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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Datenübertragungsverfahren, ein Datenübertragungssystem
und auf einen Sender und einen Empfänger, die eine Übertragung
von augenscheinlich variabler Rate durch Übertragung von Daten variabler
Länge in
Rahmen fester Länge
bei einer konstanten Übertragungsrate
implementieren.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Bei
einem Datenübertragungsverfahren,
das Informationen, wie ein Sprachsignal, in digitale Daten umwandelt
und die Daten nach Umwandlung überträgt, ist
eine Menge von zu übertragenden
Informationen nicht zeitlich festgelegt, sondern variiert im Allgemeinen
von Zeit zu Zeit.
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Die Übertragungsrate
kann entsprechend durch Unterteilen der Übertragungsdaten in Rahmen fester
Länge und
durch Übertragen
von Daten variabler Bitlänge
in einzelnen Rahmen variiert werden. Dies ermöglicht einem Sender ein effizientes
Senden der Informationen bei einer konstanten Rahmenperiode und
ein Vermeiden einer nicht erforderlichen Sendung, wodurch aufgenommene
Energie eingespart wird.
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Zur
Erreichung der Datenübertragung
bei einer variablen Rate ist es für einen Empfänger erforderlich,
durch eine Einrichtung Informationen bezüglich der Übertragungsrate eines jeden
Rahmens zu erhalten. Es werden üblicherweise zwei
Verfahren vorgeschlagen, um dies zu erreichen: ein erstes Verfahren überträgt Rateninformationen
bezüglich
eines jeden Rahmens als Teil der Rahmendaten, so dass der Empfänger die
Rate auf der Grundlage jener Rateninformationen entscheiden kann;
und ein zweites Verfahren überträgt keine
Rateninformationen, sondern verwendet Fehlererfassungscodes, die
den Übertragungsdaten
zur Darstellung der Kommunikationsqualität hinzugefügt wurden, in welchem Fall
der Empfänger
die Rate auf der Grundlage der Fehlererfassungscodes entscheidet.
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Demgegenüber wird
in Kommunikationsumgebungen, wie einer Datenübertragung durch Funkkanäle, in denen
viele Fehler auftreten, eine Fehlerkorrektur (FEC: vorwärtsgerichtete
Fehlerkorrektur, „Forward
Error Correction”)
der Übertragungsdaten zur
Verbesserung der Übertragungsqualität in weiten Bereichen
ausgeführt.
Als Fehlerkorrekturcode und Fehlerkorrekturdecodierung sind ein
Faltungscode und eine Maximal-Wahrscheinlichkeitsdecodierung, wie
eine Viterbi-Decodierung,
bekannt.
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Bei
dem zweiten Verfahren, das keine Rateninformationen zu dem Empfänger überträgt, sondern den
Empfänger
die Rate aus dem Fehlererfassungscode schließen lässt, der den Übertragungsdaten
zur Darstellung der Kommunikationsqualität hinzugefügt ist, hängt die Fehlerrate bei der
Ratenentscheidung von der Wortlänge
des Fehlererfassungscodes ab, und selbst wenn der Übertragungsfehler
verringert werden kann, dann kann die Erfassungsfehlerrate, das
heißt
die Wahrscheinlichkeit des Treffens einer Entscheidung bei einer
falschen Rate, dass kein Übertragungsfehler
aufgetreten ist, nicht unter ein bestimmtes Niveau verringert werden.
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Demgegenüber kann
bei dem ersten Verfahren, in dem die Rateninformationen von dem
Sender zu dem Empfänger übertragen
werden, der Empfänger
die effektive Länge
der emp fangenen Rahmen nicht entscheiden, falls ein Fehler während der Übertragung
aufgetreten ist. Es ist für
den Empfänger schwierig,
die übertragenen
Daten korrekt wiederherzustellen, auch wenn der Datenabschnitt selbst
frei von dem Fehler ist.
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Deshalb
liegt die Aufgabe der Erfindung in der Lösung der vorstehend beschriebenen
Probleme und in der Bereitstellung eines Datenübertragungsverfahrens, eines
Datenübertragungssystems
und eines Senders und Empfängers,
die eine hochqualitative Datenübertragung
variabler Rate durch Treffen einer zuverlässigen Ratenentscheidung in
jedweder Kommunikationsumgebung implementieren können.
