EP1108305A1 - Method and device for adapting a transmission data rate or a transmitter power to the transmission quality of a transmission channel - Google Patents

Method and device for adapting a transmission data rate or a transmitter power to the transmission quality of a transmission channel

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Publication number
EP1108305A1
EP1108305A1 EP99968275A EP99968275A EP1108305A1 EP 1108305 A1 EP1108305 A1 EP 1108305A1 EP 99968275 A EP99968275 A EP 99968275A EP 99968275 A EP99968275 A EP 99968275A EP 1108305 A1 EP1108305 A1 EP 1108305A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transmission
channel
data rate
quality
determined
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99968275A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Josef Eichinger
Rüdiger Halfmann
Werner Liegl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1108305A1 publication Critical patent/EP1108305A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04W52/265—TPC being performed according to specific parameters using transmission rate or quality of service QoS [Quality of Service] taking into account the quality of service QoS
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    • H04W52/267—TPC being performed according to specific parameters using transmission rate or quality of service QoS [Quality of Service] taking into account the information rate

Definitions

  • the invention relates to a method for adapting a transmission data rate or transmission power to the transmission quality of a transmission channel.
  • a message source 1 generates information which is transmitted from a transmitter to a receiver via a transmission channel 4.
  • the properties of the information to be transmitted depend on the message source.
  • Messages to be transmitted can be, for example, an audio signal or a video signal.
  • Analog transmission systems transmit analog signals that were generated by analog message sources directly via the transmission channel using conventional analog modulation methods. Such modulation methods are e.g. the amplitude modulation, the frequency modulation or the
  • Phase modulation In digital transmission systems, the information to be transmitted is converted into a sequence of binary digits. In order to make the best possible use of the capacity of the channel, the message to be transmitted should be represented with as few binary digits as necessary.
  • a source encoder is used, which has the task of converting and encoding the messages to be transmitted in a sequence of signal values so that the channel can transmit them. The source encoder tries to transmit the messages to be transmitted in binary as efficiently as possible Convert digits.
  • the sequence of binary digits generated by the source encoder is transmitted from the channel to the receiver.
  • Such an actual channel can, for example, consist of a
  • Such channels cannot directly transmit the sequence of binary digits from the transmitter. To do this, the sequence of digital information must be converted into m signal values that correspond to the properties of the channel.
  • a digital modulator is part of the channel encoder 3, which additionally comprises a discrete channel encoder in order to provide the information to be transmitted with an error protection adapted to the channel.
  • the transmission channel 4 is not presupposed to work without errors, but it is assumed that a disturbance source 5 changes the transmitted signals with a certain probability during the transmission.
  • Such interference can be, for example, a crosstalk of signals that are transmitted on adjacent channels.
  • the disturbances can also be caused by thermal
  • Noise is generated which is generated in the electronic circuits, such as amplifiers and filters, which are used in the transmitter and the receiver.
  • interference can also be caused by switching and in the case of radio or satellite connections by weather influences such as thunderstorms, hail or snow. Such influences change the transmitted signal and cause errors in the received digital signal sequence.
  • the channel encoder increases the redundancy of the (binary) sequence to be transmitted. With the help of this redundancy added by the transmitter, the receiver is supported in decoding the information-carrying signal sequence. For this purpose, for example, the channel encoder combines a certain number of signals into blocks and adds a number of control signals (in the simplest case a parity bit).
  • increased reliability against channel interference can also be achieved, for example, by increasing the transmission power.
  • the reliability by increasing the erforder ⁇ union channel bandwidth is m usually in verfugbarer bandwidth achieved.
  • the modulator When transmitting always one bit with the data rate R bit / s, the modulator assigns the binary number 0 a signal curve or a signal value (hereinafter referred to only as a signal value) s ⁇ (t) and the binary number 1 a signal value s 2 (t). This transmission of every single bit by the channel encoder is called binary modulation.
  • the digital demodulator processes the (ev. Changed ⁇ changed) in the channel transmitted signal value and assigns to each signal value is a single number to which represents an estimate of the transmitted data symbol (eg binar).
  • the demodulator After receiving a signal in the receiver, the demodulator must decide which of the M possible signal values has been sent. This decision is made in a decision maker (slicer), the decision should be made with minimal probability of error. This decision maker assigns a (usually prepared) reception value to one of the M possible symbol values.
  • the demodulator must decide when processing each received signal whether the bit being transmitted is a zero or a one. In this case the demodulator makes a binary decision. Alternatively, the demodulator can also make a ternary decision, the demodulator deciding for "zero", “one” or “no decision” depending on the quality of the received signal.
  • the decision process of a demodulator can be viewed as quantization, in which binary and ternary decisions are special cases of demodulation that quantizes Q levels, where Q> 2.
  • the demodulator If the transmitted information contains no redundancy, the demodulator must decide in each predetermined time interval which of the M signal values has been transmitted. Contains the transmitted information, however the redundancy, the demodulator reconstructs the original information ⁇ sequence due to the channel coder used by the code and the redundancy of the received data. Depending on the requirements determined by the applications, the channel encoder generates signal blocks that allow the channel decoder to either only determine whether certain faults have occurred (error-recognition coding) or even to correct errors caused by faults (up to a certain maximum number per signal block) (error correcting coding).
  • the error rate represents a measure of the reliability with which messages are transmitted from the sender to the receiver.
  • the error rate indicates the average probability with which a bit error occurs
  • the bit error rate indicates the number of error bits occurring at the receiver divided by the total number of bits received per unit of time.
  • the bit error rate (or symbol error rate when assessing the error frequency of symbols) is the most important quality criterion of a digital transmission system. In general, the probability of error depends on the code properties, the type of signal values used to transmit the information about the channel, the transmission power, the properties of the channel, ie the strength of the noise, the type of interference, etc., and the demodulation and decoding processes.
  • the significance of the bit error rate for digital transmission systems corresponds to that of the signal-to-noise ratio (SNR) of analog transmission systems.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • the error rates with which symbols appear at the output of the demodulator or bits at the output of the decoder are dependent on the properties of the transmission medium, ie of the transmission medium. channel, depending on the chosen modulation and coding scheme and on the average power of the transmission signal.
  • the transmission properties of the transmission channel are conventionally determined by transmitting a bit or symbol sequence known to the receiver.
  • the error rate of the channel can be determined in the receiver by means of a target / actual comparison. In this way, the goodness of the current data transmission can be determined.
  • a disadvantage of this method is that only the measurement can be measured extraction process of a possible combination of transmission power, coding and Modula ⁇ . Thus need not be performed for each possible data rate or transmit power of its own measurement of finding an optimum Ubertragungschalrate or transmit power are typically itera m ⁇ used tive method.
  • the object of the invention is to provide an improved method or an improved device for adapting the transmission data rate and / or the transmission power to the transmission channel.
  • This task is for a device with the technical
  • Transmission power m is set as a function of the measured signal-stor distance of the transmission channel.
  • the maximum possible data throughput can be determined by measuring the transmission quality, in particular the signal-stor distance, of the transmission channel and accordingly a transmission / Diffraction data rate specified or the transmitted power are m Depending ⁇ ness minimized by the use Ubertragungschalrate.
  • the Ubertragungssequenz from modulator Ubertragungs- channel demodulator "Online" (ie, during the micro appreciatedtra ⁇ supply) can be independent of a chosen coding ⁇ be measured process and the transmission power and / or the coding method m depending on the required data transmission rate be set so that a predetermined bit or symbol error rate is guaranteed.
  • the measurement of the signal-Stor-distance is a prerequisite to an encoding method defined so that the maximum possible data throughput can be found for a maximum tole ⁇ rierbare error rate and to determine for a fixed transmission rate, the minimum transmission power so that a maximum tolerable error rate is not exceeded.
  • the power of the transmitter can be adapted to the required transmission quality by increasing or reducing the transmission power as a function of a difference between the measured signal-stor distance and the required signal-stor distance.
  • the transmission power can be optimally based on a measurement of the signal-stor distance, that is to say the lowest possible transmission power while at the same time guaranteeing the quality requirements and Compliance with the required transmission rate can be adapted to the selected transmission method and the existing transmission channel, ie minimized.
  • the Stor emissions are minimized and at the same réelleska ⁇ is capacity of neighboring systems that operate on the same frequency ⁇ band, increases.
  • Fig. 2 shows the structure of an inventive shaped Ubertragungs- system for adapting the data rate and the Modulationsver ⁇ driving to the transmission medium by receiver-end signal-Stor-distance measurement,
  • FIG 3 shows the structure of a transmission system according to the invention for adapting the transmission data rate, the modulation method and the transmission power to the transmission medium by means of the receiver-side signal-Stor distance measurement and
  • FIG. 4 shows a diagram to illustrate the “power control” for setting a transmission power as a function of a measured and a used transmission quality.
  • information is between a news source (sender) and one
  • Such a device located between the transmitter and the receiver, is generally referred to as a channel.
  • the data to be transferred m Converted code words, which are adapted to the transmission properties of the message channel, in order to secure the data to be transmitted, inter alia, against transmission errors.
  • a character which is generally referred to as a symbol in the signal space or channel symbol, is assigned in the transmitter by means of a reversibly unique functional assignment of a bit sequence.
  • This symbol is then mapped to a signal curve assigned to this symbol (hereinafter referred to as signal value).
  • signal value The functional assignment of one or more symbols to a bit sequence in the transmitter is called coding or mapping, the mapping of one or more such symbols to a signal value is called modulation.
  • This picture sequence is reversed in the receiver.
  • the allocation that is a received signal to a symbol due to Distortion ⁇ gene or superimposed interference of the channel is not m the control can be performed without error, prepares the decoded more tion, that is, the transfer of a detected symbol, the corresponding bit sequence m with ease .
  • FIG. 2 the construction of a transmission system is ones shown, provides that Nals sets a desired data rate to determine the quality of Ubertragungska ⁇ .
  • Digital information in particular a bit sequence 13 is transmitted from a transmitter 10 via a transmission channel 11 to a receiver 12, which outputs the received digital information, in particular the bit sequence 25.
  • the channel encoder 14 of the transmitter 10 contains a digital channel encoder 50, a bit / symbol converter 15 and a modulator 17.
  • the digital channel encoder 50 adds redundancy to the incoming bit stream 13.
  • the coded bit stream 51 thus formed is converted into a symbol sequence 16 in the bit / symbol converter 15 m, which in turn is reversibly and uniquely mapped onto a signal curve or signal values 18 by a modulator 17.
  • the signal values 18 are transmitted to the receiver 12 via the transmission channel 11.
  • the received signal values 19 are first processed by an analog and optional digital signal processing unit, which could include, for example, a reception amplifier, an A / D conversion and an equalizer.
  • the so processed signal value 21 is then a slicer or decision leads 22 supplied ⁇ , of each received signal value? 21 assigns a symbol 23.
  • the / bit converter 24 symbol of the channel decoder 20 arranged each detected symbol or each detected Symbolse acid sequence 23 according to the selected method Mappmg an encoded digital information and an encoded bit sequence to 53 from which by means of the digital channel Decoder 52 the digital information or the bit stream 25 is derived according to the selected coding method.
