DE69932213T2

DE69932213T2 - Verfahren zur Anpassung der Datenrate

Info

Publication number: DE69932213T2
Application number: DE69932213T
Authority: DE
Inventors: NEC Corporation Soichi Tsumura
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2007-06-06
Also published as: JP2000201084A; DE69932213D1; JP3239880B2; EP0999648A2; CN1255000A; US6580762B1; KR100343400B1; EP0999648B1; CN1243425C; KR20000047580A; DE69932213T8; EP0999648A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein digitales Kommunikationssystem, und insbesondere auf ein Ratenanpassungsverfahren zum Erzeugen einer Ausgabekette von m Symbolen aus einer Eingabekette von n (n ≠ m) Symbolen.
Im Bereich digitaler Kommunikationssysteme sind mehrere Ratenanpassungsverfahren vorgeschlagen worden, um eine Ausgabesequenz von m Symbolen aus einer Eingabesequenz von n Symbolen zu erhalten. In dem Fall n > m werden die ersten (n – m) Symbole der Eingabesymbolkette gelöscht, um die Ausgabekette der verbleibenden m Symbole zu erzeugen. In dem Fall n < m, nach der Wiederholung eines obersten Eingabesymbols (m – n + 1) Male, werden m Symbole, die dem obersten Eingabesymbol folgen, ausgegeben, um die Ausgabekette vom m Symbolen zu erzeugen.
In dem Fall, wo die Symbolsequenz mit einem Faltungscode codiert wurde, ist es bekannt, dass die Originalinformation durch Einsetzen von Füllsymbolen in die unvollständige Symbolsequenz an den Positionen, die den gelöschten Symbolen entsprechen, wenn sie dekodiert sind, korrekt reproduziert werden kann, sogar wenn die Symbolsequenz teilweise gelöscht worden ist. Solche Fehlerkorrekturdekodierung wird durch die Kodierungsverstärkung, die durch einen Faltungscode erreicht wird, gestattet.
Im Allgemeinen sind viele Dekodiersysteme anfällig für Fehlerhäufung, und wenn eine Anzahl von Symbolen fortlaufend gelöscht wurde, wie oben erwähnt, können sie die Fehlerkorrekturfähigkeit nicht vollständig aufweisen.
Andererseits wird, in dem Fall, wo dasselbe Symbol fortlaufend wiederholt wird, die Energie des wiederholten Symbols entsprechend groß durch effektives Verwenden der Energie des wiederholten Symbols. Dies kann es erlauben, die Fehlerrate um das wiederholte Symbol effektiv zu reduzieren. Im Fall des Faltungscodes jedoch kann die Reduktion der Fehlerrate für Symbole, die mehr als die Beschränkungslänge von jenem Symbol entfernt sind, überhaupt nicht erwartet werden.
Um diese Probleme bis zu einem gewissen Maß zu lösen, ist ein Ratenanpassungsverfahren vorgeschlagen worden, entsprechend einem IMT-2000 Schema, das nun unter Standardisierung durch ARIB (Association of Radio Industries and Businesses) ist. Die Details dieses Verfahrens sind in „Volume 3, Specification of Air-Interface for the 3G Mobile System Version 0.5" beschrieben. Im Folgenden wird diese Spezifizierung kurz beschrieben.
Angenommen dass eine Eingabesymbolsequenz durch SO bezeichnet wird, die Anzahl von deren Eingabesymbolen durch n und die Anzahl von Ausgabesymbolen einer Ausgabesymbolsequenz durch m, wird ein Ratenanpassungsverfahren zur Symbollöschung (n > m) gemäß dem folgenden Algorithmus durchgeführt:

(a) j = 0, x = n, und y = n – m;
(b) gehe zu Schritt (c), wenn y gleich oder größer als 1 ist, und beende andernfalls mit der aktuellen Symbolsequnz S als eine Ausgabesequenz;
(c) setze z als eine minimale ganze Zahl, die nicht kleiner als x/y ist;
(d) setze k als eine maximale ganze Zahl, die nicht größer als x/z ist;
(e) lösche ein Symbol alle z Symbole aus der Symbolsequenz S_J, wobei die resultierende Symbolsequenz mit S_J-1 bezeichnet wird;
(f) x = x – k, y = y – k und j = j + 1; und
(g) gehe zurück zu Schritt (b).

Ein Ratenanpassungsverfahren zur Symbolwiederholung (n < m) wird gemäß dem folgenden Algorithmus durchgeführt:

(A) j = 0;
(B) gehe zu Schritt (C), wenn 2n kleiner ist als m, und gehe andernfalls zu Schritt (F);
(C) wiederhole alle Symbole von S_J einmal, wobei die Resultierende mit S_J+1 bezeichnet wird;
(D) n = 2n, und j = j + 1;
(E) gehe zurück zu Schritt (B);
(F) x = n, und y = m – n;
(G) gehe zu Schritt (H), wenn y 1 übersteigt, und gehe andernfalls zu Schritt (M);
(H) setze z als eine minimale ganze Zahl, die nicht kleiner als x/y ist;
(I) setze k als eine maximale ganze Zahl, die nicht größer als x/z ist;
(J) wiederhole S_J alle z Symbole, bis es schon wiederholt worden ist, wobei die resultierende Symbolsequenz mit S_J+1 bezeichnet wird;
(K) x = x – k, y = y – k, und j = j + 1;
(L) gehe zurück zu Schritt (J); und
(M) wenn y = 1, wiederhole nur das erste Symbol von S_J, wobei die resultierende Symbolsequenz vor dem Beenden mit S_J+1 bezeichnet wird, und wenn y nicht gleich 1 ist, beende mit der aktuellen Symbolsequenz S als eine Ausgabesequenz.

