WO2002091653A1

WO2002091653A1 - Verfahren und vorrichtung zur datenübertragung in einem multiträgersystem mit paralleler concatenierter kodierung und modulation

Info

Publication number: WO2002091653A1
Application number: PCT/DE2001/001741
Authority: WO
Inventors: Edgar Bolinth; Kalyan Koora; Giancarlo Lombardi
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2002-11-14
Also published as: US8179987B2; EP1386435B1; US7421030B2; DE50112386D1; CN1528065A; EP1386435A1; CN100365965C; US20090067526A1; US20050047514A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sende- und Empfangsvorrichtung (1, 3) zur verbesserten Datenübertragung in einem Multiträgersystem sowie ein zugehöriges Verfahren, bei dem eine verkettete Codierung verwendet wird. Ein Sender (1) weist hierbei eine erste Codierstufe (4), eine Sende-Demultiplexerstufe (5), eine zweite Codierstufe, eine Modulatorstufe (6), eine Sende-Multiplexerstufe (7) und einen Multiträger-Modulator (8) auf, wobei die Sende-Demultiplexerstufe (5) und die Sende-Multiplexerstufe (7) von einer Bitladevorrichtung (9) gesteuert werden. In vergleichbarer Weise besitzt der Empfänger (3) einen Multiträger-Demodulator (10), eine Empfangs-Demultiplexerstufe (11), eine erste Decodierstufe (12), eine Empfangs-Multiplexerstufe (13) und eine zweite Decodierstufe (14), wobei wiederum die Empfangs-Multiplexerstufe und -Demultiplexerstufe (13, 11) von der Bitladevorrichtung (9) angesteuert werden.

Description

Beschreibung

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR DATENÜBERTRAGUNG IN EINEM MULTITRAGERSYSTEM MIT PARALLELER CONCATENIERTER KODIERUNG UND MODULATION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sende- und Empfangsvorπchtung zur verbesserten Datenübertragung in einem Multitragersystem sowie ein zugehöriges Verfahren und insbesondere auf eine Sende- und Empfangsvorrichtung sowie ein zugehöriges Verfahren zur verbesserten Datenübertragung in einem drahtlosen OFDM-basierten Multitragersystem mit Kanälen, die ein quasi statisches Verhalten aufweisen.

Herkömmliche digitale Multitragersysteme senden und empfangen digitale Signale unter Verwendung einer Vielzahl von Tragern bzw. Subkanalen mit verschiedenen Frequenzen. Ein Sender teilt hierbei ein Sendesignal in eine Vielzahl von Komponenten auf, ordnet die Komponenten einem bestimmten Trager zu, codiert jeden Trager entsprechend seiner Komponente und uber- tragt jeden Trager über einen oder mehrere Obertragungskana- le.

Aus der Literaturstelle M. Lampe und H. Rohling, "Combining Multilevel Coding and adaptive Modulation in OFDM-Systems", l^st OFDM- orkshop, September 21-22, 1999, Hamburg-Harburg,

Germany, pp. 21.1-21.5 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur verbesserten Datenübertragung in einem OFDM-Multitrager- system bekannt, bei dem eine adaptive Modulation mit einer Mehrwertcodierung (Multilevelcodmg) kombiniert wird.

Der Multilevelcodierer besteht hierbei aus einem Demultiple- xer zum Aufteilen eines seriellen Datenstroms m eine Vielzahl von parallelen Datenstromen, einer Vielzahl von parallel gestalteten Codierern und nachgeschalteten Q7ΛM-Modulatoren und einen Multiplexer zum Ruckfuhren in einen seriellen Datenstrom. Der Decodierer besteht aus einer Vielzahl von parallel geschalteten Decodierern und Demodulatoren und einem Multiplexer zum Ruckfuhren des parallelen Datenstroms m einen seriellen Datenstrom. Durch die Kombination dieser Multi- levelcodierung und der adaptiven Modulation erhalt man ein Multitragersystem mit verbesserten Datenubertragungseigen- schaften und verringerter Störanfälligkeit.

Gemäß dieser Druckschrift wird folglich eine Daten-Konstellation partitioniert und die sogenannten "schwächsten" und "stärksten" Bits hinsichtlich ihrer Fehleranfalligkeit be- trachtet, wobei auf der Grundlage der erfassten Eigenschaften eine mehr oder weniger starke Fehlerkorrektur beispielsweise in Form von FEC-Codierungs-Schemata (Forward Error Correcti- on) angewendet wird. Zur Verringerung einer Systemkomplexitat wird in der Mehrfachstufenstruktur des Decodierers das Aus- gangssignal einer jeweiligen Demodulator-Decodiererstufe an die Demodulator/Decodiererstufe höherer Ordnung weitergegeben. Die Codierer sind in jeder Ebene gleich und werden lediglich unterschiedlich punktiert.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sende- und Empfangsvorrichtung zur weiter verbesserten Datenübertragung in einem Multitragersystem sowie ein zugehöriges Verfahren zu schaffen.