  • the decision maker (slicer) 22 is a fundamental component of every demodulator. Such a decision maker assigns the symbol or symbols that was most likely to be transmitted to a received value prepared in the rule. Since the set of input values of the decision maker does not generally correspond to the "valid" signal values of the transmitter due to interference or distortion of the transmission channel m, ie the signal values that are assigned to the symbols to be transmitted, the input signal 21 and the output 23 of the decision of the decider ⁇ applied signal-Stor-distance passage 28 regardless of the encoding and Mappmg algorithm are determined.
  • a receiver according to the invention has a device 27 for measuring the signal-to-noise ratio (signal-to-noise ratio SNR) of the information transmitted via the transmission channel 11.
  • a signal value 60 is assigned to each detected symbol in the demodulator on the receiver side, which the decision-maker input in the demodulator had received if the signal curve or signal value corresponding to the detected symbol was undistorted would have been transferred.
  • a hypothetical input signal is generated which corresponds to the detected symbol values and does not contain any signal values with channel distortions and interference.
  • This reference signal corresponds - as long as the decision maker does not detect any wrong symbols - to the original signal on the transmitter side.
  • the interference signal can be obtained by subtracting this reference signal from the processed receiver signal 21.
  • the average power of this reference signal formed in this way corresponds to the average power of the received, undisturbed signal component.
  • the average power of the signal at the decision input corresponds to the total power of the received interference and signal component.
  • the interference power is calculated with the aid of the previously calculated undisturbed signal component.
  • the signal-to-interference distance (SNR) results as a measure of the transmission quality of the transmission channel.
  • the signal-to-memory distance 28 also referred to as signal-to-noise ratio
  • the signal-stor distance thus qualifies the transmission properties of the channel and the currently selected modulation or demodulation method, regardless of the coding or mapping method selected.
  • Over a Measuring of the signal-Stor-distance 28 of a Ubertragungs ⁇ channel 11 can thus be the coding or the Mappmg method of the current modulation / demodulation method so Festge ⁇ specifies that a desired data throughput can be set for a still tolerable error rate .
  • the device 29 determines a dependency on the preferably m decibel (dB) determined signal-to-storage distance 28 according to a known connection, a coding and mapping method or a maximum transmission data rate 30 for the current modulation and demodulation method, which at the existing signal-stor distance 28 enables a maximum data throughput.
  • dB decibel
  • a coding scheme (code 1, code 2 ... Code 6) and Mappmg-Sche a (Map. 1 ... Map. 6) are selected, which, given the actual situation, enables a maximum data throughput for the current modulation / demodulation method with a predetermined reliability.
  • the device 29 can be arranged both in the receiver 12 and in the transmitter 10. In any case, either the determined signal-to-storage distance 28 or the determined maximum transmission data rate or the selected coding and mapping method 30 must be transmitted to the transmitter via a data connection 31.
  • the information about the coding and mapping method, with which a maximum transmission data rate 30 can be achieved for the current modulation / demodulation method, is fed to a control device 33 in the transmitter.
  • These control emcardi selected on the basis of the maximum possible data ⁇ transmission rate and the digital to transmission information 13 are each required data transmission rate 32, a data transmission rate 34 tatsumble Lich used ⁇ from that to be fixed on en encoding, Mappmg- and modulation scheme is to be implemented.
  • This information data rate on the one hand and / or coding, Mappmg- and modulation method other ⁇ hand - is both the corresponding components of the channel encoder 14 of the transmitter 10, such as encoder 50, bit / symbol converter 15 and modulator 17, as well as a Data link 35 is fed to the corresponding components of the channel decoder 20 of the receiver 12, such as demodulator 55, symbol / bit converter 24 and decoder 52.
  • the operation of the inventive Vorrich ⁇ processing at startup of the transmission system will be described.
  • the measurement of a transmission system is conveniently carried out with the lowest possible transmission data rate (based on the respective modulation method) and with the maximum possible transmission power. In this way, a low symbol error rate is guaranteed, the prerequisite for a high quality of a receiver
  • Signal-Stor distance measurement is.
  • the generally used adaptive methods for signal processing have the shortest settling times and the largest possible system range is achieved in relation to a maximum permissible error rate.
  • Coding and mapping method which allows a maximum possible transmission data rate for the transmission channel (and the modulation method currently used), then only a single measurement is required. Should be made possible if the desired data rate over different Modula ⁇ tion process, it must be a measuring performed for each mög ⁇ Liche modulation scheme.
  • Fig. 2 an embodiment is described in which determination of the signal-stor distance on the receiver side determines the maximum possible transmission data rate and transmits it to the transmitting side, which in turn determines an actually used transmission data rate based on the desired and the maximum possible transmission data rate and forwards it to the corresponding components in the transmitter and receiver .
  • FIG. 3 which additionally controls the output power of the transmitter.
  • Fig. 3 has the same devices as m Fig. 2 on ⁇ , these are provided with the same reference numerals.
  • the transmitter has a device 41 which, like the device 29 in FIG. 2, determines a coding scheme or a maximum transmission data rate of the transmission channel 11.
  • the device 41 is also supplied with the data rate 32 required for the transmission of the digital information 13.
  • a coding or mapping and modulation method with an actual transmission data rate 34 is selected. This selected transmission data rate 34 is, as in the embodiment described with reference to FIG. 2, forwarded to the channel encoder 14 and the channel decoder 20.
  • the signal values 44 generated by the modulator 14 are additionally sent in the transmitter 10 to a device 43 for regulating the Transmission power forwarded.
  • the signal generated by the device 43 45 is then transmitted via the Ubertragungska ⁇ nal. 11
  • the minimum transmission power required for transmission is also determined by the device 41.
  • the transmission power is determined is eistungssignal 42 Ubertragungssignalverstarker the leads 43 applied ⁇ a Sendel ⁇ .
  • a measured transmission quality of the transmission channel 46 and 11 of a transmission quality 47 (tenrate with a Ubertragungsda ⁇ 34 and having a certain maximum allowable error rate) to the selected coding and modulation method Mappmg- and corresponds to a Adaptation of the transmission power of the transmission signal amplifier 43 causes. This means that if the determined transmission signal quality of the transmission channel 46 is above the required transmission quality 47, the transmission power is reduced accordingly. If the required transmission quality 47 is above the transmission quality of the transmitter, the transmission power must be increased.
  • the difference between the measured signal-to-storage distance 46 and that required to implement a specific transmission data rate provides
  • Such a system according to the invention for adapting a transmission system to the transmission channel used is particularly suitable for use with the "asymmetric digital subscriber lme" technology.
  • This so-called ADSL technology makes as well as other XDSL technologies zubrmger tauglicn for data-intensive applications ago ⁇ tional copper telephone lines than Hochgeschwmdtechniks-. Gleichzei ⁇ tig remains the availability of the usual telephone voice ⁇ services on the same line received.
  • Such technologies provide data rates that exceed ISDN, for example, many times over. This removes the restrictions of the existing public information network, which was previously only suitable for the transmission of speech, text and graphics with a low resolution. With such technologies, the conventional copper cable telephone network becomes a powerful system that is suitable for the transmission of multimedia content to all households.
  • the noise component increases not only with increasing length but also due to crosstalk from neighboring lines.
  • the transmission system can automatically measure and adapt to the quality of the existing transmission line.

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Abstract

The aim of the invention is to adapt a transmission data rate to an existing transmission channel. To this end, the invention provides that the transmitter power and/or the coding method is/are selected in such a way that a maximally possible transmission data rate or minimal transmitter power can be used according to the transmission quality of the transmission channel.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Vorrichtung zur Anpassung einer Ubertragungs- datenrate oder einer Sendeleistung an die Ubertragungs- qualitat eines UbertragungskanalsMethod and device for adapting a transmission data rate or a transmission power to the transmission quality of a transmission channel
Die Erfindung betrifft em Verfahren zur Anpassung einer Ubertragungsdatenrate oder Sendeleistung an die Ubertragungs- qualitat eines Ubertragungskanals.The invention relates to a method for adapting a transmission data rate or transmission power to the transmission quality of a transmission channel.
Der Bedarf an digitalen Ubertragungssystemen ist m den letzten Jahrzehnten sprunghaft angestiegen. Digitale Ubertra- gungssysteme werden allgemein m die m Fig. 1 gezeigten Funktionseinheiten gegliedert. Eine Nachrichtenquelle 1 erzeugt Information, die von einem Sender über einen Ubertra- gungskanal 4 zu einem Empfanger übertragen wird. Die Eigenschaften der zu übertragenden Information hangen von der Nachrichtenquelle ab. Zu übertragende Nachrichten können zum Beispiel ein Audiosignal oder ein Videosignal sein. Dabei übertragen analoge Ubertragungssyste e analoge Signale, die von analogen Nachrichtenquellen erzeugt wurden, direkt über den Ubertragungkanal unter Verwendung herkömmlicher analoger Modulationsverfahren. Solche Modulationsverfahren sind z.B. die Amplitudenmodulation, die Frequenzmodulation oder dieThe need for digital transmission systems has skyrocketed in recent decades. Digital transmission systems are generally structured in the functional units shown in FIG. 1. A message source 1 generates information which is transmitted from a transmitter to a receiver via a transmission channel 4. The properties of the information to be transmitted depend on the message source. Messages to be transmitted can be, for example, an audio signal or a video signal. Analog transmission systems transmit analog signals that were generated by analog message sources directly via the transmission channel using conventional analog modulation methods. Such modulation methods are e.g. the amplitude modulation, the frequency modulation or the
Phasenmodulation. In digitalen Ubertragungssystemen wird die zu übertragende Information m eine Folge binarer Ziffern umgewandelt. Um die Kapazität des Kanals möglichst gut ausnutzen zu können, sollte die zu übertragende Nachricht mit so wenig binaren Ziffern wie notig dargestellt werden. Zu diesem Zweck wird ein Quellencodierer verwendet, der die Aufgabe hat, die zu übertragenden Nachrichten m Folgen von Signalwerten umzusetzen und zu codieren, so daß sie der Kanal übertragen kann. Dabei versucht der Quellencodierer die zu übertragenden Nachrichten möglichst effizient in binare Ziffern umzuwandeln.Phase modulation. In digital transmission systems, the information to be transmitted is converted into a sequence of binary digits. In order to make the best possible use of the capacity of the channel, the message to be transmitted should be represented with as few binary digits as necessary. For this purpose, a source encoder is used, which has the task of converting and encoding the messages to be transmitted in a sequence of signal values so that the channel can transmit them. The source encoder tries to transmit the messages to be transmitted in binary as efficiently as possible Convert digits.
Die Folge der von dem Quellencodierer erzeugten binaren Ziffern wird von dem Kanal zu dem Empfanger übertragen. Ein solcher tatsächlicher Kanal kann beispielsweise aus einerThe sequence of binary digits generated by the source encoder is transmitted from the channel to the receiver. Such an actual channel can, for example, consist of a
Leitungsverbindung, einem Koaxialkabel, einem Lichtwellenlei- ter (LWL) , einer Funkverbindung, einem Satellitenkanal oder einer Kombination dieser Ubertragungsmedien bestehen. Solche Kanäle können nicht direkt die Folge binarer Ziffern von dem Sender übertragen. Dazu muß die Folge digitaler Information m Signalwerte umgesetzt werden, die den Eigenschaften des Kanals entsprechen. Eine solche Einrichtung wird digitaler Modulator genannt. Ein solcher Modulator ist Teil des Kanalcodierers 3, der zusätzlich einen diskreten Kanalcodie- rer umfaßt, um die zu übertragende Information mit einem dem Kanal angepaßten Fehlerschutz zu versehen.Line connection, a coaxial cable, an optical fiber (LWL), a radio link, a satellite channel or a combination of these transmission media. Such channels cannot directly transmit the sequence of binary digits from the transmitter. To do this, the sequence of digital information must be converted into m signal values that correspond to the properties of the channel. Such a device is called a digital modulator. Such a modulator is part of the channel encoder 3, which additionally comprises a discrete channel encoder in order to provide the information to be transmitted with an error protection adapted to the channel.
