DE602004012328T2 - Gerät und verfahren zum generieren einer menge von kanaleingangssymbolen und gerät und verfahren zum generieren von informationsbits - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Telekommunikation und insbesondere auf das Gebiet einer Informationsübertragung durch Kommunikationskanäle.
  • Um Informationen durch einen Kommunikationskanal zu übertragen, müssen Informationsbits codiert werden, um die Informationen vor Kanaleinflüssen zu schützen. Nach dem Codieren werden codierte Bits üblicherweise verschachtelt und die verschachtelten Bits werden auf komplexe Signalraumkonstellationspunkte abgebildet oder moduliert, die z. B. zu einer QAM-(Quadratur-Amplitudenmodulations-)Konstellation gehören, um Kanaleingangssymbole bereitzustellen, die durch den Kommunikationskanal übertragbar sind. Eine Kapazität des Kommunikationskanals jedoch, die in einer Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol gemessen wird, ist durch die verfügbare Kanalbandbreite, durch Kanalrauschen und durch die maximale erlaubte Übertragungsleistung eingeschränkt. So ist ein Informationsdurchsatz eingeschränkt.
  • Um den Durchsatz zu optimieren, wurden mehrere Lösungen von mehreren Standardisierungsgruppen vorgeschlagen. Adaptive Modulation and Coding (AMC; adaptive Modulation und Codierung) z. B. wurde in den neusten 2G(Zweite-Generation-) und 3G-(Dritte-Generation-)Veröffentlichungen standardisiert. Enhanced Data for GSM Evolution (EDGE; verbesserte Daten für GSM-Weiterentwicklung) erweitert das General Packet Radio Services-System (GPRS-System = allgemeine Paketfunkdienste-System) mit dem GSM-Rahmen um AMC, um die Datenrate zu erhöhen. Hierfür wurden neun Modulations- und Codierschemata spezifiziert. Die Coderaten können durch Punktieren eines Rate-1/3-Codes zwischen etwa 1/3 und 1/1 variieren. Die Modulation ist GMSK (Gaussian minimum shift keying = Gaußsches Minimal-Umtasten) oder 8-PSK (phase shift keying = Phasenumtasten). In 21 sind unterschiedliche Modulations- und Codierschemata (MCS) für EDGE gezeigt.
  • Für 3G-Systeme wurde HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access = Hochgeschwindigkeits-Abwärtsverbindungs-Paketzugriff) mit AMC anstelle einer schnellen Leistungssteuerung und variablem Streuungsfaktor spezifiziert, um den Datendurchsatz zu erhöhen. Abhängig von den Benutzerausrüstungsfähigkeiten (UE-Fähigkeiten; UE = user equipment) wurden 30 Modulations- und Codierschemata spezifiziert. Die Coderate kann zum Punktieren und einer Wiederholung des Rate-1/3-Codes zwischen etwa 1/6 und 1/1 variieren. Die Modulation kann zwischen QPSK (Quaternary Phase Shift Keying = Quartär-Phasenumtastung) und 16-QAM umgeschaltet werden. Bezüglich des Kompromisses von Durchsatz gegenüber Komplexität gegenüber Fehlerrate verwendet EDGE einen Faltungscode mit Gray-Abbildung und HSDPA verwendet einen Turbocode mit einer festen Anzahl von Iterationen mit Gray-Abbildung. Es ist jedoch keine weitere Anpassung möglich.
  • Um den Durchsatz zu optimieren, können so genannte unregelmäßige Codes, wie z. B. beschrieben in M. Luby, M. Mitzenmacher, A. Shokrollahi, D. Spielman, V. Stemann, „Practical Loss-Resilient Codes" in Proc. 29th Annu. ACM Symp. Theory of Computing, 1997, S. 150–159 oder B. Frey und D. MacKay, „Irregular turbo-like codes" and 2nd Intern. Symposium an Turbo codes, Brest, Frankreich, September 2000, S. 67–72, und in M. Tüchler and J. Hagenauer, „Exit charts of irregular codes" in Conference an Information Sciences and Systems (CISS), Princeton University, März 2002, für seriell- und parallel-verkettete Faltungscodes angewendet werden. In T. Richardson und R. Urbanke, „Design of low desity (sic) parity-check codes", IEEE Transactions an Information Theory, Bd. 47, S. 619–637, Februar 2001 sind Low Density Parity Check-(LDPC-)Codes (Geringe-Dichte-Paritätsprüfung-Codes) beschrieben, die eine Optimierung des iterativen Decodierverhaltens verketteter Codes ermöglichen. Ein unregelmäßiger Code in diesem Zusammenhang besteht aus Untercodes mit unterschiedlichen Coderaten, die verwendet werden, um Bruchteile der Datenbits innerhalb eines Datenblocks zu codieren. Das AMC-Konzept leidet jedoch unter dem Nachteil, dass eine flexiblere Anpassung an die Kanalqualität nur möglich ist, wenn neben der Coderate mehrere Optionen für das Modulationsschema verfügbar sind. Dies bedeutet, dass für eine bestimmte Coderate ein bestimmtes angepasstes Modulationsschema angewendet werden müsste. In diesem Fall würde die Komplexität eines Senders zunehmen, da eine Mehrzahl von Modulationsschemata, z. B. QPSK, 8-PSK, 16-QAM, 32-QAM usw., unterstützt werden müsste. Ein weiterer Nachteil der Ansätze des Stands der Technik resultiert aus der Tatsache, dass nur ein „hartes" Umschalten zwischen unterschiedlichen Modulationsschemata durchgeführt werden kann. Deshalb kann keine Feinanpassung des Durchsatzes in Bezug auf ein Anpassen einer Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol durchgeführt werden. Wenn z. B. ein QPSK-Modulationsschema verwendet wird, um einen Satz zu modulieren, der ein codiertes Bit aufweist, das aus einem Codieren von Informationsbits unter Verwendung eines Codierschemas resultiert, das eine bestimmte Codierrate aufweist, können nur zwei codierte Bits auf einen komplexen Signalraumkonstellationspunkt abgebildet werden, der ein Kanaleingangssymbol darstellt. Dies führt zu einer ineffizienten Ausnutzung der verfügbaren Bandbreite, da eine Feinanpassung an die verfügbare Kanalkapazität nicht möglich ist.
  • Um die Kanalkapazität effizienter auszunutzen, kann ein unterschiedliches Codierschema mit einer unterschiedlichen Coderate oder ein Punktierschema angewendet werden. Dieses Konzept ermöglicht eine Grobanpassung, da nicht jeder Bruchteil von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol, z. B. 0,658, erhalten werden kann. Die weitere Einschränkung resultiert aus der Tatsache, dass erlaubte, und deshalb mögliche Punktierschemata und Coderaten in Kommunika tionsstandards vordefiniert sind. Deshalb sind auch die Grobanpassungsmöglichkeiten, die den Ansätzen des Stands der Technik zugeordnet sind, eingeschränkt. Die früheren Ansätze leiden ferner unter der Tatsache, dass oft eine Vollkanalinformation als eine Kanalzustandsinformation, z. B. die momentane Kanalimpulsantwort, nötig ist, um die Anpassung durchzuführen.
  • Pinar Örmeci u. a.: „Adapted Bit-Interleaved Coded Modulation", IEEE Transactions an Communications, September 2001, S. 1.572–1.581 offenbart einen adaptiven BICM-Sender mit einem Faltungscodierer, einem Bitverschachteler, einem Modulator und einem Element zum Auswählen eines Signalsatzes, der zum Abbilden der Ausgabe des Bitverschachtelers auf Signale verwendet werden soll.
  • Dariush Divsalar u. a.: „Iterative Turbo Decoder Analysis Based an Density Evolution", IEEE Journal an Selected Areas in Communications, Bd. 19, Nr. 5, Mai 2005, S. 891–907 analysiert verkettete Mischungscodes.
  • M. Tüchler und J. Hagenauer, „EXIT charts of irregular codes", Proceedings of the Annual Princeton Conference an Information Sciences and Systems, 20. März 2002, S. 748–753 verwenden einen unregelmäßigen Code unter Verwendung unterschiedlicher Untercodes mit unterschiedlichen Raten.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein effizientes Konzept für eine Feinanpassung des Informationsdurchsatzes bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Satzes von Kanaleingangssymbolen gemäß Anspruch 1 oder durch eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Mehrzahl von Informationsbits aus einem Satz von Kanalausgangssymbolen gemäß Anspruch 10 oder durch ein Verfahren zum Bereitstellen eines Satzes von Kanaleingangssymbolen gemäß Anspruch 20 oder durch ein Verfahren zum Bereitstellen einer Mehrzahl von Informationsbits gemäß Anspruch 21 oder durch ein Computerprogramm gemäß Anspruch 22 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Feinanpassung des Informationsdurchsatzes durchgeführt werden kann, wenn eine Übertragung einer beliebigen Anzahl codierter Bits pro Satz von Kanaleingangssymbolen, d. h. eine Übertragung einer beliebigen Anzahl von Informationsbits pro Satz von Kanaleingangssymbolen mit einer Mehrzahl von Kanaleingangssymbolen erzielt werden kann. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass der Informationsdurchsatz feinangepasst werden kann, wenn ein Satz von Kanaleingangssymbolen aus einem Anwenden zumindest zweier unterschiedlicher Modulationsschemata oder unterschiedlicher Abbildungsschemata auf nachfolgende Untersätze von codierten Bits erhalten wird, wobei die nachfolgenden Untersätze codierter Bits aus einem Zuweisen nachfolgender Gruppen aufeinander folgender codierter Bits eines Satz codierter Bits zu den nachfolgenden Untersätzen codierter Bits erhalten werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die unterschiedlichen Charakteristika unterschiedlicher Modulations- oder Abbildungsschemata innerhalb eines Satzes codierter Bits (eines Blocks codierter Bits) kombiniert, so dass der Satz von Kanaleingangssymbolen eine durchschnittliche Anzahl von Bits pro Kanaleingangssymbol aufweist, die jede erwünschte durchschnittliche Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol in dem Satz von Kanaleingangssymbolen sein kann. Die durchschnittliche Anzahl von Bits pro Kanaleingangssymbol kann z. B. durch Addieren aller Informationsbits, die allen Kanaleingangssymbolen zugewiesen sind, die in dem Satz von Kanaleingangssymbolen beinhaltet sind, und Teilen eines Ergebnisses der Addition durch eine Anzahl von Kanaleingangssymbolen in dem Satz von Kanaleingangssymbolen erhalten werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Charakteristika aller möglichen Modulationsschemata aus der Kombination von minimal zwei Modulationsschemata erzeugt werden. So müssen ein Sender und ein Empfänger nur die beiden Modulationsschemata unterstützen.
  • Wenn eine große Anzahl von Bits verwendet wird, um die Verhältnisse der zugrunde liegenden Modulationsschemata zu charakterisieren, kann eine willkürliche genaue Anpassung an den Kommunikationskanal erzielt werden. Anstelle eines „harten" Umschaltens zwischen unterschiedlichen Modulationsschemata wird ein „weiches" Anpassungsschema bereitgestellt. Deshalb kann eine beliebige Anpassung des Informationsdurchsatzes erzielt werden, ohne eine Komplexität der Empfänger- oder Senderarchitektur wesentlich zu erhöhen. Ferner kann, da die Charakteristika unterschiedlicher Modulationsschemata ausgenutzt werden, um die erwünschte durchschnittliche Anzahl von Bits pro Kanaleingangssymbol in dem Satz von Kanaleingangssymbolen zu erzielen, das erfindungsgemäße Konzept in einer beliebigen standardkonformen Übertragungsplattform implementiert werden, da gemäß der vorliegenden Erfindung ein Zusammenführen beliebiger Modulations- oder Abbildungsschemata möglich ist, um die durchschnittliche Anzahl von Informationsbits zu erhalten. Ferner besteht ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass die Feinanpassung des Informationsdurchsatzes auf eine Coderate eines Codierers eingestellt werden kann, der zum Codieren von Informationsbits angewendet wird, um codierte Bits bereitzustellen, ohne die Notwendigkeit eines Veränderns des Codierungsschemas durch z. B. Punktieren usw. Deshalb können die erfindungsgemäßen Konzepte für eine Feinanpassung des Informationsdurchsatzes in Kombination mit einem beliebigen Codierungsschema angewendet werden.
  • Ferner ermöglicht, da eine beliebige durchschnittliche Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol erzielt werden kann, der erfindungsgemäße Feinanpassungsansatz eine effizientere Bandbreitenausnutzung, da die durchschnittliche Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol in feinen Stufen erhöht werden kann, so dass eine bessere Annäherung an die erzielbare Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol, die durch die Kanalkapazität eingeschränkt ist, erzielt werden kann.
