WO2003039055A1 - Method and device for representing the initial base of an encoder in the signal space of a qam or psk modulation - Google Patents

Method and device for representing the initial base of an encoder in the signal space of a qam or psk modulation Download PDF

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WO2003039055A1
WO2003039055A1 PCT/DE2001/004105 DE0104105W WO03039055A1 WO 2003039055 A1 WO2003039055 A1 WO 2003039055A1 DE 0104105 W DE0104105 W DE 0104105W WO 03039055 A1 WO03039055 A1 WO 03039055A1
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bits
bit
interleaver
reliability
bit stream
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Bernhard Raaf
Martin DÖTTLING
Jürgen MICHEL
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04L27/34Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/3405Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power
    • H04L27/3416Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power in which the information is carried by both the individual signal points and the subset to which the individual points belong, e.g. using coset coding, lattice coding, or related schemes

Definitions

  • the present invention relates to a method for adapting the bit rate of a bit stream to be transmitted in a communication system, in particular a mobile radio system, and a corresponding communication device.
  • a rate adaptation (“rate matching") is provided on the transmitter side in order to adapt the bit rate of the bit stream to be transmitted to the respectively possible transmission rate, wherein bits are either removed from the bit stream or multiplied, in particular doubled, in the bit stream ,
  • the removal of bits is referred to as "puncturing” and the multiplication as repetition ("repetition").
  • FIG. 1 A possible structure of the transmission path of a mobile radio transmitter, in which such a bit rate adaptation is provided, is shown by way of example in FIG. 1.
  • a data stream consisting of several data or transport blocks is first expanded by a device 1 by so-called “tail bits”.
  • the bit stream thus output by the device 1 is fed to a channel encoder 2, where redundant bits are added to the information bits depending on the type of channel coding used in each case, so that in most coding schemes so-called systematic bits on the one hand and parity bits ("parity Depending on the code rate of the channel encoder 2, more or less systematic bits or parity bits arise.
  • the parity bits have a lower priority or importance for the decoding of the corresponding message than the systematic bits
  • Channel encoder 2 can be a so-called turbo encoder, for example, in UMTS mobile radio systems, which is usually constructed from interleaved convolutional encoders.
  • the channel encoder 2 is followed by a bit rate adaptation device 3 which punctures and / or repeats the bits supplied to it in accordance with a specific bit rate adaptation algorithm. Due to the lower importance or priority of the parity bits, the parity bits are conventionally preferably punctured for bit rate adaptation, since these are less important than the systematic bits for successful decoding of the respective message on the receiver side.
  • the bit stream output by the bit rate adaptation device 3 is scrambled with the aid of an interleaver 4, so that the individual bits are rearranged in time according to a specific interleaving law a.
  • the result of the interleaver 4 is that the priorities of the individual bits are no longer known in the bit stream output by it.
  • the bits output by the interleaver 4 are fed to a modulator 5 which, depending on the type of modulation used in each case, determines several of these bits
  • QPSK modulation Quadrature Phase Shift Keying
  • two bits are each divided into four symbols evenly distributed in a two-dimensional symbol space, while in one
  • 8PSK modulation three bits, with 16QAM modulation ("quadrature amplitude modulation") four bits and with a 64QAM Modulation six bits can be assigned to a symbol in a two-dimensional symbol space.
  • the symbols generated by the modulator 5 are transmitted in the form of a real and imaginary part, which clearly describe the position of the respective symbol in the two-dimensional symbol space.
  • a demultiplexer 7 connected downstream of the modulator 5 distributes the symbols over possibly several channels, where the symbol sequence is coded with different channeling or spreading codes Wi ... W M , which is shown in FIG. 1 in the form of corresponding multipliers 8.
  • the sum signal of these differently spread symbol sequences is generated and output via a summer 9.
  • a control unit 6 is provided with the abbreviation AMCS ("Adaptive Modulation and Coding Scheines"), which controls the modulation alphabet of the modulator 5 to be used as well as the coding schemes and code rates of the channel encoder 2 and the division into the individual channelization codes sets the demultiplexer 7.
  • AMCS Adaptive Modulation and Coding Scheines
  • the transmission path structure shown in FIG. 1 corresponds, for example, to the structure of the physical layer provided for a so-called HSDPA connection ("High Speed Downlink Packet Access") in UMTS mobile radio systems.
  • HSDPA connection High Speed Downlink Packet Access
  • This is a packet-switched connection type, and what is known as an ARQ process ("Automatic Repeat Request") can also be used, the receiver (for example a mobile station) of a data packet, if this data packet is incorrectly received, from retransmitting it Sender (for example a base station) requests, whereupon the transmitter sends a repetition of the originally sent data packet to the receiver.
  • Sender for example a base station
  • the signal constellation or the two-dimensional symbol space 12 for 16QAM modulation being shown by way of example in FIG. 3A.
  • four bits ii, qi, i 2 and q 2 are each assigned to a symbol 13 of the two-dimensional symbol space 12 shown in FIG. 3A, the type of mapping of the individual bits onto the symbols 13 being referred to as "gray mapping" ,
  • those columns or rows of symbols are marked with a dash which correspond to a bit ii or i 2 or qi or q 2 with the value "1".
  • the signal constellation or the two-dimensional symbol space 12 for 64QAM modulation is shown by way of example.
  • There are six bits each ii, qi i- 2 ⁇ 32, i 3 and q 4 are assigned in the order given to a symbol 13 of the two-dimensional symbol space 12 shown in FIG. 3A.
  • FIG. 2 A further proposal is shown in FIG. 2, whereby after the channel encoder or turbo encoder 2, which outputs the bits separately according to systematic bits S and parity bits P, separate processing of the systematic bits and parity bits is performed. Therefore, in particular, two separate interleavers 4a and 4b are provided, with a device 10 having a parallel / serial conversion to only one bit stream in such a way that the most intelligent possible assignment of the bits with different priorities or importance to the bit positions with different reliability can be done within the individual symbols.
  • the bits with the highest priority, ie the systematic bits S are preferably distributed to the bit positions with the highest reliability and the bits with the lowest priority, ie the parity bits, to the bit positions with the lowest reliability.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a method for adapting the bit rate of a bit stream to be transmitted in a communication system and a communication device, the data transmission quality and data transmission security being able to be improved with as little effort as possible regardless of the code rate selected in each case.
  • This object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1 or a communication device with the features of claim 20.
  • the subclaims each define preferred and advantageous embodiments of the present invention.
  • the systematic bits are mapped to bit positions of the modulation symbols with a high degree of reliability and, if the number of bit positions with the high degree of reliability is not sufficient, to bit positions with a lower degree of reliability.
  • the parity bits are mapped to the remaining bit positions with the lower reliability after a corresponding bit rate adjustment has been carried out.
  • Systematic bits to be mapped preferably selected as uniformly as possible from all systematic bits to be transmitted.
  • the principle described above can also be applied to more than two different reliabilities, such as occur with 64QAM modulation, for example.
  • the systematic bits can be mapped, for example, to the bit positions with a high reliability and, if the number of bit positions with the high reliability is not sufficient, to the bit positions with a medium reliability, while the parity bits to the bit positions with a low reliability and the remaining bit positions are mapped with the average reliability.
  • the reliabilities can be divided into a first group of reliabilities and a second group of reliabilities, the reliabilities contained in the first group being higher than the reliabilities contained in the second group, so that the method described above applies accordingly to the two groups assigned bit positions can be applied.
  • corresponding exemplary embodiments of the rate adaptation device according to the invention which processes systematic bits and parity bits of the channel encoder in accordance with the previously described method, are proposed for different effective code rates.
  • the bits to be mapped to the bit positions with the high reliability and the bit positions with the low or lower reliability are fed to separate interleavers, which are preferably designed differently in order to achieve the best possible distribution of the bits to be transmitted.
  • interleavers which are preferably designed differently in order to achieve the best possible distribution of the bits to be transmitted.
  • Corresponding exemplary embodiments are also described in detail in this regard. It is expressly pointed out that the various configurations of the interleaver are in principle independent of the previously described inventive concept and can of course also be used in communication devices in which the above inventive concept has not been implemented.
  • the present invention is preferably suitable for use in mobile radio systems, in particular for use in UMTS mobile radio systems.
  • the present invention is not limited to this preferred area of application, but can generally be used in any communication system where systematic bits and parity bits are to be transmitted.
  • the transmitter side not only the transmitter side, but also the receiver side is affected by the present invention, since on the receiver side a received signal processed according to the invention must be evaluated.
  • FIG. 1 shows a simplified block diagram of a conventional transmission path structure of a mobile radio transmitter
  • FIG. 2 shows a simplified block diagram of a further conventional transmission path structure of a mobile radio transmitter
  • FIG. 3A and FIG. 3B show the signal constellation for a 16QAM modulation and a 64QAM modulation
  • FIG. 4 shows a simplified block diagram of the transmission path structure of a mobile radio transmitter according to a first exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 5 shows a simplified block diagram of the transmission path structure of a mobile radio transmitter according to a second exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 6 shows a simplified block diagram of the transmission path structure of a mobile radio transmitter according to a third exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 7 shows an illustration to clarify the writing of bits into the interleaver shown in FIGS. 4 through 6 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 shows an illustration to illustrate a shift in the writing of bits into the interleaver shown in FIGS. 4 through 6 and a shift in the reading out of the bits therefrom according to a further exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 9 shows a representation to explain a procedure for determining optimized column swapping algorithms for the interleaver shown in FIGS. 4 through 6.
  • FIG. 10 shows a block diagram for a rate adjustment algorithm.
  • FIGS. 11 to 13 show diagrams to illustrate different variants of a rate adjustment algorithm
  • Figure 14 shows a block diagram for a rate adjustment algorithm.
  • the parity bits are mapped to symbols with low or lower reliability, the number of parity bits to be mapped being adapted to the symbols available according to steps (a) and (b) by rate adaptation.
  • 16QAM modulation as already explained with reference to FIG. 3A, only bit positions or symbols with two different transmission reliabilities, namely with high reliability (H) and low reliability (L), are distinguished.
  • H high reliability
  • L low reliability
  • 64QAM modulation is of particular interest for the UMTS-HSDPA transmission standard.
  • the 64QAM modulation has symbols or bit positions with three different reliabilities, namely with high, medium and low reliability.
  • the systematic bits can first be mapped to bit positions of the modulation symbols with high reliability and the parity bits to bit positions with low reliability. The remaining systematic bits and parity bits are then mapped evenly to the bit positions with medium reliability (preference being given to the systematic bits if in doubt).
  • Another possibility is to group the different reliabilities in such a way that there are only two classes of bits to which steps (a) - (c) above can be applied. It makes sense to combine the bit positions with high and medium reliability in one class, while the other class corresponds to the bit positions with low reliability.
  • the first class then contains twice as many symbols and bits as the second class.
  • half of the bits with medium reliability can be added to the bit class with high and low reliability.
  • two classes with the same number of bits are created and the implementation of the method can be carried out completely analogously to the 16QAM.
  • the 8PSK modulation as with the 16QAM modulation, there are only two different reliabilities, so that the above steps (a) - (c) can, in principle, also be transferred to the 8PSK modulation.
  • the number of bit positions with high reliability is twice as high as the number of bit positions with low reliability, which must be taken into account accordingly in the rate adjustment.
  • the method described above should preferably be designed in such a way that "related" bits are also output together. This means that systematic bits whose positions differ only slightly in the output bit stream of the channel encoder also follow similar positions in the bit stream
  • This principle can be applied both to adjacent systematic bits and to adjacent parity bits and also to adjacent systematic bits and parity bits. In these cases, too, this measure can be used to achieve a wide separation of adjacent bits after interleaving. This is relevant, since every second half iteration of the channel decoding systematic bits are used together with the associated parity bits of the corresponding bit stream with a similar position in the output bit stream of the channel encoder. The more of these bits were poorly transmitted in the local environment, the more likely it is to be incorrectly detected, which which is more likely if these bits were sent over the respective transmission channel at similar times, since the channel properties are typically correlated over relatively short periods of time.
  • TTI interval Transmission Time Interval
  • the values for ZH and ZL can - as already described - differ from one another.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment for the transmission path of a mobile radio transmitter according to the present invention for an effective code rate Ce> 0.5.
  • the bit stream output by the channel encoder 2 becomes with
  • bit rate adaptation device 3 Using a demultiplexer 11 divided into a bit stream with systematic bits ⁇ , a bit stream with first parity bits P1 and a bit stream with second parity bits P2.
  • the function of the bit rate adaptation device 3 shown in FIG. 1 is performed by a mapping device 14, rate adaptation devices 15 and 16, and a multiplexer 17 and a device 18 which describe the previously described Prepare the above steps (a) - (c) in order to be able to map the systematic bits S and the parity bits P1, P2 in the best possible way according to the rules described above to the bit positions with high or low reliability of the symbols of the modulator 5.
  • the mapping device 14 executes the following mapping algorithm:
  • the ABS function creates an absolute value.
  • This mapping algorithm is based on calculating an error value e, which is a measure for the deviation between the instantaneous puncturing rate and the desired puncture, two update parameter e m inus and e p ⁇ us are used to with the aid of the error value either e m i nus is reduced or increased by e p ⁇ us .
  • step 100 the error value e is initially set to an initial value ei n i, which represents the error between the instantaneous and the desired puncturing rate at the beginning of the method.
  • the index of the currently viewed bit is then set to 1 in a step 101.
  • the sequence embedded in a WHILE loop 102 is then carried out for all Xi bits of the respective data packet no. I. In this case is updated in a step 103 for bit x m of the error value e, for which purpose the difference is calculated between the instantaneous error value and the updated parameter e m i nus.
  • step 104 If the result is e ⁇ O (step 104), the corresponding output bit yl m of the upper output bit stream of the device 14 is punctured (step 105), while the corresponding output bit y2 m of the lower output bit stream of the device 14 is set to the value of the input bit x m (Step 106).
  • the corresponding error value e is then increased by the update parameter e P ⁇ us (step 107).
  • step 108 the output bit yl m is set to the value of the input bit x m and the output bit y2 m to a fill value ⁇ (steps 109, 110).
  • the fill value ⁇ identifies bits to be punctured in the second output bit stream y2 and is used to determine the bit order initially unchanged.
  • the second (lower) output bit stream y2 output by the mapping device is combined with the bit streams output by the rate adaptation devices 15 and 16 by a multiplexer 17 to form a common bit stream. All bits which have the fill value ⁇ in this bit stream are then removed from the bit stream by a device 18 connected downstream of the multiplexer 17 and thus punctured.
  • the index m of the bit to be processed is incremented (step 111).
  • mapping algorithm described above is based on a conventional puncturing algorithm in which a certain number of input bits are mapped to a smaller number of output bits by removing corresponding bits from the input bit stream as evenly as possible. Due to the expansion of this algorithm to two output bit streams explained above, this algorithm is not only suitable for rate adaptation, but also for demultiplexing bits onto the second output bit stream, with which the bits removed from the primary bit stream are transmitted. It is crucial for the performance of the transmission system that the selected bits are correlated as little as possible with regard to their information content, which is achieved by choosing the distance between two punctured bits or between two bit streams y1 and bitstream y2 as evenly as possible Bits is reached.
  • the first parity bits P1 and the second parity bits P2 are each subjected to a rate adjustment algorithm by the rate adjustment devices 15 and 16, which is similar to the mapping algorithm described above, but with the exception that that in each case the corresponding input bit stream is mapped onto only one output bit stream by removing or puncturing bits as uniformly as possible. That is, the rate adjustment algorithm corresponds to the above mapping algorithm without steps 106 and 110, wherein in addition in step 105 the corresponding bit is preferably not punctured immediately, but is first set to the fill value ⁇ .
  • the puncturing device 15 executes the rate adjustment algorithm with respect to the first parity bits P1 with the following parameters:
  • the FLOOR function rounds off the argument in parentheses to the next smaller integer value.
  • the CEIL function rounds the argument in brackets up to the next larger integer value.
  • the multiplexer 17 combines the second output bit stream y2 of the mapping device 14 and the output bit streams of the puncturing devices 15, 16 into a common bit stream, in which the device 18 then removes all the bits to which the fill value ⁇ has previously been assigned.
  • the first (upper) output bit stream y1 output by the mapping device 14 is fed to a first interleaver 4a which, according to a certain scheme, maps the corresponding bits to high-reliability bit positions (hereinafter also referred to as H-bit positions) of the 16QAM modulator 5 reorders.
  • the bits output by the device 18, on the other hand, are to be mapped to bit positions with low reliability of the modulator 5 (hereinafter also referred to as L-bit positions), so that a separate interleaver 4b is provided for these bits, which carries out a desired rearrangement.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the present invention for an effective code rate Ce in the range 1/3 ⁇ Ce ⁇ 0.5.
  • mapping device 19 In contrast to FIG. 4, two mapping devices 19, 20 are provided.
  • mapping device 20 to which the second parity bits P2 are supplied, executes the mapping algorithm explained above with the following parameters:
  • mapping devices 19, 20 each deliver two output bit streams yl, y2, as described above, the first output bit stream yl being supplied to the mapping device 19 of a rate adjustment device 21 which supplies the corresponding bits to the rate adjustment algorithm described above with the following parameters subjects:
  • the first output bit stream y1 of the mapping device 20, on the other hand, is fed to a rate adjustment device 22, which subjects the corresponding bits to the rate adjustment algorithm with the following parameters:
  • the output bits of the two rate adjustment devices 21, 22 are combined by a multiplexer 25 to form a common data stream and fed to the interleaver 4b for reordering and mapping to the bit positions of the modulator 5 with low reliability.
  • the second output bit streams y2 of the mapping devices 19, 20, on the other hand, are fed together with the systematic bits S to a multiplexer 23, which generates a common data stream therefrom, a device 24 subsequently removing all bits with the fill value ⁇ before the remaining bits the interleaver 4a for temporal rearrangement and mapping to the bit positions with high reliability of the modulator 5 are supplied.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the present invention for an effective code rate Ce ⁇ l / 3.
  • This exemplary embodiment largely corresponds to the exemplary embodiment shown in FIG. 5, but an additional rate adjustment device 26 is provided for the systematic bits S, which performs the rate adjustment algorithm with the following parameters:
  • the bits selected by the rate adaptation algorithm are not punctured, but repeated.
  • the two rate adjustment devices 21, 22 also perform bit repetition, the rate adjustment device 21 using the following parameters:
  • the rate adjustment device 22 uses the following parameters according to FIG. 6:
  • the mapping algorithm of the mapping device 19 is carried out with the following parameters:
  • the mapping device 20 executes the mapping algorithm with the following parameters:
  • bits output by the interleaver 4a are mapped to symbols or bit positions of the 16QAM modulator 5 with high reliability, while the bits output by the interleaver 4b to the less well protected bit positions are mapped with low reliability.
  • FIGS. 5 and 6 can also be modified in such a way that the function blocks 19 and 21 or the function blocks 20 and 22 are interchanged. Integration of the function blocks 21 and 22 into the function blocks 19 and 20 is also possible.
  • turbo encoder outputs the bits to be output in the sequence S (1), PICL), P2 (1), S (2), Pl (2), P2 (2), ...
  • S (i) or Pl (i) or P2 (i) denotes the systematic bit no. i or the parity bit no. i of the first or second parity bit stream.
  • S (i) or Pl (i) or P2 (i) denotes the systematic bit no. i or the parity bit no. i of the first or second parity bit stream.
  • the rate adjustment algorithm in step 202 can be the same algorithm as described above or in the currently valid specification of UMTS. However, different sets of parameters for the variables e, ei n i, e m i nus and e p ⁇ us are used for each class of bits. This can be easily achieved if these parameters are provided with an index that designates the class of the bits currently being processed. This corresponds to the parameter b already introduced.
  • the mapping algorithm in step 203 can also be the same algorithm as already described above.
  • different sets of parameters for the variables e, eini, e m i nU s and e p ⁇ us are used for each class of bits. This can be easily achieved in an analogous manner if these parameters are provided with an index which denotes the class of the bits just processed, which in turn corresponds to the parameter b already introduced.
  • Output bit streams are defined for each class of input bits. If only one output bit stream is assigned to a class, all bits of this class are output to this output bit stream. If two output bit streams are assigned to a class, the bits are divided between the two output bit streams according to the mapping algorithm presented above.
  • the value ⁇ is not necessary to use the value ⁇ as the “fill value”. Since the bits are processed sequentially, not in blocks, it is ensured a priori that the bits get into the output bit streams in the correct order.
  • the algorithm can also be expanded to more than two output bit streams, for example by using several selection processes. be carried out consecutively. However, this will rarely be necessary (unless there are so many bits in a class that more than two output bit streams must be used).
  • the rate adjustment process and the mapping process are carried out independently of one another. However, this does not have to be optimal in all cases. Rather, it can be advantageous to carry out the two algorithms as a function of one another. For example, consider the case where a class of bits must both be punctured and split across two different output bit streams. With uncoordinated execution it can happen that in the vicinity of a punctured bit another bit is output on an output bit stream of low reliability. Both bits are thus less well protected than those bits which are output (unpunctured) on the output bitstream with high reliability. It would be more beneficial to ensure that such an unfavorable encounter is avoided.
  • the mapping algorithm additionally processes information relating to the puncturing that has already been carried out, whereby in the vicinity of a puncturing an assignment to the less reliable output bit current should be avoided if possible.
  • the rate adjustment algorithm additionally processes information relating to the mapping carried out in the environment, puncturing being avoided as far as possible in the vicinity of an assignment to the less reliable output bit stream.
  • the influence of the puncturing is often more serious than the influence of the assignment. In these cases, this variant will tend to work less well than variant 1).
  • the rate adjustment algorithm and the mapping algorithm are preferably combined in a single algorithm or several algorithms.
  • This algorithm first selects bits that are "weakened”, either by puncturing or by assignment to the less reliable output bit stream.
  • a decision is then made as to which of these two alternatives should be carried out.
  • After (or before) puncturing, but especially between two successive puncturing a larger distance is left than after (o- before) an assignment, in particular between two assignments, to the less reliable output bit stream.
  • the importance of the bits in the vicinity of punctured bits is increased in order to avoid that many bits are mapped or badly mapped to bad positions in this area It is thus achieved that bits are assigned to the reliable output or output bitstream are mapped.
  • variant 1 Another exemplary embodiment of variant 1 is described below. It is particularly relevant for code rates between 0.5 and 1.
  • the parity bits are punctured relatively heavily (more than half of the parity bits are punctured) and some of the systematic bits are mapped to the less reliable output bit stream, although most systematic bits are assigned to the more reliable output bit stream.
  • the puncturing pattern of the parity bits Pl and the mapping pattern of the systematic bits S Both are used in the first, third, fifth ... half-iteration of the turbo decoder, again with no weakening due to punctured parity bits Pl and associated systematic Bits S should accumulate in certain places. Extensive simulations have shown that the following procedure gives good results: the standard puncturing algorithm is used for the puncturing.
  • the mapping algorithm but performed as follows:
  • the error parameter e is not reduced at every systematic bit to the value e m i nus, but only if a parity bit Pl, that is, a parity bit of the first parity tuschbitstroms Pl, is not punctured. If e is less than 0 in the subsequent systematic bit, this bit is assigned to the less reliable output bit stream and e increased by e p i us , otherwise this bit is assigned to the more reliable output bit stream.
  • the (first) output bit stream provided by default or by default for bit mapping is denoted by stream (b), while the alternative (second) output bit stream is denoted by
  • Stromalt (b) is designated.
  • Mapping parameters emap and emapminus are used in the course of the mapping algorithm, emapminus being used in step 308 to reduce emap.
  • either parts of the systematic bits are output on the less reliable output bit stream or parts of the parity bits are mapped on the more reliable output bit stream. This is achieved by suitable selection of all "e” parameters and by selection of the appropriate bit stream for the respective mapping step.
  • All of the exemplary embodiments described above have in common that either parts of the systematic bits correspond to the bit stream which is fed to the interleaver 4b and is mapped to bit positions with lower reliability, and / or parts of the parity bits to the bit stream which is fed to the interleaver 4a and with bit positions higher reliability is mapped.
  • the assignment or reordering patterns used for this purpose are not chosen to be constant, but are changed in a data-packet or even bit-specific manner. This can be done by appropriately adapting the parameters in the above algorithms, in particular, for example, the parameters can be ei n i data frame or changed bitspezifisch or selected.
  • rate adjustment algorithms can also be used and combined with the mapping algorithm as already described.
  • these rate adjustment algorithms can also be operated without a combination with the mapping algorithm and can therefore be used advantageously by and with a person skilled in the art with and without the use of a mapping algorithm.
  • two types of rate adjustment algorithms can be distinguished: in the first case, at least all systematic bits are transmitted, and as much parity bits as there is still space in the transmission packet afterwards. This results in a so-called self-decodable redundancy version, i.e. the data sent can be reconstructed (at least if there are not too many transmission errors) from a single such redundancy version.
  • Another type of rate adjustment algorithm works as follows (although in the following description no longer differentiates between parity and systematic bits it is applicable for both cases): First, a set of candidates is selected from all bits. In a second step, the bits to be transmitted are then selected from these candidates. This is particularly advantageous if the receiver does not have so much memory that it can store all possible bits (or their received values), but only a smaller number. The number of candidates is then selected according to this number, thus ensuring that even in the sum of several transmissions, no more than this number of different bits can be transmitted. This ensures that the receiver can actually store all of the transmitted bits and thus take them into account.
  • Such a selection process is shown by way of example in FIG. 10.
  • the easiest way to select the candidates is to use an algorithm that is structured like one of the rate adjustment algorithms mentioned above, as is to select the redundancy version. However, this selection is not optimal, as can be seen in the following example, see also FIG. 11. Assume that the total number of bits to be transmitted is 24 (top line of FIG. 11), the number of candidates or the memories of the receiver is 6 and in a redundancy version 4 bits should be selected. The 6 candidates can be selected with the same spacing (X in the middle line), but the 4 bits to be transmitted cannot, the rate adjustment algorithm then selects 4 bits that are as equally spaced as possible, resulting in those marked with x in the third line of FIG. 11 bits.
