, πout, γin, γout, {cj|j = 0, ..., L – 1}, κ > i.
Des Weiteren können unterschiedliche LFSR-Folgelängen L verwendet werden. Es ist anzuerkennen, dass das System der Erfindung vorzugsweise Mechanismen zum Vermeiden dieser Parameterkombinationen, die zu identischen Interleavern führen, enthält.
Des Weiteren ist, während in 3 die Interleaver (300, 310, 320) als die Ausgangs-Interleaver (230) von 2 ersetzend gezeigt werden, anzuerkennen, dass die Sender und umgekehrt die Empfänger die Ausgangs-Interleaver (230) zusätzlich zu einem Modifizierungsblock enthalten können, um die unterschiedlichen Interleaver (300, 310, 320) zu erzielen. Somit liegt es innerhalb der Erfindung, einen zusätzlichen Block zu dem Ausgangs-Interleaver (230) für jeden Strom bereitzustellen oder Interleaver (300, 310, 320) bereitzustellen, die die Ausgangs-Interleaver (230) in jedem Strom ersetzen. Auf ähnliche Weise können Implementierungen durch Hinzufügen von Blöcken vor oder nach dem Ausgangs-Interleaver oder durch Ersetzen des Ausgangs-Interleavers durch unterschiedliche Interleaver-Blöcke, die ausdrücklich den oben angegebenen Funktionalitäten folgen, durchgeführt werden.
Darüber hinaus werden, bei einer weiteren Ausführung, die Interleaver-Funktionalitäten zeitlich variiert. Wenn die Interleaver-Muster-Parameter p_i Tupel sind, die mehrere Werte enthalten, kann die zeitliche Variation auf jeden dieser Werte oder lediglich auf manche von ihnen angewendet werden.
Sollte es nicht möglich sein, solche Parameterkombinationen, die zu identischen einzelnen Interleavern in den Datenströmen führen, zu vermeiden, werden die Parameter vorzugsweise so ausgewählt, dass die Anzahl von identischen Interleavern so weit wie möglich verringert wird.
Wie von denjenigen mit gewöhnlicher Erfahrung auf dem Gebiet anzuerkennen ist, ermöglicht die Technik, die oben beschrieben wurde, das Dekorrelieren von Interleavern für synchronisierte Datenübertragung. Es ist wohlbekannt, dass bei einem Kommunikationssystem, das Vorwärts-Fehlerkorrektur (FEC) enthält, Interferenzbündel größeren Einfluss auf die Decodiererleistung haben als eine Vielheit von verteilten Signalfehlern. Daher ermöglicht die Erfindung das Verteilen von bestehender Bündelinterferenz zwischen zwei Strömen auf weniger gebündelte Fehler oder Signalfehler in jedem Strom, bevor der FEC-Code decodiert wird. Dies erfolgt bei den oben beschriebenen Ausführungen zum Beispiel durch Erzielen einer Vielheit von Interleavern aus einem generischen Interleaver, d. h. aus dem Ausgangs-Interleaver.
Fehlerdekorrelation unter Verwendung unterschiedlicher Interleaver-Muster ist besonders vorteilhaft, wenn sich die Datenströme in Bezug auf die Codeblocklänge, den Spreizfaktor, die Codierrate usw. nicht voneinander unterscheiden. Die Erfindung ist daher besonders für HSDPA mit Mehrcodeübertragung innerhalb des 3GPP-Kontextes geeignet.
Bei einem CDMA-System besteht eine praktische Form des Auswählens der Parameter in der Verwendung der Spreizcode-Zahl σ: pi = σi.
In dem Beispiel des 3GPP-Kontextes wird derzeit ein Maximum von 512 Spreizcodes gleichzeitig innerhalb einer Zelle verwendet, wobei jeder Spreizcode einen Datenstrom darstellt.
Eine besonders bevorzugte Ausführung besteht darin, eine einfache Relation zwischen den Interleaver-Muster-Parametern p_i, im Besonderen dem Verschiebungsparameter π, und der Datenstromkennung zu verwenden: pi = πi = g(Datenstromkennung)wobei g eine beliebige Funktion ist, die die ganzzahlige Datenstromkennung zu dem Interleaver-Muster-Parameter p_i umwandelt. Diese Funktion kann außerdem angewendet werden, um die zyklischen Verschiebungsparameter πⁱⁿ, π^out zum Verschieben der Eingangs- oder Ausgangsfolge zu erzielen.