  • Ähnliche Vorteile können erzielt werden, wenn das erfindungsgemäße Konzept auf eine unregelmäßige Decodierung und/oder Abbildung angewendet wird. Von der geringen Anzahl von Abbildungen oder Vorcodierern ist ein großer Satz an Möglichkeiten durch eine Kombination der zugrunde liegenden Systeme gegeben. So können die Anforderungen an Komplexität und Fehlerrate ohne weiteres in einer genauen Weise umgesetzt werden. Die Konvergenz des erfindungsgemäßen Systems kann ferner unter Verwendung von unregelmäßigen Schemata aufgrund einer großen Anzahl von Kombinationsmöglichkeiten optimiert werden. Ferner ist es einfacher, zwischen Abbildungen oder Vorcodierern umzuschalten, als den Speicher des äußeren Kanalcodes umzuschalten, um das Fehlerratenverhalten für eine bestimmte Komplexität auszuwählen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren detaillierter beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bereitstellen eines Satzes von Kanaleingangssymbolen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bereitstellen eines Satzes von Kanaleingangssymbolen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bereitstellen einer Mehrzahl von Informationsbits gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 4 die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereitstellen einer Mehrzahl von Informationsbits gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 5 das Modell des erfindungsgemäßen Systems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 6 das Modell des erfindungsgemäßen Systems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 7 unterschiedliche Übertragungsfunktionen für unterschiedliche Kanalcodes gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 8 Übertragungsfunktionen für parallele verkettete Codes;
  • 9 unterschiedliche Abbildungen mit Entscheidungsregionen gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 10 Übertragungsfunktionen unterschiedlicher Abbildungen;
  • 11 eine Vorcodiererarchitektur gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 12 eine Vorcodiereranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 13 Übertragungsfunktionen;
  • 14 einen Aufbau unregelmäßiger Schemata gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 15 Übertragungsfunktionen gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 16 Übertragungsfunktionen gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 17 Übertragungsfunktionen gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 18 Übertragungsfunktionen gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 19 Übertragungsfunktionen gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 20 Übertragungsfunktionen gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 21 Modulationscodierungsschemata für EDGE.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bereitstellen eines Satzes von Kanaleingangssymbolen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Die Vorrichtung weist eine Verarbeitungseinheit 101 mit einem Eingang und einem Ausgang, der mit einer Einrichtung 103 zum unterschiedlichen Verarbeiten gekoppelt ist, auf. Die Einrichtung 103 zum unterschiedlichen Verarbeiten weist einen Ausgang zum Bereitstellen eines Satzes von Kanaleingangssymbolen und einen weiteren Eingang auf, mit dem eine Einrichtung 105 zum Bereitstellen von Kanalkapazitätsinformationen gekoppelt ist.
  • Die Verarbeitungseinheit 101 ist zum Codieren einer Mehrzahl von Informationsbits wirksam, um einen Satz verarbeiteter Werte über den Ausgang bereitzustellen. Der Satz verarbeiteter Werte könnte ein Block codierter Bits sein, der aus einem Codieren der Informationsbits unter Verwendung von z. B. einem Faltungscodierer mit einer Codierrate von z. B. 0,5 resultiert. Zusätzlich könnte die Verarbeitungseinheit einen Verschachteler zum Verschachteln der codierten Bits aufweisen, um einen Block verschachtelter Bits als den Satz verarbeiteter Werte bereitzustellen. Wie in 1 dargestellt ist, weist der Satz verarbeiteter Werte eine Anzahl aufeinander folgender Untersätze verarbeiteter Werte auf, wobei die Anzahl aufeinander folgender Untersätze verarbeiteter Werte in dem Satz verarbeiteter Werte resultiert. Aus Gründen der Vereinfachung zeigt 1 den Fall, in dem der Satz verarbeiteter Werte in zwei nachfolgende Untersätze verarbeitete Werte unterteilt ist, nämlich einen ersten Untersatz 107 verarbeiteter Werte und einen zweiten Untersatz 109 verarbeiteter Werte. Es wird an dieser Stelle hervorgehoben, dass der Satz verarbeiteter Werte einem Block codierter Werte entspricht, der durch den Codierer bereitgestellt wird, den die Verarbeitungseinheit 101 umfasst. Deshalb ist der Satz verarbeiteter Werte der gleichen Codierrate des Codierers zugeordnet.
  • Um die Feinanpassung des Informationsdurchsatzes zu erzielen, ist die Einrichtung 103 zum unterschiedlichen Verarbeiten zum unterschiedlichen Verarbeiten der Anzahl aufeinander folgender Untersätze verarbeiteter Werte wirksam, um den Satz von Kanaleingangssymbolen mit einer erwünschten durchschnittlichen Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol bereitzustellen. Hierfür ist die Einrichtung 103 zum unterschiedlichen Verarbeiten wirksam, um unterschiedliche Verarbeitungsschemata auf jeden Untersatz verarbeiteter Werte anzuwenden, z. B. auf den ersten Untersatz 107 verarbeiteter Werte und auf den zweiten Untersatz 109 verarbeiteter Werte. Um ein optimales Anpassungsverhalten zu erzielen, verwendet die Einrichtung 103 zum unterschiedlichen Verarbeiten Kanalkapazitätsinformationen, die durch die Einrichtung 105 zum Bereitstellen von Kanalkapazitätsinformationen bereitgestellt werden, um die unterschiedlichen Verarbeitungsschemata auf jeden Untersatz verarbeiteter Werte anzuwenden, so dass die durchschnittliche Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol in dem Satz von Kanaleingangssymbolen näher an einer erzielbaren Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol ist, wobei die erzielbare Anzahl durch die Kanalkapazität eingeschränkt ist, die durch das Shannon-Theorem beschrieben ist, als eine Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol ohne unterschiedliche Verarbeitung der Anzahl aufeinander folgender Untersätze verarbeiteter Werte, z. B. wenn das gleiche Verarbeitungsschema auf alle verarbeiteten Werte in dem Satz verarbeiteter Werte angewendet wird. Da die Einrichtung 103 zum unterschiedlichen Verarbeiten zum Anwenden unterschiedlicher Verarbeitungsschemata auf unterschiedliche aufeinander folgende Untersätze verarbeiteter Werte in Abhängigkeit von den Kanalkapazitätsinformationen wirksam ist, kann eine optimale Anpassung oder Einstellung der Datenrate auf die momentanen Kanalbedingungen erzielt werden. Dieser Vorteil wird ohne die Notwendigkeit einer vollständigen Kenntnis des Kommunikationskanals (z. B. Kanalkoeffizienten) nur auf der Basis von Kanalkapazitätsinformationen erzielt.
  • Die Einrichtung 105 zum Bereitstellen von Kanalkapazitätsinformationen kann z. B. zum Bereitstellen eines Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR; signal-to-noise ratio), von Informationen über eine Rauschleistung in dem Kommunikationskanal, Informationen über Schwundcharakteristika des (drahtlosen) Kommunikationskanals usw. wirksam sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Einrichtung 105 zum Bereitstellen von Kanalkapazitätsinformationen diese von einem entfernten Kommunikationsempfänger empfangen, der zum Einschätzen des oben erwähnten Parameters und Zurücksenden desselben an den Sender, der die erfindungsgemäße Vorrichtung haust, über z. B. einen zusätzlichen Kommunikationskanal wirksam ist.
  • Um die aufeinander folgenden Untersätze verarbeiteter Werte unterschiedlich zu verarbeiten, kann die Einrichtung 103 zum unterschiedlichen Verarbeiten eine Einrichtung zum unterschiedlichen Abbilden der aufeinander folgenden Untersätze verarbeiteter Werte auf unterschiedliche Signalraumkonstellationen aufweisen, um den Satz von Kanaleingangssymbolen mit der durchschnittlichen Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol zu erhalten. Die Einrichtung zum unterschiedlichen Abbilden könnte z. B. wirksam sein, um den ersten Untersatz verarbeiteter Werte auf eine Mehrzahl komplexer Signalraumkonstellationspunkte abzubilden, die einem Abbildungsschema zugeordnet sind, z. B. 32QAM, um eine erste Mehrzahl von Kanaleingangssymbolen für den Satz von Kanaleingangssymbolen zu erhalten. Entsprechend ist die Einrichtung zum unterschiedlichen Abbilden zum Abbilden des zweiten Untersatzes verarbeiteter Werte auf eine weitere Mehrzahl von Signalraumkonstellationspunkten unter Verwendung eines weiteren Abbildungsschemas, wie z. B. QPSK, wirksam, um eine zweite Mehrzahl von Kanaleingangssymbolen zu erhalten, wobei die erste und die zweite Mehrzahl der Kanaleingangssymbole den Satz von Kanaleingangssymbolen bilden.
  • Ein unterschiedliches Modulieren umfasst vorzugsweise die Verwendung unterschiedlicher Signalkonstellationen (64QAM, 16QAM, 8-PSK, QPSK) zur Anpassung des Durchsatzes. Ein unterschiedliches Abbilden umfasst vorzugsweise die Verwendung unterschiedlicher Abbildungsschemata, d. h. Bitausgleichsschemata (z. B. Gray, Partitionierung), angesichts einer spezifischen Signalkonstellation. Bei unterschiedlicher Abbildung ist es möglich, die Fehlerrate und die Komplexität in Bezug auf die erforderliche Anzahl von Decodieriterationen an dem Empfänger einzustellen. Die Modulation zu einer Träger-(Hoch-)Frequenz wird hier nicht berücksichtigt.
  • Allgemein ausgedrückt ist die Einrichtung zum unterschiedlichen Abbilden zum unterschiedlichen (oder individuellen) Abbilden der aufeinander folgenden Untersätze verarbeiteter Werte auf unterschiedliche Signalraumkonstellationen, die durch unterschiedliche Abbildungsschemata definiert sind, unter Verwendung eines unterschiedlichen Abbildungsschemas für jeden Untersatz verarbeiteter Werte wirksam, um den Satz von Kanaleingangssymbolen zu erhalten. Die Einrichtung zum unterschiedlichen Abbilden ist z. B. wirksam, um m aufeinander folgende verarbeitete Werte eines Untersatzes verarbeiteter Werte, z. B. des ersten Untersatzes verarbeiteter Werte, auf eine 2m-äre Signalraumkonstellation abzubilden. Die Einrichtung zum unterschiedlichen Abbilden verwendet z. B. eine Gray- oder Satzpartitionierungs-Abbildung mit einer QAM- oder einer PSK-Signalkonstellation unterschiedlicher Größe, um nur einige Möglichkeiten zu nennen. Es wird jedoch darauf verwiesen, dass die vorliegende Erfindung für willkürliche Signalkonstellationen und Abbildungen nützlich ist. Diesbezüglich können eine Gray- und eine Satzpartitionierung als eine Abbildungsmöglichkeit angesehen werden, während QAM und PSK als ein Signalkonstellations- oder Modulationsschema angesehen werden können.
  • Ferner könnte die Einrichtung zum unterschiedlichen Abbilden wirksam sein, um für einen Untersatz eine codierte Abbildung durchzuführen, die eine Codierung, die einem Codierschema zugeordnet ist, und eine Abbildung kombiniert.
  • Die Einrichtung 103 zum unterschiedlichen Verarbeiten könnte eine Einrichtung zum unterschiedlichen Modulieren der aufeinander folgenden Untersätze verarbeiteter Werte aufweisen, um den Satz von Kanaleingangssymbolen bereitzustellen.
  • Die Einrichtung 103 zum unterschiedlichen Verarbeiten könnte ferner eine Einrichtung zum unterschiedlichen Vorcodieren der aufeinander folgenden Untersätze verarbeiteter Werte aufweisen, um abzubildende aufeinander folgende verarbeitete Untersätze von Werten zu erhalten, um den Satz von Kanaleingangssymbolen zu erhalten. Die Einrichtung zum unterschiedlichen Vorcodieren z. B. könnte zum Vorcodieren des aufeinander folgenden Untersatzes verarbeiteter Werte unter Verwendung unterschiedlicher Vorcodierungsschemata mit einer Coderate gleich 1 wirksam sein, um aufeinander folgende vorcodierte Untersätze von Werten als die aufeinander folgenden Untersätze verarbeiteter Werte bereitzustellen. In anderen Worten, die Einrichtung zum unterschiedlichen Vorcodieren (Vorcodierer) führt zusätzliche Komplexität ein, die an dem Empfänger zum Erhalten besserer Schätzwerte der Kanalinformationsbits ohne Einführung zusätzlicher Redundanz ausgenutzt werden kann. Die unterschiedlichen Vorcodierungsschemata sind z. B. für jeden Untersatz verarbeiteter Werte rekursiv, so dass an dem Empfänger ein iteratives Entvorcodierungsschema, möglicherweise in Kombination mit einem weiteren Decodierschema, angewendet werden kann.
