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DE10114834B4 - System zur Datenübertragung nach dem Frequenzsprungverfahren - Google Patents

System zur Datenübertragung nach dem Frequenzsprungverfahren Download PDF

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DE10114834B4
DE10114834B4 DE2001114834 DE10114834A DE10114834B4 DE 10114834 B4 DE10114834 B4 DE 10114834B4 DE 2001114834 DE2001114834 DE 2001114834 DE 10114834 A DE10114834 A DE 10114834A DE 10114834 B4 DE10114834 B4 DE 10114834B4
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DE2001114834
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Rainer 82346 Bott
Dimitri Prof. Dr.-Ing. 60322 Korobkov
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Original Assignee
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
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Abstract

System zur Datenübertragung nach dem Frequenzsprungverfahren, bei dem digitale Daten in sprunghaft wechselnden Sendefrequenz-Abschnitten (Hops) übertragen werden, wobei die Daten in aufeinanderfolgenden Frequenzabschnitten nach einem Woven Code codiert werden, der aus der Verkettung eines äußeren und eines inneren Faltungscodes besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die je Frequenzabschnitt zu übertragenden Daten auf mehrere parallele frequenzmäßig nicht zusammenhängende Frequenzabschnitte verteilt übertragen werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System laut Oberbegriff des Hauptanspruches.
  • Bei der Übertragung von digitalen Daten nach dem Frequenzsprungverfahren (frequency hopping), bei dem die Daten in sprunghaft wechselnden Sendefrequenz-Abschnitten (hops) übertragen werden, werden die Signale meist durch Rauschen oder andere Einflüsse wie Fading, Dopplershift und dergleichen beeinträchtigt. Ein Fading-Einbruch oder eine Störung führen dabei zur Unterdrückung einzelner oder sogar mehrerer Frequenzabschnitte, so daß die gesamte Information (Nutzdaten und FEC-Redundanz) verloren geht. Es ist auch schon bekannt, bei solchen Frequenzsprungverfahren die Datensymbole in den einzelnen Sendefrequenzabschnitten nach einem aus einem äußeren und inneren Code bestehenden sogenannten verketteten Code zu codieren.
  • Diese verketteten Codes haben den Nachteil, daß nach der fehlerhaften Decodierung des inneren Codes ein Fehlerburst (aber kein unabhängiger Fehler) entsteht. Infolgedessen erzeugt der Decoder des äußeren verketteten Codes mehrere Fehler, da der äußere Code in der Regel schlechte Korrektureigenschaften hinsichtlich solcher Fehlerbursts aufweist.
  • Aus der nachveröffentlichten DE 100 29 308 A1 werden bei einem System zur Datenübertragung nach dem Frequenzsprungverfahren die in sprunghaft wechselnden Sendefrequenz-Abschnitten (Hops) übertragenen digitalen Daten nach einem Woven Code codiert, der aus der Verkettung eines äußeren und eines inneren Faltungscodes besteht, wobei vorzugsweise der innere und/oder äußere Code terminiert ist.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein System zur Datenübertragung nach dem Frequenzsprungverfahren aufzuzeigen, bei dem diese Nachteile so gut wie möglich vermieden sind und das eine möglichst sichere Datenübertragung auch bei starken Verzerrungen durch den Übertragungskanal gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von einem System laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Verwendung sogenannter Woven Codes, wie sie beispielsweise im Detail beschrieben sind in Höst, S. Johannesson, R. und Zyablov, V.: ”A First encounter with binary woven convolutional codes”, In. Proc. International Symposium on Communication Theory and Application, Lake District, UK July 1997 bzw. Höst, S. On Woven Convolutional Codes. Ph. D. Thesis, Lund University, 1999. ISBN 91–7167-016-5, http:/www.it.lth.se/stefanh/thesis/, gewährleistet auch bei starken Verzerrungen durch den Kanal wie Fadingeinbrüchen, daß die verloren gegangene Information in den gestörten Frequenzabschnitten durch die verwendete Codierung wiedergewonnen werden kann. Bei Woven-Codes werden die erwähnten Decodier-Fehler, hervorgerufen durch Fehlerbursts, weitestgehend vermieden, da die durch den Decoder erzeugten Fehlerbursts zwischen den verschiedenen inneren bzw. äußeren Codes unabhängig voneinander verteilt werden, was schließlich zu unabhängigen Fehlern im jeweils anderen Code (äußerer bzw. innerer Code) führt, wie dies nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert wird. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Codierung innerhalb eines Sendefrequenz-Abschnitts jeweils im Frequenzabschnitt zu terminieren, d. h. die Codierung beginnt mit dem Anfang des Frequenzabschnittes und endet mit diesem. Dadurch wird vermieden, daß ein eventuell gelöschter Frequenzabschnitt die Information am Anfang bzw. am Ende des vorhergehenden bzw. nächstfolgenden Frequenzabschnittes verfälscht, die Codierung in einem Frequenzabschnitt also unabhängig von den anderen Frequenzabschnitten funktioniert. Das erfindungsgemäße System kann bei allen möglichen Übertragungskanälen angewendet werden, beispielsweise bei einem sogenannten AWGN-Kanal (Übertragungskanal mit additivem weißen Gauß'schen Rauschen) oder auch bei Rayleigh-Kanälen. Die Verwendung von binären Faltungscodes ermöglicht es, für die Decodierung des äußeren Codes sogenannte Soft-Decodierungen einzusetzen bzw. sogenannte iterative Decodierungen, wie sie beispielsweise beschrieben sind in Johannesson R., Zigangirov, K...”Fundamentals of Convolutional Coding”,-IEEE Press, 1999, ISBN 0-7803-3483-3.
  • Beim System können die gesamten Daten eines Frequenzabschnitts (Hops) auf einem frequenzmäßig zusammenhängenden Frequenzabschnitt übertragen werden, daher können Störungen wie Fading-Einbrüche mit flat fading oder Aussendungen von anderen Sendern (Kollisionen bei CSMA) den gesamten Frequenzabschnitt löschen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • 1 zeigt schematisch die Übertragung von digitalen Daten nach dem Frequenzsprungverfahren. Die Daten werden dabei in sprunghaft wechselnden zeitlich aufeinanderfolgenden Sendefrequenz-Abschnitten f1 bis fx, die sich in beliebiger Reihenfolge wiederholen können, vom Sender zum Empfänger übertragen. Durch Fading-Einbrüche oder andere Verzerrungen können einige oder mehrere dieser Frequenzabschnitte unterdrückt werden, wie dies in 1 für einige Abschnitte gestrichelt dargestellt ist. Die zu übertragenden Daten werden nach einem bekannten Woven Code, wie er in der eingangs beschriebenen Literatur von Höst näher beschrieben ist, nach einem äußeren und einem damit verketteten inneren Faltungscode codiert. Die Datensymbole, die in einem Frequenzabschnitt übertragen werden, lassen sich mathematisch wie eine Spalte einer Matrix interpretieren, so daß die Übertragung insgesamt als Codierung in Richtung Matrixspalten und Codierung in Richtung Matrixzeilen einer semi-unendlichen Matrix interpretiert werden kann.
  • 2 zeigt schematisch einen bekannten Woven Code bestehend aus der Verkettung eines äußeren und inneren Faltungscodes ohne Buffer. Bei einem solchen Woven Code ist es für die Korrektur eines Fehlerbursts der Länge L ausreichend, wenn ein Interleaving der L-Codes, die in der Lage sind, einen Fehler zu korrigieren, benutzt wird. Wenn in diesem Fall jeder einzelne Codes in der Lage ist, t-Fehler zu korrigieren, dann wird die daraus resultierende Konstruktion t Fehlerbursts korrigieren. Dies ist in 3 für verkettete Codes schematisch dargestellt. Der Coder einer solchen Konstruktion umfaßt eine parallele Kombination von Codes, wie dies in 4 dargestellt ist.
  • Allgemein kann ein solcher verketteter Codes mit seiner Generatormatrix durch folgende Formel dargestellt werden: GC = G ⊗ IL
  • Das entspricht dem Kroneckerschen Produkt einer Generatormatrix des Faltungscodes G mit einer Identitätsmatrix I der Größe L.
