DE19803481A1 - Verfahren und Einrichtung zur Adaption eines Soft-Output-Algorithmus auf einen zeitlich veränderlichen Kanal mit ISI - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Adaption eines Soft-Output-Algorithmus auf einen zeitlich veränderlichen Kanal mit ISIInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur
Adaption eines Soft-Output-Algorithmus auf einen zeitlich
veränderlichen Kanal mit ISI gemäß Oberbegriff des ersten
Verfahrens beziehungsweise Einrichtungsanspruchs.
Aus der Veröffentlichung Francis R. Magee, Jr., and John G.
Proakis "Adaptive Maximum-Likelihood Sequence Estimation for
Digital Signaling in the Presence of Intersymbol Interferen
ce", IEEE Transactions on Information Theory, Seiten 120 bis
124, Januar 1973, ist adaptiver ML-Sequenzschätzer bekannt
für eine digitale, puls-amplitudenmodulierte Sequenz in Anwe
senheit von einer unbekannten, sich langsam mit der Zeit än
dernden ISI endlicher Dauer und von additivem weißem
Gauss'schen Rauschen. Bei dem dabei verwendeten Empfänger ist
der Viterbi-Algorithmus der Hauptbestandteil der Verarbei
tung, wobei dieser rekursive Algorithmus in dem Sinn optimal
ist, daß er einen ML-Schätzer für die gesamte empfangene Se
quenz darstellt.
Der Entzerrer eines Viterbi-Decoders muß jedoch auf die Ka
nalimpulsantwort abgestimmt werden. Der Kanalschätzer bildet
eine Näherung zu dem tatsächlichen Kanal mit einer linearen
Maschine mit endlichem Zustand. Die geschätzten Kanalpfadge
winne werden durch den Algorithmus mit dem steilsten Abfall
nachgestellt, um den MSE (mean square error) zwischen der
tatsächlich empfangenen Sequenz und der geschätzten Empfangs
sequenz zu minimieren, die an dem Ausgang der linearen Ma
schine erhalten wird.
Die Geschwindigkeit bei der Konvergenz und die Genauigkeit
der Schätzung werden durch den Wert des Nachstell-Parameters
Δ in der selben Weise wie bei einem linearen Standard-Entzer
rer gesteuert. In dem Schätzer wird die Schätzung der Emp
fangsdaten dadurch durchgeführt, daß die Sequenz der in der
Tap-Verzögerungsleitung gespeicherten Symbole mit den ent
sprechenden Tap-Verstärkung multipliziert und dann die Pro
dukte aufsummiert werden. Das Fehlersignal wird dadurch ge
bildet, daß die Differenz zwischen den tatsächlichen Daten
Sample und dem geschätzten Sample genommen wird. Dieser Feh
ler multipliziert mit einem Faktor Δ wird dann mit dem Symbol
an dem entsprechenden Tap multipliziert. Die resultierenden
Signale werden aufaddiert zu dem vorhergehenden Tap-Verstär
kungen, um einen neuen Satz von Tap-Verstärkungen nach einer
Gleichung für den steilsten Abfall zu bilden, und die neuen
Tap-Verstärkungen werden dem Viterbi-Entzerrer für die näch
ste Berechnung zugeführt. Die Verwendung dieses Algorithmuses
führt zu einem Empfänger, der langsamen Änderungen in der Ka
nalantwort folgen kann.
Dieser Entzerrer hat daher den Nachteil, daß er verhältnismä
ßig langsam arbeitet und eine weniger befriedigende Symbol
schätzung ergibt, wenn der Kanal sich schnell ändert. Der
Grund liegt darin, daß der hier verwendete Adaptionsfilter
mit Hilfe der Symbole gesetzt wird, die in dem Viterbe-Analy
sator geschätzt werden, wobei diese Symbole in bezug auf die
Empfangssignale zeitlich verzögert sind.