  • Die Einrichtung zum unterschiedlichen Modulieren (Modulator) der aufeinander folgenden Untersätze verarbeiteter Werte ist gemäß der vorliegenden Erfindung zum Modulieren aufeinander folgender Untersätze verarbeiteter Werte auf unterschiedliche Signalraumkonstellationen unter Verwendung eines unterschiedlichen Modulationsschemas oder einer unterschiedlichen Signalkonstellation für jeden Untersatz verarbeiteter Werte wirksam, um die Kanaleingangssymbole zu erhalten. Die Einrichtung zum unterschiedlichen Modulieren z. B. ist wirksam, um m aufeinander folgende Werte eines Untersatzes verarbeiteter Werte, z. B. des ersten Untersatzes verarbeiteter Werte, auf eine 2m-äre Signalraumkonstellation abzubilden, um den Satz von Kanaleingangssymbolen bereitzustellen. Die Einrichtung zum unterschiedlichen Abbilden verwendet z. B. eine Gray- oder eine Satzpartitionierungsabbildung mit einer QAM- oder einer PSK-Signalkonstellation unterschiedlicher Größe, um nur einige Möglichkeiten zu nennen. Ferner könnte die erfindungsgemäße Einrichtung zum unterschiedlichen Modellieren wirksam sein, um für jeden Unteratz eine codierte Modulation durchzuführen, die eine Codierung und eine Modulation kombiniert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Einrichtung 103 zum unterschiedlichen Verarbeiten auch nur die Einrichtung zum unterschiedlichen Abbilden (Abbilder) oder die Einrichtung zum unterschiedlichen Modulieren (Modulator) aufweisen. Ferner kann die Einrichtung zum unterschiedlichen Verarbeiten eine Kombination aufweisen, die eine Verkettung der Einrichtung zum unterschiedlichen Abbilden und der Einrichtung zum unterschiedlichen Vorcodieren umfasst, oder eine Verkettung, die die Einrichtung zum unterschiedlichen Modulieren und die Einrichtung zum unterschiedlichen Vorcodieren umfasst. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Kanalkapazitätsinformationen an die Einrichtung zum unterschiedlichen Verarbeiten geliefert, so dass die Einrichtung zum unterschiedlichen Abbilden oder die Einrichtung zum unterschiedlichen Modulieren und/oder die Einrichtung zum unterschiedlichen Vorcodieren die Kanalkapazitätsinformationen empfangen kann, um die erforderlichen unterschiedlichen Verarbeitungsschritte durchzuführen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Verarbeitungseinheit 101 einen Codierer mit einer Coderate, die kleiner oder gleich 1 ist, zum Codieren der Mehrzahl von Informationsbits, die über den Eingang bereitgestellt werden, auf, um codierte Bits als den Satz verarbeiteter Werte bereitzustellen. Wahlweise könnte die Verarbeitungseinheit einen Verschachteler zum Verschachteln der codierten Bits aufweisen, um verschachtelte Werte als den Satz verarbeiteter Werte bereitzustellen. Ferner könnte die Verarbeitungseinheit 101 ferner einen Abbilder zum Abbilden der codierten Bits (codierten Werte) oder der verschachtelten Werte auf eine Signalraumkonstellation, die allen Werten gemein ist, aufweisen, um Signalraumkonstellationspunkte (Werte) als die verarbeiteten Werte bereitzustellen. In anderen Worten, der Abbilder ist wirksam, um das gleiche Abbildungsschema, das ein codiertes Abbildungsschema sein kann, auf den Satz codierter Bits oder der verschachtelten Werte anzuwenden, um die (komplexwertigen) Signalraumkonstellationswerte als die verarbeiteten Werte bereitzustellen. Der Abbilder, den die Verarbeitungseinheit 101 umfasst, ist z. B. wirksam, um m aufeinander folgende verschachtelte Werte auf 2m-äre Signalraumkonstellationspunkte aus z. B. einer der zuvor erwähnten Signalraumkonstellationen abzubilden. In diesem Fall weisen die nachfolgenden Untersätze verarbeiteter Werte komplexe Signalraumkonstellationspunkte (Signalraumvertreter) auf. Um die erwünschte durchschnittliche Anzahl von Informationsbits in einem Satz von Kanaleingangssymbolen zu erzielen, weist die Einrichtung 103 zum unterschiedlichen Verarbeiten die Einrichtung zum unterschiedlichen Modulieren auf, wobei die Einrichtung zum unterschiedlichen Modulieren zum unterschiedlichen Modulieren des Untersatzes verarbeiteter Werte durch z. B. Umorganisieren der Signalraumkonstellationspunkte oder durch Anwenden unterschiedlicher Modulationsschemata oder Signalkonstellationen durch z. B. unterschiedliches Modulieren eines Trägers wirksam ist, um den Satz von Kanaleingangssymbolen bereitzustellen.
  • Zusätzlich könnte die Verarbeitungseinheit 101 ferner einen Vorcodierer zum Vorcodieren der verschachtelten Werte oder der codierten Werte (codierten Bits) unter Verwendung eines Codes mit einer Coderate gleich 1 aufweisen, um die verarbeiteten Werte bereitzustellen. Der Vorcodierer ist z. B. zum Anwenden eines der oben erwähnten Vorcodierungsschemata wirksam und weist eine Struktur auf, die gleich der Struktur der Einrichtung zum unterschiedlichen Vorcodieren ist, mit der Ausnahme, dass das gleiche Vorcodierungsschema auf den vollständigen Satz codierter oder verschachtelter Werte angewendet wird.
  • Um den Untersatz verarbeiteter Werte zu erhalten, könnte die in 1 gezeigte Vorrichtung ferner eine Folgesteuerung zum Zuweisen aufeinander folgender Gruppen aufeinander folgender verarbeiteter Werte zu aufeinander folgenden Untersätzen verarbeiteter Werte aufweisen. Mit anderen Wor ten, die Folgesteuerung ist zum Bereitstellen einer Zeitgebungsinformation wirksam, die eine jeweilige Anzahl von (momentanen) aufeinander folgenden verarbeiteten Werten, die einem jeweiligen Untersatz verarbeiteter Werte zugewiesen werden sollen, anzeigt. Wahlweise kann die Folgesteuerung zum Unterteilen des Satzes verarbeiteter Werte in aufeinander folgende Untersätze verarbeiteter Werte wirksam sein. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Folgesteuerung wird später detailliert erläutert.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bereitstellen eines Satzes von Kanaleingangssymbolen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Die Vorrichtung aus 2 weist einen Codierer 201 mit einem Eingang zum Empfangen von Informationsbits und einem Ausgang zum Bereitstellen codierter Bits an einen Verschachteler 203 auf. Der Verschachteler 203 weist einen Ausgang auf, der mit einer Einrichtung 205 zum unterschiedlichen Vorcodieren gekoppelt ist. Die Einrichtung 205 zum unterschiedlichen Vorcodieren weist einen Ausgang, der mit einer Einrichtung 207 zum unterschiedlichen Abbilden gekoppelt ist, und einen weiteren Eingang auf, mit dem eine Folgesteuerung 209 gekoppelt ist.
  • Die Einrichtung 207 zum unterschiedlichen Abbilden weist einen Ausgang, der mit einem Kommunikationskanal gekoppelt ist, zum Bereitstellen modulierter Kanaleingangssymbole, die in den Kommunikationskanal eingegeben werden sollen, auf. Die Einrichtung zum unterschiedlichen Abbilden führt eine Abbildung und eine Modulation durch und umfasst vorzugsweise eine Einrichtung zum Auswählen einer Signalkonstellation und eine Einrichtung zum Auswählen einer Abbildung (Bitetikettierung).
  • Der Codierer 201 könnte z. B. wirksam sein, um die Informationsbits unter Verwendung eines Faltungscodierungsschemas, das adaptiv sein kann, mit einer Coderate zu codieren, die kleiner oder gleich 1 ist, so dass eine Redundanz eingeführt wird, um die Informationsbits zu schützen. Nach dem Verschachteln wird der Satz verarbeiteter Werte, die durch den Verschachteler 203 bereitgestellt werden, an die Einrichtung 205 zum unterschiedlichen Vorcodieren geliefert, die zum unterschiedlichen Vorcodieren der aufeinander folgenden Untersätze verarbeiteter Werte wirksam ist, indem die Zeitgebungsinformationen, die durch die Folgesteuerung 209 bereitgestellt werden, ausgenutzt werden. Die unterschiedlich vorcodierten aufeinander folgenden Untersätze verarbeiteter Werte werden an die Einrichtung 207 zum unterschiedlichen Abbilden geliefert. Wie zuvor erwähnt wurde, könnte die Einrichtung 207 zum unterschiedlichen Abbilden wahlweise zum Empfangen der Zeitgebungsinformationen wirksam sein, um sicherzustellen, dass eine korrekte Entscheidung bezüglich einer weiteren Verarbeitung eines jeweiligen Untersatzes von verarbeiteten Werten, die durch die Einrichtung 205 zum unterschiedlichen Vorcodieren (Vorcodierer) bereitgestellt werden, getroffen wird. Die Einrichtung 207 zum unterschiedlichen Abbilden (Abbilder) ist zum Abbilden der aufeinander folgenden Untersätze, die durch den Vorcodierer bereitgestellt werden, auf unterschiedliche Signalraumkonstellationen wirksam, wie oben erläutert wurde. Es soll angemerkt werden, dass die aufeinander folgenden Untersätze verarbeiteter Werte der Reihe nach verarbeitet werden. So ist der Satz von Kanaleingangssymbolen, der durch die Einrichtung 207 zum unterschiedlichen Abbilden bereitgestellt wird, ein serieller, komplexwertiger Datenstrom, der vorzugsweise unter Anwendung der gleichen Signalkonstellation auf alle Kanaleingangssymbole, die durch die Einrichtung 207 zum unterschiedlichen Abbilden bereitgestellt werden, moduliert wird. Da die Einrichtung 207 zum unterschiedlichen Abbilden Auswähler für Signalkonstellationen und Abbildungen umfasst, kann ein beliebiges Abbildungsschema für beliebige nachfolgende Untersätze verarbeiteter Werte durchgeführt werden, so dass eine Feinanpassung des Informationsdurchsatzes erzielt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Mehrzahl von Informationsbits aus einem Satz von Kanalausgangssymbolen, die aus einem Übertragen eines Satzes von Kanaleingangssymbolen durch einen Kommunikationskanal resultieren, bereit. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereitstellen der Mehrzahl von Informationsbits ist zum Durchführen von Verarbeitungsschritten wirksam, die umgekehrt zu denjenigen sind, die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereitstellen des Satzes von Kanaleingangssymbolen, die oben erläutert wurde, durchgeführt werden.
  • 3 zeigt ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bereitstellen der Mehrzahl von Informationsbits gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Die Vorrichtung aus 3 weist eine Einrichtung 301 zum unterschiedlichen Rückverarbeiten mit einem Eingang und einem Ausgang auf, wobei der Ausgang mit einem Eingang einer Rückverarbeitungseinheit 303 gekoppelt ist, die einen Ausgang zum Bereitstellen von Informationsbits oder einem Schätzwert derselben aufweist.
  • Die Einrichtung 301 zum unterschiedlichen Rückverarbeiten ist zum Empfangen eines Satzes von Kanalausgangssymbolen wirksam, der aufeinander folgende Untersätze von Kanalausgangssymbolen aufweist, wie in 3 dargestellt ist. Wie oben erwähnt wurde, ist der Satz von Kanalausgangssymbolen eine empfangene Version des Satzes von Kanaleingangssymbolen, die durch den Kommunikationskanal übertragen werden. An einem Sender weist der Satz von Kanaleingangssymbolen eine Anzahl aufeinander folgender Untersätze von Kanaleingangssymbolen auf, wobei die aufeinander folgenden Untersätze von Kanaleingangssymbolen aus einem unterschiedlichen Verarbeiten aufeinander folgender Untersätze verarbeiteter Werte aus einem Satz von verarbeiteten Werten erhalten werden, wobei der Satz verarbeiteter Werte aus einem Codieren einer Mehrzahl von Informationsbits unter Verwendung von z. B. einem Codierschema erhalten wird, das eine Codierrate aufweist, die kleiner als 1 ist.
  • Bei einem ersten Schritt ist die Einrichtung 301 zum unterschiedlichen Rückverarbeiten zum unterschiedlichen Rückverarbeiten der Anzahl aufeinander folgender Untersätze von Kanalausgangssymbolen wirksam, um aufeinander folgende Untersätze rückverarbeiteter Werte zu erhalten, die über den Ausgang der Einrichtung 301 zum unterschiedlichen Rückverarbeiten an die Rückverarbeitungseinheit 303 geliefert werden. Die Rückverarbeitungseinheit 303 ist zum Decodieren des Satzes rückverarbeiteter Werte wirksam, der die aufeinander folgenden Untersätze rückverarbeiteter Werte aufweist, um die Mehrzahl von Informationsbits zu erhalten oder einen Schätzwert derselben zu erhalten.
  • Wie oben erwähnt wurde, ist die Vorrichtung aus 3 zum Durchführen von Operationen wirksam, die umgekehrt zu denjenigen sind, die an dem Sender durchgeführt werden. Insbesondere kann die Einrichtung 301 zum unterschiedlichen Rückverarbeiten eine Einrichtung zum unterschiedlichen Demodulieren (Demodulator) der aufeinander folgenden Untersätze von Kanalausgangssymbolen aufweisen, um den Satz rückverarbeiteter Werte zu erhalten, der die Mehrzahl der aufeinander folgenden Sätze rückverarbeiteter Werte aufweist, oder eine Einrichtung zum unterschiedlichen Rückabbilden der aufeinander folgenden Untersätze von Kanalausgangssymbolen unter Verwendung unterschiedlicher Signalraumkonstellationen, um den Satz rückverarbeiteter Werte zu erhalten. Insbesondere kann die Einrichtung zum unterschiedlichen Demodulieren zum unterschiedlichen Demodulieren des aufeinander folgenden Untersatzes von Kanalausgangssymbolen gemäß unterschiedlichen Modulationsschemata wirksam sein, die auf eine Modulation der Kanaleingangssym bole an dem Sender angewendet werden, wie oben erläutert wurde. Entsprechend kann die Einrichtung zum unterschiedlichen Rückabbilden zum Anwenden unterschiedlicher Rückabbildungsschemata für nachfolgende Sätze rückverarbeiteter Werte wirksam sein, wobei diese Schemata umgekehrt zu den unterschiedlichen Abbildungsschemata sind, die zum Abbilden aufeinander folgender Untersätze verarbeiteter Werte an dem Sender angewendet werden.