15 zeigt konkrete Vorgänge eines herkömmlichen Ratenanpassungsverfahrens zur Symbollöschung entsprechend dem IMT-2000 Schema. Hierbei wird angenommen, dass die Anzahl von Eingabesymbolen 128 (n = 128) und die Anzahl von Ausgabesymbolen 100 (m = 100) ist.
Wie in 15A dargestellt, wird die Symbolsequenz S0 von n = 128 eingegeben. Gemäß dem Ratenanpassungsalgorithmus zur Symbollöschung stellen die Schritte (a) bis (e) x = 128, y = 28, z = 5, und k = 25 bereit, resultierend in einer Symbolsequenz S1, wie in 15B dargestellt.
Diese Symbolsequenz S1 wird durch Löschen von S0 alle fünf Symbole erhalten.
Wenn die Schritte (a) bis (e) zum zweiten Mal durchgeführt werden, werden x = x – k = 103, y = y – k = 3, z = 35, und k = 2 erhalten. Deshalb wird die Symbolsequenz S1 alle 35 Symbole gelöscht und resultiert in einer Symbolsequenz S2, wie in 15C dargestellt.
Wenn die Schritte (a) bis (e) zum dritten Mal durchgeführt werden, werden X = 101, y = 1, z = 101, und k = 1 erhalten. Deshalb wird die Symbolsequenz S2 alle 101 Symbole gelöscht, das heißt, nur das letzte Symbol wird gelöscht, woraus die endgültige Symbolsequenz S3 resultiert, wie in 15D dargestellt. Daher wird in diesem Beispiel die Eingabesymbolsequenz von 128 Symbolen in die Ausgabesymbolsequenz von 100 Symbolen durch einen dreimaligen Symbollöschungsvorgang umgewandelt.
Aus dem Beispiel, das in den 15A–15D dargestellt ist, ist verständlich, dass jeder Löschvorgang (Schritte (a) bis (e)) das maximale Intervall zwischen gelöschten Symbolen bereitstellt, woraus optimale Löschverarbeitung resultiert, aber die optimale Löschverarbeitung wird nicht immer zwischen Löschvorgängen durchgeführt, weil das Verhältnis zwischen dem aktuellen und dem vorhergehenden Löschvorgang nicht ausreichend in Betracht gezogen wird.
Genauer gesagt, da das Intervall zwischen gelöschten Symbolen in dem vorhergehenden Löschvorgang maximiert worden ist, kann der aktuelle Löschvorgang ein Symbol-Löschintervall bereitstellen, das gleich oder kleiner ist als das des vorhergehen den Löschvorgangs (in den meisten Fällen die Hälfte oder sogar weniger als das Symbol-Löschintervall, das von dem vorhergehenden Löschvorgang erreicht wurde).
Wie in 15B dargestellt, wird das 45ste Symbol der Symbolsequenz S1 gelöscht. Anschließend wird das 43ste Symbol gelöscht, wie in 15C dargestellt. Ähnlich werden das 85ste und 87ste Symbol gelöscht. In diesem Fall beträgt der Abstand zwischen gelöschten Symbolen lediglich zwei Symbole.
Wie oben beschrieben kann, gemäß dem herkömmlichen Algorithmus, Symbollöschung an einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Positionen durchgeführt werden, in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen den Anzahlen von Eingabe- und Ausgabesymbolen. Es gibt eine erhebliche Wahrscheinlichkeit, dass die so gelöschte Symbolsequenz Probleme verursacht, wenn sie demoduliert und dekodiert wird.
Ähnlich können, in dem Fall der Ratenanpassung zur Symbol-Wiederholung, die Positionen wiederholter Symbole ungleichmäßig verteilt sein, wobei sie einen Symbolbereich erzeugen, der fehleranfällig ist und einen Symbolbereich, der fehlerresistent ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ratenanpassungsverfahren bereitzustellen, das zuverlässigere Datenkommunikation erreichen kann, und ein digitales Kommunikationssystem, das selbiges verwendet.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe, indem sie ein Ratenanpassungsverfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 bereitstellt, und ein digitales Kommunikationssystem gemäß den Merkmalen von Anspruch 10.
Das Verfahren kann den Schritt des Maximierens des kleinsten Intervalls zwischen Symbolen umfassen, die dem Ausgewählten der Symbollöschung und der Symbolwiederholung unterworfen sind, und den Schritt der Maximierung der gesamten Summe der Symbolintervalle, die dem Ausgewählten der Symbollöschung und der Symbolwiederholung unterworfen sind.
Das Symbolintervall, das dem Ausgewählten der Symbollöschung und der Symbolwiederholung unterworfen ist, kann eines von k und k + 1 sein, wobei k eine ganze Zahl größer als 0 ist.
