DE10248018B4

DE10248018B4 - Sende/Empfangsvorrichtung und Verfahren für die Paketwiederholungsübertragung in einem mobilen Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE10248018B4
Application number: DE2002148018
Authority: DE
Inventors: Noh-Sun Kim; Yong-Suk Songnam Moon; Hun-Kee Kim; Jae-Seung Songnam Yoon
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2022-10-16
Also published as: US7573852B2; CN1783769B; FI20021829A0; FR2831003A1; JP4064385B2; FI127323B; JP2005027336A; CN1423438A; FI20021829A; FR2831003B1; CA2408131C; GB2381718A; JP2003198502A; DE10248018A1; KR100464325B1; AU2002301470B2; US20030072286A1; ITMI20022167A1; CN1783769A; GB2381718B

Abstract

Verfahren zum Erzeugen von Modulationssymbolen in einem mobilen Kommunikationssystem mit einem Kodierer (220) für das Kodieren eines Paketdatenstroms in kodierten Bits und einem Modulator (260) für das Modulieren der kodierten Bits, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Umwandeln der Modulationssymbole in einer ersten Region (6, 7, 10, 11), die eine erste Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, einer Signalkonstellation, die in einem Modulator (260) verwendet wird, in Modulationssymbole in einer dritten Region (1, 4, 13, 16), die eine dritte Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, die geringer als eine zweite Fehlerwahrscheinlichkeit ist;
Umwandeln von Modulationssymbolen in der dritten Region (1, 4, 13, 16) in Modulationssymbole in der ersten Region (6, 7, 10, 11); und
Umwandeln von Modulationssymbolen in einer zweiten Region (2, 3, 5, 8, 9, 12, 14, 15), die die zweite Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, die geringer als die erste Fehlerwahrscheinlichkeit ist, in andere Modulationen in der zweiten Region (2, 3, 5, 8, 9, 12,...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein mobiles W-CDMA Kommunikationssystem (Wide-band Code Division Multiple Access = Breitbandsystem mit Vielfachzugriff durch Kodetrennung), und insbesondere auf eine Sende/Empfangsvorrichtung und ein Verfahren für das Erhöhen der Dekodierleistung bei einer Wiederholungsübertragung.
Schädliche Einflüsse bei Hochgeschwindigkeitsdatendiensten hoher Qualität rühren von einer Kanalumgebung in einem mobilen Kommunikationssystem her. Die Umgebung des Funkkanals variiert durch Änderungen der Signalleistung, die durch weißes Rauschen und Schwund, eine Abschattung, den Doppler-Effekt, der sich durch die Bewegung und die häufige Änderung der Geschwindigkeit eines Endgeräts ergibt, und die Interferenz von anderen Nutzern und Mehrwegesignalen ergibt, häufig. Somit ist neben konventionellen Technologien der mobilen Kommunikationssysteme der zweiten oder dritten Generation eine fortgeschrittene Technik erforderlich, um einen drahtlosen Hochgeschwindigkeitsdatenpaketdienst zu unterstützen. In diesem Zusammenhang sprechen das 3GPP (Partnerschaftsprojekt der 3. Generation) und das 3GPP2 gemeinsam die Techniken eines AMCS (Adaptives Modulations- und Kodierschema) und einer HARQ (hybride automatische Wiederholungsanforderung) an.
Das AMCS stellt eine Modulationsordnung und eine Kodierrate gemäß den Änderungen des Kanalzustands der Abwärtsverbindung ein. Die Kanalqualität der Abwärtsverbindung wird gewöhnlicherweise durch das Messen des SNR (Signal-zu-Rausch-Verhältnis) eines empfangenen Signals an einer UE (Benutzereinrichtung) erhalten. Die UE überträgt die Kanalqualitätsinformation an eine BS (Basisstation) auf einer Aufwärtsverbindung. Die BS schätzt dann den Kanalzustand der Abwärtsverbindung auf der Basis der Kanalqualitätsinformation und bestimmt ein passendes Modulationsschema und eine passende Kodierrate für einen Kanalkodierer gemäß dem geschätzten Kanalzustand der Abwärtsverbindung.
Die Implementierung der HARQ stellt eine Herausforderung dar, da es viele Überlegungen im Hinblick auf die Systemkomplexität, die die Empfangspuffergröße und die Signalisierung einschließt, als auch die Kanalqualität gibt.
Die QPSK (Quadratur-Phasen-Verschiebungs-Verschlüsselungs-Modulation), die 8PSK (8-fache PSK) und die 16QAM (16-fach Quadraturamplitudenmodulation) und Kodierraten von 1/2 und 1/4 werden bei existierenden drahtlosen Hochgeschwindigkeitsdatenpaketkommunikationssystemen verwendet. In einem AMCS wendet eine BS eine Modulation hoher Ordndung (beispielsweise eine 16QAM und eine 64QAM) und eine hohe Kodierrate von 3/4 auf eine UE, die eine gute Kanalqualität aufweist, wie die benachbarten UE, an, und sie wendet eine Modulation niedriger Ordnung (beispielsweise eine 8PSK und eine QPSK) und eine niedrige Kodierrate von 1/2 auf eine UE, die eine schlechte Kanalqualität aufweist, wie eine UE an einer Zellgrenze, an. Das AMCS reduziert Interferenzsignale beträchtlich und verbessert die Systemleistung im Vergleich zu einem konventionellen Verfahren, das sich auf eine Hochgeschwindigkeitsleistungssteuerung verlässt.
Die HARQ ist eine Wiederholungsübertragungssteuerungstechnik, die verwendet wird, um Fehler in anfänglich übertragenen Datenpaketen zu korrigieren. Die HARQ wird in die Chase-Combining (CC), die volle inkrementelle Redundanz (full incremental redundancy, FIR) und die teilweise inkrementelle Redundanz (partial incremental redundancy, PIR) unterteilt.
Die CC ist die wiederholte Übertragung desselben Pakets, wie es bei der anfänglichen Übertragung verwendet wurde. Ein Empfänger kombiniert dann das wiederholt übertragene Paket mit dem anfänglich übertragenen Paket, das in einem Empfangspuffer gespeichert wurde, um somit die Zuverlässigkeit der kodierten Bits, die in einen Dekodierer eingegeben werden, zu erhöhen und einen Leistungsgewinn des gesamten mobilen Kommunikationssystems zu erreichen. Es wird ungefähr ein Leistungsgewinn von 3 dB im Mittel erreicht, da das Kombinieren derselben zwei Pakete äquivalent zur wiederholten Kodierung des Pakets ist.
Die FIR ist eine wiederholte Übertragung eines Pakets, das nur Paritätsbits aufweist. Ein Dekodierer dekodiert Daten unter Verwendung der neuen Paritätsbits als auch der anfänglich übertragenen systematischen Bits. Somit wird die Dekodier leistung verbessert. Es ist in der Kodiertheorie wohl bekannt, dass ein höherer Leistungsgewinn bei einer niedrigeren Kodierrate als bei einer wiederholten Kodierung erzielt wird. Somit ist die FIR der CC im Hinblick auf den Leistungsgewinn überlegen.
Die PIR ist eine wiederholte Übertragung eines Pakets, das eine Kombination aus systematischen Bits und Paritätsbits darstellt. Ein Empfänger kombiniert die wiederholt übertragenen systematischen Bits mit den anfänglich übertragenen systematischen Bits während der Dekodierung. Somit werden bei der PIR ähnliche Wirkungen wie bei der CC erzielt. Die PIR ist der FIR auch insofern ähnlich, als die neuen Paritätsbits für die Dekodierung verwendet werden. Da die PIR mit einer relativ hohen Kodierrate im Vergleich zur FIR verwendet wird, weist die PIR eine Leistung in der Mitte der FIR und der CC auf.
Die Verwendung der unabhängigen Techniken der AMCS und der HARQ können somit die Systemleistung wesentlich erhöhen.
1 ist ein Blockdiagramm eines Senders in einem typischen drahtlosen Hochgeschwindigkeitsdatenpaketkommunikationssystem. Betrachtet man die 1, so umfasst der Sender einen Kanalkodierer 110, eine Ratenanpassungssteuerung 120, eine Verschachtelungsvorrichtung 130, einen Modulator 140 und eine Steuervorrichtung 150. Bei der Eingabe von Informationsbits in Transportblöcken der Größe N kodiert der Kanalkodierer 110 die Informationsbits mit einer vorbestimmten Kodierrate (beispielsweise 1/2 oder 3/4). Der Kanalkodierer 110 kann eine Vielzahl von Kodierraten unter Verwendung einer Mutterkodierrate von 1/6 oder 1/5 durch eine Symbolpunktierung oder eine Symbolwiederholung unterstützen. Die Steuervorrichtung 150 steuert die Kodierrate.
Die Ratenanpassungssteuerung 120 passt die Datenrate der kodierten Bits im allgemeinen durch ein Transportkanalmultiplexen oder durch eine Wiederholung und Punktierung, wenn sich die Anzahl der kodierten Bits von der der Bits, die durch die Luft übertragen wurden, unterscheidet, an. Um den Datenverlust, der durch Impulsfolgefehler verursacht wird, zu minimieren, verschachtelt die Verschachtelungsvorrichtung 130 die in der Rate angepassten Bits. Der Modulator 140 bildet die verschachtelten Bits auf Symbole in einem Modulationsschema, das durch die Steuervorrichtung 150 bestimmt wird, ab.
Die Steuervorrichtung 150 steuert die Kodierrate des Kanalkodierers 110 und das Modulationsschema des Modulators 140 gemäß dem Zustand des Funkkanals der Abwärtsverbindung. Um die QPSK, 8PSK, 16QAM und 64QAM selektiv gemäß der Funkumgebung zu verwenden, unterstützt die Steuervorrichtung 150 das AMCS. Obwohl dies nicht gezeigt ist, so spreizt die UE die modulierten Daten mit einer Vielzahl von Walsh-Kodes, um Transportkanäle zu identifizieren, und mit einem PN-Kode, um eine BS zu identifizieren.
2 zeigt eine Signalkonstellation, wenn eine 16QAM im Modulator 140 verwendet wird. Betrachtet man die 2, so bilden 4 kodierte Bits ein einzelnes Modulationssymbol, das auf einen der 16 Signalpunkte abgebildet wird. Die 16 Modulationssymbole werden in die Region 1, die die höchste Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, die Region 2, die eine mittlere Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, und die Region 3, die die geringste Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, in Abhängigkeit davon, wie leicht ein Empfänger die entsprechenden Modulationssymbole identifizieren kann, eingeteilt.
3 ist eine Kurve, die die Fehlerwahrscheinlichkeiten der Regionen in einer Simulation unter einer AWGN-Umgebung (Additives weißes Gaussches Rauschen) zeigt. Beispielsweise weisen die Modulationssymbole 6, 7, 10 und 11 in Region 1 eine relativ hohe Fehlerwahrscheinlichkeit auf.
Die Modulationssymbole in einem Modulationsschema hoher Ordnung, wie einer 16QAM oder einer 64QAM können in Regionen gruppiert werden, die unterschiedliche Fehlerwahrscheinlichkeiten aufweisen. In diesem Fall weisen die Bits der wiederholten Übertragung dieselbe Fehlerwahrscheinlichkeit wie die anfänglich übertragenen Bits in einer konventionellen HARQ auf. Somit ist die Fehlerwahrscheinlichkeit bei einer anfänglichen Übertragung und einer wiederholten Übertragung identisch.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass die Dekodierleistung verbessert wird, wenn das LLR (logarithmisches Wahrscheinlichkeitsverhältnis) der eingegebenen Bits gleichförmig ist. Eine Übertragung spezieller Bits mit einer höheren Fehlerwahrscheinlichkeit verschlechtert die Dekodierleistung. Somit besteht ein Bedürfnis für eine neue Technik der wiederholten Übertragung, die die Leistung bei der wiederholten Übertragung erhöht.

