WO2006111539A1 - Dotting pattern for the transmission of new parity bits only in the repeated packet - Google Patents

Dotting pattern for the transmission of new parity bits only in the repeated packet Download PDF

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WO2006111539A1
WO2006111539A1 PCT/EP2006/061663 EP2006061663W WO2006111539A1 WO 2006111539 A1 WO2006111539 A1 WO 2006111539A1 EP 2006061663 W EP2006061663 W EP 2006061663W WO 2006111539 A1 WO2006111539 A1 WO 2006111539A1
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data packet
bits
parity
transmission
bit
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PCT/EP2006/061663
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Bernhard Raaf
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L1/12—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel
    • H04L1/16—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel in which the return channel carries supervisory signals, e.g. repetition request signals
    • H04L1/18—Automatic repetition systems, e.g. Van Duuren systems
    • H04L1/1812—Hybrid protocols; Hybrid automatic repeat request [HARQ]
    • H04L1/1819—Hybrid protocols; Hybrid automatic repeat request [HARQ] with retransmission of additional or different redundancy
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    • H04L1/0067—Rate matching
    • H04L1/0068—Rate matching by puncturing
    • H04L1/0069—Puncturing patterns

Definitions

  • the present invention relates to a method for data transmission as well as a suitably designed transmitter and receiver.
  • the data transmission takes place in particular according to an ARQ method or a hybrid ARQ method, in a communication system, in particular a mobile radio system.
  • Packet-oriented data connections in this case can significantly increase the efficiency compared to other data transmission methods in which a continuous data stream is present, since in data transmission methods with a continuous data stream, a once allocated resource, such as e.g. a carrier frequency or timeslot allocated throughout the communication relationship, i. a resource remains occupied even if there are currently no data transmissions, so that this resource is not available to other network subscribers. This leads to a non-optimal use of the tight frequency spectrum for mobile systems.
  • a once allocated resource such as e.g. a carrier frequency or timeslot allocated throughout the communication relationship
  • Future mobile radio systems such as for example in accordance with the UMTS mobile communications standard ("Universal Mobile Telecommunications System"), will offer a multitude of different services, with multimedia applications becoming increasingly important in addition to pure voice transmission.
  • the so accompanying service diversity with different transmission rates requires a very flexible access protocol on the air interface of future mobile radio systems. Packet-oriented data transmission methods have proven to be very suitable here.
  • ARQ Automatic Repeat Request
  • both the transmission of data and so-called header information is provided in a data packet, the header information also provides information for error checking, such as CRC bits ("Cyclic Redundancy Check”) and may also be encoded for error correction (so-called "Forward Error Correction", FEC).
  • CRC bits Cyclic Redundancy Check
  • FEC Forward Error Correction
  • HARQ methods are used in particular for implementing the HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) and for implementing the so-called EDCH (Enhanced Uplink).
  • turbo codes are used to encode the data to be transmitted, whereby the the data or bit are converted into systematic bit and parity bit.
  • an appropriate subset must be selected for the first transmission (first data packet) and also for the repetition (s) (repetition data packet (s)).
  • This selection is realized by a so-called rate matching algorithm, in particular a puncturing algorithm, whereby appropriate bits are removed (punctured) from the total quantity of the bits, which are then not transmitted.
  • a punctuation algorithm has already been specified for the UMTS Release 99. This algorithm removes a given number of bits from a block of bits and selects these bits as evenly as possible, i. with as even spacing as possible.
  • turbo codes it was further specified that the so-called systematic bits are not punctured and first parity bits (parity 1 (bit)) and second parity bits (parity 2 (bit)) are each punctured separately, both parity bits becoming punctured Streams preferably equally punctured.
  • parity bits are not punctured, instead the systematic bits are punctured.
  • Such a transmission is preferably used for a retransmission. This is intended to ensure that in the retransmission, the parity bits, which were partially dotted during the initial transmission, are now transmitted as completely as possible. If there are not so many bit locations available for the retransmission, ie in the retransmission data packet, that all parity bits can be transmitted, then no systematic bits are transmitted in the resection data packet and the first and second parity bits are both equally punctured.
  • the individual bits to be transmitted or the bits to be punctured are selected by a defined rate matching algorithm (rate matching algorithm).
  • the rate adjustment procedure is carried out according to the following regulation:
  • the parameters e p i us , e minus and X 1 are set slightly differently for the first and second parity bits in order to achieve different puncturing patterns here as well. Also for different transfers, the puncturing pattern can be varied by varying the parameter to avoid making identical transfers. A variation of one shifts the puncturing pattern; this is controlled by the parameter r.
  • E-DCH EDCH
  • 3GPP TS 25.212 V6.3.0 2004-12
  • Chapter 4.5.4.3 defines how to calculate the parameters e p i us , e minus and X 1 for the systematic bits, the parity 1 bit (first parity bit) and the parity 2 bit (second parity bit) for the rate matching algorithm ,
  • the rate matching algorithm itself is then described in chapter 4.2.7.5 (see above).
  • the procedure according to the prior art is disadvantageous or not optimal for the following reasons: In this case, between 1/4 and 1/2 of the parity bits are transmitted during the first transmission. During repeat transmission, more parity bits can be transmitted, in this case between 3/4 and all. In either case, a larger number of parity bits are transmitted in first transmission and retransmission together than are present after the encoding. It would be theoretically possible to transfer all parity bits at least once. However, this is not achieved by the given prior art algorithm.
  • the value of the error variable e at the time of the if query is plotted (the value 20 in the line denoted by ini corresponds to the initial value of e, ie e ini ).
  • the invention is based on the object to provide a technical teaching, which allows a reliable and preferably simple transmission of data.
  • the invention is based on the object of specifying a technical teaching which allows a simple and reliable transmission of data according to an ARQ method, which uses turbo coding at a rate between 2/3 and 3/4 (taking into account Rate matching) and / or includes a rate matching method with a punctuation rate between 1/2 and 5/9.
  • the invention is based first of all on the realization that according to the prior art, in particular even at a puncturing rate between 1/2 and 5/9, it is not always possible to transmit all parity bits at least once.
  • a further step in the invention lies in recognizing that transmission of all parity bits is possible, in particular in the stated range of the puncturing rate. If necessary, however, three transmissions must be combined.
  • a third data packet must be used to transmit all data packets and, like the first data packet, preferably contains systematic bits.
  • the complex simulations underlying the invention showed that, in particular when using a rate matching algorithm for selecting the bit contained in a data packet, in particular in the mentioned range of the puncturing rate, a transmission of all parity bits is possible if the repetition data packet contains no parity bits contained in the first data packet. This means that in the repetition data packet, no parity bits are transmitted repeatedly even if there is room in the retry data packet. Because of this surprising statement can be achieved that, in particular when using a rate matching algorithm for selecting the bit contained in a data packet for transmission in the repetition data packet only those parity bits are selected that have not already been selected for transmission in the first data packet.
  • the invention is based on the idea of converting in particular a specific amount of data to be transmitted by turbo-coding into systematic bits and parity bits.
  • a transmitter sends to a receiver a first data packet containing the systematic bits and containing a portion of the parity bits. If there is a corresponding request from the receiver, at least one retry data packet is sent to the receiver that does not contain any parity bits contained in the first data packet.
  • the parity bit consists only of a certain group of parity bits, besides which further parity bits may be the result of turbo coding, which then also together with the particular group of parity bits or separately from the particular group of parity bits be subjected to a bit rate adjustment.
  • a first repeating data packet contains the parity bits which are contained neither in the first data packet nor in a further repeating data packet.
  • the term "further repetition data packets" does not include a repeated first data packet and a repeated first repetition data packet. Because a repeated the first data packet and a repeated first repeat data packet are then sent repeatedly if the transmission has not been successful even after all the repetition data packets have been sent.
  • the first repeating data packet includes systematic bits besides parity bits not included in the first data packet.
  • systematic bits can be transmitted repeatedly, which increases the reliability of the transmission.
  • the (bit) rate matching algorithm contains the following method steps:
  • X 1 is the number of bits to be processed m is the loop index X 1 , m is the bit number m ⁇ is the designation for a punctured, ie remote, bit
  • the same rate matching algorithm is used, which in a UMTS System already used for other purposes anyway. This allows the rate matching algorithm to be implemented with less effort.
  • the initial value e m ( (r) for the error variable of the rate matching algorithm is chosen such that the first repetition data packet does not contain any parity bits contained in the first data packet, and preferably contains such parity bits not in either the first data packet or in another Repeat data packet are included.
  • e m ⁇ r f c -r e m Ir 1 J 1 mode, J + 1,
  • the description starts with a treatment of the case that the coding rate is between H and 2/3, later also the case is treated that the coding rate is between 2/3 and Z ⁇ .
  • Algorithm for first transmission analysis called Al:
  • the goal is to achieve that for every bit, that is, for all m, then at A2 the bit is used or transmitted, if it is punctured at Al, and vice versa.
  • e m2 (r) ⁇ X, - ⁇ (r + l) -e p p l l u u s s'r ' ⁇ max] I) / m lu "od u e c p_Jlus. + l
  • the invention makes it possible to achieve a marked improvement in the transmission properties if only the parameters for calculating the number of parity 1 and parity 2 bit and the calculation of e ini are used in the retransmission is adjusted.
  • the formulas for this are no more complex than the formulas measured in the prior art.
  • fewer parity bits are transmitted in the second transmission than provided in the prior art.
  • the remaining bits are then preferably filled with systematic bits.
  • Repetition transfer can achieve a similar effect so that a similar improvement in system performance can be achieved.
  • the puncturing patterns for the case of the first data packet and the case of the repeat data packet are interleaved with one another.
  • the inventive method for data transmission in the context of a hybrid ARQ method for the realization of HSDPA or EDCH (E-DCH) is used.
  • the parity bits contained in a data packet or repetition data packet are converted from the turbo coding by a rate matching algorithm. selected parity bit. If certain bits are selected from a set of bits by the rate matching algorithm because all bits are not transferred from the set of bits or are contained in a data packet, then the rate matching algorithm acts as a puncturing algorithm. The punctured by the puncturing algorithm bit are not transmitted and are not included in the corresponding data packet. The remaining bits are contained in the corresponding data packet.
  • the puncturing rate is between 1/2 and 5/9 or the coding rate is between 2/3 and 3/4, it is achieved in the invention that all parity bits in the first data packet or in the first repeat data packet or in the second repeat data packet are transmitted exactly once become.
  • the puncturing rate of the rate matching algorithm is in the range between 2/3 and 3/4; that is the case when puncturing between 1/2 and 5/9 of the bits.
  • the puncturing rate of the rate matching algorithm is in the range between 2/3 and 3/4; that is the case when puncturing between 1/2 and 5/9 of the bits.
  • between 1/4 and 1/6 of the parity bits are transmitted in the first transfer (and the third) and at least 4/6 of the parity bits in the second transfer, so in total, all parity can be transferred in first, second and third transfer Bit are transmitted.
  • theoretically more parity bits could be transmitted, namely between 4/6 and 3/4. According to the invention, however, only the parity bits still missing from the first transmission and the second repetition transmission are transmitted.
  • the coding rate of the turbo-coder is preferably between 2/3 and 3/4, taking account of the rate adaptation.
  • the influence of the so-called tail bits on the bits generated by turbo code is not considered in detail.
  • one third of the termination bits can be added to the systematic bit, the parity 1 and the parity 2 bits.
  • the coding rate is slightly less than specified due to the influence of the termination bits, since, strictly speaking, the termination bits would also have to be taken into account for the calculation of the coding rate.
  • this fineness is irrelevant to the invention, which is why both types of calculation are encompassed by the invention.
  • the total number of parity 1 and parity 2 bits is relevant, regardless of whether they are "real" parity bits or termination bits.
  • the invention also encompasses data transmissions in which, in addition to the stipulated puncturing rates or code rates, any other puncturing rates or code rates are used, wherein any other rate adaptation methods or initial values for the error variable can be used at the other puncturing rates or code rates.
  • data transfers within the scope of the invention in which, at a puncturing rate between 1/2 and 5/9, rate matching or bit selection according to the method claims is applied, and in others
  • Puncturing rates a rate adaptation or bit selection according to the prior art, in particular according to the rate matching algorithm according to the currently current UMTS standard (see above) is used.
  • a hardware and / or software technically appropriately arranged transmitter which comprises in particular a mobile station or a base station
  • a hardware and / or software technically appropriately configured receiver which comprises in particular a base station or a mobile station.
  • the transmitter comprises a processor device which is set up in such a way
  • the receiver for receiving data in the form of data packets, the data being converted by a turbo-coding into systematic bits and parity bits comprises a processor device which is set up in such a way that
  • FIG. 1 shows a representation to clarify the signal processing according to a packet-oriented ARQ method
  • FIG. 2 shows a representation to clarify the communication in a mobile radio system.
  • a packet-oriented data transmission in a mobile radio system is to be realized.
  • the communication between a base station 1 and a mobile station 2 of a mobile radio system e.g. a UMTS mobile radio system, shown.
  • the transmission of information from the base station 1 to the mobile station 2 takes place via the so-called "downlink" channel DL, while the transmission of the information from the mobile station 2 to the base station 1 takes place via the so-called "uplink” channel UL is done.
  • the present invention is explained below by way of example with reference to a packet-oriented data transmission from the base station 1 to the mobile station 2, ie based on a packet-oriented data transmission via the "downlink" channel, but the present invention applies analogously to a data transmission over the "uplink” channel is. Furthermore, the present invention is explained below with reference to the signal processing measures to be carried out in the respective transmitter, wherein, however, it is to be noted that corresponding signal processing in reverse order is required in the respective receiver for evaluating the data processed in this way on the transmitter side, so that Not only the transmitter side but also the receiver side is concerned and encompassed by the present invention. Although no puncturing is made in the receiver in the sense that bits are selected from a bit stream, the then not be transferred.
  • the receiver preferably implements a corresponding algorithm that takes into account which bits have been punctured, that is, not transmitted, to correctly determine the relationship of the actual transmitted bits to the bits of the original coded bitstream.
  • the punctured bits can not be recovered, but at the receiving end, the identity of the transmitted bits is correctly detected in order to use them correctly for decoding.
  • FIG. 1 shows the signal processing of the data and header information to be transmitted in the data packets according to a hybrid ARQ method.
  • the header information generated by a function block 3 is supplied to a function block 12, which ensures that all headers of all data packets to be sent in one and the same radio packet are combined into a single header (so-called header concatenation ").
  • a function block 13 adds CRC bits for header recognition to the resulting header information.
  • a channel coding is carried out by a function block 14 and a rate adaptation of the resulting bit stream by a function block 15.
  • An interleaver 16 causes the symbols or bits supplied to it to be reordered and time-spread in a specific manner.
  • the data blocks output by the interleaver 16 are assigned by a function block 17 to the individual transmission or radio frames (so-called "radio frame segmentation").
  • the coding of the header information is only of secondary importance for the invention.
  • a function block 4 is also provided for adding CRC bits.
  • a function block 5 is used for Splitting the data supplied to a channel coder 6 in such a way that the channel coder 6 can always carry out a coding limited to a certain number of bits.
  • the channel coding performed by the channel coder 6 adds redundant information to the data actually to be transmitted. As a result, several data packets transmitted one after the other have bits with the same informational origin.
  • the bits output by the channel coder 6 are applied to a function block 19 which adjusts the bit rate of the bit stream by fading individual bits (so-called puncturing) or by repeating individual bits (so-called repetition). From a subsequent function block 9 so-called DTX bits ("Discontinuous Transmission”) can be added to the data stream. Furthermore, function blocks 10 and 11 are also provided on the data page, which function in the same way as the function blocks 16 and 17 provided on the header side.
  • bits output on the data and header side are mapped or multiplexed (so-called “multiplexing") by a function block 18 to the respectively present physical transmission channel and by means of a suitable modulation, for example a QAM modulation , transmitted to the receiver.
  • a suitable modulation for example a QAM modulation
  • a retry data packet is requested which is wholly or partially identical to the data packet previously sent and incorrectly received. depend Whether the retry data packet has less or the same amount of data as the original data packet is called a full or partial retry.
  • the data packet and the respective repetition data packet thus have bits with an at least partially identical information origin.
  • the receiver can thus recover the originally transmitted information with better quality by jointly evaluating the originally transmitted data packet and the requested subsequent repetition data packets.
  • the present invention essentially relates to the functional section 19 shown in FIG. 1.
  • This functional section 19 comprises a functional block 20 which, depending on an activation by the functional block 3, divides the coded bits output by the upstream channel coder 6 into at least two parallel partial bit streams. which are each separately, ie independently, subjected to a rate adjustment.
  • FIG. 1 three partial bit streams AC are shown, wherein for each partial bit stream a functional block 21-23 is provided for carrying out a corresponding rate adaptation, ie for puncturing or repetition of individual bits. In this way, a plurality of differently coded parallel Operabit- streams, which are supplied to another functional block 24.
  • This further function block 24 has the task of collecting the individual bits of the parallel bit streams in the same sequence which was used by the function block 20 for the bit separation, ie for the division onto individual parallel partial bit streams (bit collection). This ensures that overall the order of bits left after rate matching does not change.
  • the rate adaptation provided by the individual sub-bit streams AC by the function blocks 21-23 can take place completely independently of one another. In particular, the bits of one or more sub-bit streams can not undergo puncturing or repetition at all.
  • the rate matching of the individual parallel partial bit streams AC is to be selected so that a desired rate matching pattern is applied by the entire functional section 19 to the channel-coded bit stream output by the function block 6 per data packet or repetition data packet. With the realization of the functional section 19 shown in FIG. 1 with a plurality of rate adjustments carried out in parallel, extremely high flexibility in the coding can be achieved.
  • the functional section 19 is designed in such a way that, depending on the control by the function block 3, it applies a different rate matching pattern to the bits of a repetition data packet than to the bits of the corresponding originally transmitted data packet. That the function section 3 is informed by the function block 3 whether a repetition data packet has been requested by the respective receiver, wherein the function section 19 in this case selects or sets the rate adaptation pattern realized by the individual function blocks 21-23 such that the total bits of the retry data packet are processed with a different rate matching pattern than the bits of the underlying originally transmitted data packet.
  • the total rate adaptation realized by the functional section 19 can be carried out, for example, according to the rate matching algorithm, which is already known per se from the prior art (see above).
  • Functional section 19 may be arranged so that one or more of the following embodiments are put into practice:
  • the data is converted into systematic bits and parity bits by channel coding, in particular turbo coding.
  • the sender sends to the receiver a first data packet containing the systematic bits and part of the parity bits. If there is a corresponding request from the receiver (2), at least one retry data packet is sent to the receiver (2) containing the parity bits not contained in the first data packet.
  • the retry data packet contains no parity bits contained in the first data packet.
  • the retry data packet contains systematic parity bits not included in the first data packet
  • the coding rate of the turbo coder is between 2/3 and ⁇ considering the rate adaptation.
  • the parity bits contained in a data packet or repetition data packet are selected by a rate matching algorithm from the turbo-coding resulting parity bits.
  • the puncturing rate of the rate matching algorithm is between H and 1/3.
  • the initial value of the error variable of the rate matching algorithm is selected such that the repeat data packet ket contains no parity bits contained in the first data packet.
  • the rate matching algorithm contains the following process steps: a) Setting the error variable to the initial value b) Setting the bit index to the first bit c) Subtracting the value of the reduction of the error variable from the error variable. d) If the error variable is less than or equal to 0, perform steps e) to f) e) puncturing the bit index indicated by the bit index f) adding the increment value to the error variable g) incrementing the bit index h) repeating steps c) through g ) until the bit index exceeds the number of bits to be processed.
  • the first data packet and the cancellation data packet are combined, in particular by combining (combining) and also soft combining (summarizing the soft-decission values, that is to say combining the truth values). the fact that individual bits have the value 1 or 0) is decoded.
  • the embodiments just explained are particularly suitable for the case where the coding rate is in the range between 2/3 and 1/2; this is the case when puncturing between 1/2 and 1/3 of the bits.
  • the coding rate is in the range between 2/3 and 1/2; this is the case when puncturing between 1/2 and 1/3 of the bits.
  • between 1/4 and 1/2 of the parity bits are transmitted during the first transmission and at least 3/4 of the parity bits in the second transmission, so that all parity bits can be transmitted in the first and second transmission.
  • the formulas given above are then preferably not applied directly.
  • the starting value e ini may preferably be selected such that the least possible overlap results between the parity bits which are transmitted on the first and second times.
  • the puncturing patterns for the 1st and 3rd transmission are shifted against each other. It is possible, by suitable choice of the parameter e ini for the 3rd transmission, to achieve that the amount of parity bits transmitted in the 1st and 3rd transmission together is a similar distribution (a similar one) Pattern), such as a single transmission, but with twice as many bits being transmitted.
  • the second transmission can now be optimized to transmit exactly those bits that are transmitted neither in the first transmission nor in the third transmission.
  • the above-mentioned formulas can be used in an analogous manner, whereby, of course, it is taken into account that twice as many parity bits are transmitted in the first and third transmission as in the first transmission alone.