Von dem Ubertragungskanal 4 wird nicht vorausgesetzt, daß er fehlerfrei arbeitet, sondern es wird angenommen, daß eine Storungsquelle 5 mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit die übertragenen Signale wahrend der Übertragung verändert.The transmission channel 4 is not presupposed to work without errors, but it is assumed that a disturbance source 5 changes the transmitted signals with a certain probability during the transmission.
Solche Störungen können beispielsweise ein Ubersprechen von Signalen sein, die auf benachbarten Kanälen übertragen werden. Die Störungen können ebenso durch thermischesSuch interference can be, for example, a crosstalk of signals that are transmitted on adjacent channels. The disturbances can also be caused by thermal
Rauschen hervorgerufen werden, das m den elektronischen Schaltungen, wie z.B. Verstarkern und Filtern, erzeugt wird, die m dem Sender und dem Empfanger verwendet werden. Bei Leitungsverbindungen können Störungen zusätzlich durch Umschaltungen verursacht werden und bei Funk- oder Satelli- tenverbmdungen durch Wettereinflusse, wie beispielsweise Gewitter, Hagel oder Schnee. Solche Einflüsse verandern das übertragene Signal und verursachen Fehler m der empfangenen digitalen Signalfolge. Um trotzdem eine relativ zuverlässige Übertragung zu gewährleisten, erhöht der Kanalcodierer die Redundanz der zu übertragenden (binaren) Sequenz. Mit Hilfe dieser vom Sender hinzugefugten Redundanz wird der Empfanger bei der DeCodierung der informationstragenden Signalfolge unterstutzt. Zu diesem Zweck wird beispielsweise vom Kanalcodierer eine bestimmte Anzahl von Signalen zu Blocken zusammengefaßt und eine Anzahl von Kontrollsignalen (im einfachsten Fall ein Paritatsbit) hinzugefugt. Auf diese Weise werden immer gleichzeitig k- Informationsbit codiert, wobei jede k-Bit-Sequenz einer eindeutigen n-Bit-Sequenz, dem sogenannten Codewort, zugeordnet wird. Die auf diese Weise hinzugefugte Redundanz laßt sich durch das Verhältnis n/k angeben. Dies entspricht ebenso der Kanalbandbreite, die entsprechend erhöht werden muß, um die um die hinzugefugte Redundanz erweiterte Informationssequenz zu übertragen.Noise is generated which is generated in the electronic circuits, such as amplifiers and filters, which are used in the transmitter and the receiver. In the case of cable connections, interference can also be caused by switching and in the case of radio or satellite connections by weather influences such as thunderstorms, hail or snow. Such influences change the transmitted signal and cause errors in the received digital signal sequence. In order to nevertheless ensure a relatively reliable transmission, the channel encoder increases the redundancy of the (binary) sequence to be transmitted. With the help of this redundancy added by the transmitter, the receiver is supported in decoding the information-carrying signal sequence. For this purpose, for example, the channel encoder combines a certain number of signals into blocks and adds a number of control signals (in the simplest case a parity bit). In this way, k information bits are always coded simultaneously, each k-bit sequence being assigned to a unique n-bit sequence, the so-called code word. The redundancy added in this way can be specified by the ratio n / k. This also corresponds to the channel bandwidth, which must be increased accordingly in order to transmit the information sequence expanded by the added redundancy.
Alternativ kann eine erhöhte Zuverlässigkeit gegenüber Kanal- storungen, z.B. auch durch eine Erhöhung der Sendeleistung erreicht werden. Da die Erhöhung der Sendeleistung jedoch relativ teuer ist, wird m der Regel, bei verfugbarer Bandbreite, die Zuverlässigkeit durch die Erhöhung der erforder¬ lichen Kanalbandbreite erzielt.Alternatively, increased reliability against channel interference can also be achieved, for example, by increasing the transmission power. However, since the increase in the transmission power is relatively expensive, the reliability by increasing the erforder ¬ union channel bandwidth is m usually in verfugbarer bandwidth achieved.
Bei der Übertragung von immer einem Bit mit der Datenrate R bit/s ordnet der Modulator der binaren Ziffer 0 einen Signalverlauf bzw. einen Signalwert (im folgenden nur als Signalwert bezeichnet) sη (t) zu und der binaren Ziffer 1 einen Signalwert s2 (t) . Diese Übertragung jedes einzelnen Bits durch den Kanalcodierer wird binare Modulation genannt.When transmitting always one bit with the data rate R bit / s, the modulator assigns the binary number 0 a signal curve or a signal value (hereinafter referred to only as a signal value) s η (t) and the binary number 1 a signal value s 2 (t). This transmission of every single bit by the channel encoder is called binary modulation.
Alternativ kann der Modulator k Informationsbit gleichzeitig unter Verwendung von M = 21, unterschiedlichen Signalwerten s, (t) mit ι = l, 2, ... M übertragen, wobei jeder der 2V möglichen k-Bit-Sequenzen einem Signalwert zugeordnet wird. Auf der Empfangerseite eines digitalen Ubertragungssystems verarbeitet der digitale Demodulator den im Kanal (ev. verän¬ dert) übertragenen Signalwert und ordnet jedem Signalwert eine einzelne Zahl zu, die eine Schätzung des übertragenen Datensymbols (z.B. binar) darstellt.Alternatively, the modulator can transmit k information bits simultaneously using M = 2 1, different signal values s, (t) with ι = 1, 2, ... M, each of the 2 V possible k-bit sequences being assigned to a signal value . On the receiver end of a digital transmission system, the digital demodulator processes the (ev. Changed ¬ changed) in the channel transmitted signal value and assigns to each signal value is a single number to which represents an estimate of the transmitted data symbol (eg binar).
Nach Empfang eines Signals im Empfanger muß der Demodulator entscheiden, welcher der M möglichen Signalwerte gesendet wurde. Diese Entscheidung wird m einem Entscheider (Slicer) durchgeführt, wobei die Entscheidung mit minimaler Fehlerwahrschemlichkeit getroffen werden sollte. Dieser Entscheider ordnet einen (meist aufbereiteten) Empfangswert einem der M möglichen Symbolwerte zu.After receiving a signal in the receiver, the demodulator must decide which of the M possible signal values has been sent. This decision is made in a decision maker (slicer), the decision should be made with minimal probability of error. This decision maker assigns a (usually prepared) reception value to one of the M possible symbol values.
Wenn beispielsweise eine binare Modulation verwendet wird, muß der Demodulator bei der Verarbeitung jedes empfangenen Signals entscheiden, ob es sich bei dem übertragenen Bit um eine Null oder eine Eins handelt. In diesem Fall fuhrt der Demodulator eine binare Entscheidung aus. Alternativ kann der Demodulator auch eine ternare Entscheidung ausfuhren, wobei sich der Demodulator für "Null", "Eins" oder "keine Entscheidung" m Abhängigkeit von der Qualität des empfangenen Signals entscheidet.For example, if binary modulation is used, the demodulator must decide when processing each received signal whether the bit being transmitted is a zero or a one. In this case the demodulator makes a binary decision. Alternatively, the demodulator can also make a ternary decision, the demodulator deciding for "zero", "one" or "no decision" depending on the quality of the received signal.
Der Entscheidungsprozeß eines Demodulators kann als Quantisierung angesehen werden, bei der binare und ternare Entscheidungen Spezialfalle einer Demodulation sind, die Q-Pegel quantisiert, wobei Q > 2 ist. Im allgemeinen verwenden digitale Kommunikationssysteme eine hohenwertige Modulation, wobei m = 0,1 ... M-l die M-moglichen übertragenen Symbole darstellt .The decision process of a demodulator can be viewed as quantization, in which binary and ternary decisions are special cases of demodulation that quantizes Q levels, where Q> 2. In general, digital communication systems use high-quality modulation, where m = 0.1 ... M-1 represents the M-possible symbols transmitted.
Wenn die übertragene Information keine Redundanz enthalt, muß der Demodulator m jedem vorgegebenen Zeitmtervall entschei- den, welcher der M-Signalwerte übertragen wurde. Enthalt die übertragene Information dagegen Redundanz, so rekonstruiert der Demodulator die ursprüngliche Informations¬ sequenz aufgrund des vom Kanalcodierer verwendeten Codes und der Redundanz der empfangenen Daten. Je nach den von den Anwendungen bestimmten Anforderungen erzeugt der Kanalcodierer Signalblocke, die es dem Kanaldecodierer ermöglichen, entweder nur festzustellen, ob bestimmte Störungen aufgetreten sind (fehlererkennende Codierung) oder sogar durch Störungen verursachte Fehler (bis zu einer bestimmten Maximalzahl pro Signalblock) automatisch zu korrigieren (fehlerkorrigierende Codierung).If the transmitted information contains no redundancy, the demodulator must decide in each predetermined time interval which of the M signal values has been transmitted. Contains the transmitted information, however the redundancy, the demodulator reconstructs the original information ¬ sequence due to the channel coder used by the code and the redundancy of the received data. Depending on the requirements determined by the applications, the channel encoder generates signal blocks that allow the channel decoder to either only determine whether certain faults have occurred (error-recognition coding) or even to correct errors caused by faults (up to a certain maximum number per signal block) (error correcting coding).
Ein Maß für die Zuverlässigkeit, mit der vom Sender zum Empfanger Nachrichten übertragen werden, stellt die Fehler- rate dar. Die Fehlerrate gibt an, mit welcher durchschnittlichen Wahrscheinlichkeit ein Bitfehler amThe error rate represents a measure of the reliability with which messages are transmitted from the sender to the receiver. The error rate indicates the average probability with which a bit error occurs
Ausgang des Decoders auftritt. Die Bitfehlerrate (Bit Error Rate) gibt die Anzahl der am Empfanger auftretenden Fehler- bits geteilt durch die Gesamtzahl der empfangenen Bits pro Zeiteinheit an. Die Bitfehlerrate (oder Symbolfehlerrate wenn die Fehlerhauflgkeit von Symbolen beurteilt wird) ist das wichtigste Qualitatskπterium eines digitalen Ubertragungs- systems. Im allgemeinen hangt die Fehlerwahrschemlichkeit von den Codeeigenschaften, der Art der zur Übertragung der Information über den Kanal verwendeten Signalwerte, der Sendeleistung, den Eigenschaften des Kanals, d.h., der Starke des Rauschens, der Art der Störungen, usw., und dem Demodula- tions- und Decodierungsverfahren ab. Die Bedeutung der Bit- fehlerrate für digitale Ubertragungssysteme entspricht der des Signal-Rausch-Verhaltnisses (SNR) analoger Ubertragungssysteme .Output of the decoder occurs. The bit error rate indicates the number of error bits occurring at the receiver divided by the total number of bits received per unit of time. The bit error rate (or symbol error rate when assessing the error frequency of symbols) is the most important quality criterion of a digital transmission system. In general, the probability of error depends on the code properties, the type of signal values used to transmit the information about the channel, the transmission power, the properties of the channel, ie the strength of the noise, the type of interference, etc., and the demodulation and decoding processes. The significance of the bit error rate for digital transmission systems corresponds to that of the signal-to-noise ratio (SNR) of analog transmission systems.
