DE69428870T2

DE69428870T2 - Datendekoder und methode zur datendekodierung mit einer dynamisch indizierten kanalzustandsmetrik

Info

Publication number: DE69428870T2
Application number: DE69428870T
Authority: DE
Inventors: Gus Vos
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1993-05-20
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2014-04-14
Also published as: WO1994028622A1; EP0660978A4; JP3526867B2; CA2138958C; AU6768494A; DE69428870D1; CA2138958A1; AU663261B2; JPH07509357A; EP0660978A1; EP0660978B1; US5363413A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Veröffentlichung betrifft im Allgemeinen Datendekoder und im Besonderen, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Datendekoder, die Kanalzustandsmetriken für verbesserte Dekodiergenauigkeit einsetzen.

Hintergrund der Erfindung

Praktiker sind ständig auf der Suche nach verbesserter Genauigkeit und Zuverlässigkeit beim Datentransport. Dieses können besonders schwierig zu erreichende Ziele sein, wenn der Datenkanal Rauschinterferenz (und alle sind es), großen Signalleistungsschwankungen oder Mehrweg-Signalschwund unterworfen ist. Die beiden letzten Situationen werden häufig bei Funkdatenkommunikationssystemen angetroffen.
Große Signalleistungsschwankungen werden angetroffen, weil Funksignal-Pfadverluste im wahrsten Sinne des Wortes über Größenordnungen schwanken könnten. Zusätzliche Schwankungen kommen aufgrund von Raleigh-Signalschwund vor, wenn sich das sendende Gerät und das empfangende Gerät in relativer Bewegung zueinander befinden. Unter diesen Umständen wird das empfangende Gerät ein Signal mit Signalschwund antreffen, eine Zusammensetzung aus zwei oder mehreren Signalen, von denen jedes über verschiedene Pfade am Ort des Empfangsgerätes angekommen ist. Obwohl die Literatur voll ist von Analysen der Eigenschaften von Signalen mit Signalschwund, könnte hier eine kurze Zusammenfassung zweckdienlich sein.
Die Pfade, siehe oben, können verschiedene Pfadlängen haben, und dadurch Verzögerungen, unterschiedliche Pfadverluste, und unterschiedliche Einfallrichtungen. Die unterschiedlichen Pfadlängen, insbesondere die Pfadverzögerungen und deshalb Phasenunterschiede führen zu destruktiven oder konstruktiven Beiträgen zu den einfallenden Signalen. Unterschiedliche Pfadverluste bedeuten unterschiedliche Signalstärken oder Amplituden. Unterschiedliche Einfallrichtungen bedeuten eine leicht unterschiedliche Signalfrequenz aufgrund der wohlbekannten Doppler-Effekte. Das Netz aller dieser Eigenschaften ist, dass das empfangende Gerät ein Signal antreffen wird, eine Zusammensetzung aus allen einfallenden Signalen, dass periodisch großen Verminderungen in der Signalstärke (Signalschwund) unterworfen ist und schnelle Phasenverschiebungen und kleinen Frequenzschwankungen während dieses Signalschwundes zeigt.
Es wurden vielfältige Techniken entwickelt, die sich gewissen dieser vielfältigen Problem angenommen haben. Unter diesen Techniken befindet sich die Kodierung der zu transportierenden Daten, um an einem Dekoder eine Fehlerkorrektur zu erlauben. Eine Form der Datenkodierung, die entwickelt und eingesetzt wurde, ist die gebündelte Kodierung, bei der die übertragenen Symbole nicht nur von den zu übertragenden Daten abhängen, sondern auch von Daten, die zuvor übertragen wurden. Diese Technik arbeitet gut in Situationen mit additivem weißen Rauschen und ist einfach an vielfältige spezielle Transportumgebungen anzupassen. Darüber hinaus ist ein optimaler Dekoder, zumindest für Kanäle mit additivem Gaußschen Rauschen, einfach implementiert. Dieser Dekoder ist häufig als Viterbi- oder Trellis-Dekoder bekannt.