  • 5 zeigt das Prinzipschema eines sogenannten Woven Codes mit outer warp, wie er durch die verkettete Vereinigung von zwei Faltungscodes nach 2 entsteht und zwar durch Ersatz des äußeren Codes nach 2 durch die Codeskonstruktion nach 4. Die Generatormatrix dieses Codes nach 5 folgt der Formel Gow = (Go ⊗ ILo)·Gi, dabei ist Gow die Generatormatrix des Woven Codes mit outer warp, Go und Gi entsprechen den Generatormatrizen des äußeren und inneren Codes und ILo ist eine Identitätsmatrix der Ordnung Lo.
  • Daraus ergibt sich, daß während der Decodierung die durch den Decoder des inneren Codes erzeugten Fehlerbursts zwischen den verschiedenen äußeren Codes gleichmäßig verteilt werden. Dies führt zu unabhängigen Fehlern im äußeren Code.
  • Wenn in der verketteten Vereinigung der zwei Faltungscodes der innere Code durch die beschriebene Konstruktion nach 4 ersetzt wird, ergibt sich der sogenannte Woven Code mit inner warp gemäß 6. Die Generatormatrix Giw = Go·(Gi ⊗ ILi) dabei ist Giw die Generatormatrix des Woven Codes mit outer warp. Go und Gi entsprechen den Generatormatrizen des äußeren und inneren Codes und ILi ist die Identitätsmatrix der Ordnung Li.
  • Auch hier werden während der Decodierung die durch den Decoder erzeugten Fehlerbursts zwischen den verschiedenen inneren Codes unabhängig verteilt. Dies führt wiederum zu unabhängigen Fehlern im äußeren Code.
  • Wenn in der verketteten Vereinigung der zwei Faltungscodes sowohl der innere als auch der äußere Code durch die beschriebene Konstruktion nach 4 ersetzt wird, ergibt sich der sogenannte Woven Code mit double warp (twill) nach 7. Die Generatormatrix dieses Codes folgt der Formel Gdw = (Go ⊗ ILo)·(Gi ⊗ ILi), dabei ist Gdw die Generatormatrix des Woven Code mit double warp, Go und Gi entsprechen der Generatormatrix des äußeren und inneren Codes, ILo ist die Identitätsmatrix der Ordnung Lo und ILi ist die Identitätsmatrix der Ordnung Li.
  • In jedem der genannten Codes der Woven Codes kann eine Permutation zwischen den Codern des inneren und äußeren Codes implementiert werden. Dies erlaubt besonders in AWGN-Kanälen die Verbesserung der Korrektureigenschaften. Das entsprechende Schema der Coder für outer warp, inner warp und double warp ist in 8 dargestellt.
  • Nachfolgend wird für die aufgezeigten verschiedenen Arten eines Woven Codes die Aufteilung der Redundanz der inneren und äußeren Codes zwischen den Zeilen und Spalten bzw. zwischen den aufeinanderfolgenden Frequenzabschnitten und innerhalb der einzelnen Frequenzabschnitte erläutert. Als Beispiel hierfür dient ein Woven Codes mit der Codesrate R = 1/8. Dabei wird angenommen, daß in allen Fällen als äußere und innere Codes systematische Faltungscodes mit rekursiver Codierung benutzt werden.
  • 9 zeigt wieder den Woven Codes mit outer warp. In den Zeichnungen sind die Nutzinformationen N schräg schraffiert, die Prüfsymbole des äußeren Codes o horizontal schraffiert und die Prüfsymbole des inneren Codes I jeweils vertikal schraffiert dargestellt.
  • Aus dem eingangs erwähnten Schema des Woven Codes erfolgt zunächst die Codierung mit den Prüfinformationen des äußeren Codes auf den zwischen den Nutzinformationen N gesendeten Frequenzabschnitten und zwar mit einem Faltungscodes mit der Rate Ro = 1/4. Anschließend werden sämtliche Frequenzabschnitte (hops) unabhängig voneinander mit einem gegebenenfalls terminierten Faltungscode mit der Rate Ri = 1/2 codiert.