  • a less than optimal coding or selection of the data for the second or a further redundancy version will therefore not be particularly disadvantageous in practice.
  • the selection algorithm for the first redundancy version must be optimized. It must also be taken into account that the first redundancy version can often only send a small number of parity bits, since all systematic bits must be sent. Since a large proportion of the parity bits must be punctured (typically up to 5/6), it is particularly important to distribute the few remaining parity bits as evenly as possible. In the following redundancy versions, significantly more parity bits can typically be sent, since no systematic bits have to be sent. With these many bits, minor irregularities in the distribution pattern are not as serious.
  • Variant b can also be generalized to the effect that both the first selection algorithm for the selection of the candidates and therefore also the second selection algorithm are modified.
  • the first selection algorithm expediently selects bits optimized for the first redundancy version and likewise fills the spaces as evenly as possible.
  • the second selection algorithm selects the bits for a (in particular the first) redundancy version from the candidates.
  • an algorithm based on the calculation of an error value e can be used, as has already been described above in several variants:
  • the error value e is starting at eini in each case by a predetermined value e m _. nus ER- low, if e becomes less than 0, a bit is either punctured or selected and the error value increased by e p ⁇ us .
  • This algorithm can be adapted so that e is not reduced by the same value e m i nu s for each candidate, but by a value that is proportional to the number of bits in the original bit stream between two candidates. If the selection of the candidates and the selection of a redundancy version are carried out at the same time, e can be reduced by a value e'minus for each bit of the original total current. This allows an inexpensive implementation without the need to store the number of original bits between two candidates in the transmitter or receiver.
  • a particularly simple to implement embodiment provides that the number of candidates is not necessarily chosen to be the maximum (that is, corresponding to the storage capacity of the recipient). Instead, the number of candidates is chosen so that it is in a simple ratio to the number of bits selected for the first redundancy version.
  • a simple ratio (and thus a preferred exemplary embodiment) is, for example, the case where the number of candidates is a multiple of the number of bits selected for the first redundancy version.
  • the rate adjustment algorithm which selects the bits for the first redundancy version from the candidates, can then make a strictly regular selection (e.g. every 4th bit), which makes the resulting pattern as regular as possible again (there are only one or two possible intervals between adjacent selected bits, and the distribution of any two distances is even).
  • the number of candidates should be divisible by 10. If the recipient actually has space for 45 reception values, only 40 candidates should still be used. Although the reduced number of If candidates have a deterioration in the transmission characteristics for a later redundancy version, this is more than compensated for by the improvement of the transmission characteristics for the first redundancy version, since the first redundancy version has a greater influence on the overall performance of the system.
  • a further simple ratio is the case in this context that the number of candidates is in a simple division ratio to the number of bits selected for the first redundancy version. This allows the use of more candidates, but at the expense of the performance of the first redundancy version.
  • One possible compromise is to use the simplest possible division ratio, in which the difference between the number of
  • the receiver knows the number of bits selected for the first transmission. This is usually a reasonable assumption. Although it may be that the receiver does not receive the first transmission and therefore these parameters due to transmission errors, the sender (since he learns of this fact from the HARQ protocol) should again send a "first" transmission (ie a self-decodable packet) , since it makes no sense to send a packet that is not self-decodable.
  • This second “first” transmission packet means that the receiver now knows the number of bits selected for the first transmission.
  • the currently valid number of for the first transmission selected bits are also explicitly communicated to the receiver.
  • a typical number can be used instead of the currently valid number of bits selected for the first transmission. This typical number can be differentiated depending on the type of modulation and, if necessary, the type of coding. Since the type of modulation and possibly coding must be communicated to the receiver anyway, this does not result in any increased signaling requirements; in the event of a connection being established, these typical numbers must also be transmitted once.
  • FIG. 14 Another quite different rate adjustment algorithm is shown in FIG. 14.
  • the bits of a class (systematic, party 1 and / or parity 2) are written into an interleaver (scrambler), which outputs the bits in a different order.
  • a block of bits with the desired number is then selected from this stream. This selection is represented by the horizontal arrows, which each select a block of bits from the interleavers (after scrambling).
  • Different block sizes can also be selected from different interleavers.
  • Parity 1 and 2 bits can either be written in separate interleavers or in a common interleaver.
  • the interleaver is intended to ensure that by selecting a block after the interleaver, bits that are as evenly distributed as possible are selected in front of the interleaver. In this concept, however, since the interleaver is the same for every possible number of selected bits, it cannot be optimal for every possible number. According to a preferred embodiment, the interleaver is optimized especially for a particularly relevant case of the number of bits to be selected. For example, for an HSDPA connection ("High Speed Downlink Packet Access") in UMTS mobile radio systems, in particular coding questions of% or% are proposed (depending on the channel properties). The As a result, the party bits are transmitted 50% of the time the first packet is transmitted, or only a sixth of the parity bits.
  • HSDPA connection High Speed Downlink Packet Access
  • the interleaver for the parity bits would therefore be selected such that the bits in the first sixth of the interleaver are distributed as evenly as possible.
  • this block there could be bits with the index in the original order of k * 6 + kO, where k passes through the values 1, 2, 3 ... and kO is a constant from the set 0,1,2,3,4 , 5 is. In the particularly relevant case, this ensures that an optimal bit selection is carried out.
  • the bits in the first half can be chosen as j * 2 + jO, where j passes through the values 1, 2, 3 ...
  • An embodiment variant of such an interleaver consists in writing the bits in columns, then exchanging the lines of the interleaver according to a predetermined exchange rule, and then reading out the bits line by line (if necessary, additional exchanges can be made, for example within a line) Interleavers can then be determined by the exchange rule.
  • bits with the result Index 0 + i * 30, 20 + i * 30, 10 + i * 30, 5 + i * 30, 15 + i * 30, ordered this gives the bits with the index 0, 5, 10, 15, 20, 30 , 35, 40, 45, 50, 60, ...
  • the column swapping operation is divided into 5 groups, each with 6 elements.
  • a better choice would be a division into 6 groups, each with 5 elements, because then if 1/6 of the bits were selected, which corresponds to the first 5 lines, a group would be completely selected.
  • This first group should contain the elements 0, 6, 12, 18, 24 in any order, the subsequent groups would then also contain 5 elements, within a group all elements have the same remainder when divided by 6
  • the elements within a group can still be permuted as desired, so that a better distribution can be achieved if the selection rate differs from 1/6.
  • the first 3 groups should also contain even and the following 3 groups odd elements.
  • the first group is 0, 12, 24, 6, 18, the following groups emerge from this group by adding the values 4, 2, 1, 5 and 3 to the corresponding elements of the first group.
  • the properties of interleavers which are used according to the rate adjustment algorithm and the mapping algorithm, are described below. These interleavers are therefore different from the interleaver just described, which can be used as parts of a rate adjustment algorithm. If both interleavers are to be used, the rearrangement operation of the interleaver just described can also be undone, so that only the effect of the rate adjustment remains.
  • the two interleavers 4a, 4b are preferably designed such that they distribute adjacent or closely spaced input bits as well as possible within the frame to be sent (“frame” or TTI).
  • frames or TTI
  • those bits that are within the so-called influence length of the constituent convolutional code used for the channel or turbo encoder 2 should be distributed as evenly as possible in order to utilize the maximum time diversity ("time diversity").
  • bits that are close to each other, which get into the different interleavers 4a, 4b, should be distributed as well as possible.
  • the interleavers 4a, 4b should be designed differently, since otherwise, for example, two adjacent bits, one of which is fed to the interleaver 4a and one to the interleaver 4b, would be distributed again to successive positions.
  • this is undesirable for reasons of transmission security and transmission quality, since both bits are affected, for example, when poor channel properties or high noise levels occur, particularly during the transmission of the two corresponding symbols.
  • Such decoding errors can, however, be corrected by decoders more poorly than errors which occur in a distributed manner. Therefore, there is basically also the need for interleaver structures, which can be used to achieve good transmission quality and transmission security when applying the previously explained invention.
  • the bits are to be mapped to the corresponding modulation symbols in a suitable manner.
  • the bits of the interleaver 4a, 4b are output after a parallel / serial conversion in the order HHLL, since each modulation symbol has two bits with high reliability and two bits with lower Reliability.
  • the bits are output in the order HLHL, i.e.
  • bits of the interleaver 4a which are to be mapped on bit positions of the modulation symbols with high reliability
  • bits of the interleaver 4b which are to be mapped on bit positions of the modulation symbols with low reliability, are alternately output. Sorting according to the HLHL scheme is easier to process, since only even positions and odd positions need to be distinguished. With the conventional HHLL scheme, on the other hand, four different positions in blocks of four bits each have to be distinguished.
  • Interleavers that are easy to implement are block interleavers, into which data is written line by line and read out column by column.
  • interleavers are problematic in the implementation of the invention, since consecutive bits would then also be output consecutively.
  • this problem can be avoided if the data or bits are read out offset from the second interleaver.
  • the first bit of the second interleaver output does not correspond to the first bit written into this interleaver, but rather to a bit shifted by a certain number of sets. With a suitable choice of the offset, very good nesting can thus be achieved.
  • the position of the first output bit of the second interleaver is selected such that it lies as precisely as possible in the middle between the bits of the first interleaver closest in the order of writing.
  • FIG. 7 A corresponding example is shown in FIG. 7.
  • the diagram shows the bits horizontally when writing into the corresponding interleaver and vertically the order when reading them out, with bits 27 of the first interleaver having a Check and the bits 28 of the second interleaver are shown with a square.
  • the first bit of the second interleaver output and the two closest bits of the first interleaver are optimally shifted from one another, ie the (read) position of the first bit of the second
  • the interleaver lies exactly in the middle of the (read) positions of the two bits of the first interleaver closest in the order of writing.
  • the optimization criterion for a suitable combination of two identical interleavers is different in the case of interleavers with interchanged columns than when using block interleavers.
  • the column swapping operation distributes successive bits much better. However, since the bits are distributed over the entire area, there are no "unoccupied" areas into which the output of the second interleaver could be shifted, as is possible with a block interleaver. Rather, in the optimal output of the second interleaver, the special selected column swapping operation are taken into account. The best displacement can then be determined by examining all possible displacements, the following displacement parameters being available:
  • the first bit written in the second interleaver does not necessarily have to be written in the first column of the second interleaver, but can alternatively also be written in any other column, in which case the remaining columns are described cyclically starting with this column.
  • the first bit of the second interleaver to be read out does not necessarily have to be read out from the first line, but can alternatively also be read out from every other line of the second interleaver, the other lines then being read out cyclically starting with this line. In this case, such a shift in writing and reading out is equivalent, since in the interleavers under consideration there are generally no line swaps.
  • FIG 8 shows an exemplary embodiment for a "horizontal" shift by three columns when writing into the second interleaver (variant (i)) and a "vertical” shift by 15 rows (variant (iii)).
  • the diagram shows the position horizontally (ie along the x-axis) of the bits when writing into the interleaver and vertically (ie along the y-axis) their position when reading out. For each bit, the corresponding position is also indicated next to the corresponding bit when writing to the interleaver, with only the first 120 bits which are written to the interleaver being shown for better illustration.
  • the above-described shift operation is indicated by an arrow in FIG. 8.
  • Another variant of the generation of two optimally coordinated interleavers 4a, 4b is to use different, but coordinated, column swapping operations for both interleavers 4a, 4b.
  • bit interleavers with column swapping as has already been explained - the bits are written line by line and the columns are then exchanged according to a predetermined scheme, whereby according to one embodiment of the invention, even columns are exchanged only with even columns and odd columns only with odd columns.
  • the bits are then read out in the following order: the first bit of the first column, the first bit of the second column, the second bit of the first column, the second bit of the second column, then alternately one bit each of the first and second columns to these have been completely read out, then analogous reading of the third and fourth columns etc.
  • This process is equivalent to the use of two interleavers with different column swapping, but each time a column swapping is sought which, provided that only even columns and odd columns can be swapped, achieves the best possible scrambling or distribution of the bits.
  • a column swapping scheme that meets these conditions can be obtained, for example, by starting with a conventional column swapping scheme without the restriction regarding the prescribed swapping of the even and odd columns.
  • Such a conventional column swapping scheme is shown in the first row of Figure 9, with the columns numbered 0. If, in this conventional column swapping scheme, an odd column were exchanged for an even column or vice versa, an adjacent column or a column close to it could simply be used instead. The result of this operation is shown on the second line of FIG. 9, with the changes made compared to the first line of FIG. 9 being highlighted in bold. If this results in unfavorable conditions, you can try to improve this by swapping the columns. A corresponding one
  • the exemplary embodiment is shown in the third line of FIG. 9, with changes in relation to the second line of FIG. 9 again being highlighted in bold.

Abstract

In accordance with the invention, the bits to be transmitted in a communication system are subjected to a channel coding and transformed into systematic bits (S) and into parity bits (P1, P2), then they are represented for transmission on modulation symbols, for example of 16QAM modulator (5). The systematic bits (S) are represented on binary positions of the modulation symbols (13) with high reliability, and, if the number of binary positions having high reliability is not sufficient, they are represented on binary positions of less reliability, while the parity bits (P1, P2) are represented on the remaining binary positions, with less reliability, after corresponding execution of a bit rate adaptation (15, 16; 21, 22) relative to the parity bits (P1, P2).

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ABBILDUNG DER AUSGANGSBASIS EINES KODIERERS AUF DEN SIGNALRAUM EINER QAM ODER PSK MODULATIONMETHOD AND DEVICE FOR IMAGING THE BASE OF AN ENCODER ON THE SIGNAL SPACE OF A QAM OR PSK MODULATION
Beschreibungdescription
Verfahren zur Anpassung der Bitrate eines in einem Kommunikationssystem zu übertragenden Bitstroms und entsprechende Kom- munikationsvorrichtungMethod for adapting the bit rate of a bit stream to be transmitted in a communication system and corresponding communication device
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung der Bitrate eines in einem Kommunikationssystem, insbesondere einem Mobilfunksystem, zu übertragenden Bitstroms so- wie eine entsprechende Kommunikationsvorrichtung.The present invention relates to a method for adapting the bit rate of a bit stream to be transmitted in a communication system, in particular a mobile radio system, and a corresponding communication device.
Die Mobilfunktechnik befindet sich in einer raschen Entwicklung. Augenblicklich wird an der Standardisierung der sogenannten UMTS-Mobilfunkstandards ("Universal Mobile Telecommu- nication System") für Mobilfunkgeräte der dritten Mobilfunkgeneration gearbeitet.Mobile radio technology is developing rapidly. Work is currently underway to standardize the so-called UMTS mobile radio standards ("Universal Mobile Telecommunications System") for mobile radio devices of the third mobile radio generation.
Dabei ist auf der Senderseite eine Ratenanpassung ("Rate Mat- ching") vorgesehen, um die Bitrate des zu übertragenden Bit- Stroms an die jeweils mögliche Übertragungsrate anzupassen, wobei entweder Bits aus dem Bitstrom entfernt oder in dem Bitstrom vervielfacht, insbesondere verdoppelt, werden. Das Entfernen von Bits wird als Punktieren ( "Puncturing" ) und das Vervielfachen als Repetieren ( "Repetition" ) bezeichnet.In this case, a rate adaptation ("rate matching") is provided on the transmitter side in order to adapt the bit rate of the bit stream to be transmitted to the respectively possible transmission rate, wherein bits are either removed from the bit stream or multiplied, in particular doubled, in the bit stream , The removal of bits is referred to as "puncturing" and the multiplication as repetition ("repetition").
Ein möglicher Aufbau des Sendepfads eines Mobilfunksenders, bei dem eine derartige Bitratenanpassung vorgesehen ist, ist beispielhaft in Figur 1 dargestellt.A possible structure of the transmission path of a mobile radio transmitter, in which such a bit rate adaptation is provided, is shown by way of example in FIG. 1.
Ein aus mehreren Daten- oder Transportblöcken bestehender Datenstrom wird zunächst von einer Einrichtung 1 um sogenannte "Tail Bits" erweitert. Der von der Einrichtung 1 somit ausgegebene Bitstrom wird einem Kanalcodierer 2 zugeführt, wo den Informationsbits in Abhängigkeit von der jeweils angewendeten Art der Kanalcodierung redundante Bits hinzugefügt werden, so dass bei den meisten Codierungsschemata einerseits sogenannte systematische Bits und andererseits Paritätbits ("Parity Bits") erzeugt werden. Abhängig von der Coderate des Kanalco- dierers 2 entstehen mehr oder weniger systematische Bits bzw. Paritätbits. Die Paritätbits besitzen bei einigen Codierungsschemata eine geringere Priorität bzw. Wichtigkeit für die Decodierung der entsprechenden Nachricht als die systematischen Bits. Bei dem Kanalcodierer 2 kann es sich beispielsweise in UMTS-Mobilfunksystemen um einen sogenannten Turbo- Codierer handeln, welcher in der Regel aus miteinander verschachtelten Faltungscodierern aufgebaut ist.A data stream consisting of several data or transport blocks is first expanded by a device 1 by so-called “tail bits”. The bit stream thus output by the device 1 is fed to a channel encoder 2, where redundant bits are added to the information bits depending on the type of channel coding used in each case, so that in most coding schemes so-called systematic bits on the one hand and parity bits ("parity Depending on the code rate of the channel encoder 2, more or less systematic bits or parity bits arise. In some coding schemes, the parity bits have a lower priority or importance for the decoding of the corresponding message than the systematic bits Channel encoder 2 can be a so-called turbo encoder, for example, in UMTS mobile radio systems, which is usually constructed from interleaved convolutional encoders.
Dem Kanalcodierer 2 ist eine Bitratenanpassungseinrichtung 3 nachgeschaltet, welche die ihr zugeführten Bits gemäß einem bestimmten Bitratenanpassungsalgorithmus punktiert und/oder repetiert. Aufgrund der geringeren Wichtigkeit bzw. Priorität der Paritätbits werden herkömmlicherweise zur Bitratenanpassung bevorzugt die Paritätbits punktiert, da diese für eine erfolgreiche Decodierung der jeweiligen Nachricht auf der Empfängerseite weniger wichtig sind als die systematischen Bits.The channel encoder 2 is followed by a bit rate adaptation device 3 which punctures and / or repeats the bits supplied to it in accordance with a specific bit rate adaptation algorithm. Due to the lower importance or priority of the parity bits, the parity bits are conventionally preferably punctured for bit rate adaptation, since these are less important than the systematic bits for successful decoding of the respective message on the receiver side.
Der von der Bitratenanpassungseinrichtung 3 ausgegebene Bitstrom wird mit Hilfe eines Interleavers 4 verwürfelt, so dass die einzelnen Bits gemäß einem bestimmten Interleavingsche a zeitlich umgeordnet werden. Der Interleaver 4 hat zur Folge, dass bei dem von ihm ausgegebenen Bitstrom die Prioritäten der einzelnen Bits nicht mehr bekannt sind.The bit stream output by the bit rate adaptation device 3 is scrambled with the aid of an interleaver 4, so that the individual bits are rearranged in time according to a specific interleaving law a. The result of the interleaver 4 is that the priorities of the individual bits are no longer known in the bit stream output by it.
Die von dem Interleaver 4 ausgegebenen Bits werden einem Modulator 5 zugeführt, welcher abhängig von der jeweils ange- wendeten Modulationsart mehrere dieser Bits auf bestimmteThe bits output by the interleaver 4 are fed to a modulator 5 which, depending on the type of modulation used in each case, determines several of these bits
Symbole eines mehrdimensionalen Symbolraums abbildet und die Symbole an einen Empfänger überträgt. Bei einer QPSK- Modulation ("Quadrature Phase Shift Keying") werden jeweils zwei Bits auf vier gleichmäßig in einem zweidimensionalen Symbolraum verteilte Symbole aufgeteilt, während bei einerMaps symbols of a multidimensional symbol space and transmits the symbols to a receiver. In QPSK modulation ("Quadrature Phase Shift Keying"), two bits are each divided into four symbols evenly distributed in a two-dimensional symbol space, while in one
8PSK-Modulation drei Bits, bei einer 16QAM-Modulation ("Quadraturamplitudenmodulation") vier Bits und bei einer 64QAM- Modulation sechs Bits einem Symbol in einem zweidimensionalen Symbolraum zugewiesen werden.8PSK modulation three bits, with 16QAM modulation ("quadrature amplitude modulation") four bits and with a 64QAM Modulation six bits can be assigned to a symbol in a two-dimensional symbol space.
Die von dem Modulator 5 erzeugten Symbole werden in Form ei- nes Real- und Imaginärteils, welche eindeutig die Lage des jeweiligen Symbols in dem zweidimensionalen Symbolraum beschreiben, übertragen. Ein dem Modulator 5 nachgeschalteter Demultiplexer 7 verteilt die Symbole auf eventuell mehrere Kanäle, wo die Symbolfolge mit unterschiedlichen Kanalisie- rungs- bzw. Spreizcodes Wi ... WM codiert werden, was in Figur 1 in Form entsprechender Multiplizierer 8 dargestellt ist. Über einen Summierer 9 wird das Summensignal dieser unterschiedlich gespreizten Symbolfolgen generiert und ausgegeben.The symbols generated by the modulator 5 are transmitted in the form of a real and imaginary part, which clearly describe the position of the respective symbol in the two-dimensional symbol space. A demultiplexer 7 connected downstream of the modulator 5 distributes the symbols over possibly several channels, where the symbol sequence is coded with different channeling or spreading codes Wi ... W M , which is shown in FIG. 1 in the form of corresponding multipliers 8. The sum signal of these differently spread symbol sequences is generated and output via a summer 9.
Darüber hinaus ist gemäß Figur 1 eine mit der Abkürzung AMCS ( "Adaptive Modulation and Coding Scheines") versehene Steuereinheit 6 vorgesehen, welche das jeweils zu verwendende Modulationsalphabet des Modulators 5 sowie die Codierschemata und Coderaten des Kanalcodierers 2 und die Aufteilung auf die einzelnen Kanalisierungscodes durch den Demultiplexer 7 festlegt.In addition, according to FIG. 1, a control unit 6 is provided with the abbreviation AMCS ("Adaptive Modulation and Coding Scheines"), which controls the modulation alphabet of the modulator 5 to be used as well as the coding schemes and code rates of the channel encoder 2 and the division into the individual channelization codes sets the demultiplexer 7.
Die in Figur 1 gezeigte Sendepfadstruktur entspricht bei- spielsweise der für eine sogenannte HSDPA-Verbindung ("High Speed Downlink Packet Access") in UMTS-Mobilfunksytemen vorgesehenen Struktur der physikalischen Schicht. Dabei handelt es sich um eine paketvermittelte Verbindungsart, wobei zudem ein sogenanntes ARQ-Verfahren ("Automatic Repeat Request") zur Anwendung kommen kann, wobei der Empfänger (beispielsweise eine Mobilstation) eines Datenpakets bei einem fehlerhaften Empfang dieses Datenpakets eine erneute Übertragung desselben von dem Sender (beispielsweise einer Basisstation) anfordert, woraufhin der Sender eine Wiederholung des ursprüng- lieh gesendeten Datenpakets an den Empfänger sendet. Ein Problem bei der Funktion des in Figur 1 gezeigten Modulators 5 besteht darin, dass aufgrund der jeweils gewählten Modulationsart nicht alle dem Modulator 5 zugeführten Bits gleich sicher übertragen werden können, d.h. die Zuverlässig- keit der einzelnen Bits schwankt z.B. in Abhängigkeit von der Position des Symbols in dem Symbolraum, auf welche die einzelnen Bits abgebildet werden.The transmission path structure shown in FIG. 1 corresponds, for example, to the structure of the physical layer provided for a so-called HSDPA connection ("High Speed Downlink Packet Access") in UMTS mobile radio systems. This is a packet-switched connection type, and what is known as an ARQ process ("Automatic Repeat Request") can also be used, the receiver (for example a mobile station) of a data packet, if this data packet is incorrectly received, from retransmitting it Sender (for example a base station) requests, whereupon the transmitter sends a repetition of the originally sent data packet to the receiver. One problem with the function of the modulator 5 shown in FIG. 1 is that, due to the type of modulation chosen in each case, not all bits supplied to the modulator 5 can be transmitted with equal certainty, ie the reliability of the individual bits fluctuates, for example, depending on the position of the Symbols in the symbol space, on which the individual bits are mapped.
Dies soll nachfolgend näher unter Bezugnahme auf Figur 3A er- läutert werden, wobei in Figur 3A beispielhaft die Signalkonstellation bzw. der zweidi ensionale Symbolraum 12 für eine 16QAM-Modulation dargestellt ist. Dabei werden jeweils vier Bits ii, qi, i2 und q2 in der angegebenen Reihenfolge einem Symbol 13 des in Figur 3A gezeigten zweidimensionalen Symbolraums 12 zugeordnet, wobei die Art der Abbildung der einzelnen Bits auf die Symbole 13 als "Gray Mapping" bezeichnet wird. In Figur 3A sind jeweils diejenigen Spalten bzw. Zeilen von Symbolen mit einem Strich markiert, welche einem Bit ii oder i2 bzw. qi oder q2 mit dem Wert "1" entsprechen. Aus der Darstellung von Figur 3A ist ersichtlich, dass beispielsweise die Symbole mit i2 = "1" jeweils acht Nachbarn mit dem Wert i2 = "0" besitzen, während beispielsweise Symbole mit ii = "1" lediglich vier potentielle Nachbarn mit ii = "0" und somit auch nur vier direkte Entscheidungsschwellen besitzen. Dies hat zur Folge, dass die Symbole mit den Bits ii = "1" besser vor einer fehlerhaften Übertragung geschützt sind als die Symbole mit i2 = "1". Das Gleiche gilt auch beispielsweise für die Symbole qi = "1", welche eine größere Zuverlässigkeit aufweisen als Symbole mit q2 = "1". Grundsätz- lieh kann somit gesagt werden, dass bei der in Figur 3A gezeigten Signalkonstellation die Bits ii und qi eine größere Zuverlässigkeit hinsichtlich einer fehlerfreien Ermittlung des Informationsgehalts aufweisen als die Bits i2 bzw. q .This will be explained in more detail below with reference to FIG. 3A, the signal constellation or the two-dimensional symbol space 12 for 16QAM modulation being shown by way of example in FIG. 3A. In this case, four bits ii, qi, i 2 and q 2 are each assigned to a symbol 13 of the two-dimensional symbol space 12 shown in FIG. 3A, the type of mapping of the individual bits onto the symbols 13 being referred to as "gray mapping" , In FIG. 3A, those columns or rows of symbols are marked with a dash which correspond to a bit ii or i 2 or qi or q 2 with the value "1". 3A shows that, for example, the symbols with i 2 = "1" each have eight neighbors with the value i 2 = "0", while, for example, symbols with ii = "1" only have four potential neighbors with ii = "0" and therefore only four direct decision thresholds. As a result, the symbols with bits ii = "1" are better protected against incorrect transmission than the symbols with i 2 = "1". The same also applies, for example, to the symbols qi = "1", which have greater reliability than symbols with q 2 = "1". Basically, it can thus be said that in the signal constellation shown in FIG. 3A, bits ii and qi have greater reliability with regard to an error-free determination of the information content than bits i 2 and q, respectively.