Gebündelte Kodierung, ungeachtet aller Vorteile, weist Einschränkungen auf und kann nicht immer adäquat die Bedingungen kompensieren, die während Signalschwund anzutreffen sind, insbesondere den Einfluss auf ein spezielles Symbol. Um sich diesem anzunehmen wurden innere und äußere Kodes vorgeschlagen, bei denen die dem Kanal am nächsten liegenden Kodierschritte wegen ihrer Fähigkeit ausgewählt wurden, besondere Symbole zumindest zu "markieren", wo Umstände wie etwa ein Signalschwund, eine niedrige Vertrauenswürdigkeit des Kanals während der entsprechenden Symbolzeit anmahnen. Diese Technik, die auf den Eigenschaften gewisser Kodes beruht, ist als Erkennung einer Auslöschung bekannt, und ist ein Weg zur Verwendung von Vertrauenswürdigkeit im Kommunikationskanal, um die Integrität des Datentransports zu verbessern.
Es wurden andere Herangehensweisen entwickelt, um dem Kanal ein Maß an Vertrauenswürdigkeit direkt aufzuerlegen. Diese beruhen auf der Messung besonderer Eigenschaften des empfangenen Signals, die für ein Signal mit Signalschwund verdächtig sein oder ein Ergebnis davon sein könnten. Diese enthalten Messung und Zuweisung einer Stärkenanzeige des empfangenen Signals (RSSI) (typischerweise ein Mittelwert der empfangenen Signalleistung, gemessen über irgendeinen Zeitrahmen) zu jedem Symbol, und Verwendung dieser Informationen im Dekodiervorgang. Diese Herangehensweise setzt eine Eins-zu-Eins- oder ein starke Korrelation zwischen der RSSI und der tatsächlichen Zuverlässigkeit oder Qualität des Kanals voraus, eine Annahme, die nicht immer garantiert werden kann.
Ein besonderes Bezugsdokument, das von der obigen Herangehensweise handelt, ist das US-Patent Nr. 5 134 635 von Hong et al., mit dem Titel: Convolutional Decoding Using Soft- Decision Decoding With Channel State Information. Dieses Bezugsdokument erläutert einen Dekoder für gebündelte Daten, der wenigstens einem Bit eines Symbols in einem Mehrpegelsystem Bit-Metriken zuweist. Dieser Dekoder verwendet Soft-Decision Viterbi-Dekodierung mit Kanalzustandsinformationen einer gebündelt kodierten Kommunikation, die unter Verwendung einer Mehrpegel-Modulation übertragen wurde.
Eine davon verschiedene Herangehensweise, die unter Umständen Anwendungen hat, erkennt kleine Frequenzschwankungen im Signal und verwendet diese Informationen als Stellvertreter für einen Signalschwund und dadurch bedingte niedrigerer Vertrauenswürdigkeit im Kanal. Diese Herangehensweise hat ihre eigenen Schwierigkeiten einschließlich der. Unterscheidung zwischen gewünschten und unerwünschten Schwankungen in der Signalfrequenz, allgemein zunehmender Komplexität, und sie gestattet nicht eine Situation, in der die einfallenden Signale sich konstruktiv addieren, wodurch eine zunehmende Vertrauenswürdigkeit im Kanal impliziert wird.
Ganz deutlich besteht ein Bedarf an einem Datendekoder mit einer dynamisch indizierten Kanalmetrik, der diese Unzulänglichkeiten auflöst.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Erfindung nimmt sich dem zuvor erwähnten Bedarf an, indem sie von einem Dekoder und einer Methode zur Verwendung darin unterrichtet, der eine dynamisch indizierte Kanalzustandsmetrik zur Dekodierung, mit verbesserter Genauigkeit, von Symbolen verwendet, die aus einem Signal zurückgewonnen wurden, das über einen Kanal empfangen wurde. Der Dekoder enthält eine Signalstärkeanzeigevorrichtung zur Bereitstellung einer Signalstärkeanzeige des Signals, das einer Symbolzeitperiode entspricht, eine Mittelungsvorrichtung zur Mittelung einer Vielzahl von Signalstärkeanzeigen, um eine mittlere Signalstärke bereitzustellen, eine Indizierungsfunktion zur Erzeugung eines Indexwertes, welcher der Symbolzeitperiode entspricht, und der Indexwert von der Signalstärkeanzeige und der mittleren Signalstärke abhängt, eine Metrikauswahlfunktion zur Auswahl einer Kanalmetrik, die dem Indexwert entspricht, und eine Entscheidungsschaltung zur Wichtung einer Dekoderentscheidung für die Symbolzeitperiode in Übereinstimmung mit der Kanalmetrik.