  • Die Einrichtung zum unterschiedlichen Demodulieren z. B. ist zum Demodulieren eines Untersatzes von Kanalausgangssymbolen unter Verwendung einer Gray- oder Satzpartitionierungsrückabbildung mit einer QAM- oder einer PSK-Signalkonstellation unterschiedlicher Größe wirksam, um nur einige Möglichkeiten zu nennen, um einen Untersatz rückverarbeiteter Werte an die Rückverarbeitungseinheit 303 zu liefern.
  • Entsprechend könnte die Einrichtung zum unterschiedlichen Rückabbilden zum unterschiedlichen Rückabbilden der Anzahl von Untersätzen von Kanalausgangssymbolen unter Verwendung unterschiedlicher 2m-ärer Rückabbildungsschemata wirksam sein, um die aufeinander folgenden Untersätze rückverarbeiteter Werte zu erhalten. Die 2m-ären Rückabbildungsschemata könnten ein Gray- oder ein Satzpartitionierungs-Rückabbildungsschema mit einer QAM- oder einer PSK-Signalkonstellation unterschiedlicher Größe sein, um nur einige Möglichkeiten zu nennen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung könnten die aufeinander folgenden Untersätze rückverarbeiteter Werte vorcodierte Werte aufweisen, die durch ein Verwenden unterschiedlicher Vorcodierungsschemata an dem Sender erhalten werden. In diesem Fall könnte die Einrichtung 301 zum unterschiedlichen Rückverarbeiten ferner eine Einrichtung zum unterschiedlichen Entvorcodieren der aufeinander folgenden Untersätze rückverarbeiteter Werte unter Verwendung unterschiedlicher Entvorcodierungsschemata aufweisen, um aufeinander folgende entvorcodierte Untersätze rückverarbeiteter Werte als die nachfolgenden Untersätze rückverarbeiteter Werte zu erhalten, wobei alle aufeinander folgenden Untersätze rückverarbeiteter Werte zusammen in dem Satz rückverarbeiteter Werte resultieren, der an die Rückverarbeitungseinheit 303 geliefert wird. Die Einrichtung zum Entvorcodieren (Entvorcodierer) z. B. ist ein Maximum-a posteriori- oder ein Maximale-Wahrscheinlichkeit-Entvorcodierer, der ein iteratives Vorcodierungsschema basierend auf z. B. einem Trellis-Diagramm durchführt.
  • Die Rückverarbeitungseinheit 303 könnte einen Entschachteler zum Entschachteln des Satzes rückverarbeiteter Werte aufweisen, um entschachtelte Werte zu erhalten, sowie einen Decodierer zum Decodieren der entschachtelten Werte, um die Mehrzahl von Informationsbits zu erhalten oder um einen Schätzwert derselben zu erhalten.
  • Der Decodierer könnte zum Bestimmen weicher Ausgangswerte, die den verschachtelten Werten zugeordnet sind, wirksam sein, wobei die weichen Ausgangswerte eine Zuverlässigkeit der Rückverarbeitungsschematas anzeigen, z. B. Decodieren, Rückabbildung, Entvorcodierung und Demodulation.
  • Der Decodierer könnte z. B. zum Bereitstellen besserer Schätzwerte der verschachtelten Werte während eines Decodierens der verschachtelten Werte wirksam sein. Diese Nebeninformationen können an die Einrichtung 301 zum unterschiedlichen Rückverarbeiten geliefert werden, um eine Leitung der Einrichtung zum unterschiedlichen Demodulieren oder die Leistung der Einrichtung zum unterschiedlichen Rückabbilden oder eine Leistung der Einrichtung zum unterschiedlichen Entvorcodieren zu verbessern. Der Decodierer ist z. B. mit der Einrichtung zum unterschiedlichen Demodulieren oder mit der Einrichtung zum unterschiedlichen Rückabbilden zum iterativen Reduzieren eines Demodulationsfehlers oder eines Rückabbildungsfehlers gekoppelt, so dass bessere Schätzwerte von Kanaleingangssymbolen erhalten werden können.
  • Wahlweise könnte der Decodierer nur die weichen Ausgangswerte, die den entschachtelten Werten zugeordnet sind, an die Einrichtung zum unterschiedlichen Demodulieren oder an die Einrichtung zum unterschiedlichen Rückabbilden oder an die Einrichtung zum unterschiedlichen Entvorcodieren liefern, so dass eine Leistungsverbesserung an einer momentanen Rückverarbeitungsstufe erhalten werden kann. Wie oben erwähnt wurde, kann die Leistungsverbesserung iterativ erzielt werden. Der Decodierer ist z. B. mit der Einrichtung zum unterschiedlichen Demodulieren oder mit der Einrichtung zum unterschiedlichen Rückabbilden über einen Verschachteler gekoppelt, so dass die Einrichtung 301 zum unterschiedlichen Rückverarbeiten bessere Schätzwerte rückverarbeiteter Werte empfängt. Ausgehend von diesen Informationen kann die Einrichtung 301 zum unterschiedlichen Rückverarbeiten die rückverarbeiteten Werte, die an die Rückverarbeitungseinheit 303 geliefert werden, mit den besseren Schätzwerten der rückverarbeiteten Werte vergleichen, die durch den Decodierer bereitgestellt werden, so dass bei einem ersten Iterationsschritt eine erste Leistungsverbesserung erzielt werden kann. Bei einem weiteren Iterationsschritt empfängt die Rückverarbeitungseinheit 303 verbesserte Schätzwerte rückverarbeiteter Werte und der Decodierer führt basierend darauf bessere Schätzwerte an die Einrichtung 301 zum unterschiedlichen Rückverarbeiten zurück usw.
  • Nach einer Anzahl von Iterationsschritten, z. B. nach zehn Iterationsschritten, läuft das empfangende System auf seinen stabilen Empfangszustand zu.
  • Entsprechend könnte die Einrichtung zum Entvorcodieren zum unterschiedlichen und iterativen Entvorcodieren der aufeinander folgenden Untersätze verarbeiteter Werte wirksam sein, wobei die Einrichtung zum Entvorcodieren mit dem Decodierer zum Empfangen besserer Schätzwerte entvorcodierter Werte gekoppelt ist, um Iterationsschritte durchzufüh ren, die für ein Reduzieren eines Entvorcodierungsfehlers nötig sind. Die Einrichtung zum unterschiedlichen Entvorcodieren z. B. führt ein Iterationsschema basierend auf einem Zustandsdiagramm mit unterschiedlichen Zuständen und unterschiedlichen Übergängen zwischen den Zuständen durch, z. B. ein Trellis-Diagramm. In diesem Fall kann die Einrichtung zum Entvorcodieren durch die Informationen, die durch den Decodierer bereitgestellt werden, vorkonditioniert werden, so dass z. B. ein bestimmter Entvorcodierungszustand oder ein bestimmter Übergang als Anfangsparameter ausgewählt wird oder aus weiteren Entvorcodierungsschritten ausgeschlossen wird. Entsprechend könnte die Einrichtung zum unterschiedlichen Rückabbilden zum Fokussieren auf bestimmte Rückabbildungsregionen innerhalb der jeweiligen Signalraumkonstellationen basierend auf den Informationen, die durch den Decodierer bereitgestellt werden, wirksam sein, oder um die Regionen von weiterer Verarbeitung auszuschließen. Ähnliche Iterationen können durch die Einrichtung zum unterschiedlichen Rückabbilden und/oder durch die Einrichtung zum unterschiedlichen Entvorcodieren durchgeführt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereitstellen der Mehrzahl von Informationsbits eine Folgesteuerung zum Zuweisen aufeinander folgender Gruppen von Kanalausgangssymbolen zu einem nachfolgenden Untersatz von Kanalausgangssymbolen auf. Die Folgesteuerung weist z. B. eine Struktur auf, die mit der Struktur der oben beschriebenen Folgesteuerung vergleichbar ist. Insbesondere kann die Folgesteuerung zum Bereitstellen einer Zeitgebungsinformation in Bezug auf ein Zeitintervall zum Verarbeiten eines jeweiligen Untersatzes von Kanalausgangssymbolen und einer Zeitgebungsinformation in Bezug auf einen Zeitpunkt, zu dem eine Rückverarbeitung des jeweiligen Untersatzes begonnen werden sollen, wirksam sein.
  • Die Folgesteuerung ist z. B. zum Empfangen einer Folgesteuerinformation von einem entfernten Sender wirksam, wobei die Folgesteuerinformation die Anzahl von Untersätzen von Kanalausgangssymbolen und wahlweise eine Anzahl von Kanalausgangssymbolen, die einem jeweiligen Untersatz von Kanalausgangssymbolen zugeordnet sind, anzeigt.
  • Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereitstellen der Mehrzahl von Informationsbits ferner eine Verarbeitungssteuerung aufweisen, die zum Bereitstellen von Informationen über ein Demodulationsschema, das einem momentanen Untersatz von Kanalausgangssymbolen zugeordnet ist, an die Einrichtung zum unterschiedlichen Demodulieren oder zum Bereitstellen von Informationen über ein Rückabbildungsschema, das dem momentanen Untersatz von Kanalausgangssymbolen zugeordnet ist, der gegenwärtig verwendet werden soll, an die Einrichtung zum unterschiedlichen Rückabbilden wirksam ist. Ferner könnte die Verarbeitungssteuerung weiter zum Bereitstellen von Informationen über ein Entvorcodierungsschema, das dem momentanen Untersatz von Kanalausgangssymbolen zugeordnet ist, an die Einrichtung zum unterschiedlichen Entvorcodieren wirksam sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung könnten die Folgesteuerung und die Verarbeitungssteuerung in der gleichen Steuereinheit implementiert sein. Ferner können die nötigen Informationen über Demodulationsschemata oder Signalkonstellationen, über Rückabbildungsschemata oder über Entvorcodierungsschemata durch einen entfernten Sender, z. B. über einen zusätzlichen Informationskanal, an die Verarbeitungssteuerung und/oder an die Folgesteuerung geliefert werden.
  • 4 zeigt ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bereitstellen einer Mehrzahl von Informationsbits gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung weist eine Einrichtung 403 zum Demodulieren von Signalen, die durch den Kommunika tionskanal übertragen werden, auf. Die Einrichtung 403 führt ferner ein unterschiedliches Rückabbilden durch. Die Einrichtung 403, die zum unterschiedlichen Rückabbilden wirksam ist, weist einen Ausgang auf, der mit einer Einrichtung 405 zum unterschiedlichen Entvorcodieren gekoppelt ist, sowie einen weiteren Eingang, mit dem ein Ausgang eines Verschachtelers 407 gekoppelt ist. Der Verschachteler 407 ist ferner mit einem weiteren Eingang der Einrichtung 405 zum unterschiedlichen Entvorcodieren gekoppelt. Ein Ausgang der Einrichtung 405 zum unterschiedlichen Entvorcodieren ist mit einem Entschachteler 409 gekoppelt, der einen Ausgang aufweist, der mit einem Eingang eines Decodierers 411 gekoppelt ist. Der Decodierer 411 weist einen Ausgang zum Bereitstellen von Informationsbits oder Schätzwerten derselben auf. Ferner ist der Decodierer 411 mit einem Verschachteler zum Bereitstellen besserer Schätzwerte rückabgebildeter Werte an die Einrichtung 403 zum unterschiedlichen Rückabbilden gekoppelt, um die oben erwähnten Iterationsschritte durchzuführen, oder um bessere Schätzwerte der entvorcodierten Werte an die Einrichtung 405 zum unterschiedlichen Entvorcodieren zu liefern, so dass die oben erwähnten leistungserhöhenden Iterationsschritte durchgeführt werden können.
  • Um das erfindungsgemäße Konzept detaillierter zu beschreiben, wird im Folgenden eine Datenübertragung über einen drahtlosen Kanal betrachtet. Aufgrund der teuren und eingeschränkten verfügbaren Bandbreite ist die Entwicklung von bandbreiteneffizienten Übertragungsschemata von anhaltendem Interesse. Das bandbreiteneffiziente Übertragungsschema ist eine bitverschachtelte codierte Modulation (BICM = Bit-interleaved Coded modulation), d. h. die serielle Verkettung eines Codierers, eines Verschachtelers Π und eines Symbolabbilders.
  • 5 zeigt ein entsprechendes Systemmodell mit einem Codierer 501, einem Verschachteler 503, einem Abbilder 505, einem Kanal 507, einem Rückabbilder 509, einem Entschachte ler 511 und einem Decodierer 512, die in Serie geschaltet sind. Zusätzlich gibt es eine Rückkopplungsschleife zwischen dem Decodierer 512 über einen Verschachteler 513 zu dem Rückabbilder 509.
  • Der Hauptvorteil der BICM ist die Ordnung maximierter Diversity, die durch ein bitweises Verschachteln und einfache und flexible Implementierungsmöglichkeiten erhalten wird. Um die Fehlerratenleistung der BICM zu verbessern, sollten unterschiedliche iterative Decodierungsschemata implementiert werden. Ein iteratives Decodieren von sowohl parallelen verketteten Codes als auch seriellen verketteten Codes könnte eingesetzt werden. Der Kanalcode kann z. B. ein Faltungscode, ein Geringe-Dichte-Paritätsprüfungs-Code (LDPC-Code; LDPC = Low Density Parity Check), ein paralleler verketteter Turbocode oder ein serieller verketteter Code sein. Da eine Abbildung Abhängigkeiten zwischen den Bits einführt, kann sie auch als ein Rate-1-Code verwendet werden. So könnte Rückkopplung von dem Kanaldecodierer zu dem Rückabbilder verwendet werden, und zwar mit einem iterativen Decodieren zwischen dem äußeren Kanalcode und der Abbildung als einem inneren Code. Zusammen mit dem Abbilden könnte ein zusätzlicher Vorcodierer als innerer Code verwendet werden.