Erfmdungsgemaß wird diese Aufgabe hinsichtlich der Sendevorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, hinsichtlich der Empfangsvorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 6 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Maßnahmen des Patentanspruchs 20 gelost.

Insbesondere durch die Verwendung einer ersten Codierstufe, einer Sende-Demultiplexerstufe, einer zweiten Codierstufe zum Durchfuhren einer zweiten Codierung, einer Modulatorstufe zum Durchfuhren einer QAM-Modulation, einer Sende-Multiplexer- stufe, einem Multitrager-Modulator und einer Bitladevorrich- tung zum Durchfuhren eines Bit-Lade-Algorithmus und zum Ansteuern der Sende-Demultiplexerstufe und Sende-Multiplexer- stufe erhalt man eine Sendevorrichtung mit weiter verbesserten Datenubertragungseigenschaften, die insbesondere für Kanäle mit einem quasi statischen Verhalten geeignet ist.

Die Empfangsvorrichtung weist insbesondere einen Multitrager- Demodulator, eine Empfangs-Demultiplexerstufe, eine erste Decodierstufe zum Durchfuhren einer ersten Decodierung, eine Demodulatorstufe zum Durchfuhren einer QAM-Demodulation, eine Empfangs-Multiplexerstufe, eine zweite Decodierstufe und eine Bitladevorrichtung zum Durchfuhren eines Bit-Lade-Algorithmus zum Ansteuern der Empfangs-Demultiplexerstufe und der Empfangs-Multiplexerstufe auf, wodurch empfangsseitig insbesondere bei einer Datenübertragung auf Kanälen mit quasi statischem Verhalten eine robustere Übertragung bzw. geringere Störanfälligkeit realisierbar ist.

Optional können die Sende- und Empfangsvorrichtung in ihrer ersten Codierstufe bzw. Decodierstufe einen Interleaver bzw. Deinterleaver zum Durchfuhren bzw. Ruckgangigmachen einer Verschachtelung aufweisen, wodurch sich die Datenubertragungseigenschaften weiter verbessern lassen.

Ferner kann die erste Codierstufe bzw. Decodierstufe einen Punktierer bzw. Depunktierer zum Durchfuhren einer Punktie- rung bzw. Depunktierung in Abhängigkeit vom durchgeführten

Bit-Lade-Algorithmus aufweisen, wodurch sich eine zuverlässigere Übertragung für die um den punktierten Datenwert herumliegenden Datenwerte ergibt.

Der Multitrager-Modulator bzw. -Demodulator der Sende- und Empfangsvorrichtung fuhrt vorzugsweise eine OFDM-, MC-CDMA- und/oder CDMA-Modulation bzw. -De odulation durch (Orthogonal Frequency Division Multiplexmg, Multi-Carrier Code Division Multiple Access, Code Division Multiple Access), wodurch man besonders robuste Datenubertragungsverhaltnisse bei hohen Interferenzniveaus erhalt. Vorzugsweise besteht die Modulator- bzw. Demodulatorstufe der Sende- und Empfangsvorrichtung aus einer Vielzahl von QAM- Modulatoren bzw. -Demodulatoren, mit denen jeweils unterschiedliche Modulations- bzw. Demodulations-Schemata durchge- führt werden können. Auf diese Weise ist eine sehr genaue Anpassung an jeweilige Übertragungsverhältnisse bzw. Kanaleigenschaften möglich.

Zur weiteren Verbesserung der Datenübertragungseigenschaften kann die Empfangsvorrichtung in einem Rückkopplungspfad eine Sender-Kette zum Rückkoppeln von Ausgangssignalen der zweiten Decodierstufe aufweisen, die vorzugsweise einen Viterbi- Algorithmus durchführt, wobei die Sender-Kette die in einem Sendepfad verwendeten Funktionsblöcke nachbildet. Ein daraus gewonnene nachgebildete serielle Folge von QAM-Symbolen wird hierbei in einer Auswerteeinheit zur Erzeugung eines Zuver- lässigkeits-Informationssignals mit einer vom Multiträger- Demodulator erzeugten empfangenen seriellen Folge von QAM- Symbolen ausgewertet und einer Auswahlvorrichtung zum Auswäh- len eines jeweiligen Zuverlässigkeits-Informationssignals 1- ter bis k-ter Iteration zugeführt, welches anschließend die erste Decodierstufe beeinflusst.

Alternativ zur vorstehend beschriebenen Rückkopplung kann je- doch in der zweiten Decodierstufe der Empfangsvorrichtung auch ein sogenannter Soft-Output-Viterbi-Algorithmus (SOVA) zum Ausgeben eines zusätzlichen berechneten Zuverlässigkeits- Informationssignals durchgeführt werden, welches wiederum in einer Auswahlvorrichtung der Demultiplexerstufe sowie der ersten Decodierstufe zugeführt wird. Bei Verwendung einer Punktierung bzw. Verschachtelung kann dieser Rückkopplungspfad optional auch einen Punktierer und einen Interleaver aufweisen, wodurch sich wiederum verbesserte Ubertragungsei- genschaften ergeben.