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Eigenschaften der vorliegenden Erfindung, die als neuartig angenommen werden, werden mit Ausführlichkeit in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt. Dennoch könnte die Erfindung zusammen mit weiteren Vorteilen davon am besten durch Verweis auf die begleitenden Zeichnungen verstanden werden, bei denen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Datenempfängers zeigt, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt.
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Datendekoders in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 3 eine repräsentative Kanalzustandstabelle zeigt, die zur Verwendung in der Ausführungsform nach Fig. 2 geeignet ist.
Fig. 4 ein Trellis-Diagramm eines beispielhaften gebündelten Kodes mit Rate 1/2 (7,5) unter Verwendung von Viterbi-Dekodierung zeigt.
Fig. 5 ein Trellis-Diagramm des gebündelten Kodes mit Rate 1/2 nach Fig. 4 zeigt, das beispielhaft den Betrieb einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 6 ein Flussdiagramm des Ablaufs zeigt, das beispielhaft den Betrieb einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Mit Verweis auf Fig. 1 ist eine Antenne (11) an einen Empfänger (13) angeschlossen. Der Empfänger (13) empfängt ein Signal auf dem Kanal, bei dem es sich hier um einen Funkkanal handelt, und stellt ein Signal, das Datensymbole enthält, einem Dekoder (15) am Eingang (17) bereit. Der Dekoder (15) wird betrieben, um die Symbole zu dekodieren, und um Daten am Ausgang (19) bereitzustellen.
Mit Verweis auf FTG. 2, in der gleiche Bezugsziffern auf gleiche Elemente aus Fig. 1 verweisen, wird eine Ausführungsform des Dekoders (15) mit Eingang (17) und Ausgang (19) gezeigt. Das Signal an Eingang (17) könnte eine Anzahl von Mehrweg-Signalen enthalten, von denen jedes Symbole hat, die darauf aufmodulierte kodierte Daten repräsentieren, und zusätzliches Rauschen aufgrund des Kanals oder des Empfängers. Jedes Symbol wird eine dazugehörige Symbolzeitperiode haben, eine Zeitspanne, in der das Symbol auf das Signal auftrifft. Bei jeder beliebigen Rate ist dieses Signal mit einer Signalstärkeanzeigevorrichtung (21) verbunden, bei der es sich in einer bevorzugten Ausführungsform im Wesentlichen um einen Hüll-Detektor handelt, der am Ausgang (23) eine Signalstärkeanzeige des Signals bereitstellt, das einer Symbolzeitperiode entspricht. Zusätzlich ist das Signal mit einem Soft- Decision-Demodulator (25) verbunden, der demodulierte Symbole am Eingang (29) einer Entscheidungsschaltung (27) bereitstellt. Diese demodulierten Symbole könnten oder könnten nicht verfälscht sein aufgrund von Anomalien des Kanals, wie etwa Signalschwund, Rauschen, etc..
Der Soft-Decision-Demodulator (25) ist in der Technik wohlbekannt, er wird aber in Übereinstimmung mit der besonderen Form der verwendeten Modulation variieren. Zum Beispiel wird in der bevorzugten Ausführungsform Frequenzmodulation eingesetzt und ein Frequenzdiskriminator ist zweckmäßig. In der Praxis ist die Entscheidungsschaltung (27) eine auf einem Prozessor basierende Schaltung, wie etwa ein digitaler Signalprozessor oder ein Mikroprozessor (beide nicht besonders gezeigt), der einen Software-Algorithmus ausführt, der auf das Ende der Datendekodierung gerichtet ist.