Das Ratenanpassungsverfahren zur Eingabe einer ersten Symbolkette S(k) von n Symbolen und Ausgabe einer zweiten Symbolkette d(j) von m (n ≠ m) Symbolen in einem digitalen Kommunikationssystem, wobei n und m eine ganze Zahl größer als 0 sind, k eine ganze Zahl im Bereich von 0 bis n – 1 ist, und j eine ganze Zahl im Bereich von 0 bis m – 1 ist, kann die Schritte umfassen: a) Setzen des Unterschiedes (D) zwischen n und m; b) Setzen von Q = n/D; c) sequentielles Teilen der ersten Symbolkette S(k), um D Symbolketten zu erzeugen, die jede aus entweder Q Symbolen oder (Q + 1) Symbolen bestehen; d) Auswählen eines einzelnen Symbols, das an einer vorbestimmten Position liegt, für jede der D Symbolketten; und e) Erzeugung der zweiten Symbolkette d(j) mittels Durchführung einer von Löschung und Wiederholung des einzelnen Symbols für jede der D Symbolketten in Abhängigkeit von einem Vergleichsergebnis von n und m.
Die erste Symbolkette S(k) ist vorzugsweise in einer codierten Symbolsequenz enthalten, die mit einem Fehlerkorrekturcode, wie einem Faltungscode, erzeugt wird. Vorzugsweise wird die zweite Symbolkette d(j) verschachtelt und dann übermittelt und die erste Symbolkette S(k) wird durch Entschachteln einer empfangenen Symbolkette erzeugt.
Weiterhin vorzugsweise umfasst der Schritt (c) den Schritt der Positionsbestimmung (R, C) jedes Elementes einer Anordnung zum sequenziellen Anordnen der ersten Symbolkette S(k), worin C und R wie folgt bestimmt werden: C = INT (k × D/n); und R = INT (k – C × n/D),wobei INT (x) eine Funktion des Erhaltens eines ganzzahligen Teils von x ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind das engste Intervall und das weiteste Intervall zwischen gelöschten oder wiederholten Symbolen fast gleich. Mit anderen Worten, das engste Intervall wird maximiert, resultierend in der maximierten Gesamtsumme von Intervallen gelöschter oder wiederholter Symbole. Weiterhin werden die Positionen gelöschter oder wiederholter Symbole einheitlich über die Eingabesymbolkette verteilt. Deshalb kann zuverlässige und stabile Digitalkommunikation erhalten werden.
Bevorzugte Ausführungsformen und Beispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 ein schematisches Diagramm ist, das ein digitales Kommunikationssystem zeigt, das ein Ratenanpassungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzt;
2 ein Flussdiagramm ist, das eine Skizze des Ratenanpassungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ein Flussdiagramm ist, das ein Beispiel eines Ratenanpassungsverfahrens zur Symbollöschung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ein Flussdiagramm ist, das ein Beispiel eines Ratenanpassungsverfahrens zur Symbolwiederholung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ein schematisches Diagramm ist, das die Berechnung von R und C in Tabellenform zeigt, in dem Fall wo N = 128 und der Unterschied in der Anzahl zwischen Eingabe- und Ausgabesymbolen 28 ist;
6 ein schematisches Diagramm ist, das ein Beispiel eines Ratenanpassungsverfahrens zur Symbollöschung von N = 128 bis M = 100 in dem Fall q = 2 zeigt;
7A ein schematisches Diagramm ist, das ein Beispiel eines Ratenanpassungsverfahrens zur Löschung des letzten Symbols für jede Spalte (p = 0) zeigt;
7B ein schematisches Diagramm ist, das ein Beispiel eines Ratenanpassungsverfahrens zur Löschung des vorvorletzten Symbols für jede Spalte (p = 0) zeigt;
8 ein schematisches Diagramm ist, das ein Beispiel eines Ratenanpassungsverfahrens zur Symbolwiederholung von N = 128 bis M = 156 im Fall von q = 2 zeigt;
9A ein schematisches Diagramm ist, das ein Beispiel eines Ratenanpassungsverfahrens zur Wiederholung des letzten Symbols für jede Spalte (p = 0) zeigt;
9B ein schematisches Diagramm ist, das ein Beispiel eines Ratenanpassungsverfahrens zur Wiederholung des vorvorletzten Symbols für jede Spalte (p = 0) zeigt;
10 ein Flussdiagramm ist, das ein Beispiel eines Ratenanpassungsverfahrens zur Symbollöschung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ein Diagramm ist, das ein Programm des Verfahrens von 10, das die Programmiersprache C verwendet, zeigt;
12 ein Flussdiagramm ist, das ein Beispiel eines Ratenanpassungsverfahrens zur Symbollöschung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ein Diagramm ist, das ein Programm des Verfahrens von 12, das die Programmiersprache C verwendet, zeigt;
14A ein Diagramm ist, das ein Beispiel einer Anordnung einer Eingabesymbolsequenz, die durch den in 10 dargestellten Algorithmus erhalten wurde, zeigt;
14B ein Diagramm ist, das ein Beispiel einer Anordnung einer Eingabesymbolsequenz, die durch den in 12 dargestellten Algorithmus erhalten wurde, zeigt; und
15A–15D Diagramme sind, die eine konkrete Sequenz von Vorgängen eines herkömmlichen Ratenanpassungsverfahrens zur Symbollöschung entsprechend dem IMT-2000 Schema zeigen.