  • Vor der Codierung mit dem inneren Code können die Symbole in jedem Hop auf verschiedene Weise einer Permutation unterzogen werden. Die Periode der Permutation ist T hops, d. h. der i-te hop und der i + T-hop werden ein und derselben Permutation unterzogen. Die Permutation wird unter anderem in ”Bronstein-Semendjajew Taschenbuch der Mathematik” beschrieben.
  • Durch diese Art der Codierung wird ein Woven Codes mit outer warp in modifizierter Form erzeugt, bei dem abweichend vom klassischen Fall der innere Codes in jedem hop terminiert ist.
  • Gleichzeitig kann eine an sich bekannte Punktierung des äußeren Codes durchgeführt werden, wie dies z. B. beschrieben ist bei ”J. Hagenquer, ”Rate-Compatible Punctured Convolutional Codes (RCPC Codes) and their Applications”, IEEE Transactions on Communications, Vol. 36, No. 4, April 1988, Seite 389ff.. Durch eine solche an sich bekannte Punktierung kann die Coderate entsprechend erhöht werden und zwar auf R = (1/6 1/4).
  • Das System des Woven Codes mit inner warp zeigt 10. Hier werden zuerst unabhängig voneinander die aufeinanderfolgenden Frequenzabschnitte mit einem Faltungscodes mit der Rate Ro = 1/2 codiert. Danach können unabhängig voneinander alle Hops mit einem gegebenenfalls terminierten Faltungscodes mit der Rate Ri = 1/4 codiert werden.
  • Vor der Codierung mit dem inneren Codes können die Symbole in jedem Hop auf verschiedene Weise wieder einer Permutation unterzogen werden, die Periode der Permutation ist wieder T Hops.
  • Auch hierdurch wird wieder ein modifizierter Woven Codes mit inner warp erhalten, bei dem der äußere Codes in jedem Frequenzabschnitt terminiert sein kann. Der resultierende Codes wird ungeachtet der Terminierung des äußeren Codes zu einem Faltungscode mit der Rate Riw = Ro × Ri = 1/8.
  • Wie beim outer warp kann durch eine Punktierung die Codesrate erhöht werden.
  • Die Unterbringung der Prüfsymbole in den Frequenzabschnitten zusammen mit den Informationssymbolen kann in manchen Fällen nachteilig sein, beispielsweise wenn durch Fading Frequenzabschnitte ganz oder teilweise unterdrückt und gelöscht werden.
  • Diesen Nachteil vermeidet der in 11 dargestellte Woven Codes mit doppel warp, bei dem die Prüfinformationen des äußeren Codes O und die Prüfinformationen des inneren Codes I jeweils in getrennten Hops zwischen den Nutzinformationen N übertragen werden.
  • Im untersuchten Fall werden die Informationssymbole periodisch mit der Periode 1/Rdw in die Hops geschrieben, wobei Rdw die Rate dieser Konstruktion darstellt.
  • Wie aus dem Schema des Coders folgt, werden zuerst unabhängig voneinander die Hops mit einem Faltungscode mit der Rate Ro = 1/2 codiert.
  • Das Resultat einer solchen Codierung (Prüfsymbole des äußeren Codes) wird periodisch mit der Periode 1/Rdw die entsprechenden Hops geschrieben.
  • Danach werden unabhängig voneinander alle Hops mit mehreren Faltungscodes mit der Rate Ri = 1/4 codiert.
  • Vor der Codierung mit dem inneren Code können die Symbole in jedem Hops auf verschiedene Weise einer Permutation unterzogen werden. Die Periode der Permutation ist T Hops.
  • Als Resultat einer solchen Codierung wird ein Woven Code mit double warp erhalten.
  • Der daraus resultierende Code, ungeachtet einer Terminierung des äußeren Codes, wird zu einem Faltungscode mit der Rate Rdw = Ro·Ri = 1/8
  • Wie beim outer warp kann durch eine Punktierung die Coderate erhöht werden.