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Die
Druckschrift
WO 95/08888 beschreibt
einen Empfänger,
der einen Viterbi-Decodierer enthält, um in einem CDMA-Kommunikationssystem
Daten variabler Rate zu empfangen. Dort, wo es keine Rateninformationen
gibt, wird die Datenrate auf der Grundlage von mehreren Qualitätsmaßen bestimmt. Eines
der Fehlermaße
ist eine serielle Fehlerrate, die durch Wiedercodieren decodierter
Ausgabedaten und deren Vergleichen mit ankommenden Daten erhalten
wird. Dies ermöglicht,
Fehler in den empfangenen Codesymbolen abzuschätzen. Andere Fehlermaße sind
CRC-Ergebnisse und Yamamoto-Qualitätsmaße. Mehrere Fehlermaße werden
für jeden
decodierten Rahmen bei einer hypothetischen Datenrate erhalten,
und die Datenrate wird dann auf der Grundlage der erhaltenen Fehlermaße bestimmt.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Zur
Implementierung der vorstehend beschriebenen Aufgabe implementiert
die Erfindung eine Datenübertragung
durch die folgenden Schritte und stellt ein Datenübertragungssystem
mit den folgenden Einrichtungen bereit.
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Eine
Sendeseite unterteilt die Sendedaten in Rahmen fester zeitlicher
Länge,
von denen ein jeder variable Bitdaten enthält, und fügt den für die Sendedaten in dem Rahmen
berechneten Fehlererfassungscode zu einer festen Position eines
jeden Rahmens hinzu. Daraufhin erzeugt die Sendeseite zum Zwecke
der Fehlerkorrektur den Fehlerkorrekturcode für die gesendeten Daten und
den Fehlererfassungscode, führt
eine Verschachtelung aus, die für
einzelne Rahmen gleich ist, und sendet die Daten mit einer festen
Senderate. In diesem Fall wird eine Leerstelle, die nach der Fehlererfassungscodierung
belassen wurde, in keinem Rahmen gesendet.
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Demgegenüber führt die
Empfangsseite für alle
empfangenen Rahmendaten die Entschachtelung, die für jeweilige
Rahmen gleich ist, auf einer rahmenweisen Grundlage aus, welcher
eine Fehlerkorrekturcodierung der Rahmendaten und eine Berechnung
des Fehlererfassungscodes der gesendeten Daten unter sequenziellem
Annehmen der gesamten sendbaren Finalbitpositionen aller Rahmendaten
folgt. Die Empfangsseite trifft eine Entscheidung, dass eine angenommene
Finalbitposition die Finalbitposition der gesendeten Rahmendaten
ist, wenn sich eine Differenz zwischen einem Maximalwert von Wahrscheinlichkeiten
einer Vielzahl von decodierten Datensequenzkandidaten bei jeder
finalen Bitposition hinsichtlich der gesendeten Datensequenz und
einer Wahrscheinlichkeit einer decodierten Datensequenz, die durch
Terminierungsdecodierung hinsichtlich der gesendeten Datensequenz
erhalten wurde, in einer vorbestimmten Spanne befindet, und der
berechnete Fehlererfassungscode mit einem empfangenen Fehlererfassungscode übereinstimmt,
und stellt die gesendeten Daten wieder her. Wird eine Vielzahl von
Finalbitpositionen erfasst, bei der sich die Wahrscheinlichkeitsdifferenzen
während der
Fehlerkorrekturdecodierung innerhalb der vorbestimmten Spanne befinden,
und stimmen die Vergleichsergebnisse der Fehlererfassungscodes miteinander überein,
dann kann die Empfangsseite eine Entscheidung treffen, dass die
Finalbitposition, die die minimale Wahrscheinlichkeitsdifferenz
ergibt, die Finalbitposition der gesendeten Rahmendaten ist.
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Die
Sendeseite kann als Alternative durch Hinzufügen von solchen Informationsbits
bei einer festen Position in jeden Rahmen senden, die die Bitanzahl
oder die Übertragungsrate
der gesendeten Daten in dem Rahmen darstellen, und die Empfangsseite
kann die Entschachtelung ausführen
und die Finalposition auf der Grundlage der empfangenen Senderateninformationen
annehmen, kann die Fehlerkorrekturdecodierung der Rahmendaten unter
Verwendung der Maximal-Wahrscheinlichkeitsdecodierung und die Berechnung
des Fehlererfassungscodes der gesendeten Daten durchführen. Die
Empfangsseite trifft eine Entscheidung, dass die angenommene Finalbitposition
die tatsächliche
Finalbitposition ist, falls der berechnete Fehlererfassungscode mit
dem empfangenen Fehlererfassungscode übereinstimmt. Stimmen sie unter
der Annahme, dass sich die gesamten sendbaren Finalbitpositionen
der Rahmendaten von den durch die Rateninformationen angegebenen
Finalbitpositionen unterscheiden, nicht überein, dann führt die
Empfangsseite sequenziell die Fehlerkorrekturdecodierung der entschachtelten empfangenen
Rahmendaten und die Berechnung des Fehlererfassungscodes bis hin
zu den Finalbitpositionen durch, so dass eine Entscheidung bezüglich der
Finalbitposition der gesendeten Rahmendaten auf der Grundlage der
Wahrscheinlichkeitsdifferenzen während
der Fehlererfassungsdecodierung und des Vergleichsergebnisses der
Fehlererfassungscodes getroffen werden kann.
