WO1999025089A1 - Verfahren und einrichtung zur datenübertragung in einem digitalen übertragungssystem mit arq - Google Patents

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WO1999025089A1
WO1999025089A1 PCT/DE1998/003069 DE9803069W WO9925089A1 WO 1999025089 A1 WO1999025089 A1 WO 1999025089A1 DE 9803069 W DE9803069 W DE 9803069W WO 9925089 A1 WO9925089 A1 WO 9925089A1
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data
decoder
equalizer
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Volker Franz
Dieter Emmer
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • 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
    • H04L1/1829—Arrangements specially adapted for the receiver end
    • H04L1/1835—Buffer management
    • H04L1/1845—Combining techniques, e.g. code combining
    • H—ELECTRICITY
    • 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]

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for data transmission in a digital transmission system in the case of a packet-switched service, in which an ARQ protocol and a channel coding for minimizing errors with coders and decoders which emit “soft” information are used.
  • the data from a data source are combined into blocks and fed to a convolutional encoder.
  • ISI intersymbol interference
  • the data blocks are equalized in an equalizer. After the equalizer has eliminated the interference, the equalized data blocks are processed in a deinterleaver, and the deinterleaver delivers the data blocks to a decoder, which then corrects the majority of the errors and forwards its output signals to the data sink.
  • channel coding is used to try to correct the influence of errors that occur during transmission in the ISI channel.
  • the coding increases the bit rate and all incoming information is subjected to the channel coding.
  • different coding methods are used, for example different coding variants are used for data transmission than for speech coding.
  • FEC Forward Error Correction
  • the forward error correction of the physical layer and the error correction with the ARQ protocol for layer 2 are possible. which lead accordingly to the transparent or non-transparent transmission class.
  • ARQ Automatic Request for Retransmission
  • the data transmission is corrected in a targeted manner.
  • ARQ Automatic Request for Retransmission
  • the ARQ process based on the flow control leads to a non-transparent transmission and is particularly effective in combination with FEC.
  • the information is transmitted in packets which are encoded with a code with a relatively high code rate and which are repeated in order to achieve reliable communication if the redundancy in the code is not sufficient to overcome the channel interference problems.
  • the receiver combines packets afflicted with noise signals to obtain a packet with a code rate that is low enough so that a reliable combination is possible even with channels that have extremely high error rates.
  • an attempt is made to minimize the code rate and delay required to decode a given packet (data frame). This is the classic code combining process that needs to be improved.
  • the old received data are stored and processed with the new received data. Diversity methods, such as metric combining, are used for this.
  • the invention is based on the object of specifying a method and a device for data transmission in a digital transmission system in the case of a packet-switched service, the effort involved in processing retransmissions of data frames as part of an ARQ protocol being reduced and error correction being improved.
  • the data frame that is retransmitted according to the ARQ protocol has already been decoded if it has been channel-coded.
  • a posteriori and extrinsic probabilities for the coded bits are obtained.
  • the extrinsic or a posteriori probabilities can be used as a priori information or probabilities at the reception.
  • Information can thus be obtained a priori via the channel decoder and the ARQ protocol, and the receiver processes the additional information together with the retransmitted data frame.
  • the ARQ protocols can use information, which the decoder has generated, as a priori information in the equalization of the retransmitted data frames, even if a metric Combining according to the prior art is not possible because of the characteristic properties of the structures.
  • the method is characterized in that the "soft" information obtained when the data frame n + 1 is decoded is processed with one or more of the data frames 1 to n. With the extrinsic or a-posteriorile information associated with the If data frames n + 1 have been obtained, the previously transmitted data frames are therefore combined in order to ensure that the data frame can be freed from errors to such an extent that it no longer has to be sent again Information obtained during the transmission of a data frame is used both for the preparation of data frames that are sent later and for the preparation of previously transmitted data frames.
  • the method according to claim 1 (moving forward) and the method according to claim 2 (moving backwards) are carried out alternately.
  • the method is repeated until no retransmission in the context of the ARQ protocol is requested.
  • the data frame is terminated after a predetermined number of repeated transmissions.
  • the "soft" information in the Equalizer processed by using the "soft" information directly in the algorithm.
  • This method has proven itself in practice in combining transmitted data frames and is therefore also advantageous in the present invention.