DE 101 24 417 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung von Daten, bei dem die Zuordnung von kodierten Daten zu Bitpositionen innerhalb von Modulationssymbolen in Abhängigkeit davon vorgenommen wird, ob das entsprechende Datenpaket zum ersten Mal oder zum wiederholten Mal übertragen wird.

DE 601 02 296 T2 bezieht sich auf ein hybrides ARQ-Verfahren mit Neuanordnung der Signalkonstellation. Für die Verbesserung der Kodierleistung werden gleiche oder nahezu gleiche mittlere Bitzuverlässigkeiten nach jeder empfangenen Übertragung eines Pakets verwendet. Demzufolge werden die Bitzuverlässigkeiten über die neue Übertragung hinweg derart angepasst, dass die kombinierten mittleren Bitzuverlässigkeiten ausgemittelt werden. Dieses wird erreicht, indem eine erste und wenigstens eine zweite Signalkonstellation für die Übertragungen so gewählt werden, dass die kombinierten mittleren Bitzuverlässigkeiten für die entsprechenden Bits aller Übertragungen nahezu gleich sind.

WO 03/019794 A2 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Implementierung der Neuübertragung in einem Kommunikationssystem, das H-ARQ bereitstellt.

SCHMITT, MICHAEL P.: „Improved Retransmission Strategy for Hybrid ARQ Schemes Employing TCM", IEEE Wireless Communication and Networking Conference WCNC. 21.–24. September 1999, Ausgabe 3, Seite 1226–1228 bezieht sich auf Strategien zum Verbessern von wiederholten Datenübertragungen für H-ARQ-Konzepte. Der Durchsatz für ein AWGN-Kanal wird durch eine verbesserte Paketkombination und durch eine effizientere Vorwärtskanalverwendung maximiert. Im Wesentlichen werden drei Strategien zum Verbessern des Durchsatzes diskutiert. In einer vereinfachten Form weist ein TCM-Kodierer zwei Abbildungsvorrichtungen auf. Für alle ungeradzahligen Übertragungen wird eine erste Abbildungsvorrichtung zum Abbilden kodierter Symbole verwendet, wohingegen für alle geraden Übertragungen eine zweite Abbildungsvorrichtung verwendet wird. Empfangene Pakete werden soft-demoduliert und mit entsprechenden Zeitintervallen kombiniert. Eine Übertragung von Teilpaketen wird solange durchgeführt, bis das Paket korrekt dekodiert ist oder eine bestimmte Anzahl von unterschiedlichen Teilpaketen gesendet wurden. Nach einer bestimmten Anzahl von wiederholten Übertragungen wird eine zweite vollständige Kopie des Pakets übertragen. Wenn die Übertragung immer noch nicht dekodiert werden kann, wird eine wiederholte Über tragung mit vollständigen Paketen solange durchgeführt, bis eine korrekte Dekodierung erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sende/Empfangsvorrichtung und entsprechende Verfahren, in denen eine Paketwiederholungsübertragung mit einer erhöhten Systemleistung in einem drahtlosen Kommunikationssystem ausgeführt wird, bereitzustellen.

Diese Aufgabe ist durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sende/Empfangsvorrichtung und ein Verfahren, die die Zuverlässigkeit einer wiederholten Übertragung in einem drahtlosen Kommunikationssystem verbessern bereitzustellen.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, eine Sende/Empfangsvorrichtung und ein Verfahren bereit zu stellen, um es dem Empfänger zu ermöglichen, Bits mit einer höheren Empfangswahrscheinlichkeit in einem drahtlosen Kommunikationssystem zu empfangen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt auch darin, eine Sende/Empfangsvorrichtung und ein Verfahren für die effizientere wiederholte Übertragung eines Pakets in einem drahtlosen Kommunikationssystem, das die HARQ unterstützt, bereit zu stellen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sende/Empfangsvorrichtung und ein Verfahren, in dem wiederholt übertragene Bits sich von den anfänglich übertragenen Bits unterscheiden, so dass sie eine andere Fehlerwahrscheinlichkeit aufweisen, bereit zu stellen.

Ein nochmals anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Empfangsvorrichtung für das Empfangen wiederholt übertragener Bits, die sich von den anfänglich übertragenen Bits unterscheiden, so dass sie eine andere Fehlerwahrscheinlichkeit aufweisen, bereit zu stellen.

Ein nochmals anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sendevorrichtung und ein Verfahren für das invertieren von Bits bei einer wiederholten Übertragung bereit zu stellen.

Ein nochmals anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Empfangsvorrichtung und ein Verfahren für das Wiedergewinnen invertierter wiederholt übertragener Bits bereit zu stellen.