  • the formulas for the optimal choice of the parity 1 bit and parity 2 bit to be transmitted in the second transmission can then be derived as follows: Determine an equivalent rate fitting that selects the parity 1 and parity 2 bits that are used in the first or third transmission be transmitted. The number of transmitted bits corresponds to the sum, the value of eini should be determined accordingly. Possibly. If one chooses the value of one for the third transmission appropriately (in relation to the value of one for the first transmission), these two transmissions can be grouped together to give a total transmission pattern, as in a single transmission. The value for the number of parity 1 and parity 2 bits to be transmitted and the value of one for the second transmission can then be determined on the basis of the pattern combined for this.
  • the reduction value is the same for the first, third and hypothetical transfer, but the increase value for the hypothetical transfer is twice as large.
  • the result is, if one plots the value of e over m each a sawtooth-like curve, the height of the spikes is the same, but the slope of the spikes for the hypothetical curve twice as large and thus the number of spikes.
  • Each spike corresponds to a transmitted bit.
  • the aim is to find a parameterization for the hypothetical transmission in which exactly the bits which are transmitted together in the first and second transmission are transmitted.
  • the third and first transmission must be well nested, which can be achieved if their values differ from one half the value of the increase value, ie if the difference is (a N t , p / 2). This is already the case according to the current state of the standard.
  • the number of systematic or parity 1 and parity 2 bits to be transmitted in the second transmission is then in the range of the coding rate discussed here, ie if
  • e ini2 (X 1 mod e plus ) * 2 + 2.
  • bits 2 transmitted in the first to third transmission opt second transmission according to the embodiment 1-3 opt: bits transmitted in the first to third transmission according to the embodiment 1 + 2 opt: bits transmitted in the first and second transmission the embodiment
  • the parameters of the hypothetical transmission are actually chosen so that the same bits are selected as in the first and third transmission together. Furthermore, it can be seen that in the first to third transmission according to the embodiment, all the parity bits are transmitted, in contrast to the prior art. In the last two columns it is shown that according to the invention not an advantage results after the third transmission, but already after the second transmission. Although in this example in the second transmission according to the embodiment only 12 instead of 14 as in the prior art transmitted are the total number of transmitted in the first and second transmission according to the embodiment parity bit is 16 and thus higher than in the prior art (14). This invention is particularly suitable for the case where the coding rate is in the range between 2/3 and 3/4; that is the case when puncturing between 1/2 and 5/9 of the bits.
  • a transmission consists of 100 system bits each, parity 1 bit and parity 3 bits, ie a total of 300 bits.
  • 140 bits are transmitted in a transmission.
  • the 100 systematic bits and 20 each parity 1 and parity 2 bits are transmitted.
  • each 40 parity 1 and parity 2 bits are missing 60 parity 1 and parity 2 bits each.
  • Exactly these bits are now transmitted in the second transmission.
  • 140-60-60 20 systematic bits are also transmitted in the second transmission.
  • N the number of systematic bits; this is at the same time the number of parityl and also the parity2 bit (a generalization to the case that these numbers are different is easily possible but will be omitted here for the sake of clarity)
  • Ns2, N12 and N22 be the number of systematic, parityl and parity2 bits to be transmitted in the second transmission. Then:
  • N12 N-N11-N13
  • N22 N-N21-N23
  • N + N21 + N23 Nsl + Nl3 + N23 + 2 * (N11 + N21-N)
  • This generalization of the method according to the invention thus allows the application up to quite high coding rates for the first transmission.
  • a rate greater than H one needs two retransmissions, which prefer parity bits to arrive at a total of three retransmissions. transmits all parity bits.
  • all the parity bits are already transmitted by the two retransmissions, so that it is not decisive for the performance after receipt of the third transmission which of the parity bits were additionally sent in the first transmission.
  • the invention can be applied in a modified form also in this case.
  • the value of e ini should again be chosen such that as few overlaps as possible result, and it may again be advantageous to transmit less parity bit in a transmission than would be possible in order to achieve a better intermeshing of the patterns.
  • Functional section 19 may be arranged so that one or more of the following embodiments are put into practice:
  • the data is converted into systematic bits and parity bits by channel coding, in particular turbo coding.
  • the sender sends to the receiver a first data packet containing the systematic bits and part of the parity bits. If there is an appropriate request from the receiver (2), at least one retry data packet is sent to the receiver (2) which does not contain any parity bits contained in the first data packet.
  • a first retry data packet contains the parity bits which are neither contained in the first data packet nor in a further retry data packet.
  • the first retry data packet contains systematic bits in addition to parity bits that are not contained in the first data packet.
  • the second repetition data packet contains the parity bits which are contained neither in the first data packet nor in the first repetition data packet.
  • the coding rate of the turbo coder is between 2/3 and 3/4, taking into account the rate adaptation.
  • the parity bits contained in a data packet or repetition data packet are selected by a rate matching algorithm from the turbo-coding resulting parity bits.
  • the puncturing rate of the rate matching algorithm is between 1/2 and 5/9.
  • the initial value of the error variable of the rate matching algorithm is chosen such that the first repetition data packet contains no parity bits contained in the first data packet.
  • the initial value of the error variable of the rate matching algorithm is selected such that the first repetition data packet contains such parity bits which are contained neither in the first data packet nor in a further repetition data packet.
  • the rate matching algorithm comprises the following method steps: a) setting the error variable to the initial value, b) setting the bit index to the first bit, c) subtracting the reduction value of the error variable from the error variable, d) if the error variable is less than or equal to 0, carry out the steps e) to f), e) puncturing the bit index indicated by the bit index, f) adding the increment value to the error variable, g) increasing the bit index, h) repeating steps c) to g) until the bit index increases the number of exceeds the processing bit.
  • Nsys Number of systematic bits before rate matching
  • Nt, sys number of systematic bits after rate matching
  • Nt, pl number of parity 1 bit after rate matching
  • Nt, p2 number of parity 2 bits after rate matching.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)

Abstract

The aim of the invention is to convert data that is to be transmitted into systematic bits and parity bits by means of turbo encoding. Said aim is achieved by transmitting a first data packet containing the systematic bits and some of the parity bits from a sender to a recipient. At least one repeated data packet that comprises no parity bits contained in the first data packet is transmitted to the recipient if the recipient makes a pertinent request.

Description

Beschreibungdescription
PtMKTIERUNGSMUSTER ZUR ÜBERTRAGUNG NUR NEUER PARITÄTSBITS IM WIEDERHOLUNGSPAKETPUTTING PATTERN FOR TRANSMITTING ONLY NEW PARITY BITS IN THE REPEAT PACKAGE
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung sowie einen entsprechend ausgestalteten Sender und Empfänger. Die Datenübertragung erfolgt insbesondere gemäß einem ARQ-Verfahren oder einem Hybrid-ARQ-Verfahren, in einem Kommunikationssystem, insbesondere einem Mobilfunksys- tem.The present invention relates to a method for data transmission as well as a suitably designed transmitter and receiver. The data transmission takes place in particular according to an ARQ method or a hybrid ARQ method, in a communication system, in particular a mobile radio system.
Insbesondere in Verbindung mit Mobilfunksystemen wird häufig die Verwendung so genannter Paketzugriffsverfahren bzw. pa- ket-orientierter Datenverbindungen vorgeschlagen, da die auf- kommenden Nachrichtentypen häufig einen sehr hohen Burstfak- tor besitzen, so dass nur kurze Aktivitätsperioden existieren, die von langen Ruhepausen unterbrochen sind. Paketorientierte Datenverbindungen können in diesem Fall die Effizienz im Vergleich zu anderen Datenübertragungsverfahren, bei denen ein kontinuierlicher Datenstrom vorhanden ist, erheblich steigern, da bei Datenübertragungsverfahren mit einem kontinuierlichen Datenstrom eine einmal zugeteilte Ressource, wie z.B. eine Trägerfrequenz oder ein Zeitschlitz, während der gesamten Kommunikationsbeziehung zugeteilt bleibt, d.h. eine Ressource bleibt auch dann belegt, wenn momentan keine Datenübertragungen anliegen, so dass diese Ressource für andere Netzteilnehmer nicht zur Verfügung steht. Dies führt zu einer nicht optimalen Nutzung des knappen Frequenzspektrums für Mobilfunksysteme .Particularly in connection with mobile radio systems, the use of so-called packet access methods or packet-oriented data connections is frequently proposed, since the incoming message types often have a very high burst factor, so that only short periods of activity exist that are interrupted by long rest periods , Packet-oriented data connections in this case can significantly increase the efficiency compared to other data transmission methods in which a continuous data stream is present, since in data transmission methods with a continuous data stream, a once allocated resource, such as e.g. a carrier frequency or timeslot allocated throughout the communication relationship, i. a resource remains occupied even if there are currently no data transmissions, so that this resource is not available to other network subscribers. This leads to a non-optimal use of the tight frequency spectrum for mobile systems.
Zukünftige Mobilfunksysteme, wie beispielsweise gemäß dem UMTS-Mobilfunkstandard ("Universal Mobile Telecommunications System"), werden eine Vielzahl unterschiedlicher Dienste anbieten, wobei neben der reinen Sprachübertragung Multimedia- Anwendungen zunehmend an Bedeutung gewinnen werden. Die damit einhergehende Dienstevielfalt mit unterschiedlichen Übertragungsraten erfordert ein sehr flexibles Zugriffsprotokoll auf der Luftschnittstelle zukünftiger Mobilfunksysteme . Paketorientierte Datenübertragungsverfahren haben sich hier als sehr geeignet erwiesen.Future mobile radio systems, such as for example in accordance with the UMTS mobile communications standard ("Universal Mobile Telecommunications System"), will offer a multitude of different services, with multimedia applications becoming increasingly important in addition to pure voice transmission. The so accompanying service diversity with different transmission rates requires a very flexible access protocol on the air interface of future mobile radio systems. Packet-oriented data transmission methods have proven to be very suitable here.
Im Zusammenhang mit UMTS-Mobilfunksystemen wurde bei paketorientierten Datenverbindungen ein sogenanntes ARQ-Verfahren ("Automatic Repeat Request") vorgeschlagen. Dabei werden die von einem Sender an einen Empfänger übertragenen Datenpakete empfängerseitig nach ihrer Decodierung hinsichtlich ihrer Qualität überprüft. Ist ein empfangenes Datenpaket fehlerhaft, fordert der Empfänger eine erneute Übertragung dieses Datenpakets von dem Sender an, d.h. es wird ein Wiederho- lungsdatenpaket von dem Sender an den Empfänger gesendet, welches mit dem zuvor gesendeten und fehlerhaft empfangenen Datenpaket identisch bzw. teilweise identisch ist (je nachdem, ob das Wiederholungsdatenpaket weniger oder gleich viele Daten wie das ursprüngliche Datenpaket enthält, wird von ei- ner vollen oder einer partiellen Wiederholung gesprochen) . Hinsichtlich dieses für den UMTS-Mobilfunkstandard vorgeschlagenden ARQ-Verfahrens, welches auch als Hybrid-ARQ-Typ I-Verfahren bezeichnet wird, ist sowohl die Übertragung von Daten als auch von sogenannten Headerinformationen in einem Datenpaket vorgesehen, wobei die Headerinformationen auch Informationen zur Fehlerüberprüfung, wie beispielsweise CRC- Bits ("Cyclic Redundancy Check") aufweisen und auch zur Fehlerkorrektur codiert sein können (sogenannte "Forward Error Correction", FEC) .In connection with UMTS mobile radio systems, a so-called ARQ (Automatic Repeat Request) method has been proposed for packet-oriented data connections. The data packets transmitted by a transmitter to a receiver are checked for their quality on the receiver side after their decoding. If a received data packet is faulty, the receiver requests retransmission of that data packet from the transmitter, i. a retry data packet is sent from the sender to the receiver which is identical or partially identical to the previously sent and incorrectly received data packet (depending on whether the retry data packet contains less or the same amount of data as the original data packet) - spoken full or partial repetition). With regard to this proposed for the UMTS mobile standard ARQ method, which is also referred to as a hybrid ARQ type I method, both the transmission of data and so-called header information is provided in a data packet, the header information also provides information for error checking, such as CRC bits ("Cyclic Redundancy Check") and may also be encoded for error correction (so-called "Forward Error Correction", FEC).
In UMTS- Systemen werden insbesondere zur Realisierung des HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) und zur Realisierung des so genannten EDCH (Enhanced Uplink) HARQ- Verfahren eingesetzt. Zur Codierung der zu übertragenden Daten werden insbesondere Turbo-Codes verwendet, wobei die zu übertragen- den Daten bzw. Bit in systematische Bit und Paritätsbit umgesetzt werden.In UMTS systems, HARQ methods are used in particular for implementing the HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) and for implementing the so-called EDCH (Enhanced Uplink). In particular, turbo codes are used to encode the data to be transmitted, whereby the the data or bit are converted into systematic bit and parity bit.
Wird dabei die Übertragung eines ersten Datenpaketes emp- fangsseitig nicht korrekt dekodiert (feststellbar anhand der Checksumme) , so wird eine Wiederholungsübertragung angefordert. Nach Empfang des entsprechenden Wiederholungsdatenpaketes wird dann eine erneute Dekodierung unter der Verwendung beider Datenpakete durchgeführt.If, in this case, the transmission of a first data packet is not correctly decoded on the receiving side (can be ascertained using the checksum), then a retransmission is requested. After receiving the corresponding repetition data packet, a new decoding is then carried out using both data packets.
Falls über die Luftschnittstelle weniger Bit übertragen werden können, als bei der Kodierung erzeugt werden, muss eine geeignete Teilmenge für die Erstübertragung (erstes Datenpaket) und auch für die Wiederholung (en) (Wiederholungsdatenpa- ket(e)) ausgewählt werden. Diese Auswahl wird durch einen so genannten Ratenanpassungsalgorithmus, insbesondere einen Punktierungsalgorithmus, realisiert, wobei aus der Gesamtmenge der Bit geeignete Bit entfernt (punktiert) werden, welche dann nicht übertragen werden.If fewer bits can be transmitted via the air interface than are generated during encoding, an appropriate subset must be selected for the first transmission (first data packet) and also for the repetition (s) (repetition data packet (s)). This selection is realized by a so-called rate matching algorithm, in particular a puncturing algorithm, whereby appropriate bits are removed (punctured) from the total quantity of the bits, which are then not transmitted.
Es wurde bereits für den UMTS Release 99 ein Punktierungsalgorithmus spezifiziert. Dieser Algorithmus entfernt aus einem Block von Bit eine vorgegebene Anzahl von Bit und wählt diese Bit möglichst gleichmäßig, d.h. mit möglichst gleichmäßigem Abstand aus. Beim Einsatz von Turbo-Codes wurde ferner festgelegt, dass die sog. Systematischen Bit nicht punktiert werden und erste Paritätsbit (parity 1 (bit) ) und zweite Pai- tätsbit (parity 2 (bit) ) jeweils separat punktiert werden, dabei werden beide Paritätsbit-Ströme vorzugsweise gleich stark punktiert.A punctuation algorithm has already been specified for the UMTS Release 99. This algorithm removes a given number of bits from a block of bits and selects these bits as evenly as possible, i. with as even spacing as possible. When using turbo codes, it was further specified that the so-called systematic bits are not punctured and first parity bits (parity 1 (bit)) and second parity bits (parity 2 (bit)) are each punctured separately, both parity bits becoming punctured Streams preferably equally punctured.
Ein wichtiges Problem, das durch den eingesetzten Ratenanpassungsalgorithmus zu lösen ist, besteht darin, eine geeignete Auswahl von Bit für die Punktierung für die Erstübertragung und für die Wiederholungsübertragung (en) zu treffen Das Problem stellt sich insbesondere dann, wenn eine relativ hohe Anzahl von Bit punktiert werden muss, insbesondere wenn mindestens 1/2 der Bit punktiert werden muss. Dies zeigte sich bereits bei der Einführung von HSDPA. Dabei wurde FoI- gendes festgelegt:An important problem to be solved by the rate matching algorithm employed is to make an appropriate selection of bits for puncturing for the first transmission and for the repeat transmission (s) The problem arises in particular if a relatively high number of bits has to be punctured, in particular if at least 1/2 of the bit has to be punctured. This was already evident in the introduction of HSDPA. The following was determined:
- Es gibt Übertragungen, die systematische Bit bevorzugen. Dabei werden die Systematischen Bits nicht punktiert, die ersten und zweiten Paritätsbit werden beide gleich stark punktiert. Eine solche Übertragung wird bevorzugt für die Erstübertragung verwendet.- There are transfers that prefer systematic bits. The systematic bits are not punctured, the first and second parity bits are both equally punctured. Such a transmission is preferably used for the first transmission.
- Es gibt Übertragungen, die Paritätsbit bevorzugen. Dabei werden die Paritätsbit nicht punktiert, statt dessen die sys- tematischen Bit. Eine solche Übertragung wird bevorzugt für eine Wiederholungsübertragung verwendet. Dadurch soll erreicht werden, dass bei der Wiederholungsübertragung die Paritätsbit, welche ja bei der Erstübertragung teils punktiert wurden, nun möglichst vollständig übertragen werden. Stehen für die Wiederholungsübertragung, also im Wiederholungsdatenpaket, nicht so viele Bitstellen zur Verfügung, dass alle Paritätsbit übertragen werden können, so werden im Widerho- lungsdatenpaket überhaupt keine systematischen Bit übertragen und die ersten und zweiten Paritätsbit werden beide gleich stark punktiert.- There are transfers that prefer parity bits. The parity bits are not punctured, instead the systematic bits are punctured. Such a transmission is preferably used for a retransmission. This is intended to ensure that in the retransmission, the parity bits, which were partially dotted during the initial transmission, are now transmitted as completely as possible. If there are not so many bit locations available for the retransmission, ie in the retransmission data packet, that all parity bits can be transmitted, then no systematic bits are transmitted in the resection data packet and the first and second parity bits are both equally punctured.
Die einzelnen zu übertragenden Bit bzw. die zu punktierenden Bit werden dabei durch einen definierten Ratenanpassungsalgorithmus (Ratematchingalgorithmus) ausgewählt.The individual bits to be transmitted or the bits to be punctured are selected by a defined rate matching algorithm (rate matching algorithm).
Hier ein Zitat des Ratematchingalgorithmus aus 3GPP TS 25.212 V6.3.0 (2004-12), Kapitel 4.2.7.5 Rate matching pattern de- termination (Nur der für Punktierung relevante Anteil ist gezeigt) . Bezeichne die Bit vor der Ratenanpassung mit: JC115JC125JC13,...,JC1^- , wobei I die TrCH (Verkehrskanal) Nummer ist und die Folge in 4.2.7.3 für den Uplink und in 4.2.7.4 für den downlink definiert ist. Die Parameter X1, eini, epius, und eminUs sind in 4.2.7.1 für den Uplink und in 4.2.7.2 für den downlink angegeben.Here is a quote from the rate matching algorithm from 3GPP TS 25.212 V6.3.0 (2004-12), Chapter 4.2.7.5 Rate matching pattern de- termination (Only the portion relevant for puncturing is shown). Denote the bits before rate matching with: JC 115 JC 125 JC 13 , ..., JC 1 ^ -, where I is the TrCH (traffic channel) number and the sequence in 4.2.7.3 for the uplink and in 4.2.7.4 for the downlink is defined. The parameters X 1 , e ini , e p i us , and e minUs are given in 4.2.7.1 for the uplink and in 4.2.7.2 for the downlink.
Das Ratenanpassungsverfahren erfolgt gemäß folgender Vorschrift :The rate adjustment procedure is carried out according to the following regulation:
[wenn Punktierung durchzuführen ist][if puncturing is to be performed]
m = 1 do while m <= X1 s e — eminus if e <= 0 then set bit X1, m to δ where δ£ { 0 , 1 } e = e + epius end if m = m + 1 end dom = 1 do while m <= X 1 e - e minus if e <= 0 then set bit X 1 , m to δ where δ £ {0, 1} e = e + e p ius end if m = m + 1 end do
Ende des ZitatsEnd of the quote
Die Parameter epius, eminus und X1 werden für die ersten und zweiten Paritätsbit etwas unterschiedlich gesetzt, um auch hier unterschiedliche Punktierungsmuster zu erreichen. Auch für unterschiedliche Übertragungen kann das Punktierungsmuster variiert werden, indem der Parameter eini variiert wird, um zu vermeiden, dass identische Übertragungen durchgeführt werden. Eine Variation von eini verschiebt dabei das Punktierungsmuster; dies wird durch den Parameter r gesteuert.The parameters e p i us , e minus and X 1 are set slightly differently for the first and second parity bits in order to achieve different puncturing patterns here as well. Also for different transfers, the puncturing pattern can be varied by varying the parameter to avoid making identical transfers. A variation of one shifts the puncturing pattern; this is controlled by the parameter r.