Es wird der Einfachheit halber angenommen, dass ein digitales Kommunikationssystem aus einem Sender, einer Übermittlungsleitung und einem Empfänger zusammengesetzt ist. Der Sender umfasst einen Kodierer 101, einen Ratenanpassungspro zessor 102 und einen Verschachteler 103. Der Empfänger umfasst einen Entschachteler 104, einen Ratenrückanpassungsprozessor 105 und einen Dekodierer 106.
In dem Sender kodiert der Kodierer 101 die Eingabeinformation, um eine Eingabesymbolsequenz S zum Ratenanpassungsprozessor 102 auszugeben, die das Ratenanpassungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert. Der Kodierer 101 setzt ein Fehlerkorrekturcodierschema so wie Faltungscodes oder Turbo-Codes ein, das die Originalinformation mit Redundanz bereitstellen kann, um Fehlerkorrektur bis zu einem gewissen Grad zu gestatten, wenn auf einer Empfangsseite dekodiert wird.
Der Ratenanpassungsprozessor 102 gibt die Eingabesymbolsequenz S in Einheiten von N Symbolen ein und gibt eine Ausgabesymbolsequenz d in Einheiten von M Symbolen an den Verschachteler 103 aus. Mit anderen Worten, der Ratenanpassungsprozessor 102 wandelt zur Ratenanpassung N Symbole in M Symbole um.
Die Ausgabesymbolsequenz d wird vom Verschachteler 103 verschachtelt und dann wird, basierend auf der verschachtelten Symbolsequenz, ein Übermittlungssignal erzeugt und zur Übermittlungsleitung ausgegeben. Falls eine Fehlerhäufung auf der Übermittlungsleitung auftritt, die in einem verschlechterten Übermittlungssignal aufgrund der Fehlerhäufung resultiert, dann ist die Fehlerkorrekturkapazität eines Dekodierers des Empfängers deutlich herabgesetzt. Um solche Fehlerhäufungen rechtzeitig zu verteilen, setzt das System Verschachtelung ein. Genauer gesagt, die Ausgabesymbolsequenz d wird vom Verschachteler 103 neu geordnet und über die Übermittlungsleitung übertragen. Hier wird die Verschachtelung in Einheiten eines ganzen Vielfachen von M durchgeführt.
Beim Empfänger bringt, nach der Demodulierung, der Entschachteler 104 die empfangenen Daten in eine richtige Reihenfolge, um die empfangene Symbolsequenz zum Ratenrückanpassungsprozessor 105 gemäß der vorliegenden Erfindung auszugeben. Der Ratenrückanpassungsprozessor 105 gibt die Symbolsequenz in Einheiten von M Symbolen ein, um eine Symbolsequenz in Einheiten von N Symbolen auszugeben. Mit anderen Worten, der Ratenrückanpassungsprozessor 105 wandelt M Symbole in N Symbole um. Die Ausgangssymbolsequenz wird dekodiert, um empfangene Information durch den Dekodierer 106 zu erzeugen.
Das Ratenanpassungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf den Ratenanpassungsprozessor 102 und den Ratenrückanpassungsprozessor 105 in 1 angewendet. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind, wie später beschrieben, die Posi tionen von gelöschten/wiederholten Symbolen gleichmäßig verteilt. Deshalb gestattet eine Kombination aus Verschachtelung und Ratenanpassung eine zuverlässigere Datenkommunikation.
Bezugnehmend auf 2, wie durch Schritt S201 dargestellt, ist die Eingabesymbolkette S von N Symbolen bezeichnet mit S = {S(0), S(1), ... S(N – 1)} und die Ausgabesymbolkette d von M Symbolen ist bezeichnet mit d = {d(0), d(1), ... d(M – 1)}. Im Folgenden wird der Fall, wo die Ratenanpassung von N zu M durchgeführt wird, beschrieben.
Zuerst wird die Eingabesymbolanzahl N verglichen mit der Ausgabesymbolanzahl M (Schritte S202 und S203). Falls sie identisch sind (JA in Schritt S202), wird die Ausgabesymbolkette von der Eingabesymbolkette so wie sie ist kopiert, weil die Ratenanpassung nicht benötigt wird (Schritt S204).
Falls N > M (JA in Schritt S203), dann ist es erforderlich, (N – M) Symbole von der Eingabesymbolkette zu löschen und daher wird Ratenanpassung zur Symbollöschung durchgeführt (Schritt S205). Im Gegenteil, falls N < M (NEIN in Schritt S203), dann ist es erforderlich, (M – N) Symbole zur Eingabesymbolkette zu addieren und daher wird Ratenanpassung zur Symbolwiederholung durchgeführt (Schritt S206).
RATENANPASSUNG ZUR SYMBOLLÖSCHUNG (1)
Bezugnehmend auf 3 werden (N – M) Symbole von der Eingabesymbolkette gelöscht, wie nachfolgend beschrieben.
Zuerst wird D zu N – M gesetzt und Q wird zum ganzzahligen Teil von N/D gesetzt, der mit INT(N/D) bezeichnet wird (Schritt S301). Anschließend wird q zu einem Ausgewählten von {0, 1, 2, ..., Q – 1} gesetzt gemäß einer vorbestimmten Weise (Schritt S302). Zum Beispiel kann q zu 0 festgelegt werden. Danach werden K und J zu 0 initialisiert, wobei K ein Index der Eingabesymbolkette und J ein Index der Ausgabesymbolkette ist (Schritt S303).