Um die obige Aufgabe zu lösen, kodiert auf eine Anforderung für eine wiederholte Übertragung von einem Empfänger hin ein Kanalkodierer Eingabedaten mit einer vorbestimmten Kodierrate und gibt die kodierten Bits in einen Sender aus. Eine Verschachtelungsvorrichtung verschachtelt die kodierte Bits nach einer vorbestimmten Verschachtelungsregel, und eine Bitinvertiervorrichtung invertiert die verschachtelten Bits, wenn die Anforderung für eine wiederholte Übertragung für dieselben Daten ungeradzahlig ist. Dann moduliert ein Modulator die invertierten Bits in einem vorbestimmten Modulationsschema.

Im Empfänger demoduliert ein Demodulator Daten, die durch eine Anforderung für eine wiederholte Übertragung empfangen werden, gemäß einem vorbestimmten Modulationsschema und gibt die kodierten Bits aus. Eine Bitinvertiervorrichtung bestimmt, ob die kodierten Bits durch eine ungeradzahlige Anforderung für eine wiederholte Übertragung derselben Daten empfangen wurden, und invertiert die kodierten Bits, wenn die Daten durch eine ungeradzahlige Anforderung für eine wiederholte Übertragung empfangen wurden. Eine Entschachtelungsvorrichtung entschachtelt die invertierten Bits nach einer vorbestimmten Entschachtelungsregel. Eine Kombiniervorrichtung kombiniert die entschachtelten Bits mit vorher kodierten Bits, und ein Kanaldekodierer dekodiert die kombinierten Bits und gibt dekodierte Informationsbits aus. Eine Fehlerprüfvorrichtung extrahiert Fehlerprüfbits aus den dekodierten Informationsbits auf einer Paketbasis und bestimmt, ob die Informationsbits Fehler aufweisen gemäß den extrahierten Fehlerprüfbits. Wenn die Informationsbits Fehler aufweisen, so fordert eine Steuervorrichtung eine wiederholte Übertragung der kodierten Bits vom Sender.

Die obige Aufgabe und Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen.

1 ist ein Blockdiagramm eines Senders in einem typischen mobilen CDMA-Kommunikationssystem;

2 zeigt ein Beispiel einer Signalkonstellation in einer 16QAM im mobilen CDMA-Kommunikationssystem;

3 zeigt die Fehlerwahrscheinlichkeiten der Regionen in der Signalkonstellation der 16QAM;

4 ist ein Blockdiagramm eines Senders in einem mobilen CDMA-Kommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

5 ist ein detailliertes Blockdiagramm eines in 4 dargestellten Kanalkodierers;

6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Senders im mobilen CDMA-Kommunikationssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

7 ist ein Blockdiagramm eines Empfängers in einem mobilen CDMA-Kommunikationssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

8 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb des Empfängers im mobilen CDMA-Kommunikationssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

9 zeigt die Bitinversion im Sender gemäß der vorliegenden Erfindung;