Für die Spiegelungsparameter γ, γⁱⁿ, γ^out wird eine beliebige Funktion h gewählt, um die ganzzahlige Datenstromkennung zu dem ganzzahligen Vielfachen von 0,5 des verzerrten Spiegelungsparameters umzuwandeln: pi = γi = h(Datenstromkennung)
Auch hier kann die Funktion zur Spiegelung sowohl der Eingangs- als auch der Ausgangsfolge verwendet werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung werden die Funktionen g und h ausgewählt, die Identitätsfunktion zu sein, d. h. pi = πi = Datenstromkennungund pi = γi = Datenstromkennung.

Claims

Verfahren zum Interleaven eines Quellen-Datenstrom unter Verwendung eines Interleaver-Musters in einem Sender (200, 210, 220, 110, 300, 310, 320, 130), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Zugreifen auf einen Interleaver-Parameter; Modifizieren des Interleaver-Musters unter Verwendung des Interleaver-Parameters; Anwenden des modifizierten Interleaver-Musters in dem Sender zum Interleaven des Quellen-Datenstroms; dadurch gekennzeichnet, dass: der Interleaver-Parameter, der von dem Sender zum Modifizieren des Interleaver-Musters verwendet wird, sich von dem Interleaver-Parameter unterscheidet, der gleichzeitig von wenigstens einem anderen Sender verwendet wird, der einen anderen Datenstrom zur gleichen Zeit auf dem gleichen Kanal sendet; und der Schritt des Modifizierens des Interleaver-Musters das Zugreifen auf ein Ausgangs-Interleaving-Muster und das Modifizieren des Ausgangs-Interleaving-Musters einschließlich des Durchführens verzerrter Spiegelung von Quellen-Datenstrom-Vektorelementen unter Verwendung eines Mittelpositions-Parameters umfasst, der für jeden Sender durch den Interleaver-Parameter gegeben ist, wobei die Spiegelung durch Umkehren der Reihenfolge der Positionen wenigstens einiger der Vektorelemente erreicht wird und die Spiegelungsposition nicht mehr der Mittelpunkt des Vektors ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Modifizierens des Ausgangs-Interleaver-Musters den Schritt des zyklischen Verschiebens von Quellen-Datenstrom-Vektorelementen um einen Wert umfasst, der durch den Interleaver-Parameter gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Modifizierens des Ausgangs-Interleaver-Musters den Schritt des Wickelns (wrapping around) von Vektorelementen des Datenstroms einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Schritt des Anwendens des modifizierten Interleaver-Musters die folgenden Teilschritte einschließt: Anwenden des Ausgangs-Interleaver-Musters; und Ändern der Reihenfolge von Vektorelementen des Datenstroms vor und nach dem Anwenden des Ausgangs-Interleaver-Musters.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Interleaver-Parameter von der Datenstrom-Kennung abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Interleaver-Parameter zeitlich variiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das zur Durchführung in einem CDMA-Kommunikationssystem eingerichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Interleaver-Parameter von dem Spreizcode abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das zum Betreiben in einem HSDPA-System eingerichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das des Weiteren den Schritt des Durchführens von Vorwärts-Fehlerkorrektur des Quellen-Datenstroms umfasst.