  • DE 42 24 214 C2 discloses a method for source-controlled channel decoding by expanding the Viterbi algorithm, with a number of states, for example states of data bits being raised or lowered by a metric surcharge to favor certain information bits, by means of which a priori or a posteriori information is available.
  • a priori or a posteriori information is used directly in the algorithm.
  • the a priori information is processed in the equalizer by a "symbol-by-symbol" MAP algorithm, which results in greater flexibility in the use of the method according to the invention.
  • a symbol-by-symbol MAP algorithm is known from IEEE Transactions of Information Series, March 1974, "Optimal Decoding of Linear Codes for Minimal Simple Error Rate", LR Bahl, J. Cocke F. Jelinek and J. Raviv general problem of estimating the a-posteriori probabilities of the states and transitions of a Markov source observed through a discrete channel, and the decoding of linear block and convolutional codes to minimize the symbol error probability becomes a special case of this problem This is only about optimal decoding, not correction correction. operate according to an ARQ protocol in order to be able to carry out the ARQ method with as little effort as possible.
  • the method according to the invention is particularly advantageous if it is used in the GSM system with the RLP protocol.
  • the invention is not limited to use in the GSM system, but is particularly advantageous in this context.
  • a device for carrying out the method according to the invention is characterized by an interleaver that controls between the output of the decoder and the input of the equalizer, and by a device that controls the a priori information at the output of the encoder via the interleaver to the equalizer. if the data frame is discarded.
  • FIG. 1 is a block diagram of a transmission link according to the prior art
  • FIG. 2 shows a block diagram for the processing of a data block sent twice as part of an ARQ protocol according to the prior art
  • FIG. 3 shows a block diagram for the processing of a data block sent twice in the context of an ARQ.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating the repeated transmission of a data frame for the purpose of error correction in an embodiment of the invention.
  • Figure 5 is a block diagram showing the multiple transmission of a data frame for the purpose of error correction according to another embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows a conventional transmission path for the transmission and reception of digital data.
  • the data are supplied from a data source 2 in the form of bits. These bits are combined in blocks to form Ui and fed to an encoder which supplies coded blocks c ⁇ .
  • the coded data blocks c ⁇ are scrambled in an interleaver 6.
  • the data blocks are then transmitted via an ISI channel 8 and equalized in an equalizer 10.
  • the equalizer 10 After the equalizer 10 has eliminated the interferences, it delivers equalized data blocks to a deinterleaver 12, which, after deinterleaving, delivers the data blocks to a decoder 14, which then corrects the majority of the errors and sends its output signals to a data sink 16 passes.
  • This is the transmission and reception scheme to which the invention relates with the a priori information acquisition and processing.
  • FIG. 2 shows the case according to the prior art, in which a data frame is transmitted twice as part of an ARQ protocol.
  • the data frame y (1) sent first becomes the Equalizer 10 (1) is supplied and from there via the deinterleaver 12 (1) to a combiner 18.
  • the signal y (2) of the data frame during the second transmission is supplied to the equalizer 10 (2) and from there via the deinterleaver 12 (2) also to the combiner 18 where the two signals are combined.
  • the output of the combiner 18 passes via the decoder 14 to the data sink as a block ui.
  • a device that works according to DE 42 24 214 C2 or that combines with a “symbol-by-symbol” MAP algorithm is suitable as a combiner.
  • the signal y (1) is fed to the equalizer 10 (1), from there to the deinterleaver 12 (1) and the decoder 14 (l).
  • the signal at the output of the decoder 14 (1) with its "soft” or “hard” information is discarded in this example, which is indicated by the arrow, so that the ARQ protocol retransmits the data frame as a signal y (2) is required to be supplied to the equalizer 10 (2).
  • the equalizer 10 (2) receives the information present at the output of the decoder 14 (l) in accordance with the coded bits via an interleaver 20.
  • the equalizer 10 (2) processes the two signals and outputs its output signal to the deinterleaver 12 (2), which outputs the signals via the decoder 14 (2) to the data sink 16 for the signals ⁇ .
  • the interleaver 20 serves to give the information present at the output of the decoder 14 (1) to the input of the equalizer 10 (2) as a priori information.
