DE60110083T2

DE60110083T2 - Dekorrelation von interferenzen von mehreren verschachtelten Datenströmen

Info

Publication number: DE60110083T2
Application number: DE60110083T
Authority: DE
Inventors: Alexander Golitschek Edler Von Elbwart; Christian Wengerter; Eiko Seidel
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: EP1303051A1; EP1513260B1; EP1513260A1; US7688900B2; US20030076873A1; EP1303051B1; CN1417967A; CN1319300C; JP2003188857A; JP3648221B2; DE60110083D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Datenübertragungsvorrichtung zum Übertragen von Daten auf einem Kanal, und auf eine entsprechende Datenempfangsvorrichtung, und insbesondere auf Vorrichtungen, die Datenströme verschachteln und entschachteln. Die Erfindung ist insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit PN-Interleavern geeignet.
Es ist ausreichend im Stand der Technik bekannt, Interleaver einzusetzen, um eine bestimmte, begrenzte Form einer Zeit-Diversity, insbesondere für drahtlose Kommunikationssysteme, zu erhalten, die unter Signal-Fading-Effekten aufgrund der Varianz der Funkkanal-Charakteristika leiden. Ein Beispiel eines Kommunikationssystems, in dem Sender und Empfänger jeweils Daten verschachteln und entschachteln, ist in 1 gezeigt.
In 1 sendet ein Sender 100, 110, 120, 130 Daten auf einem Kanal 140 zu einem Empfänger 150, 160, 170, 180. Der Sender erhält Daten von der Signalquelle 100, und diese Daten werden dann einer Vorwärts-Fehlerkorrektur (Forward Error Correction – FEC) unterworfen, die durch einen FEC-Codierer 110 vorgenommen werden, so dass konvolutionale Code oder Code, abgeleitet davon, erhalten werden. Der Ausgang des FEC-Codierers 110 wird als eine Quellen-Daten-Folge zu dem Interleaver bzw. der Verschachtelungseinrichtung 120 weitergeführt.
Interleaver, auch bekannt als Permutierer, werden dazu verwendet, den Effekt von Rausch-Bursts und eines Fading in einem Datenübertragungssystem zu minimieren. Ein Interleaver wird allgemein unter Verwendung einer Blockstruktur oder einer konvolutionalen Struktur ausgeführt. Variationen von Block-Interleavern werden auch in Kommunikationssystemen verwendet. Andere Interleaver umfassen S-Random Interleaver, Dithered-Golden Interleaver, Pseudo-Noise-(PN)-Interleaver, usw..
Ein Block-Interleaver formatiert die codierten Daten in einem rechteckigen Feld. Gewöhnlich bildet jede Reihe des Felds ein Codewort oder einen Vektor einer Länge, die der Zahl der Spalten entspricht. Die Bits werden spaltenweise ausgelesen und über den Kanal übertragen. An dem Empfänger speichert der Deinterleaver bzw. eine Entschachtelungseinrichtung die Daten in demselben Format eines rechteckigen Felds, allerdings werden sie reihenweise, ein Codewort zu einem Zeitpunkt, ausgelesen. Als eine Folge dieser Umordnung der Daten während einer Übertragung wird ein Burst aus Fehlern in eine Anzahl von Bursts aufgebrochen, wobei die Anzahl der Zahl von Reihen in dem rechteckigen Feld während eines Codierens entspricht. Andere Ausführungen von Block-Interleavern existieren, wie beispielsweise solche, die nur einen Vektor verwenden.
Ein konvolutionaler Interleaver kann anstelle eines Block-Interleavers in weitgehendst derselben Art und Weise verwendet werden.
Der Vorgang einer Verschachtelung und die tatsächliche Funktionalität eines Interleavers wird besser unter Betrachtung des nachfolgenden Beispiels verstanden werden. Es wird angenommen, dass die Quellen-Daten-Folge, die zu dem Interleaver zugeführt wird, eine Eingangssequenz x_k ist, wobei die Funktionen des Interleavers als ein Permutieren der Eingangssequenz x_k zu einer Ausgangssequenz y_k entsprechend zu yk = xf(k) beschrieben werden kann, wobei f(k) eine Permutationsfunktion ist, die zum Beispiel f(k) = 1 + [(7*k) mod 54]sein könnte, wobei k von 1 bis 54 läuft und wobei 54, in dem vorliegenden Beispiel, die Länge eines Codeblocks ist. Unter Anwenden dieser beispielhaften Funktion würde die Eingangsfrequenz zu einer Ausgangsfrequenz entsprechend zu (y₁y₂ ... y₅₄) = (x₈x₁₅x₂₂x₂₉x₃₆x₄₃x₅₀x₃x₁₀x₁₇ ... x₄₁x₄₈x₁) aufgelistet werden.