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Hinsichtlich
der die Senderate darstellenden Informationsbits kann der Sender
die mit dem momentanen Rahmen assoziierten Rateninformationen bei
einer festen Position in den unmittelbar vorherigen, zu sendenden
Rahmen hinzufügen,
und der Empfänger
kann die Finalbitposition der momentanen Rahmendaten aus den in
dem unmittelbar vorherigen Rahmen empfangenen Rateninformationen
annehmen. In dem Fall, in dem die Rateninformationen in dem unmittelbar
vorherigen Rahmen gesendet werden, durchlaufen die Bits in demselben
Rahmen, das heißt
die gesendeten Daten, und der Fehlererfassungscode in dem vorliegenden
Rahmen und die Rateninformationen des nächsten Rahmens die Fehlerkorrekturcodierung
und -decodierung in derselben Prozedur wie vorstehend beschrieben.
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Wie
vorstehend beschrieben implementiert die Erfindung, die die während der
Fehlerkorrekturdecodierung als die Informationen bei der Ratenentscheidung
erhaltenen Wahrscheinlichkeitsinformationen zusätzlich zu dem Fehlererfassungscode
verwendet, eine hochqualitative Datensendung variabler Rate, die
die Ratenentscheidungsfehlerrate verglichen mit der Ratenentscheidung
der herkömmlichen Datensendung
variabler Rate, die keine Rateninformationen sendet, in großem Maße verbessern
kann.
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Außerdem kann
die Erfindung bei dem Variabel-Raten-Datenübertragungsverfahren vom Typ der
Rateninformationsübertragung
die Datenübertragung
variabler Rate implementieren, die die Rahmenfehlerrate und die
Ratenentscheidungsfehlerrate durch Treffen der Ratenentscheidung
unter Verwendung der Wahrscheinlichkeitsinformationen verbessert,
wenn irgendein Fehler bei den Rateninformationen während der Übertragung
aufgetreten ist.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Empfangsverfahren gemäß Anspruch
1 bereitgestellt.
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Gemäß einer
zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Empfänger gemäß Anspruch 4 bereitgestellt.
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Gemäß einer
dritten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Datenübertragungssystem
gemäß Anspruch
7 bereitgestellt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1A eine
Blockdarstellung einer Konfiguration eines Senders gemäß einem
Ausführungsbeispiel
1,
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1B eine
Blockdarstellung einer Konfiguration eines Empfängers gemäß dem Ausführungsbeispiel 1,
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2A eine
Darstellung einer Rahmenstruktur, wenn die Senderate gesendeter
Daten gemäß dem Ausführungsbeispiel
1 maximal ist,
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2B eine
Darstellung einer Rahmenstruktur, wenn die Senderate der gesendeten
Daten kleiner als ein Maximum gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 ist,
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3 eine
Darstellung der Verarbeitung der Verschachtelungseinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel
1,
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4 eine
Darstellung einer Rahmenstruktur der gesendeten Daten gemäß dem Ausführungsbeispiel
1,
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5 eine
Darstellung von decodierten Datensequenzen in der Maximal-Wahrscheinlichkeitsdecodierung
gemäß dem Ausführungsbeispiel
1,
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6 ein
Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Ratenentscheidungsalgorithmus
gemäß dem Ausführungsbeispiel
1,
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7A eine
Blockdarstellung einer Konfiguration eines Senders gemäß einem
Ausführungsbeispiel
2,
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7B eine
Blockdarstellung einer Konfiguration eines Empfängers gemäß dem Ausführungsbeispiel 2,
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8A eine
Darstellung einer Rahmenstruktur von gesendeten Daten gemäß dem Ausführungsbeispiel
2,
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8B eine
Darstellung einer Rahmenstruktur der gesendeten Daten gemäß dem Ausführungsbeispiel
2,
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9 ein
Ablaufdiagramm eines Ratenentscheidungsalgorithmus gemäß dem Ausführungsbeispiel
2,
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10A eine Darstellung einer Rahmenstruktur von
gesendeten Daten gemäß einem Ausführungsbeispiel
3,
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10B eine Darstellung einer Rahmenstruktur der
gesendeten Daten gemäß einem Ausführungsbeispiel
3,
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11 eine
Darstellung der Sequenz der Blockdecodierung gemäß dem Ausführungsbeispiel 3, und
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12 ein
Ablaufdiagramm eines Ratenentscheidungsalgorithmus gemäß dem Ausführungsbeispiel
3.
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BESTE BETRIEBSART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsbeispiel
1
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Die 1A und 1B zeigen
Blockdarstellungen von Konfigurationen eines Senders und eines Empfängers gemäß der Erfindung
gemäß einem Ausführungsbeispiel
1.