Die Fehlerraten, mit denen Symbole am Ausgang des Demodulators bzw. Bits am Ausgang des Dekoders auftreten, sind von den Eigenschaften des Ubertragungsmediums, d.h. des Ubertra- gungskanals, vom gewählten Modulations- und Codierschema und von der mittleren Leistung des Sendesignals abnangig. Zur Anpassung einer Ubertragungsdatenrate an einen Ubertragungskanal werden herkommlicherweise die Ubertragungseigenschaften des Ubertragungskanals durch Übermittlung einer dem Empfanger bekannten Bit- bzw. Symbolsequenz festgestellt. Durch einen Soll-Ist-Vergleich laßt sich im Empfanger die Fehlerrate des Kanals ermitteln. Auf diese Weise kann die Gute der aktuellen Datenübertragung festgestellt werden. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch, daß ausschließlich die Vermessung einer möglichen Kombination von Sendeleistung, Codier- und Modula¬ tionsverfahren ausgemessen werden kann. Damit nicht für jede mögliche Datenrate bzw. Sendeleistung eine eigene Messung durchgeführt werden muß, werden zum Auffinden einer optimalen Ubertragungsdatenrate bzw. Sendeleistung m der Regel itera¬ tive Verfahren eingesetzt.The error rates with which symbols appear at the output of the demodulator or bits at the output of the decoder are dependent on the properties of the transmission medium, ie of the transmission medium. channel, depending on the chosen modulation and coding scheme and on the average power of the transmission signal. To adapt a transmission data rate to a transmission channel, the transmission properties of the transmission channel are conventionally determined by transmitting a bit or symbol sequence known to the receiver. The error rate of the channel can be determined in the receiver by means of a target / actual comparison. In this way, the goodness of the current data transmission can be determined. A disadvantage of this method, however, is that only the measurement can be measured extraction process of a possible combination of transmission power, coding and Modula ¬. Thus need not be performed for each possible data rate or transmit power of its own measurement of finding an optimum Ubertragungsdatenrate or transmit power are typically itera m ¬ used tive method.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren oder eine verbesserte Vorrichtung zur Anpassung der Ubertragungs- datenrate oder/und der Sendeleistung an den Ubertragungskanal zu schaffen.The object of the invention is to provide an improved method or an improved device for adapting the transmission data rate and / or the transmission power to the transmission channel.
Diese Aufgabe wird f r eine Vorrichtung mit der technischenThis task is for a device with the technical
Lehre der Patentansprüche 1 und 9 und für ein Verfahren mit der technischen Lehre der Patentansprüche 10 und 17 gelost.Teaching of claims 1 and 9 and for a method with the technical teaching of claims 10 and 17 solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind m den Unteranspruchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Erfmdungsgemaß wird eine Ubertragungsdatenrate oder eineAccording to the invention, a transmission data rate or a
Sendeleistung m Abhängigkeit von dem gemessenen Signal-Stor- Abstand des Ubertragungskanals eingestellt. Mit der Ausmessung der Ubertragungsqualitat, insbesondere des Signal-Stor- Abstandes, des Ubertragungskanals kann der maximal mögliche Datendurchsatz ermittelt und dementsprechend eine Ubertra- / gungsdatenrate festgelegt oder die Sendeleistung m Abhängig¬ keit von der verwendeten Ubertragungsdatenrate minimiert werden.Transmission power m is set as a function of the measured signal-stor distance of the transmission channel. The maximum possible data throughput can be determined by measuring the transmission quality, in particular the signal-stor distance, of the transmission channel and accordingly a transmission / Diffraction data rate specified or the transmitted power are m Depending ¬ ness minimized by the use Ubertragungsdatenrate.
Auf diese Weise kann unabhängig von einem gewählten Codier¬ verfahren die Ubertragungssequenz aus Modulator-Ubertragungs- kanal-Demodulator "Online" (d.h. wahrend der Datenübertra¬ gung) ausgemessen werden und die Sendeleistung oder/und das Codierverfahren m Abhängigkeit von der erforderlichen Daten- ubertragungsrate so eingestellt werden, daß eine vorgegebene Bit- bzw. Symbolfehlerrate gewährleistet wird. Die Messung des Signal-Stor-Abstandes ist die Voraussetzung, um ein Codierverfahren so festzulegen, daß für eine maximal tole¬ rierbare Fehlerrate der maximal mögliche Datendurchsatz gefunden werden kann und um für eine festgelegte Ubertragungsrate die minimale Sendeleistung so festzulegen, daß eine maximal tolerierbare Fehlerrate nicht überschritten wird. Vorteilhaft ist insbesondere, daß für das Auffinden eines Codierverfahrens, das bezogen auf den aktuellen Ubertragungs- kanal und das eingesetzte Modulationsverfahren die maximal mögliche Ubertragungsrate erlaubt, eine einzige Messung aus¬ reichend ist, wohingegen herkommlicherweise ede mögliche Kombination von Sendeleistung, Codier- und Modulationsverfahren vermessen werden muß. Daraus folgt, daß ein Wechsel der Datenrate unterbrechungsfrei möglich ist ( "Soft-Switchmg" ) , solange das verwendete Modulationsschema beibehalten wird.In this way the Ubertragungssequenz from modulator Ubertragungs- channel demodulator "Online" (ie, during the Datenübertra ¬ supply) can be independent of a chosen coding ¬ be measured process and the transmission power and / or the coding method m depending on the required data transmission rate be set so that a predetermined bit or symbol error rate is guaranteed. The measurement of the signal-Stor-distance is a prerequisite to an encoding method defined so that the maximum possible data throughput can be found for a maximum tole ¬ rierbare error rate and to determine for a fixed transmission rate, the minimum transmission power so that a maximum tolerable error rate is not exceeded. It is advantageous in particular that, measured for finding an encoding method that, based on the current Ubertragungs- channel and the modulation method used, the maximum possible transmission rate allowed, a single measurement from ¬ is sufficient, whereas herkommlicherweise Ede possible combination of transmission power, coding and modulation method must become. It follows that the data rate can be changed without interruption ("soft switch") as long as the modulation scheme used is maintained.
Zusätzlich kann die Leistung des Senders an die erforderliche Ubertragungsqualitat angepaßt werden, indem m Abhängigkeit von einer Differenz zwischen gemessenem Signal-Stor-Abstand und erforderlichem Signal-Stor-Abstand die Sendeleistung angehoben bzw. abgesenkt wird. Auf diese Weise kann die Sendeleistung basierend auf einer Messung des Signal-Stor- Abstandes optimal, d.h. genngstmogliche Sendeleistung bei gleichzeitiger Gewährleistung der Qualitatsanforderungen und Einhaltung der geforderten Ubertragungsrate an das gewählte Ubertragungsverfahren und den existierenden Ubertragungskanal angepaßt werden, d.h. minimiert werden. Die Stor-Emissionen werden so minimiert und gleichzeitig wird die Übertragungska¬ pazität benachbarter Systeme, die auf dem gleichen Frequenz¬ band arbeiten, erhöht.In addition, the power of the transmitter can be adapted to the required transmission quality by increasing or reducing the transmission power as a function of a difference between the measured signal-stor distance and the required signal-stor distance. In this way, the transmission power can be optimally based on a measurement of the signal-stor distance, that is to say the lowest possible transmission power while at the same time guaranteeing the quality requirements and Compliance with the required transmission rate can be adapted to the selected transmission method and the existing transmission channel, ie minimized. The Stor emissions are minimized and at the same Übertragungska ¬ is capacity of neighboring systems that operate on the same frequency ¬ band, increases.
Bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden nach¬ stehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention will be explained by reference to the drawing ¬ standing. Show it:
Fig. 1 den allgemeinen Aufbau eines Nachnchtenuber- tragungssystems,1 shows the general structure of a night transmission system,
Fig. 2 den Aufbau eines erfmdungsgemaßen Ubertragungs- Systems zur Anpassung der Datenrate und des Modulationsver¬ fahrens an das Ubertragungsmedium durch empfangerseitige Signal-Stor-Abstandsmessung,Fig. 2 shows the structure of an inventive shaped Ubertragungs- system for adapting the data rate and the Modulationsver ¬ driving to the transmission medium by receiver-end signal-Stor-distance measurement,
Fig. 3 den Aufbau eines erfmdungsgemaßen Ubertragungs- Systems zur Anpassung der Ubertragungsdatenrate, des Modulationsverfahrens und der Sendeleistung an das Ubertragungsmedium durch empfangerseitige Signal-Stor-Abstandsmessung und3 shows the structure of a transmission system according to the invention for adapting the transmission data rate, the modulation method and the transmission power to the transmission medium by means of the receiver-side signal-Stor distance measurement and
Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der "Power- Control" zur Einstellung einer Sendeleistung m Abhängigkeit von einer gemessenen und einer verwendeten Ubertragungs- qualitat .4 shows a diagram to illustrate the “power control” for setting a transmission power as a function of a measured and a used transmission quality.
Bei der digitalen Informationsübertragung werden Informatio- nen zwischen einer Nachrichtenquelle (Sender) und einemIn digital information transmission, information is between a news source (sender) and one
Empfanger über ein Ubertragungsmedium übertragen. Eine solche Vorrichtung, die sich zwischen dem Sender und dem Empfanger befindet, wird im allgemeinen als Kanal bezeichnet.Transmitting the receiver via a transmission medium. Such a device, located between the transmitter and the receiver, is generally referred to as a channel.
Für die Übertragung werden die zu übertragenden Daten m Codeworte umgewandelt, die den Ubertragungseigenschaften des Nachrichtenkanals angepaßt sind, um die zu übertragenden Daten u.a. gegen Ubertragungsfehler zu sichern.For the transfer, the data to be transferred m Converted code words, which are adapted to the transmission properties of the message channel, in order to secure the data to be transmitted, inter alia, against transmission errors.
Bei der Übertragung wird im Sender mittels einer umkehrbar eindeutigen funktionalen Zuordnung einer Bitsequenz ein Zeichen, das im allgemeinen als Symbol im Signalraum oder Kanalsymbol bezeichnet wird, zugeordnet. Dieses Symbol wird anschließend auf einen diesem Symbol zugeordneten Signalver- lauf (im folgenden als Signalwert bezeichnet) abgebildet. Die funktionale Zuordnung eines oder mehrerer Symbole zu einer Bitsequenz im Sender wird Codierung oder Mappmg genannt, die Abbildung eines oder mehrerer solcher Symbole auf einen Signalwert wird Modulation genannt.During the transmission, a character, which is generally referred to as a symbol in the signal space or channel symbol, is assigned in the transmitter by means of a reversibly unique functional assignment of a bit sequence. This symbol is then mapped to a signal curve assigned to this symbol (hereinafter referred to as signal value). The functional assignment of one or more symbols to a bit sequence in the transmitter is called coding or mapping, the mapping of one or more such symbols to a signal value is called modulation.