Die Definition dieser Parameter für den Fall des EDCH (E-DCH) ist in der Spezifikation in den im Folgenden zitierten Kapi- teln aus 3GPP TS 25.212 V6.3.0 (2004-12), enthalten: "4.9.2.2 Information field mapping of retransmission se- quence number"The definition of these parameters for the case of EDCH (E-DCH) is contained in the specification in the chapters of 3GPP TS 25.212 V6.3.0 (2004-12) cited below: "4.9.2.2 Information field mapping of retransmission sequence number"
"4.8.4.3 HARQ Rate Matching Stage""4.8.4.3 HARQ Rate Matching Stage"
"4.5.4.3 HARQ Second Rate Matching Stage""4.5.4.3 HARQ Second Rate Matching Stage"
Im Folgenden wird diese Ratenanpassung noch einmal kurz erläutert, wobei sich die Darstellung auf einen Bereich be- schränkt, in dem 1/3 bis 1/2 der Bits punktiert werden.In the following, this rate adaptation is briefly explained again, wherein the representation is limited to a range in which 1/3 to 1/2 of the bits are punctured.
In 4.9.2.2 wird festgelegt, dass für die Erstübertragung der E-DCH RV (Redundanzversion) Index "0" verwendet wird, und für die erste Wiederholungsübertragung der E-DCH RV Index "3" verwendet wird.In 4.9.2.2 it is specified that for the first transmission the E-DCH RV (redundancy version) index "0" is used and for the first retransmission the E-DCH RV index "3" is used.
In 4.8.4.3 wird festgelegt, dass beim E-DCH RV Index "0" der Erstübertragung die Parameter s=l und r=0 verwendet werden. s=l bedeutet, dass die systematischen bits bevorzugt werden. Des weiteren wird festgelegt, dass beim E-DCH RV Index "3" der Wiederholungsübertragung die Parameter s=0 und r=l verwendet werden. s=0 bedeutet, dass die parity bits bevorzugt werden.In 4.8.4.3 it is specified that the parameters S = l and r = 0 are used for the first transmission of the E-DCH RV index "0". s = 1 means that the systematic bits are preferred. Furthermore, it is specified that the parameters S = 0 and R = 1 are used for the retransmission of the E-DCH RV index "3". s = 0 means that the parity bits are preferred.
Im Kapitel 4.5.4.3 wird festgelegt, wie dann daraus die Parameter epius, eminus und X1 für die systematischen Bit, die parity 1 Bit (erste Paritätsbit) und die parity 2 bit (zweite Paritätsbit) für den Ratematchingalgorithmus berechnet werden. Der Ratematchingalgorithmus selbst ist dann in Kapitel 4.2.7.5 beschrieben (siehe oben).Chapter 4.5.4.3 defines how to calculate the parameters e p i us , e minus and X 1 for the systematic bits, the parity 1 bit (first parity bit) and the parity 2 bit (second parity bit) for the rate matching algorithm , The rate matching algorithm itself is then described in chapter 4.2.7.5 (see above).
Dieser Algorithmus ist in pseudo-code dargestellt. Ein bit wird dabei punktiert, indem ihm der Wert delta zugewiesen wird, da in einem folgenden Schritt alle Bit mit dem Wert delta entfernt werden. Ins Deutsche übersetzt und etwas ver- ständlicher dargestellt, kann man den Algorithmus auch folgendermaßen darstellen:This algorithm is shown in pseudo-code. A bit is punctured by assigning it the value delta, since in a following step all bits with the value delta are removed. Translated into German and somewhat In more detail, the algorithm can also be represented as follows:
e = eini -- Initialisierung des Startwertes m = 1 — m ist Zähler f. die Bit do while m <= X1 e = e - eminus -- Erniedrigung der Fehlervariablen if e <= 0 then -- Überprüfung Punktierung/Verwendung des bit m punktiere bit X1,m e = e + epius — Erhöhung der Fehlervariablen eise verwende bit X1,m end if m = m + 1 — nächstes Bit end doe = e ini - initialization of the starting value m = 1 - m is counter f. the bits do while m <= X 1 e = e - e minus - decrease the error variables if e <= 0 then - check puncturing / use of the bit m dot bit X 1 , m e = e + e p i us - Increase the error variables else use bit X 1 , m end if m = m + 1 - next bit end do
Aufwändige der Erfindung zu Grunde liegende Analysen ergaben Folgendes : Das vorgestellte Verfahren gemäß dem Stand der Technik funktioniert zufrieden stellend, wenn die Kodierungsrate maximal 1/2 ist, d.h. wenn höchstens ein Drittel der Kodierten Bits punktiert wird. In diesem Fall können bei der Wiederholungsübertragung alle parity bit übertragen werden, wodurch natürlich sichergestellt ist, dass bei der nachfol- genden Dekodierung alle Bit zur Verfügung stehen: Die systematischen bit stehen vollständig aus der Erstübertragung zur Verfügung, die parity bit vollständig aus der Wiederholungsübertragung, aus der jeweils anderen Übertragung stehen teilweise Bit auch zusätzlich, redundant zur Verfügung. Dadurch, dass alle kodierten Bit zur Verfügung stehen, wird die volle Kodierungsrate des Turbo-codes erreicht, dadurch lässt sich auch eine optimale Leistungsfähigkeit des Codes erreichen.Elaborate analyzes underlying the invention have revealed the following: The prior art method presented works satisfactorily when the coding rate is at most 1/2, that is to say, at least. if at most one third of the coded bits is punctured. In this case, all the parity bits can be transmitted during the retransmission, which of course ensures that all the bits are available during the subsequent decoding: the systematic bits are completely available from the first transmission, the parity bits are completely from the retransmission, from the other transmission partial bits are also additionally, redundantly available. The fact that all coded bits are available, the full coding rate of the turbo-code is achieved, thereby also can achieve optimal performance of the code.
Wenn die Kodierungsrate aber im Bereich zwischen 2/3 und 1/2 liegt, das ist der Fall, wenn zwischen 1/2 und 1/3 der Bit punktiert werden, dann ist das Vorgehen nach dem Stand der Technik aus folgenden Gründen nachteilig oder nicht optimal: In diesem Fall werden bei der Erstübertragung zwischen 1/4 und 1/2 der parity Bits übertragen. Bei der Wiederholungs- Übertragung können mehr parity bit übertragen werden, in diesem Fall zwischen 3/4 und allen. In jedem Fall werden in Erstübertragung und Wiederholungsübertragung zusammen eine größere Anzahl von Parity-bits übertragen, als nach der Kodierung vorliegen. Es wäre somit theoretisch möglich, auch alle parity bits mindestens einmal zu übertragen. Allerdings wird das durch den vorgegebenen Algorithmus nach dem Stand der Technik nicht erreicht.However, if the coding rate is in the range between 2/3 and 1/2, that is the case if between 1/2 and 1/3 of the bit are punctured, then the procedure according to the prior art is disadvantageous or not optimal for the following reasons: In this case, between 1/4 and 1/2 of the parity bits are transmitted during the first transmission. During repeat transmission, more parity bits can be transmitted, in this case between 3/4 and all. In either case, a larger number of parity bits are transmitted in first transmission and retransmission together than are present after the encoding. It would be theoretically possible to transfer all parity bits at least once. However, this is not achieved by the given prior art algorithm.
Der Grund für das Nicht-Übertragen einzelner Parity bit liegt in der gleichmäßigen Auswahl der Parity bits gemäß dem Ratenanpassungsalgorithmus nach dem Stand der Technik. Dies wird anhand des folgenden Beispiels kurz erläutert: Es wird angenommen, dass nach der Kodierung 20 systematische und je 20 Parity 1 und Parity 2 bit vorliegen; bei der Erstübertragung werden neben den 20 systematischen Bit noch 7 parityl Bit und 7 Parity 2 Bit übertragen. Insgesamt werden also 20+2*7=34 Bit übertragen. Der Ratematching Algorithmus wählt diese Bit möglichst gleichmäßig aus. Diese Auswahl ist in der folgenden Tabelle zu sehen. In der Tabelle bezeichnet die erste Spalte den Wert der Schleifenvariablen m des Ratematchingalgo- rithmus . In der zweiten Spalte ist der Wert der Fehlervariablen e zum Zeitpunkt der if- Abfrage angetragen (Der Wert 20 in der mit ini bezeichneten Zeile entspricht dem Initialwert von e, also eini) . In der dritten Spalte sind die Bit angetra- gen, die vom Ratematchingalgorithmus ausgewählt werden. In diesem Fall wählt der Algorithmus die Abstände zwischen den Parity Bit zu 3, 3, 2, 3,3,3 (die letzte 3 entspricht dem Abstand mit wrap around von m=19 bis m=2) .The reason for not transmitting individual parity bits lies in the uniform selection of parity bits according to the prior art rate matching algorithm. This is briefly explained by the following example: It is assumed that there are 20 systematic and 20 parity 1 and parity 2 bits each after coding; During the first transmission, in addition to the 20 systematic bits, 7 parityl bits and 7 parity 2 bits are transmitted. In total, 20 + 2 * 7 = 34 bits are transmitted. The Ratematching algorithm selects these bits as evenly as possible. This selection is shown in the following table. In the table, the first column denotes the value of the loop variable m of the rate matching algorithm. In the second column, the value of the error variable e at the time of the if query is plotted (the value 20 in the line denoted by ini corresponds to the initial value of e, ie e ini ). In the third column, the bits are selected, which are selected by the Ratematchingalgorithmus. In this case, the algorithm chooses the distances between the parity bits to 3, 3, 2, 3,3,3 (the last 3 corresponds to the distance with wrap around from m = 19 to m = 2).
In Spalten 4 (e) und 5 (Bit) sind die Werte von e und die ausgewählten Bit für die 2-te Übertragung (Spaltenüberschrift "2.") in derselben Weise, wie für die Erstübertragung ange- tragen. Bei der 2. ten Übertragung (der Wiederholungsübertragung) werden je 17 parityl und parity2 Bit übertragen, insgesamt sind es wieder 2*17=34 Bit; dieselbe Anzahl wie in der Erstübertragung. Dies ist wichtig, da dann die gleichen Formate für die Übertragung genutzt werden können. Der Ratemat- chingalgorithmus wählt die nicht übertragenen Bit ebenfalls gleichmäßig aus, nämlich im Abstand 7, 6, 7 (letzter Abstand wieder wrap around von m=20 zu m=7) .In columns 4 (e) and 5 (bits), the values of e and the selected bits for the 2nd transmission (column heading "2.") are the same as those used for the first transmission. wear. On the 2nd transmission (the repeat transmission), 17 parityl and parity2 bits are transmitted, in total there are 2 * 17 = 34 bits again; the same number as in the first transmission. This is important because then the same formats can be used for the transfer. The guessing algorithm also selects the non-transmitted bits equally, namely at a distance of 7, 6, 7 (last distance again wrap around from m = 20 to m = 7).
In Spalte 6 (1+2) sind die Bit angetragen, die entweder in der ersten oder zweiten Übertragung (erstes Datenpaket oder Wiederholungsdatenpaket) übertragen wurden. Wie man sieht, ist diese Spalte in diesem Fall identisch mit der 5. Spalte, d.h. durch die Erstübertragung konnten keine „Löcher" in der zweiten Übertragung gestopft werden. Dies ist der ungünstigste Fall. Man könnte versuchen, durch andere Wahl des Startwertes für eini eine Verschiebung des Patterns (Punktierungsmusters) für die zweite (oder auch die erste) Übertragung zu erreichen. Damit könnte man erreichen, dass zumindest einzelne der bei der ersten Übertragung übertragenen Bit auf Lücken der zweiten Übertragung treffen. Man kann auf diese Weise a- ber nicht erreichen, dass alle Lücken der zweiten Übertragung auf übertragene Bit in der ersten Übertragung treffen: Der Abstand zwischen Lücken in der zweiten Übertragung ist 7 oder 6, derjenige zwischen übertragenen Bits der Erstübertragung aber 3, 3, 2, 3,3,3. Ein Abstand von 6 ist durch die Kombination von zwei Abständen der Länge 3 erreichbar, ein Abstand von 7 aber nicht (Erreichbar sind 3+3 = 6, 2+3+3 =8) . Auch bei beliebiger Verschiebung der Punktierungsmuster kann also nicht erreicht werden, dass beide nicht übertragenen Bit der zweiten Übertragung bei der Erstübertragung übertragen werden. Es gibt also nach dem Stand der Technik in jedem Fall nach der zweiten Übertragung mindestens ein Bit, welches in keiner Übertragung übertragen wurde.Column 6 (1 + 2) lists the bits transmitted in either the first or second transmission (first data packet or repeat data packet). As you can see, in this case, this column is identical to the 5th column, ie the first transfer could not stuff any "holes" in the second transfer, which is the least favorable case, you could try changing the starting value for e In this way, one could achieve that at least some of the bits transmitted during the first transmission encounter gaps in the second transmission. The distance between gaps in the second transmission is 7 or 6, that between transmitted bits of the first transmission but 3, 3, 2, 3, 3, 3 A distance of 6 is achievable by the combination of two distances of length 3, but a distance of 7 is not achievable (reachable are 3 + 3 = 6, 2 + 3 + 3 = 8). Even with any shift of the puncturing pattern can not be achieved that both non-transmitted bit of the second transmission to be transmitted during the first transmission. Thus, according to the prior art, in each case after the second transmission, there is at least one bit which has not been transmitted in any transmission.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine technische Lehre anzugeben, welche eine zuverlässige und vorzugsweise einfache Übertragung von Daten ermöglicht.The invention is based on the object to provide a technical teaching, which allows a reliable and preferably simple transmission of data.
Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine technische Lehre anzugeben, welche eine einfache und zuverlässige Übertragung von Daten gemäß einem ARQ-Verfahren er- möglicht, das eine Turbo-Codierung mit einer Rate zwischen 2/3 und 3/4 (unter Berücksichtigung der Ratenanpassung) um- fasst und/oder ein Ratenanpassungsverfahren mit einer Punktierungsrate zwischen 1/2 und 5/9 umfasst.In particular, the invention is based on the object of specifying a technical teaching which allows a simple and reliable transmission of data according to an ARQ method, which uses turbo coding at a rate between 2/3 and 3/4 (taking into account Rate matching) and / or includes a rate matching method with a punctuation rate between 1/2 and 5/9.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. Im Rahmen der Erfindung liegen dabei auch Weiterbildungen der unabhängigen Vorrichtungsansprüche, die den abhängigen Ansprüchen des Verfahrensanspruchs entsprechen.This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous and expedient developments are to refer to the dependent claims. In the context of the invention are also developments of the independent device claims, which correspond to the dependent claims of the method claim.
Die Erfindung basiert zunächst auf der Erkenntnis, dass es nach dem Stand der Technik, insbesondere auch bei einer Punktierungsrate zwischen 1/2 und 5/9, nicht immer möglich ist, alle Paritätsbit mindestens einmal zu übertragen.The invention is based first of all on the realization that according to the prior art, in particular even at a puncturing rate between 1/2 and 5/9, it is not always possible to transmit all parity bits at least once.
Ein weiter Schritt zur Erfindung liegt in der Erkenntnis, dass, insbesondere im genannten Bereich der Punktierungsrate, eine Übertragung aller Paritätsbit doch möglich ist. Gegebenenfalls müssen dabei aber drei Übertragungen kombiniert wer- den.A further step in the invention lies in recognizing that transmission of all parity bits is possible, in particular in the stated range of the puncturing rate. If necessary, however, three transmissions must be combined.
Aufwändige Untersuchungen ergaben dann, dass, insbesondere im genannten Bereich der Punktierungsrate, eine Übertragung aller Paritätsbit dann möglich ist, wenn ein erstes Datenpaket die systematischen Bit enthält und einen Teil der Paritätsbit enthält, und ein Wiederholungsdatenpaket keine Paritätsbit enthält, die im ersten Datenpaket enthalten sind. Ggf. insbesondere bei Kodierraten über 2/3 muss zum Übertragen aller Datenpakete noch ein drittes Datenpaket verwendet werden, welches ebenso wie das erste Datenpaket bevorzugt systematische Bit enthält.Elaborate research has shown that, especially in the mentioned puncturing rate range, transmission of all parity bits is possible if a first data packet contains the systematic bits and contains part of the parity bits, and a repeat data packet does not contain any parity bits contained in the first data packet , Possibly. In particular, at coding rates above 2/3, a third data packet must be used to transmit all data packets and, like the first data packet, preferably contains systematic bits.
Weiter zeigten die aufwändigen der Erfindung zu Grunde liegenden Simulationen, dass, insbesondere bei Verwendung eines Ratenanpassungsalgorithmus zur Auswahl der in einem Datenpaket enthaltenen Bit, insbesondere im genannten Bereich der Punktierungsrate, eine Übertragung aller Paritätsbit dann möglich ist, wenn das Wiederholungsdatenpaket keine Paritätsbits enthält, die im ersten Datenpaket enthalten sind. Das bedeutet also, dass im Wiederholungsdatenpaket auch dann keine Paritätsbit wiederholt übertragen werden, wenn im Wiederholungsdatenpaket Platz dafür zur Verfügung stünde. Denn durch diese überraschende Anweisung kann erreicht werden, dass, insbesondere bei Verwendung eines Ratenanpassungsalgorithmus zur Auswahl der in einem Datenpaket enthaltenen Bit, zur Übertragung im Wiederholungsdatenpaket nur solche Paritätsbit ausgewählt werden, die nicht schon zur Übertragung im ersten Datenpaket ausgewählt wurden.Furthermore, the complex simulations underlying the invention showed that, in particular when using a rate matching algorithm for selecting the bit contained in a data packet, in particular in the mentioned range of the puncturing rate, a transmission of all parity bits is possible if the repetition data packet contains no parity bits contained in the first data packet. This means that in the repetition data packet, no parity bits are transmitted repeatedly even if there is room in the retry data packet. Because of this surprising statement can be achieved that, in particular when using a rate matching algorithm for selecting the bit contained in a data packet for transmission in the repetition data packet only those parity bits are selected that have not already been selected for transmission in the first data packet.
Die Erfindung beruht also schließlich auf dem Gedanken, insbesondere eine bestimmte Menge zu übertragender Daten durch eine Turbo-Codierung in systematische Bit und Paritätsbit umzusetzen. Von einem Sender wird an einen Empfänger ein erstes Datenpaket gesendet, das die systematischen Bit enthält und einen Teil der Paritätsbit enthält. Bei Vorliegen einer entsprechenden Aufforderung des Empfängers wird mindestens ein Wiederholungsdatenpaket an den Empfänger gesendet, das keine Paritätsbit enthält, die im ersten Datenpaket enthalten sind.Finally, the invention is based on the idea of converting in particular a specific amount of data to be transmitted by turbo-coding into systematic bits and parity bits. A transmitter sends to a receiver a first data packet containing the systematic bits and containing a portion of the parity bits. If there is a corresponding request from the receiver, at least one retry data packet is sent to the receiver that does not contain any parity bits contained in the first data packet.
Es liegt dabei auch im Rahmen der Erfindung, dass die Paritätsbit nur aus einer bestimmten Gruppe von Paritätsbit besteht, neben der weitere Paritätsbit das Resultat der Turbocodierung sein können, die dann ebenfalls zusammen mit der bestimmten Gruppe von Paritätsbit oder separat von der bestimmten Gruppe von Paritätsbit einer Bitratenanpassung unterzogen werden.It is also within the scope of the invention that the parity bit consists only of a certain group of parity bits, besides which further parity bits may be the result of turbo coding, which then also together with the particular group of parity bits or separately from the particular group of parity bits be subjected to a bit rate adjustment.
Vorzugsweise enthält ein erstes Wiederholungsdatenpaket die Paritätsbit, die weder im ersten Datenpaket noch in einem weiteren Wiederholungsdatenpaket enthalten sind.Preferably, a first repeating data packet contains the parity bits which are contained neither in the first data packet nor in a further repeating data packet.
Der Begriff "weitere Wiederholungsdatenpakete" umfasst dabei nicht ein wiederholtes erstes Datenpaket und ein wiederholtes erstes Wiederholungsdatenpaket aus . Denn ein wiederholtes erstes Datenpaket und ein wiederholtes erstes Wiederholungsdatenpaket werden dann wiederholt gesendet, wenn auch nach Senden aller Wiederholungsdatenpakete die Übertragung noch nicht erfolgreich war.The term "further repetition data packets" does not include a repeated first data packet and a repeated first repetition data packet. Because a repeated the first data packet and a repeated first repeat data packet are then sent repeatedly if the transmission has not been successful even after all the repetition data packets have been sent.
Vorzugsweise enthält das erste Wiederholungsdatenpaket neben Paritätsbits, die im ersten Datenpaket nicht enthalten sind, systematische Bit. Dadurch können systematische Bit wiederholt übertragen werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Über- tragung erhöht wird.Preferably, the first repeating data packet includes systematic bits besides parity bits not included in the first data packet. As a result, systematic bits can be transmitted repeatedly, which increases the reliability of the transmission.