  • the information given by decoder 14 (1) to equalizer 10 (2) is the information corresponding to the coded bits, the "soft" information, i.e. the extrinsic or a-posteriori Information of the Zerrers 10 (2) after deinterleaving and decoding is given to the data sink 16, where the signal is accepted and the ARQ is ended.
  • the data block If the data block is still discarded after the second transfer, the data block must be transferred again.
  • the scheme shown above can then be multiplied to such an extent that the retransmissions are carried out until the decoded data blocks are accepted or the ARQ protocol terminates after a predetermined number of retransmissions.
  • FIG. 4 A case for a multiple, retransmission of a data block according to the ARQ protocol is shown in FIG. 4.
  • the signal y (1) which corresponds to the first transmission of the data frame, is processed and rejected via the equalizer 10 (1), the deinterleaver 12 (1) and the decoder 14 (1), which is indicated by the arrow .
  • the signal y (2) which corresponds to the second transmission of the data frame, is processed together with the output signal of the decoder 14 (1), which is fed to the equalizer 10 (2) via the interleaver 20 (1), and via the deinterleaver 12 (2), the decoder 14 (2) processed and discarded.
  • the signal y (N) corresponds to the Nth transmission of the data frame and after its processing together with the output signal of the preceding decoder, which is supplied as a priori information to the equalizer 10 (N) , processed and via the deinterleaver 12 (N), the decoder 14 (N) reaches the data sink 16 after the output signal of the encoder 14 (N) has been accepted.
  • the signal of the retransmitted data frame is therefore always processed with the information at the output of the preceding decoder, which essentially corresponds to a proceeding processing.
  • FIG. 5 also shows the possibility that the signal from a decoder, for example decoder 14 (2), is fed back via an interleaver 22 to equalizer 10 (1) responsible for the previous signal y (1).
  • a corresponding interleaver can then also be provided between the decoder 14 (3) and the equalizer 10 (2) and " between the decoder 14 (N) and the equalizer 10 (N-1). This means that both a forward and a reverse one Processing possible in which the signals at the output of the decoders are fed either to one of the subsequent equalizers or to one of the preceding equalizers.
  • the forward processing can be carried out again, starting at the equalizer 10 (1), with the information from the decoder 14 (n) as a priori information in the interleaver 22 Equalizer 10 (1) is used. Each time it is checked whether the data frame is discarded. As long as the data frame is faulty, the forward processing can be repeated. An abort is also possible after a fixed number of repetitions of the forward processing.
  • the forward processing and also the backward processing can be done by using the output signals of a certain decoder for any of the preceding or subsequent processing.

Abstract

Bei dem Verfahren zur Datenübertragung in einem digitalen Übertragungssystem bei paketvermitteltem Dienst wird ein ARQ-Protokoll und eine Kanalcodierung zur Fehlerminimierung mit Codierern und Decodierern, die eine 'Soft'-Information abgeben, angewendet. Im Fall einer erneuten Übertragung eines Datenrahmens im Rahmen des ARQ-Protokolls wird die über den Kanaldecodierer und das ARQ-Protokoll gewonnene Information, das heißt, die 'Soft'-Information entsprechend den codierten Bits in einem Datenrahmen n (n = ... N und n = Anzahl der im Rahmen des ARQ-Protokolls gesendeten Datenrahmen) zusammen mit dem erneut gesendeten Datenrahmen n + 1 bis N verarbeitet. Bei dem Verfahren kann die beim Decodieren des Datenrahmens n + 1 gewonnene a-priori Information mit einem oder mehreren der Datenrahmen 1 bis n verarbeitet werden. Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt einen Interleaver, der zwischen dem Ausgang des Decodierers und dem Eingang des Entzerrers angeordnet ist, und eine Steuereinrichtung, die die a-priori Information am Ausgang des Codierers über den Interleaver zu dem Entzerrer steuert, wenn der Datenrahmen verworfen wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Einrichtung zur Datenübertragung in einem digitalen Übertragungssystem mit ARQ
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Datenübertragung in einem digitalen ÜbertragungsSystem bei paketvermitteltem Dienst, bei dem ein ARQ-Protokoll und eine KanalCodierung zur Fehlerminimierung mit Codierern und Deco- dierern, die eine „Soft"-Information abgeben, angewendet wird.