Mit diesem Problem befaßt sich die EP 0 425 458, die ein Ver
fahren zur Adaption eines Viterbi-Algorithmus auf einem Kanal
mit ISI betrifft, wobei der Algorithmus zur Verarbeitung von
Signalen vorgesehen ist, die als Symbole mit einer gewünsch
ten Anzahl von möglichen Werten übertragen werden. Die Si
gnale werden zu gewünschten Abtastzeitpunkten abgetastet, und
der Viterbi-Algorithmus weist höchstens eine Anzahl von Zu
ständen auf, die der Zeitsteuerung des Kanals und der Anzahl
der möglichen Werte der Symbole entsprechen. Bei diesem be
kannten Verfahren wird zunächst die Impulsantwort des Kanals
zu einem der Abtastzeitpunkte unter zu Hilfenahme eines ge
wünschten Adaptions Algorithmus abgeschätzt. Dann werden die
Symbole gemäß dem Viterbi-Algorithmus abgeschätzt und ein
Übergangsvektor wird erzeugt, der einem Zustandsübergang von
einem alten Zustand in einen neuen Zustand entspricht, wobei
der beste Übergang mit dem kleinsten niedrigen Anstieg von
dem alten zu dem neuen Zustand gewählt wird. Danach werden
die Impulsantworten zum nachfolgenden Abtastzeitpunkt unter
zu Hilfenahme des Adaptions-Algorithmus in Abhängigkeit von
der vorausgegangenen abgeschätzten Impulsantwort geschätzt.
Die letztgenannten Schritte werden interaktiv durchgeführt.
Bei diesem bekannten Verfahren umfaßt die abgeschätzte Im
pulsantwort des Kanals mindestens zwei Teilimpulsantworten für
getrennte Zustände in dem Viterbi-Algorithmus, wobei die
Teilimpulsantworten jeweils wie folgt abgeschätzt werden. Für
ein zu einem angezeigten Abtastzeitpunkt empfangenes Emp
fangssignal werden Übertragungsfehlersignale gemäß dem Vi
terbi-Algorithmus für den Zustandsübergang in Abhängigkeit
von dem Empfangssignal, dem Übergangsvektor für den Zu
standsübergang und der Teilimpulsantwort für den alten Zu
stand zu dem vorausgegangenen Abtastzeitpunkt einen Schritt
vor dem angezeigten Abtastzeitpunkt berechnet. Sodann wird
der beste Zustandsübergang mit dem zugehörigen kleinsten
Übertragungsfehlersignal gemäß dem Viterbi-Algorithmus ausge
wählt. Schließlich wird gemäß dem Adaptions-Algorithmus eine
erneute Teilimpulsantwort für den neuen Zustand zu dem ange
zeigten Abtastzeitpunkt in Abhängigkeit von der Teilimpuls
antwort für den alten Zustand zu dem vorausgegangenen Ab
tastzeitpunkt, dem gewählten kleinsten Übergangsfehlersignal
und dem Übergangsvektor für den gewählten besten Zustands
übergang abgeschätzt, wobei die Teilimpulsantwort für den al
ten Zustand den gewählten Übergangszustand betrifft.
Bei diesem Verfahren wird gegenüber dem vorstehend diskutier
ten Stand der Technik der Fall erreicht, daß die Adaption
schneller erreicht werden kann, indem separate Kanalschätzun
gen für separate Zustände in dem Viterbi-Algorithmus gemacht
werden, wobei jede der Kanalschätzungen nachfolgend bei den
Abtastzeitpunkten des Empfangssignales auf den neusten Stand
gebracht werden und zuweilen Abhängigkeit von dem ausgewähl
ten Übertragungszustand entsprechend dem Viterbi-Algorithmus.
Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß bei der Übertragung
von Informationen für zeitvariante Kanäle adaptive Entzerrer
eingesetzt worden sind, durch die die Zeitvarianz der Kanäle
berücksichtigt wird. Variieren die Kanäle jedoch schnell,
können diese Veränderungen mit dem herkömmlichen Verfahren,
wie es oben als erstes beschrieben wurde, nicht mehr ausrei
chend adaptiert werden, weil die Adaption des geschätzten Ka
nals auf vorgezogenen Entscheidungen des Entzerrers beruht.