10 zeigt die Bitinversion im Empfänger gemäß der vorliegenden Erfindung; und

11 zeigt einen Vergleich zwischen Rahmenfehlerraten bei wiederholten Übertragungen gemäß der vorliegenden Erfindung und einer wiederholten Übertragung gemäß einem konventionellen Verfahren in einer AWGM-Umgebung.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hier nachfolgend unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden wohl bekannte Funktionen oder Konstruktionen nicht im Detail beschrieben, da sie die Erfindung durch unnötige Details verbergen würden.
Die HARQ, auf die die vorliegende Erfindung angewandt wird, ist eine Verbindungssteuerungstechnik für das Korrigieren von Paketfehlern durch eine wiederholte Übertragung. Wie man aus dem Namen sieht, so stellt eine wiederholte Übertragung eine oder mehrere Übertragungen anfänglich übertragener aber fehlerhafter Paketdaten dar. Somit werden bei einer wiederholten Übertragung keine neue Daten übertragen.
Wie vorher beschrieben wurde, so wird die HARQ in einer HARQ Typ II und eine HARQ Typ III in Abhängigkeit davon, ob systematische Bits wiederholt übertragen werden oder nicht, aufgeteilt. Der Haupttyp II der HARQ ist die FIR, und die HARQ Typ III umfasst die CC und die PIR, die sich in Abhängigkeit da von, ob dieselben Paritätsbits wiederholt werden, unterscheiden.
Die vorliegende Erfindung, wie sie nachfolgend beschrieben wird, wird auf alle der obigen HARQ-Verfahren angewandt. In der CC weist ein wiederholt übertragenes Paket dieselben Bits wie ein anfänglich übertragenes Paket auf, und in der FIR und der PIR weisen ein wiederholt übertragenes Paket und ein anfänglich übertragenes Paket unterschiedliche Bits auf. Da die vorliegende Erfindung sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Übertragungseffizient eines wiederholt übertragenen Pakets richtet, so ist sie offensichtlich anwendbar, wenn sich ein anfänglich übertragenes Paket von seinem wiederholt übertragenen Paket unterscheidet. Somit wird die folgende Beschreibung beispielhaft anhand der CC dargestellt.
Senden
4 ist ein Blockdiagramm eines Senders in einem mobilen CDMA-Kommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Betrachtet man die 4, so umfasst der Sender einen CRC-Addierer 210 (Addierer für eine zyklische Redundanzprüfung), einen Kanalkodierer 220, eine Ratensteuerung 230, eine Verschachtelungsvorrichtung 240, eine Bitinvertiervorrichtung 250, eine Inversionssteuerung 255, einen Modulator 260 und eine Steuervorrichtung 270. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden kodierte Bits invertiert, um auf Regionen mit Fehlerwahrscheinlichkeiten, die sich bei einer anfänglichen Übertragung und einer wiederholten Übertragung unterscheiden, abgebildet zu werden.
Der CRC-Addierer 210 addiert CRC-Bits zu den Eingabeinformationsbits für eine Fehlerprüfung auf einer Paketdatenbasis.
Der Kanalkodierer 220 kodiert die Paketdaten mit den CRC-Bits mit einer vorbestimmten Kodierrate durch eine vorbestimmte Kodierung. Die Paketdaten werden in systematische Bits und Paritätsbits, die Fehlerkontrollbits für die systematischen Bits darstellen, kodiert. Es kann eine Turbokodierung oder eine Faltungskodierung verwendet werden.
Die Kodierrate bestimmt das Verhältnis der Paritätsbits zu den systematischen Bits. Mit beispielsweise einer Kodierrate von 1/2 gibt der Kanalkodierer 220 ein systematisches Bit und ein Paritätsbit für die Eingabe eines Informationsbits aus. Mit einer Kodierrate von 3/4 gibt der Kanalkodierer 220 drei systematische Bits und ein Paritätsbit für die Eingabe von drei Informationsbits aus. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können neben 1/2 und 3/4 auch andere Kodierraten angewandt werden.
Die Ratensteuervorrichtung 230 passt die Datenrate der kodierten Bits durch eine Wiederholung und Punktierung an. Die Verschachtelungsvorrichtung 240 vertauscht die Sequenz der in der Rate angepassten Bits zufällig. Die verschachtelten Symbole werden in einem (nicht gezeigten) Puffer für eine wiederholte Übertragung gespeichert. Auf die Anforderung für eine wiederholte Übertragung von einem Empfänger werden die gepufferten Pakete ganz oder teilweise unter der Steuerung der Steuervorrichtung 270 ausgegeben.
Die Bitinvertiervorrichtung 250 invertiert die Bits eines wiederholt übertragenen Pakets unter der Steuerung der Inversionssteuerung 255. Die Inversionssteuerung 255 aktiviert die Bitinvertiervorrichtung 250 nur bei einer ungeradzahligen wiederholten Übertragung eines Pakets. Wenn die Bitinvertiervorrichtung 250 bei jeder wiederholten Übertragung betrieben wird, so wird dasselbe Paket bei jeder wiederholten Übertragung übertragen. Wenn eine wiederholte Übertragung angefor dert wird, nachdem invertierte Bits bei einer ersten wiederholten Übertragung geliefert werden, werden die ursprünglichen Bits ohne eine Bitinversion bei einer zweiten wiederholten Übertragung übertragen.
Insbesondere dann, wenn die Bitinversion nicht benötigt wird, wie bei einer anfänglichen Übertragung oder bei einer geradzahligen wiederholten Übertragung, schaltet die Inversionssteuerung 255 einen Schalter am vorderen Ende der Bitinvertiervorrichtung 250 aus und schaltet einen Umgehungsschalter an, so dass die empfangenen Bits die Bitinvertiervorrichtung 250 umgehen. Wenn andererseits eine Bitinversion benötigt wird, so schaltet die Inversionssteuerung 255 den Schalter am vorderen Ende der Bitinvertiervorrichtung 250 an und sie schaltet den Umgehungsschalter aus, so dass die empfangenen Bits invertiert werden. Somit bewirkt bei einer wiederholten Übertragung die Bitinvertiervorrichtung 250, dass die kodierten Bits auf Regionen abgebildet werden, deren Fehlerwahrscheinlichkeiten sich von denen bei einer anfänglichen Übertragung unterscheiden.
Während die Bitinvertiervorrichtung 250 zwischen der Verschachtelungsvorrichtung 240 und dem Modulator 260 in 4 angeordnet ist, so kann sie an anderen Orten im Sender angeordnet sein, so lange sie vor dem Modulator 260 angeordnet ist. Beispielsweise kann die Bitinvertiervorrichtung 250 am vorderen Ende der Verschachtelungsvorrichtung 240 angeordnet sein.
Der Modulator 260 moduliert eingegebene kodierte Bits in einem vorbestimmten Modulationsschema.
Die Steuervorrichtung 270 liefert eine Gesamtsteuerung aller Komponenten des Senders. Die Steuervorrichtung 270 bestimmt zuerst eine Kodierrate des Kanalkodierers 220 und ein Modula tionsschema des Modulators 260 gemäß dem aktuellen Zustand eines Funkkanals. Die Steuervorrichtung 270 bearbeitet auch eine Anforderung für eine wiederholte Übertragung von einer oberen Schicht und gibt die Information über die Anforderung für eine wiederholte Übertragung an die Inversionssteuerung 255. Die Information über eine Anforderung für eine wiederholte Übertragung zeigt an, ob der Empfänger eine wiederholte Übertragung eines Pakets angefordert hat und wie oft die wiederholte Übertragung ausgeführt wurde.
Es kann erwogen werden, die Inversionssteuerung 255 in die Steuervorrichtung 270 zu integrieren. In diesem Fall bestimmt die integrierte Steuervorrichtung die Kodierrate und das Modulationsschema und ob die Bitinvertiervorrichtung 150 zu aktivieren ist, gemäß einer Signalisierung von der oberen Schicht.
5 ist ein detailliertes Blockdiagramm des Kanalkodierers 220, der in 4 dargestellt ist. Es wird angenommen, dass der Kanalkodierer 220 eine Mutterkodierrate von 1/6 verwendet, wie sie von der Normen des 3GPP (Partnerschaftsprojekt der 3. Generation) geliefert wird.