Die Signalstärkeanzeige am Ausgang (23) ist weiter mit einer Mittelungsvorrichtung (31) verbunden und mit dem Eingang (33) der Indizierungsfunktion (35). Die Mittelungsvorrichtung (31), in der Praxis ein Tiefpassfilter, mittelt eine Vielzahl von Signalstärkeanzeigen, um am Eingang (37) der Indizierungsfunktion (35) eine mittlere Signalstärke bereitzustellen. Die Vielzahl der Signalstärkeanzeigen wird derart ausgewählt, dass sich der Mittelwert über eine Zeitspanne erstreckt, welche die zu erwartende Dauer einer Anomalie, wie etwa ein Signalschwund, auf dem Kanal übersteigt, und könnte alle Symbolzeitperioden in einem Datenblock enthalten. Bei jeder beliebigen Rate wird die Vielzahl (insbesondere die äquivalente Anzahl an Datensymbolen) von der Symbolzeitperiode für eine besondere Datenrate abhängen.
Die Indizierungsfunktion (35) erzeugt einen Indexwert, der jeder Symbolzeitperiode entspricht, und hängt sowohl von der Signalstärkeanzeige am Eingang (33) ab, als auch von der mittleren Signalstärke am Eingang (37). In einer bevorzugten Ausführungsform ist diese Abhängigkeit eine Differenz zwischen der Signalstärkeanzeige und der mittleren Signalstärke, die von einer Differenzschaltung (39) am Ausgang (40) bereitgestellt wird. In jedem Falle wird der Indexwert einer Metrikauswahlfunktion (41) zugänglich gemacht, die eine Kanalmetrik auswählt, die dem Indexwert entspricht. Diese Kanalmetrik wird der Entscheidungsschaltung (27) am Eingang (42) bereitgestellt. In Fig. 2 wird dies funktional als ein indizierender Schalter (43) gezeigt, der in Übereinstimmung mit dem Indexwert einen Eintrittspunkt (45) in die Metrikauswahlfunktion (41), speziell einer Nachschlagetabelle in einer bevorzugten Ausführungsform, auswählt. Die Entscheidungsschaltung (27) ist zur Wichtung einer Dekoderentscheidung für die Symbolzeitperiode in Übereinstimmung mit der Kanalmetrik am Eingang (42) angeordnet.
Mit Verweis auf Fig. 3 wird eine beispielhafte Nachschlagetabelle gezeigt, die für den Einsatz in der Metrikauswahlfunktion (41) geeignet ist. Die horizontale Achse in Fig. 3 ist der Indexwert und die vertikale Achse ist die Kanalmetrik. Wesentlich in dieser Ausführungsform ist, dass der Indexwert einer Adresse einer Tabelle von vorherbestimmten Werten entspricht, während der unter dieser Adresse gespeicherte Wert die entsprechende Kanalmetrik repräsentiert, die der Entscheidungsschaltung (27) bereitgestellt wird. Durch Beobachtung der Fig. 3 entsprechen die vorherbestimmten Werte einzigartig und monoton zum Indexwert. Experimentell wurde herausgefunden, dass eine vorteilhaftere Genauigkeit erzielt wird, wenn der Bereich der vorherbestimmten Werte alle oder die Mehrzahl des erwarteten Bereichs der Indexwerte enthält. Weiter wurde herausgefunden, dass keine oder eine zu vernachlässigende Steigung am oder in der Nähe des Mittelpunkts (305) der Kanaltabelle vorzuziehen ist. Dies beschreibt die Vertrauenswürdigkeit des Kanals genauer, wenn minimaler Signalschwund vorliegt.
Diese Kanalmetrik, jetzt dynamisch indiziert, erlaubt eine Betrachtung der Kanalqualität für die fragliche Symbolzeitperiode im Vergleich zur über einige Symbolzeitperioden gemittelten Kanalqualität. Im Gegensatz dazu hat die bisherige Technik typischerweise nur eine mittlere (möglicherweise über sich ändernde Zeitrahmen) Signalstärke während einer Symbolzeitperiode betrachtet. Wie früher angemerkt wurde herausgefunden, dass diese mittlere Signalstärke ein weniger guter Stellvertreter für die Kanalqualität ist. Auf andere Weise ausgedrückt ist die dynamisch indizierte Kanalmetrik gewöhnlich ein besserer Vorhersager für das Vorkommen einer Kanalanomalie. Wie unten noch weiter verdeutlicht werden wird, kann ein guter Vorhersager einer Kanalanomalie mit Vorteil eingesetzt werden in Situationen, welche die Fähigkeit zur vorwärts gerichteten Fehlerkorrektur haben, wie etwa gebündelt kodierten Daten.
