DE2649355A1

DE2649355A1 - Verfahren und anordnung zur uebertragung einer bitfolge

Info

Publication number: DE2649355A1
Application number: DE19762649355
Authority: DE
Inventors: Istvan Peter Csajka; Gottfried Ungerbock
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-12-29
Also published as: FR2355409A1; JPS585620B2; US4077021A; DE2649355C2; JPS52155907A; GB1572670A; CH609510A5; FR2355409B1

Description

Anmelaerin:

Antixches Aktenzeichen; AJctenz. der Anmelderin:

ker-bue

International Business Machines Corporation, Armonk, K.Y. 10504 Neuanmeldung
SZ 9-76-002

Verf-.i.r.M, in,_t; Annrrlmmg nir Uc),,- rl rauun.. einer IiUI

vorm-ct-ndr Ii. fi»dim_K belrnit ,„. V ,·,-fahren zur Uc-bortrn cunr, c-iiu-r Jiii.M,:.· catBprecher.d dem Oberb^uf den Patentanspruches 1 i-iiir- Anordnun« 2'ir JJurclifüh mn» άηκ Verfahrens.

Zur i.ynU.rmu-n Ut-Ürrl r;,_Kun_i; von ,hpiaU-n Daten uhcr einen Kanal kann ei» Tr.,,;.· r r..puil so inoduiicrt wcnicn, dn.ss _t._{s 7ΛΙ} diskreten, ä.juidistanten

/.,-.ΐ,,ι.ι.Κΐν» jeweils ein.-n S₁ ,.„alvvert aus einer bestimmten Anzahl .M.r W«:rtr annimmt. JJ.cbc diskreten Werte Uünnen einer rcellwerti^

oder kc.mplcxwcrli_Kcn (Amplituden- ·>ηι1 Phasen-

.Mpiiar entnommen werden. Pro AbUHtintcrvall " kann i-ii. ll.t ιιΐ,π.ι-ίι -en werden, wenn v.wci diskrrlP K.iu.il sy

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(:.;-nj]wi:rtc·) r.ujM· la ·. sen .sind; fur die Uebortragunj; von η UiIs pro Abi-i.siiiitervu.ll werden dann iionii.ilcrwcisr I verschiedene diskrete Werte bcnüiigl.

iJa.s bedeutet, dass man um au mrhr Information je Zeiteinheit übertragen i-.iiii», je ijru.sscr du· Αιιζ,.ιΙι) y.ur V ex/ligung Rluhciulcr diskreter Kanalsymbulc ist. Aiidcntrscils v.-ird hei gc^cliciirr Signallcistung die Er· kennung gesendeter Kanal sy mbole im Empfänger um so schwieriger, je nicMir Werte 7.ugrl.is.sc*n sind, d.i diese Werte nSlier beieinander liegen uiifj ein durch übcrJagcrti· Störungen verursachter Amplituden- oder i'n.i.sc-iUcrhicr um ho wa!i rscii t-i ui niirr r-u einem flnl.schcidungsfijljlcr ;uiirL. Mit anderen Wtirten: i>c-i jM-gebenem Signal/ll.iusch-Vcrha'ltnis wird die j-'rhierwalirsc-iiemlii nkci I erhöht, wenn die Anzahl der diskreten Tr.'ijjt·* M₍;naiwcrtr erJioiit wird.

;·.:. Min;.;; deshalb ein Kunijiromi ss gefunden werden /.wischen der pro y.eiic-iiiiicil uberlr.Irenen Information unil der dabei aufLre'.cndcii Fchlcrv.-aiii·:.chi-.inii chke i t.

l'.ur Vri nunderuiij; der Fehle rw.ili rschcitilichkrit bei der Datenübertragung f.iiid Vorl.ilircti u:id Kiiiric-litungcii bekannt, bei denen Kanalsymbole nicht