Um diesen Nachteil zu beheben, werden bei dem Verfahren, das
oben als zweites beschrieben wurde, für schnell variierende
Kanäle vorgeschlagen, nicht nur ein Kanal sondern mehrere Ka
näle für einen Trellisschritt zu schätzen. Dabei werden die
Zustände des Trellis in Gruppen aufgeteilt und für jede
Gruppe wird ein Kanal geschätzt. Wird für jeden Zustand im
Trellis ein eigener Kanal geschätzt, spricht man von RCE
(Respective State Channel Estimation). Bei dieser Vorgehens
weise entsteht jedoch das Problem, daß bei der mehrfachen Ka
nalschätzung die Soft-Output-Berechnung kompliziert wird.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, wird bei dem Verfahren nach
dem Stand der Technik für jeden Zustand m im Trellis ein ei
gener Kanal W m geschätzt. Die geschätzten Kanäle werden für
jeden empfangenen Kanalwert y t nachgeschätzt. Die Algorith
men, die dafür verwendet werden, sind beispielsweise LMS
(Least Mean Square) oder RLS (Recursive Least Square). Für
jeden Zeitabschnitt t im Trellis werden die geschätzten Ka
näle W m, t erhalten. Anhand dieser geschätzten Kanäle werden
bei Entzerrer-Algorithmen, beispielsweise SOVA die Übergangs
wahrscheinlichkeiten beziehungsweise die Metrikinkremente be
rechnet. Die Berechnung der einzelnen Übergangswahrschein
lichkeiten ist wie folgt:
mit
Dabei gilt:
ym,n = Referenzwert des entsprechenden Übergangs
L = Kanallänge (Anzahl der Taps minus 1)
wm,i = Tapkoeffizienten der Kanäle m
a = Konstante
σ = Varianz des weißen Gauss'schen Rauschens.
ym,n = Referenzwert des entsprechenden Übergangs
L = Kanallänge (Anzahl der Taps minus 1)
wm,i = Tapkoeffizienten der Kanäle m
a = Konstante
σ = Varianz des weißen Gauss'schen Rauschens.
Der Referenzwert wird aus dem Vektorprodukt der dem Ausgangs
zustand des Übergangs entsprechenden Kanalantwort und der da
zugehörigen Bits berechnet. Die Übergangswahrscheinlichkeiten
werden für die unterschiedlichen Übergänge durch Vergleiche
mit unterschiedlich geschätzten Kanälen berechnet.
Die Übergangswahrscheinlichkeiten stellen die Basis für die
Soft-Output-Erzeugung dar. Bei SOVA (Soft-Output-Viterbi-Al
gorithmus) werden nun die Wahrscheinlichkeiten der beiden
Pfade verglichen, die in einem Zustand zusammenlaufen. Durch
den Vergleich der beiden Wahrscheinlichkeiten beziehungsweise
der entsprechenden Metriken wird dann ein Soft-Output-Wert
berechnet. Da bei unterschiedlichen Pfaden Übergangswahr
scheinlichkeiten mit verschiedenen Kanälen berechnet werden,
ergibt sich ein falscher Vergleichswert und somit sind die
Soft-Output-Werte nicht mehr korrekt. Mit anderen Worten wer
den keine ML-Wahrscheinlichkeiten bezogen auf einen Kanal
erhalten, so daß die Werte, die vom Entzerrer an den Dekoder
weitergegeben werden, nicht mehr den gegebenen Anforderungen
entsprechen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren oder eine Vorrichtung darzustellen, wobei verbes
serte Soft-Output-Werte für adaptive Entzerrer mit mehrfacher
Kanalschätzung berechnet werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren
zur Adaption eines SOVA auf einen zeitlich veränderlichen Ka
nal mit ISI und mehrfacher Kanalschätzung pro Zeitpunkt da
durch gekennzeichnet, daß:
- (a) in an sich bekannter Weise einer adaptiven Entzer rung zur Schätzung der Kanalimpulsantwort für wenigstens zwei Zustände eines Trellis. durchgeführt wird, daß
- (b) aus den geschätzten Kanalimpulsantworten eine charakteristische Kanalimpulsantwort ermittelt wird, und daß
- (c) die Soft-Output-Werte unter Verwendung der charak teristischen Kanalimpulsantwort berechnet werden, wobei bei jedem Zeitpunkt nur noch auf den Kanal W t Bezug genommen wird.