In Form eines vereinfachtes Beispiels, und was auch in der Technik wohlbekannt ist, wird ein gebündelter Kode mit einer Rate 1/2 (7, 5) betrachtet, in dem jedes Daten-Bit durch zwei Bits kodiert wird, und weiter als Symbole Gray-kodiert wird. Die Werte dieser beiden Bits werden vom momentanen Daten-Bit und den beiden vorherigen Daten-Bits (dem Kodiererzustand) abhängen. Es wird ein Datenstrom 0, 1, 0, 0, 0, 0 betrachtet, wobei der Strom gebündelt kodiert wird als 00, 11, 10, 11, 00, 00, und weiter in die Symbolsequenz +3, -1, -3, -1, +3, +3 (00 = +3, 11 = -1, 10 = -3 und 01 = +1 bei diesem Gray- Kode) Gray-kodiert wird. Diese Sequenz wird dann über den Kanal transportiert, und, in Übereinstimmung mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform, empfangen und dekodiert, um Daten am Ausgang (19) bereitzustellen. Es sei anzunehmen, dass es sich aufgrund von Kanalverfälschungen bei der vom Soft-Decision-Demodulator (25) am Eingang (29) der Entscheidungsschaltung (27) bereitgestellten demodulierten Symbole um die Sequenz +1, -1, +1, -1, +3, +3 handelt.
Mit Verweis auf Fig. 4 wird für diesen gebündelten Kode ein Trellis-Diagramm aufgezeigt. Wie in der Technik bekannt ist repräsentiert dieses Trellis-Diagramm alle Zustände (a = 00, b = 01, c = 10, d = 11) des Kodierers und, bei Bewegung durch das Trellis-Diagramm von links nach rechts, alle möglichen Verzweigungen zwischen Zuständen, bedingt unter der zusätzlichen Annahme, dass ein gelöschter (nur Nullen) Kodierer am Anfang und am Ende existiert. Hier gibt jeder der vier Zustände (a, b, c, d), die eine einzigartige Kombination von zwei Bits repräsentieren, eine vertikale Position innerhalb des Trellis-Diagramm an. Ganz allgemein beginnen bei einer Bewegung von links nach rechts (was den Ablauf der Zeit repräsentiert, in der jede Verzweigung einer Symbolzeitperiode entspricht), zwei mögliche Verzweigungen, die jeden der zwei Werte für ein Daten-Bit repräsentieren, an jedem Knoten, zum Beispiel (h, i, j, k). Ähnlich dazu enden an jedem Knoten im Allgemeinen zwei Verzweigungen. Ausnahmen von diesen allgemeinen Anmerkungen sind das Ergebnis der gelöschten Bedingungen, die oben angemerkt wurden. Durch Übereinkunft repräsentiert eine gepunktete Linie eine Verzweigung, die sich aus einem "1"-Daten-Bit ergibt, und eine durchgezogene Linie repräsentiert eine Verzweigung, die sich aus einem "0"-Daten- Bit ergibt.
Als nächstes wird mit Verweis auf Fig. 4 eine verallgemeinerte Beschreibung der Funktionsweise von Entscheidungsschaltungen nach bisheriger Technik unternommen. Alle Verzweigungen, die in Knoten einfallen oder von diesen ausgehen (h, i, j, k) wurden mit dem ihnen entsprechenden Symbol und dem gebündelt kodiertem Zwei-Bit-Muster beschriftet. Es ist zu verstehen, dass alle anderen gleich angeordneten, aber zeitlich abgesetzten Verzweigungen, die identischen entsprechenden Symbole haben. Zusätzlich wurde jede Verzweigung, die in einen Knoten einfällt, mit einer Ziffer bezeichnet, die der Wichtung eines zusammengesetzten Pfades entspricht, der aus dieser Verzweigung besteht und aus dem Vorgängerpfad mit der niedrigsten Wichtung. Die Wichtung einer Verzweigung wird berechnet als das Quadrat der Differenz zwischen