DE10029308A1 - System for data transmission according to data hopping method transmits digital data in hops with data in successive hops coded according to woven code - Google Patents

System for data transmission according to data hopping method transmits digital data in hops with data in successive hops coded according to woven code

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DE10029308A1 DE2000129308 DE10029308A DE10029308A1 DE 10029308 A1 DE10029308 A1 DE 10029308A1 DE 2000129308 DE2000129308 DE 2000129308 DE 10029308 A DE10029308 A DE 10029308A DE 10029308 A1 DE10029308 A1 DE 10029308A1
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Dimitri Korobkov
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Abstract

The system transmits digital data in suddenly changing transmission frequency sections or hops. The data in the successive frequency sections are coded according to a woven code consisting of a sequence of an external and an internal convolution code. The internal and/or the external code is terminated

Description

Die Erfindung betrifft ein System laut Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a system according to the preamble of the main claim.

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.When transmitting digital data using the frequency hopping method (frequency hopping), in which the data changes in abruptly changing transmission frequency Sections (hops) are transmitted, the signals are mostly caused by noise or other influences such as fading, Doppler shift and the like are impaired. A fading Burglary or a disturbance lead to the suppression of individual or even several frequency sections, so that the entire information (user data and FEC Redundancy) is lost. It is already known in such Frequency hopping the data symbols in the individual transmission frequency sections according to a so-called concatenated consisting of an outer and inner code Code.

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.These concatenated codes have the disadvantage that after the incorrect decoding of the an internal burst of errors (but not an independent error) arises. Consequently the decoder of the outer concatenated code generates several errors because of the outer code usually poor correction properties with regard to such error bursts having.

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.It is therefore an object of the invention to provide a system for data transmission according to the To show frequency hopping, in which these disadvantages as good as possible are avoided and that the safest possible data transmission even with strong ones Distortion guaranteed by the transmission channel.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem System laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. This task is based on a system according to the preamble of the main claim solved by its characteristic features. Advantageous further developments result itself from the subclaims.  

Die Verwendung sogenannter Woven Codes, wie sie beispielsweise im Detail beschrieben sind in Host, 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. Host, 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 verfälschen, 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.The use of so-called woven codes, as described in detail, for example are described in Host, S. Johannesson, R. and Zyablov, V .: "A First encounter with binary woven convolutional codes ", In. Proc. International Symposium on Communication Theory and Application, Lake District, UK July 1997 or Host, S. On Woven Convolutional Codes. Ph. D. Thesis, Lund University, 1999. ISBN 91-7167-016-5, http: /www.it.lth.se/stefanh/thesis/, ensures even with strong distortions through the channel like fading dips that the lost information in the disturbed frequency sections recovered by the coding used can be. Woven codes cause the decoding errors mentioned by error bursts, largely avoided, since those generated by the decoder Error bursts between the different inner and outer codes independently be distributed from each other, which eventually leads to independent errors in each other code (outer or inner code), as follows using Examples will be explained in more detail. It has proven to be particularly advantageous Coding within a transmission frequency section in each case in the frequency section schedule, d. H. the coding begins at the beginning of the frequency section and ends with this. This avoids that a possibly deleted Frequency section the information at the beginning or at the end of the previous or falsify the next following frequency section, the coding in one Frequency section works independently of the other frequency sections. The system according to the invention can be used with all possible transmission channels can be used, for example with a so-called AWGN channel (Transmission channel with additive white Gaussian noise) or at Rayleigh channels. The use of binary convolutional codes allows for the Decoding of the outer code to use so-called soft decodings or So-called iterative decodings, as described for example in Johannesson R., Zigangirov, K.. . "Fundamentals of Convolutional Coding", IEEE Press, 1999, ISBN 0-7803-3483-3.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is described below with the aid of schematic drawings Exemplary embodiments explained in more detail.  