Wenn alle Paritätsbit im ersten Datenpaket oder im Wiederholungsdatenpaket genau einmal übertragen werden, so ergibt sich daraus eine besonders zuverlässige Übertragung der Da- ten. Des gleichen, wenn alle Paritätsbit im ersten Datenpaket oder im ersten Wiederholungsdatenpaket oder im zweiten Wiederholungsdatenpaket genau einmal übertragen werdenIf all the parity bits in the first data packet or in the repeat data packet are transmitted exactly once, this results in a particularly reliable transmission of the data. The same if all parity bits in the first data packet or in the first repeat data packet or in the second repeat data packet are transmitted exactly once
Insbesondere bei der Anwendung des folgenden Ratenanpassungs- algorithmus zur Auswahl der in einem ersten Datenpaket und/oder Wiederholungsdatenpaket enthaltenen Bit wird im Rahmen der Erfindung erreicht, dass alle Paritätsbit im ersten Datenpaket oder im Wiederholungsdatenpaket und ggf im zweiten Wiederholungsdatenpaket genau einmal übertragen werden. Der (Bit-) Ratenanpassungsalgorithmus enthält folgende Verfahrensschritte :In particular, in the application of the following rate matching algorithm for selecting the bits contained in a first data packet and / or repeat data packet, it is achieved in the invention that all parity bits in the first data packet or in the repeat data packet and possibly in the second repeat data packet are transmitted exactly once. The (bit) rate matching algorithm contains the following method steps:
a) Setzen der Fehlervariablen auf den Initialwert b) Setzen des Bitindex auf das erste Bit c) Subtraktion des Erniedrigungswertes der Fehlervariablen von der Fehlervariablen. d) Falls die Fehlervariable kleiner oder gleich 0 ist durchführen der Schritte e) bis f) e) Punktieren des durch den Bitindex angezeigten Bit f) Addition des Erhöhungs-Wert zur Fehlervariablen g) Erhöhen des Bitindex h) wiederholen der Schritte c) bis g) , bis der Bitindex diea) Setting the error variable to the initial value b) Setting the bit index to the first bit c) Subtracting the reduction value of the error variable from the error variable. d) If the error variable is less than or equal to 0, perform steps e) to f) e) puncturing the bit indicated by the bit index f) adding the increment value to the error variable g) increase the bit index h) repeating steps c) to g) until the bit index the
Anzahl der zu verarbeitenden Bit überschreitet.Number of bits to be processed exceeds.
Diese Verfahrensschritte führen zum gleichen Ergebnis, wie die Ausführung folgender Verfahrensschritte bzw. des folgenden Ratenanpassungsalgorithmus, dessen Einsatz alternativ zum soeben angegebenen Ratenanpassungsalgorithmus steht, und daher ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegt.These method steps lead to the same result as the execution of the following method steps or of the following rate matching algorithm, the use of which is an alternative to the rate matching algorithm just mentioned, and therefore also lies within the scope of the invention.
e = eini -- initial error between current and desired puncturing ratio m = 1 — index of current bit do while m <= X1 e = e - eminus -- Update error if e <= 0 then -- check if bit number m should be punctured set bit X1,m to δ where δ£{0, 1} e = e + epius -- Update error end if m = m + 1 — next bit end doe = e ini - initial error between current and desired puncturing ratio m = 1 - index of current bit do while m <= X 1 e = e - e minus - update error if e <= 0 then - check if bit number m should be set bit X 1 , m to δ where δ £ {0, 1} e = e + e p i us - update error end if m = m + 1 - next bit end do
Hierbei bezeichnen: eini den Initialwert der Fehlervariablen e den aktuellen Wert der Fehlervariablen eminUs den Erniedrigungs-Wert der FehlervariablenIn this case: e ini the initial value of the error variable e the current value of the error variable e minUs the reduction value of the error variable
Spius den Erhöhungs-Wert der FehlervariablenSpi us the increase value of the error variable
X1 die Anzahl der zu verarbeitenden Bit m den Schleifenindex X1,m das Bit Nummer m δ die Bezeichnung für ein punktiertes d.h. entferntes BitX 1 is the number of bits to be processed m is the loop index X 1 , m is the bit number m δ is the designation for a punctured, ie remote, bit
Vorzugsweise wird also im Rahmen der Erfindung der gleiche Ratenanpassungsalgorithmus eingesetzt, der in einem UMTS- System für andere Zwecke ohnehin schon eingesetzt wird. Dadurch kann der Ratenanpassungsalgorithmus mit weniger Aufwand implementiert werden.Preferably, therefore, within the scope of the invention the same rate matching algorithm is used, which in a UMTS System already used for other purposes anyway. This allows the rate matching algorithm to be implemented with less effort.
Vorzugsweise wird der Initialwert em((r)für die Fehlervariable des Ratenanpassungsalgorithmus derart gewählt, dass das erste Wiederholungsdatenpaket keine Paritätsbits enthält, die im ersten Datenpaket enthalten sind, und vorzugsweise solche Paritätsbit enthält, die weder im ersten Datenpaket noch in ei- nem weiteren Wiederholungsdatenpaket enthalten sind.Preferably, the initial value e m ( (r) for the error variable of the rate matching algorithm is chosen such that the first repetition data packet does not contain any parity bits contained in the first data packet, and preferably contains such parity bits not in either the first data packet or in another Repeat data packet are included.
Vorzugsweise gilt für den Einsatz des Ratenanpassungsalgorithmus zur Auswahl der im ersten Datenpaket bzw. zweiten Wiederholungsdatenpaket enthaltenen oder zu übertragenden Pa- ritätsbit: em{r)=fc -\r-e≠mIr^J-l)mode,J+l,Preferably, for the use of the rate matching algorithm for selecting the parity bit contained or to be transmitted in the first data packet or second repeat data packet, e m {r) = f c -r e m Ir 1 J 1 mode, J + 1,
- bei dem für den Einsatz des Ratenanpassungsalgorithmus zur Auswahl der Paritätsbit im ersten Wiederholungsdatenpaket gilt: B1nXr)
Figure imgf000017_0001
+ l) -eplus /rmκ]
Figure imgf000017_0002
, wobei gilt :in which the following applies to the use of the rate matching algorithm for selecting the parity bits in the first repetition data packet: B 1n Xr)
Figure imgf000017_0001
+ l) -e plus / r mκ ]
Figure imgf000017_0002
where:
eιm(r) = der Initialwert für die Fehlervariable; r= 0, falls der Ratenanpassungsalgorithmus in Zusammenhang mit dem ersten Datenpaket angewendet wird; r= 1, falls der Ratenanpassungsalgorithmus in Zusammenhang mit dem ersten oder zweiten Wiederholungsdatenpaket angewendet wird; rmax = 2.e ιm (r) = the initial value for the error variable; r = 0 if the rate matching algorithm is applied in conjunction with the first data packet; r = 1 if the rate matching algorithm is applied in conjunction with the first or second repeat data packet; rmax = 2.
Folgende aufwändige Untersuchungen zeigten, dass insbesondere bei der angegebenen Wahl des Initialwertes für die Fehlervariable emι für die Ratenanpassung im Falle des ersten Daten- paketes und/oder des ersten Wiederholungsdatenpaketes alleThe following elaborate investigations showed that especially for the specified choice of the initial value for the error variable e mι for the rate adaptation in the case of the first data packages and / or the first retry data package all
Paritätsbit insgesamt einmal übertragen werden: Die Beschreibung beginnt mit einer Behandlung des Falles dass die Kodierungsrate zwischen H und 2/3 liegt, später wird auch der Fall behandelt, dass die Kodierungsrate zwischen 2/3 und ZΛ liegt.The description starts with a treatment of the case that the coding rate is between H and 2/3, later also the case is treated that the coding rate is between 2/3 and Z Λ.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine technische Lehre anzugeben, die für viele Fälle sicherstellt, dass alle parity bit (Paritätsbit) übertragen werden, d.h. jedes Bit wird mindestens einmal in der Erstübertragung (im ersten Datenpaket) oder der Zweitübertragung (im Wiederholungsdatenpaket) übertragen. Dieses Ziel wird erreicht, indem weniger als die maximal mögliche Anzahl von parity Bit in der zweiten Übertragung (im Wiederholungsdatenpaket) übertra- gen werden (siehe oben) . Dabei werden die Anzahl der in der zweiten Übertragung übertragenen Bit und die Verschiebung des Punktierungsmusters so geschickt gewählt, dass jedes Parity Bit genau einmal, entweder in der Erstübertragung oder der zweiten Übertragung, übertragen wird.In particular, it is an object of the present invention to provide a technical teaching that ensures, in many cases, that all parity bits (parity bits) are transmitted, i. each bit is transmitted at least once in the first transmission (in the first data packet) or the second transmission (in the retry data packet). This goal is achieved by transmitting less than the maximum possible number of parity bits in the second transmission (in the retry packet) (see above). In this case, the number of bits transmitted in the second transmission and the shift of the puncturing pattern are chosen so skilfully that each parity bit is transmitted exactly once, either in the first transmission or the second transmission.
Zur Herleitung des optimalen Vorgehens wird der bekannte Ra- tematchingalgorithmus - in etwas anderer Form - noch einmal betrachtet :In order to derive the optimal procedure, the known rate matching algorithm is considered again in somewhat different form:
Algorithmus für Analyse der Erstübertragung, genannt Al:Algorithm for first transmission analysis, called Al:
ei = einii - eminUsi ~- Initialisierung des Startwertes m = 1 -- m ist Zähler f. die Bit do while m <= X1 if ei <= 0 then -- Überprüfung Punktierung/Verwendung des bit m punktiere bit X1,m ei = ei + epiusi - eminUsi ~- Erhöhung u . Erniedrigung der Fehlervariablen ei se verwende bit X1,m ei = ei - eminUsi ~- Erniedrigung der Fehlervariablen end i f m = m + 1 — nächstes Bit end do Es wird zur Notation noch ein weiterer Index eingeführt, welcher zwischen Erst- und Zweit-Übertragung unterscheidet, also zwischen Al und A2. Die Variablen werden jeweils bezeichnet mit : statt e mit ei und e2 statt eini mit einii und eini2 statt eminus mit eminUsi und eminuS2 statt epius mit epiusi und epius2 ei = e in ii - e minU si ~ - Initialization of the start value m = 1 - m is counter f. the bits do while m <= X 1 if ei <= 0 then - check punctuation / use of the bit m dot bit X 1 , m ei = ei + e p i us i - e minUs i ~ - increase u. Lowering the error variable ei se use bit X 1 , m ei = ei - e minUs i ~ - Decrease of the error variables end ifm = m + 1 - next bit end do For the notation another index is introduced, which differentiates between first and second transmission, ie between Al and A2. The variables are each denoted by: instead of e with ei and e 2 instead of e ini with e in ii and e ini2 instead of e minus with e minU si and e minuS 2 instead of e p i us with e p i us i and e p i us2
Hierbei wird die Dekrementierung von e nicht am Anfang der Schleife gemacht, sondern für den ersten Schleifendurchlauf in der Initialisierung und für die weiteren Schleifendurch- läufe im if- oder eise Zweig des vorherigen Schleifendurchlaufs . Diese Umformulierung des Ratematchingalgorithmus verwenden wir für die Analyse der Erstübertragung. (Es sei hier noch erwähnt, dass für eine Implementierung natürlich eine beliebige Variante der Implementierung des Algorithmus verwendet werden kann, wir betrachten hier spezielle Varianten um einfacher die optimalen Parameter für beide Übertragungen anwenden zu können.)Here, the decrementation of e is not made at the beginning of the loop, but for the first loop pass in the initialization and for the further loop passages in the if or else branch of the previous loop pass. We use this reformulation of the ratematching algorithm for the first transmission analysis. (It should be mentioned here that for an implementation, of course, any variant of the implementation of the algorithm can be used, we consider special variants here to make it easier to apply the optimal parameters for both transmissions.)
Für die Analyse der zweiten Übertragung formulieren wir den Algorithmus nochmals etwas um, indem wir den if- und eise Zweig vertauschen, dadurch erreicht dass die Bedingung e<=0 umgekehrt wird zu e>=l . Dies sind zueinander inverse Bedin- gungen, d.h. die zweite ist genau dann erfüllt, wenn die erste nicht erfüllt ist und umgekehrt.For the analysis of the second transfer, we reformulate the algorithm a little bit by reversing the if and the iron branch, thereby changing the condition e <= 0 to e> = l. These are mutually inverse conditions, i. the second is fulfilled if and only if the first is not fulfilled, and vice versa.
Algorithmus für Analyse der zweiten Übertragung, genannt A2 : e2 = eini2 - eminUs2 -- Initialisierung des Startwertes m = 1 — m ist Zähler f. die Bit do while m <= X1 if e2 >= 1 then — Überprüfung Punktierung/Verwendung des bit m verwende bit X1,m e2 = e2 - eminUs2 -- Erniedrigung der Fehlervariablen eise punktiere bit X1,m e2 = e2 + epius2 - eminuS2 -- Erhöhung u . Erniedrigung der Fehlervariablen end if m = m + 1 -- nächstes Bit end doAlgorithm for analysis of the second transmission, called A2: e 2 = e in i2 - e minU s2 - initialization of the starting value m = 1 - m is counter f. the bits do while m <= X 1 if e 2 > = 1 then - check punctuation / use of the bit m use bit X 1 , m e 2 = e 2 - e minU s2 - decrease the error variables else dot bit X 1 , m e 2 = e 2 + e p i us2 - e minuS 2 - increase u. Humiliation of the error variables end if m = m + 1 - next bit end do
Ziel ist es, zu erreichen, dass bei jedem Bit, also für alle m, dann bei A2 das Bit verwendet bzw. übertragen wird, wenn bei Al punktiert wird, und umgekehrt.The goal is to achieve that for every bit, that is, for all m, then at A2 the bit is used or transmitted, if it is punctured at Al, and vice versa.
Beide Algorithmen Al und A2 sollen also für ein gegebenes m beide in den if-Zweig oder beide in den else-Zweig laufen.Both algorithms Al and A2 should therefore both run into the if branch or both into the else branch for a given m.
Dies lässt sich realisieren, wenn für jede Iteration, d. h. für jedes m gilt:This can be realized if for each iteration, i. H. for every m applies:
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
Denn dann ist die Bedingung aus A2, nämlich e2 >= 1 gleichbedeutend mit 1 - ei >= 1, denn daraus folgt: - ei >= 0 und ei <= 0 also gleichbedeutend mit der Bedingung in Al .For then the condition of A2, namely e 2 > = 1, is equivalent to 1 - ei> = 1, because it follows that: - ei> = 0 and ei <= 0 is thus equivalent to the condition in Al.
Die Gleichheit e2 = 1 - ei ist dann gegeben, wenn dies erstens für den Initialwert beim Eintritt in die Schleife gilt, und zweitens die Update-Operationen in den beiden Schleifen im If- und Else-Zweig entsprechend sind.The equality e 2 = 1 - ei is given if, firstly, this applies to the initial value when entering the loop, and, secondly, if the update operations in the two loops in the If and Else branches are corresponding.
"erstens" bedeutet: e2 = 1 - ei beim Schleifeneintritt , Nach Einsetzen der Abhän- gigkeit von einii und eini2 erhält man : sini2 — eminus2 x — einii — eminusi "zweitens" bedeutet, dass die Veränderungen von e sowohl im if-Zweig also auch im else-Zweig gleich sein müssen:"first" means: e 2 = 1 - ei at the loop entry, After inserting the dependence of e ini and e ini2 one obtains: s ini2 - e minus2 x - e ini i - e minus i "second" means that the changes of e in both the if branch and the else branch must be the same:
~*~ ^plusl °minusl ^minus2 und~ * ^ ^ plusl ° minusl ^ minus2 and
°minusl ~"~ ^plus2 ^minus2° minusl ~ "~ ^ plus2 ^ minus2
Durch Einsetzen der Definitionen von eminus und epius aus dem Zitat der Spezifikation kann man verifizieren, dass das dann der Fall ist, wenn in der Zweiten Übertragung die Differenz aus der Anzahl der vorhandenen parity bits minus der in der ersten Übertragung gesendeten parity bits ist. Diese Gleichung soll sowohl für die parity 1 bits und parity 2 bits gelten. Damit ist der Kern der Erfindung, nämlich in der zweiten Übertragung exakt so viele parity bits zu senden, wie bei der ersten Übertragung gefehlt haben auch über den Rate- matchingalgorithmus hergeleitet.By substituting the definitions of e minus and e p i uss from the citation of the specification one can verify that this is the case when, in the second transmission, the difference is the number of parity bits present minus the parity transmitted in the first transmission is bits. This equation should apply to parity 1 bits and parity 2 bits. Thus, the core of the invention, namely to send in the second transmission exactly as many parity bits as were missing in the first transmission, is also derived via the rate matching algorithm.
Damit beide Punktierungsmuster ineinander greifen, soll auch die erste Bedingung erfüllt sein, nämlichSo that both puncturing patterns interlock, the first condition should also be satisfied, namely
Sim2 — sminuS2 J- — einii — eminusiSim2 - s minuS 2 J - e ini i - e minus i
Hierfür gibt es viele Lösungen, für jedes vorgegebene einii kann man ein dazu passendes eini2 bestimmen. Es ist aus praktischen Gründen vorteilhaft, die Definition von einii beizubehalten, da mit dieser Definition bereits gute Ergebnisse in vielen Simulationen erzielt worden sind (selbstverständlich sind aber auch die übrigen Lösungen von der Erfindung um- fasst) . Dann kann man ausrechnen, dass für eini2 gilt:There are many solutions for this, for each given e ini i one can determine a suitable e ini 2. It is, for practical reasons, advantageous to retain the definition of e ini , since this definition has already yielded good results in many simulations (but of course the other solutions are also included in the invention). Then one can calculate that for e ini 2:
em2(r)={X, -\(r+l)-epplluussI'r'^max]I )/mlu"oduecp_Jlus .+le m2 (r) = {X, - \ (r + l) -e p p l l u u s s'r ' ^ max] I) / m lu "od u e c p_Jlus. + l
Dabei wurde schon berücksichtigt, dass der Parameter r für die erste Übertragung auf r=0 gesetzt wird, für die zweiteIt has already been taken into account that the parameter r is set to r = 0 for the first transmission, for the second one
Übertragung aber auf r=l, und dass für die erste Übertragung festgelegt wurde emΛr) = {(Xι -[r. eplus /rmΑ
Figure imgf000022_0001
Transfer but to r = l, and that was set for the first transmission e m Λr) = {(X ι - [r e plus / r mΑ
Figure imgf000022_0001
Mit dieser Wahl der Anzahl der Parity bits und dieser Wahl von eini für die zweite Übertragung kann man erreichen, dass die Muster optimal ineinander greifen.With this choice of the number of parity bits and this choice of e ini for the second transmission, one can achieve that the patterns interact optimally.
Dies ist in der obigen Tabelle in den Spalten 7 und 8 (beide überschrieben mit 2 opt . ) gezeigt. Wieder ist der Wert von e in Abhängigkeit von m angetragen und die ausgewählten Bit sind dargestellt. In der letzen Spalte (1+2 opt) sind die Bit aufgeführt, welche nun entweder in der ersten oder zweiten Übertragung gesendet werden. Wie man sieht wird nun tatsächlich jedes Bit übertragen. Bei der zweiten Übertragung werden exakt diejenigen Bit übertragen, welche in der ersten Über- tragung nicht übertragen wurden. Dadurch wird eine deutliche Verbesserung der Übertragungseigenschaften erreicht.This is shown in the above table in columns 7 and 8 (both overwritten with 2 opt.). Again, the value of e is plotted against m and the selected bits are shown. The last column (1 + 2 opt) lists the bits which are now sent either in the first or second transmission. As you can see, every bit is actually transmitted. In the second transmission, exactly those bits are transmitted which were not transmitted in the first transmission. As a result, a significant improvement in the transmission properties is achieved.
Durch die Erfindung lässt sich also überraschenderweise mit der Anwendung eines für andere Zwecke bereits verwendeten Al- gorithmus eine deutliche Verbesserung der Übertragungseigenschaften erreichen, wenn lediglich bei der Wiederholungsübertragung die Parameter zur Berechnung der Anzahl der Parity 1 und parity 2 bit und die Berechnung von eini angepasst wird. Die Formeln hierfür sind nicht komplexer als die Formeln ge- maß dem Stand der Technik.Surprisingly, with the use of an algorithm already used for other purposes, the invention makes it possible to achieve a marked improvement in the transmission properties if only the parameters for calculating the number of parity 1 and parity 2 bit and the calculation of e ini are used in the retransmission is adjusted. The formulas for this are no more complex than the formulas measured in the prior art.