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Gemäß 1A wird
eine an einen Anschluss 1 angelegte, gesendete Datensequenz einer Fehlererfassungscodiereinrichtung 4 und
einer Rahmenspeichereinrichtung 1 (2) zugeführt. Die
Rahmenspeichereinrichtung 1 (2) hält einen Datensatz einer vorbestimmten
Anzahl von Bits (das heißt
einen Rahmen). Die Fehlererfassungscodiereinrichtung 4 berechnet
einen Fehlererfassungscode (beispielsweise einen CRC-Code) von jedem
Rahmen der gesendeten Daten.
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Als
nächstes
fügt eine
Multiplexeinrichtung 6 die aus der Rahmenspeichereinrichtung
1 (2) gelesenen, gesendeten Daten und für eine Fehlererfassungsdecodierung
erforderliche Endbits zu dem durch die Fehlererfassungscodiereinrichtung 4 berechneten
Fehlererfassungscode hinzu und gibt sequenziell Rahmen aus.
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Die 2A und 2B zeigen
von der Multiplexeinrichtung 6 ausgegebene Datensequenzen. 2A zeigt
den Fall, in dem die Senderate maximal ist, wohingegen 2B einen
Fall zeigt, in dem die Senderate weniger als die Maximalrate beträgt. Leerstellen
(datenlose Intervalle) treten in den Rahmen bei der Sendung mit
weniger als der Maximalrate wie gemäß 2B gezeigt
auf. Die von der Multiplexeinrichtung 6 ausgegebene Datensequenz
durchläuft eine
Faltungscodierung durch eine Fehlererfassungscodiereinrichtung 8,
gefolgt durch eine Verschachtelung durch eine Verschachtelungseinrichtung 10.
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3 zeigt
ein Beispiel der Verschachtelung durch die Verschachtelungseinrichtung 10.
Die Datensequenz eines Rahmens wird in einer von der Eingaberichtung
verschiedenen Richtung ausgegeben. Das heißt, die zeilenweise eingegebenen,
gesendeten Daten werden spaltenweise ausgegeben. Die von der Verschachtelungseinrichtung 10 ausgegebene
Datensequenz wird in eine Rahmenspeichereinrichtung 2 (12)
geschrieben.
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4 zeigt
eine Rahmenstruktur der von der Rahmenspeichereinrichtung 2 (12)
ausgegebenen Datensequenz. Der der Spalte in der Verschachtelungseinrichtung 10 entsprechende
Datenabschnitt wird „Schlitz” genannt,
wobei jeder Schlitz aus N Bits und jeder Rahmen aus M Schlitzen
besteht. Somit besteht ein jeder Rahmen aus N × M Bits.
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Die
Ausgabe der Verschachtelungseinrichtung 10 wird der Rahmenspeichereinrichtung
2 (12) eingegeben. Bei der vorstehend beschriebenen Verarbeitung
schreibt die Sendeseite die eingegebene Datensequenz rahmenweise
in die Rahmenspeichereinrichtung 1 (2), führt eine
Fehlererfassungscodierung und eine Verschachtelung eines jeden Rahmens
als einen einzelnen Prozess aus, und erzeugt dann Eingabedaten,
die einer primären
Modulationseinrichtung aus der Rahmenspeichereinrichtung 2 (12)
zuzuführen
sind. Als Ergebnis weist die gesendete Datensequenz eine Verzögerung von
einem Rahmen auf, die bei der Verschachtelung und anderen Verarbeitungen
beteiligt ist.
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Die
ausgegebene Datensequenz der Rahmenspeichereinrichtung 2 (12)
wird durch eine HF-Schaltung 14 moduliert und durch eine
Antenne 16 gesendet. Eine Spreizspektrummodulation, eine QPSK-Modulation
oder dergleichen wird als ein Modulationsmodell verwendet. Die Modulation
wird nicht bei den Leerstellen in den keine Daten enthaltenden Schlitzen
ausgeführt.
Somit kann der Sender die Datensendung bei einer variablen Bitlänge in einer
konstanten Rahmenzeitspanne erreichen.
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Als
nächstes,
wie in 1B gezeigt, demoduliert der
Empfänger,
der ein empfangenes Signal durch eine Antenne 20 empfängt, dieses
durch eine HF-Schaltung 22, und gibt dann das demodulierte
Signal sequenziell in eine Entschachtelungseinrichtung 24 ein.
Die einen Speicher enthaltende Entschachtelungseinrichtung 24 führt eine
Prozedur auf eine Weise aus, die umgekehrt zu jener der Ver schachtelungseinrichtung 10 auf
der Sendeseite ist, das heißt sie
schreibt die Daten spaltenweise (schlitzweise) in den Speicher,
und liest sie zeilenweise aus. Dies ermöglicht es, die Originaldatensequenz
eines Rahmens wiederherzustellen, wodurch der Fehlererfassungscode
und die gesendete Datensequenz erzeugt werden. Die Verschachtelung
und Entschachtelung sind zur Verbesserung des Fehlererfassungseffekts
durch Verhindern von Signalfolgenfehlern („Burst Errors”) bereitgestellt.