Die Übergangswahrscheinlichkeiten beziehen sich nur auf einen
Kanal pro Zeitschritt, und die gewünschten Soft-Output-Werte
können mit diesem einen Kanal berechnet werden. Im Vergleich
dazu werden beim Stand der Technik für jeden Übergang eines
Zeitschrittes unterschiedliche Kanäle zugrundegelegt, wodurch
sich der oben erwähnte Fehler ergibt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erfindungsge
mäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristi
sche Kanalimpulsantwort nach der Gleichung berechnet wird:
P (xt = 0 | Y 1 N, W 1 N) mit t ∋ 1, . . ., N (1)
wobei gilt:
xt = gesendetes Symbol zum Zeitpunkt t
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
W 1 N = Kanalimpulsantworten zu den Zeitpunkten t = 1 bis t = N
N = Länge des empfangenen Blocks.
xt = gesendetes Symbol zum Zeitpunkt t
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
W 1 N = Kanalimpulsantworten zu den Zeitpunkten t = 1 bis t = N
N = Länge des empfangenen Blocks.
Es wird also die Wahrscheinlichkeit berechnet, daß zu einem
bestimmten Zeitpunkt eine "0" gesendet wurde unter der Bedin
gung, daß die Folge Y1 N empfangen wurde und das über den Ka
nal W1 N übertragen wurde. Mit anderen Worten beziehen sich
die Übergangswahrscheinlichkeiten nur auf einen Kanal pro
Zeitschritt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erfindungsge
mäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß als Entzerrungs-
Algorithmus in den Schritten (a) und (c) der SOVA verwendet
wird. Dabei ist vorteilhaft, daß es im Rahmen des SOVA zuver
lässige Kenngrößen gibt, die sich besonders für die Auswahl
als charakteristische Werte für die Kanalimpulsantwort eig
nen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erfindungsge
mäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß als charakteristi
scher Kanal, dessen Kanalimpulsantwort zur Berechnung der
Soft-Output-Werte verwendet wird, der Kanal ausgebildet wird,
der auf dem ML (maximum likelihood)-Pfad liegt. Nach dem
Prinzip des SOVA liegt auf dem ML-Pfad der Kanal, dessen Ka
nalimpulsantwort am meisten bevorzugt ist, so daß sich dieser
Kanal zur Soft-Output-Berechnung besonders eignet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das er
findungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die cha
rakteristische nach folgender Gleichung berechnet wird:
mit:
αVA,t (m) = P (St = m; Y 1 N) (3)
mit:
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m.
αVA,t (m) = P (St = m; Y 1 N) (3)
mit:
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m.
Der Wert nach Gleichung (2) läßt sich dabei mit besonders we
nig Aufwand berechnen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das er
findungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die
charakteristische Kanalimpulsantwort nach folgender Gleichung
berechnet wird:
mit:
αVA,t (m) = P (St = m; Y 1 N) (5)
mit:
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m
M = Anzahl der Zustände
N = Blocklänge.
αVA,t (m) = P (St = m; Y 1 N) (5)
mit:
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m
M = Anzahl der Zustände
N = Blocklänge.