Es werden vorzugsweise bei der zweiten Übertragung weniger Parity Bits übertragen, als nach dem Stand der Technik vorgesehen. Die übrigen Bit werden dann vorzugsweise mit Systema- tischen Bit aufgefüllt. Dies hat noch einen weiteren Vorteil: Sollte ein Empfänger die Erstübertragung aus irgendwelchen Gründen komplett nicht empfangen z.B. weil eine zugehörige Signalisierungsinformation nicht korrekt empfangen werden konnte, so wird er nur die zweite Übertragung empfangen. Da diese zweite Übertragung nun mehr systematische Bit enthält als nach dem Stand der Technik vorgesehen, lässt sie sich leichter dekodieren, was wiederum die Systemeigenschaften verbessert. Des weiteren liegen auch bei der Detektion der Erst- und Zweit-Übertragung bessere Informationen über die systematischen Bit vor, da von diesen nun einige doppelt (in der ersten und zweiten Übertragung) übertragen werden. Auch dies verbessert, wie bei der Untersuchung von HSDPA gezeigt wurde, die Performanz, also die Dekodierwahrscheinlichkeit. Bei HSDPA wurde eine Verbesserung der Qualität durch sog. SMP (Signal Mapping Priority) erzeugt, dabei wurden systematische Bit im Vergleich und im Unterschied zu parity Bit auf Modula- tionssymbole abgebildet, welche eine bessere Dekodierungsei- genschaft hatten, dadurch wurde eine bessere Empfangsqualität der Systematischen Bits und dadurch bessere Dekodiereigenschaft erreicht. Dieses Verfahren ist aber nur bei höheren Modulationen (z.B. 16 QAM) anwendbar, und daher bei E-DCH so nicht anwendbar. Durch die optimierte Punktierung bei derPreferably, fewer parity bits are transmitted in the second transmission than provided in the prior art. The remaining bits are then preferably filled with systematic bits. This has yet another advantage: If a receiver does not receive the first transmission for any reason whatsoever, eg because an associated signaling information could not be received correctly, it will only receive the second transmission. Since this second transmission now contains more systematic bits than provided by the prior art, it is easier to decode, which in turn reduces the system characteristics improved. Furthermore, there is also better information about the systematic bits in the detection of the first and second transmission, since some of these are now transmitted twice (in the first and second transmission). This, too, improves the performance, ie the probability of decoding, as shown in the investigation of HSDPA. In HSDPA, an improvement in quality was produced by so-called SMP (Signal Mapping Priority), in which systematic bits were mapped in comparison and, in contrast to parity bit, to modulation symbols which had a better decoding property Systematic bits and thereby achieved better decoding property. However, this method is only applicable for higher modulations (eg 16 QAM), and therefore not applicable to E-DCH. Due to the optimized puncturing at the
Wiederholungsübertragung lässt sich aber ein ähnlicher Effekt erzielen, so dass eine ähnliche Verbesserung der Systemleistung erreicht werden kann.Repetition transfer, however, can achieve a similar effect so that a similar improvement in system performance can be achieved.
Diese Erläuterungen der aufwändigen - der Erfindung zu Grunde liegenden - Untersuchungen und Überlegungen sollen lediglich den Hintergrund der komplexen Erfindung und ihrer Ausgestaltungen beleuchten, die Erfindung aber keinesfalls auf bestimmte bevorzugte Ausgestaltungen einschränken.These explanations of the elaborate investigations and considerations underlying the invention are only intended to illuminate the background of the complex invention and its embodiments, but in no way limit the invention to certain preferred embodiments.
Vorzugsweise werden die Punktierungsmuster für den Fall des ersten Datenpaketes und den Fall des Wiederholungsdatenpaketes zueinander verschachtelt.Preferably, the puncturing patterns for the case of the first data packet and the case of the repeat data packet are interleaved with one another.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Datenübertragung im Rahmen eines Hybrid-ARQ Verfahrens zur Realisierung des HSDPA oder des EDCH (E-DCH) eingesetzt.Preferably, the inventive method for data transmission in the context of a hybrid ARQ method for the realization of HSDPA or EDCH (E-DCH) is used.
Wie bereits mehrfach erläutert, werden die in einem Datenpa- ket oder Wiederholungsdatenpaket enthaltenen Paritätsbit gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung durch einen Ratenanpassungsalgorithmus aus den aus der Turbocodierung re- sultierenden Paritätsbit ausgewählt. Werden durch den Ratenanpassungsalgorithmus bestimmte Bit aus einer Menge von Bit ausgewählt, weil nicht alle Bit aus der Menge von Bit übertragen werden oder in einem Datenpaket enthalten sind, so wirkt der Ratenanpassungsalgorithmus als Punktierungsalgorithmus . Die durch den Punktierungsalgorithmus punktierten Bit werden nicht übertragen und sind in dem entsprechenden Datenpaket nicht enthalten. Die übrigen Bit sind in dem entsprechenden Datenpaket enthalten.As already explained several times, according to a preferred embodiment of the invention, the parity bits contained in a data packet or repetition data packet are converted from the turbo coding by a rate matching algorithm. selected parity bit. If certain bits are selected from a set of bits by the rate matching algorithm because all bits are not transferred from the set of bits or are contained in a data packet, then the rate matching algorithm acts as a puncturing algorithm. The punctured by the puncturing algorithm bit are not transmitted and are not included in the corresponding data packet. The remaining bits are contained in the corresponding data packet.
Insbesondere wenn die Punktierungsrate zwischen 1/2 und 5/9 liegt oder die Kodierrate zwischen 2/3 und 3/4 liegt, wird im Rahmen der Erfindung erreicht, dass alle Paritätsbit im ersten Datenpaket oder im ersten Wiederholungsdatenpaket oder im zweiten Wiederholungsdatenpaket genau einmal übertragen werden.In particular, when the puncturing rate is between 1/2 and 5/9 or the coding rate is between 2/3 and 3/4, it is achieved in the invention that all parity bits in the first data packet or in the first repeat data packet or in the second repeat data packet are transmitted exactly once become.
Vorzugsweise liegt die Punktierungsrate des Ratenanpassungsalgorithmus im Bereich zwischen 2/3 und 3/4; das ist der Fall, wenn zwischen 1/2 und 5/9 der Bit punktiert werden. In diesem Fall werden bei der Erstübertragung (und der dritten) zwischen 1/4 und 1/6 der Parity Bits übertragen und in der Zweitübertragung mindestens 4/6 der Parity bits, insgesamt können also in Erst- Zweit- und Dritt-übertragung alle Parity Bit übertragen werden. Bei der Wiederholungsübertragung könnten dabei zwar theoretisch mehr parity bit übertragen werden, nämlich zwischen 4/6 und 3/4. Erfindungsgemäß werden aber nur die von der Erstübertragung und der zweiten Wiederholungsü- bertraung noch fehlenden parity Bit übertragen.Preferably, the puncturing rate of the rate matching algorithm is in the range between 2/3 and 3/4; that is the case when puncturing between 1/2 and 5/9 of the bits. In this case, between 1/4 and 1/6 of the parity bits are transmitted in the first transfer (and the third) and at least 4/6 of the parity bits in the second transfer, so in total, all parity can be transferred in first, second and third transfer Bit are transmitted. In the case of retransmission, theoretically more parity bits could be transmitted, namely between 4/6 and 3/4. According to the invention, however, only the parity bits still missing from the first transmission and the second repetition transmission are transmitted.
Vorzugsweise liegt die Kodierungsrate des Turbocoders unter Berücksichtigung der Ratenanpassung zwischen 2/3 und 3/4.The coding rate of the turbo-coder is preferably between 2/3 and 3/4, taking account of the rate adaptation.
Die Erfindungsmeldung betrachtet insbesondere den Fall, dass zwischen 1/2 und 5/9 der Bit punktiert werden. Dies ent- spricht einer Kodierungsrate zwischen 2/3 und 3/4. Im Rahmen dieser Erfindung wird der Einfluss der sog. Terminierung (Tail Bits) auf die von Turbo-Code generierten Bits nicht näher betrachtet. Wie in UMTS kann man z.B. ein Drittel der Terminierungsbits den Systematischen Bit, den Parity 1 und den Parity 2 Bits zuschlagen. Streng genommen ist die Kodierungsrate durch den Einfluss der Terminierungsbits etwas geringer als angegeben, da man für die Berechnung der Kodierungsrate streng genommen auch die Terminierungsbits berück- sichtigen müsste. Diese Feinheit ist aber für die Erfindung ohne Belang, weshalb beide Berechnungsarten durch die Erfindung umfasst sind. Für die Erfindung ist die Gesamtzahl der Parity 1 und Parity 2 Bits relevant, unabhängig davon ob es sich um „echte" Parity bit handelt oder Terminierungsbit .The invention report particularly considers the case where between 1/2 and 5/9 of the bits are punctured. This speaks a coding rate between 2/3 and 3/4. In the context of this invention, the influence of the so-called tail bits on the bits generated by turbo code is not considered in detail. As in UMTS, for example, one third of the termination bits can be added to the systematic bit, the parity 1 and the parity 2 bits. Strictly speaking, the coding rate is slightly less than specified due to the influence of the termination bits, since, strictly speaking, the termination bits would also have to be taken into account for the calculation of the coding rate. However, this fineness is irrelevant to the invention, which is why both types of calculation are encompassed by the invention. For the invention, the total number of parity 1 and parity 2 bits is relevant, regardless of whether they are "real" parity bits or termination bits.
Selbstverständlich umfasst die Erfindung auch Datenübertragungen, bei denen neben den genannten Punktierungsraten oder Koderaten beliebige andere Punktierungsraten oder Koderaten zum Einsatz kommen, wobei bei den anderen Punktierungsraten oder Koderaten auch beliebige andere Ratenanpassungsverfahren oder Initialwerte für die Fehlervariable eingesetzt werden können. Insbesondere liegen Datenübertragungen im Rahmen der Erfindung, bei denen bei einer Punktierungsrate zwischen 1/2 und 5/9 eine Ratenanpassung oder Bitauswahl gemäß den Verfah- rensansprüchen angewendet wird, und bei denen bei anderenOf course, the invention also encompasses data transmissions in which, in addition to the stipulated puncturing rates or code rates, any other puncturing rates or code rates are used, wherein any other rate adaptation methods or initial values for the error variable can be used at the other puncturing rates or code rates. In particular, there are data transfers within the scope of the invention in which, at a puncturing rate between 1/2 and 5/9, rate matching or bit selection according to the method claims is applied, and in others
Punktierungsraten eine Ratenanpassung oder Bitauswahl gemäß dem Stand der Technik, insbesondere gemäß dem Ratenanpassungsalgorithmus gemäß dem derzeit aktuellen UMTS-Standard (siehe oben) verwendet wird.Puncturing rates, a rate adaptation or bit selection according to the prior art, in particular according to the rate matching algorithm according to the currently current UMTS standard (see above) is used.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch entsprechend eingerichteter Sender, der insbesondere eine Mobilstation oder eine Basisstation umfasst, und ein hardwaretechnisch und/oder softwaretech- nisch entsprechend eingerichteter Empfänger, der insbesondere eine Basisstation oder eine Mobilstation umfasst. Der Sender umfasst eine Prozessoreinrichtung, die derart eingerichtet ist,Within the scope of the invention is also a hardware and / or software technically appropriately arranged transmitter, which comprises in particular a mobile station or a base station, and a hardware and / or software technically appropriately configured receiver, which comprises in particular a base station or a mobile station. The transmitter comprises a processor device which is set up in such a way
- dass Daten durch eine Turbo-Codierung in systematische Bit und Paritätsbit umgesetzt werden, - dass von dem Sender an einen Empfänger ein erstes Datenpaket gesendet wird, das die systematischen Bit enthält und einen Teil der Paritätsbit enthält, undin that data is converted into systematic bits and parity bits by a turbo-coding, that a first data packet containing the systematic bits and containing a part of the parity bits is sent by the transmitter to a receiver, and
- dass bei Vorliegen einer entsprechenden Aufforderung des Empfängers mindestens ein Wiederholungsdatenpaket an den Emp- fänger gesendet wird, das keine Paritätsbit enthält, die im ersten Datenpaket enthalten sind.if at least one repetition data packet is sent to the receiver that does not contain any parity bits contained in the first data packet if there is a corresponding request from the recipient.
Der Empfänger zum Empfang von Daten in Form von Datenpaketen, wobei die Daten durch eine Turbo-Codierung in systematische Bit und Paritätsbit umgesetzt sind, umfasst eine Prozessoreinrichtung, die derart eingerichtet ist,The receiver for receiving data in the form of data packets, the data being converted by a turbo-coding into systematic bits and parity bits, comprises a processor device which is set up in such a way that
- dass ein erstes Datenpaket, das die systematischen Bit und einen Teil der Paritätsbit enthält, empfangen wird,that a first data packet containing the systematic bit and a part of the parity bit is received,
- dass ein Widerholungsdatenpaket vom Sender angefordert wird, wenn das erste Datenpaket empfangsseitig nicht korrekt decodiert wird, und- That a retry data packet is requested by the transmitter, if the first data packet is not decoded correctly on the receiving side, and
- dass ein gesendetes Wiederholungsdatenpaket empfangen wird, das keine Paritätsbit enthält, die im ersten Datenpaket enthalten sind.- Receiving a transmitted repeat data packet containing no parity bits contained in the first data packet.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele einer paketorientierten Datenübertragung in einem Mobilfunksystem erläutert, wobei die vorliegende Erfin- düng selbstverständlich nicht auf Mobilfunksysteme beschränkt ist, sondern allgemein in jeder Art von Kommunikationssystemen eingesetzt werden kann, in denen insbesondere ein ARQ- Verfahren zur Datenübertragung vorgesehen ist. Figur 1 zeigt eine Darstellung zur Verdeutlichung der Signalverarbeitung gemäß einem paketorientierten ARQ-Verfahren,The present invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings with reference to preferred embodiments of a packet-oriented data transmission in a mobile radio system, the present invention, of course, is not limited to mobile systems, but can generally be used in any type of communication systems, in particular an ARQ method is provided for data transmission. FIG. 1 shows a representation to clarify the signal processing according to a packet-oriented ARQ method,
Figur 2 zeigt eine Darstellung zur Verdeutlichung der Kommu- nikation in einem Mobilfunksystem.FIG. 2 shows a representation to clarify the communication in a mobile radio system.
Wie bereits zuvor erläutert worden ist, wird nachfolgend davon ausgegangen, dass mit Hilfe der vorliegenden Erfindung eine paketorientierte Datenübertragung in einem Mobilfunksys- tem, wie es beispielsweise schematisch in Figur 2 gezeigt ist, realisiert werden soll. Dabei ist in Figur 2 beispielhaft die Kommunikation zwischen einer Basisstation 1 und einer Mobilstation 2 eines Mobilfunksystems, z.B. eines UMTS- Mobilfunksystems, dargestellt. Die Übertragung von Informati- onen von der Basisstation 1 zu der Mobilstation 2 erfolgt ü- ber den so genannten "Downlink"-Kanal DL, während die Übertragung der Informationen von der Mobilstation 2 zu der Basisstation 1 über den so genannten "Uplink"-Kanal UL erfolgt.As has already been explained above, it is assumed below that with the aid of the present invention, a packet-oriented data transmission in a mobile radio system, as shown schematically, for example, in FIG. 2, is to be realized. In this case, the communication between a base station 1 and a mobile station 2 of a mobile radio system, e.g. a UMTS mobile radio system, shown. The transmission of information from the base station 1 to the mobile station 2 takes place via the so-called "downlink" channel DL, while the transmission of the information from the mobile station 2 to the base station 1 takes place via the so-called "uplink" channel UL is done.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand einer paketorientierten Datenübertragung von der Basisstation 1 an die Mobilstation 2, d.h. anhand einer paketorientierten Datenübertragung über den "Downlink"-Kanal erläutert, wobei die vorliegende Erfindung jedoch analog auf eine Datenübertragung über den "Uplink"-Kanal anwendbar ist. Des Weiteren wird die vorliegende Erfindung nachfolgend anhand der in dem jeweiligen Sender durchzuführenden Signalverarbeitungsmaßnahmen erläutert, wobei jedoch zu beachten ist, dass in dem jeweiligen Empfänger zur Auswertung der auf diese Wei- se senderseitig verarbeiteten Daten eine entsprechende Signalverarbeitung in umgekehrter Reihenfolge erforderlich ist, so dass von der vorliegenden Erfindung nicht nur die Senderseite, sondern auch die Empfängerseite betroffen und umfasst ist. Im Empfänger wird zwar keine Punktierung vorgenommen in dem Sinne, dass aus einem Bitstrom Bit ausgewählt werden, die dann nicht übertragen werden. Aber der Empfänger realisiert vorzugsweise einen entsprechenden Algorithmus, der berücksichtigt, welche Bit punktiert, also nicht übertragen wurden, um die Beziehung der tatsächlich übertragenen Bit zu den Bit des ursprünglichen kodierten Bitstrom korrekt festzustellen. Die punktieren Bit können natürlich nicht wiederhergestellt werden, aber es wird empfangsseitig die Identität der übertragenen Bit korrekt festgestellt, um sie für die Dekodierung korrekt verwenden zu können.The present invention is explained below by way of example with reference to a packet-oriented data transmission from the base station 1 to the mobile station 2, ie based on a packet-oriented data transmission via the "downlink" channel, but the present invention applies analogously to a data transmission over the "uplink" channel is. Furthermore, the present invention is explained below with reference to the signal processing measures to be carried out in the respective transmitter, wherein, however, it is to be noted that corresponding signal processing in reverse order is required in the respective receiver for evaluating the data processed in this way on the transmitter side, so that Not only the transmitter side but also the receiver side is concerned and encompassed by the present invention. Although no puncturing is made in the receiver in the sense that bits are selected from a bit stream, the then not be transferred. However, the receiver preferably implements a corresponding algorithm that takes into account which bits have been punctured, that is, not transmitted, to correctly determine the relationship of the actual transmitted bits to the bits of the original coded bitstream. Of course, the punctured bits can not be recovered, but at the receiving end, the identity of the transmitted bits is correctly detected in order to use them correctly for decoding.
In Figur 1 ist die Signalverarbeitung der in den Datenpaketen zu übertragenden Daten- und Headerinformationen nach einem Hybrid-ARQ-Verfahren dargestellt .FIG. 1 shows the signal processing of the data and header information to be transmitted in the data packets according to a hybrid ARQ method.
Auf der Headerseite werden die von einem Funktionsblock 3 erzeugten Headerinformationen einem Funktionsblock 12 zugeführt, welcher dafür sorgt, dass sämtliche Header von allen Datenpaketen, die in ein und demselben Funkpaket gesendet werden sollen, zu einem einzigen Header zusammengefasst wer- den (sogenannte "Header Concatenation") . Ein Funktionsblock 13 fügt den daraus resultierenden Headerinformationen CRC- Bits zur Headererkennung hinzu. Anschließend wird von einem Funktionsblock 14 eine Kanalcodierung und von einem Funktionsblock 15 eine Ratenanpassung des daraus resultierenden Bitstroms durchgeführt. Ein Interleaver 16 bewirkt, dass die ihm zugeführten Symbole bzw. Bits auf bestimmte Art und Weise umgeordnet und zeitlich gespreizt werden. Die von dem Interleaver 16 ausgegebenen Datenblöcke werden von einem Funktionsblock 17 den einzelnen Sende- bzw. Funkrahmen zugeordnet (sogenannte "Radio Frame Segmentation") . Die Kodierung der Headerinformation ist allerdings für die Erfindung nur von untergeordneter Bedeutung.On the header side, the header information generated by a function block 3 is supplied to a function block 12, which ensures that all headers of all data packets to be sent in one and the same radio packet are combined into a single header (so-called header concatenation "). A function block 13 adds CRC bits for header recognition to the resulting header information. Subsequently, a channel coding is carried out by a function block 14 and a rate adaptation of the resulting bit stream by a function block 15. An interleaver 16 causes the symbols or bits supplied to it to be reordered and time-spread in a specific manner. The data blocks output by the interleaver 16 are assigned by a function block 17 to the individual transmission or radio frames (so-called "radio frame segmentation"). However, the coding of the header information is only of secondary importance for the invention.
Auf der Datenseite ist ebenso ein Funktionsblock 4 zum Hinzu- fügen von CRC-Bits vorgesehen. Ein Funktionsblock 5 dient zur Aufspaltung der einem Kanalcodierer 6 zugeführten Daten derart, dass von dem Kanalcodierer 6 stets eine auf eine bestimmte Bitanzahl beschränkte Codierung durchgeführt werden kann .On the data side, a function block 4 is also provided for adding CRC bits. A function block 5 is used for Splitting the data supplied to a channel coder 6 in such a way that the channel coder 6 can always carry out a coding limited to a certain number of bits.
Durch die von dem Kanalcodierer 6 durchgeführte Kanalcodierung wird den eigentlich zu sendenden Daten redundante Information hinzugefügt. Das hat zur Folge, dass mehrere nacheinander gesendete Datenpakete Bits mit gleichem Informationsur- sprung aufweisen.The channel coding performed by the channel coder 6 adds redundant information to the data actually to be transmitted. As a result, several data packets transmitted one after the other have bits with the same informational origin.