  • Im Folgenden wird das Problem eines Anpassens eines Übertragungssystems an den zeitveränderlichen Kanal, um den Datendurchsatz zu maximieren, betrachtet.
  • Aus der Informationstheorie ist bekannt, dass die Kanalqualität der Anzahl übertragener Informationsbits pro Übertragungsintervall grundlegende Einschränkungen auferlegt. Die Kanalqualität wird durch die Abstandsentfernung zwischen Sender und Empfänger (Signaldämpfung im großen Maßstab) und die schnellen Fluktuationen der Signaldämpfung über kurze Entfernungen oder Kurzzeitdauern (Signaldämpfung im kleinen Maßstab, Schwund) bestimmt.
  • So sollte eine Anzahl von Informationsbits pro übertragenem Symbol auf die zeitveränderliche Kanalqualität angepasst sein. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Anpassung unter Verwendung eines Adaptivmodulationscodierungsschemas (AMC-Schemas; AMC = Adaptive Modulation Encoding), d. h. durch Variieren des Modulationsschemas (z. B. QPSK, 16-QAM) und der Kanalcodierrate durchgeführt.
  • Die Kanalcoderate kann in kleinen Schritten unter Verwendung geeigneter Punktiermuster variiert werden. Das Problem besteht darin, wie eine exakte Anpassung an die Kanalqualität unter Verwendung unterschiedlicher Modulationsschemata erhalten werden kann. Ein kleiner Satz möglicher Modulationsschemata ermöglicht nur eine sehr grobe (Grob-)Anpassung, wie oben erläutert wurde. Andererseits erfordert eine Unterstützung eines großen Satzes möglicher Modulationsschemata eine größere Komplexität an Sender und Empfänger. Eine genaue Anpassung an die Kanalqualität ist nicht möglich, da selbst bei einer großen Anzahl von Modulationsschemata das Verhalten zwischen den Modulationsschemata ziemlich unterschiedlich bleibt. Ferner ist es zusätzlich zu dem Durchsatz von Interesse, die Fehlerrate oder Komplexität in Bezug auf die erforderliche Anzahl von Iterationen des Systems abhängig von der zeitveränderlichen Kanalqualität auszuwählen. Es liegt ein Kompromiss zwischen dem Informationsdatendurchsatz, der Komplexität und der Fehlerrate vor. Dieser Kompromiss kann unter Verwendung einer großen Anzahl von Modulationsschemata eingestellt werden oder, wenn die Rückkopplung von dem Kanaldecodierer zu dem Rückabbilder verwendet wird, einer großen Anzahl von Abbildungen und Punktierschemata für den Vorcodierer. Der Sender und der Empfänger jedoch müssen all diese Möglichkeiten unterstützen, was zu einer erhöhten Komplexität führt, wie oben erwähnt wurde.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Möglichkeit der Verwendung unterschiedlicher Modulationsschemata, Abbildungen oder Vorcodiererarchitekturen innerhalb eines Code blocks bereit (unregelmäßige Modulationsschemata, unregelmäßige Abbildungen und/oder unregelmäßiger Vorcodierer), um das System an den zeitveränderlichen Kanal anzupassen.
  • Wenn z. B. ein unregelmäßiges Modulationsschema verwendet wird, bei dem ein Teil eines Blocks codierter Bits auf 2QPSK (2 Bits pro Symbol) abgebildet wird und der andere Teil auf 16-QAM (vier Bits pro Symbol), kann das Verhältnis derart ausgewählt werden, dass durchschnittlich 3 codierte Bits pro Symbol (wie bei z. B. 8-PSK) übertragen würden. Eine Segmentierung der codierten Bits in unterschiedliche Modulationsschemata würde vorzugsweise nach dem Verschachteler auf der Senderseite stattfinden. Aufgrund des Verschachtelers beeinträchtigt die unterschiedliche Zuverlässigkeit der Bits, die auf unterschiedliche Modulationsschemata abgebildet werden, den Kanaldecodierungsvorgang an dem Empfänger nicht. Das Verhalten des kombinierten QPSK- und 16-QAM-Schemas gemäß der vorliegenden Erfindung ist identisch zu dem Verhalten unter Verwendung von 8-PSK.
  • Der erfindungsgemäße Gedanke des betrachteten Beispiels kann auf unregelmäßige Abbildungen und/oder einen unregelmäßigen Vorcodierer erweitert werden, um den Kompromiss von Durchsatz gegenüber Komplexität gegenüber Fehlerrate zu optimieren. Unterschiedliche Vorcodierer und/oder Abbildungen können innerhalb eines Codeblocks verwendet werden. Unterschiedliche Vorcodierer oder Abbildungen können durch unterschiedliche Punktierschemata erhalten werden. Wieder sieht, wenn die Segmentierung nach dem Verschachteler an dem Sender durchgeführt wird, der Kanaldecodierer keinen Unterschied, wenn eine Kombination von Vorcodierer und/oder Abbildungen verwendet wird, oder wenn ein einzelner Vorcodierer und/oder Abbildung mit der durchschnittlichen Charakteristik verwendet wird.
  • Lediglich beispielhaft wird im Folgenden ein bitverschachteltes Codemodulationsschema für eine bandbreiteneffiziente Übertragung über schwindende bzw. Fading-Kanäle betrachtet.
  • Iterative Decodierungsschemata haben in vielen unterschiedlichen Anwendungsbereichen eine hervorragende Leistung gezeigt. Für BICM z. B. werden im Folgenden drei relevante Kombinationen von Kanalcode, Vorcodierer und Hohe-Ordnung-Signalkonstellationsabbildung von den oben erwähnten Möglichkeiten betrachtet.
    • 1. Paralleler verketteter „Turbo"-Code mit Grayabbildung.
    • 2. Serieller verketteter Code, Kanalcode als äußerer Code, Abbildung als innerer Code.
    • 3. Serieller verketteter Code, Kanalcode als äußerer Code, Vorcodierer als innerer Code.
  • Bei dem ersten System werden, wie beschrieben ist in A. Glavieux, S. Le Goff und C. Berrou, „Turbo-codes and high spectral efficiency modulation", in IEEE International Conference an Communications (ICC), New Orleans, Mai 1994, S. 645–649 Iterationen zwischen zwei parallelen verketteten Codes an dem Empfänger ausgeführt. In den beiden anderen Systemen, wie beschrieben ist in X. Li und J. Ritcey, „Bit-interleaved coded modulation with iterative decoding using soft feedback", Electronic Letters, Bd. 34, Nr. 10, S. 942–943, Mai 1998, J. Speidel, S. ten Brink und R. Yan, „Iterative demapping and decoding for multilevel modulation", in Proc. IEEE Globecom Conference, Sidney, November 1998, S. 579–584, S. Dolinar, D. Divsalar und F. Pollara, „Serial concatenated modulation with rate-1 inner code", in Proc. IEEE Globecom Conference, San Francisco, November 2000, S. 777–782 bzw. in M. Tüchler, „Design of serially concatenated systems for long or short block lengths", in IEEE International Conference an Communications (ICC), werden Iterationen zwischen dem inneren Code, d. h. dem gemeinsamen Decodierer (wenn ein Vorcodierer verwendet wird) und dem Rückabbilder, und dem äußeren Kanalcode an dem Empfänger durchgeführt, ähnlich einer iterativen Decodierung eines seriellen verketteten Codes, wie beschrieben ist in G. Montorsi, S. Benedetto, D. Divsalar und F. Pollara, „Serial concatenation of interleaved codes: Performance analysis, design, and iterative decoding", IEEE Transactions an Information Theory, Bd. 44, Nr. 3, S. 906–926, Mai 1998.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können das Modulationsschema, die Abbildung und die Vorcodiererarchitektur unregelmäßig sein, d. h. unterschiedlich innerhalb eines Codeblocks.
  • 6 zeigt das oben betrachtete Systemmodell, das einen äußeren Codierer 601 aufweist, der über einen Verschachteler 603 mit einem Seriell-zu-Parallel-Wandler 605 (S/P) gekoppelt ist. Der S/P 605 weist eine Anzahl von Ausgängen auf, die mit einem Abbilder 607 gekoppelt sind. Der Abbilder 607 ist über einen Kanal 609 mit einem Rückabbilder 611 gekoppelt, der eine Anzahl von Ausgängen aufweist, die mit einem Parallel-zu-Seriell-Wandler 613 (P/S) gekoppelt sind. Der P/S 613 ist über einen Verschachteler 615 mit einem äußeren Decodierer 616 gekoppelt, der einen Ausgang zum Bereitstellen besserer Schätzwerte aufweist. Der äußere Decodierer 616 weist einen weiteren Ausgang auf, der über den Verschachteler 617 mit einem weiteren Eingang des Rückabbilders 611 gekoppelt ist.
  • Ein Block von Datenbits wird durch den äußeren Codierer 601 mit einer Rate R codiert und durch den Zufallsverschachteler 603 Bit-verschachtelt. Die codierte und verschachtelte Folge wird durch c bezeichnet; m aufeinander folgende Bits der Folge c werden gruppiert, um die Untersequenzen ck = (ck(1), ..., ck(m)) zu bilden. Jede Unterfolge ck wird auf ein komplexes Symbol sk(μ), das aus der 2m-ären Signalkonstellation χ ausgewählt ist, gemäß der Etikettierungsabbildung μ abgebildet. Vor der Abbildung kann ein rekursiver Vorcodierer eingeführt werden.
  • Der Kanal 609 ist beschrieben durch rk = aksk + nk, wobei ak den Schwundkoeffizienten bezeichnet und nk das komplexe Null-Mittel-Gauß-Rauschen mit einer Varianz σ 2 / n = N0/2Es in jeder realen Dimension ist. Das Signal-Rausch-Verhältnis ist folgendermaßen definiert:
    Figure 00320001
  • An dem Empfänger verarbeitet der gemeinsame Rückabbilder und Decodierer (wenn ein Vorcodierer verwendet wird) die empfangenen komplexen Symbole rk und die entsprechenden a priori-log-Wahrscheinlichkeit-Verhältnisse (–LLRs; LLR = log-likelihood ratio)
    Figure 00320002
    der codierten Bits und gibt die extrinsischen LLRs aus.
    Figure 00320003
    wobei Ck(i) die binäre zufällige Variable mit Realisierungen ck(i) ∈ {0, 1} bezeichnet.
  • χ i / b soll den Untersatz von Symbolen sk ∈ χ bezeichnen, dessen Bitpegel den Wert b ∈ {0, 1} an einer Position i ∈ {1, ..., m} aufweisen, d. h. χ i / b = {sk = μ(ck), ∀ck ∈ {0, 1}m|ck(i) = b}|. Unter Verwendung der Bayesschen Vorschrift und unter Annahme der Erwartung von p(rk|sk) über P(sk|Ck(i) = b), ergibt sk ∈ χ i / b:
    Figure 00320004
  • Der erste Term p(rk|sk) wird gemäß dem Kanalmodell aus der Gaußschen Verteilung berechnet:
    Figure 00330001
  • Der zweite Term P(sk|Ck(i) = b) wird aus der a priori-Information des einzelnen Bits berechnet:
    Figure 00330002
  • Die extrinsischen Schätzwerte Le(Ck(i)) werden entschachtelt und an den APP-Kanaldecodierer angelegt. Unter Durchführung einer iterativen Decodierung werden extrinsische Informationen über die codierten Bits aus dem Decodierer rückgeführt und als a priori-Information La(Ck(i)) an dem Rückabbilder betrachtet. Während des anfänglichen Rückabbildungsschritts werden die a priori-LLRs auf Null gesetzt.
  • Im Folgenden wird eine Konvergenzvoraussage unter Verwendung von EXIT-Diagrammen (EXIT = Extrinsic Information Transfer = extrinsische Informationsübertragung) betrachtet.
  • Die erfindungsgemäßen unregelmäßigen Schemata können ohne weiteres basierend auf der durchschnittlichen Wechselinformationen zwischen den codierten Bits und der Ausgabe des Rückabbilders als eine Funktion der a priori-Eingabe beschrieben werden. Der iterative Austausch dieser Wechselinformationen zwischen dem Rückabbilder und dem Decodierer kann in EXIT-Diagrammen sichtbar gemacht werden, wie beschrieben ist in S. ten Brink, „Convergence behavior of iteratively decoded parallel concatenated codes", IEEE Transactions an Communications, Bd. 49, Nr. 10, S. 1.727–1.737, Oktober 2001.
  • Aus Gründen einer Notationsvereinfachung sind die Bits der codierten Folge c der Länge N durch cn bezeichnet und passen sich an Werte C = {–1; +1} an.
