WO1997007595A1 - Datendecoder - Google Patents

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WO1997007595A1
WO1997007595A1 PCT/DE1996/000679 DE9600679W WO9707595A1 WO 1997007595 A1 WO1997007595 A1 WO 1997007595A1 DE 9600679 W DE9600679 W DE 9600679W WO 9707595 A1 WO9707595 A1 WO 9707595A1
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PCT/DE1996/000679
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Inventor
Thomas Alberty
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0045—Arrangements at the receiver end
    • H04L1/0054—Maximum-likelihood or sequential decoding, e.g. Viterbi, Fano, ZJ algorithms

Definitions

  • Coding is often used in the transmission of data signals, e.g. B. to enable a reduction in the transmission energy required per data bit with a constant error rate.
  • the main task of the data decoder downstream of a demodulator in the receiver is the determination of a sequence of data bits d ' ⁇ from the sequence of estimated values c' J_ supplied by the demodulator, possibly provided with quality measures, for the actually transmitted channel symbols c ⁇ , so that the error probabilities of these data bits d 'jr are as small as possible based on the actual data bits d ] ⁇ of the source.
  • Viterbi Decoder An example of such a decoder is the data decoder described in /! / (Article by Forney "The Viterbi Algorithm", Proceedings of the IEEE, Volume 61, No. 3, March 1973, pages 268-278), which is also known as Viterbi Decoder is called.
  • a second task of the data decoder can be to support the demodulator in determining the estimated values c '- ⁇ from the received signal r (t).
  • An example of such support is described in / 2 / (essay by Ungerboeck "Channel Coding with Multilevel / Phase Signals", IEEE IT-28, No. 1, January 1982, pages 55-67, in particular FIG. 17).
  • the data decoder determines a sequence of improved estimated values c "i for the channel symbols, which, however, compared to the sequence of the estimated values c 'J_ supplied by the demodulator is delayed.
  • the estimates for the channel symbols provided by the data decoder are also referred to as "tentative decisions".
  • the invention is based on the knowledge that for the support of the demodulator, estimates for the channel symbols are not absolutely required.
  • estimates for belonging to a channel symbol group can also be used to support the demodulator.
  • the feedback of estimates for belonging to a channel symbol group instead of estimates for the
  • Channel symbols according to the present invention have the following advantages: These estimated values can be determined with a shorter delay time, so that the runtime problems of the control loop are alleviated. There are fewer channel symbol groups than channel symbols, so that there are fewer unstable equilibrium states and therefore the initial synchronization is improved. Furthermore, the decision regarding group membership is easier and therefore less effort. It also makes the interface between the data decoder and demodulator simpler and therefore less expensive.
  • FIG. 1 shows a basic circuit diagram of a transmission system.
  • FIG. 3 shows a state transition diagram of the coding, which is also referred to as a "trellis diagram".
  • FIG. 4 shows a possible implementation of the determination of the estimated values for belonging to a channel symbol group
  • FIG. 5 shows a further possible implementation of the determination of the estimated values for belonging to a channel symbol group and the determination of an additional quality measure for these estimated values.
  • a source Q generates a sequence of data bits d j ⁇ which is fed to a data encoder De. This generates a sequence of channel symbols c, which is fed to a modulator Mo.
  • the channel symbols are c- j _ elements of a four-level channel symbol alphabet, ie C j _ is an element of the set ⁇ l, j, -1, -j ⁇ , where j is the imaginary unit .
  • the modulator Mo finally generates the actual transmission signal s (t) for transmission over the channel Ka.
  • the received signal r (t) is fed to a demodulator Dm. This provides the sequence of estimates c'i for the channel symbols (possibly with
  • a data decoder Dd which are fed to a data decoder Dd.
  • f 'j_ would be a sequence of improved estimated values c'' ⁇ for the channel symbols
  • f' j _ in one of the methods according to the invention would be a sequence of estimated values g ' ⁇ for belonging to a channel symbol group is provided with appropriate quality measures.
  • Convolutional coding is shown at rate 1/2 with QPSK.