Als Nächstes wird C zu INT(K × D/N) gesetzt und R zu INT(K – C × N/D) (Schritte S304 und S305), wobei C und R Spalten und Reihen einer Anordnung, die die Eingabesymbole enthält, bezeichnen können.
Anschließend wird R mit q verglichen (Schritt S306). Falls R nicht identisch ist mit q (NEIN in Schritt S306), wird ein Eingabesymbol S(K) in ein Ausgabesymbol d(J) kopiert und dann wird J inkrementiert (Schritt S307), bevor K inkrementiert wird (Schritt S308). Falls R = q (JA in Schritt S306), wird K inkrementiert, ohne den Schritt S307 durchzuführen (Schritt S308). Danach wird K mit N verglichen (Schritt S309) und, falls K = N, ist diese Routine beendet. Falls K nicht mit N identisch ist (NEIN in Schritt S309), geht die Steuerung zurück zu Schritt S304. Die Verarbeitung der Schritte S304 bis S309 wird wiederholt durchgeführt, bis K N erreicht hat.
RATENANPASSUNG ZUR SYMBOLWIEDERHOLUNG (1)
Bezugnehmend auf 4 werden (M – N) Symbole zur Eingabesymbolsequenz hinzugefügt, wie nachfolgend beschrieben.
Zuerst wird P zum ganzzahligen Teil von M/N gesetzt, der als INT(M/N) bezeichnet wird (Schritt S401). Anschließend werden alle Symbole der Eingabesymbolkette S P Male wiederholt und die resultierende Symbolkette wird mit S bezeichnet (Schritt S402). Zum Beispiel in dem Fall P = 2 wird jedes Symbol der Eingabesymbolkette {S(0), S(1), ..., S(N – 1)} zweimal wiederholt, um eine neue Symbolkette zu erzeugen {S(0), S(0), S(1), S(1), ..., S(N – 1), S(N – 1)}, die eine Eingabesymbolsequenz S genannt wird.
Anschließend wird N zu P × N gesetzt, D zu M – N und Q wird zu INT(N/D) gesetzt (Schritt S403). Danach wird q zu einem Ausgewählten von {0, 1, 2, ..., Q – 1} gesetzt gemäß einer vorbestimmten Weise (Schritt S404). Zum Beispiel kann q an 0 gekoppelt werden. Dann werden K und J zu 0 initialisiert, wobei K ein Index der Eingabesymbolkette und J ein Index der Ausgabesymbolkette ist (Schritt S405).
Als Nächstes wird C zu INT(K × D/N) gesetzt und R zu INT(K – C × N/D) (Schritte S406 und S407), und dann wird ein Eingabesymbol S(K) in ein Ausgabesymbol d(J) kopiert und dann wird J inkrementiert (Schritt S408). Anschließend wird R mit q verglichen (Schritt S409) und, falls R identisch ist mit q (JA in Schritt S409), wird das Eingabesymbol S(K) weiterhin in das Ausgabesymbol d(J) kopiert und dann wird J inkrementiert (Schritt S410), bevor K inkrementiert wird (Schritt S411). Falls R nicht identisch mit q ist (NEIN in Schritt S409), wird K inkrementiert, ohne den Schritt S410 durchzuführen (Schritt S411). Danach wird K mit N verglichen (Schritt S412) und, falls K = N, ist diese Routine beendet. Falls K nicht identisch mit N ist (NEIN in Schritt S412), geht die Steuerung zurück zu Schritt S406. Die Verarbeitung der Schritte S406 bis S412 wird wiederholt durchgeführt, bis K N erreicht hat.
BEISPIELE (1)
Die folgenden Beispiele werden durch tatsächliches Durchführung der Ratenanpassung zur Symbollöschung und der Ratenanpassung zur Symbolwiederholung erhalten.
Durch R und C erhaltene Anordnung
Wie in 5 dargestellt, entsprechen R und C in dem Fall von N = 128 und |N – M| = 28 einer Reihe und einer Spalte von einer jeweilsen Anordnung. Die 128 Eingabesymbole (1, 2, 3, ..., 127, 128) werden sequentiell in der Reihenfolge (C, R) = (0, 0), (0, 1), (0, 2), (0, 3), (0, 4), (1, 0), (1, 1), (1, 2), ..., (27, 0), (27, 1), (27, 2), (27, 3), (27, 4) angeordnet, wobei R und C wie oben beschrieben berechnet werden.
Beispiel 1 – 1 (Symbollöschung)
Bezugnehmend auf 6 wird, in dem Fall q = 2, N = 128 und M = 100, der Schritt S307 durchgeführt, wenn R nicht mit 2 identisch ist, und nur wenn R = 2, wird der Schritt S307 übersprungen. Mit anderen Worten, wie in 6 dargestellt, werden die 28 Symbole, die in der Reihe R = 2 enthalten sind, nicht kopiert, resultierend in der Ausgabesymbolkette d = {1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 14, 15, ..., 125, 126, 128}. Die Symbole jeder Reihe können durch Auswahl des entsprechenden Wertes von q gelöscht werden.
Beispiel 1 – 2 (Symbollöschung)
Ein anderer Weg kann beschritten werden, um N – M Symbole zu löschen. Derselbe Vorteil kann erhalten werden durch Bestimmen des Abstandes eines Symbols vom unteren Endsymbol für jede Spalte. Genauer gesagt wird der Abstand (p) eines Symbols vom unteren Endsymbol aus {0, 1, 2, 3} ausgewählt. Danach wird, durch Vergleich von R und p für jedes C, bestimmt, ob das entsprechende Symbol kopiert werden soll, mit anderen Worten, der Schritt S307 von 3 übersprungen werden soll.