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'J-K₁-UOZ -Z-

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iin.ilj)>.in₍;iiij; vuiif iii.mdf. r ϋι· quiMilifll ti bort raj'/Mi werdfii, mindern b»»i tleiirn cine «..■••■iiiMitie'lf Coil i e run j; πΐοΐμΐ i:i ilcr WtMM¹, (!.iss nie JiI j of If bfli <jbi μι.· J-'oljjc: von Ka'i.ilisymliulc y.u^cla.'iSfMi iκ(. lJurcli licsliinnilc Vorschrifle.n bei der Codierung wird fine Redundanz, eingeführt, ilit: ca sp.ilf.'· im iiiiijiftiiij;cr Ix-i <1ct lifcjiKMitUiJicM Dfcodinrutif; erlaubt, am: fiiinr Kolj^c pc- !•.lorlrr K.m.i l;;y miIioI t· ilif "wall rnc hf iiilifh" iifhli|><· FnJ pe if si r.uslcllc-n. Uaiiiit '-.IMM cine w.:sf ntlii ho V finiiiulf πιιιμ der J-VliJurv/ahrsclieinliehkcit »•rrfir:)it wordi-n. DciKjiiclc liirrflir mik! !-'Mrliricbfii in den Λιιίκ,ΊΙζοη "Vilrrlii })t.-t ixiiMj; ior .S.iU-llilc anil Spa« <· ( iiiiiiiiunicatioii" von .I.A. Heller et al. , «μ-π.:!,!,·!, ·_η ·>. ί1·".1·;ΐ·: Tran;., '.!nium. Ί<·<)ι., VnI. C OM-17 (1971) jjf). f.3')-H-Ul₁ iiiifl "Thi* Vili:rbi AJc.nr llliin" ν«·η Ci. Π. )"(ΜΊΐι·γ, in !'mi.. ;i:i.i;. VuJ. 61 (IV73) |)|). Ζ(,\-/.ΊΗ. Die lifkannlfn Verfahren liraclit-Mi «·ιηι· V rrb«. ι; crriuij; bi.*i rein biiiä ri* r Codicrunj; und Ui* ht-rl rn .';»!· licrUi JtsicJilijjcii abi*r noch iiidit dii* .'·]/(·y.irllfn ^tinaiiiiiicnh'ingc bei nie lit Ιίιι.ι;·ι·γ Ucbcrt.i jmiii i; .

l-,.s ist Auffjabe-dur Jlriindunf·,, ein Vfrfahron wir C^cidicrunfi und Modulation ilir Ti-."i>;frninnal-JJatonlibcrtraf-unj», nn/.Uf'cbun, dan bei gcpcbcncm fJi/'.nal/Uaurwh-Verh.'illniB und Reßcbener inlormrtionUbcrtra i;'iM|;ri ι aii: fjejicmiUIk!r bekannten Verfahren eine vcrbeascrte Fchlcrwahr- »:i lifiiili ι lil.i'i t e r |;ibt.

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Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Der mit der Erfindung erreichbare Vorteil ist entweder eine mögliche Verringerung der Energie der Datenübertragungs signale wegen der ge-

ringeren Felllerwahrscheinlichkeit bei gegebenem Signal/llausch-Vcrhältnis oder die Möglichkeit, bei schlechteren Kanal-Störbedingimgcn mit gleicher Nutzleistung noch übertragen zu können.

Dies wird erreicht durch den Umstand, dass nicht, wie bisher üblich, nach jeder Codieroperation - mit möglicher Erzielung einer minimalen Hamming-Distanz zwischen Codewörtern - eine separate Modulationsoperation, d.h. Auswahl des Trägersignalwertes oder Kanalsymbols erfolgt^ sondern dass vielmehr für beide Operationen eine kombinierte Regel gilt, um die minimale auftretende euklidische Distanz zwischen erlaubten Folgen von Signalwerten möglichst gross zu machen, so dass bei Soft-Viterbi-Decodierung im Empfänger eine sicherere Bestimmung der wahrscheinlich gesendeten Signalwerte aus den empfangenen Signalwerten vorgenommen werden kann. Bei dieser Art der sequentiellen Decodierung wird