  • Im Folgenden wird die Konstruktion des Woven Turbo Codes erreicht. Die allgemeine Verteilung der Informations- und Prüfsymbole zwischen den Hops und in den Hops ist in 12 dargestellt.
  • Die Informationssymbole werden periodisch mit der Periode 1/Rwt in die Hops geschrieben, wobei Rwt die Rate dieser Konstruktion darstellt. Wie aus dem Schema des Coders folgt, werden im Beispiel zuerst unabhängig voneinander die Hops mit einem Faltungscode mit der Rate Ro = 1/4 codiert.
  • Das Resultat der Codierung (Prüfsymbole des äußeren Codes) werden periodisch mit der Periode 1/Rwt in die entsprechenden Hops geschrieben. Danach werden alle Hops (nur die Informationssymbole) unabhängig voneinander mit mehreren Faltungscodes mit der Rate Ri = 1/5 codiert.
  • Vor der Codierung mit den inneren Codes können die Symbole in jedem Hops auf verschiedene Weise einer Permutation unterzogen werden. Die Periode der Permutation ist T Hops.
  • Als Resultat einer solchen Codierung erhalten wir einen Woven Turbo Code. Alle Prüfsymbole beider Codes werden zwischen den verschiedenen Spalten verteilt. Zusätzlich hat jeder der einzelnen Codes eine geringere Rate. Dies ist vorteilhaft bei der Übertragung in schlechten Kanälen.
  • Der daraus resultierende Code wird zu einem Faltungscode mit der Rate
    Figure 00110001
  • Durch eine Punktierung sowohl bzw. wahlweise des äußeren und inneren Codes mit einem Code mit den Raten R = {1/7 1/6 1/5 1/4 1/3} erhalten
  • Neben der periodischen und systematischen Aufteilung von Informations- und Prüfinformationen kann es auch vorteilhaft sein, abhängig vom Kanal, über den die Übertragung stattfinden soll, Hops mit Informations- und/oder Prüfinformationen zeitlich zu bündeln.
  • Für die Decodierung wird ein iterativer Turbo Decoder verwendet. Solche Decoder sind bekannt, z. B. in Johannesson, R.; Zigangirov, K.. ”Fundamentals of Convolutional Coding”, IEEE Press, 1999, ISBN 0-7803-3483-3 beschrieben. Bei der Decodierung werden die Strukturen der Code-Schemata bzw. Parallellität der Codes (outer warp, inner warp, double warp und woven turbo) sowie der Verwendung der Permuter gemäß 8 berücksichtigt.
  • Vorteilhaft werden die äußeren und inneren Codes mit Hilfe des A-Posteriori-Probability Algorithmus (APP) decodiert. Dieser Algorithmus ist ebenfalls bekannt und in Johannesson beschrieben. Da der Empfänger die verwendete Code-Konstruktion kennt, kann er das Wissen um die Terminierung der Codes zur Reduktion des Aufwandes im Decoder verwenden.
  • Wird der APP in einer sliding window Version benutzt, so kann die Verzögerung bei der Decodierung minimiert werden und an die für die Übertragung maximal zulässige Verzögerung angepaßt werden.
  • 13 zeigt die Verteilung der Daten eines Frequenzabschnitts (Hops) auf mehrere parallele Frequenzabschnitte, die jeweils mit unterschiedlichen Frequenzen ausgesendet werden.
  • 13 zeigt dies bei einem woven code mit outer warp. Die Nutzinformationen N werden auf zwei Frequenzabschnitten (Hops) und die Prüfsymbole des inneren Codes der Coderate auf ebenfalls zwei Frequenzabschnitten parallel gesendet. Bei nachfolgenden Betrachtungen wird vorausgesetzt, daß Störungen und Fading-Einbrüche gleich verteilt über den Bereich, in dem das Übertragungssystem arbeitet, sowie statistisch unabhängig voneinander sind. Diese Annahmen sind bei genügend großen Frequenzbereichen in der Regel gegeben.