Bezugnehmend auf 7A, in dem Fall p = 0, werden die jeweils letzten Symbole der Spalten {5, 10, 14, 19, 23, 28, ..., 115, 119, 124, 128} aus der Eingabesymbolkette S gelöscht.
Bezugnehmend auf 7B, in dem Fall p = 2, werden die jeweils vorvorletzten Symbole der Spalten {3, 8, 12, 17, 21, 26, ..., 113, 117, 122, 126} aus der Eingabesymbolkette S gelöscht.
Wie oben beschrieben, sind, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, das engste Intervall und das weiteste Intervall zwischen gelöschten Symbolen fast gleich.
Genauer gesagt ist das engste Intervall um nur ein Symbol kürzer als das weiteste Intervall. Wie in 6 und 7 dargestellt, beträgt das engste Intervall 4 Symbole und das weiteste Intervall 5 Symbole. Mit anderen Worten, das engste Intervall ist maximiert, resultierend in der maximierten Gesamtsumme von Intervallen gelöschter Symbole. Zusätzlich sind die Positionen gelöschter Symbole gleichmäßig über die Eingabesymbolkette verteilt.
Beispiel 1 – 3 (Symbolwiederholung)
Bezugnehmend auf 8, in dem Fall q = 2, N = 128 und M = 156, wird der Schritt S410 nur durchgeführt, wenn R identisch mit 2 ist und, wenn R nicht identisch mit 2 ist, wird der Schritt S410 übersprungen. Mit anderen Worten, wie in 8 dargestellt, nur die 28 Symbole, die die Reihe von R = 2 umfasst, werden kopiert, resultierend in der Ausgabesymbolkette d = { 1, 2, 3, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 13, 14, 15, ..., 125, 126, 127, 127, 128}. Die Symbole jeder beliebigen Reihe können durch Auswahl des entsprechenden Wertes von q wiederholt werden.
Beispiel 1 – 4 (Symbolwiederholung)
Ein anderer Weg kann beschritten werden, um N – M Symbole zu wiederholen. Derselbe Vorteil kann erhalten werden durch Bestimmen des Abstandes eines Symbols vom unteren Endsymbol für jede Spalte. Genauer gesagt, der Abstand (p) eines Symbols vom unteren Endsymbol wird ausgewählt aus {0, 1, 2, 3}. Danach wird, durch Vergleich von R und p für jedes C, bestimmt, ob das entsprechende Symbol zweimal kopiert werden soll, mit anderen Worten, der Schritt S410 von 4 durchgeführt werden soll.
Bezugnehmend auf 9A, in dem Fall p = 0, werden die jeweils letzten Symbole der Spalten {5, 10, 14, 19, 23, 28, ..., 115, 119, 124, 128} wiederholt. Bezugnehmend auf 9B, in dem Fall p = 2, werden die jeweils vorvorletzten Symbole der Spalten {3, 8, 12, 17, 21, 26, ..., 113, 117, 122, 126} wiederholt. Wie oben beschrieben, sind, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, das engste Intervall und das weiteste Intervall zwischen gelöschten Symbolen fast gleich. Genau gesagt ist das engste Intervall um nur ein Symbol kürzer als das weiteste Intervall. Wie in 8 und 9 dargestellt, beträgt das engste Intervall 4 Symbole und das wei teste Intervall 5 Symbole. Mit anderen Worten, das engste Intervall ist maximiert, resultierend in der maximierten Gesamtsumme von Intervallen gelöschter Symbole. Zusätzlich sind die Positionen gelöschter Symbole gleichmäßig über die Eingabesymbolkette verteilt.
RATENANPASSUNG ZUR SYMBOLLÖSCHUNG (2)
Bezugnehmend auf 10 ist X eine Eingabesymbolkette, Y eine Ausgabesymbolkette, Nx ist die Anzahl der Eingabesymbole und Ny die Anzahl der Ausgabesymbole. Nachfolgend wird der Fall, wo die Ratenanpassung zur Symbollöschung von Nx zu Ny durchgeführt wird, beschrieben.
Zuerst wird eine Variable j zu 0 initialisiert, Variablen n und y werden zu Ny initialisiert, und D wird zu Nx – Ny gesetzt (Schritt S501). Nach der Initialisierung einer Variablen i zu 0 (Schritt S502) wird bestimmt, ob die Variable i kleiner ist als Ny (Schritt S503).
Falls die Variable i kleiner ist als Ny (JA in Schritt S503), wird weiterhin bestimmt, ob y nicht größer als 0 ist (Schritt S504). Falls y gleich oder kleiner als 0 ist (JA in Schritt S504), wird j um eins inkrementiert, n wird um eins vermindert (Schritt S505) und dann wird y zum verminderten n gesetzt (Schritt S506), bevor y zu y – D gesetzt wird (Schritt S507). Falls y > 0 (NEIN in Schritt S504), dann wird y zu y – D gesetzt (Schritt S507), ohne die Schritte S505 und S506 durchzuführen. Die Inkrementierung von j im Schritt S505 stellt Symbollöschung bereit.