Die herkömmlichen Verschachtelungstechniken sind insbesondere in Kommunikationssystemen nachteilig, was Daten einer Mehrzahl von unterschiedlichen Sendern gleichzeitig auf einem Kanal befördert werden. Dies wird in weiterem Detail unter Bezugnahme auf 2 gezeigt.
In dieser Figur sind drei Sendevorrichtungen dargestellt, die Daten auf demselben Kanal 140 senden. Die einzelnen Sender sind im Wesentlichen von demselben Aufbau, senden allerdings Daten von unterschiedlichen Signalquellen 200, 210, 220 aus. Alle Daten von den einzelnen Signalquellen werden zuerst in dem jeweiligen Co dierer 110 FEC codiert und werden dann durch den Interleaver 230 verschachtelt, bevor sie durch den Modulator 130 moduliert werden.
Das Übertragungsschema, das in 2 gezeigt ist, ist nachteilig, da dabei eine bestimmte Form einer Interferenz zwischen mehreren Datenströmen vorhanden ist, die negativ die Systemfunktion beeinflusst. Dies kommt daher, dass die mehreren Datenströme gemeinsam dieselbe Funkquelle gleichzeitig teilen, was nicht das allgemeine Erfordernis einer perfekten Orthogonalität erfüllt. Insbesondere kann die Interferenz Burst-Fehler erzeugen, die die übertragenen Daten nicht lesbar für die jeweiligen Empfänger gestalten können.
Eine Datenübertragungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der EP-A-881 795 bekannt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Datenübertragungsvorrichtung und eine Datenempfangsvorrichtung zu schaffen, die eine verringerte Zwischen-Datenstrom-Interferenz haben.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen beansprucht ist.
Die Erfindung schafft eine Datenübertragungsvorrichtung zum Übertragen von Daten auf einem Kanal. Die Vorrichtung ist in einem Kommunikationssystem betreibbar, das gleichzeitig Daten einer Mehrzahl von Datenübertragungsvorrichtungen auf einem Kanal weiterleiten kann. Die Vorrichtung weist einen Interleaver zum Verschachteln eines Quellen-Datenstroms auf, um dadurch einen verschachtelten Datenstrom zu erzeugen. Weiterhin sind Einrichtungen zum Übertragen des verschachtelten Datenstroms auf dem Kanal vorgesehen. Die Charakteristika des Interleavers unterscheiden sich von Interleaver-Charakteristika von mindestens einer anderen Datenübertragungsvorrichtung, die gleichzeitig Daten auf dem Kanal überträgt. Die Erfindung schafft weiterhin eine entsprechende Datenempfangsvorrichtung. Durch Dekorrelieren der Interleaver und der Deinterleaver für eine synchronisierte Datenübertragung verringert die Erfindung eine Zwischen-Folge-Interferenz.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet jeder Interleaver ein Interleaver-Muster, das sich von den Interleaver-Mustern, verwendet gleichzeitig durch die anderen Sender, die Daten auf demselben Kanal übertragen, unterscheidet. Interleaver-Muster sind ausreichend im Stand der Technik bekannt, dass sie die Cha rakteristika des Interleavers beschreiben. Zum Beispiel entspricht in dem Permutations-Beispiel vorstehend das Interleaver-Muster der Funktion f(k). Ein Kanal ist irgendeine physikalische oder logische Einheit, die zum Befördern von Daten unterschiedlicher Sender in einer solchen Art und Weise verwendet wird, dass eine Interferenz auftreten kann.
Unter Verwendung bestimmter Interleaver-Muster für jede einer Mehrzahl von Datenübertragungsvorrichtungen werden Zwischen-Folge-Burst-Fehler in eine Viel zahl von entweder kurzen Burst-Fehlern oder einzelnen Fehlern transformiert. Demzufolge ist die Erfindung besonders dann vorteilhaft, wenn Burst-Fehler das Ergebnis der Zwischen-Folge-Interferenz sind.