Fig. 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 Fig. 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 Host näher beschrieben ist, nach einem äußeren und einem damit verketteten inneren Faltungscode codiert. Die Datensymbole, die in einem Frequenzabschnitt übertragen werden, lassen sich mathetmatisch 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. Fig. 1 shows schematically the transmission of digital data according to the frequency hopping method. The data is transmitted from the transmitter to the receiver in abruptly changing, successive transmission frequency sections f1 to f x , which can be repeated in any order. Fading dips or other distortions can suppress some or more of these frequency sections, as is shown in broken lines for some sections in FIG. 1. The data to be transmitted are encoded according to a known woven code, as described in more detail by Host in the literature described at the beginning, according to an outer and an inner convolutional code linked to it. The data symbols that are transmitted in a frequency section can be interpreted mathematically like a column of a matrix, so that the transmission as a whole can be interpreted as coding in the direction of matrix columns and coding in the direction of matrix rows of a semi-infinite matrix.

Fig. 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 Fig. 3 für verkettete Codes schematisch dargestellt. Der Coder einer solchen Konstruktion umfaßt eine parallele Kombination von Codes, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Fig. 2 shows schematically a known woven code consisting of the concatenation of an outer and inner convolutional code without buffer. With such a woven code, it is sufficient for the correction of an error burst of length L if an interleaving of the L codes which are able to correct an error is used. In this case, if each individual code is able to correct t errors, then the resulting construction will correct t error bursts. This is shown schematically in Fig. 3 for chained codes. The coder of such a construction comprises a parallel combination of codes as shown in FIG .

Allgemein kann ein solcher verketteter Codes mit seiner Generatormatrix durch folgende Formel dargestellt werden:
In general, such a linked code with its generator matrix can be represented by the following formula:

Gc = G ⊗ IL G c = G ⊗ I L

Das entspricht dem Kroneckerschen Produkt einer Generatormatrix des Faltungscodes G mit einer Identitätsmatrix I der Größe L. This corresponds to Kronecker's product of a generator matrix with convolutional code G. with an identity matrix I of size L.  

Fig. 5 zeigt das Prinzipschema eines sogenannten Woven Codes mit outer warp, wie er durch die verkettete Vereinigung von zwei Faltungscodes nach Fig. 2 entsteht und zwar durch Ersatz des äußeren Codes nach Fig. 2 durch die Codeskonstruktion nach Fig. 4. Die Generatormatrix dieses Codes nach Fig. 5 folgt der Formel
 FIG. 5 shows the basic scheme of a so-called woven code with outer warp, as it arises from the concatenated combination of two convolutional codes according to FIG. 2, namely by replacing the outer code according to FIG. 2 with the code construction according to FIG. 4. The generator matrix of this codes according to Fig. 5 follows the formula

Gow = (Go ⊗ ILo).Gi,
G ow = (G o ⊗ I Lo ) .G i ,

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.G ow is the generator matrix of the woven code with outer warp, G o and G i correspond to the generator matrices of the outer and inner code and I Lo is an identity matrix of the order 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 fuhrt zu unabhängigen Fehlern im äußeren Code.It follows that during the decoding the decoder of the inner Codes evenly generated error bursts between the different outer codes be distributed. This leads to independent errors in the outer code.

Wenn in der verketteten Vereinigung der zwei Faltungscodes der innere Code durch die beschriebene Konstruktion nach Fig. 4 ersetzt wird, ergibt sich der sogenannte Woven Code mit inner warp gemäß Fig. 6. Die Generatormatrix
If, in the concatenated union of the two convolutional codes, the inner code is replaced by the described construction according to FIG. 4, the so-called woven code with inner warp according to FIG. 6 results . The generator matrix

Giw = Go.(Gi ⊗ ILi),
G iw = G o . (G i ⊗ I Li ),

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.G iw is the generator matrix of the woven code with outer warp. G o and G i correspond to the generator matrices of the outer and inner codes and I Li is the identity matrix of the order 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.Here too, those generated by the decoder are used during decoding Error bursts distributed independently between the various inner codes. this leads to again, independent errors in the outer code.