In den weiteren Ansprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet. Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbei- spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 eine vereinfachte Blockdarstellung einer Sende- und Empfangsvorrichtung zur verbesserten Datenübertragung in einem Multitragersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Figur 2 eine Sende- und Empfangsvorrichtung zur verbesserten Datenübertragung in einem Multitragersystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und

Figur 3 eine Sende- und Empfangsvorrichtung zur verbesserten Datenübertragung in einem Multitragersystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

Figur 1 zeigt eine vereinfachte Blockdarstellung einer Sende- und Empfangsvorrichtung zur verbesserten Datenübertragung in einem drahtlosen Multitragersystem, wobei vorzugsweise eine sogenannte OFDM-Modulation (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) als Multiplex- bzw. Multiträger-Modulations- verfahren verwendet wird. Alternativ können jedoch auch MC- CDMA- (Multi-Carrier Code Division Multiple Access-) oder CDMA- (Code Division Multiple Access-) Verfahren angewendet werden.

Derartige Modulationsverfahren sind insbesondere für stark gestörte terrestrische Übertragungen digitaler Rundfunksignale besonders gut geeignet, da sie unempfindlich gegen Kanalechos sind.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf drahtlose Mul- titrägersysteme beschränkt, sondern umfasst in gleicher Weise drahtgebundene Multiträgersysteme, wie sie beispielsweise als Powerline (PLC) usw. bekannt sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Multitragersystem gemäß dem HiperLAN-Standard (HiperLAN/2- Standard) . Dieser Standard kann zur Erweiterung eines bestehenden, drahtgebundenen LANs (Local Area Network) ebenso benutzt werden, wie zur Übertragung zwischen einzelnen Computern.

Gemäß Figur 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Sender zum Senden von digitalen Daten über einen Kanal 2 an einen Empfänger 3. Der Kanal 2 stellt beispielsweise einen Frequenzbereich gemäß HiperLAN/2-Standard dar, wobei ein drahtloses Ü- bertragungsmedium verwendet wird. Wie bereits vorstehend angedeutet, kann die vorliegende Erfindung jedoch auch auf draht- bzw. leitungsgebundene Multiträgersysteme angewendet werden, wie sie beispielsweise auch als xDSL (Digital Sub- scriber Line) bekannt sind. Hierbei wird als Übertragungsme- dium eine a/b-Leitung verwendet.

Gemäß Figur 1 wird ein zu übertragender serieller Datenstrom zunächst einer ersten Codierstufe 4 mit einem Codierer 4a zum Durchführen einer ersten Codierung zugeführt. Optional kann diesem Codierer 4a ein sogenannter Interleaver 4b nachgeschaltet werden. Der Interleaver 4b sammelt hierbei zu sendende Datenblöcke, um sie dann ineinander in neue Datenblöcke zu verschachteln. Diese verschachtelte Datenblockgruppe wird anschließend einer Sende-Demultiplexerstufe 5 zum Aufteilen des seriellen Datenstroms in eine Vielzahl von parallelen Datenströmen zugeführt. Insbesondere bei blockweiser Übertragung von Daten (Daten-Burst) können auf diese Weise gravierende Bündelfehler in eine Vielzahl von kleinen, vereinzelt auftretenden Fehlern ^Λ aufgebrochen* werden, die sich darauf- hin beispielsweise bei Sprachdaten nicht weiter auswirken.

Die Anwendung von bekannter Kanalcodierungsverfahren wie z.B. FEC (Forward Error Correction) kann somit wieder optimal durchgeführt werden, wodurch sich eine Datenübertragung verbessert.

Gemäß Figur 1 wird der von der Sende-Demultiplexerstufe auf- geteilte Datenstrom einer TCM-Codierstufe 6 zum Durchfuhren einer Codierung und einer nachgeschalteten Modulation für eine Vielzahl paralleler Datenstrome (z.B. Trellis-codierte Modulationen) zugeführt. Genauer gesagt besteht die zweite TCM- Codierstufe 6 aus einer Vielzahl von TCM (Trellis Coded Modu- lation) -Modulatoren 6a bis 6n zum Durchfuhren einer Vielzahl von unterschiedlichen Modulationsschemata, wie z.B. QPSK, 8- PSK bis M-QAM, die auf die Vielzahl von parallelen Datenstro- men angewendet werden. Die Trellis-codierte Modulation stellt ein aufwendiges Modulationsverfahren mit integrierter Fehler- korrektur dar, welches eine digitale Modulation und eine Ka- nalcodierung miteinander kombiniert. Da bei hochwertigen digitalen Modulationsverfahren die Modulationssignale (QAM, Quadratur Amplitude Modulation) im Zustandsraum sehr eng beieinander liegen, ist der Vorgang der Decodierung schwierig. Die Trellis-codierte Modulation sorgt nunmehr dafür, dass zwei ähnliche Codeworte auf Zustande im Zustandsraum, gekennzeichnet durch Amplitude und Phase, abgebildet werden, die nicht unmittelbar nebeneinander liegen, wodurch es möglich wird, selbst bei stark verrauschten Signalen die digitalen Signale zu decodieren. Grundsätzlich kann jedoch diese TCM- Codierstufe auch aus einer zweiten Codierstufe zum Durchfuhren einer zweiten Codierung und einer Modulatorstufe zum Durchfuhren einer QAM-Modulation bestehen, wobei die Anzahl der jeweils verarbeiteten parallelen Datenstrome unterschied- lieh sein kann.