Betrachtet man die 5, so gibt der Kanalkodierer 220 einen Datenrahmen der Größe N als einen systematischen Bitrahmen X (= x₁, x₂, ...,x_N) aus. N wird gemäß der Kodierrate bestimmt. Ein erster Teilkodierer 224 gibt zwei unterschiedliche Paritätsbitrahmen Y1 (= y₁₁, y₁₂, ..., y_1N) und Y2 (= y₂₁, y₂₂, ..., y_2N) für die Eingabe des Datenrahmens aus.
Eine interne Verschachtelungsvorrichtung 222 verschachtelt den Datenrahmen und gibt ihn als einen verschachtelten systematischen Bitrahmen X' (= x'₁, x'₂, ...,x'_N) aus. Ein zweiter Teilkodierer 226 kodierten den verschachtelten systematischen Bitrahmen X' in zwei unterschiedliche Paritätsbitrahmen Z1 (= z₁₁, z₁₂, ..., z_1N) und Z2 (= z₂₁, z₂₂, ..., z_2N).
Eine Punktiervorrichtung 228 erzeugt die vorgesehenen systematischen Bits S und die Paritätsbits P durch das Punktieren des systematischen Bitrahmens X_i des verschachtelten systematischen Bitrahmens X' und der Paritätsbitrahmen Y1, Y2, Z1 und Z2 in einem Punktiermuster, das von der Steuervorrichtung 270 empfangen wird.
Das Punktiermuster wird gemäß der Kodierrate des Kanalkodierers 220 und des verwendeten HARQ-Verfahrens bestimmt. Wenn die Kodierrate beispielsweise 1/2 beträgt, so gestalten sich Punktiermuster, die in der HARQ Typ III (CC und PIR) verfügbar sind, folgendermaßen:
wobei I ein übertragenes Bit bezeichnet, und 0 ein punktiertes Bit bezeichnet. Eingabebits werden von der linken Spalte zur rechten Spalte punktiert.
Eines der obigen Punktiermuster wird bei einer anfänglichen Übertragung und einer wiederholten Übertragung in der CC verwendet, während sie wechselnd bei jeder Übertragung in der PIR verwendet werden.
In der HARQ Typ II (FIR) werden die systematischen Bits bei einer wiederholten Übertragung punktiert. In diesem Fall beträgt das Punktiermuster beispielsweise "010010".
In der CC gibt, wenn das Punktiermuster P₁ (das heißt "110000" und "100001") verwendet wird, die Punktiervorrichtung 228 die Bits X, Y1, X und Z2 aus, wobei die anderen Bits bei jeder Übertragung punktiert werden. Wenn das Punktiermuster P₂ (das heißt "110000" und "100010") verwendet wird, so gibt die Punktiervorrichtung 228 die Bits X, Y1, X und Z1 aus, wobei die anderen Bits bei jeder Übertragung punktiert werden.
In der PIR gibt die Punktiervorrichtung 228 die Bits X, Y1, X und Z2 bei einer anfänglichen Übertragung und die Bits X, Y1, X und Z1 bei einer wiederholten Übertragung aus.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb des Senders gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Betrachtet man die 6, so addiert der CRC-Addierer 210 CRC-Bits zu Eingabedaten auf einer Paketbasis im Schritt 310, und der Kanalkodierer 220 kodiert die Paketdaten mit den CRC-Bits in Schritt 320. Im Schritt 330 passt die Ratensteuerung 230 die Rate der kodierten Bits durch eine Wiederholung und Punktierung an. Die Verschachtelungsvorrichtung 240 verschachtelt die in der Rate angepassten Bits im Schritt 340.
Die Inversionssteuerung 255 bestimmt in Schritt 350, ob das Paket anfänglich übertragen wird oder ob es wiederholt übertragen wird, gemäß einer Anforderung für eine wiederholte Übertragung, die von der Steuervorrichtung 270 empfangen wird. Bei einer anfänglichen Übertragung steuert die Inversionssteuerung 255 die verschachtelten Bits so, dass sie die Bitinvertiervorrichtung 250 umgehen und gibt sie an den Modulator 260. Der Modulator 260 moduliert dann die verschachtelten Bits im Schritt 380, und die modulierten Bits werden in Schritt 390 übertragen.
Andererseits bestimmt die Inversionssteuerung 255 für eine wiederholte Übertragung die Sequenznummer der wiederholten Übertragung im Schritt 360. Wenn die wiederholte Übertragung geradzahlig ist, so steuert die Inversionssteuerung 255 die verschachtelten Bits so, dass sie die Bitinvertiervorrichtung 250 umgehen und gibt sie an den Modulator 260. Dann moduliert der Modulator 260 die verschachtelten Bits in Schritt 380, und die modulierten Bits werden in Schritt 390 übertragen. Wenn die wiederholte Übertragung ungeradzahlig ist, so gibt die Inversionssteuerung 255 die verschachtelten Bits in die Bitinvertiervorrichtung 250. Die Bitinvertiervorrichtung 250 invertiert die verschachtelten Bits in Schritt 370, und der Modulator 260 moduliert die verschachtelten Bits in Einheiten eines Modulationssymbols in Schritt 380, und die modulierten Bits werden in Schritt 390 übertragen.
Durch das Modulieren im Modulator 260 werden die invertierten Bits auf andere Regionen als die nicht invertierten Bits abgebildet. Die unterschiedlichen Signalpunkte weisen Fehlerwahrscheinlichkeiten auf, die sich von den Signalpunkten, auf die die nicht invertierten Bits abgebildet werden, unterscheiden. Wenn die anfänglich übertragenen kodierten Bits unter Bezug auf 2 "0000" sind, so werden sie auf einen Signalpunkt 7 in Region 1 abgebildet. Bei einer wiederholten Übertragung werden die Bits in "1111" invertiert, die auf einen Signalpunkt 13 in Region 3 abgebildet werden. Die Änderung der Fehlerwahrscheinlichkeit bei einer wiederholten Übertragung führt zu einer Ausmittelung der Fehlerwahrscheinlichkeiten der Pakete, die am Empfänger kombiniert werden und erhöht somit die Dekodierleistung.
Empfang
7 ist ein Blockdiagramm eines Empfängers, der das Gegenstück des in 4 dargestellten Senders gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Betrachtet man die 7, so umfasst der Empfänger einen Demodulator 410, eine Bitinvertiervorrichtung 420, eine Inversionssteuerung 425, eine Entschachtelungsvorrichtung 430, eine Kombiniervorrichtung 440, einen Puffer 450, einen Kanaldekodierer 460 und eine CRC-Prüfvorrichtung 470.
Im Betrieb demoduliert der Demodulator 460 Daten, die vom Sender empfangen werden, in einem Demodulationsverfahren, das dem Modulationsschema, das im Modulator 260 verwendet wird, entspricht. Die Bitinvertiervorrichtung 420 ist ein Multiplizierer. Der Multiplizierer invertiert das Vorzeichen eines Informationsbits, das heißt er wandelt 1 in –1 und –1 in 1 um. Die Bitinvertiervorrichtung 420 führt eine Bitinversion bei jeder ungeradzahligen wiederholten Übertragung desselben Pakets unter der Steuerung der Inversionssteuerung 425 durch. Somit entspricht die Bitinvertiervorrichtung 420 der Bitinvertiervorrichtung 250, die in 4 gezeigt ist.
Während der Sender die Bitinvertiervorrichtung 250 verwendet, da die kodierten Bits, die vom Kanalkodierer 220 ausgegeben werden, harte Werte 0 und 1 aufweisen, verwendet der Empfän ger den Multiplizierer 420 für das ausgewählte Multiplizieren jedes Eingabebits mit –1 unter der Steuerung der Inversionssteuerung 425, da die demodulierten Bits, die vom Demodulator 410 ausgegeben werden, weiche Werte –1 und 1 aufweisen. Wenn der Demodulator 410 harte Werte ausgibt, so wird der Multiplizierer 420 durch eine Bitinvertiervorrichtung ersetzt.
Die Entschachtelungsvorrichtung 430 entschachtelt die kodierten Bits, die von der Bitinvertiervorrichtung 420 oder vom Demodulator 410 empfangen werden, in einem Entschachtelungsverfahren, das der Verschachtelung in der Verschachtelungsvorrichtung 240 des Senders entspricht. Während der Multiplizierer 420 am vorderen Ende der Entschachtelungsvorrichtung 430 in 7 angeordnet ist, so kann er am hinteren Ende der Entschachtelungsvorrichtung 430 unabhängig von der Struktur des Senders angeordnet sein.