Bei einer herkömmlichen Übertragungsstrecke zur Übertragung und zum Empfang von digitalen Daten werden die Daten von ei- ner Datenquelle in Blöcke zusammengefaßt und einem Faltungs- codierer zugeführt. Die codierten Datenblöcke werden in einem Interleaver verwürfelt und dann über einen ISI-Kanal (ISI = Intersymbol Interferenz) übertragen. Empfängerseitig werden die Datenblöcke in einem Entzerrer entzerrt. Nachdem der Ent- zerrer die Interferenzen beseitigt hat, werden die entzerrten Datenblöcke in einem Deinterleaver verarbeitet, und dieser gibt die Datenblöcke nach dem Deinterleaving an einen Deco- dierer ab, der dann den Großteil der Fehler korrigiert und seine Ausgangssignale an die Datensenke weitergibt .
In einem derartigen System wird mit Hilfe der Kanalcodierung versucht, den Einfluß der Fehler, die bei der Übertragung in dem ISI-Kanal auftreten, zu korrigieren. Durch die Codierung wird die Bitrate erhöht, und alle eingehenden Informationen werden der KanalCodierung unterworfen. Je nach dem verwendeten Kanal werden verschiedene Codierungsverfahren genutzt, beispielsweise werden für die Datenübertragung andere Codierungsvarianten benutzt als für die Sprachcodierung. Für die Fehlerkorrektur kommen die Fehlervorwärtskorrektur (FEC: For- ward Error Correction) der physikalischen Schicht und die Fehlerkorrektur mit dem ARQ-Protokoll für Layer 2 in Frage, die entsprechend zur transparenten oder nichttransparenten Übertragungsklasse führen.
Bei der Fehlerkorrektur mit ARQ-Protokoll (ARQ = Automatic Request for Retransmission) erfolgt eine gezielte Fehlerbehebung für die Datenübertragung. Das ARQ-Verfahren auf der Grundlage der Flußsteuerung führt zu einer nichttransparenten Übertragung und ist in Kombination mit FEC besonders wirksam. Bei dem GSM-System wird ARQ im RLP (RLP = Radiolink Proto- koll) verwendet.
Bei ARQ-Protokollen werden Datenrahmen, die beispielsweise während der Übertragung verworfen werden, wieder neu angefordert und wiederholt übertragen. Bei erneutem Empfang der Da- ten kann Information, die bei dem vorhergehenden Empfang dieser Daten generiert worden ist, wieder verwendet werden. Das Prinzip, das hierfür vorgeschlagen wird, ist bekannt aus IEEE Transactions on Communications, Band COM-33, Nr. 5, Mai 1985, D. Chase, „Code Combining-A Maximum Likelihood Decoding Ap- proach for Combining an Arbitrary Nu ber of Noisy Packets".
Dabei wird die Information in Paketen übertragen, die mit einem Code mit relativ hoher Coderate codiert sind und die wiederholt werden, um eine zuverlässige Kommunikation zu erreichen, wenn die Redundanz in dem Code nicht ausreicht, um die Kanalinterferenzprobleme zu überwinden. Der Empfänger kombiniert mit Rauschsignalen behaftete Pakete, um ein Paket mit einer Coderate zu erhalten, die gering genug ist, so daß eine zuverlässige Kombination selbst bei Kanälen möglich wird, die extrem hohe Fehlerraten haben. Es wird versucht, durch die Kombination einer minimalen Anzahl von Paketen die Coderate und die Verzögerung auf ein Minimum herabzusetzen, die erforderlich ist, um ein vorgegebenes Paket (Datenrahmen) zu decodieren. Es handelt sich hier um das klassische Verfahren des Code Combinings, welches es zu verbessern gilt. Im Stand der Technik werden die alten Empfangsdaten gespeichert und mit den neuen Empfangsdaten verarbeitet. Hierzu werden Diversity-Methoden, beispielsweise das Metric Combi- ning angewendet .
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Datenübertragung in einem digitalen ÜbertragungsSystem bei paketvermitteltem Dienst anzugeben, wobei der Aufwand bei der Verarbeitung von erneuten Übertragungen von Datenrahmen im Rahmen eines ARQ-Protokolls herabgesetzt und die Fehlerkorrektur verbessert.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß im Fall einer erneuten Übertra- gung eines Datenrahmens im Rahmen des ARQ-Protokolls die über den Kanaldecodierer und das ARQ-Protokoll gewonnene Information, das heißt, die „Soft"-Information entsprechend den codierten Bits in einem Datenrahmen n(n = 1... N und n = Anzahl der im Rahmen des ARQ-Protokolls gesendeten Übertragungen des selben Datenrahmens) zusammen mit dem erneut gesendeten Datenrahmen n + 1 verarbeitet wird.