  • the data decoder Dd in the receiver is also based on this state transition diagram. The determination of the sequence d 1 ⁇ is equivalent to the determination of the most probable path by the state transition diagram. For this purpose, the data decoder Dd determines a so-called at every point in time i for each state z
  • the data decoder Dd determines the corresponding path metrics at the time i + l. This procedure is described in detail in the literature reference /! /. For the description of the method on which the invention is based, it is only important that that these path metrics P 2 ;,! exist and that they are a measure of the probabilities of the states at time i.
  • the data decoder Dd supplies the path metrics for all Z states at any time i, i.e. p ⁇ _ ⁇ , P2 i »••••. / Pz i / to the
  • Processing unit 10 which determines the ordinal number or other identification mi of the most probable state by comparing the path metrics. For this state, the path metric ⁇ m i # i is less than or equal to all other path metrics at time i.
  • the processing block 20 then only has to determine the identification of the associated channel symbol group g 'j_ from mi. This can be achieved, for example, by means of a simple table in which the associated identification is entered for each state. Alternatively, the identification mi for the most probable state can of course also be returned to the demodulator Dm, which can then determine the channel group itself.
  • the processing unit 10 can determine an identification of not the most probable, but the second most probable or, for example, the most improbable state and send it to an alternative processing block 20, which forms suitable support signals g'-j ⁇ therefrom, the processing block 20 in turn being part of the demodulator Dm can be.
  • a quality measure of the decision about group membership can be derived.
  • a particularly simple method is shown in FIG. 5 for the example of two channel symbol groups, an alternative method for determining the group membership also being specified.
  • the states are divided into state groups.
  • states U and W are appropriately assigned to state group a and states V and X accordingly to a state group b.
  • state group a contains a total of A states
  • the associated path metrics at time i are to be identified below with p al j_, p a2 i '••••' Pa A i.
  • delay time is not critical, delayed decisions about group membership can of course also be made. If one looks at the state transition diagram in FIG. 3, it can be seen that only channel symbols of a channel symbol group I or II are possible in each case leading to each state U, V, W, X. An estimate for the channel symbol group membership at time i can thus be obtained in the same way at time i. Processing block 20 in FIG. 4 then contains another table accordingly. Accordingly, the division of the state groups in FIG. 5 would be different. If even longer delay times can be tolerated in the control loop, one can of course also first determine an estimated value for the channel symbol at a later time in accordance with the method described in reference / 2 /.
  • a measure for the quality of the estimated value can also be derived from the difference in the path metrics.
  • the demodulator Dm can alternatively determine a quality measure for each possible group or for each possible channel symbol and supply it to the demodulator Dm. Then the demodulator Dm can take into account all the alternatives and carry out an appropriate weighting itself.
  • Convolutional coding with rate 1/2 in QPSK has only been described as an example to illustrate the principle.
  • the method is also the trellis coded modulation described in reference / 2 /, e.g. B. with rate 2/3 at 8PSK or rate 3/4 at 16PSK, in particular also in the in the article by Viterbi et al. "A Pragmatic Approach to Trellis-Coded Modulation", IEEE Communications Magazine, July 1989, pages 11-19
  • Trellis coded modulation applicable. Use in puncturing or block coding is also possible, in the first case a time-dependent, corresponding to the Puncturing patterns recurring periodically, grouping may be required.
  • Design options are based: In order to shorten the running times of the support signals (g ' j j) returned from the data decoder (Dd) to the demodulator (Dm), these have a limited information content, which can be exhausted, for example, by information about which of several groups of channel symbols (c'i) the transmitted channel symbols (c'j_) are estimated to belong or in which group of states the path through the trellis diagram is currently estimated to be.

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Abstract

Verfahren zur Bereitstellung von Unterstützungssignalen (g'i) zur Unterstützung eines Demodulators (Dm) durch einen Datendecoder (Dd) bei codierter Übertragung von Datenbits (dk) mittels eines M-stufigen Kanalsymbolalphabets. Zur Verkürzung von Laufzeiten der vom Datendecoder (Dd) zum Demodulator (Dm) zurückgeführten Unterstützungssignale (g'i) weisen diese einen eingeschränkten Informationsgehalt auf, der sich beispielsweise in einer Information darüber erschöpfen kann, zu welcher von mehreren Gruppen von Kanalsymbolen (c'i) die übertragenen Kanalsymbole (c'i) schätzungsweise gehören oder in welcher Gruppe von Zuständen sich der Pfad durch das Trellisdiagramm gerade schätzungsweise befindet.