Die Kombiniervorrichtung 440 kombiniert die aktuell empfangenen kodierten Bits eines Pakets mit den kodierten Bits desselben Pakets, die im Puffer 450 angesammelt wurden. Wenn es keine kodierten Bits desselben Pakets im Puffer 450 gibt, das heißt bei einer anfänglichen Übertragung, so gibt die Kombiniervorrichtung 440 einfach die aktuell empfangenen kodierten Bits aus und speichert sie gleichzeitig im Puffer 450. Der Kanaldekodierer 460 gewinnt die kodierten Bits, die von der Kombiniervorrichtung 440 empfangen werden, indem er sie in einem vorbestimmten Dekodierverfahren, hier einer Turbodekodierung, die dem Kodierverfahren im Kanalkodierer 220 des Senders entspricht, dekodiert. Durch die Turbodekodierung ge winnt der Kanaldekodierer 460 die systematischen Bits für die Eingabe des systematischen Bits und der Paritätsbits wieder.
Die CRC-Prüfvorrichtung 470 extrahiert CRC-Bits aus den dekodierten Informationsbits auf einer Paketbasis und bestimmt, ob das Paket Fehler aufweist, unter Verwendung der extrahier ten CRC-Bits. Das Ergebnis der Fehlerprüfung wird an die (nicht gezeigte) Empfangssteuerung in einer oberen Schicht geliefert. Die Empfangssteuerung verarbeitet das Paket, wenn das Paket keine Fehler aufweist, und überträgt ein ACK-Signal (Bestätigungssignal) an den Sender. Im Gegensatz dazu überträgt, wenn das Paket Fehler aufweist, die Empfangssteuerung ein NACK-Signal (Nicht-Bestätigungssignal) an den Sender, und fordert eine wiederholte Übertragung des Pakets.
Wenn das ACK-Signal an den Sender übertragen wird, so wird der Puffer 450 mit den kodierten Bits des entsprechenden gelöschten Pakets initialisiert. Wenn das NACK-Signal an den Sender übertragen wird, so bleiben die kodierten Bits des Pakets im Puffer 450. Die Inversionssteuerung 425 zählt die Übertragungen des NACK-Signals, um die Sequenznummer der nächsten wiederholten Übertragung zu bestimmen und die Invertiervorrichtung 420 entsprechend zu steuern.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb eines Empfängers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Betrachtet man die 8, so gewinnt nach dem Empfang von Daten auf einem Funktransportkanal in Schritt 510 der Demodulator 410 kodierte Bits durch das Demodulieren der empfangenen Daten auf einer Modulationssymbolbasis gemäß einem Modulationsschema, das im Vorhinein zwischen dem Empfänger und dem Sender bestimmt wurde, im Schritt 520 wieder. Im Schritt 530 bestimmt die Inversionssteuerung 425 anhand der Anzahl des Auftretens des NACK-Signals für dieses Paket, ob die kodierten Bits ein anfänglich übertragenes Paket oder ein wiederholt übertragenes Paket darstellen.
Bei einer wiederholten Übertragung bestimmt die Inversionssteuerung 425 die Sequenznummer der wiederholten Übertragung in Schritt 535. Wenn die wiederholte Übertragung ungeradzahlig ist, so gibt die Inversionssteuerung 425 die kodierten Bits an die Invertiervorrichtung 420. Die Bitinvertiervorrichtung 420 invertiert die kodierten Bits in Schritt 540. Andererseits bewirkt bei einer anfänglichen Übertragung in Schritt 530 oder einer geradzahligen wiederholten Übertragung in Schritt 535 die Inversionssteuerung 425, dass die kodierten Bits die Bitinvertiervorrichtung 420 umgehen.
Die Entschachtelungsvorrichtung 430 entschachtelt die kodierten Bits oder die invertierten Bits im Schritt 550, und die Kombiniervorrichtung 440 kombiniert die entschachtelten Bits mit den kodierten Bits desselben Pakets, die im Puffer 450 angesammelt wurden, im Schritt 560. Im Schritt 570 dekodiert der Kanaldekodierer 460 die kombinierten Bits in einem Dekodierverfahren, das zwischen dem Empfänger und dem Sender im Vorhinein festgelegt wurde und er gibt die ursprünglichen Informationsbits aus.
Die CRC-Prüfvorrichtung 470 extrahiert im Schritt 580 die CRC-Bits aus den dekodierten Informationsbits auf der Paketbasis und gibt ein CRC-Prüfergebnis an die obere Schicht. Wenn das Paket keine Fehler aufweist, so wird der Puffer 450 initialisiert, und es wird ein ACK-Signal im Schritt 590 an den Sender übertragen. Dann wird das Paket in der oberen Schicht verarbeitet. Im Gegensatz dazu werden, wenn das Paket Fehler aufweist, die kodierten Bits, die im Puffer 450 gespeichert sind, bewahrt, und es wird im Schritt 595 ein NACK-Signal, das eine wiederholte Übertragung des Pakets anfordert, an den Sender übertragen.
Das gesamte Senden und Empfangen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Verwendung einer 16QAM als Modulationsschema beschrieben.
Im Betrieb addiert der CRC-Addierer 210 CRC-Bits zu den vorgesehenen Daten auf einer Paketbasis im Sender, der in 4 gezeigt ist. Der Kanalkodierer 220 kodiert die Daten, die vom CRC-Addierer 210 empfangen werden, mit einer Kodierrate, die zwischen dem Sender und dem Empfänger vorbestimmt wurde.
Der Betrieb des Kanalkodierers 220 wird detaillierter unter Bezug auf 5 beschrieben. Die Daten, die CRC-Bits einschließen, werden als systematischer Bitrahmen X ausgegeben und zur selben Zeit an den ersten Teilkodierer 224 gegeben. Der erste Teilkodierer 224 kodiert die Daten auf unterschiedliche Paritätsbitrahmen Y1 und Y2.
Die interne Verschachtelungsvorrichtung 222 verschachtelt die Daten und gibt die verschachtelten Daten als einen anderen systematischen Bitrahmen X' an zwei unterschiedliche Paritätsbitrahmen Z1 und Z2 aus.
Die Punktiervorrichtung 228 gibt kodierte Bits, die die systematischen Bits und die Paritätsbits enthalten, durch das Punktieren der systematischen Bitrahmen X und X' und der Paritätsbitrahmen Y1, Y2, Z1 und Z2 mit einer gewünschten Kodierrate in einem vorbestimmten Punktiermuster aus. Wie vorher beschrieben wurde, so wird, wenn die CC als das HARQ-Verfahren verwendet wird, dasselbe Punktiermuster bei der anfänglichen Übertragung und bei der wiederholten Übertragung verwendet, was impliziert, dass dieselben Bits bei der anfänglichen Übertragung und der wiederholten Übertragung übertragen werden. Das Punktiermuster wird in der Punktiervorrichtung 228 gespeichert oder von außen geliefert. Der letztere Fall wird in 5 angewandt.
Die Ratensteuerung 230 passt die Rate der kodierten Bits, die vom Kanalkodierer 220 empfangen werden, an. Die Verschachtelungsvorrichtung 240 verschachtelt die in der Rate angepassten Bits gemäß einer Verschachtelungsregel, die zwischen dem Sender und dem Empfänger voreingestellt wurde. Die Bitinver tiervorrichtung 250 invertiert die verschachtelten Bits unter der Steuerung der Inversionssteuerung 255. Die Bitinversion wird detaillierter unter Bezug auf 9 beschrieben.
9 zeigt einen 12-Bit-Rahmen mit einer Modulationsordnung von 16. Hier weist ein Modulationssymbol 4 Bits auf. Betrachtet man die 9, so sind die ersten, zweiten und dritten Modulationssymbole [0000], [1100] beziehungsweise [0111]. Wenn ein NACK-Signal empfangen wird, und somit eine wiederholte Übertragung angefordert wird, so werden die ursprünglichen Bits invertiert. Somit werden [0000], [1100] und [0111] ungewandelt in [1111], [0011] beziehungsweise [1000].
In Verbindung mit der Signalkonstellation der 2 wird das anfängliche Übertragungsmodulationssymbol [0000] in Region 1 als [1111] in Region 3 wiederholt übertragen. Aus den Kurven der 3 sieht man, dass die Fehlerwahrscheinlichkeit der Region 1 viel höher als die der Region 3 ist. Eine kontinuierliche Übertragung eines spezifischen Symbols in eine Region mit einer hohen Fehlerwahrscheinlichkeit beeinflusst die Systemleistung negativ. Eine wiederholte Übertragung eines Symbols in andere Übertragungsregionen führt zu einer Ausmittlung der Fehlerwahrscheinlichkeiten der Bits und erhöht somit die Dekodierleistung gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Modulationssymbol, das in Region 1 bei einer anfänglichen Übertragung übertragen wird, wird in Region 3 wiederholt übertragen, um somit eine verbesserte Systemleistung zu gewährleisten.
Das oben beschriebene Verfahren kann nachfolgend zusammengefasst werden:

(1) Ein Datenpaket wird anfänglich übertragen;
(2) Bits des Pakets werden invertiert und an einen Modulator nach dem Empfang des ersten NACK-Signals für das Paket gegeben;
(3) die Bits des Pakets werden an den Modulator ohne eine Bitinversion nach dem Empfang eines zweiten NACK-Signals für das Paket gegeben;
(4) die Schritte (1) & (2) und die Schritte (1) & (3) werden wechselnd nach dem Empfang eines dritten NACK-Signals und folgender NACK-Signale durchgeführt; und
(5) ein Puffer wird initialisiert, und ein neues Paket wird nach dem Empfang eines ACK-Signals in den obigen Schritten übertragen.

Nun wird ein Paketempfang im Empfänger beschrieben.
Im Betrieb demoduliert der Demodulator 410 Daten, die vom Sender empfangen werden, in einem Demodulationsverfahren entsprechend dem Modulationsschema, das im Sender verwendet wird. Die Bitinvertiervorrichtung 420 invertiert ausgewählt die demodulierten Bits unter der Steuerung der Inversionssteuerung 425. Die Bitinvertiervorrichtung 420 wird bei jeder ungeradzahligen wiederholten Übertragung desselben Pakets aktiviert, was detaillierter unter Bezug auf 10 beschrieben wird. Die Bits, die in 10 dargestellt sind, entsprechen den Bits, die in 9 dargestellt sind.
Die in Erwiderung auf das erste NACK-Signal wiederholt übertragenen Bits, wie sie in der oberen Hälfte der 10 dargestellt sind, werden in die Bitinvertiervorrichtung 420 eingegeben. Da die wiederholt übertragenen Bits im Sender invertiert wurden, werden sie zu den ursprünglichen Bits, die in der unteren Hälfte der 10 dargestellt sind, invertiert, um am Empfänger kombiniert zu werden. Somit sind die wiedergewonnen Bits identisch zu den ursprünglichen Bits vor der Bitinversion im Sender, wie das in 9 dargestellt ist. Das heißt, die Bitinvertiervorrichtung 420 im Empfänger funktioniert, um die empfangenen Bits jedes Mal dann, wenn ein ungeradzahliges NACK-Signal für dasselbe Paket erzeugt wird, zu invertieren.
Die Entschachtelungsvorrichtung 430 entschachtelt die Bits, die vom Demodulator 410 oder der Bitinvertiervorrichtung 420 empfangen werden, nach der Verschachtelungsregel, die in der Verschachtelungsvorrichtung 240 des Senders verwendet wurde. Die Kombiniervorrichtung 440 kombiniert die anfänglich übertragenen Bits, die im Puffer 450 gespeichert sind, mit den wiederholt übertragenen Bits. Wenn eine Vielzahl von wiederholten Übertragungen aufgetreten ist, so werden kodierte Bits, die bei jeder wiederholten Übertragung empfangen werden, akkumuliert. Wie vorher angegeben wurde, so werden die kodierten Bits desselben Pakets kombiniert.
Für das Kombinieren empfängt die Kombiniervorrichtung 440 vorher empfangene kodierte Bits vom Puffer 450. Der Puffer 450 speichert sie gemäß einem CRC-Prüfergebnis in der CRC-Prüfvorrichtung 470. Für eine anfängliche Übertragung speichert die Kombiniervorrichtung 440 die kodierten Bits im Puffer und gibt sie gleichzeitig an den Kanaldekodierer 460.
Die CRC-Prüfvorrichtung 470 extrahiert die CRC-Bits aus den dekodierten Informationsbits auf einer Paketbasis und bestimmt gemäß den CRC-Bits, ob das Paket Fehler aufweist. Wenn das Paket Fehler aufweist, so gibt die CRC-Prüfvorrichtung 470 die Fehler an die obere Schicht weiter und fordert eine wiederholte Übertragung des Pakets durch das Übertragen eines NACK-Signals an den Sender an. Wenn das Paket frei von Fehlern ist, so liefert die CRC-Prüfvorrichtung 470 die Informationsbits an die obere Schicht und überträgt ein ACK-Signal an den Sender. In diesem Fall wird der Puffer 450 initialisiert.
11 ist eine Kurvendarstellung, die Rahmenfehlerraten bei einer wiederholten Übertragung gemäß der vorliegenden Erfindung und gemäß einem konventionellen Verfahren unter einer AWGM-Umgebung zeigt. Betrachtet man die 11, so bezeichnet Chase_1^st eine anfängliche Übertragung, und Chase_2^nd bezeichnet eine erste wiederholte Übertragung im konventionellen Verfahren, und Chase_3^rd bezeichnet eine zweite wiederholte Übertragung im konventionellen Verfahren. BI_2^nd (Bitinversion) und BI_3^rd bezeichnen eine erste beziehungsweise zweite wiederholte Übertragung in der vorliegenden Erfindung. Wie man aus 11 sieht, wird die Fehlerwahrscheinlichkeit bei den ersten und zweiten wiederholten Übertragungen in der vorliegenden Erfindung um 0,4 dB bis 0,6 dB erniedrigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden, wie das oben beschrieben wurde, gepufferte Bits bei einer wiederholten Übertragung auf Signalpunkte in Regionen, die sich von denen einer anfänglichen Übertragung unterscheiden, abgebildet. Somit werden die Fehlerwahrscheinlichkeiten der anfänglich übertragenen Bits und der wiederholt übertragenen Bits in ihrer Wirkung ausgemittelt, was zu einer verbesserten Dekodiereffizienz führt. Da die vorliegende Erfindung einfach durch das Hinzufügen einer einfachen Bitinvertiervorrichtung am vorderen Ende der Verschachtelungsvorrichtung und am hinteren Ende einer Entschachtelungsvorrichtung implementiert werden kann, können ausgezeichnete Wirkungen ohne die Notwendigkeit einer großen Änderung des konventionellen Senders und Empfängers erzielt werden.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auf jeden existierenden Sender und Empfänger in einer drahtgebundenen und drahtlosen Kommunikation anwendbar. Wenn die vorliegende Erfindung für einen drahtlosen Hochgeschwindigkeitsdatenpaketdienst unter der Normierung des 3GPP implementiert wird, so kann die gesamte Systemleistung wesentlich verbessert werden, ohne dass die Komplexität des Systems zunimmt. Das heißt, die großen Bitfehlerraten (BER) existierender Systeme werden reduziert, und somit wird der Datendurchsatz verbessert.
Während die Erfindung unter Bezug auf eine gewisse bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen in der Form und den Details vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung, wie sie durch die angefügten Ansprüche definiert wird, abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Erzeugen von Modulationssymbolen in einem mobilen Kommunikationssystem mit einem Kodierer (220) für das Kodieren eines Paketdatenstroms in kodierten Bits und einem Modulator (260) für das Modulieren der kodierten Bits, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Umwandeln der Modulationssymbole in einer ersten Region (6, 7, 10, 11), die eine erste Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, einer Signalkonstellation, die in einem Modulator (260) verwendet wird, in Modulationssymbole in einer dritten Region (1, 4, 13, 16), die eine dritte Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, die geringer als eine zweite Fehlerwahrscheinlichkeit ist; Umwandeln von Modulationssymbolen in der dritten Region (1, 4, 13, 16) in Modulationssymbole in der ersten Region (6, 7, 10, 11); und Umwandeln von Modulationssymbolen in einer zweiten Region (2, 3, 5, 8, 9, 12, 14, 15), die die zweite Fehlerwahrscheinlichkeit aufweist, die geringer als die erste Fehlerwahrscheinlichkeit ist, in andere Modulationen in der zweiten Region (2, 3, 5, 8, 9, 12, 14, 15), um Modulationssymbole für eine wiederholte Übertragung zu erzeugen, wobei eine Bitinvertierung für alle Bits durchgeführt wird, die Modulationssymbole formen, um die kodierten Bits in einer anderen Region einer Signalkonstellation abzubilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die kodierten Bits, die vom Kodierer ausgegeben werden, invertiert werden, um die Modulationssymbole der wiederholten Übertragung zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die kodierten Bits, die vom Kodierer ausgegeben werden, invertiert werden, um Modulationssymbole für eine wiederholte Über tragung zu erzeugen, wenn die Anforderung für eine wiederholte Übertragung vom Empfänger ungeradzahlig ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Modulator eine 16QAM oder eine 64QAM verwendet.
Verfahren zur Übertragung von Daten in einem mobilen Kommunikationssystem, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Kodieren von Datenbits, um kodierte Bits entsprechend einer bestimmten Kodierrate auszugeben; Bitinvertieren der kodierten Bits zum Ausgeben invertierter Bits; Modulieren der invertierten Bits durch ein bestimmtes Modulationsschema, um ein moduliertes Symbol auszugeben, und Übertragen des modulierten Symbols, wobei der Schritt des Bitinvertierens für alle Bits durchgeführt wird, die Modulationssymbole formen, um die kodierten Bits in einer Region einer Signalkonstellation mit einer anderen Fehlerwahrscheinlichkeit abzubilden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Bitinvertierens aufgrund einer Anforderung für eine wiederholte Übertragung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Signalkonstellation eine erste, eine zweite und eine dritte Region hat, wobei die zweite Region eine geringere Fehlerwahrscheinlichkeit als die erste Region und eine höhere Fehlerwahrscheinlichkeit als die dritte Region aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5 weiterhin einen Schritt der Verschachtelung umfassend, um einen Burst-Fehler einer Datenübertragung vor oder nach der Bitinvertierung der Bits zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Bitinvertierens (370) durchgeführt wird, wenn eine Anzahl der Anforderungen nach der wiederholten Übertragung ungeradzahlig ist.
Vorrichtung zum Übertragen von Daten in einem mobilen Kommunikationssystem, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Kodierer zum Kodieren von Datenbits, um kodierte Bits entsprechend einer bestimmten Kodierrate auszugeben; eine Bitinvertiervorrichtung (250) für das Invertieren der kodierten Bits, um invertierte Bits auszugeben; und einen Modulator (260) für das Modulieren der invertierten Bits in einem bestimmten Modulationsschema, wobei die Bitinvertiervorrichtung alle Bits invertiert, die Modulationssymbole formen, um die kodierten Bits in einer anderen Region einer Signalkonstellation abzubilden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Bitinvertiervorrichtung die Bits aufgrund einer Anforderung für eine wiederholte Übertragung invertiert.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Signalkonstellation eine erste, eine zweite und eine dritte Region hat, wobei die zweite Region eine geringere Fehlerwahrscheinlichkeit als die erste Region und eine höhere Fehlerwahrscheinlichkeit als die dritte Region aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 weiterhin eine Verschachtelungsvorrichtung für ein Verschachteln der kodierten Bits, wenn die Verschachtelungsvorrichtung vor der Bitinvertiervorrichtung angeordnet ist, oder für ein Verschachteln der invertierten Bits, wenn die Verschachtelungsvorrichtung hinter der Bitinvertiervorrichtung angeordnet ist, umfassend.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Bitinvertiervorrichtung (250) die kodierten Bits invertiert, wenn eine Anzahl der Anforderungen für eine wiederholte Übertragung ungeradzahlig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das vorbestimmte Modulationsschema eine 16 QAM oder eine 64QAM ist.