Wenn in der verketteten Vereinigung der zwei Faltungscodes sowohl der innere als auch der äußere Code durch die beschriebene Konstruktion nach Fig. 4 ersetzt wird, ergibt sich der sogenannte Woven Code mit double warp (twill) nach Fig. 7. Die Generatormatrix dieses Codes folgt der Formel
If, in the concatenated combination of the two convolutional codes, both the inner and the outer code are replaced by the described construction according to FIG. 4, the so-called woven code with double warp (twill) according to FIG. 7 results . The generator matrix of this code follows that formula

Gdw = (Go ⊗ ILo).(Gi ⊗ ILi),
G dw = (G o ⊗ I Lo ). (G i ⊗ I Li ),

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.G dw is the generator matrix of the woven code with double warp, G o and G i correspond to the generator matrix of the outer and inner code, I Lo is the identity matrix of the order Lo and I Li is the identity matrix of the order 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 Fig. 8 dargestellt.In each of the aforementioned codes of the woven codes, a permutation between the coders of the inner and outer code can be implemented. This allows the correction properties to be improved, particularly in AWGN channels. The corresponding scheme of the coders for outer warp, inner warp and double warp is shown in FIG. 8.

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.The following is the for the different types of woven code shown Distribution of the redundancy of the inner and outer codes between the lines and Columns or between the successive frequency sections and within of the individual frequency sections explained. A woven code serves as an example with the code rate R = 1/8. It is assumed that in all cases as external and inner codes use systematic convolutional codes with recursive coding become.

Fig. 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. Fig. 9 again shows the woven code with outer warp. In the drawings, the useful information N is hatched obliquely, the test symbols of the outer code O are hatched horizontally and the test symbols of the inner code I are each hatched vertically.

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. From the aforementioned scheme of the woven code, the coding with the test information of the outer code is first carried out on the frequency sections sent between the useful information N, namely with a convolutional code with the rate R o = 1/4. Then all frequency sections (hops) are coded independently of one another with a possibly terminated convolutional code at the rate R i = 1/2.

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.Before coding with the inner code, the symbols can appear on each hop be subjected to permutation in various ways. The period of the permutation is T hops, d. H. the i-th hop and the i + T-hop become one and the same permutation subjected. The permutation is inter alia in "Bronstein-Semendjajew Taschenbuch der Mathematik ".

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.This type of coding modifies a woven code with outer warp Form created in which, deviating from the classic case, the inner codes in every hop is scheduled.

Gleichzeitig kann eine an sich bekannte Punktierung des äußeren Codes durchgeführt werden, wie dies z. B. beschrieben ist bei "J. Hagenauer, "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).At the same time, a known puncturing of the outer code can be carried out be like this B. is described in "J. Hagenauer," Rate-Compatible Punctured Convolutional Codes (RCPC Codes) and their Applications ", IEEE Transactions on Communications, Vol. 36, No. 4, April 1988, page 389ff. Through such a thing known puncturing, the code rate can be increased accordingly to R = (1/6 1/4).

Das System des Woven Codes mit inner warp zeigt Fig. 10. Hier werden zuerst unabhängig voneinander die aufeinanderfolgenden Frequenzabsehnitte 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.The system of the woven code with inner warp is shown in FIG. 10. Here, the successive frequency sections are first coded independently of one another with a convolutional code with the rate R o = 1/2. All hops can then be coded independently of one another with a possibly terminated convolutional code at the rate R i = 1/4.

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.Before coding with the inner code, the symbols can appear on each hop are subjected to a different permutation in different ways, the period of Permutation is T Hops again.

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
This also results in a modified woven code with inner warp, in which the outer code can be terminated in each frequency segment. The resulting code becomes a convolutional code at the rate regardless of the termination of the outer code

Riw = Ro × Ri = 1/8.R iw = R o × R i = 1/8.