In Figur 3B ist entsprechend beispielhaft die Signalkonstellation bzw. der zweidimensionale Symbolraum 12 für eine 64QAM-Modulation dargestellt. Dabei werden jeweils sechs Bits ii, qi i-2 <32, i3 und q4 in der angegebenen Reihenfolge einem Symbol 13 des in Figur 3A gezeigten zweidimensionalen Symbolraums 12 zugeordnet. Im Falle der 64QAM-Modulation können die einzelnen Symbole 13 aus den zuvor erläuterten Gründen drei unterschiedlichen Zuverlässigkeitsklassen zugeordnet werden. Alle Symbole mit ii = "1" oder qi = "1" weisen eine hohe Zuverlässigkeit bei der Übertragung auf. Alle Symbole mit i2 = "1" oder q2 = "1" weisen hingegen eine mittlere Zuverlässigkeit und alle Symbole mit i3 = "1" oder q3 = "1" eine niedri- ge Zuverlässigkeit auf.In FIG. 3B, the signal constellation or the two-dimensional symbol space 12 for 64QAM modulation is shown by way of example. There are six bits each ii, qi i- 2 <32, i 3 and q 4 are assigned in the order given to a symbol 13 of the two-dimensional symbol space 12 shown in FIG. 3A. In the case of 64QAM modulation, the individual symbols 13 can be assigned to three different reliability classes for the reasons explained above. All symbols with ii = "1" or qi = "1" have a high degree of reliability during transmission. All symbols with i 2 = "1" or q 2 = "1", on the other hand, have medium reliability and all symbols with i 3 = "1" or q 3 = "1" have low reliability.
Bei der in Figur 1 gezeigten Sendepfadstruktur tritt somit das Problem auf, dass einerseits Bits mit unterschiedlicher Priorität bzw. Wichtigkeit für die Decodierung der jeweiligen Nachricht vorgesehen sind und andererseits der Modulator 5 nicht sämtliche Bits gleich sicher übertragen bzw. auf gleich zuverlässige Symbole abbilden kann, welche dann in Form ihres Realteils Re bzw. ihrer In-Phase-Komponente und ihres Imaginärteils Im bzw. ihrer Quadratur-Komponente übermittelt wer- den, so dass gegebenenfalls Bits mit hoher Priorität auf Symbole oder Bitpositionen des Symbole mit niedriger Zuverlässigkeit abgebildet und übertragen werden, worunter die Datenübertragungssicherheit und Datenübertragungsqualität leidet.The problem thus arises in the transmission path structure shown in FIG. 1 that, on the one hand, bits with different priority or importance are provided for decoding the respective message and, on the other hand, the modulator 5 cannot transmit all bits equally securely or map them to equally reliable symbols, which are then transmitted in the form of their real part Re or their in-phase component and their imaginary part Im or their quadrature component, so that bits with high priority are possibly mapped and transmitted on symbols or bit positions of the symbols with low reliability , which affects data transmission security and data transmission quality.
Diesbezüglich wurde bereits vorgeschlagen, für jeden Übertragungsversuch eines Datenblocks eine spezifische Zuordnung der Bits auf die Symbole 13 des Symbolraums 12 vorzunehmen, so dass bei Einsatz einer geschickten ZuOrdnungsvorschrift nach mehreren Übertragungen eine Angleichung der Zuverlässigkeit der einzelnen Bits erzielt werden kann. Dies trifft jedoch nur dann zu, wenn ein Datenblock mehrfach wiederholt wird. Die Übertragungssicherheit bei der ersten Übertragung eines Datenblocks wird durch diesen Vorschlag nicht verbessert.In this regard, it has already been proposed to carry out a specific assignment of the bits to the symbols 13 of the symbol space 12 for each transmission attempt of a data block, so that the reliability of the individual bits can be harmonized if a clever allocation rule is used after several transmissions. However, this only applies if a data block is repeated several times. The transmission security during the first transmission of a data block is not improved by this proposal.
Ein weiterer Vorschlag ist in Figur 2 dargestellt, wobei nach dem Kanalcodierer bzw. Turbocodierer 2, welcher die Bits getrennt nach systematischen Bits S und Paritätbits P ausgibt, eine getrennte Verarbeitung der systematischen Bits und Paritätbits durchgeführt wird. Daher sind insbesondere zwei separate Interleaver 4a und 4b vorgesehen, wobei in einer Einrichtung 10 eine Parallel/Seriell-Umsetzung auf lediglich ei- nen Bitstrom derart stattfindet, dass eine möglichst intelligente Zuordnung der Bits mit verschiedenen Prioriäten bzw. Wichtigkeiten auf die Bitpositionen mit unterschiedlicher Zuverlässigkeit innerhalb der einzelnen Symbole erfolgen kann. Dabei werden die Bits mit höchster Priorität, d.h. die syste- matischen Bits S, bevorzugt auf die Bitpositionen mit höchster Zuverlässigkeit und die Bits mit niedrigster Priorität, d.h. die Paritätbits, auf die Bitpositionen mit geringster Zuverlässigkeit verteilt.A further proposal is shown in FIG. 2, whereby after the channel encoder or turbo encoder 2, which outputs the bits separately according to systematic bits S and parity bits P, separate processing of the systematic bits and parity bits is performed. Therefore, in particular, two separate interleavers 4a and 4b are provided, with a device 10 having a parallel / serial conversion to only one bit stream in such a way that the most intelligent possible assignment of the bits with different priorities or importance to the bit positions with different reliability can be done within the individual symbols. The bits with the highest priority, ie the systematic bits S, are preferably distributed to the bit positions with the highest reliability and the bits with the lowest priority, ie the parity bits, to the bit positions with the lowest reliability.
Bei einer Turbocodierung mit einer Coderate von beispielsweise 1/2 und bei Anwendung einer lβQAM-Modulation geht die Abbildung der pro codierten Datenblock zu übertragenden systematischen Bits und Paritätsbits exakt auf, da die Anzahl der zu besetzenden Positionen mit hoher Zuverlässigkeit und nied- riger Zuverlässigkeit in dem zweidimensionalen Symbolraum gleich groß ist. Da häufig mehr Bits mit höchster Priorität als Bitpositionen mit höchster Zuverlässigkeit vorhanden sind, ist jedoch in der Regel keine optimale Lösung möglich. Insbesondere ist eine Lösung erstrebenswert, bei welcher die Coderate (unter Berücksichtigung der durchgeführten Kanalcodierung und Ratenanpassung) unterschiedliche Werte annehmen kann.With turbo coding with a code rate of 1/2, for example, and when using 1βQAM modulation, the mapping of the systematic bits and parity bits to be transmitted per coded data block works out exactly, since the number of positions to be filled is highly reliable and of low reliability is the same size as the two-dimensional symbol space. Since there are often more bits with the highest priority than bit positions with the highest reliability, an optimal solution is usually not possible. In particular, a solution is desirable in which the code rate (taking into account the channel coding and rate adaptation carried out) can assume different values.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Anpassung der Bitrate eines in einem Kommunikationssystem zu übertragenden Bitstroms sowie eine Kommunikationsvorrichtung bereitzustellen, wobei die Datenübertragungsqualität und Datenübertragungssicherheit mit möglichst geringem Aufwand unabhängig von der jeweils gewählten Codera- te verbessert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. eine KommunikationsVorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 20 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.The present invention is therefore based on the object of providing a method for adapting the bit rate of a bit stream to be transmitted in a communication system and a communication device, the data transmission quality and data transmission security being able to be improved with as little effort as possible regardless of the code rate selected in each case. This object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1 or a communication device with the features of claim 20. The subclaims each define preferred and advantageous embodiments of the present invention.
Erfindungsgemäß werden die systematischen Bits auf Bitpositionen der Modulationssymbole mit einer hohen Zuverlässigkeit und, falls die Anzahl der Bitpositionen mit der hohen Zuver- lässigkeit nicht ausreichend ist, auf Bitpositionen mit einer niedrigeren Zuverlässigkeit abgebildet. Die Paritätbits werden hingegen auf die restlichen Bitpositionen mit der niedrigeren Zuverlässigkeit nach entsprechender Durchführung einer auf die Paritätbits bezogenen Bitratenanpassung abgebildet. Dabei werden die auf die Bitpositionen mit der niedrigerenAccording to the invention, the systematic bits are mapped to bit positions of the modulation symbols with a high degree of reliability and, if the number of bit positions with the high degree of reliability is not sufficient, to bit positions with a lower degree of reliability. The parity bits, on the other hand, are mapped to the remaining bit positions with the lower reliability after a corresponding bit rate adjustment has been carried out. The bit positions with the lower
Zuverlässigkeit abzubildenden systematischen Bits vorzugsweise möglichst gleichmäßig aus allen zu übertragenden systematischen Bits ausgewählt.Systematic bits to be mapped, preferably selected as uniformly as possible from all systematic bits to be transmitted.
Das zuvor beschriebene Prinzip kann auch auf mehr als zwei unterschiedliche Zuverlässigkeiten angewendet werden, wie sie beispielsweise bei einer 64QAM-Modulation vorkommen. Dabei können die systematischen Bits z.B. auf die Bitpositionen mit einer hohen Zuverlässigkeit und, falls die Anzahl der Bitpo- sitionen mit der hohen Zuverlässigkeit nicht ausreichend ist, auf die Bitpositionen mit einer mittleren Zuverlässigkeit abgebildet werden, während die Paritätbits auf die Bitpositionen mit einer niedrigen Zuverlässigkeit und die restlichen Bitpositionen mit der mittleren Zuverlässigkeit abgebildet werden. Ebenso können die Zuverlässigkeiten in eine erste Gruppe von Zuverlässigkeiten und eine zweite Gruppe von Zuverlässigkeiten unterteilt werden, wobei die in der ersten Gruppe enthaltenen Zuverlässigkeiten höher als die in der zweiten Gruppe enthaltenen Zuverlässigkeiten sind, so dass das zuvor beschriebene Verfahren entsprechend auf die den beiden Gruppen zugeordneten Bitpositionen angewendet werden kann. Zur Realisierung der Erfindung werden für unterschiedliche effektive Coderaten entsprechende Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Ratenanpassungseinrichtung, welche sie sys- tematischen Bits und Paritätbits des Kanalcodierers entsprechend dem zuvor beschriebenen Verfahren verarbeitet, vorgeschlagen.The principle described above can also be applied to more than two different reliabilities, such as occur with 64QAM modulation, for example. The systematic bits can be mapped, for example, to the bit positions with a high reliability and, if the number of bit positions with the high reliability is not sufficient, to the bit positions with a medium reliability, while the parity bits to the bit positions with a low reliability and the remaining bit positions are mapped with the average reliability. Likewise, the reliabilities can be divided into a first group of reliabilities and a second group of reliabilities, the reliabilities contained in the first group being higher than the reliabilities contained in the second group, so that the method described above applies accordingly to the two groups assigned bit positions can be applied. In order to implement the invention, corresponding exemplary embodiments of the rate adaptation device according to the invention, which processes systematic bits and parity bits of the channel encoder in accordance with the previously described method, are proposed for different effective code rates.
Die auf die Bitpositionen mit der hohen Zuverlässigkeit und die Bitpositionen mit der niedrigen bzw. niedrigeren Zuverlässigkeit abzubildenden Bits werden separaten Interleavern zugeführt, die vorzugsweise unterschiedlich ausgestaltet sind, um eine möglichst gute Verteilung der zu übertragenden Bits zu erzielen. Auch diesbezüglich werden entsprechende Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben. Dabei wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die verschiedenen Ausgestaltungen der Interleaver im Prinzip unabhängig von den zuvor beschriebenen Erfndungsgedanken sind und selbstverständlich auch in Kommunikationsvorrichtungen eingesetzt werden können, in denen die obigen Erfindungsgedanken nicht realisiert sind.The bits to be mapped to the bit positions with the high reliability and the bit positions with the low or lower reliability are fed to separate interleavers, which are preferably designed differently in order to achieve the best possible distribution of the bits to be transmitted. Corresponding exemplary embodiments are also described in detail in this regard. It is expressly pointed out that the various configurations of the interleaver are in principle independent of the previously described inventive concept and can of course also be used in communication devices in which the above inventive concept has not been implemented.
Die vorliegende Erfindung eignet sich bevorzugt zum Einsatz in Mobilfunksytemen, insbesondere zum Einsatz in UMTS- Mobilfunksystemen. Selbstverständlich ist jedoch die vorlie- gende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich beschränkt, sondern kann allgemein in jedem beliebigen KommunikationsSystem, wo systematische Bits und Paritätbits zu übertragen sind, Anwendung finden. Darüber hinaus ist von der vorliegenden Erfindung nicht nur die Senderseite, sondern auch die Empfängerseite betroffen, da empfängerseitig ein erfindungsgemäß verarbeitetes Empfangssignal ausgewertet werden muss .The present invention is preferably suitable for use in mobile radio systems, in particular for use in UMTS mobile radio systems. Of course, however, the present invention is not limited to this preferred area of application, but can generally be used in any communication system where systematic bits and parity bits are to be transmitted. In addition, not only the transmitter side, but also the receiver side is affected by the present invention, since on the receiver side a received signal processed according to the invention must be evaluated.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezug- nähme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert. Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer herkömmlichen Sendepfadstruktur eines Mobilfunksenders,The present invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing using preferred exemplary embodiments. FIG. 1 shows a simplified block diagram of a conventional transmission path structure of a mobile radio transmitter,
Figur 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer weite- ren herkömmlichen Sendepfadstruktur eines Mobilfunksenders,FIG. 2 shows a simplified block diagram of a further conventional transmission path structure of a mobile radio transmitter,
Figur 3A und Figur 3B zeigen die Signalkonstellation für eine 16QAM-Modulation bzw. eine 64QAM-Modulation,FIG. 3A and FIG. 3B show the signal constellation for a 16QAM modulation and a 64QAM modulation,
Figur 4 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild der Sendepfadstruktur eines Mobilfunksenders gemäß einem ersten Aus- führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,FIG. 4 shows a simplified block diagram of the transmission path structure of a mobile radio transmitter according to a first exemplary embodiment of the present invention,
Figur 5 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild der Sende- pfadstruktur eines Mobilfunksenders gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,FIG. 5 shows a simplified block diagram of the transmission path structure of a mobile radio transmitter according to a second exemplary embodiment of the present invention,
Figur 6 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild der Sendepfadstruktur eines Mobilfunksenders gemäß einem dritten Aus- führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,FIG. 6 shows a simplified block diagram of the transmission path structure of a mobile radio transmitter according to a third exemplary embodiment of the present invention,
Figur 7 zeigt eine Darstellung zur Verdeutlichung des Ein- schreibens von Bits in die in Figur 4 - Figur 6 gezeigten Interleaver gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,FIG. 7 shows an illustration to clarify the writing of bits into the interleaver shown in FIGS. 4 through 6 according to an embodiment of the present invention
Figur 8 zeigt eine Darstellung zur Verdeutlichung einer Verschiebung des Einschreibens von Bits in die in Figur 4 - Figur 6 gezeigten Interleaver und einer Verschiebung des Ausle- sens der Bits daraus gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,FIG. 8 shows an illustration to illustrate a shift in the writing of bits into the interleaver shown in FIGS. 4 through 6 and a shift in the reading out of the bits therefrom according to a further exemplary embodiment of the present invention,
Figur 9 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Vorgehensweise, um optimierte Spaltenvertauschungsalgorithmen für die in Figur 4 - Figur 6 gezeigten Interleaver zu ermitteln. Figur 10 zeigt ein Blockdiagramm für einen Ratenanpassungsalgorithmus,FIG. 9 shows a representation to explain a procedure for determining optimized column swapping algorithms for the interleaver shown in FIGS. 4 through 6. FIG. 10 shows a block diagram for a rate adjustment algorithm.
Figuren 11 bis 13 zeigen Diagramme zur Veranschaulichung ver- schiedener Varianten eines Ratenanpassungsalgorithmus, undFIGS. 11 to 13 show diagrams to illustrate different variants of a rate adjustment algorithm, and
Figur 14 zeigt ein Blockdiagramm für einen Ratanpassungsalgorithmus .Figure 14 shows a block diagram for a rate adjustment algorithm.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung wird eine Lösung vorgeschlagen, wie die von dem jeweiligen Kanalcodierer gelieferten systematischen Bits und Paritätbits für beliebige Coderaten auf die unterschiedliche Zuverlässigkeiten aufweisenden Bitpositionen der Symbole des jeweiligen Modulators, bei- spielsweise eines 16QAM-, 64QAM- oder 8PSK-Modulators etc., abzubilden sind, um bezogen auf die zu übertragenden Informationsbits eine möglichst geringe Bitfehlerrate zu erzielen. Dabei wird gemäß dem folgenden Schema vorgegangen:With the help of the present invention, a solution is proposed as to how the systematic bits and parity bits supplied by the respective channel encoder for any code rates on the bit positions of the symbols of the respective modulator, which have different reliabilities, for example a 16QAM, 64QAM or 8PSK modulator, etc. ., are to be reproduced in order to achieve the lowest possible bit error rate based on the information bits to be transmitted. The procedure is as follows:
(a) Es werden möglichst alle systematischen Bits auf Symbole bzw. Bitpositionen mit hoher bzw. höherer Zuverlässigkeit abgebildet.(a) If possible, all systematic bits are mapped onto symbols or bit positions with high or higher reliability.
(b) Reichen die zur Verfügung stehenden Bitpositionen mit ho- her Zuverlässigkeit für alle systematischen Bits nicht aus, werden die verbleibenden systematischen Bits auf Bitpositionen mit niedriger bzw. niedrigerer Zuverlässigkeit abgebildet, wobei die betroffenen systematischen Bits möglichst gleichmäßig bzw. gleichverteilt aus allen zu übertragenden systematischen Bits ausgewählt werden.(b) If the available bit positions with high reliability are not sufficient for all systematic bits, the remaining systematic bits are mapped to bit positions with low or lower reliability, the systematic bits concerned being distributed as evenly or equally as possible from all to be transmitted systematic bits can be selected.
(c) Die Paritätbits werden auf Symbole mit niedriger bzw. niedrigerer Zuverlässigkeit abgebildet, wobei die Anzahl der abzubildenden Paritätbits durch Ratenanpassung an die nach den Schritten (a) und (b) zur Verfügung stehenden Symbole an- gepasst wird. Für den Fall einer 16QAM-Modulation werden - wie bereits anhand Fig. 3A erläutert worden ist - lediglich Bitpositionen bzw. Symbole mit zwei unterschiedlichen übertragungsZuverlässigkeiten, nämlich mit hoher Zuverlässigkeit (H) und niedri- ger Zuverlässigkeit (L) , unterschieden. Das zuvor beschriebene Prinzip kann jedoch selbstverständlich auch auf andere, insbesondere höherwertige Modulationsarten mit mehr als zwei unterschiedlichen Zuverlässigkeiten angewendet werden. Dabei ist für den UMTS-HSDPA-Übertragungsstandard insbesondere die 64QAM-Modulation von Interesse.(c) The parity bits are mapped to symbols with low or lower reliability, the number of parity bits to be mapped being adapted to the symbols available according to steps (a) and (b) by rate adaptation. In the case of 16QAM modulation, as already explained with reference to FIG. 3A, only bit positions or symbols with two different transmission reliabilities, namely with high reliability (H) and low reliability (L), are distinguished. However, the principle described above can of course also be applied to other types of modulation, in particular of higher value, with more than two different reliabilities. 64QAM modulation is of particular interest for the UMTS-HSDPA transmission standard.
Bei der 64QAM-Modulation sind - wie bereits anhand Fig. 3B erläutert worden ist - Symbole bzw. Bitpositionen mit drei unterschiedlichen Zuverlässigkeiten, nämlich mit hoher, mitt- lerer und niedriger Zuverlässigkeit, vorhanden. Zur Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens können die systematischen Bits zunächst auf Bitpositionen der Modulationssymbole mit hoher Zuverlässigkeit und die Paritätbits auf Bitpositionen mit niedriger Zuverlässigkeit abgebildet. Die restlichen sys- tematischen Bits und Paritätbits werden dann gleichmäßig auf die Bitpositionen mit mittlerer Zuverlässigkeit abgebildet (wobei den systematischen Bits im Zweifelsfall der Vorzug gegeben wird) . Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die unterschiedlichen Zuverlässigkeiten derart zu gruppieren, dass lediglich zwei Klassen von Bits vorhanden sind, auf welche die obigen Schritte (a)-(c) angewendet werden können. Dabei ist es sinnvoll, in der einen Klasse die Bitpositionen mit hoher und mittlerer Zuverlässigkeit zusammenzufassen, während die andere Klasse den Bitpositionen mit niedriger Zuverläs- sigkeit entspricht. Die erste Klasse umfasst dann bei der 64QAM-Modulation doppelt so viele Symbole und Bits wie die zweite Klasse. Alternativ können die Bits mit mittlerer Zuverlässigkeit jeweils zur Hälfte der Bitklasse mit hoher und mit niedriger Zuverlässigkeit zugeschlagen werden. In diesem Fall entstehen zwei Klassen mit identischer Anzahl Bits und die Implementierung des Verfahrens kann völlig analog zur 16QAM erfolgen. Bei der 8PSK-Modulation gibt es wie bei der 16QAM-Modulation lediglich zwei unterschiedliche Zuverlässigkeiten, so dass die obigen Schritte (a)-(c) im Prinzip unverändert auch auf die 8PSK-Modulaiton übertragen werden können. Allerdings ist bei der 8PSK-Modulation die Anzahl der Bitpositionen mit hoher Zuverlässigkeit doppelt so hoch wie die Anzahl der Bitpositionen mit niedriger Zuverlässigkeit, was entsprechend bei der Ratenanpassung berücksichtigt werden muss.As already explained with reference to FIG. 3B, the 64QAM modulation has symbols or bit positions with three different reliabilities, namely with high, medium and low reliability. To apply the method described above, the systematic bits can first be mapped to bit positions of the modulation symbols with high reliability and the parity bits to bit positions with low reliability. The remaining systematic bits and parity bits are then mapped evenly to the bit positions with medium reliability (preference being given to the systematic bits if in doubt). Another possibility is to group the different reliabilities in such a way that there are only two classes of bits to which steps (a) - (c) above can be applied. It makes sense to combine the bit positions with high and medium reliability in one class, while the other class corresponds to the bit positions with low reliability. With 64QAM modulation, the first class then contains twice as many symbols and bits as the second class. Alternatively, half of the bits with medium reliability can be added to the bit class with high and low reliability. In this case, two classes with the same number of bits are created and the implementation of the method can be carried out completely analogously to the 16QAM. With the 8PSK modulation, as with the 16QAM modulation, there are only two different reliabilities, so that the above steps (a) - (c) can, in principle, also be transferred to the 8PSK modulation. However, with 8PSK modulation, the number of bit positions with high reliability is twice as high as the number of bit positions with low reliability, which must be taken into account accordingly in the rate adjustment.
Das zuvor beschriebene Verfahren ist vorzugsweise derart auszugestalten, dass "zusammengehörige" Bits auch zusammen ausgegeben werden. Dies bedeutet, dass systematische Bits, deren Position sich im Ausgabebitstrom des Kanalcodierers nur wenig unterscheiden, auch ähnliche Positionen im Bitstrom nachThe method described above should preferably be designed in such a way that "related" bits are also output together. This means that systematic bits whose positions differ only slightly in the output bit stream of the channel encoder also follow similar positions in the bit stream
Durchführung der Ratenanpassung, jedoch vor dem Interleaving, aufweisen. Dabei kann es durchaus vorkommen, dass benachbarte systematische Bits auf unterschiedliche Ausgabebitströme verteilt werden müssen, wobei jedoch auch dann die Positionsnum- mern dieser ursprünglich benachbarten systematischen Bits ähnlich sind. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass zusammengehörige Bits durch den nachfolgenden Interleaver auf weit voneinander entfernte Positionen verteilt werden, was insbesondere bei Fading bessere Übertragungseigenschaften ge- währleistet.Perform rate adjustment, but before interleaving. It may well happen that neighboring systematic bits have to be distributed over different output bit streams, although the position numbers of these originally neighboring systematic bits are then also similar. This measure ensures that bits belonging together are distributed to positions far apart from one another by the subsequent interleaver, which ensures better transmission properties, particularly in the case of fading.