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Die
entschachtelte Datensequenz wird einer Fehlerkorrekturdecodiereinrichtung 26 zugeführt, die ihre
Fehlerkorrekturdecodierung unter Verwendung der Maximal-Wahrscheinlichkeitsdecodierung
ausführt.
Die Datensequenz, die die Fehlerkorrekturdecodierung durchlief,
wird durch eine Aufspaltschaltung 28 in den Fehlererfassungscode
und die Datensequenz aufgespaltet. Der Fehlererfassungscode wird
einer Fehlererfassungscodespeichereinrichtung 32 eingegeben,
um gehalten zu werden.
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Demgegenüber wird
die Datensequenz von einem Anschluss 2 als empfangene Daten ausgegeben
und gleichzeitig einer Fehlererfassungscodiereinrichtung 30 eingegeben.
Die Fehlererfassungscodiereinrichtung 30 wiederholt die
Fehlererfassungscodierung der Datensequenz, die jener des Senders entspricht.
Der wiedercodierte Fehlererfassungscode wird durch eine Vergleichseinrichtung 34 bitweise
mit dem empfangenen Fehlererfassungscode verglichen, und es wird,
falls die gesamten Bits miteinander übereinstimmen, ein Übereinstimmungssignal
einer Ratenentscheidungsschaltung 36 zugeführt.
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Die
Fehlerkorrekturdecodierung und die Berechnung des Fehlererfassungscodes
werden mit sequenziellem Annehmen sendbarer Finalbitpositionen der
Rahmendaten ausgeführt.
In diesem Fall führt
die Fehlerkorrekturdecodiereinrichtung 26 die Wahrscheinlichkeitsinformationen
der Raten entscheidungsschaltung 36 hinsichtlich der Ergebnisse
zu, die durch Decodieren der Finalbitpositionen erhalten wurden.
Die Ratenentscheidungsschaltung 36 entscheidet die Finalbitposition,
das heißt
die Senderate eines jeden Rahmens auf der Grundlage der Wahrscheinlichkeitsinformationen
und des Übereinstimmungssignals
des von der Vergleichseinrichtung 34 zugeführten Fehlererfassungscodes.
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5 zeigt
ein Beispiel der decodierten Datensequenzen in der Maximal-Wahrscheinlichkeitsdecodierung,
und 6 zeigt einen Ratenentscheidungsalgorithmus. Hier
ist eine Viterbi-Decodierung als die Maximal-Wahrscheinlichkeitsdecodierung
angenommen.
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Zuerst
werden in den Schritten S1 bis S3 nach Starten der Viterbi-Decodierung
die Wahrscheinlichkeiten der übrigbleibenden,
decodierten Datensequenzen hinsichtlich der gesendeten Datensequenz
bei den angenommenen Finalbitpositionen (#L gemäß den 5 und 6)
erhalten, in denen die übrigbleibenden,
decodierten Datensequenzen jene sind, die in jeweiligen Zuständen übrig bleiben (das
heißt
K decodierte Datensequenzen, die die Zustände 1 – K in dem Beispiel gemäß 5 erreichen).
In der Folge wird in Schritt S4 die Differenz zwischen dem Maximalwert
der so erhaltenen Wahrscheinlichkeiten und der Wahrscheinlichkeit
einer decodierten Datensequenz hinsichtlich der gesendeten Datensequenz
erhalten, wobei die decodierte Datensequenz durch Terminieren des
Decodierungsprozesses erhalten wurde (das heißt, die in dem Beispiel gemäß 5 den
Zustand 0 erreichende Sequenz).
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Dann
wird in Schritt S5 eine Entscheidung getroffen, ob sich die Wahrscheinlichkeitsdifferenz
innerhalb einer vorbestimmten Spanne (Δ gemäß 6) befindet.
Befindet sie sich innerhalb der vorbestimmten Spanne, dann wird
die ausgewählte
decodierte Datensequenz in Schritt S6 durch Zurückverfolgen ausgegeben, und
in Schritt S7 der Fehlererfassungscodierung (CRC-Codierung) unterzogen.
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In
Schritt S8 wird der wiedercodierte CRC mit dem empfangenen CRC verglichen.
Stimmen sie miteinander überein,
dann ist die Decodierung vollendet, und es wird eine Entscheidung
getroffen, dass die angenommene Finalbitposition die Finalbitposition
der gesendeten Rahmendaten ist. Dann werden die gesendeten Daten
wiederhergestellt.