Anschließend werden die in der TCM-Codierstufe 6 codierten parallelen Datenstrome in einer Sende-Multiplexerstufe 7 zur Ruckordnung m eine serielle Folge von QAM-Symbolen zugeführt und einem Multitrager-Modulator 8 zum Durchfuhren einer Abbildung und Impulsformung auf ein Multitrager-Zeitsignal zugeführt. Der Multitrager-Modulator 8 fuhrt beispielsweise ei- ne inverse Fast-Fourier-Transformation (IFFT) durch und ist vorzugsweise ein OFDM-Modulator zur Realisierung einer OFDM- Modulation (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) . Diese Signale werden anschließend über einen Kanal 2 einer drahtlosen oder drahtgebundenen Ubertragungsschnittstelle an den Empfänger 3 weitergegeben.

Zur Realisierung eines adaptiven Multiträgersystems besitzt sowohl der Sender 1 als auch der Empfänger 3 zusammengehören- de Funktionseinheiten einer Bitladevorrichtung 9, die gemäß

Figur 1 jedoch nur als Ganzes, einmal dargestellt ist, da sie ohnehin über einen Signalisierungskanal miteinander abgeglichen werden muss. Die Bitladevorrichtung 9 führt im wesentlichen einen Bit-Lade-Algorithmus durch, wodurch in Abhängig- keit von jeweiligen Kanaleigenschaften eine optimale Verteilung bzw. optimale Auswahl von jeweiligen Codierverfahren, Modulationsverfahren und/oder eine Auswahl der zu übertragenden Bits gesteuert werden kann.

Gemäß Figur 1 steuert die Bitladevorrichtung 9 im wesentlichen in der Sende-Demultiplexerstufe 5 sowie der Sende- Multiplexerstufe 7 ein sogenanntes Bit-Loading, wobei die geladenen Bits über die unterschiedlichen parallelen Datenströme den unterschiedlichen TCM-Modulatoren (Trellis Coded Modu- lation) zugeführt und anschließend wieder in einen seriellen Datenstrom zurückgeführt werden. Insbesondere bei Verwendung von unterschiedlichen Modulations-Schemata können in Abhängigkeit von beispielsweise einem Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR) auf dem Kanal 2 geeignete Modulations- bzw. Codierver- fahren ausgewählt werden, wodurch man ein Multitragersystem mit verbesserten Datenübertragungseigenschaften erhält.

Empfängerseitig wird das übertragene Multiträger-Zeitsignal von einem Multiträger-Demodulator 10 in eine serielle Folge von QAM-Symbolen QAM rückgeführt und einer Empfangs- Demultiplexerstufe 11 zugeführt, wobei beispielsweise eine Fast Fourier Transformation (FFT) angewendet wird. Vorzugs- weise stellt die serielle Folge von QAM-Symbolen QAM eine sogenannte Quadratur-Amplituden-Modulierte Signalfolge dar, die sich insbesondere für die Übertragung hoher Datenraten eignet und dabei die Eigenschaften des sogenannten ASK (Amplitude Shift Keying) und des PSK (Phase Shift Keying) miteinander kombiniert. Genauer gesagt wird hierbei der Trager in Amplitude und Phase moduliert, wobei eine Vielzahl von Varianten möglich ist (QPSK, 8-PSK, 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM, ... M-QAM) . Derartige Modulationssignale bzw. dazugehörige Modulations- verfahren sind beispielsweise im HiperLAN/2-Standard naher spezifiziert.

In der Empfangs-Demultiplexerstufe 11 werden die seriellen Folgen von QAM-Symbolen (QAM) in eine Vielzahl paralleler Folgen von QAM-Symbolen aufgeteilt und einer TCM-Decodier- stufe 12 zum Durchfuhren einer Vielzahl von Demodulationen mit nachgeschalteten Decodierungen (Trellis-codierten Demodulationen) zugeführt. Im wesentlichen wird hierbei wiederum die in der TCM-Codierstufe 6 durchgeführte Codierung aufge- lost, wobei vorzugsweise eine Vielzahl von TCM-De odulatoren 12a bis 12n (Trellis Code Demodulation) zum Durchfuhren einer Vielzahl von unterschiedlichen Demodulations-Schemata vorliegt. Grundsatzlich kann jedoch diese TCM-Decodierstufe auch aus einer Demodulatorstufe zum Durchführen einer Vielzahl von QAM-Demodulationen auf die parallelen Folgen von QAM-Symbolen und einer ersten Decodierstufe zum Durchfuhren einer ersten Decodierung der demodulierten parallelen Datenstrome zum Erzeugen eines parallelen Datenstroms bestehen, wobei eine Anzahl der jeweils verarbeiteten parallelen Datenstrome unter- schiedlich sein kann.