  • Die Anzahl der parallelen Frequenzabschnitte ist im Prinzip frei wählbar. Aufgrund des Frequenzsprungverfahrens muß jedoch für jeden dieser parallelen Frequenzabschnitte in der Regel eine getrennte Träger- und Symboltaktsynchronisation durchgeführt werden. Für diese Synchronisation werden Zusatzinformationen benötigt, welche die eigentliche Übertragungsrate reduzieren. Bei zu vielen parallelen Frequenzabschnitten sinkt dem gemäß diese Übertragungsrate stark ab.
  • Beim Verfahren mit outer warp wird wieder nur ein innerer Code verwendet. Bei der Übertragung auf mehreren parallelen Frequenzabschnitten werden alle Nutzinformationen und die Prüfsymbole der äußeren Codes, die auf die parallelen Frequenzabschnitte verteilt sind, mit diesem inneren Code geschützt. Wird nun einer der Frequenzabschnitte gestört, so kann, wenn der innere Code die entsprechende Fehlerkorrekturmöglichkeit besitzt, die Nutzinformation, die in den parallel ausgesendeten Frequenzabschnitten enthalten ist, wiedergewonnen werden. Durch diese zusätzliche Korrekturmöglichkeit des inneren Codes werden entsprechend weniger Fehler bei der inneren Decodierung erzeugt, so daß die äußeren Codes insgesamt weniger Fehler korrigieren müssen und die Leistungsfähigkeit der gesamten Anordnung erhöht wird. Die Konstruktion mit outer warp nach der inneren Codierung entspricht wieder 9. Die in Spaltenrichtung angeordneten Nutzdaten N bzw. Prüfsymbole der äußeren Codes werden zusammen mit dem Prüfsymbolen des inneren Codes auf die parallel ausgesendeten Frequenzabschnitte verteilt.
  • Beim Verfahren mit innerer warp schützen die inneren Codes die auf den parallelen Frequenzabschnitten ausgesendeten Nutzinformationen sowie die Prüfsymbole des äußeren Codes. Wenn nun einer der parallelen Frequenzabschnitte gestört wird, ist nur ein Teil der inneren Codes betroffen.
  • Demgemäß muß auch nur der betroffene Teil der inneren Codes die zusätzlichen Fehler korrigieren. Dies hilft dem äußeren Code bei der Decodierung. Die Konstruktion mit inner warp ist in 10 dargestellt. Die in Spaltenrichtung angeordneten Nutzdaten und Prüfsymbole des äußeren Codes bzw. die Prüfsymbole der inneren Codes werden auf die parallel ausgesendeten Frequenzabschnitte verteilt.
  • Beim Verfahren mit double warp werden Nutzinformationen sowie Prüfsymbole in unterschiedlichen Hops übertragen. Aufgrund der oben angeführten statistischen Gleichverteilung der Fading-Einbrüche und Störung wird nur ein Teil der äußeren Codes gestörte Symbole korrigieren müssen. Die Konstruktion mit double warp ist in 11 dargestellt. Die in Spaltenrichtung angeordneten Nutzdaten bzw. Prüfsymbole der äußeren und inneren Codes werden auf die parallel ausgesendeten Hops verteilt.
  • Bei der woven turbo Codierung werden wie beim double warp die Nutzinformationen, die Prüfsymbole des äußeren sowie der inneren Codes auf parallelen Frequenzabschnitten übertragen. Diese Konstruktion entspricht 12. Die in Spaltenrichtung angeordneten Nutzdaten bzw. Prüfsymbole des äußeren und der inneren Codes werden auf die parallel ausgesendeten Frequenzabschnitte verteilt.
  • Dieses Prinzip bietet bei allen Codekonstruktionen Vorteile gegenüber der Übertragung auf einem frequenzmäßig zusammenhängenden Frequenzabschnitt. Aufgrund der Codekonstruktion des inner und outer warp ist es hier jedoch besonders vorteilhaft einsetzbar.