Der Datenrahmen, der erneut nach dem ARQ-Protokoll übertragen wird, ist, wenn er kanalcodiert worden ist, schon einmal de- codiert worden. Bei der Decodierung werden a-posteriori und extrinsische Wahrscheinlichkeiten für die codierten Bits gewonnen. Die extrinsischen oder a-posteriori Wahrscheinlichkeiten können als a-priori Information bzw. Wahrscheinlichkeiten bei dem Empfang genutzt werden. Somit können über den Kanaldecodierer und das ARQ-Protokoll a-priori Informationen gewonnen werden, und der Empfänger verarbeitet die zusätzliche Information zusammen mit dem erneut gesendeten Datenrahmen. Mit anderen Worten können durch die ARQ-Protokolle Informationen, die der Decodierer erzeugt hat, bei der Entzer- rung der erneut gesendeten Datenrahmen als a-priori Information verwendet werden und zwar auch dann, wenn ein Metric Combining nach dem Stand der Technik wegen charakteristischer Eigenschaften der Strukturen nicht möglich ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die beim Decodieren des Datenrahmens n + 1 gewonnene „soft"-Information mit einem oder mehreren der Datenrahmen 1 bis n verarbeitet wird. Mit den extrinsischen oder a-posteriorilnformationen, die mit dem Datenrahmen n + 1 gewonnen worden sind, werden daher die vor- her übertragenen Datenrahmen kombiniert, um zu erreichen, daß der Datenrahmen soweit von Fehler befreit werden kann, daß er nicht mehr erneut gesendet werden muß. Für die Durchführung des Verfahrens kann daher die extrinsische Information, die bei der Übertragung eines Datenrahmens gewonnen worden ist, sowohl zur Aufbereitung von später gesendeten Datenrahmen eingesetzt als auch zur Aufbereitung von bereits vorher übertragenen Datenrahmen genutzt werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens wird abwechselnd das Verfahren nach Anspruch 1 (vorwärtsschreitend) und das Verfahren nach Anspruch 2 (rückwärtsschreitend) durchgeführt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens wird das Verfahren wiederholt, bis keine erneute Übertragung im Rahmen des ARQ-Protokolls angefordert wird.
Um die Zahl der Wiederholungen bei der Übertragung eines Da- tenrahmens zu begrenzen, wird bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einer vorgegebenen Anzahl von wiederholten Sendungen des Datenrahmens abgebrochen .
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die „soft"-Information in dem Entzerrer dadurch verarbeitet, daß die „soft"-Information direkt in dem Algoritmus verwendet wird. Dieses Verfahren hat sich in der Praxis bei dem Kombinieren von übertragenen Datenrahmen bewährt und ist somit auch bei der vorliegenden Er- findung vorteilhaft.
Aus der DE 42 24 214 C2 ist ein Verfahren zur quellengesteuerten Kanaldecodierung durch Erweiterung des Viterbi Algorithmus bekannt, wobei zur Bevorzugung gewisser Informations- bits eine Anzahl von Zustände, zum Beispiel Zustände von Datenbits durch einen Metrikzuschlag angehoben oder abgesenkt werden, über welchen a-priori oder a-posteriori-Information vorliegt. Hierbei wird die a-priori oder a-posteriori- Information unmittelbar in dem Algorithmus verwendet. Zur Lö- sung der Probleme bei der Übertragung mit ARQ-Protokoll kann diese bekannte Patentschrift keinen wesentlichen Beitrag leisten.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens wird die a-priori Information in dem Entzerrer durch einen „Symbol-nach-Symbol"-MAP-Algorithmus verarbeitet, wodurch sich eine größere Flexibilität in der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt.