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die wahrscheinlichste Kanalsymbolfolge direkt aus den nicht quantisierten Signalabtastwerten bestimmt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der Grundfunktionen eines Codiercrs/Modulators, in dem die Erfindung zur Anwendung kommt;

Fig. 2 a und b

Diagramme zur Veranschaulichung der möglichen Uebergänge zwischen den Zuständen des sequentiellen Codierers aus Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm von aufeinanderfolgenden Möglichkeiten für Zustandsübergänge des sequentiellen Codierers mit Vergleich zweier Pfade;

Fig 4 a ein Diagramm der AVerte bei Acht-Phascn-Umtastung sowie ihre erfindungsgemässe Unterteilung in Untermengen und die resultierenden minimalen euklidischen Abstände",

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Fig. 4 b die erfindungsgcmässc Zuordnung der Phasenwerte bzw. Untermengen der Fig. 4 a zu den möglichen Zustandsübergängen im Diagramm gcmäss Fig. 3;

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Codierers/Modulators für Zwcibit-Achtphasen-Modulation entsprechend den Zuordnungen gemäss Fig. 4 a und b;

Fig. 6 a ein Diagramm der Werte bei 16-Quadraturamplituden-Modulation sowie ihre erfindungsgemässe Unterteilung in Untermengen und die resultierenden minimalen euklidischen Abstände;

Fig. 6 b die erfindungsgemässe Zuordnung der Quadraturamplitudenwerte, bzw. Untermengen zu den möglichen Zustandsübergängen im Diagramm gemäss Fig. 3;

Fig. 7 ein Bloj^kdiagramm eines Codierers/Modulators für Dreibit-16-Quadraturamplituden-Modulation ensprechend den Zuordnungen gemäss Fig. 6 a und b;

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ii Sr/. ".'■

Fig. 8 ein Diagramm, dass den Verlauf der Fehlerwahrscheinlichkeit über dem Signal/Rausch-Verhältnis zeigt, einerseits für normale Viei'phasenmodulation von Zweibit-Grirppen, andererseits für Achtphasenmodulation nach sequentieller Codierung von Zweibit-Gruppen.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung den iunktioncllen Aufbau eines Codierers und Modulators, in dem die vorliegende Erfindung verwirklicht wird. Das Prinzip sowohl des Codierers als auch des Modulators ist an sich bekannt. Die Codiereinheit IQ ist ein sequentieller Codierer, der abhängig von einem dem Eingang zugeführten Informations symbol χ , z.B.

einer Zweibit-Gruppe, und vom inneren Zustand S , welcher im Block D

n-1

festgehalten ist, ein redundantes Informations symbol y , z.B. eine

Dreibit-Gruppe, abgibt. Danach nimmt der Codierer den Zustand S ein.

Der innere Zustand S des Codierers ist von einer bestimmten Anzahl

zuvor nacheinander empfangener Infomations Symbole χ , x usw. abhängig. .

Jedes Symbol y wird durch einen Modulator 12 in einen zugeordneten Amplituden - und/oder Phasenwert eines Trägersignals umgesetzt, der ein Kanalsymbol a darstellt.

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Al·.

Fig. 2 a und 2 b sowie Fig. 3 zeigen die Prinzipien, welche bei einer vorgegebenen Anzahl von inneren Zuständen des Codierers durch Einschränkung der erlaubten Uebergänge zwischen den Zuständen eine sequentielle Decodierung nach dem. Prinzip der "grössten Wahrscheinlichkeit" ermöglichen. Die Grundlagen dieser Art der Codierung sind ausführlich beschrieben in den beiden oben zitierten. Aufsätzen. Sie sollen deshalb hier nur kurz erläutert werden.