Sender, der so eingerichtet ist, dass er Interleaving eines Quellen-Datenstroms unter Verwendung eines Interleaver-Musters durchführt und der umfasst: eine Einrichtung zum Zugreifen auf einen Interleaver-Parameter; eine Einrichtung zum Modifizieren des Interleaver-Musters unter Verwendung des Inerleaver-Parameters; eine Einrichtung zum Anwenden des modifizierten Interleaver-Musters in dem Sender zum Interleaven des Quellen-Datenstroms; dadurch gekennzeichnet, dass: der Interleaver-Parameter, der von dem Sender zum Modifizieren des Interleaver-Musters verwendet wird, sich von dem Interleaver-Parameter unterscheidet, der gleichzeitig von wenigstens einem anderen Sender verwendet wird, der einen anderen Datenstrom zur gleichen Zeit auf dem gleichen Kanal sendet; die Einrichtung zum Modifizieren des Interleaver-Musters so eingerichtet ist, dass sie auf ein Ausgangs-Interleaver-Muster zugreift und das Ausgangs-Interleaver-Muster modifiziert, wobei dies Durchführen von verzerrter Spiegelung von Quellen-Datenstrom-Vektorelementen unter Verwendung eines Mittelpositions-Parameters einschließt, der für jeden Sender durch den Interleaver-Parameter gegeben ist, wobei die Spiegelung durch Umkehren der Reihenfolge der Positionen wenigstens einiger der Vektorelemente erreicht wird und die Spiegelungsposition nicht mehr der Mittelpunkt des Vektors ist.
Verfahren des Deinterleaving eines Datenstroms unter Verwendung eines Deinterleaver-Musters in einem Empfänger, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Zugreifen auf einen Deinterleaver-Parameter; Modifizieren des Deinterleaver-Musters unter Verwendung des Deinterleaver-Parameters; Anwenden des modifizierten Deinterleaver-Musters in dem Empfänger, um Deinterleaving des Datenstroms durchzuführen; dadurch gekennzeichnet, dass: der Deinterleaver-Parameter, der von dem Empfänger zum Modifizieren des Deinterleaver-Musters verwendet wird, sich von dem Deinterleaver-Parameter unterscheidet, der gleichzeitig von wenigstens einem anderen Empfänger verwendet wird, der einen anderen Datenstrom zur gleichen Zeit auf dem gleichen Kanal empfängt; und der Schritt des Modifizierens des Deinterleaver-Musters das Zugreifen auf ein Ausgangs-Deinterleaving-Muster und das Modifizieren des Ausgangs-Deinterleaving-Musters einschließlich des Durchführens verzerrter Spiegelung von Quellen-Datenstrom-Vektorelementen unter Verwendung eines Mittelpositions-Parameters umfasst, der für jeden Empfänger durch den Deinterleaver-Parameter gegeben ist, wobei die Spiegelung durch Umkehren der Reihenfolge der Positionen wenigstens einiger der Vektorelemente erreicht wird und die Spiegelungsposition nicht mehr der Mittelpunkt des Vektors ist.
Verfahren nach Anspruch 12, das für Deinterleaving eines Datenstroms eingerichtet ist, der mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 Interleaving unterzogen wurde.
Empfänger, der zum Deinterleaven eines empfangenen Datenstroms unter Verwendung eines Deinterleaving-Musters eingerichtet ist und der umfasst: eine Einrichtung zum Zugreifen auf einen Deinterleaver-Parameter; eine Einrichtung zum Modifizieren des Deinterleaver-Musters unter Verwendung des Deinterleaver-Parameters; eine Einrichtung zum Anwenden des modifizierten Deinterleaver-Musters in dem Empfänger für Deinterleaving des Datenstroms; dadurch gekennzeichnet, dass: der Deinterleaver-Parameter, der von dem Empfänger zum Modifizieren des Deinterleaver-Musters verwendet wird, sich von dem Deinterleaver-Parameter unterscheidet, der gleichzeitig von wenigstens einem anderen Empfänger verwendet wird, der einen anderen Datenstrom zur gleichen Zeit auf dem gleichen Kanal empfängt; und die Einrichtung zum Modifizieren des Deinterleaver-Musters das Zugreifen auf ein Ausgangs-Deinterleaving-Muster und das Modifizieren des Ausgangs-Deinterleaving-Musters einschließlich des Durchführens verzerrter Spiegelung von Quellen-Datenstrom-Vektorelementen unter Verwendung eines Mittelpositions-Parameters umfasst, der für jeden Empfänger durch den Deinterleaver-Parameter gegeben ist, wobei die Spiegelung durch Umkehren der Reihenfolge der Positionen wenigstens einiger der Vektorelemente erreicht wird, und die Spiegelungsposition nicht mehr der Mittelpunkt des Vektors ist.