Aus IEEE Transactions of Information Serie, März 1974, „Optimal Decoding of Linear Codes for Minimal Simple Error Rate", L.R. Bahl, J. Cocke F. Jelinek und J. Raviv ist ein Symbol-nach-Symbol MAP Algorithmus bekannt. Dabei wird das allgemeine Problem behandelt, die a-posteriori Wahrschein- lichkeiten der Zustände und Übergänge einer Markov-Quelle abzuschätzen, die durch einen diskreten Kanal beobachtet wird. Die Decodierung von linearen Block- und Convolutional Codes, um die Symbolfehlerwahrscheinlichkeit zu minimieren, wird als Spezialfall dieses Problems diskutiert. Es geht hier nur um eine optimale Decodierung, nicht jedoch um eine Korrekturver- fahren nach einem ARQ-Protokoll, um die ARQ-Methode mit möglichst geringem Aufwand durchführen zu können.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von der Information am Ausgang des Decodierers nur die extrinsische oder a-poöteiori Information zur Weiterverarbeitung verwendet, wobei ein befriedigendes Ergebnis mit einem geringeren Aufwand bei dem Kombinieren der Signale erreicht wird.
Schließlich ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft, wenn es bei dem GSM-System mit RLP-Protokoll angewendet wird. Grundsätzlich ist die Erfindung nicht auf die Anwendung bei dem GSM-System beschränkt, ist jedoch in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft .
Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Interleaver, der zwischen dem Ausgang des Decodierers und dem Eingang des Entzer- rers, und durch eine Einrichtung, die die a-priori Information am Ausgang des Codierers über den Interleaver zu dem Entzerrer steuert, wenn der Datenrahmen verworfen wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ein- richtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die a-priori Information von dem Decodierer n (n = 1 ... N und N = Anzahl der im Rahmen des ARQ-Protokolls gesendeten Datenrahmen) entweder an den Entzerrer n + 1 oder an einen der Entzerrer 1 bis n - 1 steuert.
Ein Beispiel für eine Übertragungsstrecke nach dem Stand der Technik und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 ein Blockdiagramm einer Übertragungsstrecke nach dem Stand der Technik; Figur 2 ein Blockdiagramm für die Verarbeitung eines zweimal gesendeten Datenblocks im Rahmen eines ARQ- Protokolls nach dem Stand der Technik;
Figur 3 ein Blockdiagramm für die Verarbeitung eines zwei- mal gesendeten Datenblocks im Rahmen eines ARQ-
Protokolls nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 4 ein Blockdiagramm, welches die wiederholte Übertragung eines Datenrahmens zum Zwecke der Fehler- korrektur einer Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
Figur 5 ein Blockdiagramm, welches die mehrfache Übertragung eines Datenrahmens zum Zwecke der Fehlerkorrektur nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt .
Figur 1 zeigt eine herkömmliche Übertragungsstrecke zur Übertragung und zum Empfang von digitalen Daten. Die Daten werden von einer Datenquelle 2 in Form von Bits geliefert. Diese Bits werden in Blöcken zu Ui zusammengefaßt und einen Codierer zugeführt, der codierte Blöcke c± liefert. Die codierten Datenblöcke c± werden in einem Interleaver 6 verwürfelt. Die Datenblöcke werden dann nach dem Interleaving über einen ISI- Kanal 8 übertragen und in einem Entzerrer 10 entzerrt . Nach- dem der Entzerrer 10 die Interferenzen beseitigt hat, gibt er entzerrte Datenblöcke an einen Deinterleaver 12 ab, und dieser gibt die Datenblöcke nach dem Deinterleaving an einen De- codierer 14 ab, der dann den Großteil der Fehler korrigiert und seine Ausgangsignale an eine Datensenke 16 weitergibt. Es handelt sich hier um das Übertragungs- und EmpfangsSchema, auf das sich die Erfindung mit der a-priori Informationserfassung und -Verarbeitung bezieht.
Figur 2 zeigt den Fall nach dem Stand der Technik, bei dem ein Datenrahmen im Rahmen eines ARQ-Protokolls zweimal übertragen wird. Der zuerst gesendete Datenrahmen y (1) wird dem Entzerrer 10 (1) zugeführt und gelangt von dort über den Deinterleaver 12 (1) zu einem Kombinierer 18. Das Signal y (2) des Datenrahmens bei der zweiten Übertragung wird dem Entzerrer 10 (2) zugeführt und gelangt von dort über den Deinterleaver 12 (2) ebenfalls zu dem Kombinierer 18, wo die beiden Signale kombiniert werden. Der Ausgang des Kombinierers 18 gelangt über den Decodierer 14 zu der Datensenke als Block üi. Als Kombinierer kommt eine Einrichtung in Frage, die nach der DE 42 24 214 C2 arbeitet oder ein Combining mit ei- nem „Symbol-nach-Symbol" MAP-Algorithmus durchführt.