Verfahren zum Empfangen von Übertragungsdaten in einem mobilen Kommunikationssystem mit einem Übertragungsmittel, das eine Bitinvertierung für alle Bits durchführt, die Modulationssymbole formen, um kodierte Bits in einer anderen Region einer Signalkonstellation abzubilden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Empfangen von Übertragungsdaten von dem Übertragungsmittel; Demodulieren (520) der Übertragungsdaten durch ein Modulationsschema, das in dem Übertragungsmittel für eine Ausgabe von demodulierten Bits verwendet wird; Durchführen einer Bitwiederherstellung (540) auf Grundlage der demodulierten Bits, um wiederhergestellte Bits auszugeben, und Dekodieren (570) der wiederhergestellten Bits, um Datenbits auszugeben, wobei das Wiederherstellen der Bits für alle demodulierten Bits, die ein Modulationssymbol aufweisen, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Durchführens der Bitwiederherstellung weiterhin die Schritte umfasst: Bestimmen, ob die Übertragungsdaten wiederholt übertragene Daten sind; Durchführen der Bitwiederherstellung auf Grundlage der demodulierten Bits, wenn die Übertragungsdaten wiederholt übertragene Daten sind.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Durchführens der Bitwiederherstellung (540) der Bits ein Bitinvertierungsschritt ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Durchführens der Bitwiederherstellung durchgeführt wird, wenn die Daten durch eine ungeradzahlige Anforderung für eine Wiederholte Übertragung empfangen wurden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das vorbestimmte Modulationsschema eine 16QAM oder eine 64QAM ist.
Vorrichtung zum Empfangen von Übertragungsdaten in einem mobilen Kommunikationssystem mit einem Übertragungsmittel, das eine Bitinvertierung für alle Bits durchführt, die Modulationssymbole formen, um kodierte Bits in einer anderen Region einer Signalkonstellation abzubilden, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Empfangsmittel zum Empfangen von Übertragungsdaten von dem Übertragungsmittel, einen Demodulator (410) für das Demodulieren der Übertragungsdaten durch ein Modulationsschema, das in dem Übertragungsmittel verwendet wird, um demodulierte Daten auszugeben, eine Bitinvertiervorrichtung (420) zum Invertieren der dem odulierten Bits, um wiederhergestellte Bits auszugeben; und einen Kanaldekodierer (460) zum Dekodieren der wiederhergestellten Bits und zum Ausgeben von Datenbits, wobei die Bitinvertiervorrichtung alle demodulierten Bits invertiert, die ein Modulationssymbol aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 21, weiter umfassend: eine Fehlerprüfvorrichtung (470) für das Extrahieren von Fehlerprüfbits für die dekodierten Bits auf einer Paketbasis und das Bestimmen, ob die dekodierten Bits Fehler gemäß der extrahierten Fehlerprüfbits aufweisen; und eine Steuervorrichtung für das Anfordern einer anderen wiederholten Übertragung der kodierten Bits an den Sender, wenn die Bits Fehler aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Bitinvertiervorrichtung die demodulierten Bits invertiert, wenn die Daten wiederholt übertragene Daten sind.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Bitinvertiervorrichtung (420) die wiederhergestellten Bits invertiert, wenn die Daten durch eine ungeradzahlige Anforderung für eine wiederholte Übertragung empfangen wurden.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei das vorbestimmte Modulationsschema eine 16QAM oder eine 64QAM ist.
Vorrichtung für das Empfangen kodierter Bits in einem Empfänger eines mobilen CDMA-Kommunikationssystems (Vielfachzugriff durch Kodetrennung), die von einem Sender nach einer Bitinversion und einer Modulation der anfänglich übertragenen kodierten Bits auf eine Anforderung für eine wiederholte Übertragung vom Empfänger wiederholt übertragen werden, umfassend: einen Demodulator (410) für das Demodulieren von Daten, die durch die Anforderung für eine wiederholte Übertragung empfangen werden, gemäß einem vorbestimmten Modulationsschema und das Ausgeben kodierter Bits; eine Bitinvertiervorrichtung (420) für die Bestimmung, ob die kodierten Bits durch eine ungeradzahlige Anforderung für eine wiederholte Übertragung empfangen wurden, und das Invertieren der kodierten Bits, wenn die Daten durch eine ungeradzahlige Anforderung für eine wiederholte Übertragung empfangen wurden; eine Entschachtelungsvorrichtung (430) für das Entschachtelten der invertierten Bits nach einer vorbestimmten Entschachtelungsregel; eine Kombiniervorrichtung (440) für das Kombinieren der entschachtelten Bits mit den vorher kodierten Bits; einen Kanaldekodierer (460) für das Dekodieren der kombinierten Bits und das Ausgeben dekodierter Informationsbits; eine Fehlerprüfvorrichtung (470) für das Extrahieren von Fehlerprüfbits aus den dekodierten Informationsbits auf einer Paketbasis und das Bestimmen, ob die dekodierten Informationsbits Fehler aufweisen, gemäß den extrahierten Fehlerprüfbits; und eine Steuervorrichtung für das Anfordern einer anderen wiederholten Übertragung der kodierten Bits vom Sender, wenn die Informationsbits Fehler aufweisen.
Vorrichtung für das Empfangen kodierter Bits in einem Empfänger eines mobilen CDMA-Kommunikationssystems (Vielfachzugriff durch Kodetrennung), die von einem Sender nach einer Bitinversion und einer Modulation der anfänglich übertragenen kodierten Bits auf eine Anforderung für eine wiederholte Übertragung vom Empfänger wiederholt übertragen werden, umfassend: einen Demodulator (410) für das Demodulieren von Daten, die durch die Anforderung für eine wiederholte Übertragung empfangen werden, gemäß einem vorbestimmten Modulationsschema und das Ausgeben kodierter Bits; eine Entschachtelungsvorrichtung (430) für das Entschachteln der demodulierten Bits nach einer vorbestimmten Entschachtelungsregel; eine Bitinvertiervorrichtung (420) für die Bestimmung, ob die kodierten Bits durch eine ungeradzahlige Anforderung für eine wiederholte Übertragung empfangen wurden, und das Invertieren der kodierten Bits, wenn die Daten durch eine ungeradzahlige Anforderung für eine wiederholte Übertragung empfangen wurden; eine Kombiniervorrichtung (440) für das Kombinieren der invertierten Bits mit den vorher kodierten Bits; einen Kanaldekodierer (460) für das Dekodieren der kombinierten Bits und das Ausgeben dekodierter Informationsbits; eine Fehlerprüfvorrichtung (470) für das Extrahieren von Fehlerprüfbits aus den dekodierten Informationsbits auf einer Paketbasis und das Bestimmen, ob die Informationsbits Fehler aufweisen, gemäß den extrahierten Fehlerprüfbits; und eine Steuervorrichtung für das Anfordern einer anderen wiederholten Übertragung der kodierten Bits vom Sender, wenn die Informationsbits Fehler aufweisen.
Verfahren zum Übertragen von Daten in einem mobilen Kommunikationssystem, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Kodieren von Datenbits, um kodierte Bits entsprechend einer bestimmten Kodierrate auszugeben; Invertieren der kodierten Bits zum Ausgeben bitinvertierter Bits; Modulieren der bitinvertierten Bits durch ein bestimmtes Modulationsschema, um ein moduliertes Symbol auszugeben, und Übertragen des modulierten Symbols, wobei der Schritt des Bitinvertierens der Bits in einem Fall einer ungeradzahlig wiederholten Übertragung durchgeführt wird, um die kodierten Bits in einer anderen Region einer Signalkonstellation abzubilden.
Vorrichtung zum Übertragen von Daten in einem mobilen Kommunikationssystem, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Kodierer zum Kodieren von Datenbits, um kodierte Bits entsprechend einer bestimmten Kodierrate auszugeben; eine Bitinvertiervorrichtung (250) zum Invertieren der kodierten Bits, um invertierte Bits auszugeben, und einen Modulator (260) zum Modulieren der invertierten Bits in einem bestimmten Modulationsschema, wobei die Bitinvertiervorrichtung die kodierten Bits in einem Fall einer ungeradzahlig wiederholten Übertragung invertiert, um eine Abbildung in einer anderen Region einer Signalkonstellation durchzuführen.
Verfahren zum Empfangen von Übertragungsdaten in einem mobilen Kommunikationssystem mit einem Übertragungsmittel, das eine Bitinvertierung für alle Bits durchführt, die Modulationssymbole formen, um kodierte Bits in einer anderen Region einer Signalkonstellation abzubilden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Empfangen von Übertragungsdaten von dem Übertragungsmittel; Demodulieren (520) der Übertragungsdaten durch ein bestimmtes Modulationsschema, das in dem Übertragungsmittel für eine Ausgabe von demodulierten Bits verwendet wird; Durchführen einer Bitwiederherstellung (540) auf Grundlage der demodulierten Bits, um wiederhergestellte Bits auszugeben, und Kodieren (570) der wiederhergestellten Bits, um Datenbits auszugeben, wobei der Schritt des Wiederherstellens der Bits in einem Fall einer ungeradzahlig wiederholten Übertragung durchgeführt wird.
Vorrichtung zum Empfangen von Übertragungsdaten in einem mobilen Kommunikationssystem mit einem Übertragungsmittel, das eine Bitinvertierung für alle Bits durchführt, die Modulationssymbole formen, um kodierte Bits in einer anderen Region einer Signalkonstellation abzubilden, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Empfangsmittel zum Empfangen von Übertragungsdaten von dem Übertragungsmittel; einen Demodulator (410) zum Demodulieren der Übertragungsdaten durch ein bestimmtes Modulationsschema, das in dem Übertragungsmittel für eine Ausgabe von demodulierten Bits verwendet wird; eine Bitinvertiervorrichtung (420) zum Invertieren der demodulierten Bits, um wiederhergestellte Bits auszugeben, und einen Kanaldekodierer (460) zum Dekodieren der wiederhergestellten Bits und zum Ausgeben von Datenbits, wobei die Bitinvertiervorrichtung die demodulierten Bits in einem Fall einer ungeradzahlig wiederholten Übertragung invertiert.