Dieses Prinzip kann sowohl auf benachbarte systematische Bits als auch auf benachbarte Paritätbits und auch auf benachbarte systematische Bits und Paritätbits angewendet werden. Auch in diesen Fällen kann mit dieser Maßnahme nach dem Interleaving eine weite Separation benachbarter Bits erzielt werden. Dies ist relevant, da bei jeder zweiten Halbiteration der Kanalde- codierung systematische Bits zusammen mit den zugehörigen Paritätbits des entsprechenden Bitstroms mit ähnlicher Position im Ausgangsbitstrom des Kanalcodierers verwendet werden. Eine Fehldetektion ist umso wahrscheinlicher je mehr dieser Bits in der lokalen Umgebung schlecht übertragen wurden, was wie- derum wahrscheinlicher ist, wenn diese Bits zu ähnlichen Zeitpunkten über den jeweiligen Übertragungskanal gesendet wurden, da die Kanaleigenschaften typischerweise über relativ kurze Zeiträume korreliert sind.This principle can be applied both to adjacent systematic bits and to adjacent parity bits and also to adjacent systematic bits and parity bits. In these cases, too, this measure can be used to achieve a wide separation of adjacent bits after interleaving. This is relevant, since every second half iteration of the channel decoding systematic bits are used together with the associated parity bits of the corresponding bit stream with a similar position in the output bit stream of the channel encoder. The more of these bits were poorly transmitted in the local environment, the more likely it is to be incorrectly detected, which which is more likely if these bits were sent over the respective transmission channel at similar times, since the channel properties are typically correlated over relatively short periods of time.
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele zur Realisierung der zuvor beschriebenen Grundsätze für das Beispiel einer 16QAM-Modulation und einer Turbocodierung mit Coderate 1/3 erläutert, wobei - wie bereits erwähnt worden ist - die Erfindung selbstverständlich auch auf andere Modulationsarten übertragen werden kann. Des Weiteren wird nachfolgend davon ausgegangen, dass die Bits des jeweils vorgesehenen Kanalcodierer auf einen Bitstrom mit systematischen Bits und zwei Bitströme mit Paritätbits aufgeteilt werden, ohne dass jedoch die Erfindung hierauf beschränkt ist. Schließlich wird nachfolgend auch davon ausgegangen, dass ausschließlich Paritätbits punktiert werden, wobei jedoch im Prinzip die vorliegende Erfindung auch auf Ausführungsbeispiele angewendet werden kann, bei denen alternativ oder zusätzlich die systematischen Bits punktiert werden.Various exemplary embodiments for realizing the above-described principles for the example of 16QAM modulation and turbo coding with code rate 1/3 are explained below, wherein - as already mentioned - the invention can of course also be applied to other types of modulation. Furthermore, it is assumed below that the bits of the channel encoder provided in each case are divided into a bit stream with systematic bits and two bit streams with parity bits, but the invention is not restricted to this. Finally, it is also assumed below that only parity bits are punctured, although in principle the present invention can also be applied to exemplary embodiments in which the systematic bits are punctured alternatively or additionally.
Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden folgende Abkürzungen verwendet, wobei mit TTI-Intervall ("Transmission Time Interval") diejenige Zeitspanne bezeich- net wird, in der ein zusammen codierter Datenblock übertragen wird:The following abbreviations are used in the exemplary embodiments described below, the TTI interval (“Transmission Time Interval”) denoting the time period in which a data block coded together is transmitted:
N Anzahl der kanalcodierten Bits pro TTI-IntervallN number of channel-coded bits per TTI interval
X Anzahl der Tailbits pro TTT-Intervall N/3-X Anzahl der Informationsbits pro TTI-IntervallX number of tail bits per TTT interval N / 3-X number of information bits per TTI interval
A Anzahl der Symbole auf dem physikalischen KanalA Number of symbols on the physical channel
B Zeitliche Länge des TTI-IntervallsB Time length of the TTI interval
M Anzahl der unterschiedlichen ModulationssymboleM Number of different modulation symbols
Nach dem derzeitigen Stand der UMTS-Standardisierung beträgt X=4. Für den Fall der 16QAM-Modulation gilt zudem M=16. Daraus ergibt sich:According to the current state of UMTS standardization, X = 4. In the case of 16QAM modulation, M = 16 also applies. This results in:
Anzahl der Bits pro TTI-Intervall: A/B*log2(M)Number of bits per TTI interval: A / B * log 2 (M)
Anzahl der systematischen Bits: N/3 Anzahl der Paritätbits Nr. 1: N/3Number of systematic bits: N / 3 Number of parity bits No. 1: N / 3
Anzahl der Paritatbits Nr. 2: N/3Number of parity bits no.2: N / 3
Anzahl der Bits mit hoher Zuverlässigkeit pro TTI-Intervall: ZH=0,5*A/B*log2(M)Number of bits with high reliability per TTI interval: ZH = 0.5 * A / B * log 2 (M)
Anzahl der Bits mit niedriger Zuverlässigkeit pro TTI- Intervall : ZL=0,5*A/B*log2(M)Number of bits with low reliability per TTI interval: ZL = 0.5 * A / B * log 2 (M)
Effektive Coderate: Ce=(N/3-X)/(ZH+ZL)Effective code rate: Ce = (N / 3-X) / (ZH + ZL)
Für den Fall der 16QAM-Modulation gilt Z=Zh=ZL, d.h. die Wer- te für ZH und ZL sind identisch, da gleich viele Bitpositionen der Modulationssymbole mit hoher und niedriger Zuverlässigkeit vorhanden sind. Bei anderen Modulationsarten können jedoch die Werte für ZH und ZL - wie bereits beschrieben worden ist - voneinander abweichen.In the case of 16QAM modulation, Z = Zh = ZL, i.e. the values for ZH and ZL are identical, since there are the same number of bit positions of the modulation symbols with high and low reliability. With other types of modulation, however, the values for ZH and ZL can - as already described - differ from one another.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel für den Sendepfad eines Mobilfunksenders gemäß der vorliegenden Erfindung für eine effektive Coderate Ce>0,5 dargestellt.4 shows an exemplary embodiment for the transmission path of a mobile radio transmitter according to the present invention for an effective code rate Ce> 0.5.
Der von dem Kanalcodierer 2 ausgegebene Bitstrom wird mitThe bit stream output by the channel encoder 2 becomes with
Hilfe eines Demultiplexers 11 auf einen Bitstrom mit systematischen Bits Ξ, einen Bitstrom mit ersten Paritätbits Pl und einen Bitstrom mit zweiten Paritätbits P2 aufgeteilt. Die Funktion der in Fig. 1 gezeigten Bitratenanpassungseinrich- tung 3 wird von einer Mapping-Einrichtung 14, Ratenanpas- sungs-Einrichtungen 15 und 16 sowie einem Multiplexer 17 und einer Einrichtung 18 wahrgenommen, welche die zuvor beschrie- benen Schritte (a)-(c) vorbereiten, um die systematischen Bits S und die Paritätbits Pl, P2 bestmöglich nach den zuvor beschriebenen Regeln auf die Bitpositionen mit hoher bzw. niedriger Zuverlässigkeit der Symbole des Modulators 5 abzu- ) bilden zu können.Using a demultiplexer 11 divided into a bit stream with systematic bits Ξ, a bit stream with first parity bits P1 and a bit stream with second parity bits P2. The function of the bit rate adaptation device 3 shown in FIG. 1 is performed by a mapping device 14, rate adaptation devices 15 and 16, and a multiplexer 17 and a device 18 which describe the previously described Prepare the above steps (a) - (c) in order to be able to map the systematic bits S and the parity bits P1, P2 in the best possible way according to the rules described above to the bit positions with high or low reliability of the symbols of the modulator 5.
Dabei wird von der Mapping-Einrichtung 14 folgender Mapping- Algorithmus ausgeführt:The mapping device 14 executes the following mapping algorithm:
(100) S—eini(100) S — ai
(101) m=l(101) m = 1
(102) do while m≤Xi(102) do while m≤Xi
(103) e—e eminus(103) e — ee m inus
(104) if e<0 then(104) if e <0 then
(105) Punktiere Bit yim(105) Dot bit yim
(106) Setze Bit y2m auf X_n
Figure imgf000017_0001
(106) Set bit y2 m to X_n
Figure imgf000017_0001
(108) eise(108) ice
(109) Setze Bit yim auf X(109) Set bit yim to X
(110) Setze Bit y2m auf δ end if(110) Set bit y2 m to δ end if
(111) m=m+l end do(111) m = m + l end do
Die in dem obigen Mapping-Algorithmus verwendeten Parameter sind dabei folgendermaßen belegt:The parameters used in the mapping algorithm above are assigned as follows:
Xi=N/3Xi = N / 3
epιus=a*Xi
Figure imgf000017_0002
e p ι us = a * Xi
Figure imgf000017_0002
Der Parameter b zeigt an, ob die jeweils zu verarbeitenden Bits systematische Bits S (b=l) , erste Paritätsbits Pl (b=2) oder zweite Paritätbits P2 (b=3) sind. Der Parameter a wird in Abhängigkeit von b gewählt mit z.B. a=2 für b=2 und a=l für b=3. Mit der Funktion ABS wird eine Absolutwertbildung durchgeführt .The parameter b indicates whether the bits to be processed are systematic bits S (b = 1), first parity bits Pl (b = 2) or second parity bits P2 (b = 3). The parameter a is selected as a function of b with, for example, a = 2 for b = 2 and a = l for b = 3. The ABS function creates an absolute value.
Dieser Mapping-Algorithmus basiert auf der Berechnung eines Fehlerwerts e, der ein Maß für die Abweichung zwischen der augenblicklichen Punktierungsrate und der gewünschten Punktierungsrate ist, wobei zwei Aktualisierungsparameter eminus und epιus zur Anwendung kommen, mit deren Hilfe der Fehlerwert entweder um eminus verringert oder um epιus erhöht wird. Durch Auswertung des auf diese Weise jeweils aktualisierten Fehlerwerts e wird beurteilt, ob das jeweilige Eingangsbit xm übertragen werden soll oder nicht.This mapping algorithm is based on calculating an error value e, which is a measure for the deviation between the instantaneous puncturing rate and the desired puncture, two update parameter e m inus and e p ι us are used to with the aid of the error value either e m i nus is reduced or increased by e p ι us . By evaluating the error value e updated in this way, it is judged whether the respective input bit x m is to be transmitted or not.
Insbesondere wird in dem Schritt 100 zunächst der Fehlerwert e auf einen Anfangswert eini gesetzt, welcher den Fehler zwischen der augenblicklichen und der gewünschten Punktierungsrate zu Beginn des Verfahrens darstellt. Anschließend wird in einem Schritt 101 der Index des augenblicklich betrachteten Bits auf 1 gesetzt. Anschließend wird der in einer WHILE- Schleife 102 eingebettete Ablauf für sämtliche Xi Bits des jeweiligen Datenpakets Nr. i ausgeführt. Dabei wird in einem Schritt 103 für das Bit xm der Fehlerwert e aktualisiert, wobei hierzu die Differenz zwischen dem augenblicklichen Fehlerwert und dem Aktualisierungsparameter eminus berechnet wird. Ist das Ergebnis e≤O (Schritt 104), wird das entsprechende Ausgangsbit ylm des oberen Ausgangsbitstroms der Einrichtung 14 punktiert (Schritt 105) , während das entsprechende Ausgangsbit y2m des unteren Ausgangsbitstroms der Einrichtung 14 auf den Wert des Eingangsbits xm gesetzt wird (Schritt 106) . Anschließend wird der entsprechende Fehlerwert e um den Aktualisierungsparameter ePιus erhöht (Schritt 107) . Gilt hingegen e>0 (Schritt 108) , wird das Ausgangsbit ylm auf den Wert des Eingangsbits xm und das Ausgangsbit y2m auf einen Füllwert δ gesetzt (Schritte 109, 110).In particular, in step 100 the error value e is initially set to an initial value ei n i, which represents the error between the instantaneous and the desired puncturing rate at the beginning of the method. The index of the currently viewed bit is then set to 1 in a step 101. The sequence embedded in a WHILE loop 102 is then carried out for all Xi bits of the respective data packet no. I. In this case is updated in a step 103 for bit x m of the error value e, for which purpose the difference is calculated between the instantaneous error value and the updated parameter e m i nus. If the result is e≤O (step 104), the corresponding output bit yl m of the upper output bit stream of the device 14 is punctured (step 105), while the corresponding output bit y2 m of the lower output bit stream of the device 14 is set to the value of the input bit x m (Step 106). The corresponding error value e is then increased by the update parameter e P ι us (step 107). However, if e> 0 (step 108), the output bit yl m is set to the value of the input bit x m and the output bit y2 m to a fill value δ (steps 109, 110).
Der Füllwert δ kennzeichnet zu punktierende Bits im zweiten Ausgangsbitstrom y2 und wird verwendet, um die Bitreihenfolge vorerst unverändert beizubehalten. Der von der Mapping- Einrichtung ausgegebene zweite (untere) Ausgangsbitstrom y2 wird zusammen mit den von den Ratenanpassungs-Einrichtungen 15 und 16 ausgegebenen Bitströmen von einem Multiplexer 17 zu einem gemeinsamen Bitstrom zusammengefasst . Alle Bits, welche in diesem Bitstrom den Füllwert δ aufweisen, werden dann von einer dem Multiplexer 17 nachgeschalteten Einrichtung 18 aus dem Bitstrom entfernt und somit punktiert.The fill value δ identifies bits to be punctured in the second output bit stream y2 and is used to determine the bit order initially unchanged. The second (lower) output bit stream y2 output by the mapping device is combined with the bit streams output by the rate adaptation devices 15 and 16 by a multiplexer 17 to form a common bit stream. All bits which have the fill value δ in this bit stream are then removed from the bit stream by a device 18 connected downstream of the multiplexer 17 and thus punctured.
Zum Abschluss des Mapping-Algorithmus wird der Index m des zu verarbeitenden Bits inkrementiert (Schritt 111) .At the end of the mapping algorithm, the index m of the bit to be processed is incremented (step 111).
Der oben beschriebene Mapping-Algorithmus basiert auf einem herkömmlichen Punktierungsalgorithmus, bei dem eine bestimmte Anzahl von Eingangsbits auf eine geringere Anzahl von Ausgangsbits abgebildet wird, indem so gleichmäßig wie möglich entsprechende Bits aus dem Eingangsbitstrom entfernt werden. Durch die zuvor erläuterte Erweiterung dieses Algorithmus auf zwei Ausgangsbitströme eignet sich dieser Algorithmus nicht nur zur Ratenanpassung, sondern auch zum Demultiplexen von Bits auf den zweiten Ausgangsbitstrom, mit dem die aus dem primären Bitstrom entfernten Bits übertragen werden. Für die Leistungsfähigkeit des ÜbertragungsSystems ist entscheidend, dass die selektierten Bits bezüglich ihres Informationsge- halts möglichst wenig korreliert sind, was durch eine möglichst gleichmäßige Wahl des Abstands zwischen jeweils zwei punktierten Bits oder zwischen jeweils zwei von dem einen Bitstrom yl auf den anderen Bitstrom y2 gebrachten Bits erreicht wird.The mapping algorithm described above is based on a conventional puncturing algorithm in which a certain number of input bits are mapped to a smaller number of output bits by removing corresponding bits from the input bit stream as evenly as possible. Due to the expansion of this algorithm to two output bit streams explained above, this algorithm is not only suitable for rate adaptation, but also for demultiplexing bits onto the second output bit stream, with which the bits removed from the primary bit stream are transmitted. It is crucial for the performance of the transmission system that the selected bits are correlated as little as possible with regard to their information content, which is achieved by choosing the distance between two punctured bits or between two bit streams y1 and bitstream y2 as evenly as possible Bits is reached.
Zuvor wurde anhand des Mapping-Algorithmus die Funktion der Mapping-Einrichtung 14, welcher die systematischen Bits S zugeführt sind, beschrieben. Von den Ratenanpassungs- Einrichtungen 15 und 16 werden die ersten Paritätbits Pl bzw. die zweiten Paritätbits P2 jeweils einem Ratenanpassungs- Algorithmus unterzogen, welcher ähnlich zu dem zuvor beschriebenen Mapping-Algorithmus ist, jedoch mit der Ausnahme, dass jeweils der entsprechende Eingangsbitstrom durch möglichst gleichmäßiges Entfernen bzw. Punktieren von Bits auf lediglich einen Ausgangsbitstrom abgebildet wird. D.h. der Ratenanpassungs-Algorithmus entspricht dem obigen Mapping- Algorithmus ohne den Schritten 106 und 110, wobei zudem im Schritt 105 vorzugsweise das entsprechende Bit nicht sofort punktiert, sondern zunächst auf den Füllwert δ gesetzt wird.The function of the mapping device 14, to which the systematic bits S are supplied, was previously described using the mapping algorithm. The first parity bits P1 and the second parity bits P2 are each subjected to a rate adjustment algorithm by the rate adjustment devices 15 and 16, which is similar to the mapping algorithm described above, but with the exception that that in each case the corresponding input bit stream is mapped onto only one output bit stream by removing or puncturing bits as uniformly as possible. That is, the rate adjustment algorithm corresponds to the above mapping algorithm without steps 106 and 110, wherein in addition in step 105 the corresponding bit is preferably not punctured immediately, but is first set to the fill value δ.
Die Punktierungs-Einrichtung 15 führt dabei den Ratenanpas- sungs-Algorithmus bezüglich der ersten Paritätbits Pl mit folgenden Parametern aus:The puncturing device 15 executes the rate adjustment algorithm with respect to the first parity bits P1 with the following parameters:
Xi=N/3Xi = N / 3
epιus=a*Xi eminus=a*ABS(dNl) mit dNl=N/3-FLOOR(Z/2 ) +FLOOR(0, 5* (N/3-Z) )e p ι us = a * Xi e minus = a * ABS (dNl) with dNl = N / 3-FLOOR (Z / 2) + FLOOR (0, 5 * (N / 3-Z))
Die Funktion FLOOR bewirkt ein Abrunden des jeweils in Klammern stehenden Arguments auf den nächst kleineren ganzzahli- gen Wert.The FLOOR function rounds off the argument in parentheses to the next smaller integer value.
Die obigen Parameter gelten mit Ausnahme von dem Wert für eminus auch für den von der Punktierungseinrichtung 16 bezüglich der zweiten Paritätbits P2 ausgeführten Ratenanpas- sungs-Algorithmus, wobei hier gilt:The above parameters apply with the exception of the value for e m inus and for the respect of the puncturing device 16 of the second parity bits P2 Ratenanpas- Sung-algorithm performed, with the proviso here:
eminus=a*ABS(dN2) mit dN2=N/3-CEIL (Z/2 ) +CEIL (0 , 5* (N/3-Z) )e m inus = a * ABS (dN2) with dN2 = N / 3-CEIL (Z / 2) + CEIL (0, 5 * (N / 3-Z))
Dabei bewirkt die Funktion CEIL ein Aufrunden des in Klammern stehenden Arguments auf den nächst größeren ganzzahligen Wert.The CEIL function rounds the argument in brackets up to the next larger integer value.
Wie bereits kurz erwähnt worden ist, werden der zweite Ausgangsbitstrom y2 der Mapping-Einrichtung 14 sowie die Aus- gangsbitströme der Punktierungs-Einrichtungen 15, 16 von dem Multiplexer 17 zu einem gemeinsamen Bitstrom zusammengefasst , in dem anschließend von der Einrichtung 18 alle Bits, denen zuvor der Füllwert δ zugewiesen worden ist, entfernt werden.As has already been briefly mentioned, the multiplexer 17 combines the second output bit stream y2 of the mapping device 14 and the output bit streams of the puncturing devices 15, 16 into a common bit stream, in which the device 18 then removes all the bits to which the fill value δ has previously been assigned.
Der von der Mapping-Einrichtung 14 ausgegebene erste (obere) Ausgangsbitstrom yl wird einem ersten Interleaver 4a zugeführt, welcher die entsprechenden Bits gemäß einem bestimmten Schema zur Abbildung auf Bitpositionen mit hoher Zuverlässigkeit (nachfolgend auch als H-Bitpositionen bezeichnet) des 16QAM-Modulators 5 umordnet. Die von der Einrichtung 18 aus- gegebenen Bits sollen hingegen auf Bitpositionen mit niedriger Zuverlässigkeit des Modulators 5 abgebildet werden (nachfolgend auch als L-Bitpositionen bezeichnet) , so dass für diese Bits ein separater Interleaver 4b vorgesehen ist, welcher eine gewünschte Umordnung vornimmt.The first (upper) output bit stream y1 output by the mapping device 14 is fed to a first interleaver 4a which, according to a certain scheme, maps the corresponding bits to high-reliability bit positions (hereinafter also referred to as H-bit positions) of the 16QAM modulator 5 reorders. The bits output by the device 18, on the other hand, are to be mapped to bit positions with low reliability of the modulator 5 (hereinafter also referred to as L-bit positions), so that a separate interleaver 4b is provided for these bits, which carries out a desired rearrangement.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für eine effektive Coderate Ce im Bereich l/3<Ce<0,5 dargestellt.FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the present invention for an effective code rate Ce in the range 1/3 <Ce <0.5.
Im Gegensatz zu Fig. 4 sind zwei Mapping-Einrichtungen 19,20 vorgesehen. Die Mapping-Einrichtung 19, welcher die ersten Paritätbits Pl zugeführt sind, führt den zuvor erläuterten Mapping-Algorithmus mit folgenden Parametern aus:In contrast to FIG. 4, two mapping devices 19, 20 are provided. The mapping device 19, to which the first parity bits P1 are fed, executes the mapping algorithm explained above with the following parameters:
Xi=N/3Xi = N / 3
Figure imgf000021_0001
eminus=a*ABS(dN3) mit dN3=FLOOR (0, 5* (Z-N/3 ) )
Figure imgf000021_0001
e minus = a * ABS (dN3) with dN3 = FLOOR (0, 5 * (ZN / 3))
Die Mapping-Einrichtung 20, welcher die zweiten Paritätbits P2 zugeführt sind, führt den zuvor erläuterten Mapping- Algorithmus hingegen mit folgenden Parametern aus:In contrast, the mapping device 20, to which the second parity bits P2 are supplied, executes the mapping algorithm explained above with the following parameters:
Xi=N/3 eini=b
Figure imgf000021_0002
eminus=a*ABS(dN4) mit dN4=CEIL ( 0 , 5* (Z-N/3) ) Die beiden Mapping-Einrichtungen 19, 20 liefern jeweils wie zuvor beschrieben zwei Ausgangsbitströme yl, y2, wobei der erste Ausgangsbitstrom yl der Mapping-Einrichtung 19 einer Ratenanpassungs-Einrichtung 21 zugeführt ist, welche die entsprechenden Bits dem oben beschriebenen Ratenanpassungs- Algorithmus mit folgenden Parametern unterzieht:
Xi = N / 3 e ini = b
Figure imgf000021_0002
eminus = a * ABS (dN4) with dN4 = CEIL (0, 5 * (ZN / 3)) The two mapping devices 19, 20 each deliver two output bit streams yl, y2, as described above, the first output bit stream yl being supplied to the mapping device 19 of a rate adjustment device 21 which supplies the corresponding bits to the rate adjustment algorithm described above with the following parameters subjects:
Xi=N/3-FLOOR(0,5*(Z-N/3) ) eini=b ePιus=a*Xi eminus=a*ABS(dNl) mit dNl=N/3-FLOOR(0, 5* (Z-N/3) ) -FLOOR(Z/2)Xi = N / 3-FLOOR (0.5 * (ZN / 3)) e ini = be P ι us = a * Xi e minus = a * ABS (dNl) with dNl = N / 3-FLOOR (0.5 * (ZN / 3)) -FLOOR (Z / 2)
Der erste Ausgangsbitstrom yl der Mapping-Einrichtung 20 ist hingegen einer Ratenanpassungs-Einrichtung 22 zugeführt, welche die entsprechenden Bits dem Ratenanpassungs-Algorithmus mit folgenden Parametern unterzieht:The first output bit stream y1 of the mapping device 20, on the other hand, is fed to a rate adjustment device 22, which subjects the corresponding bits to the rate adjustment algorithm with the following parameters:
Xi=N/3-CEIL(0,5* (Z-N/3) ) eini=bXi = N / 3-CEIL (0.5 * (ZN / 3)) e ini = b
Figure imgf000022_0001
mit dN2=N/3-CEIL (0 , 5* (Z-N/3 ) ) -CEIL (Z/2 )
Figure imgf000022_0001
with dN2 = N / 3-CEIL (0, 5 * (ZN / 3)) -CEIL (Z / 2)
Die Ausgangsbits der beiden Ratenanpassungs-Einrichtungen 21, 22 werden von einem Multiplexer 25 zu einem gemeinsamen Datenstrom zusammengefasst und dem Interleaver 4b zur Umordnung und Abbildung auf die Bitpositionen mit niedriger Zuverlässigkeit des Modulators 5 zugeführt.The output bits of the two rate adjustment devices 21, 22 are combined by a multiplexer 25 to form a common data stream and fed to the interleaver 4b for reordering and mapping to the bit positions of the modulator 5 with low reliability.
Die zweiten Ausgangsbitströme y2 der Mapping-Einrichtungen 19, 20 sind hingegen zusammen mit den systematischen Bits S einem Multiplexer 23 zugeführt, welcher daraus einen gemeinsamen Datenstrom erzeugt, wobei eine Einrichtung 24 anschließend alle Bits mit dem Füllwert δ entfernt, ehe die verblei- benden Bits dem Interleaver 4a zur zeitlichen Umordnung und Abbildung auf die Bitpositionen mit hoher Zuverlässigkeit des Modulators 5 zugeführt werden. In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für eine effektive Coderate Ce≤l/3 dargestellt.The second output bit streams y2 of the mapping devices 19, 20, on the other hand, are fed together with the systematic bits S to a multiplexer 23, which generates a common data stream therefrom, a device 24 subsequently removing all bits with the fill value δ before the remaining bits the interleaver 4a for temporal rearrangement and mapping to the bit positions with high reliability of the modulator 5 are supplied. FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the present invention for an effective code rate Ce≤l / 3.