Die Umkehrung dieser Abbildungsreihenfolge findet im Empfanger statt. Wahrend die Demodulation, d.h. die Zuordnung eines Empfangssignals zu einem Symbol aufgrund von Verzerrun¬ gen oder überlagerten Störungen des Kanals m der Regel nicht fehlerfrei durchgeführt werden kann, bereitet die Decodie- rung, d.h., die Überführung eines detektierten Symbols m die entsprechende Bitsequenz keine Probleme.This picture sequence is reversed in the receiver. During the demodulation, the allocation that is a received signal to a symbol due to Distortion ¬ gene or superimposed interference of the channel is not m the control can be performed without error, prepares the decoded more tion, that is, the transfer of a detected symbol, the corresponding bit sequence m with ease .
In Fig. 2 ist der Aufbau eines Ubertragungssystems darge- stellt, das nach Bestimmung der Qualität des Ubertragungska¬ nals eine gewünschte Datenrate einstellt. Eine digitale Information, insbesondere eine Bitsequenz 13, wird von einem Sender 10 über einen Ubertragungskanal 11 zu einem Empfanger 12 übertragen, der die empfangene digitale Information, ms- besondere die Bitsequenz 25, ausgibt. Der Kanal-Codierer 14 des Senders 10 enthalt einen digitalen Kanal-Codierer 50, einen Bit/Symbol Umsetzer 15 und einen Modulator 17. Der digitale Kanal-Codierer 50 fugt zum einlaufenden Bitstrom 13 Redundanz hinzu. Der so gebildete codierte Bitstrom 51 wird im Bit/Symbol-Umsetzer 15 m eine Symbolsequenz 16 umgesetzt, die ihrerseits durch einen Modulator 17 umkehrbar eindeutig auf einen Signalverlauf bzw. Signalwerte 18 abgebildet wird. Die Signalwerte 18 werden über den Ubertragungskanal 11 zum Empfanger 12 übertragen.In FIG. 2, the construction of a transmission system is ones shown, provides that Nals sets a desired data rate to determine the quality of Ubertragungska ¬. Digital information, in particular a bit sequence 13, is transmitted from a transmitter 10 via a transmission channel 11 to a receiver 12, which outputs the received digital information, in particular the bit sequence 25. The channel encoder 14 of the transmitter 10 contains a digital channel encoder 50, a bit / symbol converter 15 and a modulator 17. The digital channel encoder 50 adds redundancy to the incoming bit stream 13. The coded bit stream 51 thus formed is converted into a symbol sequence 16 in the bit / symbol converter 15 m, which in turn is reversibly and uniquely mapped onto a signal curve or signal values 18 by a modulator 17. The signal values 18 are transmitted to the receiver 12 via the transmission channel 11.
Der Kanal-Decodierer 20 des Empfangers 12, der die empfange¬ nen Signalwerte 19 m eine digitale Information 25 umsetzt, enthalt als wesentliche Komponente einen Demodulator 55, einen Symbol/Bit-Umsetzer 24 und einen digitalen Kanal-Deco- dierer 52. Im Demodulator werden die empfangenen Signalwerte 19 zunächst von einer analogen und optionalen digitalen Signalverarbeitungs-Emheit, die z.B. einen Empfangsverstar- ker, eine A/D-Umsetzung und einen Entzerrer beinhalten konnte, aufbereitet. Die so aufbereiteten Signalwert 21 werden anschließend einem Entscheider bzw. Slicer 22 zuge¬ führt, der jeden empfangenen Signalwert? 21 ein Symbol 23 zuordnet .The channel decoder 20 of the receiver 12, the m is the receive ¬ NEN signal values 19 converts a digital information 25 contains as an essential component a demodulator 55, a bit converter symbol / 24 and a digital channel decoder 52. In the demodulator the received signal values 19 are first processed by an analog and optional digital signal processing unit, which could include, for example, a reception amplifier, an A / D conversion and an equalizer. The so processed signal value 21 is then a slicer or decision leads 22 supplied ¬, of each received signal value? 21 assigns a symbol 23.
Der Symbol/Bit-Umsetzer 24 des Kanal-Decodierers 20 ordnete jedem detektierten Symbol bzw. jeder detektierten Symbolse¬ quenz 23 gemäß dem gewählten Mappmg-Verfahren eine codierte, digitale Information bzw. eine codierte Bitsequenz 53 zu, aus der mit Hilfe des digitalen Kanal-Decodierers 52 gemäß dem gewählten Codier-Verfahren die digitale Information bzw. der Bitstrom 25 abgeleitet wird.The / bit converter 24 symbol of the channel decoder 20 arranged each detected symbol or each detected Symbolse acid sequence 23 according to the selected method Mappmg an encoded digital information and an encoded bit sequence to 53 from which by means of the digital channel Decoder 52 the digital information or the bit stream 25 is derived according to the selected coding method.
Der Entscheider (Slicer) 22 ist ein grundsatzlicher Bestandteil jedes Demodulators. Ein solcher Entscheider ordnet einem m der Regel aufbereiteten Empfangswert das Sym- bol bzw. die Symbole zu, die am wahrscheinlichsten gesendet wurde. Da die Menge der Eingangswerte des Entscheiders aufgrund von Störungen oder Verzerrungen des Ubertragungskanals m der Regel nicht den "gültigen" Signalwerten des Senders entspricht, d.h. den Signalwerten, die den zu sendenden Sym- bolen zugeordnet werden, kann aus dem Eingangssignal 21 und dem Ausgangssignal 23 des Entscheiders der am Entscheiderein¬ gang anliegende Signal-Stor-Abstand 28 unabhängig vom eingesetzten Codier- und Mappmg-Algorithmus ermittelt werden. Zu diesem Zweck weist ein erfmdungsgemaßer Empfanger eine Ein- richtung 27 zur Messung des Signal-Stor-Abstandes (signal-to- noise-ratio SNR) der über den Ubertragungskanal 11 übertragenen Information auf.The decision maker (slicer) 22 is a fundamental component of every demodulator. Such a decision maker assigns the symbol or symbols that was most likely to be transmitted to a received value prepared in the rule. Since the set of input values of the decision maker does not generally correspond to the "valid" signal values of the transmitter due to interference or distortion of the transmission channel m, ie the signal values that are assigned to the symbols to be transmitted, the input signal 21 and the output 23 of the decision of the decider ¬ applied signal-Stor-distance passage 28 regardless of the encoding and Mappmg algorithm are determined. For this purpose, a receiver according to the invention has a device 27 for measuring the signal-to-noise ratio (signal-to-noise ratio SNR) of the information transmitted via the transmission channel 11.
Bei einer möglichen Ausfuhrungsform einer Einrichtung zur Messung des Signal-Stor-Abstandes wird im Demodulator auf der Empfangerseite jedem detektierten Symbol wieder ein Signalwert 60 zugeordnet, den der Eingang des Entscheiders im Demodulator empfangen hatte, wenn der dem detektierten Symbol entsprechende Signalverlauf bzw. Signalwert unverfälscht übertragen worden wäre. Auf diese Weise wird ein den detektierten Symbolwerten entsprechendes hypothetisches Eingangssignal gebildet, das keine Signalwerte mit Kanalverzerrungen und -Störungen enthalt. Dieses Referenzsignal entspricht - solange der Entscheider keine falschen Symbole detektiert - somit dem ursprunglichen Signal auf der Senderseite. Durch Subtraktion dieses Referenzsignals vom aufbereiteten Empfanger-Signal 21 laßt sich das Storsignal gewinnen.In one possible embodiment of a device for measuring the signal-to-storage distance, a signal value 60 is assigned to each detected symbol in the demodulator on the receiver side, which the decision-maker input in the demodulator had received if the signal curve or signal value corresponding to the detected symbol was undistorted would have been transferred. In this way, a hypothetical input signal is generated which corresponds to the detected symbol values and does not contain any signal values with channel distortions and interference. This reference signal corresponds - as long as the decision maker does not detect any wrong symbols - to the original signal on the transmitter side. The interference signal can be obtained by subtracting this reference signal from the processed receiver signal 21.
Die mittlere Leistung dieses so gebildeten Referenzsignals entspricht der mittleren Leistung des empfangenen, ungestörten Signalanteils . Die mittlere Leistung des am Entscheidereingang anliegenden Signals entspricht der Summenleistung von empfangenem Stör- und Signalanteil . Aus diesem wird mit Hilfe des zuvor berechneten ungestörten Signalan- teils die Storleistung berechnet. Aus dem Verhältnis der mittleren Leistung des ungestörten Signalanteils zu der mittleren Leistung des Storanteils ergibt sich der Signal-Stor- Abstand (SNR) als Maß für die Ubertragungsqualitat des Ubertragungskanals . Mit einem solchen Verfahren wird vermieden, daß dem Empfanger eine bestimmte Sendefolge bekannt sein muß, wie es Joei ande¬ ren herkömmlichen Verfahren notwendig ist. Zudem erfolgt die Ermittlung der Fehlerrate parallel zur Auswertung der uber- tragenen Symbole, also "online". Für die fortlaufende Messung der Ubertragungsqualitat ist daher eine periodische Einstreuung einer Meßsequenz m den zu übertragenden Daten- strom nicht mehr erforderlich. Auf diese Weise kann eine Reduktion der Nettodatenrate des Ubertragungskanals vermieden werden.The average power of this reference signal formed in this way corresponds to the average power of the received, undisturbed signal component. The average power of the signal at the decision input corresponds to the total power of the received interference and signal component. From this, the interference power is calculated with the aid of the previously calculated undisturbed signal component. From the ratio of the average power of the undisturbed signal component to the average power of the interference component, the signal-to-interference distance (SNR) results as a measure of the transmission quality of the transmission channel. With such a method it is avoided that the receiver a certain transmit sequence must be known, as it is Joei walls ¬ ren conventional methods necessary. In addition, the error rate is determined in parallel with the evaluation of the transmitted symbols, that is to say “online”. For the continuous measurement of the transmission quality, it is therefore no longer necessary to periodically intersperse a measurement sequence in the data stream to be transmitted. In this way, a reduction in the net data rate of the transmission channel can be avoided.
Zur Gewährleistung einer großen statistischen Sicherheit muß ein herkömmliches Verfahren, das eine dem Sender und Empfan¬ ger bekannte Testsequenz verwendet, eine große Anzahl von Fehlern erfassen, m der Regel einige Hundert. Für die im allgemeinen geforderten, sehr niedrigen Bitfehlerraten von beispielsweise 10^ benotigen die herkömmlichen Verfahren sehr lange Meßzeiten, um eine entsprechende Anzahl von Feh¬ lern zu detektieren. Dem erfmdungsgemaßen Verfahren liegt dagegen die Auswertung des gemessenen Signal-Stor-Abstandes wahrend der laufenden Übertragung zugrunde. Da für die Auswertung der mittleren Leistungen jedoch nur wesentlich kürzere Meßzeiten erforderlich sind als für die vergleichbare Auswertung des Symbol- bzw. Bitstromes laßt sich mit dem erfmdungsgemaßen Verfahren sehr viel schneller die Ubertragungsqualitat bestimmen.To ensure a great confidence a conventional method using a transmitter and are received, ¬ ger known test sequence, a large number of errors must cover, usually a few hundred meters. For the generally required, very low bit error rates, for example 10 ^ the conventional methods very benotigen long measurement times, learning to a corresponding number of Feh ¬ to detect. In contrast, the method according to the invention is based on the evaluation of the measured signal-stor distance during the ongoing transmission. However, since only considerably shorter measurement times are required for the evaluation of the average powers than for the comparable evaluation of the symbol or bit stream, the transmission quality can be determined much more quickly with the method according to the invention.