Anschließend wird ein Eingabesymbol X(j) in ein Ausgabesymbol Y(i) kopiert (Schritt S508) und danach werden j und i um eins inkrementiert (Schritte S509 und 510) und dann geht die Steuerung zurück zu Schritt S503. Die Verarbeitung der Schritte S503 bis S510 wird wiederholt durchgeführt, bis die Variable i Ny erreicht hat.
11 zeigt ein mit der Sprache C geschriebenes Programm, das dem Verfahren von 10 entspricht. X ist ein Zeiger für die Eingabesymbolkette und Y ist ein Zeiger für die Ausgabesymbolkette.
RATENANPASSUNG ZUR SYMBOLWIEDERHOLUNG (2)
Bezugnehmend auf 12 ist X eine Eingabesymbolkette, Y eine Ausgabesymbolkette, Nx ist die Anzahl der Eingabesymbole und Ny die Anzahl der Ausgabesymbole. Nachfolgend wird der Fall, wo die Ratenanpassung zur Symbolwiederholung von Ny zu Nx durchgeführt wird, beschrieben.
Zuerst wird eine Variable j zu 0 initialisiert, Variablen n und x werden zu Nx initialisiert, und D wird zu Ny – Nx gesetzt (Schritt S601). Nach der Initialisierung einer Variablen i zu 0 (Schritt S602) wird bestimmt, ob die Variable i kleiner ist als Ny (Schritt S603).
Falls die Variable i kleiner ist als Ny (JA in Schritt S603), wird weiterhin bestimmt, ob x nicht größer als 0 ist (Schritt S604). Falls x gleich oder kleiner als 0 ist (JA in Schritt S604), dann werden j und n beide um eins vermindert (Schritt S605) und dann wird x zum verminderten n gesetzt (Schritt S606), bevor ein Eingabesymbol X(j) in ein Ausgabesymbol Y(i) kopiert wird (Schritt S608). Falls x > 0 (NEIN in Schritt S604), dann wird x zu x – D gesetzt (Schritt S607), bevor ein Eingabesymbol X(j) in ein Ausgabesymbol Y(i) kopiert wird (Schritt S608), ohne die Schritte S605 und S606 durchzuführen. Die Verminderung von j im Schritt S605 stellt Symbolwiederholung bereit.
Nachdem ein Eingabesymbol X(j) in ein Ausgabesymbol Y(i) kopiert wurde (Schritt S608), werden j und i um eins inkrementiert (Schritte S609 und S610) und dann geht die Steuerung zurück zu Schritt S603. Die Verarbeitung der Schritte S603 bis S610 wird wiederholt durchgeführt, bis die Variable i Ny erreicht hat.
13 zeigt ein mit der Sprache C geschriebenes Programm, das dem Verfahren von 12 entspricht. X ist ein Zeiger für die Eingabesymbolkette und Y ist ein Zeiger für die Ausgabesymbolkette.
BEISPIELE (2)
Die folgenden Beispiele werden mittels Durchführung der Ratenanpassung zur Symbollöschung von 10 und der Ratenanpassung zur Symbolwiederholung von 12 erhalten.
14A zeigt die Ratenanpassung von der Eingabesymbolkette S0 aus 128 Symbolen zur Ausgabesymbolkette aus 100 Symbolen, wobei die Eingabesymbolkette S0 {1, 2, 3, ..., 128} ist. Um den Betrieb dieser Ausführungsform zu erläutern, ist es zweckmäßig anzunehmen, dass die Eingabesymbolkette in einer Anordnung von 28 (0 128 – 100) Spalten × 5 oder 4 Reihen angeordnet ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden 28 Symbole gelöscht, indem das letzte Symbol für jede Spalte gelöscht wird, resultierend in der Ausgabesymbolkette S1 aus 100 Symbolen. In diesem Fall beträgt das minimale Intervall zwischen gelöschten Symbolen 4, welches größer ist als das des Standes der Technik, wie in 15 dargestellt. Es ist offensichtlich, dass derselbe Effekt durch das Löschen jeder beliebigen Reihe (zum Beispiel der ersten Reihe: 1, 6, 11, ..., 125) in 14A erhalten wird.
14B zeigt die Ratenanpassung von der Eingabesymbolkette S0 aus 128 Symbolen zur Ausgabesymbolkette aus 156 Symbolen, wobei die Eingabesymbolkette S0 {1, 2, 3, ..., 128} ist, wie in 14A dargestellt. Um die Bedienung dieser Ausführungsform zu erläutern, ist es zweckmäßig anzunehmen, dass die Eingabesymbolkette in einer Anordnung von 28 (= 128 – 100) Spalten × 5 oder 4 Reihen angeordnet ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden 28 Symbole zur Eingabesymbolkette addiert, indem das letzte Symbol für jede Spalte wiederholt wird, resultierend in der Ausgabesymbolkette S1 aus 156 Symbolen. In diesem Fall beträgt das minimale Intervall zwischen wiederholten Symbolen 4. Es ist offensichtlich, dass derselbe Effekt durch das Wiederholen jeder beliebigen Reihe (zum Beispiel der ersten Reihe: 1, 6, 11, ..., 125) in 14B erhalten wird.