Gemäß dem Blockdiagramm von Figur 3, welches ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zeigt, wird das Signal y (1) dem Entzerrer 10 (1) , von dort dem Deinterleaver 12 (1) und dem Decodierer 14 (l) zugeführt. Das Signal am Ausgang des Decodierers 14 (1) mit seiner „soft"- oder „hard"- Information wird in diesem Beispiel verworfen, was durch den Pfeil angedeutet ist, so daß im Rahmen des ARQ- Protokolls eine erneute Sendung des Datenrahmen als Signal y (2) erforderlich wird, das dem Entzerrer 10 (2) zugeführt wird. Zusammen mit dem Signal y (2) wird dem Entzerrer 10 (2) die am Ausgang des Decodierers 14 (l) anstehende Information entsprechend den codierten Bits über einen Interleaver 20 zugeführt. Der Entzerrer 10 (2) verarbeitet die beiden Signale und gibt sein Ausgangssignal an den Deinterleaver 12 (2) ab, der die Signale über den Decodierer 14 (2) an die Datensenke 16 für die Signale ü± abgibt.
Wie aus dem Blockdiagramm zu ersehen ist, dient der Interlea- ver 20 dazu, die am Ausgang des Decodierers 14 (1) anstehende Information an den Eingang des Entzerrers 10 (2) als a-priori Information zu geben. Bei dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die von dem Decodierer 14 (l) an den Entzerrer 10 (2) gegebene Information die Information, die den codierten Bits entspricht, wobei die „soft"-Information, daß heißt die extrinsische oder a-posteriori Information des Ent- zerrers 10 (2) nach dem Deinterleaving und Decodieren zu der Datensenke 16 gegeben wird, wo das Signal angenommen und das ARQ beendet wird.
Wenn der Datenblock nach der zweiten Übertragung immer noch verworfen wird, muß der Datenblock erneut übertragen werden. Das oben aufgezeigte Schema läßt sich dann so weit vervielfachen, daß die erneuten Übertragungen solange durchgeführt werden, bis die decodierten Datenblöcke angenommen werden oder das ARQ-Protokoll nach einer vorgegebenen Anzahl von erneuten Übertragungen abbricht .
Ein Fall für eine vielfache, erneute Übertragung eines Datenblocks nach dem ARQ-Protokoll ist in Figur 4 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Signal y (1) , welches der ersten Übertragung des Datenrahmens entspricht, über den Entzerrer 10 (1) , den Deinterleaver 12 (1) und den Decodierer 14 (1) verarbeitet und verworfen, was durch den Pfeil angedeutet ist. Das Signal y (2), welches der zweiten Übertragung des Datenrahmens entspricht, wird zusammen mit dem Ausgangssignal des Decodierers 14 (1) , welches über den Interleaver 20 (1) an den Entzerrer 10 (2) zugeführt wird, verarbeitet und über den Deinterleaver 12 (2) , den Decodierer 14 (2) weiterverarbeitet und verworfen. Dieses Prinzip geht weiter bis zu dem Signal y (N) , welches der N-ten Übertragung des Datenrahmens entspricht und nach seiner Verarbeitung zusammen mit dem Aus- gangssignal des vorangehenden Decodierers, welches als a- priori Information dem Entzerrer 10 (N) zugeführt wird, verarbeitet und über den Deinterleaver 12 (N) , den Decodierer 14 (N) zur Datensenke 16 gelangt, nachdem das Ausgangssignal des Codierers 14 (N) akzeptiert worden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird also immer das Signal des erneut gesendeten Datenrahmens mit der Information am Ausgang des vorhergehenden Decodierers verarbeitet, was quasi einer voranschrei- tenden Verarbeitung entspricht. Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 4 dargestellt, wobei wie in Figur 4 eine fortschreitende Verarbeitung der Signale y (n) mit n = l ... N erfolgt. Zusätzlich ist jedoch in Figur 5 noch die Möglichkeit gezeigt, daß das Signal eines Decodierers, beispielsweise des Decodierers 14 (2) über einen Interleaver 22 zu dem für das vorhergehende Signal y (1) zuständigen Entzerrer 10 (1) zurückgeführt wird. Ein entsprechender Interleaver kann dann auch zwischen dem Decodierer 14 (3) und dem Entzerrer 10 (2) und" zwischen dem Decodierer 14 (N) und dem Entzerrer 10 (N - 1) vorgesehen sein. Damit ist sowohl eine vorwärtsschreitende als auch eine rückwärtsschreitende Verarbeitung möglich, in dem die Signale am Ausgang der Decodierer entweder an einen der nachfolgenden Entzerrer oder einen der vorhergehenden Entzerrer zugeführt wird.