Description

Patendecoder
Stand der Technik
Bei der Übertragung von Datensignalen wird häufig Codierung verwendet, um z. B. eine Reduzierung der benötigten Sendeenergie pro Datenbit bei gleichbleibender Fehlerrate zu ermöglichen. Hauptaufgabe des einem Demodulator nachgeschalteten Datendecoders im Empfänger ist dabei die Bestimmung einer Folge von Datenbits d'^ aus der vom Demodulator gelieferten, eventuell mit Gütemaßen versehenen Folge von Schätzwerten c' J_ für die tatsächlich gesendeten Kanalsymbole c^, so daß die Fehlerwahrscheinlichkeiten dieser Datenbits d'jr bezogen auf die tatsächlichen Datenbits d]ζ der Quelle möglichst gering sind.
Ein Beispiel für einen solchen Decoder ist der in /!/ (Aufsatz von Forney "The Viterbi Algorithm", Proceedings of the IEEE, Band 61, Nr. 3, März 1973, Seiten 268-278) beschriebene Datendecoder, welcher auch als Viterbi-Decoder bezeichnet wird.
Eine zweite Aufgabe des Datendecoders kann die Unterstützung des Demodulators bei der Bestimmung der Schätzwerte c' -^ aus dem Empfangssignal r(t) sein. Ein Beispiel für eine solche Unterstützung ist in /2/ (Aufsatz von Ungerboeck "Channel Coding with Multilevel/Phase Signals", IEEE IT-28, Nr. 1, Januar 1982, Seiten 55-67, insbesondere Figur 17) beschrieben. Dabei bestimmt der Datendecoder zusätzlich zu der Folge der Datenbits d'j eine Folge von verbesserten Schätzwerten c"i für die Kanalsymbole, die jedoch gegenüber der Folge der vom Demodulator gelieferten Schätzwerte c' J_ zeitverzögert ist. Die vom Datendecoder gelieferten Schätzwerte für die Kanalsymbole werden auch als "tentative decisions" bezeichnet. Durch die Rückkopplung der Schätzwerte C"-L zum Demodulator entsteht jedoch ein Regelkreis, in welchem die genannte Zeitverzögerung problematisch ist. Darüber hinaus ergeben sich durch die Rückkopplung bei der Anfangssynchronisation Probleme, da der entstehende Regelkreis unter Umständen längere Zeit in labilen Gleichgewichtszuständen, den sogenannten "false locks", verweilen kann.
Vorteile der Erfindung
Mit den Verfahren nach den unabhängigen Patentansprüchen gelingt es, die Verzögerungszeit in dem enstehenden
Regelkreis aus Demodulator und Datendecoder möglichst gering zu halten. Außerdem wird eine schnelle Anfangssynchronisation erreicht.
Dies beruht auf dem der Erfindung zugrunde liegenden
Prinzip, nicht die volle Information über das zu einem bestimmten Zeitpunkt geschätzte Kanalsymbol vom Datendecoder zum Demodulator als Unterstützungssignale rückzukoppeln, sondern nur Informationen über geschätzte Gruppenzugehörigkeiten von übertragenen Kanalsymbolen oder Datendecoder-Zuständen etc.. Das Rückkoppeln eines reduzierten Informationsgehaltes reduziert störende Verzögerungen und Aufwand. Bei der Bildung von Gruppen (von Kanalsymbolen oder Zuständen) ist es übrigens nicht ausgeschlossen, daß einzelne Elemente einer Gruppe gleichzeitig auch zu einer anderen Gruppe gehören.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß für die Unterstützung des Demodulators nicht unbedingt Schätzwerte für die Kanalsymbole benötigt werden. In der parallelen Patentanmeldung "Verfahren zur Synchronisation" vom selben Tag und selben Anmelder ist gezeigt, daß auch Schätzwerte für die Zugehörigkeit zu einer Kanalsymbolgruppe zur Unterstützung des Demodulators verwendet werden können. Die Rückkopplung von Schätzwerten für die Zugehörigkeit zu einer Kanalsymbolgruppe anstelle von Schätzwerten für die
Kanalsymbole gemäß der vorliegenden Erfindung hat folgende Vorteile: Diese Schätzwerte können mit einer geringeren Verzögerungszeit bestimmt werden, so daß die Laufzeitproblematik des Regelkreises entschärft wird. Es gibt weniger Kanalsymbolgruppen als Kanalsymbole, so daß weniger labile Gleichgewichtszustände existieren und daher die Anfangssynchronisation verbessert wird. Ferner ist die Entscheidung bezüglich einer Gruppenzugehörigkeit einfacher und damit aufwandsärmer. Außerdem' wird dadurch die Schnittstelle zwischen Datendecoder und Demodulator einfacher und dadurch aufwandsärmer.