Zwischen dem Signal-Stor-Abstand 28 (auch als Signal-Rausch- Verhaltnis bezeichnet) und einer Symbolfehlerrate bzw. Bit- fehlerrate besteht m Abhängigkeit von dem gewählten Codier- und Mappmg-Verfahren immer ein eindeutiger funktionaler Zusammenhang. Der Signal-Stor-Abstand qualifiziert damit unabhängig vom gewählten Codier- bzw. Mappmg-Verfahren die Ubertragungseigenschaften des Kanals und des momentan gewahl- ten Modulations- bzw. Demodulations-Verfahrens . Über eine Ausmessung des Signal-Stor-Abstandes 28 eines Ubertragungs¬ kanals 11 kann somit das Codier- bzw. das Mappmg-Verfahren des aktuellen Modulations/Demodulations-Verfahrens so festge¬ legt werden, daß für eine gerade noch tolerierbare Fehlerrate ein gewünschter Datendurchsatz eingestellt werden kann. Zu diesem Zweck wird das ermittelte Signal-Rausch-Verhaltnis 28 einer Einrichtung 29 zur Ermittlung einer maximalen Ubertra¬ gungsdatenrate 30 bzw. eines Codier- und Mappmg-Verfahrens zugeleitet. Die Einrichtung 29 bestimmt m Abhängigkeit von dem vorzugsweise m Dezibel (dB) ermittelten Signal-Stor- Abstand 28 gemäß einem bekannten Zusammenhang ein Codier- und Mappmg-Verfahren bzw. eine maximale Ubertragungsdatenrate 30 für das aktuelle Modulations- und Demodulations-Verfahren, die bei dem vorhandenen Signal-Stor-Abstand 28 einen maxima- len Datendurchsatz ermöglicht. Als Parameter der Umsetzungs¬ kennlinie der Einrichtung 29 können die maximal tolerierbare Fehlerrate 61 und das Modulations-Verfahren 62 auftreten. In Abhängigkeit von der gemessenen Ubertragungsqualitat 28 des Ubertragungskanals 11, und m Abhängigkeit von dem aktuellen Modulations/Demodulations-Verfahren 62 und m Abhängigkeit von einer maximal zulassigen Fehlerrate bei der Übertragung der digitalen Information 61 kann auf diese Weise ein Codierschema (Code 1, Code 2 ... Code 6) und Mappmg-Sche a (Map. 1 ... Map. 6) ausgewählt werden, das angesichts der tatsach- liehen Verhaltnisse einen maximalen Datendurchsatz für das aktuelle Modulations/Demodulations-Verfahren mit einer vorbestimmten Zuverlässigkeit ermöglicht.Depending on the coding and mapping method selected, there is always a clear functional relationship between the signal-to-memory distance 28 (also referred to as signal-to-noise ratio) and a symbol error rate or bit error rate. The signal-stor distance thus qualifies the transmission properties of the channel and the currently selected modulation or demodulation method, regardless of the coding or mapping method selected. Over a Measuring of the signal-Stor-distance 28 of a Ubertragungs ¬ channel 11 can thus be the coding or the Mappmg method of the current modulation / demodulation method so Festge ¬ specifies that a desired data throughput can be set for a still tolerable error rate . To this end, the determined signal to noise ratio 28 of a device 29 for determining a maximum data rate Ubertra ¬ supply 30 and a coding and Mappmg method fed. The device 29 determines a dependency on the preferably m decibel (dB) determined signal-to-storage distance 28 according to a known connection, a coding and mapping method or a maximum transmission data rate 30 for the current modulation and demodulation method, which at the existing signal-stor distance 28 enables a maximum data throughput. As parameters of the conversion device 29 of the ¬ characteristic the maximum tolerable error rate 61 and the modulation method 62 may occur. Depending on the measured transmission quality 28 of the transmission channel 11, and m depending on the current modulation / demodulation method 62 and m depending on a maximum permissible error rate in the transmission of the digital information 61, a coding scheme (code 1, code 2 ... Code 6) and Mappmg-Sche a (Map. 1 ... Map. 6) are selected, which, given the actual situation, enables a maximum data throughput for the current modulation / demodulation method with a predetermined reliability.
Die Einrichtung 29 kann sowohl im Empfanger 12 als auch im Sender 10 angeordnet sein. In jedem Fall muß entweder der ermittelte Signal-Stor-Abstand 28 oder die ermittelte maximale Ubertragungsdatenrate bzw. das ausgewählte Codier- und Mappmg-Verfahren 30 über eine Datenverbindung 31 zum Sender übertragen werden. Die Information über das Codier- und Mappmg-Verfahren, mit dem für das aktuelle Modulations/Demodulations-Verfahren eine maximale Ubertragungsdatenrate 30 erreicht werden kann, wird im Sender einer Steuereinrichtung 33 zugeführt. Diese Steuer- emrichtung wählt aufgrund der maximal möglichen Datenüber¬ tragungsrate und der zur Übertragung digitaler Information 13 jeweils erforderlichen Datenübertragungsrate 32 eine tatsäch¬ lich verwendete Datenübertragungsrate 34 aus, die über e n festzulegendes Codier-, Mappmg- und Modulations-Schema zu realisieren ist. Diese Information-Datenrate einerseits und/oder Codier-, Mappmg- und Modulations-Verfahren anderer¬ seits - wird sowohl den korrespondierenden Komponenten des Kanalcodierers 14 des Senders 10, wie Codierer 50, Bit/Symbol Umsetzer 15 und Modulator 17, als auch über eine Datenverbm- düng 35 den korrespondierenden Komponenten des Kanaldecodie- rers 20 des Empfangers 12, wie Demodulierer 55, Symbol/Bit- Umsetzer 24 und Decodierer 52 zugeleitet.The device 29 can be arranged both in the receiver 12 and in the transmitter 10. In any case, either the determined signal-to-storage distance 28 or the determined maximum transmission data rate or the selected coding and mapping method 30 must be transmitted to the transmitter via a data connection 31. The information about the coding and mapping method, with which a maximum transmission data rate 30 can be achieved for the current modulation / demodulation method, is fed to a control device 33 in the transmitter. These control emrichtung selected on the basis of the maximum possible data ¬ transmission rate and the digital to transmission information 13 are each required data transmission rate 32, a data transmission rate 34 tatsäch Lich used ¬ from that to be fixed on en encoding, Mappmg- and modulation scheme is to be implemented. This information data rate on the one hand and / or coding, Mappmg- and modulation method other ¬ hand - is both the corresponding components of the channel encoder 14 of the transmitter 10, such as encoder 50, bit / symbol converter 15 and modulator 17, as well as a Data link 35 is fed to the corresponding components of the channel decoder 20 of the receiver 12, such as demodulator 55, symbol / bit converter 24 and decoder 52.
Im folgenden wird der Betrieb der erfmdungsgemaßen Vorrich¬ tung beim Systemstart eines Ubertragungssystems beschrieben. Das Emmessen eines Ubertragungssystems wird smnvollerweise mit der niedrigst möglichen Ubertragungsdatenrate (auf das jeweilige Modulationsverfahren bezogen) und mit der maximal möglichen Sendeleistung durchgeführt. Auf diese Weise wird eine niedrige Symbolfehlerrate gewährleistet, die Voraus- setzung für eine hohe Qualitat einer empfangerseitigenThe operation of the inventive Vorrich ¬ processing at startup of the transmission system will be described. The measurement of a transmission system is conveniently carried out with the lowest possible transmission data rate (based on the respective modulation method) and with the maximum possible transmission power. In this way, a low symbol error rate is guaranteed, the prerequisite for a high quality of a receiver
Signal-Stor-Abstandsmessung ist. In diesem Fall weisen auch die allgemein eingesetzten adaptiven Verfahren zur Signalauf- bereitung die kürzesten Einschwingzeiten auf und eine möglichst große Systemreichweite wird bezogen auf eine maxi- mal zulassige Fehlerrate erreicht. Für die Festlegung desSignal-Stor distance measurement is. In this case, the generally used adaptive methods for signal processing have the shortest settling times and the largest possible system range is achieved in relation to a maximum permissible error rate. For the determination of the
Codier- und Mappmg-Verfahrens, das für den Ubertragungskanal (und das momentan eingesetzte Modulationsverfahren) eine maximal mögliche Ubertragungsdatenrate erlaubt, ist dann nur eine einzige Messung erforderlich. Wenn die gewünschte Datenrate über unterschiedliche Modula¬ tionsverfahren ermöglicht werden soll, so muß für jedes mög¬ liche Modulationsschema ein Meßvorgang durchgeführt werden.Coding and mapping method, which allows a maximum possible transmission data rate for the transmission channel (and the modulation method currently used), then only a single measurement is required. Should be made possible if the desired data rate over different Modula ¬ tion process, it must be a measuring performed for each mög ¬ Liche modulation scheme.
Nachfolgend wird der Betrieb des erfmdungsgemaßen Ubertragungssystems wahrend des Systembetriebs beschrieben. Vorteil¬ hafterweise erfolgt die Ausmessung des Ubertragungskanals "Online" basierend auf dem übertragenen Datenstrom. Eine Erniedrigung der Netto-Ubertragungsdatenrate zur Realisierung einer außerhalb der Nutzdaten erfolgenden Ubertragungskanal- vermessung ist deshalb nicht erforderlich. Die Ausmessung des Signal-Stor-Abstandes einer tatsächlich verwendeten Ubertra- gungs-datenrate ist ausreichend, um die Ubertragungsqualitat auch mit Hilfe anderer Codier- bzw. Mappmg-Vorschriften realisierter Ubertragungsdatenraten beurteilen zu können. Das System kann daher schon im voraus aufgrund der mit einer aktuellen Datenübertragungsrate durchgeführten Signal-Stor- Abstandsmessung die Ubertragungseigenschaften auch anderer Ubertragungsdatenraten beurteilen. Ein mehrmaliges iteratives Ausmessen für verschiedene Ubertragungsdatenraten ist insofern das Modulations-Verfahren nicht verändert wird, nicht mehr erforderlich.The operation of the transmission system according to the invention during system operation is described below. Advantage ¬ way legally the measurement of the transmission channel "Online" is based upon the transmitted data stream. It is therefore not necessary to lower the net transmission data rate in order to implement a transmission channel measurement outside the user data. The measurement of the signal-stor distance of a transmission data rate actually used is sufficient to be able to assess the transmission quality with the aid of other coding or mapping regulations of the implemented transmission data rates. The system can therefore judge the transmission properties of other transmission data rates in advance on the basis of the signal-stor distance measurement carried out at a current data transmission rate. Repeated iterative measurement for different transmission data rates is no longer necessary insofar as the modulation method is not changed.
Solange eine Ubertragungsdatenrate lediglich aufgrund einer neuen Codiervorschrift bzw. Mappmg-Vorschrift und nicht aufgrund eines veränderten Modulationsverfahrens geändert wird, bleiben auch die im Demodulator eingesetzten adaptiven Verfahren im eingeschwungenen Zustand. Ein Wechsel der Datenrate ist daher unterbrechungsfrei möglich ( "Soft-Switchmg" ) . Wird die Anpassung der Datenrate allerdings ber einen Wechsel des Modulationsschemas realisiert, so muß das System neu eingemessen werden und ein "Soft-Switchmg" ist nicht möglich.As long as a transmission data rate is changed only on the basis of a new coding regulation or mapping regulation and not on the basis of a changed modulation method, the adaptive methods used in the demodulator also remain in the steady state. A change of the data rate is therefore possible without interruption ("soft switchmg"). However, if the data rate is adjusted by changing the modulation scheme, the system must be re-calibrated and a "soft switch" is not possible.