  • Die einzelnen parallelen Frequenzabschnitte (Hops) können im Frequenzbereich mit konstant bleibenden Frequenzabstand, gegebenenfalls auch äquidistant, gewählt sein. Wenn mehrere Sender mit dem selben Verfahren im selben Frequenzbereich senden und das Frequenzsprungmuster nicht orthogonal ist, können hierbei jedoch sämtliche parallelen Frequenzabschnitte gestört werden. Es ist daher vorteilhaft, einen speziellen Algorithmus einzusetzen, der die Verteilung der parallelen Frequenzabschnitte im Frequenzbereich so vornimmt, daß solche Störungen vermieden werden. In der Regel wird dieser Algorithmus zeitlich abhängige Anordnungen erzeugen.
  • Die Aufteilung der Nutz- und Prüfsymbole auf die parallelen Frequenzabschnitte ist im Prinzip beliebig wählbar. Die Zuordnung kann gegebenenfalls auch zeitlich permutiert werden. So kann zum Beispiel bei einer Anordnung mit outer warp die Aufteilung der Nutzinformation und der Prüfsymbole des inneren Codes auf die einzelnen parallel ausgesendeten Frequenzabschnitte zeitlich variieren. Eine solche Permutation kann ebenfalls nach einem speziellen Algorithmus erfolgen. Es ist auch denkbar, die zu übertragenden Daten nicht auf die parallelen Frequenzabschnitte aufzuteilen sondern auf jedem der parallelen Frequenzabschnitte sämtliche Daten vollständig und gleichzeitig zu übertragen.
  • Anstelle der Aufteilung der je Frequenzabschnitt zu übertragenden Daten auf mehrere parallel gesendete Frequenzabschnitte ist auch ein vereinfachtes System möglich, bei dem die gesamten Daten eines Frequenzabschnittes jeweils auf mehreren parallelen Frequenzabschnitten, die mit unterschiedlicher Frequenz gesendet werden, übertragen werden. In diesem Fall können dann im Empfänger bekannte Verfahren benutzt werden, um die so im Frequenz Diversity übertragenen Daten wieder zu kombinieren. So könnten beispielsweise alle parallelen Frequenzabschnitte (Hops) vollständig und parallel dekodiert werden und anschließend könnte eine Auswahl nach dem Mehrheitsprinzip vorgenommen werden. Eine andere Möglichkeit ist, die einzelnen Frequenzabschnitte nach dem Prinzip des Maximum Ratio Combining zusammenzufassen und anschließend in einem einzigen Decoder zu decodieren.

Claims (39)

  1. System zur Datenübertragung nach dem Frequenzsprungverfahren, bei dem digitale Daten in sprunghaft wechselnden Sendefrequenz-Abschnitten (Hops) übertragen werden, wobei die Daten in aufeinanderfolgenden Frequenzabschnitten nach einem Woven Code codiert werden, der aus der Verkettung eines äußeren und eines inneren Faltungscodes besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die je Frequenzabschnitt zu übertragenden Daten auf mehrere parallele frequenzmäßig nicht zusammenhängende Frequenzabschnitte verteilt übertragen werden.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und/oder äußere Code terminiert ist.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Woven Code mit Outer Warp codiert wird, wobei Nutzinformationen in einem der Frequenzabschnitte, Prüfinformationen des äußeren Codes auf anderen der Frequenzabschnitte und Prüfinformationen des inneren Codes zusammen mit den Nutzinformationen und den Prüfinformationen des äußeren Codes auf sämtlichen Frequenzabschnitten übertragen werden.
  4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Code terminiert ist.
  5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Code eine größere Redundanz aufweist.
  6. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Woven Code mit Inner Warp codiert wird, wobei Nutzinformationen und Prüfinformationen des äußeren Codes zusammen in einem der Frequenzabschnitte übertragen werden und Prüfinformationen des inneren Codes in jeweils anderen Frequenzabschnitten übertragen werden.
  7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Code terminiert ist.
  8. System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Code eine größere Redundanz besitzt.
  9. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Woven Code mit Double Warp codiert wird und Nutzinformationen, Prüfinformationen des äußeren Codes und Prüfinformationen des inneren Codes jeweils in unterschiedlichen Frequenzabschnitten übertragen werden.
  10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Code terminiert ist.