Zeichnungen
Es folgt nun die Beschreibung eines einfachen
Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren.
Figur 1 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Übertragungssystems.
Figur 2 verdeutlicht die Lage der Kanalsymbole bei QPSK Modulation. Figur 3 zeigt ein Zustandsübergangsdiagramm der Codierung, welches auch als "Trellis Diagramm" bezeichnet wird. In der
Figur 4 ist eine mögliche Realisierung der Bestimmung der Schätzwerte für die Zugehörigkeit zu einer Kanalsymbolgruppe gezeichnet, und
Figur 5 zeigt eine weitere mögliche Realisierung der Bestimmung der Schätzwerte für die Zugehörigkeit zu einer Kanalsymbolgruppe und der Bestimmung eines zusätzlichen Gütemaßes für diese Schätzwerte.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Gemäß Fig. 1 erzeugt eine Quelle Q eine Folge von Datenbits djζ, welche einem Datenencoder De zugeführt wird. Dieser erzeugt eine Folge von Kanalsymbolen c , welche einem Modulator Mo zugeführt wird. Liegt der Übertragung z.B. eine QPSK-Modulation zugrunde, so sind die Kanalsymbole c-j_ Elemente eines vierstufigen Kanalsymbolalphabets, d.h. Cj_ ist ein Element der Menge {l, j, -1, -j}, wobei j die imaginäre Einheit ist. Diese vier möglichen Kanalsymbole sind in Fig. 2 als Punkte in der komplexen Ebene dargestellt. Der Modulator Mo erzeugt schließlich das eigentliche Sendesignal s(t) für die Übertragung über den Kanal Ka.
Beim Empfänger wird das Empfangssignal r(t) einem Demodulator Dm zugeführt. Dieser liefert die Folge von Schätzwerten c'i für die Kanalsymbole (eventuell mit
Gütemaßen versehen) , welche einem Datendecoder Dd zugeführt werden. Dieser bestimmt schließlich die Folge von geschätzten Datenbits d'jζ. Darüber hinaus liefert er eine Folge von Werten f ' ± , welche dem Demodulator Dm zugeführt werden. Bei dem in der Literaturstelle /2/ angegebenen Verfahren wäre f' j_ eine Folge von verbesserten Schätzwerten c''^ für die Kanalsymbole, während f'j_ bei einem der erfindungsgemäßen Verfahren eine Folge von Schätzwerten g'^ für die Zugehörigkeit zu einer Kanalsymbolgruppe ist, eventuell versehen mit entsprechenden Gütemaßen.