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Überschreitet
die Wahrscheinlichkeitsdifferenz Δ,
oder stimmt das Vergleichsergebnis der CRCs nicht überein,
dann wird die Viterbi-Decodierung mit Annehmen der nächsten Finalbitpositionen fortgesetzt.
Wird eine Vielzahl von Finalbitpositionen erfasst, bei denen sich
die Wahrscheinlichkeitsdifferenz innerhalb von Δ befindet, und zeigt das Vergleichsergebnis
der Fehlererfassungscodes ein Übereinstimmen
an, dann kann die Finalbitposition, die die minimale Wahrscheinlichkeitsdifferenz
ergibt, bei der Finalbitposition der gesendeten Rahmendaten entschieden
werden.
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In
dem Beispiel gemäß 5 ergibt
die Sequenz, die bei der zweiten Finalbitposition L = 2 den Zustand
0 erreicht, die maximale Wahrscheinlichkeit (Wahrscheinlichkeitsdifferenz
= 0), und das Vergleichsergebnis der Fehlererfassungscodes stimmt für jene decodierte
Sequenz überein,
falls kein Fehler während
der Sendung aufgetreten ist.
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Da
in diesem Fall die Wahrscheinlichkeit, dass die Wahrscheinlichkeitsdifferenz
0 wird, bei den anderen Finalbitpositionen klein ist, kann das vorliegende
Verfahren die Ratenentscheidungsfehlerrate auf einen viel kleineren
Wert verringern als das herkömmliche
Verfahren, das die Ratenentscheidung lediglich auf der Grundlage
des Vergleichsergebnisses der Fehlererfassungscodes ausführt.
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Ist
demgegenüber
irgendein Fehler während der
Sendung aufgetreten, dann ist die den Zustand 0 erreichende Sequenz
nicht notwendigerweise die Sequenz, die die maximale Wahrscheinlichkeit
ergibt. In diesem Fall ermöglicht
ein Einstellen von Δ auf
einen geeigneten Wert den decodierten Sequenzen, deren Fehler korrigiert
wurden, den Verringerungseffekt der Fehlerrate der Ratenentscheidung ähnlich dem
Fall zu erreichen, in dem während
der Sendung kein Fehler auftrat. Durch Einstellen von Δ in Bereichen,
in denen Δ sich
unterhalb eines bestimmten Werts befindet, auf einen kleineren Wert kann
der mittlere Ratenentscheidungsfehler weiter verringert werden.
Dies erhöht
jedoch die mittlere Rahmenfehlerrate, das heißt die Wahr scheinlichkeit, dass
das Vergleichsergebnis der CRCs nicht übereinstimmt, + die Ratenentscheidungsfehlerrate.
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Es
wird entsprechend bevorzugt, Δ bei
der Datensendung auf einen kleinen Wert einzustellen, die eine sehr
kleine Ratenentscheidungsfehlerrate, wie jene von Steuerdaten, zu
Lasten der Rahmenfehlerrate erfordert.
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Der
Wert Δ kann
ebenso durch in Betracht ziehen der Tendenz von Fehlern erhalten
werden, die während
der Sendung auftraten, so dass Δ auf
einen Wert eingestellt wird, der durch Multiplizieren eines festen
Werts mit der Differenz zwischen den Maximal- und den Minimalwerten
der bei den Finalbitpositionen erhaltenen Wahrscheinlichkeiten erhalten wird.
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Die
den Sender und Empfänger
mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration verwendende Datenübertragung
ermöglicht
dem Empfänger,
die gesendeten Daten von augenscheinlich variabler Rate zu empfangen,
in denen der Sender einen jeden Rahmen mit einer variierenden Anzahl
von Bits in jedem Rahmen sendet, ohne Rateninformationen zu dem
Empfänger
zu senden, die die Anzahl von Bits in einem jedem Rahmen darstellen.
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Außerdem kann
das Übernehmen
des Ratenentscheidungsmodells, das die in der Viterbi-Decodierung
erhaltenen Wahrscheinlichkeitsinformationen verwendet, die Wahrscheinlichkeit
eines Ausgebens der gesendeten Daten mit falscher Länge in den Rahmen
in hohem Maße
verringern, was aus dem Ratenentscheidungsfehler resultiert, wodurch
eine hochgradig zuverlässige
Datenübertragung
variabler Rate erreicht wird.
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Ausführungsbeispiel
2
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Die 7A und 7B zeigen
Blockdiagramme eines Senders und eines Empfängers gemäß der Erfindung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
2.
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Die 7A und 7B zeigen
Konfigurationen, die jenen gemäß den 1A und 1B das Senden
von Informationen hinzufügen,
die die Rate von gesendeten Daten darstellen, und die eine Ratenentscheidung
auf der Empfangsseite unter Verwendung jener Rateninformationen
treffen. Gemäß den 7A und 7B sind
jene gemäß den 1A und 1B gleiche
Teile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der nachstehenden Beschreibung
sind hauptsächlich
die Betriebe der von jenen gemäß den 1A und 1B verschiedenen
Teile beschrieben.