dem Symbol, das der Symbolzeitperiode entspricht, die mit "r" bezeichnet wurde, und dem demodulierten Symbol, das der Symbolzeitperiode entspricht, die mit "R" bezeichnet wurde. Zum Beispiel ist der Knoten (h) und die Verzweigung mit der Wichtungsbezeichnung 24 zu betrachten. Diese Verzweigung entspricht einem +3-Symbol und das demodulierte Symbol war +1. Daher ist (r - R)² = (+3 - +1)² = 2² = 4. Der Vorgängerpfad (in diesem Fall nur einer) hat eine kumulierte Wichtung von 20. Die Addition von 20 und 4 ergibt eine kumulierte Wichtung von 24 für den Pfad, der mit dieser Verzweigung beim Einfallen in Knoten (h) endet.
Als ein weiteres Beispiel, das für diese (Viterbi) Dekodierungsregel bezeichnend ist, ist der Knoten (1) und die Verzweigung mit der Wichtungsbezeichnung von 28 zu betrachten. Diese Verzweigung entspricht einem +3-Symbol und einem demodulierten Symbol von -1. Daher ist (r - R)² = (+3 - (-1))² = 4² = 16. In diesem Fall gibt es zwei mögliche Vorgängerpfade (insbesondere jede der Verzweigungen, die in den Knoten h einfallen), die eine Wichtungsbezeichnung von 24 beziehungsweise von 12 haben. Die in diesem Fall zu befolgende Entscheidungsregel besagt 'Wähle den Vorgängerpfad mit der niedrigsten Wichtung aus und verwerfe alle anderen'. Deshalb ist die Verzweigung mit der Wichtung 12 auszuwählen und die Verzweigung mit der Wichtung 24 ist zu verwerfen. Folglich ist die kumulierte Wichtung 28, genauer gesagt 16 (zuvor berechnet) zuzüglich 12 aus dem überlebenden Pfad für einen Gesamtwert von 28, wie dargestellt.
Letztlich führt die Dekodierung einer speziellen empfangenen Sequenz zum Durchschreiten des Trellis-Diagramms von hinten unter Verfolgung der Verzweigungen mit den niedrigsten Wichtungen (und daher des Pfades mit der niedrigsten kumulierten Wichtung), wobei daran zu erinnern ist, dass eine durchgezogene Linie eine "0" repräsentiert und eine gestrichelte Linie eine "1" repräsentiert. Das Durchschreiten des Trellis-Diagramms nach Fig. 4 von hinten unter Verwendung des Viterbi- Algorithmusses führt daher zu einem Pfad (401), der, von links nach rechts, einer Symbolsequenz von -1, +1, +1, -1, +3, +3 entspricht, und einer Datensequenz am Ausgang (19) von 1, 1, 0, 0, 0, 0. Durch Vergleich mit der ursprünglich übertragenen Datensequenz stellt dies ein fehlerhaftes Bit dar.
Mit Verweis auf Fig. 5 wird jetzt der Betrieb einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einem nach bisheriger Technik gegenüber gestellt. Sofern hier nicht anderweitig angezeigt sind alle anderen Informationen, Betrieb und hypothetische Datenmuster etc. identisch zu denen, die bei den Beschreibungen der Fig. 4. verwendet wurden. Aus der voranstehenden Beschreibung von Fig. 2 ist zurückzurufen, dass die Entscheidungsschaltung (27) für ein jedes solches Symbol eine demodulierte Symbolsequenz bereithält und eine entsprechende dynamisch indizierte Kanalmetrik. Diese Kanalmetriken in Sequenz sind hypothetisch und in Fig. 5 aufgezeigt. Die Verzweigungswichtungen in Fig. 5 sind berechnet in Übereinstimmung mit dem Produkt aus der Verzweigungswichtung nach Fig. 4 und der entsprechenden Kanalmetrik. Genauer gesagt ist eine Verzweigungswichtung = (r - R)² · Kanalmetrik. Die Verzweigungen in Fig. 5 enthalten eine kumulierte Pfadwichtungsbezeichnung, die unter Verwendung der voranstehenden Formel berechnet wurde.