Wiederum wird die Empfangs-Demultiplexerstufe 11 von der Bitladevorrichtung bzw. ihrem zugehörigen Bit-Lade-Algorithmus derart angesteuert, dass sich eine optimale Ruckgewinnung der übertragenen Datensignale einstellt. ⁾ U) )

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Zu beachten ist hierbei, dass für die erste Iteration, bei der noch keine ruckgekoppelten Folgen von QAM-Symbolen vorliegen, ein Zuverlassigkeits-Informationssignal RIi als Funktion einer Kanalzustandsinformation CSI (Channel state mfor- mation) zur Berechnung eines Metrikwertes verwendet wird. Die Kanalzustandsinformation CSI wird hierbei aus einer Kanal- schatzung abgeleitet, die sich üblicherweise aus dem Signal- zu-Rauschverhaltnis (SNR) eines jeweiligen Kanals bzw. Unter- tragers ergibt und auch für die Bitladevorrichtung 9 verwen- det werden kann. Auf diese Weise erhalt man eine weitere Verbesserung der Datenubertragungseigenschaften ohne wesentlichen Mehraufwand im Empfanger 3.

Figur 3 zeigt eine vereinfachte Blockdarstellung einer Sende- und Empfangsvorrichtung zur verbesserten Datenübertragung in einem Multitragersystem gemäß einem dritten Ausfuhrungsbei- spiel, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder ahnliche Elemente wie in Figuren 1 und 2 bezeichnen und auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird.

Das Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 3 unterscheidet sich vom Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 2 im wesentlichen darin, dass nunmehr an Stelle des zweiten Decodierers 14a ein spezieller zweiter Decodierer 14a' verwendet wird. Genauer gesagt fuhrt der zweite Decodierer 14a' gemäß Figur 3 einen sogenannten

Soft-Output-Viterbi-Algoπthmus (SOVA) durch, bei dem zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Ausgangsdaten (Hard De- cision Bits) berechnete Zuverlassigkeits-Informationssignale RI_k' ausgegeben werden (Soft Decision Bits) . Diese berechne- ten Zuverlassigkeits-Informationssignale, die wie im vorhergehenden Beispiel wiederum eine Zuverlassigkeitsmformation für einen jeweiligen Kanal 2 bzw. Untertrager wiederspiegeln und z.B. einen log-MAP-Wert oder log-Likelyhood-Metric-Wert aufweisen können, werden wiederum der Auswahlvorrichtung 17 zum Auswahlen eines Zuverlassigkeits-Informationssignals 1- ter bis k-ter Iteration zugeführt und mittels der Empfangs- Demultiplexerstufe 11 zur Ansteuerung der TCM-Decodierstufe 12 in geeigneter Weise auf parallele Folgen von Zuverlassig- keits-Informationssignale RIi abgebildet werden, wobei das Zuverlassigkeits-Informationssignal RIi erster Iteration wiederum eine Funktion einer Kanalzustandsinformation CSI ist und im wesentlichen aus einer Kanalschatzung abgeleitet wird.

Diese Zuverlassigkeits-Informationssignale RI werden wiederum der Empfangs-Demultiplexerstufe 11 sowie den QAM- Demodulatoren der TCM-Decodierstufe 12 zugeführt, wobei in Abhängigkeit vom Bit-Lade-Algorithmus der Bitladevorrichtung 9 eine optimierte bzw. angepasste TCM-Demodulation/Deco- dierung erfolgt.

Optional können gemäß Figur 3 wiederum ein Punktierer 4c' und ein Interleaver 4b' in den Ruckkopplungspfad eingefugt werden, sofern sendeseitig ebenfalls derartige Punktierer 4c und/oder Interleaver 4b vorhanden sind.

Durch die Verwendung des zweiten Decodierers 14a' mit Soft- Output-Viterbi-Algorithmus (SOVA) zur Realisierung von berechneten Zuverlassigkeits-Informationssignalen RI ' kann demzufolge eine Sender-Kette 15 zumindest teilweise entfallen, wodurch sich der Aufwand insbesondere für den Empfanger 3 weiter verringern lasst.

Insbesondere für Kanäle mit einem quasi stationären Verhalten können durch die erfindungsgemaße spezielle Verkettung der ersten Codierstufe mit der zweiten Codierstufe, die darüber hinaus eine adaptive Modulation ermöglicht, verbesserte Da- tenubertragungseigenschaften in Multitragersystemen realisiert werden.