Zur Verdeutlichung des Prinzips der Bestimmung der Schätzwerte für die Gruppenzugehörigkeit ist in Fig. 3 ein einfaches Zustandsübergangsdiagramm für eine
Faltungscodierung mit der Rate 1/2 bei QPSK dargestellt. Zu jedem Zeitpunkt befindet sich der Datenencoder De in einem der vier durch Kreise gekennzeichneten Zustände U, V, W, X. Erhält der Datenencoder De von der Quelle Q das nächste Datenbit d , so folgt er bei d]ζ=0 dem Pfad entsprechend dem durchgezogenen Pfeil, während er bei d]^=l dem gestrichelten Pfeil folgt. Dadurch wird der Übergang zum nächsten Zustand festgelegt. Die Ziffern an den Pfeilen kennzeichnen dabei jeweils das nächste Kanalsymbol, welches dem Modulator Mo zugeführt wird. Der Datendecoder Dd im Empfänger basiert ebenfalls auf diesem Zustandsübergangsdiagramm. Die Bestimmung der Folge d1^ ist dabei äquivalent zur Bestimmung des wahrscheinlichsten Pfades durch das Zustandsübergangsdiagramm. Dazu bestimmt der Datendecoder Dd in jedem Zeitpunkt i für jeden Zustand z eine sogenannte
Pfadmetrik pz j_, welche ein Maß für die Wahrscheinlichkeit dafür darstellt, daß der Pfad zum Zeitpunkt i durch diesen Zustand z verläuft (i = 0, 1, 2, 3, .... ) . Mit Hilfe des Schätzwertes c'^+i vom Demodulator Dm, eventuell inklusive eines zugehörigen Gütemaßes, bestimmt der Datendecoder Dd dann die entsprechenden Pfadmetriken zum Zeitpunkt i+l. Diese Arbeitsweise ist in der Literaturstelle /!/ ausführlich beschrieben. Für die Beschreibung des der Erfindung zugrundeliegenden Verfahrens ist nur bedeutsam, daß diese Pfadmetriken P2;,! existieren, und daß sie ein Maß für die Wahrscheinlichkeiten der Zustände zum Zeitpunkt i sind.
Aus dem Zustandsübergangsdiagramm entnimmt man, daß von jedem Zustand aus nur jeweils zwei Kanalsymbole ausgehen. Unterteilt man das Kanalsymbolalphabet in zwei Kanalsymbolgruppen I und II, wobei die Kanalsymbolgruppe I die beiden Symbole "0" und "2", und die Kanalsymbolgruppe II die zwei Symbole "1" und "3" enthält, so können von jedem Zustand nur die Kanalsymbole einer Kanalsymbolgruppe ausgehen. Mit Hilfe der Pfadmetriken läßt sich also zum Zeitpunkt i ein Schätzwert für die Gruppenzugehörigkeit zum Zeitpunkt i+l ableiten. Im einfachsten Fall wird dazu nur der momentan wahrscheinlichste Zustand bestimmt, und die zugehörige Kennzeichnung der Kanalsymbolgruppe, welche von diesem Zustand ausgehen kann, an den Demodulator Dm weitergeleitet. Bei der üblichen Darstellung der Pfadmetriken ist der wahrscheinlichste Zustand durch die minimale Pfadmetrik gekennzeichnet, so daß nur der Zustand mit der minimalen Pfadmetrik bestimmt werden muß.
Dieses Prinzip ist in Fig. 4 dargestellt. Der Datendecoder Dd liefert zu jedem Zeitpunkt i die Pfadmetriken für alle Z Zustände, d.h. pη_ ± , P2 i» •••./ Pz i/ an die
Verarbeitungseinheit 10, welche durch Vergleich der Pfadmetriken die Ordnungszahl oder sonstige Kennzeichnung mi des wahrscheinlichsten Zustands bestimmt. Für diesen Zustand ist die Pfadmetrik ρmi#i kleiner oder gleich allen anderen Pfadmetriken zum Zeitpunkt i. Der Verarbeitungsblock 20 muß dann nur noch die Kennzeichnung der zugehörigen Kanalsymbolgruppe g ' j_ aus mi bestimmen. Dies kann z.B. durch eine einfache Tabelle realisiert werden, in welcher für jeden Zustand die zugehörige Kennzeichnung eingetragen ist. Alternativ kann natürlich auch die Kennzeichnung mi für den wahrscheinlichsten Zustand zum Demodulator Dm zurückgeführt werden, welcher dann selbst die Kanalgruppe bestimmen kann.
Gemäß einer weiteren Alternative kann die Verarbeitungseinheit 10 eine Kennzeichnung nicht des wahrscheinlichsten, sondern des zweitwahrscheinlichsten oder beispielsweise des unwahrscheinlichsten Zustandes bestimmen und an einen alternativen Verarbeitungsblock 20 abgeben, der daraus geeignete Unterstützungssignale g'-j^ bildet, wobei der Verarbeitungsblock 20 wiederum Teil des Demodulators Dm sein kann.