Der Wert nach Gleichung (4) ist zwar etwas aufwendiger zu be
rechnen, er gibt aber eine bessere Näherung für die Zwecke
der Erfindung.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das er
findungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß als Ent
zerrungs-Algorithmus in den Schritten (a) und (c) der BCJR
(Bahl, Gocke, Jelinek, Raviv, symbol-by-symbol, maximum a po
steriori Algorithmus) verwendet wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das er
findungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die
charakteristische Kanalimpulsantwort nach folgender Gleichung
berechnet wird:
mit:
αBcJR,t (m) = P (St = m; Y 1 N) (7)
mit:
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m
N = Blocklänge.
αBcJR,t (m) = P (St = m; Y 1 N) (7)
mit:
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m
N = Blocklänge.
Der Wert nach Gleichung (6) läßt sich dabei mit besonders we
nig Aufwand berechnen, da nur eine Vorwärtskorrelation erfor
derlich ist.
Eine weitere vorteilhaften Ausgestaltung ist das erfindungs
gemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die charakteri
stische Kanalimpulsantwort nach folgender Gleichung berechnet
wird:
mit:
λBCJR,t (m) = P (St = m; Y 1 N) (9)
mit:
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m
N = Blocklänge.
λBCJR,t (m) = P (St = m; Y 1 N) (9)
mit:
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m
N = Blocklänge.
Auch die Werte nach der Gleichung (8) lassen sich mit wenig
Aufwand berechnen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das er
findungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die cha
rakteristische Kanalimpulsantwort nach folgender Gleichung
berechnet wird:
M = Anzahl der Zustände.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das er
findungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die cha
rakteristische Kanalimpulsantwort nach folgender Gleichung
berechnet wird:
M = Anzahl der Zustände.
Die Werte nach den Gleichungen (10) und (11) sind zwar etwas
aufwendiger zu berechnen, es ergeben sich aber bessere Nähe
rungen für die Zwecke der Erfindung.
Zur Lösung der Aufgabe ist eine Einrichtung zur Adaption ei
nes Soft-Output-Algorithmus auf einen zeitlich veränderlichen
Kanal ISI und mehrfacher Kanalschätzung pro Zeitpunkt gekenn
zeichnet durch:
- (a) einen Kanalschätzer und einem adaptiven Entzerrer, in denen an sich bekannter Weise eine adaptive Entzerrung zur Schätzung der Kanalimpulsantwort für wenigstens zwei Zustände eines Trellis durchgeführt wird, wobei
- (b) in dem Kanalschätzer aus den geschätzten Kanal im pulsantworten eine charakteristische Kanalimpulsantwort ermittelt wird, und die Soft-Output-Werte unter Verwendung der charakteristischen Kanalimpulsantwort berechnet wird, wobei bei jedem Zeitpunkt nur noch auf den Kanal W t Bezug genommen wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die er
findungsgemäße Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Kanalschätzer die charakteristische Kanalimpulsantwort nach
der Gleichung berechnet wird:
P (xt = 0 | Y 1 N, W 1 N) mit t ∋ 1, . . ., N
wobei gilt:
xt = gesendetes Symbol zum Zeitpunkt t
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
W 1 N = Kanalimpulsantworten zu den Zeitpunkten t = 1 bis t = N
N = Länge des empfangenen Blocks.
xt = gesendetes Symbol zum Zeitpunkt t
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
W 1 N = Kanalimpulsantworten zu den Zeitpunkten t = 1 bis t = N
N = Länge des empfangenen Blocks.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die er
findungsgemäße Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Kanalschätzer als Entzerrungs-Algorithmus der SOVA oder der
BCJR-Alorithmus verwendet wird.
Ein Beispiel aus dem Stand der Technik wie Ausführungsformen
der Erfindungen werden nun anhand der beiliegenden Zeichnun
gen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Trellis, bei dem das herkömmliche Verfahren an
gewendet wird;
Fig. 2 einen Trellis, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren
angewendet wird;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Empfängers, bei
dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird.