In der obenstehenden Ausführungsform ist der Fall, wo die Anzahl von Eingabesymbolen zweimal größer ist als die Anzahl von Ausgabesymbolen, beschrieben. In dem Fall, wo die Anzahl von Eingabesymbolen zweimal kleiner ist als die Anzahl von Ausgabesymbolen, werden alle Symbole der Eingabesymbolkette einmal wiederholt, wie im herkömmlichen Fall, und dann wird die resultierende Symbolkette als eine Eingabesymbolkette der vorliegenden Ausführungsform behandelt. Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung auf jeden beliebigen Fall angewendet werden.

Claims

Ratenanpassungsverfahren zur Verwendung in einem digitalen Kommunikationssystem zum Erzeugen einer zweiten Symbolkette d(j) von m Ausgabesymbolen aus einer ersten Symbolkette S(k) von n Eingabesymbolen, wobei n und m ganze Zahlen größer als 0 sind und n ungleich m ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Setzen von D = |n – m| als Differenz zwischen n und m; b) Setzen von Q = INT (n/D) als ganzzahliger Teil von n/D; c) sequentielles Teilen der ersten Symbolkette S(k) in eine Anzahl D von Teilketten, von denen eine Anzahl D·(Q + 1) – n aus Q Symbolen und eine Anzahl n – D·Q aus (Q + 1) Symbolen besteht; d) für jede der D Teilketten Auswählen eines einzelnen Symbols, das sich an einer Position befindet, die den gleichen vorbestimmten Abstand, der allen Teilketten gemein ist, entweder vom Anfang jeder Teilkette für alle Teilketten oder vom Ende jeder Teilketten für alle Teilketten aufweist; e) Erzeugen der zweiten Symbolkette d(j) durch Durchführen der folgenden Schritte: (i) im Fall von n > m sequentielles Kopieren jedes Symbols aus jeder der D Teilketten außer jedem ausgewählten einzelnen Symbol in die zweite Kette d(j); oder (ii) im Fall von n < m sequentielles Kopieren jedes Symbols aus jeder der D Teilketten in die zweite Kette d(j), wobei jedes ausgewählte einzelne Symbol einmal wiederholt wird, bevor die solchermaßen wiederholten Symbole in die zweite Kette kopiert werden.
Ratenanpassungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Symbolkette S(k) in einer verschlüsselten Symbolsequenz enthalten ist, die mit einem Fehlerkorrekturkode erzeugt wird.
Ratenanpassungsverfahren nach Anspruch 2, wobei der Fehlerkorrekturkode ein Faltungskode ist.
Ratenanpassungsverfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die zweite Symbolkette d(j) verschachtelt und dann gesendet wird.
Ratenanpassungsverfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die erste Symbolkette S(k) durch Entschachteln einer empfangenen Symbolkette erzeugt wird, die an einer Sendestation verschachtelt wurde.
Ratenanpassungsverfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (c) folgenden Schritt umfasst: Bestimmen einer Position (R, C) jedes Symbols, um die erste Symbolkette S(k) sequentiell zu teilen, wobei der Index C unterschiedliche Teilketten angibt und der Index R die Position innerhalb einer bestimmten Teilkette angibt, wobei C und R wie folgt bestimmt werden: C = INT(k × D/n); und R = INT(k – C × n/D)wobei INT(x) die Funktion zum Erhalten des ganzzahligen Teils von x ist.
Ratenanpassungsverfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (d) das einzelne Symbol durch Vergleichen von R und einem Wert, der die vorbestimmte Position angibt, ausgewählt wird.
Ratenanpassungsverfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (d) die vorbestimmte Position das letzte Symbol in jeder der D Symbolketten angibt.
Digitales Kommunikationssystem zum Senden von digitaler Information von einem Sender an einen Empfänger durch eine Sendeleitung, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender umfasst: eine Kodiereinrichtung (101) zum Kodieren von Sendeinformation mit einem Fehlerkorrekturkode, um eine erste Symbolsequenz umfassend eine erste Symbolkette von n Symbolen zu erzeugen; und einen Prozessor zum Anpassen einer Rate (102) zum Erzeugen einer zweiten Symbolsequenz umfassend eine zweite Symbolkette von m (n ≠ m) Symbolen aus der ersten Symbolsequenz, wobei der Prozessor zum Anpassen einer Rate die Schritte a)–e) des Anspruchs 1 ausführt, und dass der Empfänger umfasst: einen Prozessor zum umgekehrten Anpassen einer Rate (105) zum Eingeben einer dritten Symbolsequenz umfassend eine dritte Symbolkette von m Symbolen, die von dem Sender empfangen werden, und zum Erzeugen einer vierten Symbolsequenz umfassend eine vierte Symbolkette von n Symbolen, wobei der Prozessor zum umgekehrten Anpassen einer Rate die Schritte c)–e) des Anspruchs 1 auf die dritte Symbolkette anwendet, um eine vierte Symbolkette zu erzeugen; und eine Dekodiereinrichtung (106) zum Dekodieren der vierten Symbolsequenz mit dem Fehlerkorrekturkode, um Primärinformation zu reproduzieren.
Digitales Kommunikationssystem nach Anspruch 9, wobei der Sender weiterhin eine Verschachtelungseinrichtung (103) zum Verschachteln der zweiten Symbolkette umfasst, um eine Sendesymbolsequenz zu erzeugen, und der Empfänger weiterhin eine Entschachtelungseinrichtung (104) zum Entschachteln einer empfangenen Symbolsequenz umfasst, um die dritte Symbolsequenz zu erzeugen.