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Zuerst
werden die die Rate der gesendeten Daten darstellenden Informationen
einem Anschluss 5 eingegeben und einer Rateninformationsspeichereinrichtung 40 zugeführt. Die
Inhalte der Rateninformationsspeichereinrichtung 40 sind
die Rateninformationen der in der Rahmenspeichereinrichtung 1 (2)
gehaltenen Daten, das heißt,
Informationen, die die Bitanzahl der Daten darstellen. Eine Multiplexeinrichtung 6' gibt die Informationen,
die die Rate der gesendeten Daten darstellen, die aus der Rateninformationsspeichereinrichtung 40 gelesenen
werden, den durch die Fehlererfassungscodiereinrichtung 4 berechneten
Fehlererfassungscode und die aus der Rahmenspeichereinrichtung 1
(2) gelesenen, gesendeten Daten sequenziell auf einer rahmenweisen Grundlage
aus.
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Die 8A und 8B zeigen
die von der Multiplexeinrichtung 6' ausgegebenen Datensequenzen.
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Demgegenüber schneidet
eine Fehlerkorrekturdecodiereinrichtung 26' des Empfängers wie gemäß 7B gezeigt
die sequenzielle Viterbi-Decodierung ab, die von der Initialposition
eines jeden Rahmens gestartet wurden, und erhält das decodierte Ergebnis
der Rateninformationsbits, die bei der Initialposition des Rahmens
platziert sind. Das decodierte Ergebnis wird in der Rateninformationsspeichereinrichtung 42 gehalten.
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9 zeigt
den Ratenentscheidungsalgorithmus in dem Empfänger gemäß dem Ausführungsbeispiel 2. In den Schritten
S1 bis S13 setzt die Fehlerkorrekturdecodiereinrichtung 26 die
Viterbi-Decodierung der Rahmendaten bis zu dem finalen Bit fort, das
durch den Inhalt der Rateninformationsspeichereinrichtung 42 angezeigt
ist. Dann gibt sie in Schritt S14 eine decodierte Datensequenz,
die durch ein Terminieren des Decodierungsprozesses erhalten wurde,
durch Zurückverfolgen
aus und führt
in Schritt S15 die Fehlererfassungscodierung (CRC-Codierung) aus.
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Dann
wird in Schritt S16 der wiedercodierte CRC mit dem empfangenen CRC
verglichen. Zeigt das Vergleichsergebnis ihr Übereinstimmen an, dann ist
die Decodierung vollendet, und die durch den Inhalt der Rateninformationsspeichereinrichtung 42 angezeigte
Finalbitposition wird als die Finalbitposition der gesendeten Rahmendaten
entschieden, und die gesendeten Daten werden wiederhergestellt.
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Zeigt
das Vergleichsergebnis der CRCs ein Nichtübereinstimmen mit einem sequenziellen
Annehmen der sendbaren Finalbitpositionen der Rahmendaten an, die
sich von der durch den Inhalt der Rateninformationsspeichereinrichtung 42 angezeigten
Finalbitposition unterscheiden, dann wird die Fehlerkorrekturdecodierung
und die Berechnung des Fehlererfassungscodes ausgeführt und
die Ratenentscheidung unter Verwendung der Wahrscheinlichkeitsinformationen
getroffen, die in der Viterbi-Decodierung und dem Vergleichsergebnis
der Fehlererfassungscodes in Schritt S17 erhalten wurden (was das
Gleiche wie die Verarbeitung in S1 bis S8 gemäß 6 ist).
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Die
den Sender und Empfänger
mit der vorstehend beschriebenen Anordnung verwendende Datenübertragung
ermöglicht
dem Empfänger,
die Rateninformationen definitiv zu erfassen, wenn kein Übertragungsfehler
auftritt. Außerdem
kann der Empfänger
die Ratenentscheidung unter Verwendung der Wahrscheinlichkeitsinformationen
treffen, die in der Viterbi-Decodierung und dem Vergleichsergebnis
der Fehlererfassungscodes erhalten wurden, selbst wenn irgendein
Fehler bei der Rateninformation während der Übertragung aufgetreten ist.
Die resultierende Rahmenfehlerrate ist entsprechend verbessert,
wobei eine sehr kleine Ratenentscheidungsfehlerrate erreicht wird.
Dies ermöglicht
eine hochgradig zuverlässige
Datenübertragung
variabler Rate.