In Fig. 2 ist eine Ausfuhrungsform beschrieben, bei der durch empfangerseitige Bestimmung des Signal-Stor-Abstandes die maximal mögliche Ubertragungsdatenrate bestimmt und diese an die Sendeseite übermittelt wird, die ihrerseits basierend auf der erwünschten und auf der maximal möglichen Ubertragungs- datenrate eine tatsächlich verwendete Ubertragungsdatenrate festlegt und an die entsprechenden Komponenten im Sender und Empfanger weitergibt. In Fig. 3 ist im Gegensatz dazu ein Ausfuhrungsbeispiel beschrieben, das zusatzlich eine Regelung der Ausgangsleistung des Senders durchfuhrt. Die Anpassung der Sendeleistung an den Kanal und an das gewünschte Ubertra- gungsverfahren wird im folgenden als "Power Control" bezeich¬ net. Soweit Fig. 3 dieselben Einrichtungen wie m Fig. 2 auf¬ weist, sind diese mit denselben Bezugszeichen versehen. In dieser Ausfuhrungsform findet die Auswertung der empfanger- seitig ermittelten Ubertragungs-qualitat 28 des Ubertragungs¬ kanals 11 auf der Senderseite statt. Der Sender weist dazu eine Einrichtung 41 auf, die wie die Einrichtung 29 der Fig. 2, ein Codierschema bzw. eine maximale Ubertragungsdatenrate des Ubertragungskanals 11 ermittelt.In Fig. 2, an embodiment is described in which determination of the signal-stor distance on the receiver side determines the maximum possible transmission data rate and transmits it to the transmitting side, which in turn determines an actually used transmission data rate based on the desired and the maximum possible transmission data rate and forwards it to the corresponding components in the transmitter and receiver . In contrast, an exemplary embodiment is described in FIG. 3, which additionally controls the output power of the transmitter. The adjustment of the transmission power transmission method to the channel and to the desired Ubertra- to as "Power Control" designated ¬ net. As far as Fig. 3 has the same devices as m Fig. 2 on ¬ , these are provided with the same reference numerals. In this embodiment, the evaluation of empfanger- mutually determined place Ubertragungs-qualitat 28 of Ubertragungs ¬ channel 11 on the transmitter side instead. For this purpose, the transmitter has a device 41 which, like the device 29 in FIG. 2, determines a coding scheme or a maximum transmission data rate of the transmission channel 11.
Der Einrichtung 41 wird zusätzlich zu der vom Empfanger 12 ermittelten Ubertragungsqualitat 28, die über die Datenverbindung 40 an den Sender weitergeleitet wird, die zur Übertragung der digitalen Information 13 erforderliche Datenrate 32 zugeleitet. Aufgrund der zur Übertragung der jeweiligen digitalen Information 13 jeweils maximal zulassigen Fehlerrate wird ein Codier- bzw. Mappmg- und Modulations-Verfahren mit einer tatsächlichen Ubertragungsdatenrate 34 ausgewählt. Diese ausgewählte Ubertragungsdatenrate 34 wird, wie m der Ausfuhrungsform, die anhand von Fig. 2 beschrieben ist, an den Kanalcodierer 14 und den Kanaldecodierer 20 weitergeleitet .In addition to the transmission quality 28 determined by the receiver 12, which is forwarded to the transmitter via the data connection 40, the device 41 is also supplied with the data rate 32 required for the transmission of the digital information 13. On the basis of the maximum permissible error rate for the transmission of the respective digital information 13, a coding or mapping and modulation method with an actual transmission data rate 34 is selected. This selected transmission data rate 34 is, as in the embodiment described with reference to FIG. 2, forwarded to the channel encoder 14 and the channel decoder 20.
Die vom Modulator 14 erzeugten Signalwerte 44 werden im Sen- der 10 zusätzlich an eine Emrichtung 43 zur Regelung der Sendeleistung weitergeleitet . Das von der Einrichtung 43 erzeugte Signal 45 wird anschließend über den Ubertragungska¬ nal 11 übertragen. Von der Einrichtung 41 wird außerdem die zur Übertragung minimal erforderliche Sendeleistung ermit- telt. Die ermittelte Sendeleistung wird über ein Sendel¬ eistungssignal 42 dem Ubertragungssignalverstarker 43 zuge¬ führt.The signal values 44 generated by the modulator 14 are additionally sent in the transmitter 10 to a device 43 for regulating the Transmission power forwarded. The signal generated by the device 43 45 is then transmitted via the Ubertragungska ¬ nal. 11 The minimum transmission power required for transmission is also determined by the device 41. The transmission power is determined is eistungssignal 42 Ubertragungssignalverstarker the leads 43 applied ¬ a Sendel ¬.
In Abhängigkeit von der Differenz zwischen einer gemessenen Ubertragungsqualitat 46 des Ubertragungskanals 11 und einer Ubertragungsqualitat 47, die dem ausgewählten Codier- bzw. Mappmg- und Modulations-Verfahren (mit einer Ubertragungsda¬ tenrate 34 und mit einer bestimmten maximal zulassigen Fehlerrate) entspricht, wird eine Anpassung der Sendeleistung des Ubertragungssignalverstarkers 43 bewirkt. Das heißt, wenn die ermittelte Ubertragungs-signalqualitat des Ubertragungskanals 46 oberhalb der erforderlichen Ubertragungsqualitat 47 liegt, wird die Sendeleistung entsprechend vermindert. Liegt die erforderliche Ubertragungsqualitat 47 über der Ubertra- gungsqualitat des Senders, so muß die Sendeleistung erhöht werden.Depending on the difference between a measured transmission quality of the transmission channel 46 and 11 of a transmission quality 47 (tenrate with a Ubertragungsda ¬ 34 and having a certain maximum allowable error rate) to the selected coding and modulation method Mappmg- and corresponds to a Adaptation of the transmission power of the transmission signal amplifier 43 causes. This means that if the determined transmission signal quality of the transmission channel 46 is above the required transmission quality 47, the transmission power is reduced accordingly. If the required transmission quality 47 is above the transmission quality of the transmitter, the transmission power must be increased.
In dieser zweiten Ausfuhrungsform liefert also die Differenz aus gemessenem Signal-Stor-Abstand 46 und dem zur Realisie- rung einer bestimmten Ubertragungsdatenrate notwendigenIn this second embodiment, the difference between the measured signal-to-storage distance 46 and that required to implement a specific transmission data rate provides
Signal-Stor-Abstand 47 em Maß für die Anhebung bzw. Absenkung der momentanen Sendesignal-Leistung. Wenn die zur Realisierung einer bestimmten Ubertragungsdatenrate notwendigen Sendeleistung vom Sendemodul nicht erbracht werden kann, so kann das Ubertragungssystem als Ubertragungsdatenrate bestenfalls die momentan maximal mögliche Ubertragungsdatenrate realisieren.Signal-Stor distance 47 em Measure of the increase or decrease in the current transmit signal power. If the transmission power required to implement a specific transmission data rate cannot be provided by the transmission module, the transmission system can at best implement the currently maximum possible transmission data rate as the transmission data rate.
Em solches erfmdungsgemaßes System zur Anpassung eines Ubertragungssystems an den verwendeten Ubertragungskanal eignet sich insbesondere zur Verwendung mit der "asymmetric digital subscriber lme"-Technologιe . Diese sogenannte ADSL- Technologie macht ebenso wie andere XDSL-Technologien her¬ kömmliche Kupfertelefonleitungen als Hochgeschwmdigkeits- zubrmger für datenintensive Anwendungen tauglicn. Gleichzei¬ tig bleibt die Verfügbarkeit der gewohnten Telefonsprach¬ dienste auf derselben Leitung erhalten. Aufbauend auf der bereits vorhandenen Verkabelung stellen solche Technologien Datenraten zur Verfugung, die beispielsweise ISDN um ein Vielfaches übertreffen. Damit werden die Beschrankungen des bestehenden öffentlichen Informationsnetzwerkes aufgehoben, das sich bisher lediglich zur Übertragung von Sprache, Text und Graphiken mit niedriger Auflosung eignete. Mit solchen Technologien wird das herkömmliche Kupferkabeltelefonnetz zu einem leistungsfähigen System, das sich zur Übertragung von Multimediainhalten an alle Haushalte eignet.Such a system according to the invention for adapting a transmission system to the transmission channel used is particularly suitable for use with the "asymmetric digital subscriber lme" technology. This so-called ADSL technology makes as well as other XDSL technologies zubrmger tauglicn for data-intensive applications ago ¬ tional copper telephone lines than Hochgeschwmdigkeits-. Gleichzei ¬ tig remains the availability of the usual telephone voice ¬ services on the same line received. Building on the existing cabling, such technologies provide data rates that exceed ISDN, for example, many times over. This removes the restrictions of the existing public information network, which was previously only suitable for the transmission of speech, text and graphics with a low resolution. With such technologies, the conventional copper cable telephone network becomes a powerful system that is suitable for the transmission of multimedia content to all households.
Durch die Verwendung der herkömmlichen Telefonleitungen wird jedoch em hoher Rauschanteil m Kauf genommen, der umso großer wird, je großer die zu überbrückende Distanz ist. Die zu überbrückende Distanz solcher Technologien liegt im Mittel zwischen 500 m und 6 km.However, the use of conventional telephone lines means that a high amount of noise is bought, which increases the greater the distance to be bridged. The distance to be covered by such technologies is on average between 500 m and 6 km.