Wie beim outer warp kann durch eine Punktierung die Codesrate erhöht werden.As with the outer warp, puncturing can increase the code rate.

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.The placement of the test symbols in the frequency sections together with the Information symbols can be disadvantageous in some cases, for example if partially or completely suppressed and deleted by fading frequency sections.

Diesen Nachteil vermeidet der in Fig. 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.This disadvantage is avoided by the double-warp woven code shown in FIG. 11, in which the test information of the outer code O and the test information of the inner code I are each transmitted in separate hops between the useful information N.

Im untersuchten Fall werden die Informationssymbole periodisch mit der Periode 1/Rdw in die Hops geschrieben, wobei Rdw die Rate dieser Konstruktion darstellt.In the case examined, the information symbols are written periodically into the hops with the period 1 / R dw , where R dw represents the rate of this construction.

Wie aus dem Schema des Coders folgt, werden zuerst unabhängig voneinander die Hops mit einem Faltungscode mit der Rate Ro = 1/2 codiert.As follows from the scheme of the encoder, the hops are first independently coded with a convolutional code with the rate R o = 1/2.

Das Resultat einer solchen Codierung (Prüfsymbole des äußeren Codes) wird periodisch mit der Priode 1/Rdw in die entsprechenden Hops geschrieben.The result of such coding (test symbols of the outer code) is written periodically with the period 1 / R dw into the corresponding hops.

Danach werden unabhängig voneinander alle Hops mit mehreren Faltungscodes mit der Rate Ri = 1/4 codiert.Then all hops are encoded independently of one another with several convolutional codes at the rate R i = 1/4.

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.Before coding with the inner code, the symbols can be found in each hop be subjected to permutation in various ways. The period of the permutation is T Hops.

Als Resultat einer solchen Codierung wird ein Woven Code mit double warp erhalten.As a result of such coding, a woven code with double warp is obtained.

Der daraus resultierende Code, ungeachtet einer Terminierung des äußeren Codes, wird zu einem Faltungscode mit der Rate
The resulting code, regardless of termination of the outer code, becomes a convolutional code at the rate

Rdw = Ro.Ri = 1/8R dw = R o .R i = 1/8

Wie beim outer warp kann durch eine Punktierung die Coderate erhöht werden.As with the outer warp, the code rate can be increased by puncturing.

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 Fig. 12 dargestellt.In the following, the construction of the woven turbo code is achieved. The general distribution of the information and test symbols between the hops and in the hops is shown in FIG .

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 Faltungscoee mit der Rate Ro = 1/4 codiert.The information symbols are written into the hops periodically with the period 1 / R wt , where R wt represents the rate of this construction. As follows from the diagram of the encoder, in the example the hops are first coded independently of one another with a convolution coee with the rate R o = 1/4.

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.The result of the coding (test symbols of the outer code) are written periodically with the period 1 / R wt in the corresponding hops. Then all hops (only the information symbols) are encoded independently of one another with a plurality of convolutional codes at the rate R i = 1/5.

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.Before coding with the inner codes, the symbols can be found in each hop be subjected to permutation in various ways. The period of the permutation is 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.As a result of such coding, we get a woven turbo code. All Check symbols of both codes are distributed between the different columns. In addition, each of the individual codes has a lower rate. This is advantageous in the Bad channel transmission.

Der daraus resultierende Code wird zu einem Faltungscode mit der Rate
The resulting code becomes a convolutional code at the rate

Durch eine Punktierung sowohl bzw. wahlweise des äußeren und inneren Codes mit einem Code mit den Raten
By puncturing both or alternatively the outer and inner code with a code with the rates

erhalten.receive.

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.In addition to the periodic and systematic division of information and Test information may also be beneficial depending on the channel through which the Transfer should take place, hops with information and / or test information to bundle in time.