Dieses Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel, wobei jedoch für die systematischen Bits S eine zusätzliche Ratenanpassungs-Einrichtung 26 vorgesehen ist, welche den Ratenanpassungs-Algorithmus mit folgenden Parametern durchführt :This exemplary embodiment largely corresponds to the exemplary embodiment shown in FIG. 5, but an additional rate adjustment device 26 is provided for the systematic bits S, which performs the rate adjustment algorithm with the following parameters:
Xi=N/ 3Xi = N / 3
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000023_0001
Im Gegensatz zu den in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispielen werden jedoch die durch den Ratenanpassungs- Algorithmus selektierten Bits nicht punktiert, sondern repetiert.In contrast to the exemplary embodiments shown in FIGS. 4 and 5, however, the bits selected by the rate adaptation algorithm are not punctured, but repeated.
Auch die beiden Ratenanpassungs-Einrichtungen 21, 22 führen im Gegensatz zu Fig. 5 eine Bitrepetierung durch, wobei die Ratenanpassungs-Einrichtung 21 folgende Parameter verwendet:In contrast to FIG. 5, the two rate adjustment devices 21, 22 also perform bit repetition, the rate adjustment device 21 using the following parameters:
Xι=N/3-FLOOR(0,5* (Z/3) ) eini=bXι = N / 3-FLOOR (0.5 * (Z / 3)) ei n i = b
Figure imgf000023_0002
mit dNl=FL00R (Z/2 ) -N/3+FLOOR (0 , 5*Z/3 )
Figure imgf000023_0002
with dNl = FL00R (Z / 2) -N / 3 + FLOOR (0, 5 * Z / 3)
Die Ratenanpassungs-Einrichtung 22 verwendet gemäß Fig. 6 folgende Parameter:The rate adjustment device 22 uses the following parameters according to FIG. 6:
Xi=N/3-CEIL(0,5*Z/3)Xi = N / 3 CEIL (0.5 * Z / 3)
epιus=a*Xi eminus=a*ABS(dN2) mit dN2=CEIL (Z/2) -N/3+CEIL (0, 5*Z/3 ) Der Mapping-Algorithmus der Mapping-Einrichtung 19 wird mit folgenden Parametern durchgeführt:e p ι us = a * Xi eminus = a * ABS (dN2) with dN2 = CEIL (Z / 2) -N / 3 + CEIL (0, 5 * Z / 3) The mapping algorithm of the mapping device 19 is carried out with the following parameters:
Xi=N/ 3 eini=b epius=a*Xi eminus=a*ABS(dN4) mit dN4=FLOOR(0 , 5*Z/3 )Xi = N / 3 e ini = be p ius = a * Xi e m i nus = a * ABS (dN4) with dN4 = FLOOR (0, 5 * Z / 3)
Die Mapping-Einrichtung 20 führt hingegen den Mapping- Algorithmus mit folgenden Parametern aus:The mapping device 20, on the other hand, executes the mapping algorithm with the following parameters:
Xi=N/3 eini=
Figure imgf000024_0001
eminus=a*ABS(dN5) mit dN5=CEIL (0, 5*Z/3 )
Xi = N / 3 i n i =
Figure imgf000024_0001
e minus = a * ABS (dN5) with dN5 = CEIL (0, 5 * Z / 3)
Ansonsten kann hinsichtlich des in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiels auf die Ausführungen zu Fig. 5 verwiesen werden.Otherwise, with regard to the exemplary embodiment shown in FIG. 6, reference may be made to the statements relating to FIG. 5.
Den in Fig. 4 bis Fig. 6 gezeigten Ausührungsbeispielen ist gemeinsam, dass jeweils die von dem Interleaver 4a ausgegebenen Bits auf Symbole oder Bitpositionen des 16QAM-Modulators 5 mit hoher Zuverlässigkeit abgebildet werden, während die von dem Interleaver 4b ausgegebenen Bits auf die weniger gut geschützten Bitpositionen mit niedriger Zuverlässigkeit abgebildet werden.What is common to the exemplary embodiments shown in FIGS. 4 to 6 is that the bits output by the interleaver 4a are mapped to symbols or bit positions of the 16QAM modulator 5 with high reliability, while the bits output by the interleaver 4b to the less well protected bit positions are mapped with low reliability.
Die in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiele kön- nen auch derart abgewandelt werden, dass die Funktionsblöcke 19 und 21 oder die Funktionsblöcke 20 und 22 vertauscht werden. Ebenso ist eine Integration der Funktionsblöcke 21 und 22 in die Funktionsblöcke 19 bzw. 20 möglich.The exemplary embodiments shown in FIGS. 5 and 6 can also be modified in such a way that the function blocks 19 and 21 or the function blocks 20 and 22 are interchanged. Integration of the function blocks 21 and 22 into the function blocks 19 and 20 is also possible.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Kennzeichnend für diese Ausführungsbeispiele ist, dass hierbei nicht von einer so genannten Blockverar- beitung ausgegangen wird, d.h. dass die einzelnen Bits nicht blockweise den verschiedenen Einheiten, z.B. zur Durchführung der Ratenanpassungs- und Mapping-Algorith en etc., zugeführt werden, sondern dass im Wesentlichen ein Block diese Funktio- nen nacheinander für alle zugeführten Bits ausführt. Als Ergebnis wird am Ende nacheinander jedes einzelne Bit eingelesen, bearbeitet, d.h. punktiert oder repetiert, und auf dem passenden Ausgang ausgegeben. Wie auch bei den oben besprochenen Ausführungsbeispielen kommen für eine konkrete Imple- mentierung in einer Sende- oder Empfangseinrichtung verschiedene Implementierungsoptionen in Frage, auf die aber im Rahmen dieser Beschreibung nicht näher eingegangen wird.Further exemplary embodiments of the invention are described below. It is characteristic of these exemplary embodiments that this does not involve a so-called block processing. processing is assumed, ie that the individual bits are not supplied in blocks to the various units, for example for carrying out the rate adaptation and mapping algorithms, etc., but rather that essentially one block executes these functions in succession for all supplied bits. As a result, each individual bit is read in at the end, processed, ie punctured or repeated, and output on the appropriate output. As with the exemplary embodiments discussed above, various implementation options come into question for a specific implementation in a transmitting or receiving device, but these are not dealt with in more detail in the context of this description.
Im Rahmen dieser Beschreibung wird davon ausgegangen, dass der Turbokodierer die auszugebenden Bits in der Reihenfolge S(l), PICL), P2(l), S(2), Pl(2), P2(2), ... ausgibt, wobei S(i) bzw. Pl(i) oder P2(i) das systematische Bit Nr. i bzw. das Paritätbit Nr. i des ersten oder zweiten Paritätbitstroms bezeichnet. Eine Anpassung an andere Reihenfolgen ist aber ebenso denkbar.In the context of this description it is assumed that the turbo encoder outputs the bits to be output in the sequence S (1), PICL), P2 (1), S (2), Pl (2), P2 (2), ... where S (i) or Pl (i) or P2 (i) denotes the systematic bit no. i or the parity bit no. i of the first or second parity bit stream. An adaptation to other orders is also conceivable.
Das Verfahren läuft dann in den folgenden Schritten ab:The process then proceeds in the following steps:
(200) Initialisiere die nachfolgend verwendeten Parame- ter, (je nach verwendetem Algorithmus können dies insbesondere die Parametersätze e, eιni, eminus und epιus sein, wobei dies im Folgenden noch genauer beschrieben wird. Zusätzlich sind geeignete Schleifenzähler zu initialisieren, auf die hier nicht näher eingegangen wird. Grundsätzlich kann die Initialisie- rung analog zu den obigen Algorithmen erfolgen) .(200) Initialize the parameters used below (depending on the algorithm used, these can in particular be the parameter sets e, eι n i, e m i nu s and e p ι us , which are described in more detail below initialize suitable loop counters, which are not discussed in more detail here. Basically, the initialization can be carried out analogously to the above algorithms).
(201) Lese ein Bit vom Eingang ein und bestimme seine Zugehörigkeit zu einer Klasse, wie z.B. Systematische Bits S und Paritätbits Pl oder P2.(201) Read a bit from the input and determine its membership in a class, e.g. Systematic bits S and parity bits P1 or P2.
(202) Bestimme anhand der Klasse des Bits die Ratenanpas- sung für dieses Bit, d.h. ob das Bit punktiert wird, ob es übertragen oder sogar repetiert wird (und wenn ja gegebene- nenfalls wie oft) . (203) Bestimme anhand der Klasse des Bits, auf welchen Ausgangsbitstrom das Bit (bei Repetierung gegebenenfalls die Bits) ausgegeben werden soll.(202) Use the class of the bit to determine the rate adaptation for this bit, ie whether the bit is punctured, whether it is transmitted or even repeated (and if so, how often). (203) Use the class of the bit to determine the output bit stream to which the bit (or, if repeated, the bits) should be output.
(204) Wiederhole Schritte 201 bis 203, bis alle Bit bear- beitet sind.(204) Repeat steps 201 to 203 until all bits have been processed.
Der Ratenanpassungs-Algorithmus im Schritt 202 kann dabei derselbe Algorithmus wie bereits oben oder in der derzeit gültigender Spezifikation von UMTS beschrieben sein. Dabei werden aber für jede Klasse von Bits unterschiedliche Sätze von Parametern für die Variablen e, eini, eminus und epιus verwendet. Dies lässt sich einfach realisieren, wenn diese Parameter mit einem Index versehen werden, der die Klasse der gerade bearbeiteten Bits bezeichnet Dies entspricht dem bereits eingeführten Parameter b.The rate adjustment algorithm in step 202 can be the same algorithm as described above or in the currently valid specification of UMTS. However, different sets of parameters for the variables e, ei n i, e m i nus and e p ι us are used for each class of bits. This can be easily achieved if these parameters are provided with an index that designates the class of the bits currently being processed. This corresponds to the parameter b already introduced.
Auch der Mapping-Algorithmus im Schritt 203 kann ebenso derselbe Algorithmus wie bereits oben beschrieben sein. Auch hier werden für jede Klasse von Bits unterschiedliche Sätze von Parametern für die Variablen e, eini, eminUs und epιus verwendet. Dies lässt sich auf analoge Weise einfach realisieren, wenn diese Parameter mit einem Index versehen werden, der die Klasse der gerade bearbeiteten Bits bezeichnet, wobei dies wiederum dem bereits eingeführten Parameter b ent- spricht. Für jede Klasse von Eingangsbits werden dabei Ausgangsbitströme definiert. Falls einer Klasse nur ein Ausgangsbitstrom zugeordnet wird, werden alle Bits dieser Klasse auf diesen Ausgangsbitstrom ausgegeben. Werden einer Klasse zwei Ausgangsbitströme zugeordnet, so werden die Bits gemäß dem oben vorgestellten Mapping-Algorithmus auf die beiden Ausgangsbitströme aufgeteilt. Allerdings ist es in diesem Ausführungsbeispiel nicht nötig, den Wert Ö als "Füllwert" zu verwenden. Da die Bits sequentiell verarbeitet werden, nicht blockweise, ist a priori sichergestellt, dass die Bits in der korrekten Reihenfolge in die Ausgangsbitströme gelangen. Der Algorithmus lässt sich auch auf mehr als zwei Ausgangsbitströme erweitern, beispielsweise indem mehrere Auswahlvorgän- ge hintereinander durchgeführt werden. Allerdings wird das in der Regel kaum nötig sein (außer es existieren von einer Klasse so viele Bits, dass mehr als zwei Ausgangsbitströme verwendet werden müssen) .The mapping algorithm in step 203 can also be the same algorithm as already described above. Here too, different sets of parameters for the variables e, eini, e m i nU s and e p ι us are used for each class of bits. This can be easily achieved in an analogous manner if these parameters are provided with an index which denotes the class of the bits just processed, which in turn corresponds to the parameter b already introduced. Output bit streams are defined for each class of input bits. If only one output bit stream is assigned to a class, all bits of this class are output to this output bit stream. If two output bit streams are assigned to a class, the bits are divided between the two output bit streams according to the mapping algorithm presented above. However, in this exemplary embodiment it is not necessary to use the value Ö as the “fill value”. Since the bits are processed sequentially, not in blocks, it is ensured a priori that the bits get into the output bit streams in the correct order. The algorithm can also be expanded to more than two output bit streams, for example by using several selection processes. be carried out consecutively. However, this will rarely be necessary (unless there are so many bits in a class that more than two output bit streams must be used).
In der bisherigen Beschreibung ist das soeben geschilderte Ausführungsbeispiel äquivalent zu den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es lässt sich aber leicht noch weiter variieren, was zwar auch in der bisher angeführten Nomenkla- tur möglich ist, aber hier vielleicht leichter dargestellt werden kann. Die folgenden Ausführungsbeispiele sollen daher nicht als auf diese Nomenklatur beschränkt angesehen werden.In the description so far, the exemplary embodiment just described is equivalent to the exemplary embodiments already described. However, it can easily be varied even further, which is also possible in the previous nomenclature, but it may be easier to show here. The following exemplary embodiments should therefore not be regarded as being restricted to this nomenclature.
Nach den bisher beschriebenen Verfahren werden der Ratenan- passungs-Vorgang und der Mapping-Vorgang unabhängig voneinander durchgeführt. Dies muss aber nicht in allen Fällen optimal sein. Vielmehr kann es günstig sein, die beiden Algorithmen in Abhängigkeit voneinander durchzuführen. Betrachten wir beispielsweise den Fall, dass eine Klasse von Bits sowohl punktiert werden muss als auch auf zwei unterschiedliche Ausgangsbitströme aufgeteilt werden muss. Bei unkoordinierter Ausführung kann es vorkommen, dass in der Nähe eines punktierten Bits ein anderes Bit auf einen Ausgangsbitstrom niedriger Zuverlässigkeit ausgegeben wird. Beide Bits sind somit schlechter geschützt als diejenigen Bits, welche (unpunktiert) auf dem Ausgangsbitström hoher Zuverlässigkeit ausgegeben werden. Günstiger wäre es, wenn dafür gesorgt werden würde, dass ein solches ungünstiges Zusammentreffen vermieden wird.According to the methods described so far, the rate adjustment process and the mapping process are carried out independently of one another. However, this does not have to be optimal in all cases. Rather, it can be advantageous to carry out the two algorithms as a function of one another. For example, consider the case where a class of bits must both be punctured and split across two different output bit streams. With uncoordinated execution it can happen that in the vicinity of a punctured bit another bit is output on an output bit stream of low reliability. Both bits are thus less well protected than those bits which are output (unpunctured) on the output bitstream with high reliability. It would be more beneficial to ensure that such an unfavorable encounter is avoided.
Dies kann auf folgende drei verschiede Arten geschehen, welche als drei unterschiedliche Ausführungsbeispiele angesehen werden können:This can be done in the following three different ways, which can be viewed as three different exemplary embodiments:
1) Der Mapping-Algorithmus verarbeitet zusätzlich Informationen bezüglich der bereits durchgeführten Punktierung, wobei in der Nähe einer Punktierung eine Zuordnung zum weniger zu- verlässigen Ausgangsbitstrom möglichst vermieden werden sollte.1) The mapping algorithm additionally processes information relating to the puncturing that has already been carried out, whereby in the vicinity of a puncturing an assignment to the less reliable output bit current should be avoided if possible.
2) Der Ratenanpassungs-Algorithmus verarbeitet zusätzlich In- formationen bezüglich des in der Umgebung durchgeführten Map- pings, wobei in der Nähe einer Zuordnung zum weniger zuverlässigen Ausgangsbitstrom eine Punktierung tunlichst vermieden wird. Häufig ist der Einfluss durch die Punktierung allerdings gravierender als der Einfluss der Zuordnung. In die- sen Fällen wird diese Variante tendenziell weniger gut funktionieren als die Variante 1) .2) The rate adjustment algorithm additionally processes information relating to the mapping carried out in the environment, puncturing being avoided as far as possible in the vicinity of an assignment to the less reliable output bit stream. However, the influence of the puncturing is often more serious than the influence of the assignment. In these cases, this variant will tend to work less well than variant 1).
3) Der Ratenanpassungs-Algorithmus und der Mapping- Algorithmus werden bevorzugt in einem einzigen Algorithmus oder mehreren Algorithmen zusammengefasst. Dieser Algorithmus wählt zuerst Bits aus, die „geschwächt" werden, sei es durch Punktierung oder durch Zuordnung zum weniger zuverlässigen Ausgangsbitstrom. In einem zweiten Schritt wird dann entschieden, welche dieser beiden Alternativen durchgeführt wer- den soll. In einer weiteren Variante wird dabei zwischen den beiden Arten der "Schwächung" unterschieden, da eine Punktierung gravierender ist als die Zuordnung zum weniger zuverlässigen Ausgangsbitström. Nach (oder vor) einer Punktierung, insbesondere aber zwischen zwei aufeinanderfolgenden Punktie- rungen, wird dann ein größerer Abstand gelassen als nach (o- der vor) einer Zuordnung, insbesondere zwischen zwei Zuordnungen, zum weniger zuverlässigen Ausgangsbitström. Die Wichtigkeit der Bits in der Nähe von punktierten Bits wird dabei angehoben, um zu vermeiden, dass in diesem Bereich viele Bits auf schlechte Positionen abgebildet bzw. "gemappt" werden. Es wird somit erreicht, dass gerade in diesem Bereich Bits auf den zuverlässigen Ausgangs- oder Ausgabebitstrom abgebildet werden .3) The rate adjustment algorithm and the mapping algorithm are preferably combined in a single algorithm or several algorithms. This algorithm first selects bits that are "weakened", either by puncturing or by assignment to the less reliable output bit stream. In a second step, a decision is then made as to which of these two alternatives should be carried out. In a further variant, between distinguish between the two types of "weakening", since puncturing is more serious than the assignment to the less reliable output bit stream. After (or before) puncturing, but especially between two successive puncturing, a larger distance is left than after (o- before) an assignment, in particular between two assignments, to the less reliable output bit stream. The importance of the bits in the vicinity of punctured bits is increased in order to avoid that many bits are mapped or badly mapped to bad positions in this area It is thus achieved that bits are assigned to the reliable output or output bitstream are mapped.
Ein Ausführungsbeispiel zur Variante 1 wird im Folgenden beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere für Coderaten zwischen 0,33 und 0,5 relevant. In diesem Bereich werden die Paritätbits punktiert, und ein Teil der Paritätbits wird auf den zuverlässigeren Ausgangsbitström abgebildet, wobei die meisten aber über den weniger zuverlässigen Ausgangsbitstrom ausgegeben werden. Zur Punktierung wird der Standard-Punktierungsalgorithmus verwendet. Der Mapping- Algorithmus wird hingegen folgendermaßen durchgeführt: Der Fehlerparameter e wird nicht bei jedem Bit um den Wert eminus verringert, sondern nur dann, wenn ein Bit punktiert wird. Wenn beim nachfolgenden Bit dann e kleiner 0 ist, wird dieses Bit dem zuverlässigeren Bitstrom zugeordnet und e um epιus erhöht. Im anderen Fall wird das Bit dem weniger zuverlässigen Bitstrom zugewiesen.An exemplary embodiment of variant 1 is described below. This embodiment is particularly relevant for code rates between 0.33 and 0.5. In this area the parity bits are punctured and some of the parity bits are mapped onto the more reliable output bit stream, but most are output via the less reliable output bit stream. The standard puncturing algorithm is used for puncturing. The mapping algorithm is performed, however, as follows: The error parameter e is not reduced at each bit the value e m i n us, but only when a bit is punctured. If e is less than 0 for the following bit, this bit is assigned to the more reliable bit stream and e is increased by e p ι us . Otherwise, the bit is assigned to the less reliable bit stream.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Variante 1 wird im Fol- genden beschrieben. Es ist insbesondere für Code-Raten zwischen 0,5 und 1 relevant. In diesem Bereich werden die Paritätbits relativ stark punktiert (mehr als die Hälfte der Paritätbits wird punktiert) , und ein Teil der systematischen Bits wird auf den weniger zuverlässigen Ausgangsbitstrom ab- gebildet, wobei die meisten systematischen Bits jedoch dem dem zuverlässigeren Ausgangsbitstrom zugewiesen werden. Es besteht hier eine gewisse Beeinflussung der Punktierungsmuster der Paritätbits Pl und dem Mapping-Muster der systematischen Bits S. Beide werden bei der ersten, dritten, fünften ... Halbiteration des Turbodecodierers verwendet, wobei sich wiederum keine Schwächungen durch punktierte Paritätbits Pl und zugehörige systematische Bits S an bestimmten Stellen häufen sollten. Aufwändige Simulationen haben hier ergeben, dass folgendes Verfahren gute Ergebnisse liefert: zur Punk- tierung wird der Standard-Punktierungsalgorithmus verwendet. Der Mapping-Algorithmus wird aber folgendermaßen durchgeführt: Der Fehlerparameter e wird nicht bei jedem systematischen Bit um den Wert eminus verringert, sondern nur dann, wenn ein Paritätbit Pl, d.h. ein Paritätbit des ersten Pari- tätbitstroms Pl , nicht punktiert wird. Wenn beim nachfolgenden systematischen Bit dann e kleiner 0 ist, wird dieses Bit dem weniger zuverlässigen Ausgangsbitstrom zugeordnet und e um epius erhöht, während ansonsten dieses Bit dem zuverlässigeren Ausgangsbitström zugewiesen wird.Another exemplary embodiment of variant 1 is described below. It is particularly relevant for code rates between 0.5 and 1. In this area, the parity bits are punctured relatively heavily (more than half of the parity bits are punctured) and some of the systematic bits are mapped to the less reliable output bit stream, although most systematic bits are assigned to the more reliable output bit stream. There is a certain influence here on the puncturing pattern of the parity bits Pl and the mapping pattern of the systematic bits S. Both are used in the first, third, fifth ... half-iteration of the turbo decoder, again with no weakening due to punctured parity bits Pl and associated systematic Bits S should accumulate in certain places. Extensive simulations have shown that the following procedure gives good results: the standard puncturing algorithm is used for the puncturing. The mapping algorithm but performed as follows: The error parameter e is not reduced at every systematic bit to the value e m i nus, but only if a parity bit Pl, that is, a parity bit of the first parity tätbitstroms Pl, is not punctured. If e is less than 0 in the subsequent systematic bit, this bit is assigned to the less reliable output bit stream and e increased by e p i us , otherwise this bit is assigned to the more reliable output bit stream.
Der gesamte Algorithmus (ohne die Initialisierung der Parame- ter) lässt sich dann so darstellen:The entire algorithm (without the initialization of the parameters) can then be represented as follows:
(300) For i= 1 to 3 do e(i) =eini(i) enddo; emap=0(300) For i = 1 to 3 do e (i) = e ini (i) enddo; emap = 0
(301) m=l(301) m = 1
(302) do while m≤Xi (303) setze b(302) do while m≤Xi (303) set b
(304) e(b)=e(b)-eminus(b)(304) e (b) = e (b) -e minus (b)
(305) if e(b)<0 then(305) if e (b) <0 then
( 306 ) Punktiere Bit Nr . m(306) Dot bit no. m
( 307 ) e (b) =e (b) +eplus (b)
Figure imgf000030_0001
(307) e (b) = e (b) + e plus (b)
Figure imgf000030_0001
(309) eise(309) ice
(310) Gebe Bit Nr. m auf dem passenden Ausgangsbitstrom aus:(310) Output bit no. M on the appropriate output bit stream:
(311) if „Klassse b soll auf zwei Ausgangsbit- ströme aufgeteilt werden" then(311) if "Class b should be divided into two output bit streams" then
(312) if emap≤O then(312) if emap≤O then
(313) Gebe Bit Nr. m nicht auf dem ursprünglich vorgegebenen Aus- gangsbitstrom Strom(b) aus, sondern auf dem anderen Ausgangsbitstrom Stomalt (b)(313) Do not output bit no. M on the originally specified output bit stream current (b), but on the other output bit stream stomalt (b)
(314) emap = emap + emappιus (314) emap = emap + emap p ι us
(315) eise(315) ice
(316) Gebe Bit Nr. m auf dem ur- sprüngliche vorgegebenen Aus- gangsbitstrom Stro (b) aus(316) Output bit no. M on the original given output bit stream Stro (b)
(317) endif(317) endif
(318) eise(318) ice
(319) Gebe Bit Nr. m auf dem ursprünglich vorgesehenen Ausgangsbitstrom(319) Give bit number m on the originally intended output bit stream
Stro (b) ausStro (b) off
(320) endif ( 321 ) endif(320) endif (321) endif
( 322 ) m=m+l(322) m = m + l
( 323 ) enddo(323) enddo
Der im Schritt 303 gesetzte Parameter b zeigt an, ob die jeweils zu verarbeitenden Bits systematische Bits S (b=l), erste Paritätsbits Pl (b=2) oder zweite Paritätbits P2 (b=3) sind. Der Standard- oder defaultmäßig für das Bitmapping vorgesehene (erste) Ausgangsbitstrom ist mit Strom(b) bezeich- net, während der alternative (zweite) Ausgangsbitstrom mitThe parameter b set in step 303 indicates whether the bits to be processed are systematic bits S (b = 1), first parity bits Pl (b = 2) or second parity bits P2 (b = 3). The (first) output bit stream provided by default or by default for bit mapping is denoted by stream (b), while the alternative (second) output bit stream is denoted by
Stromalt (b) bezeichnet ist. Im Laufe des Mapping-Algorithmus werden Mapping-Parameter emap und emapminus verwendet, wobei emapminus im Schritt 308 zur Reduzierung von emap verwendet wird.Stromalt (b) is designated. Mapping parameters emap and emapminus are used in the course of the mapping algorithm, emapminus being used in step 308 to reduce emap.
In Abhängigkeit von der gewählten Coderate werden entweder Teile der Systematischen Bits auf den weniger zuverlässigen Ausgangsbitstrom ausgegeben oder Teile der Paritätbits auf den zuverlässigeren Ausgangsbitstrom abgebildet. Dies wird durch geeignete Wahl sämtlicher "e" -Parameter erreicht sowie durch Auswahl des passenden Bitstroms für den jeweiligen Mappping-Schritt .Depending on the selected code rate, either parts of the systematic bits are output on the less reliable output bit stream or parts of the parity bits are mapped on the more reliable output bit stream. This is achieved by suitable selection of all "e" parameters and by selection of the appropriate bit stream for the respective mapping step.