  • Die a priori-LLRs des Rückabbilders werden als in einer Gaußschen Weise verteilt und über viele Iterationen ziemlich unkorreliert erachtet. Diese Annahmen gelten für lange Verschachteler. Deshalb können die a priori-LLRs durch eine unabhängige Gaußsche Zufallsvariable mit einem Mittel μL·cn und einer Varianz σ 2 / L modelliert werden. Dies erlaubt ein Aufbrechen des iterativen Empfängers und ein separates Analysieren des Rückabbilders und des Decodierers. Da μL = σ 2 / L/2 gilt, kann die Gaußsche Verteilung der LLRs durch einen einzelnen Parameter annäherungsweise bestimmt werden. Insbesondere ist ein Voraussagen der Ausgabe-LLR-Verteilung des Rückabbilders in Abhängigkeit von einer bestimmten a priori-LLR-Verteilung von Interesse. Anstelle eines Verwendens der Varianz σ 2 / L als Parameter zur Kennzeichnung der Verteilungen sind die Wechselinformationen I(L; C) zwischen den codierten Bits und den LLRs ein genaueres und robusteres Maß.
  • Die LLRs sind gemäß der pdf pL(l|C = C) verteilt. Die Wechselinformationen können numerisch durch folgende Formel ausgewertet werden:
    Figure 00340001
  • Die pdf pL(–l|C = –1) und pL(l|C = +1) müssen durch eine Monte Carlo-Simulation und Histogramm-Messungen bestimmt werden. Wenn die pdfs beide symmetrisch sind, d. h.: pL(l|C = +1) = pL(–l|C = –1),und konsistent, d. h.: pL(l|C = +1) = pL(–l|C = +1)·exp(l),können auch die Wechselinformationen unter Verwendung des Zeitdurchschnitts berechnet werden:
    Figure 00350001
  • Für das serielle verkettete BICM-System ist die Übertragungsfunktion des Rückabbilders Tm(i) und des Decodierers Tc(i) eine Funktion der Wechselinformationen i und zeigt die Beziehung zwischen den Eingabe-Wechselinformationen und den Ausgabe-Wechselinformationen des Rückabbilders bzw. des Decodierers. Der Rückabbilder fährt mit den Informationen von dem Kanal fort, wobei das Signal-Rausch-Verhältnis Es/N0 auf einen konstanten Wert gesetzt ist, und den a priori-Informationen von dem Rückabbilder. Der Decodierer empfängt nur Eingabeinformationen von dem Rückabbilder. So hängt nur die Rückabbilder-Übertragungsfunktion von Es/N0 ab.
  • Es ist interessant anzumerken, dass die Fläche A unter der Übertragungsfunktion des Rückabbilders in etwa A ≈ C(χ)/m entspricht, wobei C(χ) die Kanalkapazität für die Signalkonstellation χ bezeichnet.
  • Für den parallelen verketteten Turbo-Code fahren beide Bestandteilscodes mit den Eingangsinformationen von dem Kanal und den a priori-Informationen von dem anderen Decodierer fort. Wenn die Übertragungsfunktionen des Rückabbilders/Decodierers und, mit umgedrehten Achsen, des anderen Decodierers in ein einzelnes Diagramm abgebildet werden, kann man die tatsächliche Treppenbahn der Wechselinformationen voraussagen. Eine Kreuzung zwischen den beiden Funktionen würde ein Stoppen des iterativen Vorgangs bewirken. Beispiele von EXIT-Diagrammen sind im Folgenden gegeben, wobei Charakteristika von Hauptsystemkomponenten gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
  • 7 stellt Übertragungsfunktionen unterschiedlicher Kanalcodes, die als äußere Codes in einem seriellen verketteten System verwendet werden, dar.
  • Der „optimale" Code würde ideale extrinsische Informationen ausgeben, sobald die Eingangswechselinformationen entsprechend der Kapazität erreicht sind.
  • Faltungscodes mit geringem Speicher sammeln eher extrinsische Informationen für Eingangswechselinformationen Iin < 0,5, während für neutrale Eingangsinformationen Iin > 0,5 Codes mit großem Speicher eher extrinsische Informationen ausgeben. Es wird darauf verwiesen, dass unterschiedliche Erzeugerpolynome oder eine Veränderung von rekursiven systematischen Faltungscodes (RSC-Codes; RSC = recursive systematic convolutional) zu nichtsystematischen nichtrekursiven Codes (NSC; NSC non-systematic non-recursive) nur geringen Einfluss auf die Form der Codeübertragungsfunktionen besitzen. Für einen bestimmten Codespeicher werden Erzeugerpolynome, die die freie Hamming-Entfernung der Codes maximieren, ausgewählt.
  • Die Übertragungsfunktion des parallelen verketteten Turbo-Codes wird durch Betrachten des Turbo-Decodierers als „Blackbox" und durch graphisches Darstellen der Ausgangswechselinformationen als eine Funktion der Kanaleingangswechselinformationen nach einer bestimmten Anzahl von Iterationen zwischen den beiden Komponentendecodierern erzeugt. Über einer bestimmten Menge an Eingangsinformationen und einigen Iterationen kommt man idealen Ausgangsinformationen nahe.
  • 8 zeigt die entsprechenden Übertragungsfunktionen eines Bestandteilscodes mit unterschiedlichem Speicher innerhalb des Turbo-Decodierers (Übertragungsfunktionen für parallele verkettete Codes in dem EXIT-Diagramm).
  • Unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße Abbildungskonzept ist die angewendete Etikettierungsabbildung ein wesentlicher Entwurfsparameter für die betrachteten BICM-Systeme. Lediglich beispielhaft werden im Folgenden zwei charakteristische 16-QAM-Abbildungen betrachtet, wie in 9 gezeigt ist. Wie oben erläutert wurde, können die Entscheidungsregionen unter Verwendung der Informationen des Decodierers über bessere Schätzwerte, die an die Einrichtung zum Rückabbilden geliefert werden, bestimmt werden.
  • Zuerst wird ein Fall betrachtet, in dem keine a priori-Informationen über die codierten Bits an dem Rückabbilder verfügbar sind (z. B. während des anfänglichen Rückabbildungsschritts). Die in 9 gezeigten schraffierten Regionen entsprechen den Entscheidungsregionen für ein Bit i mit dem Wert 1 (Untersatz χ i / 1), die unschraffierten Regionen entsprechen den Entscheidungsregionen für ein Bit i = 1 mit dem Wert 0 (Untersatz χ i / 0). Wenn ein Symbolfehler innerhalb einer Entscheidungsregion auftritt, wird an dem entsprechenden Bit kein Fehler gemacht. Große Entscheidungsregionen schaffen einen großen Schutz für das entsprechende Bit, da die Anzahl nächster Nachbarn, d. h. die Anzahl von Symbolen s ^k ∈ χ i / b in einer minimalen Euklidischen Entfernung von sk ∈ χ i / b minimiert ist. Mit anderen Worten, die Hamming-Entfernungen zwischen Symbolen in kleinen Euklidischen Entfernungen sollten minimiert sein, um die Anzahl von Bitfehlern für einen Symbolfehler zu minimieren. Vorzugsweise ist eine Gray-Abbildung, bei der jedes Symbol höchstens einen nächsten Nachbar aufweist, die optimale Etikettierungsstrategie ohne a priori-Wissen.
  • Das Verhalten bei idealen a priori-Informationen an dem Rückabbilder stellt den erzielbaren Gewinn über den Iterationen dar. In diesem Fall sind alle Bits an dem Rückabbilder perfekt bekannt, mit Ausnahme des zu erfassenden Bits, da nur die extrinsischen Informationen verwendet werden. Die a priori bekannten Bits wählen ein Paar von Symbolen aus, die sich nur in einem Bit i, das erfasst werden soll, unterscheiden. Mögliche Symbolpaare für ein Bit i = 1 sind in 9 ebenso dargestellt. Die Symbolpaare bestehen aus den Untersätzen χ i / 0 und χ i / 1, die durch ideale a priori-Kenntnis aus der schraffierten und der nicht schraffierten Region auf ein Symbol reduziert sind, angemerkt durch die ausgefüllten bzw. nicht ausgefüllten Signalpunkte.
  • Bei der Gray-Abbildung wird die Anzahl von Entfernungen in minimalen Euklidischen Entfernungen nicht durch a priori-Wissen reduziert. So kann nur eine kleine Leistungsverbesserung mit den Iterationen erzielt werden. Mit M16a ist in 9 zu beobachten, dass die Euklidischen Entfernungen zwischen den Entscheidungsregionen χ i / 1 und χ i / 0, d. h. die verbleibenden Symbolpaare, stark erhöht sind.
  • Die oben beschriebenen EXIT-Diagramme machen die Auswirkung der Entfernungseigenschaften auf die Leistung des iterativen Systems sichtbar. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die EXIT-Diagramme auf ein Bestimmen einer optimalen Verarbeitungsstrategie für jeden nachfolgenden Satz verarbeiteter Werte oder für jeden nachfolgenden Satz von Kanalausgangssymbolen angewendet werden.
  • 10 zeigt Übertragungsfunktionen unterschiedlicher Abbildungen in den EXIT-Diagrammen. Für einen AWGN-Kanal der 16-QAM-Gray- und M16a-Abbildung, zusammen mit der Übertragungsfunktion eines 4-Zustands-Rate-1/2-Faltungscodes und einer simulierten Bahn, die durch den Tunnel verläuft.
  • Im Folgenden werden die Werte der Rückabbilderfunktionen ohne a priori-Wissen und mit idealem a priori-Wissen durch I0 bzw. I1 bezeichnet. Große Werte von I0 und I1 sind wünschenswert, um ein frühes Kreuzen der Übertragungsfunktionen zu vermeiden, was ein Stoppen des iterativen Vorgangs bewirken würde, bzw. um niedrige Fehlerraten zu erzielen.
  • Da die Kapazität unabhängig von der angewendeten Abbildung ist, bleiben die Flächen unter Übertragungsfunktionen gleich, was zu einem Kompromiss zwischen I0 und I1 führt. Wie zu erwarten ist, besitzt die Gray-Abbildung das höchste I0, jedoch ist mit a priori-Informationen keine Leistungsverbesserung zu erwarten. Bei M16a-Abbildung wird die Leistung mit idealen a priori-Informationen, d. h. der möglichen Leistungsverbesserung mit der Iteration, maximiert.
  • Allen speicherlosen Abbildungen, die oben beschrieben wurden, ist gemein, dass die Fehlerwahrscheinlichkeit bei hohem SNR nicht mit einer Verschachtelerlänge abnimmt. Selbst bei perfekten a priori-Informationen nähern sich die Ausgangs-LLRs des Rückabbilders nicht unendlich an und Tm(1) ≠ 1 in dem EXIT-Diagramm. Dies schlägt so die Verwendung eines rekursiven Vorcodierers vor einer Abbildung mit gemeinsamer Rückabbildung/Decodierung vor. Die rekursive Struktur ermöglicht das Erzielen eines fehlerfreien Verhaltens mit einer Verschachtelerlänge, die gegen unendlich geht, auf Kosten einer erhöhten Komplexität.
  • Der Vorcodierer (Einrichtung zum Vorcodieren) kann in einer allgemeinen Weise durch die Zustandsraumgleichungen beschrieben werden. sk+1 = skA + xkB und yk = skCT + xkDwobei sk = (s (1) / k, ..., s (M) / k) den Vorcodiererspeicher beschreibt, xk = (xk(1), ..., xk(m)) die m Vorcodierereingangsbits beschreibt und yk die Vorcodiererausgabe beschreibt. A ist eine M×M-Matrix, B und C sind m×M-Matrizen und D ist eine m×m-Matrix.
  • Unter Betrachtung eines Speicher-1-Vorcodierers mit geringer Komplexität gilt A = 1, da der Vorcodierer rekursiv sein muss, und B = [1, 1, ..., 1], da der Vorcodiererzustand von allen Eingangsbits abhängig sein muss. D ist eine Verwürfelungsmatrix und kann auf die m×m-Identitätsmatrix Im einge stellt sein. Die Matrix C ist der Hauptentwurfsparameter und bestimmt, mit welchen Ausgängen der Speicherausgang verbunden ist.
  • 11 zeigt die resultierende Vorcodiererarchitektur. Der Vorcodierer weist einen Seriell-zu-Parallel-Wandler 1101 mit einer Mehrzahl von Ausgängen und einem Eingang auf. Jeder der Mehrzahl von Ausgängen ist über einen optionalen Addierer 1103 mit einem zugeordneten Eingang eines Abbilders 1105 gekoppelt, wobei der Abbilder 1105 ferner einen Ausgang aufweist.
  • Zusätzlich weist der Vorcodierer aus 11 einen Verwürfelungsblock 1107 mit einem Eingang und einem Ausgang auf, wobei der Ausgang mit den weiteren Eingängen der Addierer 1103 gekoppelt ist. Ferner ist der Ausgang des Verwürfelungsblocks 1107 über einen Addierer 1109 zu einem Eingang des Verwürfelungsblocks 1107 rückgeführt. Der Addierer 1109 weist einen weiteren Eingang auf, an den eine Summe von Gesamtausgangssignalen, die durch den Seriell-zu-Parallel-Wandler 1101 bereitgestellt werden, geliefert wird, wobei die Addition durch einen Addierer 1111 durchgeführt wird.
  • Um zwischen unterschiedlichen Vorcodierungsschemata umzuschalten, kann ein Schalter ohne weiteres durch Punktieren implementiert sein.
  • 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorcodiererarchitektur, die einen Vorcodierer 1201 aufweist, der vor einem Entmultiplexen platziert ist, das durch den Seriell-zu-Parallel-Wandler 1101 durchgeführt wird.