Für das Diagramm der Fig. 2 a ist angenommen, dass der Codierer vier innere Zustände SO bis S3 haben kann:(diese können z.B. durch zwei in einem Schieberegister gespeicherte Bits dargestellt sein, wie später anhand von Fig. 5 gezeigt wird). Es ist nun weiter angenommen, dass von jedem Zustand ein Uebergang nur auf zwei zugeordnete Folgezustände möglich ist, also z.B. von SO auf SO oder auf Sl, oder von Sl auf S2 oder auf S3. Fig. 2 b zeigt alle acht Möglichkeiten in Listenform.

Durch diese Einschränkungen sind nur bestimmte Folgen von Zuständen möglich, wie sie das sogenannte Trellis-Diagramm der Fig. 3 zeigt. Die. von einem Zustand ausgehenden "erlaubten" Pfade können erst nach frühestens drei Intervallen wieder zusammentreffen (sie haben einen bestimmten Mindestabstand). Die "Viterbi-Decodierung", die in den oben

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genannten Aufsätzen erläutert ist, erlaubt es, im Empfänger aus einer Folge von Signalabtastwertcn die zu dieser Folge nächsUiegciidc (d.h. am wahrscheinlichsten gesendete.) Kanalsymbolfolge zu bestimmen, welche de.ru durch das Trellisdiagramm gegebenen Codierungsgesetz gentigt.

Die vorliegende Erfindung schlägt vor, die sequentielle Codierung und die Modulation, d.h. Umsetzung indiskrete Trägersignalwerte, zu kombinieren, und dabei jedem erlaubten Ucbergang in einem Vier-Zustands-Codicrer mehrere Kanalsymbole (diskrete Trägersignalwerte) zuzuordnen in der Weise, dass sich die erlaubten Kanalsymbolfolgen voneinander möglichst stark im Sinne eines euklidischen Abstands unterscheiden. Der euklidische. Abstand zweier komplexer Kanalsymbole ist ihr geometrischer oder räumlicher Abstand, den sie als Punkte im zweidimensionalen Raum voneinander haben. Eine Folge von η Kanalsymbolen lässt sich als Punkt in einem 2 n-dimensionalen Raum darstellen, und damit ist sinngemäss der euklidische Abstand zwischen Kanalsymbolfolgcn definiert. Je grosser der euklidische Abstand, desto geringer die Wahrscheinlichkeit, dass durch Kanalstörungen eine Kanalsymbolfolge mit einer anderen verwechselt wird.

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Ein erstes AusfUhrungsbcispiel der Erfindung wird nunmehr anhand von Fig. 4 a und b und Fig. 5 erläutert. Bei diesem Ausführungsbcispiel wird ein zu übertragender Bitstrom in Zweibit-Gruppen unterteilt, und für jede Zweibit-Gruppe wird bei der Uebertragung einer von acht möglichen Phasenwerten eines Trägersignals gesendet (Acht-Phas cnumtas tiing).

In Fig. 4 a sind die acht Phasenwerte P 0 bis P 7 in einem Diagramm schematisch dargestellt. Je zwei sind zu einer Untermenge zusammengefasst. Die Zusammenfassung ist durch einen Strich (einzeln bzw. doppelt, durchgezogen bzw. gestrichelt) dargestellt. Die Untermengen tragen die Bezeichnungen A, B, C, und D. Je zwei dieser Untermengen sind zu einer Gruppe zusamm.engefasstj(durchgezogene Linien einerseits, und gestrichelte Linien andererseits). Zur einen Gruppe gehören die Untermengen A und B mit den Werten PO, P 4, P2 und P6; zur anderen Gruppe gehören die Untermengen C und D mit den Werten Pl, P 5, P 3 und P 7.