Bei der n-ten Übertragung kann, wenn der Datenrahmen immer noch verworfen wird, nochmals die vorwärtsschreitende Verarbeitung beginnend an dem Entzerrer 10(1) durchgeführt werden, wobei über den Interleaver 22 die Information des Decodierers 14 (n) als a-priori Information im Entzerrer 10(1) verwendet wird. Dabei wird jedesmal geprüft, ob der Datenrahmen verworfen wird. Solage der Datenrahmen fehlerhaft ist, kann die vorwärtsschreitende Verarbeitung wiederholt werden. Ein Ab- bruch ist auch nach einer festen Anzahl von Wiederholungen der vorwärtsschreitenden Verarbeitung möglich.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die vorwärtsschreitende Verarbeitung und auch die rückwärtsschreitende Verarbeitung dadurch erfolgen, daß die AusgangsSignale eines bestimmten Decodierers zu einer beliebigen der vorangehenden oder nachfolgenden Verarbeitung verwendet werden.

Claims

11Patentansprüche
1. Verfahren zur Datenübertragung in einem digitalen Übertragungssystem bei paketvermitteltem Dienst, bei dem ein ARQ- Protokoll und eine Kanalcodierung zur Fehlerminimierung mit Codierern (4) und Decodierern (14) , die eine „Soft"-Information abgeben, angewendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall einer erneuten Übertragung eines Datenrahmens im Rahmen des ARQ-Protokolls die über den Decodierer (14) und das ARQ- Protokoll gewonnene Information, das heißt, die „Soft"-
Information entsprechend den codierten Bits in einem Datenrahmen n (n = 1... N und n = Anzahl der im Rahmen des ARQ- Protokolls gesendeten Übertragungen des selben Datenrahmens) zusammen mit dem erneut gesendeten Datenrahmen n + 1 verar- beitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Decodieren des Datenrahmens n + 1 gewonnene „soft"- Information mit einem oder mehreren der Datenrahmen 1 bis n verarbeitet wird.
3. Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd das Verfahren nach Anspruch 1 (vorwärtsschreitend) und das Verfahren nach Anspruch 2 (rückwärts- schreitend) durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren wiederholt wird, bis keine erneute Übertragung im Rahmen des ARQ-Protokolls ange- fordert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer vorgegebenen Anzahl von wiederholten Sendungen des Datenrahmens abgebrochen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die a-priori Information in dem Entzerrer (10) dadurch verarbeitet wird, daß die „soft"- Information direkt in dem Algorithmus verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die a-priori Information in dem Entzerrer (10) durch einen „Symbol-nach-Symbol"-MAP-AIgorithmus verarbeitet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Information am Ausgang des Decodierers (14) nur die extrinsische Information zur Weiterverarbeitung verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es bei dem GSM-System mit RLP- Protokoll angewendet wird.
10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Interleaver (20) , der zwischen dem Ausgang des Decodierers (14) und dem Eingang des Entzerrers (10) angeordnet ist, und durch eine Steuereinrichtung, die die a-priori Information am Aus- gang des Decodierers (14) über den Interleaver (20) zu dem Entzerrer (10) steuert, wenn der Datenrahmen verworfen wird.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die a-priori Information von dem Deco- dierer (14) n (n = 1 ... N und N = Anzahl der im Rahmen des ARQ-Protokolls gesendeten Datenrahmen entweder an den Entzerrer (10) n + l oder an einen der Entzerrer (10) 1 bis n-1 steuert .
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