  11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Code eine größere Redundanz besitzt.
  12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Code punktiert wird.
  13. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Woven Turbocode codiert wird, wobei für den inneren und äußeren Faltungscode jeweils eine gleiche Coderate verwendet wird und Nutzinformationen sowie Prüfinformationen des äußeren und inneren Codes jeweils in getrennten Frequenzabschnitten übertragen werden.
  14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der äußere als auch der innere Code punktiert wird.
  15. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen äußerem und innerem Code Permutatoren verwendet werden.
  16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Permutationen periodisch sind.
  17. System nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzinformationen und Prüfinformationen in den zeitlich aufeinanderfolgenden Frequenzabschnitten periodisch übertragen werden.
  18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Periode durch die Gesamt-Coderate und die Anzahl der pro Frequenzabschnitt übertragenen Informationen bestimmt ist.
  19. System nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung der Nutz- und Prüfinformationen auf die zeitlich aufeinanderfolgenden Frequenzabschnitte so gewählt ist, dass ein Übertragungskanal keine Fehlerfortpflanzung mehr aufweist.
  20. System nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung von Nutz- und Prüfinformationen auf die Frequenzabschnitte so gewählt ist, dass die Verzögerung durch die Codierung minimal ist.
  21. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Codes so gewählt sind, dass die angestrebte maximale Fehlerrate nach der Decodierung eingehalten wird.
  22. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Änderung der Übertragungseigenschaften eines Übertragungskanals die verwendeten Codeschemata entsprechend angepasst werden.
  23. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass im Multiplex zur Datenübertragung Zusatzinformationen über den momentan benutzten Code vom Sender zum Empfänger übertragen werden.
  24. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzinformation jeweils gesendet wird, wenn der Sender die Codeschemata ändert.
  25. System nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzinformation nach einem Woven Code codiert und verteilt auf mehrere Frequenzabschnitte übertragen wird.
  26. System nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Coderate für die Zusatzinformation kleiner gewählt ist als die normale Datenübertragungsrate.
  27. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die codiert übertragenen Daten im Empfänger mittels eines iterativen Turbodecoders decodiert werden.
  28. System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und der äußere Code nach dem a Posteriori Probability Algorithmus (APP-Algorithmus) decodiert wird und dabei die Information über die Terminierung der Codes berücksichtigt wird.
  29. System nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduktion der Verzögerung der Decodierung eine Sliding-Window-Version des APP-Decoders benutzt wird.
  30. System nach Anspruch 1 und 3 für einen woven code mit outer warp, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierung des inneren Codes über alle parallel ausgesendete Frequenzabschnitte übertragen wird.
  31. System nach Anspruch 1 und 6 für einen woven code mit inner warp, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierung des äußeren Codes über alle parallel ausgesendeten Frequenzabschnitte, die jeweils Nutzinformationen beinhalten, übertragen wird.
  32. System nach Anspruch 1 und 9 für einen woven code mit double warp, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzinformationen sowie die Prüfinformationen des äußeren und inneren Codes auf die parallel ausgesendeten Frequenzabschnitte verteilt übertragen werden.
  33. System nach Anspruch 1 und 13 für einen woven turbo code, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzinformationen sowie die Prüfinformationen des äußeren und inneren Codes auf die parallel ausgesendeten Frequenzabschnitte verteilt übertragen werden.
  34. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung der einzelnen Daten auf die parallel ausgesendeten Frequenzabschnitte erfolgt.
  35. System nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung der einzelnen Daten auf die parallel ausgesendeten Frequenzabschnitte zeitlich geändert wird.
  36. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamten Daten eines Frequenzabschnittes auf mehreren parallel mit unterschiedlichen Frequenzen gesendeten Frequenzabschnitten übertragen werden.
  37. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzabstand der parallel ausgesendeten Frequenzabschnitte konstant ist.
  38. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzabstand der parallel ausgesendeten Frequenzabschnitte äquidistant ist.
  39. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzabstand der parallel ausgesendeten Frequenzabschnitte nach einem vorgegebenen Algorithmus zeitabhängig geändert wird.
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