Durch. Beobachtung führt ein Durchschreiten des Trellis- Diagramms aus Fig. 5 von hinten jetzt zu einem Pfad (501), der, von links nach rechts, einer Symbolsequenz von +3, -1, -3, -1, +3, +3 und einer Datensequenz am Ausgang (19) von 0, 1, 0, 0, 0, 0 entspricht. Durch Vergleich mit dem ursprünglich übertragenen Datenstrom wurden alle Datenbits richtig dekodiert. Gewissermaßen erlaubt die dynamisch indizierte Kanalmetrik der vorliegenden Erfindung alles, ignoriert aber eine Verzweigung in einem Trellis-Diagramm, die einer niedrigen Vertrauenswürdigkeit im Kanal entspricht. Dies kann in Fig. 5 beobachtet werden durch die Feststellung, dass die Verzweigungen des Trellis-Diagramms, die der niedrigen Kanalmetrik entsprechen, nur relativ wenig zum Pfad mit der minimalen Wichtung beitragen, der letztlich ausgewählt wird. Im Ergebnis ist dies ähnlich zu einem nach vorne gerichteten Fehlerkorrekturschema, das in der Lage ist, eine Auslöschung zu erkennen und zu ignorieren.
Das Verständnis der vorliegenden Erfindung, verkörpert als ein Ablauf, wird durch das Flussdiagramm des Ablaufs nach Fig. 6 erleichtert. In Fig. 6 wird in Schritt (601) ein Signal empfangen. In Schritt (603) wird ein Soft-Decision-Symbol "R" demoduliert oder aus dem empfangenen Signal zurückgewonnen. Eine Signalstärkeanzeige, die dem Soft-Decision-Symbol "R" entspricht, wird in Schritt (605) bereitgestellt. Diese Signalstärkeanzeige zusammen mit den vorangehenden Signalstärkeanzeigen wird in Schritt (607) gemittelt, um eine mittlere Signalstärkeanzeige bereitzustellen. In Schritt (609) wird ein Indexwert erzeugt durch Bildung der Differenz zwischen der Signalstärkeanzeige aus Schritt (605) und der mittleren Signalstärke aus Schritt (607). Als nächstes wird in Schritt (611) eine Kanalmetrik ausgewählt, die dem Indexwert entspricht. Schließlich wird in Schritt (613) diese Kanalmetrik eingesetzt, um eine Dekoderentscheidung für die Symbolzeitperiode zu wichten, die dem Soft-Decision-Symbol "R" entspricht.
Unter besonderer Beachtung von Schritt (613) wird in einer Ausführungsform, die den Viterbi-Algorithmus einsetzt und betrieben wird, um Daten zu dekodieren, die gebündelt kodiert wurden, in Schritt (615) ein Satz von Verzweigungswichtungen berechnet. Diese Verzweigungswichtungen entsprechen der Symbolzeitperiode, die mit dem Soft-Decision-Symbol "R" verknüpft ist und (r - R)² · Kanalmetrik beträgt, wobei r ein mögliches Symbol im gebündelten Kode ist, wie etwa +3, +1,
-1, -3. In Schritt (617) werden die überlebenden Pfade bestimmt und alle anderen in einen speziellen Knoten Einfallenden werden fallen gelassen (siehe obige Erklärung). Falls in Schritt (619) kein vollständiges Datenpaket empfangen wurde, springt der Ablauf zu Schritt (603) zurück und wird dort fortgesetzt. Falls das vollständige Datenpaket empfangen wurde, wird in Schritt (621) der Pfad mit der höchsten Wahrscheinlichkeit, genauer gesagt der überlebende Pfad mit der niedrigsten Wichtung, ausgewählt, und in Schritt (623) von hinten durchschritten, um in Schritt (625) zu den dekodierten Symbolen oder Daten zu führen.
Die obige Erläuterung der beispielhaften Leistungsgüte zeigt an, dass sich der Unzulänglichkeiten der bisherigen Technik angenommen wurde. Zusätzlich bestätigten experimentelle Resultate einer Ausführungsform eine Verbesserung von etwa 5 dB im Verhältnis von Energie pro Bit zum Grundrauschen, was für eine Paketfehlerrate von 5% erforderlich ist. Diese Versuche wurden durchgeführt mit einem Trellis-kodierten Datenstrom mit einer Rate 3/4 und erzwungener Länge 6, der bei 19,2 kBit/s betrieben wurde. Kundige Fachleute werden erkennen, dass sich der wahre Anwendungsbereich und der Sinn der vorliegenden Erfindung weit über die hier offenbarten Einzelheiten hinaus erstreckt und das der Anwendungsbereich der Erfindung im Einzelnen in den anhängenden Patentansprüchen definiert ist.