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 Fig. 8 berücksichtigt.An iterative turbo decoder is used for the decoding. Such decoders are known, e.g. B. in Johannesson, R .; Zigangirov, K .. "Fundamentals of Convolutional Coding", IEEE Press, 1999, ISBN 0-7803-3483-3. The structures of the code schemes or parallelism of the codes (outer warp, inner warp, double warp and woven turbo) and the use of the permuters according to FIG. 8 are taken into account in the decoding.

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.The outer and inner codes are advantageous with the help of the A posteriori- Probability algorithm (APP) decoded. This algorithm is also known and described in Johannesson. Because the receiver uses the code construction knows, he can know about the scheduling of the codes to reduce the Use effort in the decoder.

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.If the APP is used in a sliding window version, the delay in the decoding can be minimized and the maximum permissible for the transmission Delay can be adjusted.

Claims (29)

1. System zur Datenübertragung nach dem Frequenzsprungverfahren, bei dem die digitalen Daten in sprunghaft wechselnden Sendefrequenz-Abschnitten (Hops) übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten in den aufeinanderfolgenden Frequenzabschnitten nach einem Woven Code codiert werden, der aus der Verkettung eines äußeren und eines inneren Faltungscodes besteht.1. System for data transmission according to the frequency hopping method, in which the digital data are transmitted in abruptly changing transmission frequency sections (hops), characterized in that the data in the successive frequency sections are encoded according to a woven code which results from the concatenation of an outer and an inner convolutional code. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und/oder äußere Code terminiert ist.2. System according to claim 1, characterized, that the inner and / or outer code is terminated. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Woven Code Outer Warp codiert wird, wobei die Nutzinformationen in einem der Frequenzabschnitte, die Prüfinformationen des äußeren Codes auf anderen der Frequenzabschnitte und die Prüfinformationen des inneren Codes zusammen mit den Nutzinformationen und den Prüfinformationen des äußeren Codes auf sämtlichen Frequenzabschnitten übertragen werden.3. System according to claim 1 or 2, characterized, that is encoded according to the woven code outer warp, the useful information in one of the frequency sections, the outer code test information on another the frequency sections and the test information of the inner code together with the payload and the check information of the outer code on all Frequency sections are transmitted. 4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Code terminiert ist.4. System according to claim 3, characterized, that the inner code is terminated. 5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Code eine größere Redundanz aufweist.5. System according to claim 3 or 4, characterized, that the outer code has greater redundancy. 6. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Woven Code mit Inner Warp codiert wird, wobei die Nutzinformationen und Prüfinformationen des äußeren Codes zusammen in einem der Frequenzabschnitte übertragen werden und die Prüfinformationen des inneren Codes in jeweils anderen Frequenzabschnitten übertragen werden.6. System according to claim 1 or 2, characterized,  that after the woven code is encoded with inner warp, the useful information and outer code check information together in one of the frequency sections are transmitted and the test information of the inner code in each other Frequency sections are transmitted. 7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Code terminiert ist.7. System according to claim 6, characterized, that the outer code is terminated. 8. System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Code eine größere Redundanz besitzt.8. System according to claim 6 or 7, characterized, that the inner code has greater redundancy. 9. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Woven Code mit Double Warp codiert wird, die Nutzinformationen, Prüfinformationen des äußeren Codes und die Prüfinformationen des inneren Codes jeweils in unterschiedlichen Frequenzabschnitten übertragen werden.9. System according to claim 1 or 2, characterized, that after the woven code is encoded with double warp, the useful information, Outer code check information and inner code check information are each transmitted in different frequency sections. 10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Code terminiert ist.10. System according to claim 9, characterized, that the outer code is terminated. 11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Code eine größere Redundanz besitzt.11. System according to claim 9 or 10, characterized, that the inner code has greater redundancy. 12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Code punktiert wird.12. System according to one of the preceding claims, characterized, that the outer code is punctured. 13. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Woven Turbocode codiert wird, wobei für den inneren und äußeren Faltungscode jeweils etwa die gleiche Coderate verwendet wird und die Nutzinformationen sowie die Prüfinformationen des äußeren und inneren Codes jeweils in getrennten Frequenzabschnitten übertragen werden.13. System according to claim 1 or 2,  characterized, that is encoded according to the woven turbo code, whereby for the inner and outer Convolutional code is used approximately the same code rate and the Useful information as well as the test information of the outer and inner code, respectively are transmitted in separate frequency sections. 14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der äußere als auch der innere Code punktiert wird.14. System according to claim 13, characterized, that both the outer and the inner code are punctured. 15. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen äußerem und innerem Code Permutatoren verwendet werden.15. System according to one of the preceding claims, characterized, that permutators are used between the outer and inner code. 16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Permutationen periodisch sind.16. System according to claim 15, characterized, that the permutations are periodic. 17. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzinformationen und Prüfinformationen in den zeitlich aufeinanderfolgenden Frequenzabschnitten periodisch übertragen werden.17. System according to one of the preceding claims, characterized, that the useful information and test information in the temporally successive Frequency segments are transmitted periodically. 18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Periode durch die Gesamt-Coderate und die Anzahl der pro Frequenzabschnitt übertragenen Informationen bestimmt ist.18. System according to claim 17, characterized, that the period by the total code rate and the number of times per frequency segment transmitted information is determined. 19. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der Nutz- und Prüfinformationen auf die zeitlich aufeinanderfolgenden Frequenzabschnitte so gewählt ist, daß der Übertragungskanal keine Fehlerfortpflanzung mehr aufweist. 19. System according to one of the preceding claims, characterized, that the distribution of the useful and test information on the temporal successive frequency sections is chosen so that the transmission channel no longer propagates errors.   20. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung von Nutz- und Prüfinformationen auf die Frequenzabschnitte so gewählt ist, daß die Verzögerung durch die Codierung minimal ist.20. System according to one of the preceding claims, characterized, that the distribution of useful and test information on the frequency sections so is chosen that the delay due to the coding is minimal. 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.21. System according to one of the preceding claims, characterized, that the codes are chosen so that the desired maximum error rate after the Decoding is observed. 22. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Änderung der Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals die verwendeten Codeschemata entsprechend angepaßt werden.22. System according to one of the preceding claims, characterized, that when changing the transmission properties of the transmission channel used code schemes are adjusted accordingly. 23. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Multiplex zur Datenübertragung Zusatzinformationen über den momentan benutzten Code vom Sender zum Empfänger übertragen werden.23. System according to claim 22, characterized, that in the multiplex for data transmission additional information about the current used code are transmitted from the sender to the receiver. 24. System nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformation jeweils gesendet wird, wenn der Sender die Codeschemata ändert.24. System according to claim 22 or 23, characterized, that the additional information is sent each time the transmitter uses the code schemes changes. 25. System nach Anspruch 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinformation nach einem Woven Code codiert und verteilt auf mehrere Frequenzabschnitte übertragen wird.25. System according to claim 22 to 24, characterized, that the additional information is encoded according to a woven code and distributed over several Frequency sections is transmitted. 26. System nach Anspruch 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Coderate für die Zusatzinformation kleiner gewählt ist als die normale Datenübertragungsrate.26. System according to claim 22 to 25,  characterized, that the code rate for the additional information is chosen to be lower than the normal one Data transfer rate. 27. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die codiert übertragenen Daten im Empfänger mittels eines iterativen Turbodecoders decodiert werden.27. System according to one or more of the preceding claims, characterized, that the coded data transmitted in the receiver using an iterative Turbo decoders can be decoded. 28. System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und der äußere Code nach dem APP-Algorithmus decodiert wird und dabei die Information über die Terminierung der Codes berücksichtigt wird.28. System according to claim 27, characterized, that the inner and outer code is decoded according to the APP algorithm and the information about the termination of the codes is taken into account. 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.29. System according to claim 27 or 28, characterized, that to reduce the decoding delay, a sliding window version of the APP decoder is used.
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