Nimmt man an, dass die Werte in der Darstellung in Fig. 4 a auf einem Einheitskreis liegen, so gilt für die euklidischen Mindestabstände: Innerhalb jeder Untermenge ist der Mindestabstand d . = 2 (z. B. P 0 - P 4);

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innerhalb jeder Gruppe ist der Mindestabstand d . = \Z (z.B. PO-P und zwischen beliebigen Werten der ganzen Menge ist der Mindestabstand

d . = 2 sin (-ίΓ/8) = 0, 765 (z.B. PO - P 1).

Fig. 4 b zeigt das Zeitdiagramm für einen sequentiellen Codierer mit vier Zuständen und ausgewählten Uebergängen, bei dem jedem Uebergang die zwei zu einer Untermenge gehörenden Phasenwerte (von den acht insgesamt möglichen) zugeordnet sind. Die von jedem Zustand möglichen beiden Uebergänge sind den beiden Untermengen je einer Gruppe zugeordnet. Diese Zuordnungen sind aus Fig. 4 b deutlich' ersichtlich. Dem Uebergang von einem Zustand zum nachfolgenden Zustand können also zwei Phasenwerte zugeordnet sein, die aber untereinander einen relativ grossen euklidischen Abstand haben, nämlich d . _T = 2. Den zwei von einem Zu-

rmn 1

stand möglichen Uebergängen können vier Phasenwerte zugeordnet sein, die voneinander immerhin einen euklidischen Abstand haben, der grosser als der überhaupt kleinstmögliche ist: d . = ^Tl Phasenwerte, die den absolut kleinstmöglichen euklidischen Abstand voneinander haben (z. B. P 1 und PZ) können nie "wahlweise beim Uebergang von (oder zu) ein und demselben Codier er zustand auftreten.

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Fig. 5 zeigt in Blockform den Codierer/Modulator für das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Codierer hat zwei Eingänge 14 und 16 und drei Ausgänge 18, 20 und 22 für Binärwertc. Zwischen dem Eingang 16 und den Ausgängen 20 und 22 ist ein an sich bekannter sequentieller 1/2-

Codierer 40 angeordnet, der aus den beiden Verzögerungs- oder Speicherelementen (D) 24 und 26 und den beiden Exklusiv-Oder-Gliedern bzw. Modulo-2-Addierern 28 und 30 besteht. Diese Elemente sind gemäss der Zeichnung in bekannter V/eise zusammengeschaltet. Der Eingang 14 ist

direkt mit dem Ausgang 18 verbunden.

Dieser Codierer kann vier verschiedene innere Zustände annehmen infolge der beiden gespeicherten Bits. Die möglichen Uebergänge entsprechen dem Diagramm der Fig. 2 und Fig. 4. Eingangs- und Aus gangsbinär wer te unterliegen folgenden Funktionen".

y 1 = χ 1

η η

y 02 =x0 (+) χ 0 „
η η ^w n-2

y01 '= χ 0 ©x0 ,0x0

η η ^>*^ n-1 tv-c.

Die durch sequentielle Codierung erhaltenen Dreibit-Gruppen gelangen an. die drei Eingänge 32, 34, und 36 des Modulators 12. Dieser gibt an seinem Ausgang 38 ein Träger signal ab, das gemäss der zugeführten Dreibit- Gruppe

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j. ■ ν- ■ ■ .·;.^; ;

einen von acht möglichen Phasenwerten P 0 ... P 7 annimmt. Die Gesamtzuordnung ist derart vorgenommen, dass sich bei aufeinanderfolgender Zuführung von Zweibit-Gruppen (xO , χ 1 ) zu den Eingängen 14 und 16

η ii

Ausgabe- Phasenwerte ergeben, die dcnm.it Fig. 4 erläuterten erfindungsgemässen Bedingungen genügen.

Modulatoren, die aus zugeführten Dreibit-Gruppen ein 8-Phasen-Signal gemäss vorgegebener Zuordnung erzeugen, sind an sich bekannt und müssen deshalb hier nicht beschrieben werdenj(siehe z.B. US — Patente 3.747.024 und 3.505.470, CCITT-Contribution COM. Sp. A. No. 143 (Okt. 1967) oder W. R. Bennet, J. R. Davey, "Data Transmission", Mc Graw Hill 1965, Kapitel 10).