Aus den Pfadmetriken läßt sich aber auch ein Gütemaß der Entscheidung über die Gruppenzugehörigkeit ableiten. Ein besonders einfaches Verfahren ist in Fig. 5 für das Beispiel von zwei Kanalsymbolgruppen dargestellt, wobei auch ein alternatives Verfahren zur Bestimmung der Gruppenzugehörigkeit angegeben ist. Hierzu teilt man die Zustände in Zustandsgruppen auf. Entsprechend dem Zustandsübergangsdiagramm in Fig.2 ordnet man in diesem Fall zweckmäßigerweise die Zustände U und W der Zustandsgruppe a und entsprechend die Zustände V und X einer Zustandsgruppe b zu. Enthält die Zustandsgruppe a insgesamt A Zustände, so sollen die zugehörigen Pfadmetriken zum Zeitpunkt i im folgenden mit pal j_, pa2 i' ••••'PaA i gekennzeichnet werden. Diese Pfadmetriken führt man dem Verarbeitungsblock 30 zu, welcher die minimale Pfadmetrik pma j_ dieser Zustandsgruppe bestimmt, d.h. pma. j_ =min(pal ^ , pa2 i, , pa7Λ j_) . Entsprechend verfährt der Verarbeitungsblock
40 mit den Pfadmetriken Pbι,i< Pb2,i' > PbB i ^er
Zustandgruppe b zum Zeitpunkt i, so daß man die Pfadmetrik Pmb i ^es wahrscheinlichsten Zustands der Zustandsgruppe b erhält. Zur Bestimmung der wahrscheinlichsten Zustandsgruppe muß der Verarbeitungsblock 50 nur noch diese beiden Pfadmetriken miteinander vergleichen, und die entsprechende Kennzeichnung g'i der wahrscheinlichsten Zustandsgruppe ausgeben. Ein Maß für die Güte dieser Entscheidung ergibt sich z. B. aus dem Unterschied der beiden Pfadmetriken pma j_ und Prrιb,i der wahrscheinlichsten Zustände der Zustandsgruppen a und b. Die Güte der Entscheidung ist umso besser, je größer dieser Unterschied ist. Im einfachsten Fall wird im Verarbeitungsblock 60 also nur der
Absolutbetrag der Differenz von pma,i und Pm]-, J_ mit einer Schwelle verglichen. Überschreitet er die Schwelle, so liegt ein guter Schätzwert vor und das Gütemaß α-^ wird z. B. auf "1" gesetzt. Unterschreitet er die Schwelle, so liegt ein schlechter Schätzwert vor, und das Gütemaß α^ wird z. B. auf "0" gesetzt.
Hat man mehr als zwei Zustandsgruppen, so könnte man ein einfaches Gütemaß entsprechend aus den Pfadmetriken der zwei wahrscheinlichsten Zustandsgruppen ableiten.
Falls die Verzögerungszeit nicht kritisch ist, so können natürlich auch verzögerte Entscheidungen über die Gruppenzugehörigkeit getroffen werden. Betrachtet man das Zustandsübergangsdiagramm in Fig. 3, so erkennt man, daß auch hinführend zu jedem Zustand U, V, W, X nur jeweils Kanalsymbole einer Kanalsymbolgruppe I bzw. II möglich sind. Man kann also auf die gleiche Art zum Zeitpunkt i einen Schätzwert für die Kanalsymbolgruppenzugehörigkeit zum Zeitpunkt i erhalten. Der Verarbeitungsblock 20 in Fig. 4 enthält dann entsprechend eine andere Tabelle. Entsprechend würde die Aufteilung der Zustandsgruppen in Fig. 5 anders ausfallen. Können noch größere Verzögerungszeiten im Regelkreis toleriert werden, so kann man natürlich auch entsprechend dem in Literaturstelle /2/ beschriebenen Verfahren zunächst einen Schätzwert für das Kanalsymbol zu einem weiter zurückliegenden Zeitpunkt bestimmen. Aber auch in diesem Fall ist es sinnvoll, diese Entscheidung in eine Gruppenentscheidung zu überführen, z. B. mit einer Tabelle, da hierdurch weniger labile Gleichgewichtszustände des Regelkreises entstehen, und damit die Anfangssynchronisation unproblematischer wird. Aus dem Unterschied der Pfadmetriken läßt sich auch hier ein Maß für die Güte des Schätzwertes ableiten.