Allen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist gemein- sam, dass entweder Teile der systematischen Bits demjenigen Bitstrom, welcher dem Interleaver 4b zugeführt und auf Bitpositionen mit niedrigerer Zuverlässigkeit abgebildet wird, und/oder Teile der Paritätbits demjenigen Bitstrom, welcher dem Interleaver 4a zugeführt und auf Bitpositionen mit höhe- rer Zuverlässigkeit abgebildet wird, zugeordnet werden. Hinsichtlich der Übertragungssicherheit kann es dabei vorteilhaft sein, wenn die hierzu verwendeten Zu- oder Umordnungs- muster nicht konstant gewählt werden, sondern datenpacket- oder sogar bitspezifisch verändert werden. Dies kann durch entsprechende Anpassung der Parameter in den obigen Algorithmen erfolgen, wobei insbesondere beispielsweise der Parameter eini datenblock- oder bitspezifisch verändert bzw. gewählt werden kann.All of the exemplary embodiments described above have in common that either parts of the systematic bits correspond to the bit stream which is fed to the interleaver 4b and is mapped to bit positions with lower reliability, and / or parts of the parity bits to the bit stream which is fed to the interleaver 4a and with bit positions higher reliability is mapped. With regard to the transmission security, it can be advantageous if the assignment or reordering patterns used for this purpose are not chosen to be constant, but are changed in a data-packet or even bit-specific manner. This can be done by appropriately adapting the parameters in the above algorithms, in particular, for example, the parameters can be ei n i data frame or changed bitspezifisch or selected.
Die Erfindung wurde bisher unter Verwendung verschiedener konkreter Auswahl- oder Ratenanpassungsalgorithmen beschrieben. Des weiteren können aber auch anderer Ratenanpassungsalgorithmen verwendet werden und wie bereits beschrieben mit dem Mapping-Algorithmus kombiniert werden. Diese Ratenanpassungs-Algorithmen können aber auch ohne Kombination mit dem Mapping-Algorithmus betrieben werden und können somit mit und ohne die Anwendung eines Mapping-Algorithmus durch einen Fachmann vorteilhaft eingesetzt werden. Dabei lassen sich insbesondere zwei Arten von Ratenanpassungsalgorithmen unterscheiden: Bei den ersten werden zumindest sämtliche systema- tischen Bits übertragen, und so viel Parity Bits, wie danach noch im Sendepaket Platz ist. Dies ergibt eine sog. Selbstde- kodierbare Redundanzversion, d.h. die gesendeten Daten lassen sich (zumindest wenn nicht allzu viele Übertragungsfehler auftreten) aus einer einzigen solchen Redundanzversion rekon- struieren. Dies ist insbesondere für die erste Übertragung in einem HARQ Verfahren relevant, da diese ja nur ohne Zuhilfenahme weiterer Datenpakete dekodiert werden kann. Bei dem nachfolgenden Übertragungen ist dies nicht zwingend notwendig, da sie ja unter Zuhilfenahme der ersten Redundanzversion (und ggf. auch noch weiterer) dekodiert werden kann. Es zeigt sich, dass es in solchen Fällen vorteilhaft sein kann, bei den folgenden RedundanzVersionen nicht sämtliche systematische Bits zu übertragen, sondern die systematischen Bits auch zu punktieren und statt dessen mehr parity Bits zu übertra- gen. Im Extremfall kann man auch alle systematischen Bits punktieren, also ausschließlich parity Bits übertragen. Solche Verfahren lassen sich mit allen oben genannten Ausführungsbeispielen kombinieren.The invention has so far been described using various concrete selection or rate adjustment algorithms. Furthermore, other rate adjustment algorithms can also be used and combined with the mapping algorithm as already described. However, these rate adjustment algorithms can also be operated without a combination with the mapping algorithm and can therefore be used advantageously by and with a person skilled in the art with and without the use of a mapping algorithm. In particular, two types of rate adjustment algorithms can be distinguished: in the first case, at least all systematic bits are transmitted, and as much parity bits as there is still space in the transmission packet afterwards. This results in a so-called self-decodable redundancy version, i.e. the data sent can be reconstructed (at least if there are not too many transmission errors) from a single such redundancy version. This is particularly relevant for the first transmission in a HARQ method, since this can only be decoded without the aid of further data packets. This is not absolutely necessary for the subsequent transmissions, since it can be decoded with the aid of the first redundancy version (and possibly also more). It turns out that in such cases it can be advantageous not to transmit all systematic bits in the following redundancy versions, but also to puncture the systematic bits and instead to transmit more parity bits. In extreme cases, all systematic bits can also be transmitted puncture, i.e. only transmit parity bits. Such methods can be combined with all of the above-mentioned exemplary embodiments.
Eine weitere Art eines Ratenanpassungsalgorithmus arbeitet folgendermaßen (wobei in der folgenden Beschreibung nicht mehr zwischen parity und systematischen Bits unterschieden wird, sie ist für beide Fälle anwendbar) : Zuerst werden aus allen Bits eine Menge von Kandidaten ausgewählt. In einem zweiten Schritt werden dann aus diesen Kandidaten die zu ü- bertragenden Bits ausgewählt. Dies ist insbesondere dann vor- teilhaft, wenn der Empfänger nicht so viel Speicher hat, dass er alle möglichen Bits (bzw. deren Empfangswerte) speichern kann, sondern nur eine kleinere Anzahl. Die Menge der Kandidaten wird dann entsprechend dieser Anzahl gewählt, somit ist sichergestellt, dass auch in der Summe mehrerer Übertragungen nicht mehr als diese Anzahl an unterschiedlichen Bits übertragen werden können. Somit ist sichergestellt, dass der Empfänger tatsächlich alle übertragenen Bits speichern und somit berücksichtigen kann.Another type of rate adjustment algorithm works as follows (although in the following description no longer differentiates between parity and systematic bits it is applicable for both cases): First, a set of candidates is selected from all bits. In a second step, the bits to be transmitted are then selected from these candidates. This is particularly advantageous if the receiver does not have so much memory that it can store all possible bits (or their received values), but only a smaller number. The number of candidates is then selected according to this number, thus ensuring that even in the sum of several transmissions, no more than this number of different bits can be transmitted. This ensures that the receiver can actually store all of the transmitted bits and thus take them into account.
Ein solches Auswahlverfahren ist beispielhaft in Fig. 10 gezeigt.Such a selection process is shown by way of example in FIG. 10.
Am einfachsten erfolgt die Auswahl der Kandidaten nach einem Algorithmus, der wie einer der oben erwähnten Ratenanpassungs Algorithmen aufgebaut ist, ebenso die Auswahl der Redundanzversion. Diese Auswahl ist aber nicht optimal, wie man im folgenden Beispiel sehen kann, siehe auch Fig. 11. Angenommen, die Gesamtzahl der zu übertragenden Bits ist 24 (oberste Zeile von Fig. 11) , die Anzahl der Kandidaten bzw. der Spei- eher des Empfängers ist 6 und in einer Redundanzversion sollen 4 Bit ausgewählt werden. Die 6 Kandidaten können mit gleichem Abstand ausgewählt werden (X in der mittleren Zeile) , die 4 zu übertragenden Bits aber nicht, der Ratenanpassungsalgorithmus wählt dann 4 möglichst gleich beabstandete Bits aus, das ergibt die in der dritten Zeile von Fig. 11 mit x markierten Bits. Diese Auswahl an Bits ist deutlich ungleichmäßiger, als das bei einer direkten Auswahl von 4 zu übertragenden Bits aus 24 wäre, dieses Muster ist zum Vergleich in der untersten Zeile gezeigt. Eine nicht optimale Auswahl von Bits ist insbesondere bei der ersten Übertragung bzw. ersten Redundanzversion nachteilig, da diese mit am wenigsten Bit dekodiert werden muss. Andererseits ist eine kor- rekte Dekodierung gerade der ersten Übertragung besonders anzustreben, da dann der Durchsatz maximiert wird. Da die Kodierungsrate der ersten Übertragungsrate zweckmäßigerweise auf die Kanaleigenschaften angepasst ist, werden durch eine zweite oder weitere Redundanzversion schon deutlich mehr Bit übertragen, so dass eine korrekte Dekodierung im allgemeinen recht häufig möglich sein wird, da ja mehr Daten als typischer weise nötig sind zur Verfügung stehen. Eine nicht ganz optimale Kodierung oder Auswahl der Daten für die zweite oder eine weitere Redundanzversion wird daher in der Praxis nicht besonders nachteilig sein. Somit muss insbesondere der Auswahlalgorithmus für die erste Redundanzversion optimiert werden. Des weiteren ist zu berücksichtigen, dass bei der ersten Redundanzversion häufig nur eine geringe Anzahl von parity Bits gesendet werden kann, da ja alle systematischen Bits gesendet werden müssen. Da somit ein großer Anteil der parity Bits punktiert werden muss (typischerweise bis zu 5/6) , ist eine möglichst gleichmäßige Verteilung der wenigen verbleibenden parity Bits besonders wichtig. Bei den folgenden Re- dundanzversionen können typischer Weise deutlich mehr parity bits gesendet werden, da ja keine systematischen Bits gesendet werden müssen. Bei diesen vielen Bits wirken sich kleinere Unregelmäßigkeiten im Verteilungsmuster nicht so gravierend aus .The easiest way to select the candidates is to use an algorithm that is structured like one of the rate adjustment algorithms mentioned above, as is to select the redundancy version. However, this selection is not optimal, as can be seen in the following example, see also FIG. 11. Assume that the total number of bits to be transmitted is 24 (top line of FIG. 11), the number of candidates or the memories of the receiver is 6 and in a redundancy version 4 bits should be selected. The 6 candidates can be selected with the same spacing (X in the middle line), but the 4 bits to be transmitted cannot, the rate adjustment algorithm then selects 4 bits that are as equally spaced as possible, resulting in those marked with x in the third line of FIG. 11 bits. This selection of bits is significantly more uneven than would be the case if 4 bits to be transmitted were selected directly from 24, this pattern is shown in the bottom line for comparison. A non-optimal selection of bits is disadvantageous in particular in the first transmission or first redundancy version, since this has to be decoded with the least bit. On the other hand, a correct Especially the right decoding of the first transmission should be aimed for, because then the throughput is maximized. Since the coding rate of the first transmission rate is expediently adapted to the channel properties, significantly more bits are already transmitted by a second or a further redundancy version, so that correct decoding will generally be possible quite often, since more data than is typically required are available stand. A less than optimal coding or selection of the data for the second or a further redundancy version will therefore not be particularly disadvantageous in practice. In particular, the selection algorithm for the first redundancy version must be optimized. It must also be taken into account that the first redundancy version can often only send a small number of parity bits, since all systematic bits must be sent. Since a large proportion of the parity bits must be punctured (typically up to 5/6), it is particularly important to distribute the few remaining parity bits as evenly as possible. In the following redundancy versions, significantly more parity bits can typically be sent, since no systematic bits have to be sent. With these many bits, minor irregularities in the distribution pattern are not as serious.
Um diese unbefriedigende Situation zu verbessern und trotzdem das Konzept der zweistufigen Auswahl über Kandidaten anwenden zu können, kann man eines der folgenden Ausführungsbeispiele anwenden:In order to improve this unsatisfactory situation and still be able to apply the concept of two-stage selection via candidates, one of the following exemplary embodiments can be used:
a) Wähle ein optimales Muster für die erste Redundanzversion (in Fig. 12 zweite Zeile) . Die Menge der Kandidaten ergibt sich dann aus diesem optimalen Muster plus weiteren Bits. Diese Bits werden zweckmäßiger Weise möglichst gleichmäßig in den Zwischenräumen des Musters der ersten Redundanzversion ausgewählt (in Fig. 12 dritte Zeile). Die folgenden Redundanzversionen werden aus den Kandidaten ausgewählt. In einer weiteren Ausgestaltung können dabei die in der ersten Redundanzversion nicht gesendeten Bits bei der zweiten oder auch bei weiteren Redundanzversionen bevorzugt werden. Dadurch wird erreicht, dass möglichst früh alle verfügbaren Kandidaten übertragen werden können.a) Choose an optimal pattern for the first redundancy version (second line in FIG. 12). The set of candidates then results from this optimal pattern plus additional bits. These bits are expediently selected as evenly as possible in the spaces between the pattern of the first redundancy version (third line in FIG. 12). The following redundancy versions are created from the candidates selected. In a further embodiment, the bits that are not sent in the first redundancy version can be preferred in the second or also in further redundancy versions. This ensures that all available candidates can be transferred as early as possible.
b) Wähle die Menge der Kandidaten so aus, dass bei Verwendung eines Ratenanpassungsalgorithmus die ausgewählten Bits für die erste Redundanzversion möglichst gleichverteilt sind. Dies bedingt, dass die Menge der Kandidaten nicht gleichverteilt gewählt wird, sondern das Auswahlmuster des Ratenanpassungsalgorithmus antizipiert und an solchen Stellen, wo der Ratenanpassungsalgorithmus einen (etwas) größeren Abstand zwischen zwei ausgewählten Bits lässt die Kandidaten etwas dichter wählt. Dann kompensieren sich diese beiden Ungleichgewichtungen bei der gesamten Auswahl für die erste Redundanzversion. Dies ist am Beispiel der Fig. 13 gezeigt: Zeile zwei zeigt die Kandi- daten, die so ausgewählt wurden, dass bei Verwendung eines vorgesehenen Ratenanpassungs-Algorithmus aus diesen Kandidaten sich eine optimale Verteilung (Zeile 3) ergibt.b) Select the number of candidates so that when using a rate adjustment algorithm the selected bits for the first redundancy version are as evenly distributed as possible. This means that the number of candidates is not chosen to be evenly distributed, but rather anticipates the selection pattern of the rate adjustment algorithm and at those points where the rate adjustment algorithm leaves the (slightly) larger distance between two selected bits to select the candidates somewhat more densely. Then these two imbalances compensate for the entire selection for the first redundancy version. This is shown using the example of FIG. 13: Line two shows the candidates that were selected such that an optimal distribution (line 3) results from these candidates when using a rate adjustment algorithm.
c) Die Variante b kann auch dahingehend verallgemeinert werden, dass sowohl der erste Auswahlalgorithmus zur Auswahl der Kandidaten, also auch der zweite Auswahlalgorithmus modifiziert werden. Zweckmäßigerweise wählt der erste Auswahlalgorithmus Bits optimiert für die erste Redun- danzversion aus, und füllt die Zwischenräume ebenfalls möglichst gleichmäßig aus. Der zweite Auswahlalgorithmus wählt dann aus den Kandidaten die Bits für eine (insbesondere die erste) Redundanzversion aus. Dabei kann ein Algorithmus der auf der Berechnung eines Fehlerwertes e beruht verwendet werden, wie er oben bereits in mehreren Varianten beschrieben wurde: Der Fehlerwert e wird beginnend bei eini jeweils um einen vorgegebenen Wert em_.nus er- niedrigt, falls e kleiner als 0 wird, wird ein Bit entweder punktiert oder ausgewählt und der Fehlerwert um epιus erhöht. Dieser Algorithmus kann so angepasst werden, dass e nicht bei jedem Kandidaten um den gleichen Wert eminus reduziert wird, sondern um einen Wert der proportional zur Anzahl der Bits im ursprünglichen Bitstrom zwischen zwei Kandidaten ist. Wird gleichzeitig die Auswahl der Kandidaten und die Auswahl einer Redundanzversion durchgeführt, so kann e dabei für jedes Bit des ursprünglichen Gesamtstroms um einen Wert e'minus reduziert werden. Dies erlaubt eine günstige Implementierung, ohne dass die Anzahl der ursprünglichen Bits zwischen zwei Kandidaten im Sender oder Empfänger gespeichert werden müsste.c) Variant b can also be generalized to the effect that both the first selection algorithm for the selection of the candidates and therefore also the second selection algorithm are modified. The first selection algorithm expediently selects bits optimized for the first redundancy version and likewise fills the spaces as evenly as possible. The second selection algorithm then selects the bits for a (in particular the first) redundancy version from the candidates. In this case, an algorithm based on the calculation of an error value e can be used, as has already been described above in several variants: The error value e is starting at eini in each case by a predetermined value e m _. nus ER- low, if e becomes less than 0, a bit is either punctured or selected and the error value increased by e p ι us . This algorithm can be adapted so that e is not reduced by the same value e m i nu s for each candidate, but by a value that is proportional to the number of bits in the original bit stream between two candidates. If the selection of the candidates and the selection of a redundancy version are carried out at the same time, e can be reduced by a value e'minus for each bit of the original total current. This allows an inexpensive implementation without the need to store the number of original bits between two candidates in the transmitter or receiver.
Ein besonders einfach zu realisierendes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Anzahl der Kandidaten nicht unbedingt maximal (also der Speicherkapazität des Empfängers entsprechend) gewählt wird. Statt dessen wird die Anzahl der Kandidaten so gewählt, dass sie in einem ein- fachen Verhältnis zur Anzahl der für die erste Redundanzversion ausgewählten Bits steht. Ein einfaches Verhältnis (und somit ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel) ist in diesem Zusammenhang z.B. der Fall, dass die Anzahl der Kandidaten ein Vielfaches der Anzahl der für die erste Redundanzversion ausgewählten Bits ist. Der Ratenanpassungsalgorithmus, der aus den Kandidaten die Bits für die erste Redundanzversion auswählt, kann dann eine streng regelmäßige Auswahl treffen (z.B. jedes 4-te Bit), dadurch ist das entstehende Muster wieder so regelmäßig wie möglich (es treten nur ein oder zwei mögliche Abstände zwischen benachbarten ausgewählten Bits auf, und auch die Verteilung der ggf. zwei Abstände ist gleichmäßig). Können z.B. für die erste Redundanzversion 10 Bit ausgewählt werden, so sollte die Anzahl der Kandidaten durch 10 teilbar sein. Wenn der Empfänger eigentlich Platz für 45 Empfangswerte hat, so sollten also dennoch nur 40 Kandidaten verwendet werden. Obwohl die reduzierte Anzahl von Kandidaten eine Verschlechterung der Übertragungseigenschaft für eine spätere Redundanzversion zur Folge hat, wird das durch die Verbesserung der Übertragungseigenschaften für die erste Redundanzversion mehr als ausge- glichen, da die erste Redundanzversion einen größeren Einfluss auf die Gesamtperformanz des Systems hat.A particularly simple to implement embodiment provides that the number of candidates is not necessarily chosen to be the maximum (that is, corresponding to the storage capacity of the recipient). Instead, the number of candidates is chosen so that it is in a simple ratio to the number of bits selected for the first redundancy version. In this context, a simple ratio (and thus a preferred exemplary embodiment) is, for example, the case where the number of candidates is a multiple of the number of bits selected for the first redundancy version. The rate adjustment algorithm, which selects the bits for the first redundancy version from the candidates, can then make a strictly regular selection (e.g. every 4th bit), which makes the resulting pattern as regular as possible again (there are only one or two possible intervals between adjacent selected bits, and the distribution of any two distances is even). For example, if 10 bits can be selected for the first redundancy version, the number of candidates should be divisible by 10. If the recipient actually has space for 45 reception values, only 40 candidates should still be used. Although the reduced number of If candidates have a deterioration in the transmission characteristics for a later redundancy version, this is more than compensated for by the improvement of the transmission characteristics for the first redundancy version, since the first redundancy version has a greater influence on the overall performance of the system.
Ein weiteres einfaches Verhältnis (und somit ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel) ist in diesem Zusammenhang der Fall, dass die Anzahl der Kandidaten in einem einfachen Teilerverhältnis zur Anzahl der für die erste Redundanzversion ausgewählten Bits ist. Dies erlaubt die Verwendung von mehr Kandidaten, allerdings auf Kosten der Performanz der ersten Redundanzversion. Ein möglicher Kompromiss besteht darin, ein mög- liehst einfaches Teilerverhältnis zu verwenden, bei dem die Differenz zwischen der Anzahl derA further simple ratio (and thus a preferred exemplary embodiment) is the case in this context that the number of candidates is in a simple division ratio to the number of bits selected for the first redundancy version. This allows the use of more candidates, but at the expense of the performance of the first redundancy version. One possible compromise is to use the simplest possible division ratio, in which the difference between the number of
Kandidaten und der Speichergröße des Empfängers kleiner als ein festgelegter Schwellwert ist.Candidates and the memory size of the receiver is smaller than a specified threshold.
Bei den soeben behandelten Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, dass der Empfänger die Anzahl der für die erste Übertragung ausgewählten Bits kennt. Dies ist meist eine sinnvolle Annahme. Zwar kann es sein, dass der Empfänger aufgrund von Übertragungsfehlem die erste Übertragung und damit diese Parameter nicht empfängt, dann sollte der Sender (da er von dieser Tatsache durch das HARQ Protokoll erfährt) wieder eine „erste" Übertragung (also eine selbstdekodierbares Paket) senden, da es unsinnig ist, ein nicht selbstdekodierbares Paket zu senden. Durch dieses zweite „erste" Übertra- gungspaket kennt der Empfänger nun die Anzahl der für die erste Übertragung ausgewählten Bits .In the exemplary embodiments just discussed, it was assumed that the receiver knows the number of bits selected for the first transmission. This is usually a reasonable assumption. Although it may be that the receiver does not receive the first transmission and therefore these parameters due to transmission errors, the sender (since he learns of this fact from the HARQ protocol) should again send a "first" transmission (ie a self-decodable packet) , since it makes no sense to send a packet that is not self-decodable. This second “first” transmission packet means that the receiver now knows the number of bits selected for the first transmission.
Sollte dies durch besondere Eigenschaften des Übertragungsprotokolls nicht in allen Fällen gewährleistet sein (Bei- spielsweise weil die Kapazität des Kanals z.B. durch Änderung von zugeteilten Ressourcen schwankt) , so kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel die aktuell gültige Anzahl der für die erste Übertragung ausgewählten Bits dem Empfänger auch explizit mitgeteilt werden. Alternativ kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel statt der aktuell gültigen Anzahl der für die erste Übertragung ausgewählten Bits eine typische Anzahl verwendet werden. Diese typische Anzahl kann dabei noch je nach Modulations- und ggf. Kodierungsart differenziert werden. Da die Modulations- und ggf. Kodierungsart dem Empfänger ohnehin mitgeteilt werden muss, ergeben sich daraus keine erhöhten Signalisierungsanforderungen, allenfalls bei einem Verbindungsaufbau müssen diese typischen Anzahlen zusätzlich ein einziges mal übertragen werden.If this is not guaranteed in all cases due to special properties of the transmission protocol (for example because the capacity of the channel fluctuates, for example due to changes in allocated resources), the currently valid number of for the first transmission selected bits are also explicitly communicated to the receiver. Alternatively, in a further exemplary embodiment, a typical number can be used instead of the currently valid number of bits selected for the first transmission. This typical number can be differentiated depending on the type of modulation and, if necessary, the type of coding. Since the type of modulation and possibly coding must be communicated to the receiver anyway, this does not result in any increased signaling requirements; in the event of a connection being established, these typical numbers must also be transmitted once.
Ein weiterer recht unterschiedlicher Ratenanpassungsalgorithmus ist in Fig 14 dargestellt. Hierbei werden die Bits einer Klasse (Systematische, Partiy 1 und/oder Parity 2) in einen Interleaver (Verwürfler) geschrieben, der die Bits in einer anderen Reihenfolge ausgibt. Aus diesem Strom wird dann ein Block von Bits mit der gewünschten Anzahl ausgewählt. Diese Auswahl ist duch die horizontalen Pfeile dargestellt, die aus den Interleavern (nach der Verwürfelung) jeweils einen Block von Bits auswählen. Aus untershciedlichen Interleavern können dabei auch unterschiedliche Blockgrößen gewählt werden. Die Parity 1 und 2 Bits können entweder in separate Interleaver oder in einen gemeinsamen interleaver geschrieben werden.Another quite different rate adjustment algorithm is shown in FIG. 14. The bits of a class (systematic, party 1 and / or parity 2) are written into an interleaver (scrambler), which outputs the bits in a different order. A block of bits with the desired number is then selected from this stream. This selection is represented by the horizontal arrows, which each select a block of bits from the interleavers (after scrambling). Different block sizes can also be selected from different interleavers. Parity 1 and 2 bits can either be written in separate interleavers or in a common interleaver.