  • Aufgrund einer Parallelverarbeitung jedoch bietet die Architektur aus 11 weitere Möglichkeiten, um das System zu optimieren, und wenn Folgendes eingestellt ist:
    Figure 00410001
    dann sind die in den 11 und 12 gezeigten Systeme äquivalent.
  • 13 zeigt Übertragungsfunktionen mit unterschiedlichem Speicher-1-Vorcodierer für einen 16-QAM-Rückabbilder mit Gray-Abbildung in Kombination mit unterschiedlichen Vorcodierern, die durch die zugeordneten C-Matrizen beschrieben sind, und mit einem Vorcodierer, der vor einem Multiplexen platziert ist, wie oben beschrieben wurde. Vorzugsweise weist ein Vorcodierer, der die Wechselinformationen Tm(0) ohne a priori-Informationen maximiert, eine C-Matrix gleich [1, 0, ..., 0] auf. Im Gegensatz zu speicherlosen Abbildungen liegt hier kein Kompromiss zwischen einer guten Leistung ohne und mit idealen a priori-Informationen vor, da alle betrachteten Vorcodierer I1 = 1 erreichen. Die Fläche A ≈ C(χ)/m unter den Übertragungsfunktionen bleibt gleich.
  • Anstatt eines Veränderns der Struktur des Vorcodierers kann ein fester Vorcodierer ausgewählt und die Abbildung variiert werden. Dieser Ansatz jedoch schränkt die Entwurfsmöglichkeiten ein, da die Leistung ohne a priori-Informationen für eine beliebige Abbildung, die keine Gray-Abbildung ist, niedriger sein wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird anstelle eines Verwendens der gleichen Signalkonstellation ein Abbilden oder ein Vorcodierer über einen Codeblock der Länge N verwendet. Der Codeblock ist in L Unterblöcke der Länge αkN unterteilt. Jeder Unterblock kann auf unterschiedliche Signalkonstellationen mit mk codierten Bits pro Symbol unter Verwendung verschiedener Abbildungen oder Vorcodierer abgebildet werden.
  • 14 zeigt einen Aufbau unregelmäßiger Schemata. Ein Block mit Werten 1401 weist lediglich beispielhaft zwei Untersätze auf, wobei jeder Untersatz eine unterschiedliche Anzahl von Codebits (codierten oder verschachtelten Werten) aufweist, wobei mIR durchschnittliche Anzahl von Bits (codierte Bits oder verschachtelte Bits) pro Symbol (Kanaleingangssymbol) bezeichnet. Gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllen die Verhältnisse αk folgende Bedingungen:
    Figure 00420001
  • Die zweite Bedingung folgt aus einer Berechnung der Symbolblocklänge
    Figure 00420002
  • Die Verhältnisse αk können durch die oben erwähnte Folgesteuerung, die eine Zeitgebungssteuerung durchführt, bestimmt werden. Insbesondere könnte die Folgesteuerung wirksam sein, um αkN aufeinander folgende verarbeitete Werte einem k-ten Untersatz der Anzahl von Untersätzen zuzuweisen, wobei die Folgesteuerung wirksam ist, um αk derart auszuwählen oder zu bestimmen, dass die obige Bedingung erfüllt ist.
  • An einem Empfänger wird jeder Unterblock (Untersatz) separat abgebildet und, wenn ein Vorcodierer verwendet wird, decodiert. Die pdf der resultierenden L-Werte für den k-ten Unterblock sei durch pk angemerkt.
  • Die Verteilung pIR der gemeinsamen L-Werte ist das Mittel über den Verteilungen pk der Unterblöcke:
    Figure 00420003
  • Ferner folgt, wenn die L-Werte sowohl symmetrisch als auch konsistent sind, aus der obigen Gleichung, dass die Übertragungsfunktion TIR des gemeinsamen Rückabbilders/Decodierers folgendermaßen gegeben ist:
    Figure 00430001
    wobei T k / m(i) die Übertragungsfunktion des Rückabbilders/Decodierers für einen Unterblock k ist. So wird die Übertragungsfunktion T IR / m(i) aus der Linearkombination der Übertragungsfunktionen T k / m(i) erzeugt.
  • Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele dafür, wie die erfindungsgemäßen unregelmäßigen Modulationsschemata, Abbildungen und Vorcodierer für die drei oben erwähnten BICM-Systeme mit iterativer Decodierung verwendet werden können, beschrieben. Aus Gründen einer Vereinfachung der Beschreibung ist die Coderate für alle Systeme fest und auf R = 1/2 eingestellt.
  • Mit einem parallelen verketteten „Turbo"-Code wird lediglich beispielhaft nur eine Gray-Abbildung ohne Vorcodierer betrachtet. So ist nur das Modulationsschema unregelmäßig. Durch ein unregelmäßiges Modulationsschema kann entweder der Datendurchsatz oder der Kompromiss zwischen Durchsatz und Komplexität in Bezug auf die erforderliche Anzahl von Iterationen optimiert werden.
  • 15 stellt das EXIT-Diagramm für den UMTS-Turbocode zusammen mit QPSK- und 16-QAM-Gray-Abbildung bei Es/N0 = 4 dB dar. Bei 16-QAM führt das frühe Kreuzen der Übertragungscharakteristika des Rückabbilders und des Decodierers zu einer hohen Fehlerrate. Bei QPSK kann der maximale mögliche Datendurchsatz nicht vollständig ausgenutzt werden.
  • Unter Verwendung eines erfindungsgemäßen unregelmäßigen Modulationsschemas kann eine Rückabbilderübertragungsfunktion, die zwischen der Funktion von QPSK und 16-QAM liegt, erzeugt werden. Wie oben hergeleitet wurde, ist die Rückabbilderübertragungsfunktion des unregelmäßigen Schemas eine lineare Kombination der zugrunde liegenden Übertragungsfunktionen. Die Anzahl möglicher Übertragungsfunktionen hängt von der Anzahl von Bits ab, die zur Kennzeichnung des Verhältnisses zwischen den zugrunde liegenden Modulationsschemata verwendet werden.
  • 16 zeigt die entsprechenden Übertragungscharakteristika der einen Bestandteil bildenden parallelen verketteten Codes. Wieder führt bei 16-QAM das frühe Schneiden der Übertragungsfunktionen der beiden Codes zu hohen Fehlerraten, während bei QPSK der maximale mögliche Datendurchsatz nicht erreicht wird.
  • Um den Datendurchsatz zu optimieren, können die Verhältnisse vorzugsweise für QPSK auf α1 = 0,35 und für 16-QAM auf α2 = 0,65 eingestellt werden, wie in den 15 und 16 gezeigt ist, was zu einem Durchschnitt von mIR = 2,96 codierten Bits pro Symbol führt. Eine große Anzahl von Turbocodeiterationen ist erforderlich, der Durchsatz jedoch ist optimiert.
  • Um das System für eine bestimmte Anzahl von vier Turbocodeiterationen zu optimieren, ist für QPSK α1 = 0,65 und für 16-QAM α2 = 0,35 eingestellt, wie in den 15 und 16 gezeigt ist. Die reduzierte Komplexität wird durch eine Reduzierung des Durchsatzes erzielt: mIR = 2,42 codierte Bits pro Symbol können übertragen werden.
  • Unter Bezugnahme auf das zweite oben erwähnte System können mit dem Abbilder als innerem Codierer das Modulationsschema wie auch die Abbildung unregelmäßig sein. Dies erlaubt eine größere Flexibilität. Beispielhaft werden im Folgenden 16-QAM und M16a und Gray-Abbildung, zusammen mit QPSK-Gray- Abbildung als zugrunde liegende Schemata betrachtet. Der Code ist ein 4-Zustands-Faltungscode, Es/N0 = 4 dB. Ein Verwenden von nur 16-QAM mit M16a oder Gray-Abbildung würde aufgrund des frühen Kreuzens der Übertragungsfunktionen in einer hohen Fehlerrate resultieren, wie in den 17, 18 und 19 dargestellt ist, die die Übertragungsfunktionen von Rückabbilder, unregelmäßiger Modulation und Abbildungsschema zeigen. Durch Einstellen der Verhältnisse α1 für QPSK mit Gray-Abbildung, α2 für 16-QAM mit Gray-Abbildung und α3 für 16-QAM mit M16a-Abbildung können unterschiedliche Systeme für unterschiedliche Anforderungen entworfen werden. Im Folgenden werden beispielhaft drei Kombinationen betrachtet.
    • 1. Hoher Durchsatz, hohe Komplexität, geringe Fehlerrate Dieser Aufbau ist in 17 gezeigt. Der Durchsatz ist hoch (mIR = 2,96) und ein hoher Wert von I1 mit idealen a priori-Informationen wird in dem EXIT-Diagramm erreicht. Vorzugsweise sind zumindest 10 Iterationen erforderlich.
    • 2. Hoher Durchsatz, geringe Komplexität, hohe Fehlerrate. Die Anzahl von Iterationen kann für den gleichen Durchsatz (mIR = 2,96) reduziert werden, wenn das Verhältnis α2 für 16-QAM mit Gray-Abbildung erhöht wird. Wie in 18 gezeigt ist, ist zu beobachten, dass nur 5 Iterationen erforderlich sind.
    • 3. Geringer Durchsatz, geringe Komplexität, geringe Fehlerrate. In 19 ähnelt der Wert von I1 mit idealen a priori-Informationen in dem EXIT-Diagramm demjenigen, der in 17 gezeigt ist, was zu einer ähnlichen Fehlerrate führt. Nur 5 Iterationen sind erforderlich. Der Durchsatz kann jedoch reduziert werden (mIR = 2,66), da das Verhältnis α1 von QPSK mit Gray-Abbildung erhöht ist.
  • Es soll an diesem Punkt angemerkt werden, dass Systeme mit einer geringen Anzahl erforderlicher Iterationen sich auch bei niedrigem Es/N0 besser verhalten als Systeme mit einer großen Anzahl erforderlicher Iterationen.
  • Unter Bezugnahme auf das dritte oben erwähnte System kann, wenn ein rekursiver Vorcodierer ein innerer Code ist, die Fehlerrate willkürlich mit einer wachsenden Verschachtelerlänge reduziert werden, wie oben beschrieben wurde, wenn die Übertragungscharakteristik des Kanaldecodierers und die des gemeinsamen Rückabbilders/Decodierers sich nicht kreuzen. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen unregelmäßigen Modulationsschemas kann der Datendurchsatz optimiert werden, wie bei den zuvor erläuterten Systemen durchgeführt. Beispielhaft wird im Folgenden ein Vorcodierer mit C = [1, 0, 0, 0] und 16-QAM und C = [1, 0] für QPSK in Kombination mit Gray-Abbildung betrachtet. Der Code ist ein 16-Zustands-Faltungscode, Es/N0 = 4 dB. Wenn für QPSK α1 = 0,35 und für 16-QAM α2 = 0,65 gilt, kann ein hoher Durchsatz (mIR = 2,96) beobachtet werden. Zumindest 10 Iterationen sind erforderlich, wie in 20 dargestellt ist, die Übertragungsfunktionen von Rückabbilder, eine unregelmäßige Modulation und ein Abbildungsschema zeigt.
  • Zwei oder mehr Übertragungsfunktionen eines unterschiedlichen Vorcodierers, in 13 dargestellt, können linear kombiniert werden, um eine optimale Anpassung an die Übertragungscharakteristik des Kanaldecodierers zu erhalten.
  • Abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen können die erfindungsgemäßen Verfahren in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums durchgeführt werden, insbesondere einer Diskette oder einer CD mit elektronisch lesbaren Steuersignalen, die mit einem pro grammierbaren Computersystem derart zusammenarbeiten können, dass die erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden. Allgemein ist die vorliegende Erfindung deshalb ein Computerprodukt mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, wobei der Programmcode wirksam zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ist, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer läuft. In anderen Worten, die erfindungsgemäßen Verfahren sind deshalb ein Computerprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen der erfindungsgemäßen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer läuft.

Claims (22)

  1. Vorrichtung zum Bereitstellen eines Satzes von Kanaleingangssymbolen, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: eine Verarbeitungseinheit (101) zum Codieren einer Mehrzahl von Informationsbits, wobei die Verarbeitungseinheit (101) zum Bereitstellen eines Codeblocks der Länge N wirksam ist; eine Einrichtung (105) zum Bereitstellen von Kanalkapazitätsinformationen, die eine erzielbare Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol anzeigen; eine Folgesteuerung (209) zum Unterteilen des Codeblocks in L aufeinander folgende Unterblöcke k, mit k ∈ 1 ... L, der Länge αkN = mk unter Verwendung der Kapazitätsinformationen, derart, dass jeder Unterblock k ein Verhältnis αk ∈ [0, 1] des Codeblocks abdeckt, und dass
    Figure 00480001
    gelten, eine Einrichtung (103, 207) zum unterschiedlichen Verarbeiten der aufeinander folgenden Unterblöcke durch unterschiedliches Modulieren der aufeinander folgenden Unterblöcke, um den Satz von Kanaleingangssymbolen bereitzustellen, so dass innerhalb jedes Unterblocks k eine unterschiedliche Anzahl mk von Bits des jeweiligen Teilsatzes pro erhaltenem Kanaleingangssymbol verwendet wird, und so dass die durchschnittliche Anzahl mIR von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol näher an der erzielbaren Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol ist als eine Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol, die resultiert, wenn das gleiche Verarbeitungsschema auf die Anzahl aufeinander folgender Unterblöcke angewendet wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (103) zum unterschiedlichen Verarbeiten ferner eine Einrichtung (205) zum unterschiedlichen Vorcodieren der aufeinander folgenden Unterblöcke unter Verwendung unterschiedlicher Vorcodierungsschemata mit einer Coderate gleich 1 aufweist, um zu modulierende aufeinander folgende vorcodierte Unterblöcke zu erhalten, um den Satz der Kanaleingangssymbole zu erhalten.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Einrichtung (207) zum unterschiedlichen Abbilden wirksam ist, um mk aufeinander folgende verarbeitete Bits eines Unterblocks k auf eine
    Figure 00490001
    Signalraumkonstellation abzubilden.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die Einrichtung (207) zum unterschiedlichen Abbilden zum Verwenden eines Gray-Codes, eines QAM-Schemas, eines PSK-Schemas oder eines QPSK-Schemas wirksam ist.