Die Erfindung wurde vorstehend an Hand eines Multitragersys- tems im HiperLAN/2-Standard beschrieben. Sie ist jedoch nicht darauf beschrankt und umfasst in gleicher Weise drahtlose sowie drahtgebundene Multiträgersysteme mit oder ohne OFDM- Modulation. Bezugszeichenliste

1 Sender

2 Kanal 3 Empfänger

4 erste Codierstufe

4a erster Codierer

4b Interleaver

4c Punktierer 5 Sende-Demultiplexerstufe

6 zweite Decodierstufe βa bis 6n TCM-Modulatoren

7 Sende-Multiplexerstufe

8 Multitrager-Modulator 9 Bitladevorrichtung

10 Multiträger-Demodulator

11 Empfangs-Demultiplexerstufe

12 erste Decodiervorrichtung 12a bis 12n TCM-Demodulatoren 13 Empfangs-Multiplexerstufe

14 zweite Decodierstufe

14a zweiter Decodierer

14b Deinterleaver

14c Depunktierer 15 Sender-Kette

16 Auswerteeinheit

17 Auswahlvorrichtung

RIk Zuverlässigkeits-InformationsSignal

QAM, QAM' Folge von QAM-Symbolen, nachgebildete Folge von QAM-Symbolen

Claims

Patentansprüche

1. Sendevorrichtung zur verbesserten Datenübertragung in einem Multitragersystem mit einer ersten Codierstufe (4) zum Durchfuhren einer ersten Codierung auf einen seriellen Datenstrom; einer Sende-Demultiplexerstufe (5) zum Aufteilen des seriellen Datenstroms in eine Vielzahl von parallelen Datenstromen; einer zweiten Codierstufe zum Durchfuhren einer zweiten Co- dierung für die Vielzahl paralleler Datenstrome; einer Modulatorstufe zum Durchfuhren einer QAM-Modulation für eine Vielzahl codierter paralleler Datenstrome; einer Sende-Multiplexerstufe (7) zur Ruckordnung der modulierten parallelen Datenstrome in einen seriellen Datenstrom; einem Multitrager-Modulator (8) zum Durchfuhren einer Impulsformung und einer Abbildung von QAM-Symbolen auf ein Multi- trager-Zeitsignal; und einer Bitladevorrichtung (9) zum Durchfuhren eines Bit-Lade- Algoπthmus und zum Ansteuern der Sende-Demultiplexerstufe (5) und der Sende-Multiplexerstufe (7) .

2. Sendevorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , dass die erste Codierstufe (4) einen Interleaver (4b) zum Durchfuhren einer Verschachtelung des seriellen Datenstroms aufweist.

3. Sendevorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die zweite Codierstufe eine erste Vielzahl von Codiern und die Modulatorstufe eine zweite Vielzahl von Modulatoren, vorzugsweise als TCM- Modulatoren (6a bis 6n) ausgeführt, zum Durchfuhren einer Vielzahl von unterschiedlichen Modulationsschemata (QPSK, 8- PSK, M-QAM) aufweist.

4. Sendevorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzei chnet , dass die erste Codierstufe (4) einen Punktierer (4c) vorzugsweise zum Durch- fuhren einer Datenratenanpassung des codierten seriellen Datenstroms in Abhängigkeit vom durchgeführten Bit-Lade- Algorithmus aufweist.

5. Sendevorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzei chnet , dass der Multitrager- Modulator (8) eine OFDM-, MC-CDMA-, und/oder CDMA-Modulation durchfuhrt.

6. Empfangsvorrichtung zur verbesserten Datenübertragung in einem Multitragersystem mit einem Multitrager-Demodulator (10) zum Ruckfuhren eines übertragenen Multitrager-Zeitsignals m eine serielle Folge von QAM-Symbolen; einer Empfangs-Demultiplexerstufe (11) zum Aufteilen der seriellen Folge von QAM-Symbolen in eine Vielzahl von parallelen Folgen von QAM-Symbolen; einer Demodulatorstufe zum Durchfuhren einer Vielzahl von QAM-Demodulationen auf die parallelen Folgen von QAM- Symbolen; einer erster Decodierstufe zum Durchfuhren einer ersten Deco- dierung der demodulierten parallelen Datenstrome zum Erzeugen eines parallelen Datenstroms; einer Empfangs-Multiplexerstufe (13) zur Ruckordnung des pa- rallelen Datenstroms in einen seriellen Datenstrom; einer zweiten Decodierstufe (14) zum Durchfuhren einer zweiten Decodierung des seriellen Datenstroms; und einer Bitladevorrichtung (9) zum Durchfuhren eines Bit-Lade- Algorithmus und zum Ansteuern der Empfangs-Demultiplexerstufe (11) und der Empfangs-Multiplexerstufe (13).

7. Empfangsvorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch ge kennzei chnet , dass die zweite Decodierstufe (14) einen De-Interleaver (14b) zum Ruckgangigmachen einer Ver- schachtelung des seriellen Eingangsdatenstroms aufweist.

8. E pfangsvorrichtung nach Patentanspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Modulatorstufe eine erste Vielzahl von QAM-Demodulatoren zum Durchfuhren einer Vielzahl von unterschiedlichen Demodulations-Schemata und die erste Decodierstufe eine zweite Vielzahl von zweiten Decodern aufweist, die vorzugsweise mittels TCM-Demodulatoren (12a bis 12n) ausgeführt sind.

9. Empfangsvorrichtung nach einem der Patentansprüche 6 bis 8, dadurch ge kennzei chnet , dass die zweite

Decodierstufe (14) einen Depunktierer (4c) vorzugsweise zum Durchfuhren einer Datenratenanpassung des seriellen Eingangsdatenstroms in Abhängigkeit vom durchgeführten Bit-Lade- Algorithmus aufweist.

10. Empfangsvorrichtung nach einem der Patentansprüche 6 bis

9, dadurch ge kennzei chnet , dass der Multitra- ger-Demodulator (10) eine OFDM-, MC-CDMA-, und/oder CDMA- Demodulation durchfuhrt.

11. Empfangsvorrichtung nach einem der Patentansprüche 6 bis

10, dadurch gekennzeichnet , dass die zweite Decodierstufe (14) einen Viterbi-Algorithmus durchfuhrt.

12. Empfangsvorrichtung nach einem der Patentansprüche 6 bis

11, ge kennzei chnet durch eine Sender-Kette (15), die einem Sendepfad (4, 5, 6, 7) nachgebildet ist und aus dem von der zweiten Decodierstufe (14) erzeugten Datenstrom eine nachgebildete serielle Folge von QAM-Symbolen (QAM') erzeugt; eine Auswerteeinheit (16) zum Erzeugen eines Zuverlassig- keits-Informationssignals (RIk) in Abhängigkeit von der nachgebildeten seriellen Folge von QAM-Symbolen (QAM') und der empfangenen seriellen Folge von QAM-Symbolen (QAM) des Multi- trager-Demodulators (10); und eine Auswahlvorrichtung (17) zum Auswahlen eines Zuverlassig- keits-Informationssignals (RIi bis RI_k) 1-ter bis k-ter Ite- ration, wobei das Zuverlässigkeits-Informationssignal (RI 1-ter Iteration eine Funktion einer Kanalzustandsinformation (CSI) darstellt.

13. Empfangsvorrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch ge kennzeichnet , dass die Kanalzustandsinformation (CSI) aus einer Kanalschätzung abgeleitet ist.

14. Empfangsvorrichtung nach Patentanspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet , dass die Vielzahl von QAM-Demodulatoren und ersten Decoder (12a bis 12n) , vorzugsweise ausgeführt durch TCM-Demodulatoren, in Abhängigkeit von den ausgewählten Zuverlässigkeits-Informationssignalen (RI_k) gesteuert werden.

15. Empfangsvorrichtung nach einem der Patentansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzei chnet , dass die zweite Decodierstufe (14, 14a) einen Soft-Output-Viterbi-Algorithmus zum Ausgeben eines nachgebildeten Zuverlässigkeits- Informationssignals (RIk') durchführt.

16. Empfangsvorrichtung nach Patentanspruch 15, ge kennze ichnet durch einen Rückkopplungspfad zum Rückkoppeln des nachgebildeten Zuverlässigkeits-Informationssignals (RI_k'); und eine Auswahlvorrichtung (17) zum Auswählen eines Zuverlässig- keits-Informationssignals (RIk) 1-ter bis k-ter Iteration, wobei das Zuverlässigkeits-Informationssignal (RIi) erster Iteration eine Funktion einer Kanalzustandsinformation (CSI) darstellt.

17. Empfangsvorrichtung nach Patentanspruch 16, dadurch ge kennzeichnet , dass die Kanalzustandsinformation (CSI) aus einer Kanalschätzung abgeleitet ist.

18 . Empfangsvorrichtung nach Patentanspruch 16 oder 17 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Viel zahl von nachgeschalteten ersten Decodern in Abhängigkeit von den ausgewählten Zuverlässigkeits-Informationssignalen (RIk) gesteuert werden.

19. Empfangsvorrichtung nach einem der Patentansprüche 16 bis 18, dadurch ge kennz e i chne t , dass der Rückkopplungspfad einen Punktierer (4c') und/oder einen Interleaver (4b') aufweist, die einem jeweiligen Element (4c, 4b) eines Sendepfades nachgebildet sind.