Durch den Interleaver soll dabei sichergestellt werden, dass sich durch Auswahl eines Blocks nach dem Interleaver möglichst gleichmäßig verteilte Bits vor dem Interleaver ausgewählt werden. Da in diesem Konzept der Interleaver aber für jede mögliche Anzahl von ausgewählten Bits gleich ist, kann er nicht für jede mögliche Anzahl optimal sein. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Interleaver dabei besonders für einen besonders relevanten Fall der Anzahl auszuwählender Bits optimiert. Beispielsweise werden für eine HSDPA-Verbindung ("High Speed Downlink Packet Access") in UMTS-Mσbilfunksytemen insbesondere Kodierungsragten von % bzw. % vorgeschlagen (je nach den Kanaleigenschaften) . Das hat zur Folge, dass beim ersten übertragenen Paket die parti- ty bits zu 50% übertragen werden oder nur ein sechstel der Parity bits. Falls nur ein sechstel der Parity bits übertagen werden, so wirkt sich eine nicht optimale Auswahl der Parity- bits besonders stark aus. Nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel würde der Interleaver für die Parity bits also so gewählt werden, dass die Bits im ersten sechstel des Interleavers möglichst gleich verteilt sind. Beispielsweise könnten in diesem block Bits mit dem Index in der ursprünglichen Reihenfolge von k*6 + kO sein, wobei k die Werte 1, 2, 3... durchläuft und kO eine Konstante aus der Menge 0,1,2,3,4,5 ist. Damit ist für den besonders relevanten Fall sichergestellt, dass eine optimale Bitauswahl durchgeführt wird. Des gleichen können die Bits in der ersten Hälfte gewählt werden als j*2 + jO, wobei j die Werte 1, 2, 3... durchläuft hier jO entweder 1 oder 0 gewählt werden kann. Beide Fälle können auch kombiniert werden, dabei muss jO =1 gewählt werden, falls kO ungerade gewählt wird und jO =0 gewählt werden, falls kO gerade gewählt wird. Eine Ausführungsvariante eines solchen Interleavers besteht darin, die Bits spaltenweise einzuschreiben, dann die Zeilen des Interleavers nach einer vorgegebenen Vertauschungsregel zu vertauschen, und danach die Bits zeilenweise auszulesen, (ggf. können noch zusätzliche Vertauschungen, z.B. innerhalb einer Zeile vorgenommen werden) Die Optimierung des Interleavers kann dann durch die Vertauschungsregel festgelegt werden.The interleaver is intended to ensure that by selecting a block after the interleaver, bits that are as evenly distributed as possible are selected in front of the interleaver. In this concept, however, since the interleaver is the same for every possible number of selected bits, it cannot be optimal for every possible number. According to a preferred embodiment, the interleaver is optimized especially for a particularly relevant case of the number of bits to be selected. For example, for an HSDPA connection ("High Speed Downlink Packet Access") in UMTS mobile radio systems, in particular coding questions of% or% are proposed (depending on the channel properties). The As a result, the party bits are transmitted 50% of the time the first packet is transmitted, or only a sixth of the parity bits. If only a sixth of the parity bits are transmitted, a non-optimal selection of the parity bits has a particularly strong effect. According to the preferred exemplary embodiment, the interleaver for the parity bits would therefore be selected such that the bits in the first sixth of the interleaver are distributed as evenly as possible. For example, in this block there could be bits with the index in the original order of k * 6 + kO, where k passes through the values 1, 2, 3 ... and kO is a constant from the set 0,1,2,3,4 , 5 is. In the particularly relevant case, this ensures that an optimal bit selection is carried out. In the same way, the bits in the first half can be chosen as j * 2 + jO, where j passes through the values 1, 2, 3 ... here jO can be chosen either 1 or 0. Both cases can also be combined, jO = 1 must be selected if kO is chosen odd and jO = 0 is selected if kO is selected. An embodiment variant of such an interleaver consists in writing the bits in columns, then exchanging the lines of the interleaver according to a predetermined exchange rule, and then reading out the bits line by line (if necessary, additional exchanges can be made, for example within a line) Interleavers can then be determined by the exchange rule.
Eine mögliche Vertauschungsregel für die Verwendung eines In- terleavers mit 30 Zeilen ist gegeben durch das Vertauschungs- muster 0, 20, 10, 5, 15, 25, 3, 13, 23, 8, 18, 28, 1, 11, 21, 6, 16, 26, 4, 14, 24, 19, 9, 29, 12, 2, 7, 22, 27, 17. Das heißt Zeile 0 bleibt Zeile 0, Zeile 1 wird die ursprüngliche Zeile 20 u.s.w.A possible exchange rule for the use of an interleaver with 30 lines is given by the exchange pattern 0, 20, 10, 5, 15, 25, 3, 13, 23, 8, 18, 28, 1, 11, 21, 6, 16, 26, 4, 14, 24, 19, 9, 29, 12, 2, 7, 22, 27, 17. That means line 0 remains line 0, line 1 becomes the original line 20 etc
Werden hier 1/6 der Bit ausgewählt, was einer besonders relevanten Rate entspricht, so ergeben sich dadurch Bits mit dem Index 0+i*30, 20+i*30, 10+i*30, 5+i*30, 15+i*30, geordnet gibt das die Bits mit dem Index 0, 5, 10, 15, 20, 30, 35, 40, 45, 50, 60, ...If 1/6 of the bits are selected here, which corresponds to a particularly relevant rate, bits with the result Index 0 + i * 30, 20 + i * 30, 10 + i * 30, 5 + i * 30, 15 + i * 30, ordered, this gives the bits with the index 0, 5, 10, 15, 20, 30 , 35, 40, 45, 50, 60, ...
Wie man sieht, ergibt sich keine gleichmäßige Verteilung, sondern eine vergrößerte Lücke zwischen 20 und 30, zwischen 50 und 60, usw.As you can see, there is no even distribution, but an enlarged gap between 20 and 30, between 50 and 60, etc.
Dies kommt daher, dass die Spaltenvertauschungsoperation in 5 Gruppen mit jeweils 6 Elementen gegliedert ist. Eine bessere Wahl wäre eine Gliederung in 6 Gruppen mit jeweils 5 Elemente, da dann bei Aus-wahl von 1/6 der Bits, was den ersten 5 Zeilen entspricht, ei-ne Gruppe komplett ausgewählt würde. Diese erste Gruppe soll-te die Elemente 0, 6, 12, 18, 24 in einer beliebigen Reihen-folge enthalten, die nachfolgenden Gruppen würden dann eben-falls 5 Elemente enthalten, innerhalb einer Gruppe haben alle Elemente den selben Rest bei Teilung durch 6. Zusätzlich kön-nen die Elemente innerhalb einer Gruppe noch beliebig permu-tiert werden, dadurch lässt sich eine bessere Verteilung er-zielen, wenn die Auswahl-Rate von 1/6 unterschiedlich ist. Um auch eine Auswahlrate von zu optimieren, sollten zusätzlich die ersten 3 Gruppen gerade und die folgenden 3 Gruppen unge-rade Elemente enthalten.This is because the column swapping operation is divided into 5 groups, each with 6 elements. A better choice would be a division into 6 groups, each with 5 elements, because then if 1/6 of the bits were selected, which corresponds to the first 5 lines, a group would be completely selected. This first group should contain the elements 0, 6, 12, 18, 24 in any order, the subsequent groups would then also contain 5 elements, within a group all elements have the same remainder when divided by 6 In addition, the elements within a group can still be permuted as desired, so that a better distribution can be achieved if the selection rate differs from 1/6. In order to optimize a selection rate of, the first 3 groups should also contain even and the following 3 groups odd elements.
Eine mögliche Vertauschungsregel wäre dann:A possible exchange rule would then be:
0, 12, 24, 6, 18,0, 12, 24, 6, 18,
4, 16, 28, 10, 22,4, 16, 28, 10, 22,
2, 14, 26, 8, 20, 1, 13, 25, 7, 19,2, 14, 26, 8, 20, 1, 13, 25, 7, 19,
5, 17, 29, 11, 23,5, 17, 29, 11, 23,
3, 15, 27, 9, 21.3, 15, 27, 9, 21.
Die Erste Gruppe ist dabei 0, 12, 24, 6, 18, die folgenden Gruppen entstehen aus dieser Gruppe indem jeweils zu den entsprechenden Elementen der ersten Gruppe die Werte 4, 2, 1, 5, bzw. 3 addiert werden. In folgenden werden die Eigenschaften von Interleavern, die nach dem Ratenanpassungsalgorithmus und nach dem Mappingalgo- rithmus eingesetzt werden, beschrieben. Diese Interleaver sind also unterschiedlich zu dem gerade beschriebenen Inter- lea-vern, welche als Teile eines Ratenanpassungsalgorithmus ver-wendet werden können. Sollen beide Interleaver verwendet wer-den, so kann die Umordnungs-Operation der gerade be- schriebe-nen Interleaver auch wieder rückgängig gemacht wer- den, so dass nur der Effekt der Ratenanpassung übrig bleibt.The first group is 0, 12, 24, 6, 18, the following groups emerge from this group by adding the values 4, 2, 1, 5 and 3 to the corresponding elements of the first group. The properties of interleavers, which are used according to the rate adjustment algorithm and the mapping algorithm, are described below. These interleavers are therefore different from the interleaver just described, which can be used as parts of a rate adjustment algorithm. If both interleavers are to be used, the rearrangement operation of the interleaver just described can also be undone, so that only the effect of the rate adjustment remains.
Die beiden Interleaver 4a, 4b sind vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie jeweils benachbarte oder nahe beieinanderliegende Eingangsbits möglichst gut innerhalb des zu sen- denden Rahmens ("Frame" bzw. TTI) verteilen. Insbesondere diejenigen Bits, welche sich innerhalb der so genannten Einflusslänge des für den Kanal- oder Turbocodierers 2 verwendeten konstituierenden Faltungscodes befinden, sollten möglichst gleichmäßig verteilt werden, um die maximale Zeit- Diversität ("Time Diversitity" ) auszunützen.The two interleavers 4a, 4b are preferably designed such that they distribute adjacent or closely spaced input bits as well as possible within the frame to be sent (“frame” or TTI). In particular, those bits that are within the so-called influence length of the constituent convolutional code used for the channel or turbo encoder 2 should be distributed as evenly as possible in order to utilize the maximum time diversity ("time diversity").
Auch nahe beieinanderliegende Bits, welche in die verschiedenen Interleaver 4a, 4b gelangen, sollten möglichst gut verteilt werden. Aus diesem Grund sollten die Interleaver 4a, 4b unterschiedlich ausgestaltet sein, da ansonsten z.B. zwei benachbarte Bits, von denen eines dem Interleaver 4a und eines dem Interleaver 4b zugeführt wird, wieder auf aufeinanderfolgende Positionen verteilt werden würden. Dies ist jedoch aus Gründen der Übertragungssicherheit und Übertragungsqualität unerwünscht, da beispielsweise beim Auftreten von schlechten Kanaleigenschaften oder hoher Rauschleistung gerade während des Sendens der beiden entsprechenden Symbole beide Bits betroffen werden. Derartige Bündelfehler können von Decodierern jedoch schlechter korrigiert werden als verteilt auftretende Fehler. Daher besteht grundsätzlich auch das Bedürfnis nach Interleaverstrukturen, welche bei Anwendung der zuvor erläuterten Erfindung zur Erzielung einer guten Übertragungsqualität und Übertragungssicherheit eingesetzt werden können.Also, bits that are close to each other, which get into the different interleavers 4a, 4b, should be distributed as well as possible. For this reason, the interleavers 4a, 4b should be designed differently, since otherwise, for example, two adjacent bits, one of which is fed to the interleaver 4a and one to the interleaver 4b, would be distributed again to successive positions. However, this is undesirable for reasons of transmission security and transmission quality, since both bits are affected, for example, when poor channel properties or high noise levels occur, particularly during the transmission of the two corresponding symbols. Such decoding errors can, however, be corrected by decoders more poorly than errors which occur in a distributed manner. Therefore, there is basically also the need for interleaver structures, which can be used to achieve good transmission quality and transmission security when applying the previously explained invention.
Am Ausgang der Interleaver 4a, 4b sollen die Bits auf geeignete Art und Weise auf die entsprechenden Modulationssymbole abgebildet werden. Bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung gemäß dem Stand der Technik wird davon ausgegangen, dass die Bits der Interleaver 4a, 4b nach einer Parallel/Seriellumsetzung in der Reihenfolge HHLL ausgegeben werden, da jedes Modulationssymbol zwei Bits mit hoher Zuverlässigkeit und zwei Bits mit niedriger Zuverlässigkeit aufweist. Für die Auswahl der Interleaver 4a, 4b ist es jedoch vorteil- haft, wenn die Ausgabe der Bits in der Reihenfolge HLHL erfolgt, d.h. es werden abwechselnd Bits des Interleavers 4a, welche auf Bitpositionen der Modulationssymbole mit hoher Zuverlässigkeit abzubilden sind, und Bits des Interleavers 4b, welche auf Bitpositionen der Modulationssymbole mit niedriger Zuverlässigkeit abzubilden sind, ausgegeben. Die Sortierung gemäß dem Schema HLHL lässt sich leichter verarbeiten, da lediglich gerade Positionen und ungerade Positionen unterschieden werden müssen. Bei dem herkömmlichen Schema HHLL müssen hingegen vier verschiedene Positionen in Blöcken aus jeweils vier Bits unterschieden werden.At the output of the interleaver 4a, 4b, the bits are to be mapped to the corresponding modulation symbols in a suitable manner. In the arrangement according to the prior art shown in FIG. 2, it is assumed that the bits of the interleaver 4a, 4b are output after a parallel / serial conversion in the order HHLL, since each modulation symbol has two bits with high reliability and two bits with lower Reliability. For the selection of the interleaver 4a, 4b, however, it is advantageous if the bits are output in the order HLHL, i.e. bits of the interleaver 4a, which are to be mapped on bit positions of the modulation symbols with high reliability, and bits of the interleaver 4b, which are to be mapped on bit positions of the modulation symbols with low reliability, are alternately output. Sorting according to the HLHL scheme is easier to process, since only even positions and odd positions need to be distinguished. With the conventional HHLL scheme, on the other hand, four different positions in blocks of four bits each have to be distinguished.
Nachfolgend wird daher von der Reihenfolge HLHL ausgegangen, obwohl die folgenden beschriebenen Interleaverstrukturen selbstverständlich ohne weiteres entsprechend für die Reihen- folge HHLL adaptiert werden können.The order HLHL is therefore assumed below, although the interleaver structures described below can of course be adapted accordingly for the order HHLL.
Einfach zu implementierende Interleaver sind Blockinterlea- ver, in welche Daten zeilenweise eingeschrieben und spaltenweise ausgelesen werden. Wie bereits erwähnt worden ist, sind derartige Interleaver bei der Realisierung der Erfindung problematisch, da dann aufeinanderfolgende Bits auch aufeinanderfolgend ausgegeben werden würden. Dieses Problem kann jedoch vermieden werden, wenn die Daten oder Bits aus dem zweiten Interleaver versetzt ausgelesen werden. Dies hat zur Folge, dass beispielsweise das erste ausgegeben Bit des zweiten Interleavers nicht dem ersten in diesen Interleaver eingeschrieben Bit entspricht, sondern einem um einen bestimmten Of set dazu verschobenen Bit. Bei einer geeigneten Wahl des Offsets kann somit eine sehr gute Verschachtelung erzielt werden.Interleavers that are easy to implement are block interleavers, into which data is written line by line and read out column by column. As already mentioned, such interleavers are problematic in the implementation of the invention, since consecutive bits would then also be output consecutively. However, this problem can be avoided if the data or bits are read out offset from the second interleaver. The result of this is that, for example, the first bit of the second interleaver output does not correspond to the first bit written into this interleaver, but rather to a bit shifted by a certain number of sets. With a suitable choice of the offset, very good nesting can thus be achieved.
Die optimale Wahl des Offsets kann wie folgt ermittelt werden. Das erste eingelesene Bit des zweiten Interleavers sollte nach dem Interleaving ungefähr in der Mitte aller ausgegebenen Bits liegen, da es dann einerseits weit entfernt von dem ersten eingelesenen Bit sowie den dazu benachbarten Bits des ersten Interleavers ist und andererseits auch die nachfolgenden Bits des zweiten Interleavers weit entfernt sind von dem ersten Bit des ersten Interleavers. Wird dieses Bit extrem früh ausgegeben, so kommt es in der Nähe des ersten ausgegebenen Bits des ersten Interleavers zu liegen. Wird es hingegen extrem spät ausgegeben, so kommt es in der Nähe der nachfolgenden Bits des zweiten Interleavers zu liegen. Bei Interleavern mit beispielsweise 64*30 Bits sollte daher das Offset so gewählt werden, dass das erste eingelesene Bit des zweiten Interleavers als Ausgabebit Nr. 960=64*30/2 oder in der Nähe davon ausgegeben wird.The optimal choice of offset can be determined as follows. After interleaving, the first bit read in of the second interleaver should be approximately in the middle of all the bits output, since on the one hand it is far away from the first read bit and the neighboring bits of the first interleaver, and on the other hand the subsequent bits of the second interleaver are also far away are removed from the first bit of the first interleaver. If this bit is output extremely early, it will be close to the first output bit of the first interleaver. If, on the other hand, it is output extremely late, it will be close to the following bits of the second interleaver. In the case of interleavers with, for example, 64 * 30 bits, the offset should therefore be selected such that the first bit of the second interleaver read is output as output bit No. 960 = 64 * 30/2 or in the vicinity thereof.
Zusätzlich lässt sich eine weitere Optimierung erreichen, wenn die Position des ersten ausgegebenen Bits des zweiten Interleavers so gewählt wird, dass sie möglichst genau in der Mitte zwischen den in der Einschreibereihenfolge nächstgelegenen Bits des ersten Interleavers liegt.In addition, a further optimization can be achieved if the position of the first output bit of the second interleaver is selected such that it lies as precisely as possible in the middle between the bits of the first interleaver closest in the order of writing.
Ein entsprechendes Beispiel ist in Fig. 7 dargestellt. Das Diagramm zeigt horizontal die Bits beim Einschreiben in den entsprechenden Interleaver und vertikal die Reihenfolge beim Auslesen, wobei die Bits 27 des ersten Interleavers mit einem Karo und die Bits 28 des zweiten Interleavers mit einem Quadrat dargestellt sind. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, dass das erste ausgegebene Bit des zweiten Interleavers und die zwei nächstgelegenen Bits des ersten Interleavers (in Fig. 7 mit einem Kreis markiert) optimal zueinander verschoben sind, d.h. die (Auslese-) Position des ersten Bits des zweiten Interleavers liegt exakt in der Mitte der (Auslese-) Positionen der beiden in der Einschreibereihenfolge nächstgelegenen Bits des ersten Interleavers. Es kann nötig sein, die Positionen des zweiten Interleavers eventuell um eine Position zu verschieben, da die Bits des zweiten Interleavers, d.h. des Interleavers 4b in Fig. 4 bis Fig. 6, wie beschrieben auf ungeraden Positionen zur Abbildung auf Bitpositionen mit niedriger Zuverlässigkeit zu liegen kommen sollen.A corresponding example is shown in FIG. 7. The diagram shows the bits horizontally when writing into the corresponding interleaver and vertically the order when reading them out, with bits 27 of the first interleaver having a Check and the bits 28 of the second interleaver are shown with a square. It can be seen from FIG. 7 that the first bit of the second interleaver output and the two closest bits of the first interleaver (marked with a circle in FIG. 7) are optimally shifted from one another, ie the (read) position of the first bit of the second The interleaver lies exactly in the middle of the (read) positions of the two bits of the first interleaver closest in the order of writing. It may be necessary to shift the positions of the second interleaver by one position, since the bits of the second interleaver, ie interleaver 4b in FIGS. 4 to 6, move to odd positions for mapping to bit positions with low reliability, as described should come to lie.
Das zuvor beschriebene Verfahren einer geeigneten Ausgestaltung der beiden Interleaver 4a, 4b zur Erzielung optimaler Interleavingeigenschaften des daraus resultierenden Gesamtin- terleavers lässt sich sinngemäß auch auf andere Interleaver- Arten erweitern. Dies betrifft insbesondere Interleaver mit Spaltenvertauschung, bei denen vor dem zeilenweisen Auslesen die einzelnen Spalten nach einem vorgegebenen Schema vertauscht werden. Durch eine geeignete Spaltenvertauschungsre- gel kann somit gegenüber Blockinterleavern eine weitere Ver- besserung der Interleavingeigenschaften erzielt werden. Dies soll nachfolgend näher erläutert werden.The previously described method of a suitable configuration of the two interleavers 4a, 4b in order to achieve optimal interleaving properties of the resulting overall interleaver can also be extended to other types of interleaver. This applies in particular to interleavers with column swapping, in which the individual columns are swapped according to a predefined pattern before the rows are read out. By means of a suitable column swapping rule, a further improvement in the interleaving properties can be achieved compared to block interleavers. This will be explained in more detail below.
Das Optimierungskriterium für eine geeignete Kombination von zwei gleichen Interleavern ist im Falle von Interleavern mit Spaltenvertauschung anders als bei einer Verwendung von Blockinterleavern. Durch die Spaltenvertauschungsoperation werden aufeinanderfolgende Bits deutlich besser verteilt. Da die Bits jedoch über den gesamten Bereich verteilt werden, gibt es keine "unbesetzten" Bereiche, in welche die Ausgabe des zweiten Interleavers verschoben werden könnte, wie das hingegen bei einem Blockinterleaver möglich ist. Vielmehr muss bei der optimalen Ausgabe des zweiten Interleavers auch die spe- zifisch gewählte Spaltenvertauschungsoperation berücksichtigt werden. Durch Untersuchung aller möglichen Verschiebungen kann dann die beste Verschiebung ermittelt werden, wobei die folgenden Verschiebungsparameter zur Verfügung stehen:The optimization criterion for a suitable combination of two identical interleavers is different in the case of interleavers with interchanged columns than when using block interleavers. The column swapping operation distributes successive bits much better. However, since the bits are distributed over the entire area, there are no "unoccupied" areas into which the output of the second interleaver could be shifted, as is possible with a block interleaver. Rather, in the optimal output of the second interleaver, the special selected column swapping operation are taken into account. The best displacement can then be determined by examining all possible displacements, the following displacement parameters being available:
(i) Verschiebung in "horizontaler" Richtung beim Einschreiben:(i) Shift in "horizontal" direction when registered:
Das erste in den zweiten Interleaver eingeschriebene Bit muss nicht unbedingt in die erste Spalte des zweiten Interleavers geschrieben werden, sondern kann alternativ auch in jede andere Spalte geschrieben werden, wobei dann die übrigen Spalten beginnend bei dieser Spalte zyklisch beschrieben werden.The first bit written in the second interleaver does not necessarily have to be written in the first column of the second interleaver, but can alternatively also be written in any other column, in which case the remaining columns are described cyclically starting with this column.
(ii) Verschiebung in "horizontaler" Richtung beim Auslesen: Als Variante zu (i) kann die Verschiebung auch beim Auslesen, nicht beim Einschreiben, erfolgen. D. h. das erste ausgegebene Bit des zweiten Interleavers muss nicht unbedingt aus der ersten Spalte ausgelesen werden, sondern kann alternativ auch aus jeder anderen Spalte ausgelesen werden, wobei die anderen Spalten dann beginnend bei dieser Spate zyklisch ausgelesen werden.(ii) Shift in "horizontal" direction when reading out: As a variant to (i), the shift can also take place when reading out, not when writing in. I.e. the first bit of the second interleaver output does not necessarily have to be read out from the first column, but can alternatively also be read out from any other column, the other columns then being read out cyclically starting at this spade.
(iii) Verschiebung in "vertikaler" Richtung:(iii) Shift in "vertical" direction:
Das erste auszulesende Bit des zweiten Interleavers muss nicht unbedingt aus der ersten Zeile ausgelesen werden, sondern kann alternativ auch aus jeder anderen Zeile des zweiten Interleavers ausgelesen werden, wobei die anderen Zeilen dann beginnend bei dieser Zeile zyklisch ausgelesen werden. In diesem Fall ist eine derartige Verschiebung beim Einschreiben und Auslesen äquivalent, da bei den betrachteten Interleavern in der Regel keine Zeilenvertauschungen vorgesehen sind.The first bit of the second interleaver to be read out does not necessarily have to be read out from the first line, but can alternatively also be read out from every other line of the second interleaver, the other lines then being read out cyclically starting with this line. In this case, such a shift in writing and reading out is equivalent, since in the interleavers under consideration there are generally no line swaps.
In Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel für eine "horizontale" Verschiebung um drei Spalten beim Einschreiben in den zweiten Interleaver (Variante (i)) und eine "vertikale" Verschiebung um 15 Zeilen (Variante (iii)) dargestellt. Dabei zeigt das Diagramm horizontal (d.h. entlang der x-Achse) die Position der Bits beim Einschreiben in den Interleaver und vertikal (d.h. entlang der y-Achse) deren Position beim Auslesen. Zu jedem Bit ist auch die entsprechende Position beim Einschreiben in den Interleaver neben dem entsprechenden Bit angege- ben, wobei zur besseren Darstellung lediglich die ersten 120 Bits, welche in den Interleaver geschrieben werden, dargestellt sind.8 shows an exemplary embodiment for a "horizontal" shift by three columns when writing into the second interleaver (variant (i)) and a "vertical" shift by 15 rows (variant (iii)). The diagram shows the position horizontally (ie along the x-axis) of the bits when writing into the interleaver and vertically (ie along the y-axis) their position when reading out. For each bit, the corresponding position is also indicated next to the corresponding bit when writing to the interleaver, with only the first 120 bits which are written to the interleaver being shown for better illustration.
Die zuvor erläuterte Verschiebungsoperation ist durch einen Pfeil in Fig. 8 angedeutet. Das erste eingeschriebene Bit des zweiten Interleavers (Bit Nr. 2 des gesamten Interleavers) erfährt die gleiche Spaltenvertauschung wie Bit Nr. 4 des ersten Interleavers (Bit Nr. 9 des gesamten Interleavers) , wird jedoch gegenüber dem Bit Nr. 4 des ersten Interleavers von dem zweiten Interleaver erst 15 Stellen später ausgegeben (da abwechselnd von beiden Interleavern Bits ausgegeben werden, ergibt dies eine Gesamtverschiebung um 2*15+1=31 Positionen) .The above-described shift operation is indicated by an arrow in FIG. 8. The first written bit of the second interleaver (bit no. 2 of the entire interleaver) experiences the same column swapping as bit no. 4 of the first interleaver (bit no. 9 of the entire interleaver), but is compared to bit no. 4 of the first interleaver the second interleaver is only output 15 positions later (since bits are output alternately by both interleavers, this results in a total shift of 2 * 15 + 1 = 31 positions).
Eine weitere Variante der Generierung zweier optimal aufeinander abgestimmter Interleaver 4a, 4b besteht darin, für beide Interleaver 4a, 4b unterschiedliche, jedoch aufeinander abgestimmte Spaltenvertauschungsoperationen zu verwenden.Another variant of the generation of two optimally coordinated interleavers 4a, 4b is to use different, but coordinated, column swapping operations for both interleavers 4a, 4b.