Bei dem Verfahren zur Adaption eines Soft-Output-Algorithmus
auf einen zeitlich veränderlichen Kanal mit ISI und mehrfa
cher Kanalschätzung pro Zeitpunkt wird zunächst eine adaptive
Entzerrung zur Schätzung der Kanalimpulsantwort für wenig
stens zwei Zustände eines Trellis durchgeführt, wie sie bei
spielsweise in der EP 0 425 458 beschrieben ist. Diese Schät
zung dient jedoch nur als Grundlage für die Ermittlung einer
charakteristischen Kanalimpulsantwort, die dann ihrerseits
zur Soft-Output-Berechnung verwendet wird.
Fig. 2 zeigt einen Trellis unter Anwendung des erfindungsge
mäßen Verfahrens, bei dem die Wahrscheinlichkeiten für die
Soft-Output-Werte für jedes Bit nach der Gleichung (1) be
rechnet werden.
ist der charakteristische Wert, auf den bei der Berech
nung der Soft-Output-Werte bezug genommen wird, und der Wert
, wird an den Decoder abgegeben und dient dort als gemein
samer Basis für die Berechnung der Soft-Output-Werte. Im Un
terschied dazu werden beim Stand der Technik unterschiedliche
Werte W i,t in die Berechnung der Soft-Output-Werte einbezo
gen, wodurch die Ergebnisse verfälscht werden.
Alle Soft-Output-Algorithmen kommen der SOVA (Soft-Output Vi
terbi Algorithmus) und der BCJR-Algorithmus in Frage.
Beim Einsatz des SOVA können als Kanäle mit der charakteri
stischen Kanalimpulsantwort die Kanäle ausgewählt werden, die
auf dem ML-Pfad liegen. Alternativ kann der Wert der charak
teristischen Kanalimpulsantwort nach der Gleichung (2) oder
es kann eine Mittelwertbildung nach der Gleichung (4) statt
finden. Bei Verwendung des BCJR Algorithmus kann als charak
teristischer Wert für die Kanalimpulsantwort der maximale
Wert nach der Gleichung (6), der maximale Wert nach der
Gleichung (8), der Mittelwert nach der Gleichung (10) oder
schließlich der Mittelwert nach der Gleichung (11) gewählt
werden.
Der Viterbi-Algorithmus ermittelt den ML Pfad beziehungsweise
die Zustandssequenz mit maximaler Wahrscheinlichkeit bei ei
nem Markovverfahren mit einem diskreten, endlichen Zustand,
der in einem Kanal ohne Gedächtnis beobachtet wird ("G.D. For
ny: The Viterbi Algorithum, Proc. IEEE, Band 61, Seiten 268-278,
März 1973"). Für jede Stufe wird die ankommende Signalse
quenz mit jedem der Teilstrecken verglichen. Jedem Pfad wird
eine Metrik zugeordnet. Die Metrik ist eine kumulative Metrik
und besteht aus einer Metrik für den Zustand, von dem der
Pfadabschnitt kommt, und dem Metrikinkrement. Für jeden Zu
stand werden die Metriken der beiden ankommenden Pfade ver
glichen, und der Pfad mit der schlechteren Metrik wird ver
worfen. Der Pfad mit der besseren Metrik ist dann Bestandteil
des ML Pfades.
Der BCJR-Algorithmus (L.R. Bahl, J. Cocke, F. Jelinek und J.
Raviv: Optimal Decoding of Linear Codes for Minimizing Sample
Error Rate, IEEE Trans. Information Theory, März 1974) ist
ein Dekodierungsalgorithmus, der die Bitfehlerrate für Mar
kov-Quellen auf ein Minimum herabsetzt. Der Algorithmus ba
siert auf der Berechnung von a posteriori Wahrscheinlichkei
ten der Zustände P (St = m/Y1 r) und der Wahrscheinlichkeiten
der Übergänge P (St-1 = m |; St = m/Y1 τ), wobei Y1 τ = Y1,
Y2, . . ., Yτ der Kanalausgang des DMC bis zu der Stufe τ und t
jede Stufe kleiner als oder gleich τ ist. Bei der Übertragung
eines Blocks kann τ die Blocklänge sein. Mit diesen Wahr
scheinlichkeiten kann ein Dekodierungs-Algorithmus aufgebaut
werden.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Empfän
gers, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird.