Die von dem Kanalcodierer 6 ausgegebenen Bits werden einem Funktionsblock 19 zugeführt, welcher durch Ausblenden bzw. Weglassen einzelner Bits (so genannte Punktierung) oder durch Wiederholen einzelner Bits (so genannte Repetierung) die Bitrate des Bitstroms entsprechend einstellt. Von einem anschließenden Funktionsblock 9 können dem Datenstrom sogenannte DTX-Bits ("Discontinuous Transmission") hinzugefügt werden. Des Weiteren sind auch auf der Datenseite Funktionsblö- cke 10 und 11 vorgesehen, welche dieselben Funktionen wie die auf der Headerseite vorgesehenen Funktionsblöcke 16 und 17 wahrnehmen .The bits output by the channel coder 6 are applied to a function block 19 which adjusts the bit rate of the bit stream by fading individual bits (so-called puncturing) or by repeating individual bits (so-called repetition). From a subsequent function block 9 so-called DTX bits ("Discontinuous Transmission") can be added to the data stream. Furthermore, function blocks 10 and 11 are also provided on the data page, which function in the same way as the function blocks 16 and 17 provided on the header side.
Abschließend werden die auf der Daten- und Headerseite ausge- gebenen Bits von einem Funktionsblock 18 auf den jeweils vorhanden physikalischen Übertragungs- bzw. Sendekanal abgebildet bzw. gemultiplexed (so genanntes "Multiplexing") und mit Hilfe einer geeigneten Modulation, beispielsweise einer QAM- Modulation, an den Empfänger übertragen.Finally, the bits output on the data and header side are mapped or multiplexed (so-called "multiplexing") by a function block 18 to the respectively present physical transmission channel and by means of a suitable modulation, for example a QAM modulation , transmitted to the receiver.
Bei dem Hybrid-ARQ-Typ I-Verfahren wird bei einem fehlerhaften Empfang bzw. einer fehlerhaften Decodierung eines Datenpakets durch den Empfänger ein Wiederholungsdatenpaket angefordert, welches mit dem zuvor gesendeten und fehlerhaft emp- fangenen Datenpaket ganz oder teilweise identisch ist. Abhän- gig davon, ob das Wiederholungsdatenpaket weniger oder gleich viele Daten wie das ursprüngliche Datenpaket aufweist, wird von einer vollen oder partiellen Wiederholung gesprochen. Das Datenpaket und das jeweilige Wiederholungsdatenpaket weisen somit Bits mit einem zumindest teilweise gleichen Informationsursprung auf. Der Empfänger kann somit durch gemeinsame Auswertung des ursprünglich gesendeten Datenpakets sowie der angeforderten nachfolgenden Wiederholungsdatenpakete die ursprünglich gesendete Information mit besserer Qualität wie- dergewinnen.In the case of the hybrid ARQ type I method, in the event of erroneous receipt or incorrect decoding of a data packet by the receiver, a retry data packet is requested which is wholly or partially identical to the data packet previously sent and incorrectly received. depend Whether the retry data packet has less or the same amount of data as the original data packet is called a full or partial retry. The data packet and the respective repetition data packet thus have bits with an at least partially identical information origin. The receiver can thus recover the originally transmitted information with better quality by jointly evaluating the originally transmitted data packet and the requested subsequent repetition data packets.
Die vorliegende Erfindung betrifft im Wesentlichen den in Figur 1 gezeigten Funktionsabschnitt 19. Dieser Funktionsabschnitt 19 umfasst einen Funktionsblock 20, welcher in Abhän- gigkeit von einer Ansteuerung durch den Funktionsblock 3 die von dem vorgeschalteten Kanalcodierer 6 ausgegebenen codierten Bits auf mindestens zwei parallele Teilbitströme aufteilt, welche jeweils separat, d.h. unabhängig voneinander, einer Ratenanpassung unterzogen werden. In Figur 1 sind dies- bezüglich drei Teilbitströme A-C dargestellt, wobei für jeden Teilbitstrom ein Funktionsblock 21-23 zur Durchführung einer entsprechenden Ratenanpassung, d.h. zur Punktierung oder Repetierung einzelner Bits, vorgesehen ist. Auf diese Weise entstehen mehrere unterschiedlich codierte parallele Teilbit- ströme, welche einem weiteren Funktionsblock 24 zugeführt werden. Dieser weitere Funktionsblock 24 hat die Aufgabe, die einzelnen Bits der parallelen Bitströme in derselben Reihenfolge, welche von dem Funktionsblock 20 für die Bitseparation, d.h. für die Aufteilung auf einzelnen parallelen Teilbit- ströme, verwendet worden ist, aufzusammeln (Bitkollek-tion) . Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sich insgesamt die Reihenfolge der nach der Ratenanpassung übrig gebliebenen Bits nicht ändert. Wie bereits zuvor erläutert worden ist, kann die für die einzelnen Teilbitströme A-C vorgesehene Ratenanpassung durch die Funktionsblöcke 21-23 vollkommen unabhängig voneinander erfolgen. Insbesondere können auch die Bits eines oder mehrerer Teilbitströme überhaupt keiner Punktierung oder Repetierung unterzogen werden. Insgesamt ist die Ratenanpassung der einzelnen parallelen Teilbitströme A-C so zu wählen, dass von dem gesamten Funktionsabschnitt 19 auf den von dem Funktionsblock 6 ausgegebenen kanalcodierten Bitstrom pro Datenpaket bzw. Wiederholungsdatenpaket ein gewünschtes Ratenanpassungsmuster angewendet wird. Mit der in Figur 1 gezeigten Realisierung des Funktionsabschnitts 19 mit mehreren parallel durchgeführten Ratenanpassungen kann eine äußerst hohe Flexibilität bei der Codierung erzielt werden.The present invention essentially relates to the functional section 19 shown in FIG. 1. This functional section 19 comprises a functional block 20 which, depending on an activation by the functional block 3, divides the coded bits output by the upstream channel coder 6 into at least two parallel partial bit streams. which are each separately, ie independently, subjected to a rate adjustment. In FIG. 1, three partial bit streams AC are shown, wherein for each partial bit stream a functional block 21-23 is provided for carrying out a corresponding rate adaptation, ie for puncturing or repetition of individual bits. In this way, a plurality of differently coded parallel Teilbit- streams, which are supplied to another functional block 24. This further function block 24 has the task of collecting the individual bits of the parallel bit streams in the same sequence which was used by the function block 20 for the bit separation, ie for the division onto individual parallel partial bit streams (bit collection). This ensures that overall the order of bits left after rate matching does not change. As has already been explained above, the rate adaptation provided by the individual sub-bit streams AC by the function blocks 21-23 can take place completely independently of one another. In particular, the bits of one or more sub-bit streams can not undergo puncturing or repetition at all. Overall, the rate matching of the individual parallel partial bit streams AC is to be selected so that a desired rate matching pattern is applied by the entire functional section 19 to the channel-coded bit stream output by the function block 6 per data packet or repetition data packet. With the realization of the functional section 19 shown in FIG. 1 with a plurality of rate adjustments carried out in parallel, extremely high flexibility in the coding can be achieved.
Der Funktionsabschnitt 19 ist derart ausgestaltet, dass er in Abhängigkeit von der Ansteuerung durch den Funktionsblock 3 auf die Bits eines Wiederholungsdatenpakets ein anderes Ratenanpassungsmuster als auf die Bits des entsprechenden ur- sprünglich gesendeten Datenpakets anwendet. D.h. dem Funktionsabschnitt 19 wird von dem Funktionsblock 3 mitgeteilt, ob von dem jeweiligen Empfänger ein Wiederholungsdatenpaket angefordert worden ist, wobei der Funktionsabschnitt 19 in diesem Fall die von den einzelnen Funktionsblöcken 21-23 reali- sierten Ratenanpassungsmuster derart wählt bzw. einstellt, dass insgesamt die Bits des Wiederholungsdatenpakets mit einem anderen Ratenanpassungsmuster als die Bits des zu Grunde liegenden ursprünglich gesendeten Datenpakets verarbeitet werden.The functional section 19 is designed in such a way that, depending on the control by the function block 3, it applies a different rate matching pattern to the bits of a repetition data packet than to the bits of the corresponding originally transmitted data packet. That the function section 3 is informed by the function block 3 whether a repetition data packet has been requested by the respective receiver, wherein the function section 19 in this case selects or sets the rate adaptation pattern realized by the individual function blocks 21-23 such that the total bits of the retry data packet are processed with a different rate matching pattern than the bits of the underlying originally transmitted data packet.
Die insgesamt von dem Funktionsabschnitt 19 realisierte Ratenanpassung kann beispielsweise gemäß dem Ratenanpassungsalgorithmus, welcher an sich bereits aus dem Stand der Technik (siehe oben) bekannt ist, durchgeführt werden. Die soeben erläuterten Funktionsabschnitte, insbesondere derThe total rate adaptation realized by the functional section 19 can be carried out, for example, according to the rate matching algorithm, which is already known per se from the prior art (see above). The just explained functional sections, in particular the
Funktionsabschnitt 19, kann dabei so eingerichtet sein, dass eine oder mehrere der folgenden Ausgestaltungen in die Praxis umgesetzt werden:Functional section 19 may be arranged so that one or more of the following embodiments are put into practice:
- Zur Datenübertragung in Form von Datenpaketen werden die Daten durch eine Kanalcodierung, insbesondere eine Turbo- Codierung, in systematische Bit und Paritätsbit umgesetzt. Von dem Sender wird an den Empfänger ein erstes Datenpaket gesendet, das die systematischen Bit und einen Teil der Paritätsbit enthält. Bei Vorliegen einer entsprechenden Aufforderung des Empfängers (2) wird mindestens ein Wiederholungsdatenpaket an den Empfänger (2) gesendet, das die Paritätsbit enthält, die im ersten Datenpaket nicht enthalten sind.For data transmission in the form of data packets, the data is converted into systematic bits and parity bits by channel coding, in particular turbo coding. The sender sends to the receiver a first data packet containing the systematic bits and part of the parity bits. If there is a corresponding request from the receiver (2), at least one retry data packet is sent to the receiver (2) containing the parity bits not contained in the first data packet.
- Das Wiederholungsdatenpaket enthält keine Paritätsbit, die im ersten Datenpaket enthalten sind.The retry data packet contains no parity bits contained in the first data packet.
- Das Wiederholungsdatenpaket enthält neben den Paritätsbit, die im ersten Datenpaket nicht enthalten sind, systematischeThe retry data packet contains systematic parity bits not included in the first data packet
Bit.Bit.
- Die Kodierungsrate des Turbocoders liegt unter Berücksichtigung der Ratenanpassung zwischen 2/3 und ^.- The coding rate of the turbo coder is between 2/3 and ^ considering the rate adaptation.
- Die in einem Datenpaket oder Wiederholungsdatenpaket enthaltenen Paritätsbit werden durch einen Ratenanpassungsalgorithmus aus den aus der Turbocodierung resultierenden Paritätsbit ausgewählt.The parity bits contained in a data packet or repetition data packet are selected by a rate matching algorithm from the turbo-coding resulting parity bits.
- Die Punktierungsrate des Ratenanpassungsalgorithmus liegt zwischen H und 1/3.The puncturing rate of the rate matching algorithm is between H and 1/3.
- Der Initialwert der Fehlervariablen des Ratenanpassungsal- gorithmus wird derart gewählt, dass das Wiederholungsdatenpa- ket keine Paritätsbits enthält, die im ersten Datenpaket enthalten sind.The initial value of the error variable of the rate matching algorithm is selected such that the repeat data packet ket contains no parity bits contained in the first data packet.
- Der Ratenanpassungsalgorithmus enthält folgende Verfahrens- schritte: a) Setzen der Fehlervariablen auf den Initialwert b) Setzen des Bitindex auf das erste Bit c) Subtraktion des Erniedrigungswertes der Fehlervariablen von der Fehlervariablen. d) Falls die Fehlervariable kleiner oder gleich 0 ist durchführen der Schritte e) bis f) e) Punktieren des durch den Bitindex angezeigten Bit f) Addition des Erhöhungs-Wert zur Fehlervariablen g) Erhöhen des Bitindex h) wiederholen der Schritte c) bis g) , bis der Bitindex die Anzahl der zu verarbeitenden Bit überschreitet.- The rate matching algorithm contains the following process steps: a) Setting the error variable to the initial value b) Setting the bit index to the first bit c) Subtracting the value of the reduction of the error variable from the error variable. d) If the error variable is less than or equal to 0, perform steps e) to f) e) puncturing the bit index indicated by the bit index f) adding the increment value to the error variable g) incrementing the bit index h) repeating steps c) through g ) until the bit index exceeds the number of bits to be processed.
- Für den Einsatz des Ratenanpassungsalgorithmus zur Auswahl der im ersten Datenpaket enthaltenen Paritätsbit gilt: βm,(r) = {(x, - Lr -^5 /rmJ-lJmodβ, J+I und im Wiederholungsdatenpaket enthaltenen Paritätsbit gilt : emι(r) = {xι
Figure imgf000033_0001
+ l) -eplus /ramκ] )modeplus}+l r wobei gilt :For the use of the rate matching algorithm for selecting the parity bits contained in the first data packet, the following applies: β m , (r) = {(x, -Lr - ^ 5 / r m J-1 J mod, J + I and the parity bit contained in the repetition data packet: e mι (r) = {x ι
Figure imgf000033_0001
+ l) -e plus / r amκ ]) mode plus } + l r where:
eιm(r) = der Initialwert für die Fehlervariable; r= 0, falls der Ratenanpassungsalgorithmus in Zusammenhang mit dem ersten Datenpaket angewendet wird; r= 1, falls der Ratenanpassungsalgorithmus in Zusammenhang mit dem Wiederholungsdatenpaket angewendet wird.e ιm (r) = the initial value for the error variable; r = 0 if the rate matching algorithm is applied in conjunction with the first data packet; r = 1 if the rate matching algorithm is used in conjunction with the repeat data packet.
Empfangsseitig werden das erste Datenpaket und das Widerho- lungsdatenpaket zusammen, insbesondere durch ein so genanntes combining (Zusammenfassen) auch soft combining (zusammenfassen der soft-decission Werte, also Zusammenfassen der Wahr- scheinlichkeiten, dass einzelne Bit der Wert 1 bzw. 0 haben), decodiert .On the receive side, the first data packet and the cancellation data packet are combined, in particular by combining (combining) and also soft combining (summarizing the soft-decission values, that is to say combining the truth values). the fact that individual bits have the value 1 or 0) is decoded.
Die soeben erläuterten Ausgetaltungen eignen sich insbesonde- re für den Fall, dass die Kodierungsrate im Bereich zwischen 2/3 und 1/2 ist; das ist der Fall, wenn zwischen 1/2 und 1/3 der Bit punktiert werden. In diesem Fall werden bei der Erstübertragung zwischen 1/4 und 1/2 der parity Bits übertragen und in der Zweitübertragung mindestens 3/4 der Parity bits, insgesamt können also in Erst- und Zweitübertragung alle Parity Bit übertragen werden. Bei höheren Kodierungsraten als 2/3 ist dies nicht mehr der Fall, deshalb werden die oben angegebenen Formeln dann vorzugsweise nicht direkt angewandt. Es ist dann insbesondere nicht mehr möglich für die Zweit- Übertragung genau die Parity Bit auszuwählen, die in derThe embodiments just explained are particularly suitable for the case where the coding rate is in the range between 2/3 and 1/2; this is the case when puncturing between 1/2 and 1/3 of the bits. In this case, between 1/4 and 1/2 of the parity bits are transmitted during the first transmission and at least 3/4 of the parity bits in the second transmission, so that all parity bits can be transmitted in the first and second transmission. At higher coding rates than 2/3, this is no longer the case, so the formulas given above are then preferably not applied directly. In particular, it is then no longer possible for the second transmission to select exactly the parity bits that are used in the second transmission
Erstübertragung nicht übertragen wurden, da nicht alle fehlenden in der Zweitübertragung übertragen werden können. Allerdings kann der Startwert eini vorzugsweise so gewählt werden, dass sich eine möglichst geringe Überlappung zwischen den Parity Bits, die beim ersten und zweiten Mal gesendet werden, ergibt.Initial transmission were not transmitted because not all missing in the secondary transmission can be transmitted. However, the starting value e ini may preferably be selected such that the least possible overlap results between the parity bits which are transmitted on the first and second times.
Im Folgenden werden aber Lösungsmöglichkeiten auch für diesen Fall angegeben:In the following, however, solutions are also given for this case:
Es ist in diesem Fall unmöglich, bereits nach der zweiten Ü- bertragung alle Parity Bit zu übertragen. Nach der dritten Übertragung kann das aber wieder möglich sein. Zweckmäßigerweise verwendet man bei einer Kodierungsrate die nicht allzu weit über 2/3 liegt, für die dritte Übertragung wieder eineIn this case it is impossible to transmit all parity bits after the second transmission. But this can be possible again after the third transmission. Conveniently, one uses at a coding rate that is not too much over 2/3, for the third transmission again one
Übertragung, die die systematischen Bit priorisiert; dies ist bereits so im Standard vorgesehen. Die Punktierungsmuster für die 1. und 3. Übertragung werden dabei gegeneinander verschoben. Es ist durch geeignete Wahl des Parameters eini für die 3. Übertragung möglich, zu erreichen, dass die Menge der Parity bit, die in der 1. und 3. Übertragung zusammengenommen übertragen werden, eine ähnliche Verteilung (ein ähnliches Muster) aufweisen, wie eine einzelne Übertragung, bei der a- ber doppelt so viele Bit übertragen werden. Die zweite Übertragung kann nun so optimiert werden, dass bei ihr genau diejenigen Bit übertragen werden, die weder in der ersten, noch in der dritten Übertragung übertragen werden. Dabei lassen sich die oben genannten Formeln in analoger Weise einsetzen, wobei natürlich berücksichtigt wird, dass in der ersten und dritten Übertragung zusammengenommen doppelt so viele Parity Bit übertragen werden, wie in der ersten Übertragung alleine. Die Formeln für die optimale Wahl der in der zweiten Übertragung zu übertragenen Parity 1 Bit und Parity 2 Bit lässt sich dann folgendermaßen herleiten: Bestimme eine äquivalente Ra- tenanpasung, die die Parity 1 und Parity 2 Bit auswählt, die in der ersten oder dritten Übertragung übertragen werden. Die Anzahl der übertragenen Bit entspricht dabei der Summe, der Wert von eini soll entsprechend bestimmt werden. Ggf. soll man den Wert von eini für die dritte Übertragung passend so wählen (in Relation zum Wert von eini für die erste Übertragung) , dass diese beide Übertragungen so zusammengefasst wer- den können, das sich ein Gesamtübertragungsmuster ergibt, wie bei einer einzigen Übertragung. Anhand dem für dieses zusam- mengefassten Musters lässt sich dann wie oben beschrieben der Wert für die Anzahl der zu übertragenden Parity 1 und parity 2 Bit und der Wert von eini für die zweite Übertragung bestimmen.Transmission that prioritizes the systematic bit; this is already provided in the standard. The puncturing patterns for the 1st and 3rd transmission are shifted against each other. It is possible, by suitable choice of the parameter e ini for the 3rd transmission, to achieve that the amount of parity bits transmitted in the 1st and 3rd transmission together is a similar distribution (a similar one) Pattern), such as a single transmission, but with twice as many bits being transmitted. The second transmission can now be optimized to transmit exactly those bits that are transmitted neither in the first transmission nor in the third transmission. In this case, the above-mentioned formulas can be used in an analogous manner, whereby, of course, it is taken into account that twice as many parity bits are transmitted in the first and third transmission as in the first transmission alone. The formulas for the optimal choice of the parity 1 bit and parity 2 bit to be transmitted in the second transmission can then be derived as follows: Determine an equivalent rate fitting that selects the parity 1 and parity 2 bits that are used in the first or third transmission be transmitted. The number of transmitted bits corresponds to the sum, the value of eini should be determined accordingly. Possibly. If one chooses the value of one for the third transmission appropriately (in relation to the value of one for the first transmission), these two transmissions can be grouped together to give a total transmission pattern, as in a single transmission. The value for the number of parity 1 and parity 2 bits to be transmitted and the value of one for the second transmission can then be determined on the basis of the pattern combined for this.