Bei Blockinterleavern mit Spaltenvertauschung werden - wie bereits erläutert worden ist - die Bits zeilenweise eingeschrieben und anschließend die Spalten nach einem vorgegebenen Schema vertauscht, wobei gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung gerade Spalten nur mit geraden Spalten und ungerade Spalten nur mit ungeraden Spalten vertauscht werden. Anschließend werden die Bits in folgender Reihenfolge ausgelesen: Das erste Bit der ersten Spalte, das erste Bit der zweiten Spalte, das zweite Bit der ersten Spalte, das zweite Bit der zweiten Spalte, dann abwechselnd jeweils ein Bit der ers- ten und zweiten Spalte bis diese vollständig ausgelesen sind, dann analog Auslesen der dritten und vierten Spalte etc.. Dieser Vorgang ist äquivalent zur Verwendung von zwei Interleavern mit unterschiedlicher Spaltenvertauschung, wobei jedoch jeweils eine Spaltenvertauschung gesucht wird, die unter der Voraussetzung, dass nur gerade Spalten miteinander und ungerade Spalten miteinander vertauscht werden dürfen, eine möglichst gute Verwürfelung oder Verteilung der Bits erzielt.In block interleavers with column swapping - as has already been explained - the bits are written line by line and the columns are then exchanged according to a predetermined scheme, whereby according to one embodiment of the invention, even columns are exchanged only with even columns and odd columns only with odd columns. The bits are then read out in the following order: the first bit of the first column, the first bit of the second column, the second bit of the first column, the second bit of the second column, then alternately one bit each of the first and second columns to these have been completely read out, then analogous reading of the third and fourth columns etc. This process is equivalent to the use of two interleavers with different column swapping, but each time a column swapping is sought which, provided that only even columns and odd columns can be swapped, achieves the best possible scrambling or distribution of the bits.
Ein Spaltenvertauschungsschema, welches diesen Bedingungen gerecht wird, kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass mit einem herkömmlichen Spaltenvertauschungsschema ohne die Einschränkung betreffend die vorgeschriebene Vertauschung der geraden und ungeraden Spalten miteinander begonnen wird.A column swapping scheme that meets these conditions can be obtained, for example, by starting with a conventional column swapping scheme without the restriction regarding the prescribed swapping of the even and odd columns.
Ein derartiges herkömmliches Spaltenvertauschunsschema ist in der ersten Zeile von Fig. 9 dargestellt, wobei die Spalten beginnend mit 0 nummeriert sind. Würde bei diesem herkömmlichen Spaltenvertauschungsschema eine ungerade Spalte mit einer geraden Spalte oder umgekehrt vertauscht werden, kann stattdessen einfach eine benachbarte oder dazu in der Nähe liegende Spalte verwendet werden. Das Ergebnis dieser Operation ist in der zweiten Zeile von Fig. 9 dargestellt, wobei die gegenüber der ersten Zeile von Fig. 9 vorgenommenen Änderungen fett hervorgehoben sind. Sollten sich dadurch ungünstige Verhältnisse ergeben, kann versucht werden, dies durch Vertauschen der Spalten zu verbessern. Ein entsprechendesSuch a conventional column swapping scheme is shown in the first row of Figure 9, with the columns numbered 0. If, in this conventional column swapping scheme, an odd column were exchanged for an even column or vice versa, an adjacent column or a column close to it could simply be used instead. The result of this operation is shown on the second line of FIG. 9, with the changes made compared to the first line of FIG. 9 being highlighted in bold. If this results in unfavorable conditions, you can try to improve this by swapping the columns. A corresponding one
Ausführungsbeispiel ist in der dritten Zeile von Fig. 9 dargestellt, wobei wiederum Änderungen gegenüber der zweiten Zeile von Fig. 9 fett hervorgehoben sind.The exemplary embodiment is shown in the third line of FIG. 9, with changes in relation to the second line of FIG. 9 again being highlighted in bold.
Auf diese Weise können unterschiedliche Spaltenvertauschungs- schemata für beide Interleaver 4a, 4b ermittelt werden, welche bestmögliche Ergebnisse ermöglichen. In this way, different column swapping schemes for both interleavers 4a, 4b can be determined, which enable the best possible results.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Anpassung der Bitrate eines in einem Kommunikationssystem zu übertragenden Bitstroms, wobei der zu übertragende Bitstrom kanalcodiert und in systematische Bits (S) sowie Paritätbits (Pl, P2) umgesetzt wird, und wobei die systematischen Bits (S) und die Paritätbits (Pl, P2) zur Übertragung moduliert werden, wobei die systemati- sehen Bits (S) und die Paritätbits (Pl, P2) auf Bitpositionen von Modulationssymbolen (13), welche hinsichtlich einer Übertragung unterschiedliche Zuverlässigkeiten besitzen, abgebildet werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die systematischen Bits (S) auf Bitpositionen der Modulationssymbole (13) mit einer hohen Zuverlässigkeit und, falls die Anzahl der Bitpositionen mit der hohen Zuverlässigkeit nicht ausreichend ist, auf Bitpositionen mit einer niedrigeren Zuverlässigkeit abgebildet werden, und dass die Paritätbits (Pl, P2) auf die restlichen Bitpositionen mit der niedrigeren Zuverlässigkeit nach entsprechender Durchführung einer auf die Paritätbits (Pl, P2 ) bezogenen Bitratenanpassung (15, 16; 21, 22) abgebildet werden.1. Method for adapting the bit rate of a bit stream to be transmitted in a communication system, the bit stream to be transmitted being channel-coded and converted into systematic bits (S) and parity bits (Pl, P2), and wherein the systematic bits (S) and the parity bits ( Pl, P2) are modulated for transmission, the systematic bits (S) and the parity bits (Pl, P2) being mapped to bit positions of modulation symbols (13) which have different reliabilities with respect to transmission, characterized in that the systematic Bits (S) are mapped to bit positions of the modulation symbols (13) with a high reliability and, if the number of bit positions with the high reliability is not sufficient, to bit positions with a lower reliability, and that the parity bits (Pl, P2) are mapped to that remaining bit positions with the lower reliability according to the corresponding D Implementation of a bit rate adaptation (15, 16; 21, 22).
2. Verfahren 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 Paritätbits (Pl, P2) derart der Bitratenanpassung unterzogen werden, dass eine Anpassung der Anzahl der auf die Bitpositionen mit der niedrigeren Zuverlässigkeit abzubilden- den Paritätbits (Pl, P2) auf die nach der Abbildung der systematischen Bits noch zur Verfügung stehenden Bitpositionen mit der niedrigeren Zuverlässigkeit erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the parity bits (Pl, P2) are subjected to the bit rate adaptation in such a way that an adaptation of the number of parity bits (Pl, P2) to be mapped to the bit positions with the lower reliability to that shown in the figure of the systematic bits still available bit positions with the lower reliability.
3. Verfahren 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 auf die Bitpositionen mit der niedrigeren Zuverlässigkeit abzubildenden systematischen Bits (S) gleichmäßig aus allen zu übertragenden systematischen Bits ausgewählt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the systematic bits (S) to be mapped to the bit positions with the lower reliability are selected uniformly from all systematic bits to be transmitted.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Modulationssymbole (13) Bitpositionen mit mindestens einer hohen Zuverlässigkeit, einer mittleren Zuverlässigkeit und einer niedrigen Zuverlässigkeit besitzen, und dass die systematischen Bits (S) auf die Bitpositionen mit der hohen Zuverlässigkeit und, falls die Anzahl der Bitpositionen mit der hohen Zuverlässigkeit nicht ausreichend ist, auf die Bitpositonen mit der mittleren Zuverlässigkeit abgebildet werden, während die Paritätbits (Pl, P2) auf die Bit- Positionen mit der niedrigen Zuverlässigkeit und die restlichen Bitpositionen mit der mittleren Zuverlässigkeit abgebildet werden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the modulation symbols (13) have bit positions with at least a high reliability, a medium reliability and a low reliability, and that the systematic bits (S) on the bit positions with the high reliability and, if the number of high reliability bit positions is not sufficient, the medium reliability bit positions are mapped, while the parity bits (P1, P2) are mapped to the low reliability bit positions and the remaining medium reliability bit positions ,
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Modulationssymbole (13) Bitpositionen mit mindestens drei unterschiedlichen Zuverlässigkeiten besitzen, dass die Zuverlässigkeiten in eine erste Gruppe von Zuverlässigkeiten und eine zweite Gruppe von Zuverlässigkeiten unter- teilt werden, wobei die in der ersten Gruppe enthaltenen Zuverlässigkeiten höher als die in der zweiten Gruppe enthaltenen Zuverlässigkeiten sind, und dass die systematischen Bits (S) auf Bitpositionen der Modulationssymbole (13) mit einer in der ersten Gruppe enthalte- nen Zuverlässigkeit und, falls die Anzahl der Bitpositionen mit einer in der ersten Gruppe enthaltenen Zuverlässigkeit nicht ausreichend ist, auf Bitpositionen mit einer in der zweiten Gruppe enthaltenen Zuverlässigkeit abgebildet werden, und dass die Paritätbits (Pl, P2) auf die restlichen Bitpositionen mit einer in der zweiten Gruppe enthaltenen Zuverlässig- keit nach entsprechender Durchführung einer auf die Paritätbits (Pl, P2) bezogenen Bitratenanpassung abgebildet werden.5. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the modulation symbols (13) have bit positions with at least three different reliabilities, that the reliabilities are divided into a first group of reliabilities and a second group of reliabilities, the in Reliability contained in the first group are higher than the reliability contained in the second group, and that the systematic bits (S) on bit positions of the modulation symbols (13) with a reliability contained in the first group and, if the number of bit positions with a reliability contained in the first group is not sufficient, are mapped to bit positions with a reliability contained in the second group, and that the parity bits (P1, P2) to the remaining bit positions with a reliability contained in the second group after a corresponding implementation of a bit rate adjustment related to the parity bits (Pl, P2).
6. Verfahren nach Anspruch 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Modulationssymbole (13) Bitpositionen mit mindestens einer hohen Zuverlässigkeit, einer mittleren Zuverlässigkeit und einer niedrigen Zuverlässigkeit besitzen, und das die Bitpositionen mit der hohen Zuverlässigkeit und die Bitpositionen mit der mittleren Zuverlässigkeit der ersten Gruppe und die Bitpositionen mit der niedrigen Zuverlässigkeit der zweiten Gruppe zugeordnet werden.6. The method according to claim 5, characterized in that the modulation symbols (13) have bit positions with at least a high reliability, a medium reliability and a low reliability, and that the bit positions with the high reliability and the bit positions with the medium reliability of the first group and the bit positions with the low reliability are assigned to the second group.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die systematischen Bits (S) und die Paritätbits (Pl, P2) vor ihrer Abbildung auf die Modulationssymbole (13) einer In- terleavereinrichtung (4a, 4b) zugeführt werden, welche derart ausgestaltet ist, dass in dem Bitstrom ursprünglich benach- barte Bits auf möglichst weit voneinander entfernte Bitpositionen abgebildet werden.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the systematic bits (S) and the parity bits (P1, P2) are supplied to an interleaver device (4a, 4b) which is configured in this way before they are mapped onto the modulation symbols (13) is that originally adjacent bits in the bit stream are mapped to bit positions that are as far apart as possible.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die systematischen Bits (S) und die Paritätbits (Pl, P2) einer Bitratenanpassungseinrichtung (3) zugeführt werden, welche einen ersten Bitstrom mit auf die Bitpositionen mit der hohen Zuverlässigkeit abzubildenden Bits und einen zweiten Bitstrom mit auf die Bitpositionen mit der niedrigeren Zuverlässigkeit abzubildenden Bits ausgibt, wobei der erste Bitstrom vor der Abbildung der entsprechenden Bits auf die Modulationssymbole einem ersten Interleaver (4a) und der zweite Bitstrom vor der Abbildung der entsprechenden Bits auf die Modulationssymbole einem zweiten Interleaver (4b) zuge- führt wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the systematic bits (S) and the parity bits (Pl, P2) are supplied to a bit rate adaptation device (3) which has a first bit stream with bits to be mapped onto the bit positions with high reliability and one outputs a second bit stream with bits to be mapped to the bit positions with the lower reliability, the first bit stream before the mapping of the corresponding bits onto the modulation symbols of a first interleaver (4a) and the second bit stream before the mapping of the corresponding bits onto the modulation symbols of a second interleaver ( 4b) is fed.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass abwechselnd ein Bit aus dem ersten Interleaver (4a) zur Abbildung auf eine Bitposition mit der hohen Zuverlässigkeit und ein Bit aus dem zweiten Interleaver (4b) zur Abbildung auf eine Bitposition mit der niedrigeren Zuverlässigkeit ausgelesen wird.9. The method according to claim 8, characterized in that a bit is alternately read from the first interleaver (4a) for mapping to a bit position with the high reliability and a bit from the second interleaver (4b) for mapping to a bit position with the lower reliability.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die systematischen Bits (S) einem Algorithmus (14) unterzogen werden, welcher die systematischen Bits (S) bitweise entweder dem ersten Bitstrom oder einem mit den Paritätbits (Pl, P2) ZU dem zweiten Bitstrom zu kombinierenden Bitstrom zuweist.10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the systematic bits (S) are subjected to an algorithm (14) which bit by bit the systematic bits (S) either the first bit stream or one with the parity bits (Pl, P2) assigns second bit stream to be combined bit stream.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Paritätbits (Pl, P2) einem Algorithmus (19, 20) unterzogen werden, welcher die Paritätbits (Pl, P2) bitweise entweder einem mit den systematischen Bits (S) zu dem ersten Bitstrom zu kombinierenden Bitstrom oder dem zweiten Bitstrom zuweist.10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the parity bits (Pl, P2) are subjected to an algorithm (19, 20) which the parity bits (Pl, P2) bit by bit either with the systematic bits (S) to the first Assigns the bit stream to be combined or the second bit stream.
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 systematischen Bits (S) vor ihrer Kombination mit den von dem Algorithmus (19, 20) dem ersten Bitstrom zugewiesenen Paritätbits (Pl, P2) einer Bitratenanpassung (26) unterzogen werden.11. The method according to claim 10, so that the systematic bits (S) are subjected to a bit rate adaptation (26) before they are combined with the parity bits (Pl, P2) assigned to the first bit stream by the algorithm (19, 20).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bits des ersten Bitstroms und die Bits des zweiten Bitstroms mit einem Bitoffset zueinander versetzt aus dem ersten Interleaver (4a) und dem zweiten Interleaver (4b) zur Abbildung auf die entsprechenden Bitpositionen der Modulationssymbole (13) ausgelesen werden. 12. The method according to any one of claims 8-11, characterized in that the bits of the first bit stream and the bits of the second bit stream offset with respect to one another from the first interleaver (4a) and the second interleaver (4b) for mapping to the corresponding bit positions the modulation symbols (13) can be read out.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das in den zweiten Interleaver (4b) erste eingeschriebe- ne Bit des zweiten Bitstroms im mittleren Bereich aller auf die Modulationssymbole (13) abzubildenden und aus dem ersten und zweiten Interleaver (4a, 4b) auszulesenden Bits ausgelesen wird.13. The method according to claim 12, characterized in that the bit of the second bit stream, which is written into the second interleaver (4b), is to be mapped onto the modulation symbols (13) in the central region and is to be emitted from the first and second interleaver (4a, 4b) Bits is read out.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das in den zweiten Interleaver (4b) erste eingeschriebene Bit des zweiten Bitstroms zeitlich mittig zu denjenigen beiden Bits des ersten Bitstroms ausgelesen wird, welche zeitlich unmittelbar vor und nach diesem Bit in den ersten Interleaver (4a) geschrieben worden sind.14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the first bit of the second bit stream written into the second interleaver (4b) is read out in the middle of the two bits of the first bit stream which are immediately before and after this bit in the first interleaver (4a) have been written.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als erster und zweiter Interleaver (4a, 4b) jeweils ein Blockinterleaver verwendet wird, wobei die entsprechenden Bits in den Blockinterleaver spaltenweise eingeschrieben, die Spalten anschließend gemäß einem vorgegebenen Spaltenvertauschungsschema vertauscht und die eingeschriebenen Bits dann zeilenweise ausgelesen werden.15. The method according to any one of claims 8-14, characterized in that a block interleaver is used as the first and second interleaver (4a, 4b), the corresponding bits being written into the block interleaver in columns, the columns subsequently exchanged in accordance with a predetermined column exchange scheme and the then written bits can be read out line by line.
16. Verfahren nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Reihenfolge der zu beschreibenden Spalten beim Ein- schreiben der Bits in den ersten und zweiten Interleaver (4a, 4b) zueinander verschoben ist.16. The method according to claim 15, so that the order of the columns to be described is shifted relative to one another when the bits are written into the first and second interleaver (4a, 4b).
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vor dem Auslesen der jeweils in den ersten und zweiten Interleaver (4a, 4b) eingeschriebenen Bits die Reihenfolge der Spalten in dem ersten und zweiten Interleaver (4a, 4b) zueinander verschoben wird.17. The method according to claim 15 or 16, characterized in that before reading out the bits written in each of the first and second interleaver (4a, 4b) the order the columns in the first and second interleaver (4a, 4b) are shifted towards each other.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vor dem Auslesen der Bits die Reihenfolge der Zeilen in dem ersten und zweiten Interleaver (4a, 4b) zueinander verschoben wird.18. The method according to any one of claims 15-17, so that the order of the lines in the first and second interleaver (4a, 4b) is shifted relative to one another before the bits are read out.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Spaltenvertauschungsschema des ersten Interleavers (4a) und das Spaltenvertauschungsschema des zweiten Interleavers (4b) unterschiedlich sind.19. The method according to any one of claims 15-18, so that the column interchanging scheme of the first interleaver (4a) and the column interchanging scheme of the second interleaver (4b) are different.
20. Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen eines Bitstroms über einen Übertragungskanal, mit einem Kanalcodierer (2) zur Kanalcodierung der zu übertragenden Bits, wobei die kanalcodierten Bits in Form von systematischen Bits (S) und Paritätbits (Pl, P2 ) vorliegen, mit einer nach dem Kanalcodierer (2) angeordneten Bitratenanpassungseinrichtung (3), mit einer nach der Bitratenanpassungseinrichtung (3) angeordneten Interleavereinrichtung (4a, 4b) , und mit einem nach der Interleavereinrichtung (4a, 4b) angeordneten Modulator (5) zur Übertragung der von der Bitratenanpassungseinrichtung (3) und der Interleavereinrichtung (4a, 4b) verarbeiteten systematischen Bits (S) und Paritätbits (Pl, P2) auf Bitpositionen von Modulationssymbolen (13), welche hinsichtlich der Übertragung unterschiedliche Zuverlässigkeiten aufweisen, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bitratenanpassungseinrichtung (3), die Interleavereinrichtung (4a, 4b) und der Modulator (5) derart ausgestal- tet sind, dass die systematischen Bits (S) auf Bitpositionen der Modulationssymbole (13) mit einer hohen Zuverlässigkeit und, falls die Anzahl der Bitpositionen mit der hohen Zuver- lässigkeit nicht ausreichend ist, auf Bitpositionen mit einer niedrigeren Zuverlässigkeit abgebildet werden, während die Paritätbits (Pl, P2) auf die restlichen Bitpositionen mit der niedrigeren Zuverlässigkeit nach entsprechender Durchführung einer auf die Paritätbits (Pl, P2) bezogenen Bitratenanpassung (15, 16; 21, 22) abgebildet werden.20. Communication device for transmitting a bit stream over a transmission channel, with a channel encoder (2) for channel coding of the bits to be transmitted, the channel-coded bits being in the form of systematic bits (S) and parity bits (P1, P2), with one after the channel encoder (2) arranged bit rate adjustment device (3), with an interleaver device (4a, 4b) arranged after the bit rate adjustment device (3), and with a modulator (5) arranged after the interleaver device (4a, 4b) for transmitting the bit rate adjustment device (3) and the interleaver (4a, 4b) processed systematic bits (S) and parity bits (Pl, P2) on bit positions of modulation symbols (13), which have different reliabilities with respect to the transmission, as characterized by the bit rate adaptation device (3), the interleaver device (4a, 4b) and the modulator (5) are designed such that the systematic bits (S) on bit positions of the modulation symbols (13) with high reliability and, if the number of bit positions with the high reliability reliability is not sufficient, are mapped to bit positions with a lower reliability, while the parity bits (Pl, P2) on the remaining bit positions with the lower reliability after a corresponding bit rate adjustment (15, 16; 21) has been carried out based on the parity bits (Pl, P2) , 22) are shown.
21. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kommunikationsvorrichtung (1) bzw. die Bitratenanpassungseinrichtung (3) , die Interleavereinrichtung (4a, 4b) und der Modulator (5) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-19 ausgestaltet ist.21. Communication device according to claim 20, so that the communication device (1) or the bit rate adaptation device (3), the interleaver device (4a, 4b) and the modulator (5) is designed to carry out the method according to one of claims 1-19.
22. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kommunikationsvorrichtung ein Mobilfunksender ist.22. Communication device according to claim 20 or 21, so that the communication device is a mobile radio transmitter.
23. Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20-22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bitratenanpassungseinrichtung (3) derart ausgestaltet ist, dass sie die systematischen Bits (S) und die Paritätbits (Pl, P2) in einen ersten Bitstrom mit auf die Bitpositionen mit der hohen Zuverlässigkeit abzubildenden Bits und einen zweiten Bitstrom mit auf die Bitpositionen mit der niedrigeren Zuverlässigkeit abzubildenden Bits unterteilt, und dass die Interleavereinrichtung einen ersten Interleaver (4a) , welchem der erste Bitstrom zugeführt ist, und einen zweiten Interleaver (4b) , welchem der zweiten Bitstrom zugeführt ist, umfasst.23. Communication device according to one of claims 20-22, characterized in that the bit rate adaptation device (3) is designed such that it includes the systematic bits (S) and the parity bits (Pl, P2) in a first bit stream to the bit positions with the high Reliability to be mapped bits and a second bit stream with bits to be mapped to the bit positions with the lower reliability, and that the interleaver means a first interleaver (4a) to which the first bit stream is fed and a second interleaver (4b) to which the second bit stream is fed is included.
24. Kommuni kations Vorrichtung nach Anspruch 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bitratenanpassungseinrichtung (3) eine Mapping- Einrichtung (14) zum bitweisen Zuweisen der systematischen Bits (S) wahlweise zu dem ersten Bitstrom oder zu einem mit den Paritätbits (Pl, P2) zu dem zweiten Bitstrom zu kombinierenden Bitstrom aufweist.24. Communication device according to claim 23, characterized in that the bit rate adaptation device (3) comprises a mapping device (14) for bitwise assigning the systematic bits (S) either to the first bit stream or to one the parity bits (Pl, P2) to the second bit stream to be combined.
25. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bitratenanpassungseinrichtung (3) eine Einrichtung (15, 16) zur Anpassung der Bitrate der Paritätbits (Pl, P2) aufweist, ehe diese mit den entsprechenden von der Mapping- Einrichtung (14) dem zweiten Bitstrom zugewiesenen systemati- sehen Bits zu dem zweiten Bitstrom kombiniert werden.25. Communication device according to claim 24, characterized in that the bit rate adaptation device (3) has a device (15, 16) for adapting the bit rate of the parity bits (Pl, P2) before these with the corresponding from the mapping device (14) to the second Systematic bits assigned to the bit stream can be combined to form the second bit stream.
26. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bitratenanpassungseinrichtung (3) eine Mapping- Einrichtung (19, 20) zum bitweisen Zuweisen der Paritätbits26. Communication device according to claim 23, so that the bit rate adaptation device (3) comprises a mapping device (19, 20) for bitwise assignment of the parity bits
(Pl, P2) wahlweise zu einem mit den systematischen Bits (S) zu dem ersten Bitstrom zu kombinierenden Bitstrom oder zu dem zweiten Bitstrom aufweist, und dass die Bitratenanpassungseinrichtung (3) eine Einrichtung (21, 22) zur Anpassung der Bitrate der Paritätbits (Pl, P2) aufweist.(P1, P2) either to a bit stream to be combined with the systematic bits (S) to the first bit stream or to the second bit stream, and that the bit rate adaptation device (3) has a device (21, 22) for adapting the bit rate of the parity bits ( Pl, P2).
27. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Einrichtung (21, 22) zur Anpassung der Bitrate der Paritätbits (Pl, P2 ) nach der Mapping-Einrichtung (19, 20) angeordnet ist.27. Communication device according to claim 26, so that the device (21, 22) for adapting the bit rate of the parity bits (P1, P2) is arranged after the mapping device (19, 20).
28. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Einrichtung (21, 22) zur Anpassung der Bitrate der Paritätbits (Pl, P2) vor der Mapping-Einrichtung (19, 20) angeordnet ist.28. Communication device according to claim 26, so that the device (21, 22) for adapting the bit rate of the parity bits (P1, P2) is arranged in front of the mapping device (19, 20).
29. Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 26-28, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bitratenanpassungseinrichtung (3) eine Einrichtung (26) zur Anpassung der Bitrate der systematischen Bits (S) aufweist, ehe diese mit den entsprechenden von der Mapping- Einrichtung (19, 20) dem ersten Bitstrom zugewiesenen Pari- tätbits (Pl, P2) zu dem ersten Bitstrom kombiniert werden.29. Communication device according to one of claims 26-28, characterized in that the bit rate adaptation device (3) has a device (26) for adapting the bit rate of the systematic bits (S) before this with the corresponding parity bits (Pl, P2) assigned to the first bit stream by the mapping device (19, 20) can be combined to form the first bit stream.
30. Kommunikationsvorrichtung zum Empfangen eines über einen Übertragungskanal übertragenen Bitstroms, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kommunikationsvorrichtung zum Empfangen und Auswerten eines von einer Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20-29 übertragenen Bitstroms ausgestaltet ist.30. Communication device for receiving a bit stream transmitted via a transmission channel, so that the communication device is designed for receiving and evaluating a bit stream transmitted by a communication device according to one of claims 20-29.
31. Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kommunikationsvorrichtung ein Mobilfunkempfänger ist. 31. Communication device according to claim 30, so that the communication device is a mobile radio receiver.
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