Evtl. muss eine Umcodierung der Dreierbit-Gruppen vorgenommen werden (1-ZU-I-Zuordnung der Dreibit-Kominationen in anderer Reihenfolge), um die in Fig. 5 gezeigte gewünschte Zuordnung zu erreichen.

Die Rückgewinnung der gesendeten Bitfolge aus den empfangenen Signalwerten erfolgt im. Empfänger nach dem in den eingangs zitierten Aufsätzen beschriebenen Verfahren (Viterbi-Algorithmus) unter Befolgung der durch den Codierer/Modulator festgelegten Zuordnungen. Aus

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ί ι π ν

einer endlichen Folge empfangener Signalwerte wird (in aufeinanderfolgenden Schritten) jeweils die am wahrscheinlichsten richtige bestimmt und damit jeweils eine Entscheidung für eine empfangene Bitgruppe getroffen.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 6 a und b und Fig. 7 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Träger 16 verschiedene diskrete Quadraturamplitudenwerte (16 - QASK) annehmen. Bei jedem möglichen Wert (oder Kanalsymbol) sind Real- und Imaginär teil normiert. Ein entsprechendes Wertefeld ist in Fig. 6 a dar gestellt.

Der "Rastcrabstand" zwischen den Punkten oder komplexen Werten beträgt *ⁿ den einzelnen Untermengen A, B, C, D eine Einheit.

Auch in diesem Ausführungbeispiel kann der Codierer vier Zustände annehmen (entsprechend den Diagrammen von Fig. 2 und 3). Der zu übertragende Bitstrom wird aber in Dreiergruppen aufgeteilt, und für jede Dreiergruppe, wird ein QA - Wert übertragen.

Die Gesamtmenge der Werte (Kanalsymbole) wird wieder in vier Untermengen aufgeteilt, wobei hier aber jede Untermenge vier Werte (oder Kanalsymbole) umfasst. Zur Untermenge Ä gehören z.B. die Werte P 0,

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P 4, Ρ8 und P 12. Bi Fig. 4 a sind die Untermengen durch bogenförmige Linien gekennzeichnet. Je zwei Untermengen bilden eine Gruppe, nämlich A mit B und C mit D. Für die euklidischen Abstände gilt in diesem Ausführungsbeispiel: Mindestabstand der Werte innerhalb einer Untermenge (z.B. PO - P 4) d . - = 2; Mindestabstand innerhalb einer Gruppe

' mm I ^l1

(z.B. P 0 -'P Z) d . ^- NpT; Mindestabstand beliebiger AVerte (z.B.

' mm G

P 0 - P 1) d ... =1.

mm M

Die Zuordnung der möglichen Zustandsübergänge des Codierers zu den Untermengen bzw. Trägersignalwerten ist in Fig. 6 b dargestellt. Die möglichen Uebergänge sind gleich wie in Fig. 2 und Fig. 4; auch die Zuordnung zu den vier Untermengen ist gleich. Da jedoch jede Untermenge im zweiten Ausführungsbeispiel vier Werte umfasst, können also auch jedem Uebergang vier verschiedene Werte zugeordnet werden. Aus jedem Zustand gibt es zur Darstellung des Uebergangs in einen der zwei erlaubten Folgezustände acht Möglichkeiten, was zur Unterscheidung der zu übertragenden Dreibit-Gruppen ausreicht.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel gilt wieder, dass die grössten · euklidischen Mindestabstände für die Werte zutreffen, die wahlweise für den gleichen Uebergang verwendet werden (z.B. PO - P 4,