Die empfangenen Werte Y 1 t gelangen an einen Kanalschätzwert
2, in dem die Werte ermittelt und an einen Entzerrer 4
abgegeben werden. Der Kanalschätzer 2 und der Entzerrer 4
bilden einen Detektor 6.
Die in dem Entzerrer 4 mit Hilfe der Werte entzerrten Emp
fangssequenzen werden an einen Deinterleaver 8 und von dort
an einen Decoder 10 weitergegeben, wie es bei herkömmlichen
Empfängern für die digitale Datenübertragung üblich ist.
Claims (14)
1. Verfahren zur Adaption eines Soft-Output-Algorithmus auf
einen zeitlich veränderlichen Kanal mit ISI und mehrfacher
Kanalschätzung pro Zeitpunkt
dadurch gekennzeichnet, daß
- (a) in an sich bekannter Weise einer adaptiven Entzerrung zur Schätzung der Kanalimpulsantwort für wenigstens zwei Zustände, eines Trellis durchgeführt wird, daß
- (b) aus den geschätzten Kanalimpulsantworten eine charakter istische Kanalimpulsantwort ermittelt wird, und daß,
- (c) die Soft-Output-Werte unter Verwendung der charakteri stischen Kanalimpulsantwort berechnet werden, wobei bei jedem Zeitpunkt nur noch auf den Kanal W t Bezug genommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die charakteristische Kanalimpulsantwort nach der Glei
chung berechnet wird:
P (xt = 0 | Y 1 N, W 1 N) mit t ∋ 1, . . ., N
wobei gilt:
xt = gesendetes Symbol zum Zeitpunkt t
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
W 1 N = Kanalimpulsantworten zu den Zeitpunkten t = 1 bis t = N
N = Blocklänge.
P (xt = 0 | Y 1 N, W 1 N) mit t ∋ 1, . . ., N
wobei gilt:
xt = gesendetes Symbol zum Zeitpunkt t
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
W 1 N = Kanalimpulsantworten zu den Zeitpunkten t = 1 bis t = N
N = Blocklänge.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Entzerrungs-Algorithmus in den Schritten (a) und (c)
der SOVA verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß als charakteristischer Kanal, dessen Kanalimpulsantwort
zur Berechnung der Soft-Output-Werte verwendet wird, der
Kanal ausgewählt wird, der auf dem ML (maximum likelihood)-Pfad
liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die charakteristische Kanalimpulsantwort nach folgender
Gleichung berechnet wird:
mit:
αVA,t (m) = P (St = m; Y 1 N)
mit:
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m.
mit:
αVA,t (m) = P (St = m; Y 1 N)
mit:
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m.
6. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die charakteristische Kanalimpulsantwort nach folgender
Gleichung berechnet wird:
mit:
αVA,t (m) = P (St = m; Y 1 N)
mit:
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m
M = Anzahl der Zustände
N = Blocklänge.
mit:
αVA,t (m) = P (St = m; Y 1 N)
mit:
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m
M = Anzahl der Zustände
N = Blocklänge.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Entzerrungs-Algorithmus in den Schritten (a) und (c)
der BCJR-Algorithmus) verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die charakteristische Kanalimpulsantwort nach folgender
Gleichung berechnet wird:
W t = W t (arg (max αBCJR,t (m)))
mit:
αBCJR,t (m) = P (St = m; Y 1 N)
mit:
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m
N = Blocklänge.
W t = W t (arg (max αBCJR,t (m)))
mit:
αBCJR,t (m) = P (St = m; Y 1 N)
mit:
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m
N = Blocklänge.
9. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die charakteristische Kanalimpulsantwort nach folgender
Gleichung berechnet wird:
W t = W t (arg (max λBCJR,t (m)))
mit:
λBCJR,t (m) = P (St = m; Y 1 N)
mit:
Y 1N = Empfangene Werte von 1. . .N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m
N = Blocklänge.
W t = W t (arg (max λBCJR,t (m)))
mit:
λBCJR,t (m) = P (St = m; Y 1 N)
mit:
Y 1N = Empfangene Werte von 1. . .N
St = m = der Zustand S zum Zeitpunkt ist gleich m
N = Blocklänge.
10. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die charakteristische Kanalimpulsantwort nach folgender
Gleichung berechnet wird:
M = Anzahl der Zustände.
M = Anzahl der Zustände.
11. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die charakteristische Kanalimpulsantwort nach folgender
Gleichung berechnet wird:
M = Anzahl der Zustände.
M = Anzahl der Zustände.
12. Einrichtung zur Adaption eines Soft-Output-Algorithmus
auf einen zeitlich veränderlichen Kanal ISI und mehrfacher
Kanalschätzung pro Zeit,
gekennzeichnet durch
- (a) einen Kanalschätzer (2) und einem adaptiven Entzerrer (4), in denen an sich bekannter Weise eine adaptive Entzer rung zur Schätzung der Kanalimpulsantwort für wenigstens zwei Zustände eines Trellis durchgeführt wird, wobei
- (b) in dem Kanalschätzer (2) aus den geschätzten Kanalim pulsantworten eine charakteristische Kanalimpulsantwort er mittelt wird, und die Soft-Output-Werte unter Verwendung der charakteristischen Kanalimpulsantwort berechnet wird, wobei bei jedem Zeitpunkt nur noch auf den Kanal W t Bezug genommen wird.
13. Einrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Kanalschätzer (2) die charakteristische Kanalim
pulsantwort nach der Gleichung berechnet wird:
P (xt = 0 | Y 1 N, W 1 N) mit t ∋ 1, . . ., N
wobei gilt:
xt = gesendetes Symbol zum Zeitpunkt t
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
W 1 N = Kanalimpulsantworten zu den Zeitpunkten t = 1 bis t = N
N = Länge des empfangenen Blocks.
P (xt = 0 | Y 1 N, W 1 N) mit t ∋ 1, . . ., N
wobei gilt:
xt = gesendetes Symbol zum Zeitpunkt t
Y 1 N = Empfangene Werte von 1. . .N
W 1 N = Kanalimpulsantworten zu den Zeitpunkten t = 1 bis t = N
N = Länge des empfangenen Blocks.
14. Einrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Kanalschätzer (2) als Entzerrungs-Algorithmus der
SOVA oder der BCJR-Alorithmus verwendet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998103481 DE19803481A1 (de) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | Verfahren und Einrichtung zur Adaption eines Soft-Output-Algorithmus auf einen zeitlich veränderlichen Kanal mit ISI |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998103481 DE19803481A1 (de) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | Verfahren und Einrichtung zur Adaption eines Soft-Output-Algorithmus auf einen zeitlich veränderlichen Kanal mit ISI |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19803481A1 true DE19803481A1 (de) | 1999-08-05 |
Family
ID=7856055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998103481 Withdrawn DE19803481A1 (de) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | Verfahren und Einrichtung zur Adaption eines Soft-Output-Algorithmus auf einen zeitlich veränderlichen Kanal mit ISI |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19803481A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10050359A1 (de) * | 2000-10-11 | 2002-05-02 | Siemens Ag | Entscheidungsverfahren welches Unterereignis-Wahrscheinlichkeitsdaten mehrerer Unterereignisse verwendet |
-
1998
- 1998-01-29 DE DE1998103481 patent/DE19803481A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10050359A1 (de) * | 2000-10-11 | 2002-05-02 | Siemens Ag | Entscheidungsverfahren welches Unterereignis-Wahrscheinlichkeitsdaten mehrerer Unterereignisse verwendet |
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