20. Verfahren zur verbesserten Datenübertragung in einem Multitragersystem mit den Schritten: a) Durchführen einer ersten Codierung auf einen seriellen Datenstrom; b) Aufteilen des seriellen Datenstroms in eine Vielzahl von parallelen Datenströmen; c) Durchführen einer Vielzahl von zweiten Codierungen auf die parallelen Datenströme; d) Durchführen einer Vielzahl von QAM-Modulationen auf die co- dierten parallelen Datenströme; e) Rückordnung der QAM-modulierten parallelen Datenströme in eine serielle Folge von QAM-Symbolen; f) Durchführen einer Multiträger-Modulation; g) Übertragung des modulierten Datenstroms auf zumindest ei- nem Kanal (2) eines Übertragungsmediums; h) Durchführen einer Multiträger-Demodulation zum Erzeugen einer seriellen Folge von QAM-Symbolen (QAM) ; i) Aufteilen der empfangenen seriellen Folge von QAM-Symbolen

(QAM) in eine Vielzahl von parallelen Folgen von QAM- Symbolen; j) Durchführen einer Vielzahl von QAM-Demodulationen auf die parallelen Folgen von QAM-Symbolen; k) Durchführen einer Vielzahl von ersten Decodierungen auf die QAM-demodulierten parallelen Datenströme; 1) Rückordnen der decodierten parallelen Datenströme in einen seriellen Datenstrom; m) Durchführen einer zweiten Decodierung des seriellen Datenstroms; und n) Durchführen eines Bit-Lade-Algorithmus zur Steuerung der Schritte b) , e) , i) und 1).

21. Verfahren nach Patentanspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach Schritt a) eine Verschachtelung des seriellen Datenstroms und nach Schritt 1) ein Rückgängigmachen der Verschachtelung des seriellen Eingangsdatenstroms durchgeführt wird.

22. Verfahren nach Patentanspruch 20 oder 21, d a u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in Schritt c) und d) unterschiedliche Kombinationen aus mindestens einer zweiten Codierung und mindestens einer nachge- schaleteten QAM-Modulation und in Schritt j) und k) unterschiedliche Kombinationen aus mindestens einer ersten Decodierung und mindestens einer vorge- schalteten QAM-Demodulation durchgeführt werden.

23. Verfahren nach einem der Patentansprüche 20 bis 22, dadurch gekennz e ichnet , dass nach Schritt a) eine Punktierung und vor Schritt m) eine Depunktierung in Abhängigkeit vom durchgeführten Bit-Lade-Algorithmus durchgeführt wird.

24. Verfahren nach einem der Patentansprüche 20 bis 23, dadurch ge kennz eichnet , dass in Schritt f) eine OFDM-, MC-CDMA-, und/oder CDMA-Modulation und in Schritt h) eine OFDM-, MC-CDMA-, und/oder CDMA- Demodulation durchgeführt wird.

25. Verfahren nach einem der Patentansprüche 20 bis 24, dadurch ge kennz eichnet , dass in Schritt m) ein Viterbi-Algorithmus durchgeführt wird.

26. Verfahren nach einem der Patentansprüche 20 bis 25, dadurch ge kennze ichnet , dass ml) der decodierte serielle Datenstrom über eine Sender-Kette (15) zum Erzeugen einer nachgebildeten seriellen Folge von QAM-Symbolen (QAM¹ ) ruckgekoppelt wird; m.2) ein Zuverlassigkeits-Informationssignal (RIk) in Abhängigkeit der nachgebildeten und der empfangenen seriellen Folge von QAM-Symbolen (QAM¹, QAM) erzeugt wird; und m3) ein Zuverlassigkeits-Informationssignal (RIk) 1-ter bis k-ter Iteration zur Steuerung von Schritt j) ausgewählt und abgebildet wird, wobei das abgebildete Zuverlassigkeits- Informationssignal (RIι) erster Iteration eine Funktion einer Kanalzustandsinformation (CSI) darstellt.

27. Verfahren nach einem der Patentansprüche 20 bis 24, dadurch ge kennzeichnet , dass in Schritt m) ein Soft-Output-Viterbi-Algorithmus zum Ausgeben eines berechneten Zuverlassigkeits-Informationssignals (RIk') durchgeführt wird.

28. Verfahren nach Patentanspruch 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ml') das berechnete Zuverlassigkeits-Informationssignal (RIk') in einen Ruckkopplungspfad zuruckgekoppelt wird; und m2 ' ) ein Zuverlassigkeits-Informationssignal (RI_k) 1-ter bis k-ter Iteration zur Steuerung von Schritt l) ausgewählt und abgebildet wird, wobei das abgebildete Zuverlassigkeits- Informationssignal (RIi) der 1-ten Iteration eine Funktion eine Kanalzustandsinformation (CSI) darstellt.

29. Verfahren nach Patentanspruch 26 oder 28, dadurch gekennzei chnet , dass die Kanalzustandsinformation (CSI) aus einer Kanalschatzung abgeleitet wird.

30. Verfahren nach Patentanspruch 28 oder 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Ruckkopplungspfad eine Punktierung und/oder eine Verschachtelung wie im Sendepfad durchgeführt wird.