Statt dem Demodulator Dm eine Kennzeichnung für die wahrscheinlichste Gruppenzugehörigkeit, bzw. des wahrscheinlichsten Kanalsymbols mit oder ohne Gütemaß zuzuführen, kann man alternativ für jede mögliche Gruppe bzw. für jedes mögliche Kanalsymbol ein Gütemaß bestimmen und dem Demodulator Dm zuführen. Dann kann der Demodulator Dm alle Alternativen berücksichtigen und selbst eine angemessene Wichtung durchführen.
Eine FaltungsCodierung mit Rate 1/2 bei QPSK wurde nur beispielhaft zur Verdeutlichung des Prinzips beschrieben. Das Verfahren ist ebenso bei der in Literaturstelle /2/ beschriebenen trelliscodierten Modulation, z. B. mit Rate 2/3 bei 8PSK oder Rate 3/4 bei 16PSK, insbesondere auch bei der in dem Aufsatz von Viterbi et al. "A Pragmatic Approach to Trellis-Coded Modulation", IEEE Communications Magazine, Juli 1989, Seiten 11-19 beschriebenen pragmatischen
Trelliscodierten Modulation anwendbar. Ebenso ist die Anwendung bei Punktierung oder Blockcodierung möglich, wobei im ersten Fall eine zeitabhängige, entsprechend dem Punktierungsmuster periodisch wiederkehrende, Gruppeneinteilung erforderlich sein kann.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich geworden, welches Prinzip der Erfindung mit ihren verschiedenen
Ausgestaltungsmöglichkeiten zugrunde liegt: Zur Verkürzung von Laufzeiten der vom Datendecoder (Dd) zum Demodulator (Dm) zurückgeführten Unterstützungssignale (g'jj weisen diese einen eingeschränkten Informationsgehalt auf, der sich beispielsweise in einer Information darüber erschöpfen kann, zu welcher von mehreren Gruppen von Kanalsymbolen (c'i) die übertragenen Kanalsymbole (c'j_) schätzungsweise gehören oder in welcher Gruppe von Zuständen sich der Pfad durch das Trellisdiagramm gerade schätzungsweise befindet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Bereitstellung von Unterstützungssignalen zur Unterstützung eines Demodulators (Dm) durch einen
Datendecoder (Dd) bei codierter Datenübertragung mittels eines M-stufigen Kanalsymbolalphabets, dadurch gekennzeichnet, daß aus Kanalsymbolen des
Kanalsymbolalphabets eine Anzahl K > 1 von nicht unbedingt gleich großen Gruppen (I, II) gebildet wird, so daß mindestens eine Gruppe weniger als M Kanalsymbole enthält, und daß für übertragene Kanalsymbole ("0", "1", "2", "3") fortlaufend Entscheidungen bezüglich der
Gruppenzugehörigkeit getroffen und die Entscheidungsergebnisse als Unterstützungssignale (g'i) bereitgestellt werden.
2. Verfahren zur Bereitstellung von Unterstützungssignalen zur Unterstützung eines Demodulators (Dm) durch einen Datendecoder (Dd) bei codierter Datenübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß aus Zuständen (U, V, W, X) des der Codierung zugrundeliegenden Zustandsübergangsdiagramms eine Anzahl N von nicht unbedingt gleich großen Gruppen (a, b) gebildet wird, daß fortlaufend Entscheidungen bezüglich der Gruppenzugehörigkeit des aktuellen Zustandes (U, V, W, X) des durch die übertragenen Datenbits (d^) bestimmten
Pfades durch das Zustandsübergangsdiagramm getroffen und die Entscheidungsergebnisse als Unterstützungssignale (g'i) bereitgestellt werden.