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-¹U¹.?.¹.:.. /υ

λϋ

. _τ = 2), während die kleinsten Mindestabstände für nicht in gleichen im I - ⁶

Situationen auftretende Werte (z.B. PO-Pl, d = 1) gegeben sind

min M ^& ^e *

Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm des Codierers/Modulators für das zweite Ausführungsbeispiel. Der Codierer 10 hat drei Eingänge 14 a, 14 b und 16 und vier Ausgänge 18 a, 18 b, 20 und 22. Der Codierer enthält zwischen Eingang 16 und den Ausgängen 20 und 22 einen l/2 - Codierer 40, der genau der entsprechenden Anordnung in Fig. 5 gleich ist. Zwischen den Eingängen 14 a und 14 b sowie 18 a bzw. 18 b besteht direkte Verbindung. Der Codierer expandiert also die Dreibit-Gruppen in Vier bit-Gruppen, welche dem Modulator 12 zugeführt werden. Der Modulator gibt für jede Eingangs gruppe von vier Bits einen QA-AVert ab, wobei die Zuordnung entsprechend den mit Fig. 6 gegebenen Erläuterungen und gemäss Darstellung im Block 12 der Fig. 7 ist, so dass sich die erwünschten euklidischen Minimalabstände ergeben.

Eine genauere,Beschreibung des Modulators erübrigt sich, da solche Einrichtungen für Quadratur amplituden-Modulation allgemein bekannt sind.

Durch die erfindungsgemässe kombinierte Codierung und Modulation ergibt sich eine verbesserte Fehlerwahr scheinlichkeit bei gleichem Signal/ Rausch-Verhältnis und gleicher Modulations-Rate wie bei normaler

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Modulation, obwohl die doppelte Menge von Werten (Kanalsymbolen) verwendet wird, die dichter beieinander liegen und deshalb im Prinzip eine höhere Fehlerwahrscheinlichkeit ergäben. Fig. 8 zeigt entsprechende Kurven für normale 4-Phasenumtastung zur Uebertragung von 2 Bitspro Symbol und für eine erfindungsgemässe 8-Phasenumtastung mit sequentieller Codierung, auch zur Uebertragung von 2 Bitspro Symbol (entsprechend dem ersten beschriebenen Ausführungsbeispiel). Die durch Simulation ermittelten Kurven zeigen, dass für gleiche Fehlerwahr schcinlichkeit eine

Verschlechterung des Signal-Rauschverhältnisses um ca. 3 dB in Kauf genommen werden kann, was eine erhebliche Verbesserung darstellt, die mit einfachen Mitteln zu erreichen ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE -

( \.J Verfahren zur Uebertragung einer Bitfolge durch Modulation eines Trägersignals mit diskreten Signalwertcn, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitfolge in Gruppen zu je r Bits unterteilt und jede r-Bit-Gruppe durch einen sequentiellen Codierer mit vier inneren Zuständen in eine Gruppe von r+1 Bits expandiert wird, und dass aufgrund jeder (r+l)-Bit-Gruppc das Trägersignal mit einem von 2 diskreten Trägersignalwerten moduliert

wird, wobei die Zuordnung zwischen expandierten Bitgruppen und Trägersignalwerten so gewählt ist, dass jedem Uebergang von einem inneren Zustand des Codierers zu einem von zwei möglichen Folgezuständen Z Trägersignalwerte entsprechen, die untereinander einen grösscren Mindestabstand haben als der absolute Mindestabstand in der Gesamtmenge von diskreten Trägersignalwerten.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 mit einem Codierer/Modulator, der gekennzeichnet ist durch:

Eingänge (14, 16) zum Empfang aufeinanderfolgender r-Bit-Gruppen

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der zu übertragenden Bitfolge, wobei jede Bitgruppe die Bits

x 0 und χ 1 χ (r-1) umfasst;

η η ^χ ' η

eine sequentielle Codiereinrichtung (40) zum. Empfang eines bestimmten Bits (x 0 ) jeder Bitgruppe und zur Abgabe eine codierten Bilpaarcs gemäss der Beziehung

yOl = xO © xO^

η η η-2

02 = , χ 0 (±) xO, (T)xO „ ;