Im Kapitel 4.5.4.3 wird in Tabelle 10 festgelegt, wie dann daraus die Parameter epius, eminus und X1 für die systematischen Bit, die parity 1 Bit (erste Paritätsbit) und die parity 2 bit (zweite Paritätsbit) für den Ratematchingalgorithmus berechnet werden:
Figure imgf000036_0001
In chapter 4.5.4.3 it is defined in table 10, how then out of it the parameters e p i us , e minus and X 1 for the systematic bits, the parity 1 bit (first parity bit) and the parity 2 bit (second parity bit) for the Ratematching algorithm can be calculated:
Figure imgf000036_0001
Zur Vereinfachung der Nomenklatur führen wir den Parameter a ein, der den Wert 2 für die Parity 1 Bit annimmt und den Wert 1 für die Parity 2 Bit. Dann gilt für beide Arten von Parity Bit für den hier betrachteten Fall der Punktierung: eplus= a Np und eminus = a abs ( Np - Nt,p)= a ( Np - Nt,p)To simplify the nomenclature, we introduce the parameter a, which takes the value 2 for the parity 1 bit and the value 1 for the parity 2 bits. Then, for both types of parity bits, for the case of puncturing considered here: eplus = aN p and eminus = a abs (N p -N t , p ) = a (N p -N t , p )
Dabei sind Npi und Np2 bzw. verallgemeinert Np die Anzahl der Parity 1 bzw. Parity 2 Bit vor der Ratenanpassung, Nt,pi und N t,P2 bzw. verallgemeinert N t,P die Anzahl der übertragenen Parity 1 bzw. Parity 2 Bit. Die Aufgabe besteht nun darin, die dritte Übertragung so zu parametrieren, dass in der ersten und dritten Übertragung zusammengenommen die gleichen Bit ü- bertragen werden, wie bei einer Übertragung, die doppelt so viele Parity Bit überträgt, sowie die Parameter für diese hypothetische Übertragung zu bestimmen. Wenn nötig werden die bei dieser hypothetischen Übertragung verwendeten Parameter mit dem Index h gekennzeichnet. Bei einer solchen Übertragung würde der Wert eminus auf a ( Np - 2Nt,p) gesetzt werden, da dabei doppelt so viele Bit übertragen werden, der Wert eplus wäre aber unverändert.In this case, N pi and N p2 or generalize N p the number of parity 1 or parity 2 bits before the rate adaptation, N t , p i and N t , P 2 or generalizes N t , P the number of transmitted parity 1 or parity 2 bits. The task now is to parameterize the third transmission in such a way that in the first and third transmission together the same bits are transmitted as in a transmission which transmits twice as many parity bits as well as the parameters for this hypothetical transmission determine. If necessary, the parameters used in this hypothetical transmission are indicated by the index h. In such a transfer, the value eminus would be set to a ( Np -2N t , p ) since twice as many bits are transferred, but the eplus value would be unchanged.
Wir formulieren den Algorithmus weiter um zum Algorithmus A3:We formulate the algorithm further to the algorithm A3:
Algorithmus für Analyse der kombinierten Übertragung, genanntAlgorithm for analysis of combined transmission, called
A3: e = eini - epius -- Initialisierung des Startwertes m = 1 -- m ist Zähler f. die BitA3: e = e ini - e p i us - initialization of the starting value m = 1 - m is counter f. the bits
^ e T epius Sminu — Erhöhung u. Erniedrigung der^ e T e p ius Sminu - increase u. Humiliation of the
Fehlervariablen do while m <= X1 if e >= 1 then — Überprüfung Punktierung/Verwendung des bit m verwende bit X1,m e = e - epius -- Erniedrigung der Fehlervariablen eise punktiere bit X1,m end if m = m + 1 -- nächstes Bit end doError variables do while m <= X 1 if e> = 1 then - check punctuation / use of the bit m use bit X 1 , m e = e - e p i us - decrease the error variables else dot bit X 1 , m end if m = m + 1 - next Bit end do
Wie man bei Betrachtung des Algorithmus A2 leicht sieht, wird der Wert von e bei jedem nicht übertragenen, also punktierten Bit um den Wert eplus-eminus = a Np - a ( Np - Nt,p) = a Nt,p erhöht. Bei jedem übertragenen Bit wird e um um den Wert emi- nus = a Np erniedrigt. Der Erniedrigungswert ist bei der ersten, dritten und hypothetischen Übertragung gleich, der Erhöhungswert aber bei der hypothetischen Übertragung doppelt so gross. Es ergibt sich, wenn man den Wert von e über m aufträgt jeweils eine Sägezahnähnliche Kurve, wobei die Höhe der Zacken gleich ist, die Steilheit der Zacken aber für die hypothetische Kurve doppelt so groß und somit auch die Anzahl der Zacken. Jedem Zacken entspricht dabei ein übertragenes Bit. Ziel ist es , eine Parametrierung für die hypothetische Übertragung zu finden, bei der exakt die Bit übertragen wer- den, die in der ersten und zweiten Übertragung zusammen übertragen werden. Dazu müssen die dritte und erste Übertragung gut verschachtelt sein, was erreicht werden kann, wenn sich ihre Werte von eini um den halbe Wert des Erhöhungswertes unterscheiden, wenn also die Differenz (a Nt,p /2) ist. Dies ist nach dem derzeitigen Stand des Standards bereits der Fall.The value of e at each non-transmitted, so punctured bits to the value as is easily seen when viewing the algorithm A2 is eplus-eminus = a N p - a (N p - N t, p) = a N t, p elevated. For each transmitted bit e is decremented by the value eminus = a N p . The reduction value is the same for the first, third and hypothetical transfer, but the increase value for the hypothetical transfer is twice as large. The result is, if one plots the value of e over m each a sawtooth-like curve, the height of the spikes is the same, but the slope of the spikes for the hypothetical curve twice as large and thus the number of spikes. Each spike corresponds to a transmitted bit. The aim is to find a parameterization for the hypothetical transmission in which exactly the bits which are transmitted together in the first and second transmission are transmitted. For this purpose, the third and first transmission must be well nested, which can be achieved if their values differ from one half the value of the increase value, ie if the difference is (a N t , p / 2). This is already the case according to the current state of the standard.
Wenn man dend Wert von e bei der ersten If-Abfrage sowohl für die erste als auch die hypothetische Übertragung gleich 1 wählt, so sing die „Sägezähne" passend ausgerichtet. Dies ist nach dem Standard allerdings nicht der Fall. Man kann aber eine passende Ausrichtung erreichen, wenn man die doppelteIf one chooses the value of e at the first if query for both the first and the hypothetical transmission to be equal to 1, then the "saw teeth" fit appropriately, but this is not the case by default, but one can do a proper alignment reach, if you double
Steigung der Sägezahnkurve berücksichtigt. Dann muss gelten, dass der Abstand von 1 (dem Vergleichswert in der Abfrage) für die hypothetische Übertragung doppelt so groß ist wie für die erste Übertragung:Slope of the sawtooth curve considered. Then must apply that the distance of 1 (the comparison value in the query) for the hypothetical transmission is twice as large as for the first transmission:
2 (l-ei(m=l) ) = ( 1- eh(m=l))2 (l-ei (m = 1)) = (1-e h (m = 1))
Daraus lässt sich auch der entsprechende Wert von eini für die hypothetische Übertragung berechnen, da gilt e(m=l) = eini - epius . Aus dem Wert von eini für die hypothetische Übertra- gung wiederum lässt sich, analog wie bereits gezeigt, der nötige Wert von eini für die zweite Übertragung berechnen, so dass die Bit der zweiten Übertragung genau die Bit sind, die nicht in der hypothetischen Übertragung gesendet werden, und somit genau diejenigen, die weder in der ersten, noch der dritten Übertragung übertragen werden.From this one can also calculate the corresponding value of one for the hypothetical transfer, since e (m = l) = e ini - e p i us . In turn, from the value of e ini for the hypothetical transmission, the necessary value of e ini for the second transmission can be calculated analogously, as already shown, so that the bits of the second transmission are exactly the bits that are not in the hypothetical one Transmission are transmitted, and thus exactly those that are transmitted neither in the first, nor the third transmission.
Die Anzahl der in der zweiten Übertragung zu übertragenden systematischen bzw. Parity 1 und Parity 2 Bit ist dann im hier diskutierten Bereich der Kodierungsrate, also fallsThe number of systematic or parity 1 and parity 2 bits to be transmitted in the second transmission is then in the range of the coding rate discussed here, ie if
Nt,sys = 3Ndata - 4Nsys N t, sys = 3N data - 4N sys
Figure imgf000038_0001
und analog :
Figure imgf000038_0001
and analogously:
Figure imgf000038_0002
Figure imgf000038_0002
Es ergibt sich für die zweite Übertragung die FormelThe result for the second transmission is the formula
eini2 = (X1 mod eplus)*2+2.e ini2 = (X 1 mod e plus ) * 2 + 2.
Dieser Wert hängt nicht von dem in der ersten Übertragung verwendeten Wert von r ab, was auch logisch ist: Wenn in der ersten Übertragung der Wert r=0 verwendet wird, so wird in der dritten Übertragung der Wert r=l verwendet. Wenn in der ersten Übertragung der Wert r=l verwendet würde, so müsste in der dritten Übertragung der Wert r=0 verwendet werden. Beides mal werden in der ersten du dritten Übertragung zusammengenommen die selben Bit übertragen, so dass sich beides mal für die zweite Übertragung die selbe Parametrierung ergibt.This value does not depend on the value of r used in the first transmission, which is also logical: If the value r = 0 is used in the first transmission, the value r = 1 is used in the third transmission. If the value r = 1 was used in the first transmission, the value r = 0 would have to be used in the third transmission. Both Sometimes the same bits are transmitted in the first third transfer together, so that both times the same parameterization results for the second transfer.
Es ist aber natürlich sehr wohl möglich, unter Verwendung des Parameters r eine weitere Übertragung zu definieren, welche andere Bit enthält als die zweite Übertragung, und welche dann z.B. in einer vierten Übertragung verwendet werden könnte. Wie bereits in der Spezifikation durchgeführt würde man dazu den Wert von eini um r *epius / rmax modifizieren. Um dieOf course, it is quite possible, using the parameter r, to define another transmission which contains bits other than the second transmission, and which could then be used, for example, in a fourth transmission. As already stated in the specification, this would be done by modifying the value of e ini by r * e p i us / r max . To the
Konvention, dass die zweite Übertragung mit r=l gesendet wird beizubehlaten, und da rmax=2 gilt, ergibt sich der additiveConvention that the second transmission is sent with r = 1, and since r max = 2, the additive results
Term:Term:
( 1 -r ) epius/ rmax (1-r) e p i us / r max
Die Formel für eini für die Paritätsbits des Wiederholungsdatenpaket wäre somit:
Figure imgf000039_0001
The formula for e ini for the parity bits of the retry data packet would thus be:
Figure imgf000039_0001
diese Formel berücksichtigt noch nicht, dass der Wert von eini immer zwischen 1 und epius liegen sollte, man kann das erreichen durch die Umformumgthis formula does not yet take into account that the value of e ini should always be between 1 and e p i us , one can achieve this by the Umformumg
Figure imgf000039_0002
Figure imgf000039_0002
und weiter, da rmax=2 und unter Berücksichtigung der Modulo- funktionand further, since r max = 2 and considering the modulo function
e,m2(r) = {2X,
Figure imgf000039_0003
ιιloκJd^^ ptelus} . +le, m2 (r) = {2X,
Figure imgf000039_0003
ιιl o κJ d ^^ te p lus}. + l
Hinweis: Anders als im Fall dass die Coderate zwischen H und 2/3 liegt, ist es in diesem Fall nicht besonders relevant, ob in der obigen Berechnung nach oben oder unten gerundet wird, da nun für die zweite Übertragung gilt r=l, dann gilt (r+l)epius/rmax = epius und epius is ja bereits eine ganze Zahl, die Rundung bewirkt in diesem Fall also nichts und somit ist irrelevant, ob nach oben oder unten gerundet wird. Dieses Ausführungsbeispiel sei wiederum durch eine Tabelle veranschaulicht. Es wird wiederum der Fall betrachtet, dass 20 systematische (und je 20 parityl bzw parity2 bit) nach der Kodierung vorliegen. Es wird nun davon ausgegangen, dass davon 28 Bit bei jeder Übertragung übertragen werden können. Dann ergeben sich die folgenden Werte für e und die folgenden übertragenen Bit:Note: Unlike in the case where the code rate is between H and 2/3, in this case it is not particularly relevant whether the above calculation rounds up or down, since now for the second transmission, r = 1, then If (r + l) e p i us / r max = e p i us and e p i us is already an integer, the rounding causes nothing in this case and thus it is irrelevant whether it is rounded up or down , This embodiment is again illustrated by a table. Again, consider the case where there are 20 systematic (and 20 parityl or parity2 bits each) after encoding. It is now assumed that 28 bits of this can be transmitted with each transmission. Then the following values result for e and the following transmitted bits:
Figure imgf000040_0001
Figure imgf000040_0001
10 Die Bezeichnung ist dabei entsprechend der obigen Tabelle Die Spalten bezeichnen: 1 : erste Übertragung, 3: dritte Übertragung, 2 : Zweite Übertragung nach dem Stand der Technik, hyp 1+3: Hypothetische Übertragung, die die Parity Bit der ersten und dritten Übertragung umfasst,10 The designation is according to the above table. The columns designate: 1: first transmission, 3: third transmission, 2: Second transmission according to the prior art, hyp 1 + 3: Hypothetical transmission comprising the parity bits of the first and third transmission,
1+3: zum Vergleich dazu die in der ersten und dritten Über- tragung übertragenen Bit1 + 3: for comparison, the bits transmitted in the first and third transmission
1-3: in der ersten bis dritten Übertragung übertragene Bit 2 opt : zweite Übertragung nach dem Ausführungsbeispiel 1-3 opt: in der ersten bis dritten Übertragung übertragene Bit nach dem Ausführungsbeispiel 1+2 opt: in der ersten und zweiten Übertragung übertragene Bit nach dem Ausführungsbeispiel1-3: bits 2 transmitted in the first to third transmission opt: second transmission according to the embodiment 1-3 opt: bits transmitted in the first to third transmission according to the embodiment 1 + 2 opt: bits transmitted in the first and second transmission the embodiment
1+2 : in der ersten und zweiten Übertragung übertragene Bit nach dem Stand der Technik1 + 2: prior art bits transmitted in the first and second transmission
In den Spalten darunter sind einige Parameter aufgeführt: Übertragene parity 1 bits Übertragene Systematic bits : X1 In the columns below there are some parameters listed: Transmitted parity 1 bits Transmitted Systematic bits: X 1
Splus eminus rSplus e minus r
Dann folgen die Werte des Parameters e in Abhängigkeit von m und es sind die übertragenen Bit angezeichent .Then the values of the parameter e as a function of m follow and the transmitted bits are indicated.
Man sieht, dass die Parameter der hypothetischen Übertragung tatsächlich so gewählt sind, dass dieselben Bit ausgewählt werden, wie in der ersten und dritten Übertragung zusammen. Des Weiteren sieht man, dass in der ersten bis dritten Übertragung nach dem Ausführungsbeispiel alle parity Bit übertragen werden, im Gegensatz zum Stand der Technik. In den letzten beiden Spalten ist gezeigt, dass sich nach der Erfindung nicht erst nach der dritten Übertragung ein Vorteil ergibt, sondern schon nach der zweiten Übertragung. Obwohl in diesem Beispiel in der zweiten Übertragung nach dem Ausführungsbeispiel nur 12 statt 14 wie nach dem Stand der Technik übertra- gen werden, ist die Gesamtzahl der in der ersten und zweiten Übertragung nach dem Ausführungsbeispiel übertragenen Parity Bit gleich 16 und somit höher als nach dem Stand der Technik (14) . Diese Erfindung eignet sich insbesondere für den Fall, dass die Kodierungsrate im Bereich zwischen 2/3 und 3/4 ist; das ist der Fall, wenn zwischen 1/2 und 5/9 der Bit punktiert werden. In diesem Fall werden bei der Erstübertragung (und der dritten) zwischen 1/4 und 1/6 der Parity Bits übertragen und in der Zweitübertragung mindestens 4/6 der Parity bits, insgesamt können also in Erst- Zweit- und Dritt-übertragung alle Parity Bit übertragen werden. Bei höheren Kodierungsraten als 3/4 ist dies nicht mehr der Fall, deshalb werden die oben angegebenen Formeln dann vorzugsweise nicht direkt ange- wandt.It can be seen that the parameters of the hypothetical transmission are actually chosen so that the same bits are selected as in the first and third transmission together. Furthermore, it can be seen that in the first to third transmission according to the embodiment, all the parity bits are transmitted, in contrast to the prior art. In the last two columns it is shown that according to the invention not an advantage results after the third transmission, but already after the second transmission. Although in this example in the second transmission according to the embodiment only 12 instead of 14 as in the prior art transmitted are the total number of transmitted in the first and second transmission according to the embodiment parity bit is 16 and thus higher than in the prior art (14). This invention is particularly suitable for the case where the coding rate is in the range between 2/3 and 3/4; that is the case when puncturing between 1/2 and 5/9 of the bits. In this case, between 1/4 and 1/6 of the parity bits are transmitted in the first transfer (and the third) and at least 4/6 of the parity bits in the second transfer, so in total, all parity can be transferred in first, second and third transfer Bit are transmitted. At higher coding rates than 3/4 this is no longer the case, so the formulas given above are then preferably not applied directly.
Alternativ ist auch folgendes Vorgehen zur Bestimmung passender Werte für eini möglich: Wie für den Fall, dass die Kodierrate zwischen ^ und 2/3 liegt gezeigt, werden Formeln für die drei Ratenanpassungsalgorithmen aufgeschrieben, nur dass es in diesem Falle derer drei statt zwei sind. Dann wird festgelegt, dass für jeden Wert von m immer bei genau einem Algorithmus ein Bit verwendet wird. Dies führt analog wie oben gezeigt zu entsprechenden Bedingungen für die Werte von e bei den drei Algorithmen und somit auch für die Werte von eini .Alternatively, the following procedure is also possible for determining suitable values for e ini : As in the case where the coding rate is between ^ and 2/3, formulas for the three rate matching algorithms are written down, except that in this case they are three instead of two , Then it is determined that for each value of m, one bit is always used for exactly one algorithm. Analogously, as shown above, this leads to corresponding conditions for the values of e in the three algorithms and thus also for the values of e ini .
Dieses Ausführungsbeispiel sei durch ein Zahlenbeispiel erläutert : Nehmen wir an, dass eine Übertragung aus je 100 systemati- sehen Bit, parity 1 Bit und parity 3 Bit besteht, insgesamt also aus 300 Bit. Nehmen wir weiter an, dass in einer Übertragung 140 Bit übertragen werden. In der ersten (und genauso in der dritten) Übertragung werden die 100 systematischen Bit und je 20 Parity 1 und Parity 2 Bit übertragen. Zusammen in 1. und 3. Übertragung also je 40 Parity 1 und Parity 2 Bit. somit fehlen je 60 Parity 1 und Parity 2 Bit. Genau diese bit werden nun in der zweiten Übertragung übertragen. Um wieder die Gesamtzahl von 140 Bit zu erhalten, werden in der zweiten Übertragung auch noch 140-60-60=20 systematische Bit übertragen. Dieses Ausführungsbeispiel lässt sich anwenden, wenn in der ersten Übertragung mindestens 1/6 der Parityl (bzw. pari- ty 2) Bit übertragen werden. Dann können auch in der dritten Übertragung 1/6 übertragen werden, bei der zweiten Übertragung können dann mindestens ^+1/6= 2/3 der Parity Bit übertragen werden, zusammen also mindestens 2/3+1/6+1/6=1/1 alle Parity Bit. Dieses Ausführungsbeispiel ist also insbesondere anwendbar für Kodierungsraten zwischen 2/3 und H =0,75.This exemplary embodiment is explained by a numerical example: Let us assume that a transmission consists of 100 system bits each, parity 1 bit and parity 3 bits, ie a total of 300 bits. Suppose further that 140 bits are transmitted in a transmission. In the first (and also in the third) transmission, the 100 systematic bits and 20 each parity 1 and parity 2 bits are transmitted. Together in 1st and 3rd transmission so each 40 parity 1 and parity 2 bits. thus missing 60 parity 1 and parity 2 bits each. Exactly these bits are now transmitted in the second transmission. To again To obtain the total of 140 bits, 140-60-60 = 20 systematic bits are also transmitted in the second transmission. This exemplary embodiment can be used if at least 1/6 of the parityl (or parity 2) bits are transmitted in the first transmission. Then 1/6 can also be transmitted in the third transmission, in the second transmission then at least ^ + 1/6 = 2/3 of the parity bits can be transmitted, ie together at least 2/3 + 1/6 + 1/6 = 1/1 all parity bits. This embodiment is therefore particularly applicable for coding rates between 2/3 and H = 0.75.