Der Rauschanteil nimmt jedoch nicht nur mit zunehmender Lange sondern ebenso aufgrund von Ubersprechen von benachbarten Leitungen zu. Mit Hilfe der erf dungsgemaßen adaptivenHowever, the noise component increases not only with increasing length but also due to crosstalk from neighboring lines. With the help of the adaptive inventions
Ausmessung und Anpassung kann sich bei einem solchen Verfahren das Ubertragungssystem automatisch der Qualität der vorhandenen Ubertragungsleitung anpassen. With such a method, the transmission system can automatically measure and adapt to the quality of the existing transmission line.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Anpassung einer Ubertragungsdatenrate an die Ubertragungsqualitat eines Ubertragungskanal (11) mit1. Device for adapting a transmission data rate to the transmission quality of a transmission channel (11) with
einem Qualitatsmesser (27) zur Ermittlung der Ubertragungs¬ qualitat (28) des Ubertragungskanals (11) unda Qualitatsmesser (27) for determining the quality Ubertragungs ¬ (28) of the transmission channel (11) and
einer Bestimmungseinrichtung (29) zur Bestimmung einer maxi- malen Ubertragungsdatenrate des Ubertragungskanals (11) m Abhängigkeit von der ermittelten Ubertragungsqualitat (28) .a determination device (29) for determining a maximum transmission data rate of the transmission channel (11) as a function of the determined transmission quality (28).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bestimmungseinrichtung (29) die maximale Ubertra¬ gungsdatenrate (28) m Abhängigkeit von einer bestimmten maximal zulassigen Fehlerrate ermittelt.2. Device according to claim 1, characterized in that said determining means (29) the maximum Ubertra ¬ diffraction data rate (28) m a function of a certain maximum allowable error rate determined.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bestimmungseinrichtung (29) zur Ermittlung der maximalen Ubertragungsdatenrate (28) em entsprechendes Codier¬ verfahren oder Mappmgverfahren bestimmt.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the determining device (29) for determining the maximum Uebertragungsdatenrate (28) em corresponding coding ¬ method or mapping method determines.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vorrichtung zusätzlich eine Auswahleinrichtung (33) zur Auswahl einer Ubertragungsdatenrate (34) m Abhängigkeit von der von der Bestimmungsemrichtung (29) ermittelten maximalen Ubertragungsdatenrate (30) und Abhängigkeit von einer bestimmten angeforderten Ubertragungsdatenrate (32) umfaßt .4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the device additionally a selection device (33) for selecting a transmission data rate (34) m as a function of the maximum transmission data rate (30) determined by the determination device (29) and as a function of a specific one requested transmission data rate (32).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auswahleinrichtung (33) zur Auswahl der Ubertragungs¬ datenrate (34) mit einer bestimmten maximal zulassigen Fehlerrate em Codierverfahren und Mappmgverf ahren auswählt.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the selection means (33) for selecting the data rate Ubertragungs ¬ (34) having a certain maximum allowable error rate em encoding method and Ahren Mappmgverf selects.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß6. Device according to one of claims 1 to 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t that
der Qualitatsmesser (27) die Ubertragungsqualitat (28) jeweils für verschiedene Modulationsverfahren ermittelt,the quality meter (27) determines the transmission quality (28) for different modulation methods,
die Bestimmungseinrichtung (29) die maximale Ubertragungsda¬ tenrate (30) für jedes der verschiedenen Modulationsverfahren bestimmt undsaid determining means (29) the maximum Ubertragungsda ¬ tenrate (30) for each of the various modulation methods determined and
die Auswahleinrichtung (33) zusatzlich das verwendete Modula¬ tionsverfahren auswählt.said selecting means (33) selects the extraction process additionally used Modula ¬.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Sender (10) zur Übertragung digitaler Information (13) über den Ubertragungskanal (11) enthalt:7. Device according to one of claims 1 to 6, so that the transmitter (10) for the transmission of digital information (13) via the transmission channel (11) contains:
eine digitale Kanal-Codieremrichtung (50) zur Codierung der digitalen Information, einen Bit/Symbol-Umsetzer 15 zur Darstellung der digitalen Information (13) Form von Symbolen (16) unda digital channel coding device (50) for coding the digital information, a bit / symbol converter 15 for displaying the digital information (13) in the form of symbols (16) and
einen Modulator (17) zur Abbildung der Symbole (16) aufa modulator (17) for mapping the symbols (16)
Signalwerte (18) zur Übertragung über den Ubertragungskanal (11) ,Signal values (18) for transmission via the transmission channel (11),
und daß der Empfanger (12) enthalt: einen Demodulator (55) zur Umwandlung empfangener Signalwerte (19) m detektierte Symbole (23) undand that the receiver (12) contains: a demodulator (55) for converting received signal values (19) into detected symbols (23) and
eine Symbol/Bitumsetzung (24) zur Umsetzung des empfangenen Symbolstroms (23) m einen codierten Bitstrom (53) unda symbol / bit conversion (24) for converting the received symbol stream (23) m an encoded bit stream (53) and
eine Decodieremπchtung (24) zur Darstellung der detektier¬ ten Symbole (23) als detektierte digitale Information (25) .a Decodieremπchtung (24) for displaying the detektier ¬ th symbols (23) as detected digital information (25).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Sender (10) zusatzlich umfaßt:8. Device according to one of claims 1 to 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the transmitter (10) additionally comprises:
einen einstellbaren Ubertragungssignalverstarker (43) undan adjustable transmission signal amplifier (43) and
eine Steuereinrichtung (41) zur Anhebung oder Absenkung der Sendeleistung des Ubertragungssignalverstarkers (43) Abhängigkeit von einer Differenz zwischen der von dem Quali¬ tatsmesser (27) ermittelten Ubertragungsqualitat (46) des Ubertragungskanals (11) und der Ubertragungsqualitat (47), die für die verwendete Ubertragungsdatenrate (34) mit einer bestimmten maximal zulassigen Fehlerrate erforderlich ist.a control means (41) for raising or lowering the transmission power of Ubertragungssignalverstarkers (43) depending on a difference between that of the Quali ¬ tatsmesser (27) determined transmission quality (46) of the transmission channel (11) and the transmission quality (47) for the used transmission data rate (34) with a certain maximum permissible error rate is required.
9. Vorrichtung zur Anpassung der Sendeleistung für die Uber- tragung digitaler Information (13) über einen Ubertragungskanal (11) mit einem Qualitatsmesser (27) zur Ermittlung einer Ubertragungsqualitat (28) des Ubertragungskanals (11), und9. Device for adapting the transmission power for the transmission of digital information (13) via a transmission channel (11) with a quality meter (27) for determining a transmission quality (28) of the transmission channel (11), and
einer Steuereinrichtung (43) zur Anhebung oder Absenkung der Sendeleistung m Abhängigkeit von einer Differenz zwischen der von dem Qualitatsmesser (27) ermittelten Ubertragungsqualitat (46) und einer Ubertragungsqualitat (47), die für eine zur Übertragung der digitalen Information (13) verwen- dete Ubertragungsdatenrate (34) mit einer bestimmten maximal zulassigen Fehlerrate erforderlich ist.a control device (43) for raising or lowering the transmission power as a function of a difference between the transmission quality (46) determined by the quality meter (27) and a transmission quality (47) used for a transmission of the digital information (13) Transmission data rate (34) with a certain maximum permissible error rate is required.
10. Verfahren zur Anpassung einer Ubertragungsdatenrate für die Übertragung digitaler Information (13) über einen Uber- tragungskanal (11) an die Qualitat des Ubertragungskanals (11) mit folgenden Schritten:10. Method for adapting a transmission data rate for the transmission of digital information (13) via a transmission channel (11) to the quality of the transmission channel (11) with the following steps:
Ermittlung der Ubertragungsqualitat (28) des Ubertragungs¬ kanals (11) undDetermining the transmission quality (28) of Ubertragungs ¬ channel (11) and
Bestimmung einer maximalen Ubertragungsdatenrate (30) des Ubertragungskanals (11) m Abhängigkeit von der ermittelten Ubertragungsqualitat und dem verwendeten Modulationsverfahren (28) .Determination of a maximum transmission data rate (30) of the transmission channel (11) as a function of the transmission quality determined and the modulation method used (28).
11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die maximale Ubertragungsdatenrate (32) zusatzlich m Abhängigkeit von einer bestimmten maximal zulassigen Fehler- rate (61) bestimmt wird.11. The method as claimed in claim 10, so that the maximum transmission data rate (32) is additionally determined as a function of a specific maximum permissible error rate (61).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zusätzlich eine Ubertragungsdatenrate (34), em Mappm- galgorithmus und em entsprechendes Codierverfahren m Abhän¬ gigkeit von der von der Bestimmungseinrichtung (29) ermittelten maximalen Ubertragungsdatenrate (30) des Ubertragungs¬ kanals (11) und Abhängigkeit von einer angeforderten Uber¬ tragungsdatenrate (32) und maximal toleπerbaren Fehlerrate (61) ausgewählt wird.12. The method according to any one of claims 10 and 11, characterized in that in addition a Ubertragungsdatenrate (34), em Mappm- galgorithmus and em corresponding coding m depen ¬ dependence on the determined by said determining means (29) maximum Ubertragungsdatenrate (30) of Ubertragungs ¬ channel (11) and depending on a requested Uber ¬ tragungsdatenrate (32) and a maximum toleπerbaren error rate (61) is selected.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ubertragungsqualitat (28) jeweils für verschiedene Modu¬ lationsverfahren ermittelt wird,13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the transmission quality (28) is determined in each case for different lationsverfahren modu ¬,
für jedes Modulationsverfahren eine maximal mögliche Daten- rate (30) des Ubertragungskanals (11) bestimmt wird unda maximum possible data rate (30) of the transmission channel (11) is determined for each modulation method and
das zu verwendende Modulationsverfahren m Abhängigkeit von der für jedes Modulationsverfahren ermittelten maximalen Ubertragungsdatenrate (30) ausgewählt wird.the modulation method to be used is selected as a function of the maximum transmission data rate (30) determined for each modulation method.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Sendeleistung zur Übertragung der digitalen Informa¬ tion (13) über den Ubertragungskanal (11) m Abhängigkeit von der Differenz zwischen der ermittelten Ubertragungsqualitat14. The method according to any one of claims 10 to 13, characterized in that a transmission power for transmitting the digital information ¬ tion (13) via the transmission channel (11) m depending on the difference between the determined transmission quality
(46) des Ubertragungskanals (11) und der Ubertragungsqualitat (47), die für die eingestellte Ubertragungsdatenrate mit einer bestimmten maximal zulassigen Fehlerrate erforderlich ist, angehoben oder abgesenkt wird.(46) of the transmission channel (11) and the transmission quality (47), which is required for the set transmission data rate with a certain maximum permissible error rate, is increased or decreased.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Übertragung der digitalen Information (13) die folgenden Schritte ausgeführt werden:16. The method according to any one of claims 10 to 15, so that the following steps are carried out to transmit the digital information (13):
Darstellen der digitalen Information (13) m Form von Symbolen (16),Representation of the digital information (13) in the form of symbols (16),
Abbilden der Symbole (16) auf Signalwerte (18),Mapping the symbols (16) to signal values (18),
Übertragung der Signalwerte (18) über den Ubertragungskanal (11),Transmission of the signal values (18) via the transmission channel (11),
Empfangen der übertragenen Signalwerte (21), Detektieren der empfangenen Signalwerte (21) und Abbilden der detektierten Signalwerte auf detektierte Symbole (23) und Umwandlung der detektierten Symbole (23) m eine detektierte digitale Information (25) .Receiving the transmitted signal values (21), Detecting the received signal values (21) and mapping the detected signal values onto detected symbols (23) and converting the detected symbols (23) into detected digital information (25).
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Maß für die Ubertragungsqualitat (28) der Signal- Stor-Abstand bestimmt wird.17. The method according to any one of claims 10 to 16, so that the signal-stor distance is determined as a measure of the transmission quality (28).
18. Verfahren zur Anpassung einer Sendeleistung für die Über¬ tragung digitaler Information (13) über einem Ubertragungskanal (11) an die Ubertragungsqualitat des Ubertragungskanals18. A method for adjusting a transmit power for the transmission of digital information over ¬ (13) via a transmission channel (11) to the transmission quality of the transmission channel
(11) mit den folgenden Schritten:(11) with the following steps:
Ermittlung des Signal-Stor-Abstands (46) des Ubertragungs¬ kanals ( 11 ) ,Determining the signal-Stor-distance (46) of the Ubertragungs ¬ channel (11),
Anhebung oder Absenkung der Sendeleistung m Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem ermittelten Signal-Stor-AbstandRaising or lowering the transmission power m as a function of the difference between the determined signal-stor distance
(46) des Ubertragungskanals (11) und dem Signal-Stor-Abstand(46) of the transmission channel (11) and the signal-stor distance
(47) der zur Übertragung der digitalen Information (13) verwendeten Ubertragungsdatenrate (34). (47) the transmission data rate (34) used to transmit the digital information (13).
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