η η n*-l η-2

eine Moduliereinrichtung (12) zur Modulation eines Trägersignals

r+1
mit je einem von 2 diskreten Signalwerten in Abhängigkeit von

einem codierten Bitpaar y 01 , Y ^ und den übrigen Bits χ 1 ,

η η η

χ 2 x(r-l) der betreffenden Bitgruppe;

η η

wobei die diskreten Signalwerte gegebene Abstände voneinander haben, so dass die Gesamtmenge der Signalwerte in zwei Paare von Untermengen (A, B und C, D) unterteilt werden kann, für welche gilt

min I ^* min G -^* min M

mit d . = Minimalabstand der Signalwerte innerhalb einer Untermenge, mm I

d = Minimalabstand der Sicnalwerte in einem Paar von Untcr-

mengen, und d . ,, = Minimalabstand der Sienalwerte innerhalb der ^h mm M ^fa

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gesamten Menge; und wobei die Zuordnung in der Kombination von Codierer und Modulator so festgelegt ist, dass das codierte Bitpaar die Untermenge von Signalwerten bestimmt, und die übrigen Bits einer Bitgruppe den zugeordneten Signalwert innerhalb der ausgewählten Untermenge bestimmen.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mögliche Aufeinanderfolge von inneren Zuständen des Codierers und die Zuordnung zwischen expandierten Bitgruppen und diskreten Trägersignalwerten so gewählt sind, dass sich für Trägersignalwertfolgen vorgegebener Länge, die mit dem gleichen inneren Zustand des Codierers beginnen, ein gegebener euklidischer Mindestabstand ergibt.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden Uebergängen von einem inneren Zustand des Codierers zu seinen beiden Folgezuständen 2 Trägersignalwerte entsprechen, die untereinander einen grösseren Mindestabstand haben als der ab-

r+1 solute Mindestabstand in der Gesamtmenge von 2 Trägersignalwerten, und dass die jedem Uebergang von einem inneren Zustand iiden Folgezustände:

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zu einem von beiden Folgezuständen entsprechenden 2 Trägcrsign;

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werte untereinander einen grusscren Mindcstabutand haben als

zu den 2 Ti-.'i^crsign.ilwertcn, die dem Ucbcrgang ium anderen

Folgcr.ustand cnts, -cchcn.
5.. Anordnung nach Patentanspruch Z, dadurch gekennzeichnet, dass

tin Codierer (10, Fi g. 5) vorgesehen ist mit zwei Eingängen (14, 16) 7.U.TTI Empfang von Zweibit-Gruppen (x 1 , xO ), und Jvci Ausgängen (lü, 20, 22) zur Abgabe von expandierten Dreibit-Gruppen (yl , yO2

yOl )jW«iboj zwischen einem Eingang (16) und zwei Ausgängen (20,22) ein r.iM[uonliellcr Codierer (-50) angeordnet ist mit zwei Spcicher- ₍;iietlcTii (24,26) und nwci Mudulo-2-Addierern (28,30); und dass ein Al !il plia.srn-Moduititor (12) vorgesehen ist, dessen Eingange (32,34 j ti) mil den Atnijj.mjji-n ilc-f. CoihererK verbunden sind, und der bei jeder zugcftihrtcn l^rcibit-Gruppc (yl ₍ yO2 , yOl )_f ein jihasf.nmodulicrtos Tragcrsignal abgibt gemi'ss der Beziehung

y J η 0 y 02 η 0 y 01 η 0 0 · 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0

P Π

PO U .f/4

PO + f . TT /2

P 0 + f . 3ΤΓ/4

PO + ί . Tf

P 0 + f . 5ΤΓ/4

P 0 + ί . 37Γ/2

P 0 + i . 7ΤΓ/4

i PO ein beliebiger Grundphaconwert ist und t i«st vor·

i«t äI« 1 oder -1.

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Z <)-71,-ϋϋΛ - 2.1 "

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