Dieses Ausführungsbeispiel sei im folgenden in weitere Formeln gefasst: Sei N die Anzahl der Systematischen Bit; das ist gleichzeitig die Anzahl der parityl und auch der parity2 bit (eine Verallgemeinerung auf den Fall, dass diese Anzahlen unterschiedlich sind, ist leicht möglich, wird der Klarheit halber aber hier unterlassen) Seien Nsl=Ns3, N11=N13 und N21=N23 die Anzahl der bei der Ersten (und Dritten) Übertragung übertragenen systematischen, Parityl und Parity2 Bit. Seien Ns2, N12 und N22 die Anzahl der in der zweiten Übertragung zu übertragenden systematischen, Parityl und Parity2 Bit. Dann gilt:This embodiment is described below in further formulas: Let N be the number of systematic bits; this is at the same time the number of parityl and also the parity2 bit (a generalization to the case that these numbers are different is easily possible but will be omitted here for the sake of clarity) Let Nsl = Ns3, N11 = N13 and N21 = N23 the Number of systematic, parity and parity 2 bits transmitted in the first (and third) transmission. Let Ns2, N12 and N22 be the number of systematic, parityl and parity2 bits to be transmitted in the second transmission. Then:
N12=N-N11-N13 N22=N-N21-N23N12 = N-N11-N13 N22 = N-N21-N23
Ns2=Nsl+Nll-Nl2+N21-N22 = Nsl+Nll+N21-N+Nll+Nl3-Ns2 = Nsl + Nll-Nl2 + N21-N22 = Nsl + Nll + N21-N + Nll + Nl3-
N+N21+N23=Nsl+Nl3+N23+2* (N11+N21-N)N + N21 + N23 = Nsl + Nl3 + N23 + 2 * (N11 + N21-N)
Die letzte Zeile ist einfach der Ausdruck dafür, dass die verbleibenden Bit mit systematischen Bit aufgefüllt werden, bringt also für die Praxis keine weitere Rechenvereinfachung sondern ist mehr eine alternative Darstellung.The last line is simply the expression that the remaining bits are padded with systematic bit, so brings in practice no further computational simplification but is more an alternative representation.
Diese Verallgemeinerung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt also die Anwendung bis zu recht hohen Kodierungsraten für die Erstübertragung. Bei noch höheren Raten, also einer Rate größer als H benötigt man zwei Wiederholungsübertragungen, welche Parity Bits bevorzugen, um insgesamt in drei Ü- bertragungen alle Parity Bit übertragen zu können. In diesem Fall werden bereits durch die beiden Wiederholungsübertragungen alle Parity Bit übertragen, so dass es für die Performanz nach Empfang der dritten Übertragung nicht ausschlaggebend ist, welche der Parity Bit zusätzlich bereits in der Erstübertragung gesendet wurden. Für die Verbesserung der Leistung nach der zweiten Übertragung ist es aber weiterhin erstrebenswert, dass in der zweiten Übertragung (erste Wiederholungsübertragung) solche Parity bit übertragen werden, die in der ersten Übertragung nicht gesendet wurden. Insofern lässt sich die Erfindung in abgewandelter Form auch in diesem Fall anwenden. Insbesondere sollte der Wert von eini wieder so gewählt werden, dass sich möglichst wenig Überlappungen ergeben und es kann wiederum vorteilhaft sein, in einer Übertra- gung weniger Parity bit zu senden, als möglich wäre, um ein besseres Ineinandergreifen der Muster zu erreichen.This generalization of the method according to the invention thus allows the application up to quite high coding rates for the first transmission. At even higher rates, ie a rate greater than H, one needs two retransmissions, which prefer parity bits to arrive at a total of three retransmissions. transmits all parity bits. In this case, all the parity bits are already transmitted by the two retransmissions, so that it is not decisive for the performance after receipt of the third transmission which of the parity bits were additionally sent in the first transmission. However, in order to improve the performance after the second transmission, it is still desirable that in the second transmission (first retransmission) those parity bits are transmitted which were not transmitted in the first transmission. In this respect, the invention can be applied in a modified form also in this case. In particular, the value of e ini should again be chosen such that as few overlaps as possible result, and it may again be advantageous to transmit less parity bit in a transmission than would be possible in order to achieve a better intermeshing of the patterns.
Alternativ kann man bei einer höheren Kodierungsrate als 3/4 auch mehr als zwei Übertragungen mit s=l mit einer Übertra- gung mit s=0 kombinieren. Auch dabei setzt man die Verschiebung der Punktierungsmuster der parity Bit der mehreren Übertragungen mit s=l so, dass sich in Kombination das Muster ergibt wie bei einer einzigen hypothetischen Übertragung und gestaltet die Übertragung mit s=0 so, dass dabei gerade die noch fehlenden Bit übertragen werden. Dies ist eine Verallgemeinerung des oben angegebenen Verfahrens für Kodierungsraten zwischen 2/3 und 3/4. Als weitere Alternative kann man die Erfindung selbst dann anwenden, wenn weniger Übertragungen mit s=l durchgeführt werden, als eigentlich benötigt werden: Man bestimmt dann ebenso eine hypothetische Übertragung die alle parity bit sowohl der durchgeführten Übertragungen mit s=l also auch der nicht gesendeten und gestaltet die Übertragung mit s=0 so, dass dabei gerade die in der hypothetischen Übertragung nicht übertragenen Bit übertragen werden. Der oben erläuterte Funktionsabschnitt, insbesondere derAlternatively, with a coding rate higher than 3/4, more than two transmissions with s = 1 can be combined with a transmission with s = 0. Here, too, the displacement of the puncturing patterns of the parity bits of the several transmissions with s = 1 is set in such a way that the pattern results as in a single hypothetical transmission and the transmission with s = 0 is done in such a way that just the missing bits remain be transmitted. This is a generalization of the above procedure for coding rates between 2/3 and 3/4. As a further alternative, the invention can be used even if fewer transmissions with s = 1 are carried out than are actually required: A hypothetical transmission is then also determined which includes all parity bits of both the transmissions with s = 1 and those which are not sent and configures the transmission with s = 0 in such a way that just the bits not transmitted in the hypothetical transmission are transmitted. The functional section explained above, in particular the
Funktionsabschnitt 19, kann dabei so eingerichtet sein, dass eine oder mehrere der folgenden Ausgestaltungen in die Praxis umgesetzt werden:Functional section 19 may be arranged so that one or more of the following embodiments are put into practice:
- Zur Datenübertragung in Form von Datenpaketen werden die Daten durch eine Kanalcodierung, insbesondere eine Turbo- Codierung, in systematische Bit und Paritätsbit umgesetzt. Von dem Sender wird an den Empfänger ein erstes Datenpaket gesendet, das die systematischen Bit und einen Teil der Paritätsbit enthält. Bei Vorliegen einer entsprechenden Aufforderung des Empfängers (2) wird mindestens ein Wiederholungsdatenpaket an den Empfänger (2) gesendet, das keine Paritätsbit enthält, die im ersten Datenpaket enthalten sind.For data transmission in the form of data packets, the data is converted into systematic bits and parity bits by channel coding, in particular turbo coding. The sender sends to the receiver a first data packet containing the systematic bits and part of the parity bits. If there is an appropriate request from the receiver (2), at least one retry data packet is sent to the receiver (2) which does not contain any parity bits contained in the first data packet.
- Ein erstes Wiederholungsdatenpaket enthält die Paritätsbit, die weder im ersten Datenpaket noch in einem weiteren Wiederholungsdatenpaket enthalten sind.A first retry data packet contains the parity bits which are neither contained in the first data packet nor in a further retry data packet.
- Das erste Wiederholungsdatenpaket enthält neben Paritätsbit, die im ersten Datenpaket nicht enthalten sind, systematische Bit.The first retry data packet contains systematic bits in addition to parity bits that are not contained in the first data packet.
- Das zweite Wiederholungsdatenpaket enthält die Paritätsbit, die weder im ersten Datenpaket noch im ersten Wiederholungsdatenpaket enthalten sind.The second repetition data packet contains the parity bits which are contained neither in the first data packet nor in the first repetition data packet.
- Die Kodierungsrate des Turbocoders liegt unter Berücksichtigung der Ratenanpassung zwischen 2/3 und 3/4.- The coding rate of the turbo coder is between 2/3 and 3/4, taking into account the rate adaptation.
- Die in einem Datenpaket oder Wiederholungsdatenpaket enthaltenen Paritätsbit werden durch einen Ratenanpassungsalgorithmus aus den aus der Turbocodierung resultierenden Paritätsbit ausgewählt. - Die Punktierungsrate des Ratenanpassungsalgorithmus liegt zwischen 1/2 und 5/9.The parity bits contained in a data packet or repetition data packet are selected by a rate matching algorithm from the turbo-coding resulting parity bits. The puncturing rate of the rate matching algorithm is between 1/2 and 5/9.
- Der Initialwert der Fehlervariablen des Ratenanpassungsal- gorithmus wird derart gewählt, dass das erste Wiederholungsdatenpaket keine Paritätsbits enthält, die im ersten Datenpaket enthalten sind.The initial value of the error variable of the rate matching algorithm is chosen such that the first repetition data packet contains no parity bits contained in the first data packet.
- Der Initialwert der Fehlervariablen des Ratenanpassungsal- gorithmus wird derart gewählt, dass das erste Wiederholungsdatenpaket solche Paritätsbits enthält, die weder im ersten Datenpaket noch in einem weiteren Wiederholungsdatenpaket enthalten sind.The initial value of the error variable of the rate matching algorithm is selected such that the first repetition data packet contains such parity bits which are contained neither in the first data packet nor in a further repetition data packet.
- Der Ratenanpassungsalgorithmus enthält folgende Verfahrensschritte : a) Setzen der Fehlervariablen auf den Initialwert, b) Setzen des Bitindex auf das erste Bit, c) Subtraktion des Erniedrigungswertes der Fehlervariablen von der Fehlervariablen, d) Falls die Fehlervariable kleiner oder gleich 0 ist durchführen der Schritte e) bis f) , e) Punktieren des durch den Bitindex angezeigten Bit, f) Addition des Erhöhungs-Wert zur Fehlervariablen, g) Erhöhen des Bitindex, h) wiederholen der Schritte c) bis g) , bis der Bitindex die Anzahl der zu verarbeitenden Bit überschreitet.The rate matching algorithm comprises the following method steps: a) setting the error variable to the initial value, b) setting the bit index to the first bit, c) subtracting the reduction value of the error variable from the error variable, d) if the error variable is less than or equal to 0, carry out the steps e) to f), e) puncturing the bit index indicated by the bit index, f) adding the increment value to the error variable, g) increasing the bit index, h) repeating steps c) to g) until the bit index increases the number of exceeds the processing bit.
- Für den Einsatz des Ratenanpassungsalgorithmus zur Auswahl der Paritätsbit im ersten Datenpaket gilt: em{r)=fc -\r-e≠mIr^J-l)mode,J+l,For the use of the rate matching algorithm for selecting the parity bits in the first data packet, e m {r) = f c -r e m Ir ^ Jl mode, J + 1,
- bei dem für den Einsatz des Ratenanpassungsalgorithmus zur Auswahl der Paritätsbit im ersten Wiederholungsdatenpaket gilt:
Figure imgf000047_0001
in which the following applies to the use of the rate matching algorithm for selecting the parity bits in the first repeat data packet:
Figure imgf000047_0001
, wobei gilt :where:
eιm(r) = der Initialwert für die Fehlervariable; r= 0, falls der Ratenanpassungsalgorithmus in Zusammenhang mit dem ersten Datenpaket angewendet wird; r= 1, falls der Ratenanpassungsalgorithmus in Zusammenhang mit dem Wiederholungsdatenpaket angewendet wird; rmax = 2.e ιm (r) = the initial value for the error variable; r = 0 if the rate matching algorithm is applied in conjunction with the first data packet; r = 1 if the rate matching algorithm is applied in conjunction with the repeat data packet; rmax = 2.
- Es gilt : Nt,sys = 3Ndata - 4Nsys ;- N t, sys = 3N data - 4N sys ;
Figure imgf000047_0002
dabei bezeichnet
Figure imgf000047_0002
thereby designated
Ndata: Verfügbare Bit für die ÜbertragungNdata: Available bits for transmission
Nsys : Anzahl der systematischen Bit vor der RatenanpassungNsys: Number of systematic bits before rate matching
Nt,sys: Anzahl der systematischen Bit nach der RatenanpassungNt, sys: number of systematic bits after rate matching
Nt, pl: Anzahl der Parity 1 Bit nach der RatenanpassungNt, pl: number of parity 1 bit after rate matching
Nt, p2: Anzahl der Parity 2 Bit nach der Ratenanpassung. Nt, p2: number of parity 2 bits after rate matching.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Datenübertragung in Form von Datenpaketen,1. Method for data transmission in the form of data packets,
- bei dem Daten durch eine Turbo-Codierung in systematische Bit und Paritätsbit umgesetzt werden,in which data is converted into systematic bit and parity bit by a turbo-coding,
- bei dem von dem Sender an den Empfänger ein erstes Datenpaket gesendet wird, das die systematischen Bit enthält und einen Teil der Paritätsbit enthält, undin which a first data packet containing the systematic bits and containing part of the parity bits is sent from the transmitter to the receiver, and
- bei dem bei Vorliegen einer entsprechenden Aufforderung des Empfängers (2) mindestens ein Wiederholungsdatenpaket an den- in the case of a corresponding request by the recipient (2), at least one repeat data packet to the
Empfänger (2) gesendet wird, das keine Paritätsbit enthält, die im ersten Datenpaket enthalten sind.Receiver (2) is sent, which contains no parity bit, which are included in the first data packet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, - bei dem ein erstes Wiederholungsdatenpaket die Paritätsbit enthält, die weder im ersten Datenpaket noch in einem weiteren Wiederholungsdatenpaket enthalten sind.2. The method of claim 1, - in which a first repetition data packet contains the parity bit, which are contained neither in the first data packet nor in another repetition data packet.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,3. The method according to any one of the preceding claims,
- bei dem das erste Wiederholungsdatenpaket neben Paritätsbit, die im ersten Datenpaket nicht enthalten sind, systematische Bit enthält.- In which the first repetitive data packet next to parity bits, which are not included in the first data packet contains systematic bits.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,4. The method according to any one of the preceding claims,
- bei dem das zweite Wiederholungsdatenpaket die Paritätsbit enthält, die weder im ersten Datenpaket noch im ersten Wiederholungsdatenpaket enthalten sind.- Wherein the second repeating data packet contains the parity bits that are contained neither in the first data packet nor in the first repeating data packet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,5. Method according to one of the preceding claims,
- bei dem die Kodierungsrate des Turbocoders unter Berücksichtigung der Ratenanpassung zwischen 2/3 und 3/4 liegt.in which the coding rate of the turbo coder is between 2/3 and 3/4 taking account of the rate adaptation.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - bei dem die in einem Datenpaket oder Wiederholungsdatenpaket enthaltenen Paritätsbit durch einen Ratenanpassungsalgorithmus aus den aus der Turbocodierung resultierenden Paritätsbit ausgewählt werden.6. The method according to any one of the preceding claims, in which the parity bit contained in a data packet or repeat data packet is selected by a rate matching algorithm from the turbo-coding resulting parity bits.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,7. The method according to any one of the preceding claims,
- bei dem die Punktierungsrate des Ratenanpassungsalgorithmus zwischen 1/2 und 5/9 liegt.- where the puncturing rate of the rate matching algorithm is between 1/2 and 5/9.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,8. The method according to any one of the preceding claims,
- bei dem der Initialwert der Fehlervariablen des Ratenanpassungsalgorithmus derart gewählt wird, dass das erste Wiederholungsdatenpaket keine Paritätsbits enthält, die im ersten Datenpaket enthalten sind.in which the initial value of the error variable of the rate matching algorithm is chosen such that the first repeat data packet does not contain any parity bits contained in the first data packet.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,9. The method according to any one of the preceding claims,
- bei dem der Initialwert der Fehlervariablen des Ratenanpassungsalgorithmus derart gewählt wird, dass das erste Wiederholungsdatenpaket solche Paritätsbits enthält, die weder im ersten Datenpaket noch in einem weiteren Wiederholungsdatenpaket enthalten sind.in which the initial value of the error variable of the rate matching algorithm is selected such that the first repetition data packet contains such parity bits which are contained neither in the first data packet nor in a further repetition data packet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9,10. The method according to any one of claims 6 to 9,
- bei dem der Ratenanpassungsalgorithmus folgende Verfahrens- schritte enthält: a) Setzen der Fehlervariablen auf den Initialwert, b) Setzen des Bitindex auf das erste Bit, c) Subtraktion des Erniedrigungswertes der Fehlervariablen von der Fehlervariablen, d) Falls die Fehlervariable kleiner oder gleich 0 ist durchführen der Schritte e) bis f) , e) Punktieren des durch den Bitindex angezeigten Bit, f) Addition des Erhöhungs-Wert zur Fehlervariablen, g) Erhöhen des Bitindex, h) wiederholen der Schritte c) bis g) , bis der Bitindex diein which the rate matching algorithm comprises the following steps: a) setting the error variable to the initial value, b) setting the bit index to the first bit, c) subtracting the reduction value of the error variable from the error variable, d) if the error variable is less than or equal to 0 e) puncturing the bit indicated by the bit index, f) adding the increase value to the error variable, g) increasing the bit index, h) repeating steps c) to g) until the bit index the
Anzahl der zu verarbeitenden Bit überschreitet.Number of bits to be processed exceeds.
11. Verfahren nach Anspruch 10, - bei dem für den Einsatz des Ratenanpassungsalgorithmus zur Auswahl der Paritätsbit im ersten Datenpaket gilt: em{r)=fc -\r-e≠mIr^J-l)mode,J+l,11. Method according to claim 10, wherein the following applies to the use of the rate matching algorithm for selecting the parity bits in the first data packet: e m {r) = fc -r- e ≠ m Ir ^ Jl mode, J + 1,
- bei dem für den Einsatz des Ratenanpassungsalgorithmus zur Auswahl der Paritätsbit im ersten Wiederholungsdatenpaket gilt:in which the following applies to the use of the rate matching algorithm for selecting the parity bits in the first repeat data packet:
Figure imgf000050_0001
, wobei gilt:
Figure imgf000050_0001
where:
eιm(r) = der Initialwert für die Fehlervariable; r= 0, falls der Ratenanpassungsalgorithmus in Zusammenhang mit dem ersten Datenpaket angewendet wird; r= 1, falls der Ratenanpassungsalgorithmus in Zusammenhang mit dem Wiederholungsdatenpaket angewendet wird; rmax = 2.e ιm (r) = the initial value for the error variable; r = 0 if the rate matching algorithm is applied in conjunction with the first data packet; r = 1 if the rate matching algorithm is applied in conjunction with the repeat data packet; rmax = 2.
12. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem gilt:12. The method according to any one of the preceding claims, wherein:
Nt,sys = 3Ndata - 4Nsys ;N t, sys = 3N data - 4N sys ;
Figure imgf000050_0002
dabei bezeichnen
Figure imgf000050_0002
thereby designate
Ndata: Verfügbare Bit für die ÜbertragungNdata: Available bits for transmission
Nsys : Anzahl der systematischen Bit vor der Ratenanpassung Nt, sys: Anzahl der systematischen Bit nach der Ratenanpassung Nt, pl: Anzahl der Parity 1 Bit nach der Ratenanpassung Nt, p2: Anzahl der Parity 2 Bit nach der Ratenanpassung. Nsys: Number of systematic bits before rate matching Nt, sys: Number of systematic bits after rate matching Nt, pl: Number of parity 1 bit after rate matching Nt, p2: Number of parity 2 bits after rate matching.
13. Sender zum Senden von Daten in Form von Datenpaketen mit einer Prozessoreinrichtung, die derart eingerichtet ist,13. Transmitter for sending data in the form of data packets with a processor device, which is set up in such a way
- dass Daten durch eine Turbo-Codierung in systematische Bit und Paritätsbit umgesetzt werden, - dass von dem Sender an einen Empfänger ein erstes Datenpaket gesendet wird, das die systematischen Bit enthält und einen Teil der Paritätsbit enthält, undin that data is converted into systematic bits and parity bits by a turbo-coding, that a first data packet containing the systematic bits and containing a part of the parity bits is sent by the transmitter to a receiver, and
- dass bei Vorliegen einer entsprechenden Aufforderung des Empfängers (2) mindestens ein Wiederholungsdatenpaket an den Empfänger (2) gesendet wird, das keine Paritätsbit enthält, die im ersten Datenpaket enthalten sind.- That in the presence of a corresponding request from the receiver (2) at least one repetition data packet is sent to the receiver (2), which contains no parity bit, which are included in the first data packet.
14. Empfänger zum Empfang von Daten in Form von Datenpaketen, wobei die Daten durch eine Turbo-Codierung in systematische Bit und Paritätsbit umgesetzt sind, mit einer Prozessoreinrichtung, die derart eingerichtet ist,14. A receiver for receiving data in the form of data packets, wherein the data is converted by a turbo-coding into systematic bits and parity bits, with a processor device arranged in such a way
- dass ein erstes Datenpaket, das die systematischen Bit und einen Teil der Paritätsbit enthält, empfangen wird,that a first data packet containing the systematic bit and a part of the parity bit is received,
- dass ein Widerholungsdatenpaket vom Sender angefordert wird, wenn das erste Datenpaket empfangsseitig nicht korrekt decodiert wird, und- That a retry data packet is requested by the transmitter, if the first data packet is not decoded correctly on the receiving side, and
- dass ein gesendetes Wiederholungsdatenpaket empfangen wird, das keine Paritätsbit enthält, die im ersten Datenpaket enthalten sind. - Receiving a transmitted repeat data packet containing no parity bits contained in the first data packet.
PCT/EP2006/061663 2005-04-22 2006-04-19 Dotting pattern for the transmission of new parity bits only in the repeated packet WO2006111539A1 (en)

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