Claims

1. Ein Datendekoder (15), der eine dynamisch indizierte Kanalzustandsmetrik verwendet, um, mit verbesserter Genauigkeit, Symbole zu dekodieren, die aus einem über einen Kanal empfangenen Signal zurückgewonnen wurden, der in Kombination Folgendes aufweist:

Signalstärkeanzeigemittel (21) zur Bereitstellung einer Signalstärkeanzeige des Signals, das einer Symbolzeitperiode entspricht;

Mittelungsmittel (31), verbunden mit den Signalstärkeanzeigemitteln, zur Mittelung einer Vielzahl der Signalstärkeanzeigen, um eine mittlere Signalstärke bereitzustellen;

Indizierungsmittel (35), verbunden mit den Signalstärkeanzeigemitteln und den Mittelungsmitteln, zur Erzeugung eines Indexwertes, welcher der Symbolzeitperiode entspricht, und der Indexwert von der Signalstärkeanzeige und der mittleren Signalstärkeanzeige abhängt;

Metrikauswahlmitteln (41), verbunden mit den Indizierungsmitteln, zur Auswahl einer Kanalmetrik, die dem Indexwert entspricht; und

Entscheidungsmitteln zur Wichtung einer Dekoderentscheidung für die Symbolzeitperiode in Übereinstimmung mit der Kanalmetrik.

2. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Indexwert einer Differenz zwischen der Signalstärkeanzeige und der mittleren Signalstärke entspricht.

3. Die Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Metrikauswahlmittel eine Kanalmetrik aus einer Tabelle vorherbestimmter Werte auswählt, und die vorherbestimmten Werte einzigartig und monoton dem Indexwert entsprechen.

4. Die Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Entscheidungsmittel die Kanalmetrik mit der quadrierten Entfernung zwischen einem zurückgewonnenen Symbol und einem möglichen Symbol multiplizieren.

5. Ein Dekoder (15) für gebündelte Daten, der eine dynamisch indizierte Kanalzustandsmetrik verwendet, um, mit verbesserter Genauigkeit, gebündelt kodierte Symbole zu dekodieren, die aus einem über einen Kanal empfangenen Signal zurückgewonnen wurden, der in Kombination Folgendes aufweist:

Indizierungsmittel (35), verbunden mit den Signalstärkeanzeigemitteln und den Mittelungsmitteln, zur Erzeugung eines Indexwertes, welcher der Symbolzeitperiode entspricht, und der Indexwert von der Signalstärkeanzeige und der mittleren Signalstärke abhängt;

Entscheidungsmitteln, die als Trellis-Dekoder betrieben werden, zur Auswahl eines Symbols für die Symbolzeitperiode, um ein dekodiertes Symbol bereitzustellen, das einer Verzweigung des Trellis-Dekoders entspricht, und die Verzweigung in Übereinstimmung mit der Kanalmetrik gewichtet wird.

6. Die Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher der Indexwert einer Differenz zwischen der Signalstärkeanzeige und der mittleren Signalstärke entspricht.

7. Eine Dekodiermethode zur Verwendung in einem Dekoder für gebündelte Daten, die eine dynamisch indizierte Kanalzustandsmetrik verwendet, um, mit verbesserter Genauigkeit, gebündelt kodierte Symbole zu dekodieren, die aus einem über einen Kanal empfangenen Signal zurückgewonnen wurden, und die Methode folgende Schritte enthält:

Bereitstellung einer Signalstärkeanzeige des Signals, das einer Symbolzeitperiode entspricht;

Mittelung einer Vielzahl der Signalstärkeanzeigen, um eine mittlere Signalstärke bereitzustellen;

Erzeugung eines Indexwertes, der einer Symbolzeitperiode entspricht, und der Indexwert von der Signalstärkeanzeige und der mittleren Signalstärke abhängt;

Auswahl einer Kanalmetrik, die dem Indexwert entspricht; und

Auswahl eines Symbols für die Symbolzeitperiode mit einem Trellis-Dekoder, um ein dekodiertes Symbol bereitzustellen, das einer Verzweigung des Trellis-Dekoders entspricht, und die Verzweigung in Übereinstimmung mit der Kanalmetrik gewichtet wird.

8. Die Methode nach Anspruch 7, in welcher der Indexwert einer Differenz zwischen der Signalstärkeanzeige und der mittleren Signalstärke entspricht.

9. Die Methode nach Anspruch 8, bei welcher der Schritt der Auswahl einer Kanalmetrik eine Nachschlagetabelle mit vorherbestimmten Werten enthält, und die vorherbestimmten Werte einzigartig und monoton dem Indexwert entsprechen.

10. Die Methode nach Anspruch 9, bei welcher der Schritt der Auswahl eines Symbols eine Multiplikation der Kanalmetrik mit der quadrierten Entfernung zwischen einem zurückgewonnenen Symbol und einem möglichen Symbol enthält.