  4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die unterschiedlichen Vorcodierungsschemata für jeden Unterblock rekursiv sind.
  5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Einrichtung zum unterschiedlichen Modulieren zum Modulieren aufeinander folgender Unterblöcke auf unterschiedliche Signalraumkonstellationen unter Verwendung eines unterschiedlichen Modulationsschemas für jeden Unterblock wirksam sind, um die Kanaleingangssymbole zu erhalten.
  6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der die Einrichtung zum unterschiedlichen Modulieren wirksam ist, um mk aufeinander folgende Bits eines Unterblocks auf eine
    Figure 00500001
    Signalraumkonstellation abzubilden, um die Kanaleingangssymbole bereitzustellen.
  7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der die Einrichtung zum unterschiedlichen Modulieren wirksam ist, um ein QAM- oder ein PSK- oder ein QPSK-Modulationsschema zu verwenden.
  8. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Verarbeitungseinheit (101) einen Codierer (201) mit einer Coderate von weniger als 1 zum Codieren der Mehrzahl von Informationsbits, um codierte Bits bereitzustellen, und eine Verschachtelungseinrichtung (203) zum Verschachteln der codierten Bits, um verschachtelte Bits bereitzustellen, die den Codeblock bilden, aufweist.
  9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der die Einrichtung zum unterschiedlichen Abbilden angepasst ist, um die verschachtelten Bits auf die unterschiedliche Signalraumkonstellation abzubilden, um Signalraumkonstellationswerte bereitzustellen.
  10. Vorrichtung zum Bereitstellen einer Mehrzahl von Informationsbits aus einem Satz von Kanalausgangssymbolen, die aus einem übertragen eines Satzes von Kanaleingangssymbolen durch einen Kommunikationskanal resultieren, wobei der Satz von Kanaleingangssymbolen eine Anzahl L aufeinander folgender Untersätze von Kanaleingangssymbolen aufweist, wobei die Anzahl L aufeinander folgender Untersätze von Kanaleingangssymbolen aus einem unterschiedlichen Verarbeiten von L aufeinander folgenden Unterblöcken k, mit k ∈ 1 ... L, der Länge αkN = mk aus einem Codeblock der Länge N, mit αk ∈ [0, 1], und
    Figure 00510001
    erhalten wird, und wobei innerhalb jedes Unterblocks k eine unterschiedliche Anzahl mk von Bits des jeweiligen Untersatzes pro erhaltenem Kanaleingangssymbol verwendet wird, mit
    Figure 00510002
    wobei der Codeblock aus einem Codieren der Mehrzahl von Informationsbits erhalten wird, wobei die aufeinander folgenden Unterblöcke unter Verwendung unterschiedlicher Vorcodierungsschemata mit einer Coderate gleich 1 unterschiedlich vorcodiert sind, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: eine Folgesteuerung, die zum Empfangen von Folgesteuerinformationen von einem entfernten Sender konfiguriert ist, wobei die Folgesteuerinformationen die Anzahl L von Untersätzen von Kanalausgangssymbolen anzeigen, sowie zum Zuweisen von L aufeinander folgenden Gruppen von Kanalausgangssymbolen zu L aufeinander folgenden Untersätzen von Kanalausgangssymbolen; eine Einrichtung (301, 403) zum unterschiedlichen Rückverarbeiten der Anzahl L aufeinander folgender Untersätze von Kanalausgangssymbolen durch unterschiedliches Demodulieren der aufeinander folgenden Untersätze von Kanalausgangssymbolen, um L aufeinander folgende rückverarbeitete Unterblöcke k der Länge mk zu erhalten, indem innerhalb jedes Untersatzes k von Kanalausgangssymbolen eine unterschiedliche Anzahl mk von Bits pro Kanalausgangssymbol erhalten wird; und eine Rückverarbeitungseinheit (303, 411) zum Decodieren der aufeinander folgenden rückverarbeiteten Unterblöcke, um die Mehrzahl von Informationsbits zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (301) zum unterschiedlichen Rückverarbeiten ferner eine Einrichtung (405) zum unterschiedlichen Entvorcodieren der aufeinander folgenden demodulierten Unterblöcke unter Verwendung unterschiedlicher Entvorcodierungsschemata, um aufeinander folgende entvorcodierte Unterblöcke als die aufeinander folgenden rückverarbeiteten Unterblöcke zu erhalten, unter Verwendung unterschiedlicher Entvorcodierungsschemata mit einer Coderate gleich 1 aufweist.
  11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, bei der die Einrichtung (301) zum unterschiedlichen Rückverarbeiten die Einrichtung zum unterschiedlichen Demodulieren aufweist, wobei die Einrichtung zum unterschiedlichen Demodulieren zum Demodulieren eines Untersatzes von Kanalausgangssymbolen unter Verwendung eines QAM-Demodulationsschemas, eines QPSK-Demodulationsschemas oder eines PSK-Demodulationsschemas wirksam ist, um einen rückverarbeiteten Unterblock des Satzes aufeinander folgender rückverarbeiteter Unterblöcke bereitzustellen.
  12. Vorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, bei der die Einrichtung (403) zum unterschiedlichen Rückabbilden zum unterschiedlichen Rückabbilden der Untersätze von Kanalausgangssymbolen unter Verwendung unterschiedlicher 2m-ärer Rückabbildungsschemata wirksam ist, um die aufeinander folgenden rückverarbeiteten Unterblöcke zu erhalten.
  13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, bei der die Rückabbildungsschemata zu einem Gray-Decodierungsschema, zu einem QAM-Rückabbildungsschema, zu einem QPSK-Rückabbildungsschema oder zu einem PSK-Rückabbildungsschema gehören.
  14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der die Einrichtung zum Entvorcodieren ein Kriterium eines maximalen Aposteriori oder einer maximalen Wahrscheinlichkeit zum Entvorcodieren verwendet.
  15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, bei der die Rückverarbeitungseinheit (303) eine Entschachtelungseinrichtung zum Entschachteln des Satzes rückverarbeiteter Blöcke, um die verschachtelten Werte zu erhalten, und einen Decodierer zum Decodieren der entschachtelten Werte, um die Mehrzahl von Informationsbits zu erhalten, aufweist.
  16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, bei der der Decodierer wirksam ist, um weiche Ausgangswerte zu bestimmen, die den entschachtelten Werten zugeordnet sind.
  17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, bei der der Decodierer mit der Einrichtung zum unterschiedlichen Entvorcodieren oder mit der Einrichtung zum unterschiedlichen Rückabbilden zum iterativen Reduzieren eines Demodulationsfehlers oder eines Rückabbildungsfehlers gekoppelt ist.
  18. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 17, bei der die Einrichtung (405) zum unterschiedlichen Entvorcodieren zum iterativen Entvorcodieren der aufeinander folgenden Unterblöcke wirksam ist, wobei die Rückverarbeitungseinheit (303) eine Entschachtelungseinrichtung zum Bereitstellen entschachtelter Werte und einen Decodierer zum Decodieren der entschachtelten Werte aufweist, wobei der Decodierer wirksam ist, um weiche Ausgangswerte, die den entschachtelten Werten zugeordnet sind, zu bestimmen, und wobei der Decodierer mit der Einrichtung (405) zum unterschiedlichen Entvorcodieren zum iterativen Reduzieren eines Entvorcodierungsfehlers gekoppelt ist.
  19. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 18, die ferner eine Verarbeitungsteuerung aufweist, die zum Bereitstellen von Informationen über ein Demodulationsschema, das einem aktuellen Untersatz von Kanalausgangssymbolen zugeordnet ist, an die Einrichtung zum unterschiedlichen Demodulieren und zum Bereitstellen von Informationen über ein Rückabbildungsschema, das dem aktuellen Untersatz von Kanalausgangssymbolen zugeordnet ist, an die Einrichtung zum unterschiedlichen Rückabbilden wirksam ist.
  20. Verfahren zum Bereitstellen eines Satzes von Kanaleingangssymbolen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Codieren einer Mehrzahl von Informationsbits, um einen Codeblock der Länge N bereitzustellen; Unterteilen des Codeblocks in L aufeinander folgende Unterblöcke k, mit k ∈ 1 ... L, der Länge αkN = mk unter Verwendung der Kapazitätsinformationen, derart, dass jeder Unterblock k ein Verhältnis αk ∈ [0, 1] des Codeblocks abdeckt, und dass
    Figure 00540001
    und
    Figure 00540002
    gelten, unterschiedliches Verarbeiten der aufeinander folgenden Unterblöcke durch unterschiedliches Modulieren der aufeinander folgenden Unterblöcke, um den Satz von Kanaleingangssymbolen bereitzustellen, so dass innerhalb jedes Unterblocks k eine unterschiedliche Anzahl mk von Bits des jeweiligen Untersatzes pro erhaltenem Kanaleingangssymbol verwendet wird, und so dass die durchschnittliche Anzahl mIR von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol näher an der erzielbaren Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol ist als eine Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol, die resultiert, wenn das gleiche Verarbeitungsschema auf die Anzahl aufeinander folgender Unterblöcke angewendet wird; Bereitstellen von Kanalkapazitätsinformationen, die eine erzielbare Anzahl von Informationsbits pro Kanaleingangssymbol anzeigen; dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des unterschiedlichen Verarbeitens ferner, unter Verwendung unterschiedlicher Vorcodierungsschemata mit einer Coderate gleich 1, ein unterschiedliches Vorcodieren der aufeinander folgenden Unterblöcke aufweist, um zu modulierende aufeinander folgende vorcodierte Unterblöcke zu erhalten, um den Satz der Kanaleingangssymbole zu erhalten, um eine Fehlerrate und eine Komplexität hinsichtlich der erforderlichen Anzahl von Decodierungsiterationen an der Empfängerseite anzupassen, um den Satz von Kanaleingangssymbolen zu erhalten.
  21. Verfahren zum Bereitstellen einer Mehrzahl von Informationsbits aus einem Satz von Kanalausgangssymbolen, die aus einem Übertragen eines Satzes von Kanaleingangssymbolen durch einen Kommunikationskanal resultieren, wobei der Satz von Kanaleingangssymbolen eine Anzahl L aufeinander folgender Untersätze von Kanaleingangssymbolen aufweist, wobei die Anzahl L aufeinander folgender Untersätze von Kanaleingangssymbolen aus einem unterschiedlichen Verarbeiten von L aufeinander folgenden Unterblöcken k, mit k ∈ 1 ... L, der Länge αkN = mk aus einem Codeblock der Länge N, mit αk ∈ [0, 1] und
    Figure 00550001
    erhalten wird, und wobei innerhalb jedes Unterblocks k eine unterschiedliche Anzahl mk von Bits des jeweiligen Untersatzes pro erhaltenem Kanaleingangssymbol verwendet wird, mit
    Figure 00550002
    wobei der Codeblock aus einem Co dieren der Mehrzahl von Informationsbits erhalten wird, wobei die aufeinander folgenden Unterblöcke unter Verwendung unterschiedlicher Vorcodierungsschemata mit einer Coderate gleich 1 unterschiedlich vorcodiert werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Empfangen von Folgesteuerinformationen von einem entfernten Sender, wobei die Folgesteuerinformationen die Anzahl L von Untersätzen von Kanalausgangssymbolen anzeigen; Zuweisen von L aufeinander folgenden Gruppen von Kanalausgangssymbolen zu L aufeinander folgenden Untersätzen von Kanalausgangssymbolen; unterschiedliches Rückverarbeiten der Anzahl L aufeinander folgender Untersätze von Kanalausgangssymbolen durch unterschiedliches Demodulieren der aufeinander folgenden Untersätze von Kanalausgangssymbolen, um L aufeinander folgende rückverarbeitete Unterblöcke k der Länge mk zu erhalten, indem innerhalb jedes Untersatzes k von Kanalausgangssymbolen eine unterschiedliche Anzahl mk von Bits pro Kanalausgangssymbol erhalten wird; und Decodieren der aufeinander folgenden rückverarbeiteten Unterblöcke, um die Mehrzahl von Informationsbits zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des unterschiedlichen Rückverarbeitens ferner ein unterschiedliches Entvorcodieren der aufeinander folgenden demodulierten Unterblöcke unter Verwendung unterschiedlicher Entvorcodierungsschemata, um aufeinander folgende entvorcodierte Unterblöcke als die aufeinander folgenden rückverarbeiteten Unterblöcke zu erhalten, unter Verwendung unterschiedlicher Entvorcodierungsschemata mit einer Coderate gleich 1 aufweist.
  22. Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 20 oder des Verfahrens gemäß Anspruch 21, wenn das Programm auf einem Computer läuft.
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