3. Verfahren zur Bereitstellung von Unterstützungssignalen zur Unterstützung eines Demodulators (Dm) durch einen Datendecoder (Dd) bei codierter Datenübertragung mittels eines M-stufigen Kanalsymbolalphabets, dadurch gekennzeichnet, daß aus Kanalsymbolen des Kanalsymbolalphabets eine Anzahl K > 1 von nicht unbedingt gleich großen, Gruppen (I, II) gebildet wird, so daß mindestens eine Gruppe weniger als M Kanalsymbole enthält, und daß für übertragene Kanalsymbole ("0", "1", "2", "3") fortlaufend für jede Gruppe (I, II) Maße für die Wahrscheinlichkeit der Gruppenzugehörigkeit dieser
Kanalsymbole bestimmt und als Unterstützungssignale (g'i) bereitgestellt werden.
4. Verfahren zur Bereitstellung von UnterstutzungsSignalen zur Unterstützung eines Demodulators (Dm) durch einen Datendecoder (Dd) bei codierter Datenübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß aus Zuständen (U, V, W, X) des der Codierung zugrundeliegenden Zustandsübergangsdiagramms eine Anzahl N von nicht unbedingt gleich großen Gruppen (a, b) gebildet wird, und daß für jede Gruppe fortlaufend Maße für die Wahrscheinlichkeit bezüglich der
Gruppenzugehörigkeit des aktuellen Zustandes (U, V, W, X) des durch die übertragenen Datenbits (dj^) bestimmten Pfades durch das Zustandsübergangsdiagramm bestimmt und als Unterstützungssignale (g'i) bereitgestellt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß N gleich der Anzahl aller möglichen Zustände (U, V, W, X) ist, so daß jede Gruppe genau einen Zustand enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Gütemaße für die Gruppenzugehörigkeitsentscheidungen bestimmt und als zusätzliche Unterstützungssignale bereitgestellt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Gütemaße für die Entscheidungen über den wahrscheinlichsten Zustand bestimmt und als zusätzliche UnterstutzungsSignale bereitgestellt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidungen aus den Metriken der Zustände des der Codierung zugrundeliegenden Zustandsübergangsdiagramms abgeleitet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gütemaße aus den Metriken der Zustände des der Codierung zugrundeliegenden Zustandsübergangsdiagramms abgeleitet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einteilung des Kanalsymbolalphabets in Gruppen (I, II) derart erfolgt, daß ausgehend von jedem Zustand (U, V, W, X) des der Codierung zugrundeliegenden
Zustandsübergangsdiagramms nur Kanalsymbole ("0", "1", "2", "3") einer Gruppe (I oder II) auftreten können.
11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einteilung des Kanalsymbolalphabets in Gruppen (I, II) derart erfolgt, daß hinführend zu jedem Zustand (U, V, W, X) des der Codierung zugrundeliegenden Zustandsübergangsdiagramms nur Kanalsymbole ("0", "1", "2", "3") einer Gruppe (I oder II) auftreten können.
12. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einteilung der Zustände (U, V, W, X) des der Codierung zugrundeliegenden Zustandsübergangsdiagramms in Gruppen (a, b) derart erfolgt, daß mindestens eine Gruppe (a) und ein Kanalsymbol ("1", "3") existiert, so daß dieses Kanalsymbol nicht ausgehend von einem der Zustände (U, W) dieser Gruppe (a) auftreten kann.
13. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einteilung der Zustände (U, V, W, X) des der Codierung zugrundeliegenden
Zustandsübergangsdiagramms in Gruppen (a, b) derart erfolgt, daß mindestens eine Gruppe (a) und mindestens ein Kanalsymbol ("1" und/oder "3") existiert, so daß dieses
Kanalsymbol nicht hinführend zu einem der Zustände (U, V) dieser Gruppe (a) auftreten kann.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere unterschiedliche Gruppeneinteilungen erfolgen, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten zyklisch verwendet werden.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Datendecoder (Dd) in einem Empfänger für trellisdecodierte Modulation eingesetzt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Datendecoder (Dd) in einem Empfänger für pragmatische trellisdecodierte Modulation eingesetzt wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Datendecoder (Dd) ein Viterbi-Decoder ist.
PCT/DE1996/000679 1995-08-16 1996-04-18 Datendecoder WO1997007595A1 (de)

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