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Es
ist bevorzugt, solche Datensequenzen fester Länge unmittelbar nach den Rateninformationsbits
zu lokalisieren, die sich von den gesendeten Daten, wie dem Fehlererfassungscode,
unterscheiden, da sich die Zuverlässigkeit der durch die Viterbi-Decodierung
erhaltenen Rateninformationen mit der Länge des eingegebenen, in der
Decodiereinrichtung gespeicherten Signals erhöht, das heißt der Länge der den Rateninformationen
nachfolgenden, codierten Datensequenz.
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Zusätzlich ist
es für
den Sender möglich, Endbits
unmittelbar nach den Rateninformationsbits oder dem Fehlererfassungscode
einzufügen,
und für den
Empfänger,
einmal bis zu den Endbits zum Erhalten der empfangenen Rateninformationen
oder jener Informationen plus dem empfangenen Fehlererfassungscode
hinunter zu decodieren, und dann das Decodieren der Rahmendaten
bis zu ihrem Finalbit wieder zu starten.
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Ausführungsbeispiel
3
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
werden in der Fehlerkorrekturcodiereinrichtung 8 und der Fehlerkorrekturdecodiereinrichtung 26 eine
Codierung in und Decodierung aus dem Blockcode gemäß den 1A bzw. 1B ausgeführt.
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Bei
der Codierung werden alle von der Multiplexeinrichtung 6 ausgegebenen
Rahmendaten in Blöcke
wie gemäß den 10A und 10B gezeigt
unterteilt, und ein jeder Block durchläuft eine Blockcodierung (Erzeugung
und Hinzufügung
der Paritätsbits),
wie eine Codierung in dem BCH-Code.
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Demgegenüber werden
in der Decodierung die einzelnen Blöcke von dem ersten Block beginnend
wie gemäß 11 gezeigt
decodiert, und die Ratenentscheidung wird auf der Grundlage der Wahrscheinlichkeitsinformation
getroffen, das heißt der
in dem Decodierprozess der einzelnen Blöcke erzeugten Zuverlässigkeitsinformationen.
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12 zeigt
ein Ablaufdiagramm des Decodierungsprozesses. Solange sich die in
dem BCH-Decodierprozess erhaltenen Wahrscheinlichkeitsinformationen
innerhalb einer vorbestimmten Spanne (Δ gemäß 12: es
ist hier angenommen, dass die Wahrscheinlichkeitsinformationen mit
dem Anwachsen der in dem Block aufgetretenen Übertragungsfeh ler anwachsen)
befinden, wird in den Schritten S20 bis S26 die Fehlererfassungscodierung (CRC-Codierung)
bis zu der Finalbitposition #L ausgeführt. Wird in Schritt S28 eine
Entscheidung getroffen, dass der wiedercodierte CRC (Prüfbits) mit
dem empfangenen CRC übereinstimmt,
dann ist die Decodierung vollendet und die angenommene Finalbitposition
wird als die Finalbitposition der gesendeten Rahmendaten entschieden,
gefolgt von dem Wiederherstellen der gesendeten Daten. Überschreiten
die Wahrscheinlichkeitsinformationen Δ, oder zeigt ein Vergleichsergebnis
der CRCs ein Nichtübereinstimmen
an, dann wird das Decodieren des nächsten Blocks durch Schritt
S30 fortgesetzt. Werden mehrere Finalbitpositionen erfasst, bei
denen sich die Wahrscheinlichkeitsinformationen innerhalb von Δ befinden
und ein Vergleichsergebnis der Fehlererfassungscodes ein Übereinstimmen
nach Ausführen
der Decodierung und Berechnen des Fehlererfassungscodes bei den
gesamten Finalbitpositionen anzeigt, dann kann diejenige Finalbitposition,
die die minimalen Wahrscheinlichkeitsinformationen ergibt, als die Finalbitposition
der gesendeten Rahmendaten entschieden werden.
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Wie
vorstehend beschrieben kann gemäß der Erfindung
ein Verwenden der Wahrscheinlichkeitsinformationen, die in dem Maximal-Wahrscheinlichkeitsdecodierprozess
erhalten werden, die Ratenentscheidungsfehlerrate verglichen mit
dem herkömmlichen
Ratenentscheidungsverfahren, das lediglich den Fehlererfassungscode
verwendet, in hohem Maße
verbessern. Dies ermöglicht
es, eine solche zuverlässigere
Datenübertragung
variabler Rate bereitzustellen, die die Übertragungsrate während einer Kommunikation
auf einer rahmenweisen Grundlage variiert.
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Außerdem kann
die Variabelratendatenübertragung
vom Typ Rateninformationsübertragung
eine höherqualitative
Variabeldatenübertragung
implementieren, die die Rahmenfehlerrate und Ratenentscheidungsfehlerrate
durch Anwenden des die Wahrscheinlichkeitsinformationen und den
Fehlererfassungscode verwendenden Ratenentscheidungsverfahrens,
wenn irgendwelche Fehler während
der Übertragung
der Rateninformationen auftraten, verbessert.