Dies kommt allgemein daher, dass eine Interferenz zwischen Datenströmen mehr oder weniger Burst-artig in ihrer Art ist, d. h. sie führt zu Blöcken von Fehlern einer Länge von mehr als einer Informationseinheit. Durch Transformieren der Burst-Interferenz in eine Vielzahl von kürzeren Fehlern, ist die Erfindung eine Verbesserung gegenüber dem System, das in 2 gezeigt ist, da sie ermöglicht, die Interleaver zu dekorrelieren. In dem herkömmlichen System verwenden alle Datenströme identische Interleaver und FEC-Code. Falls ein bestimmtes Fehler-Muster auftritt, das nicht durch den FEC-Decodierer korrigiert werden kann, wird dies bei allen Datenströmen auftreten, da das Fehlermuster auch identisch sein wird, d. h. vollständig korreliert. Durch Verwendung von unterschiedlichen Interleavern werden die Fehler-Muster so dekorreliert, dass in einigen der Datenströme das Fehler-Muster noch nicht korrigiert werden kann, während in anderen Datenströme, die unterschiedliche Fehler-Muster haben, eine Korrektur erfolgreich vorgenommen werden kann. Demzufolge erhöht die Erfindung vorteilhaft die Systemfunktion.
Weiterhin ist die Erfindung eine Verbesserung gegenüber den herkömmlichen FEC-Schemata, da diese Techniken entweder so ausgelegt sind, um am effektivsten für einzelne Fehler (z. B. konvolutionaler Code, Turbo-Code), oder für Burst-Fehler (z. B. Reed-Solomon-Code), zu sein. Im Gegensatz hierzu ermöglicht die Erfindung in vorteilhafter Weise, die auftretenden Burst-Fehler in einer Sequenz von kleineren Bursts oder einzelnen Fehlern zu verteilen.
Weiterhin kann die Erfindung einfach in Sendern und Empfängern, insbesondere dann, wenn die Funktionalität des Interleavers über die Zeit konstant ist, ausgeführt werden. Allerdings kann die Erfindung auch mit Interleaver-Funktionalitäten verwendet werden, die innerhalb der Zeit variieren, falls dies von dem Standpunkt des Designs eines Kommunikationssystems notwendig sein sollte. Demzufolge kann die Erfindung einfach an unterschiedliche System-Designgestaltungen in einer flexiblen Art und Weise angepasst werden.
Die Erfindung ist besonders für HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) mit Multi-Code-Übertragung innerhalb des 3GPP (3^rd Generation Partnership Project) Kontextes geeignet, da eine Fehler-Dekorrelation unter Verwendung von bestimmten Interleaver-Mustern besonders in Systemen anwendbar ist, bei denen sich die Datenströme nicht voneinander in Bezug auf irgendeinen anderen Parameter, wie beispielsweise die Code-Block-Länge, den Spreizfaktor, die Codierrate, usw., unterscheiden.
Diese Erfindung wird auch vorteilhafte Effekte in Bezug auf Interferenz-Abweisungs- oder Interferenz-Aufhebungs-Techniken, ohne deren Struktur zu beeinflussen, haben. Mit diesen Schemata an bestimmten Punkten wird eine Abschätzung über die übertragenen Daten gebildet. Wiederum ist, falls zum Beispiel konvolutionale FEC-Code verwendet werden, falls dabei eine falsche Abschätzung vorhanden ist, dies am wahrscheinlichsten von einer Burst-artigen Natur. Demzufolge wird das Vorsehen von bestimmten Interleavern gemäß der Erfindung auch die Dekorrelation der erwähnten, Burst-artigen, falschen Abschätzungen ermöglichen, die dann für den FEC-Decodierer schädlich sind.
Die Erfindung ist insbesondere bei Direct Sequence CDMA (Code Division Multiple Acces) Systemen, ähnlich UMTS (Universal Mobile Telephone Service), anwendbar, was eine dritte Generation (3G) eines Mobilsystems ist, das durch ETSI innerhalb des ITU's IMT-2000 Framework entwickelt ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Erfindung wird nun in weiterem Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen:
1 zeigt ein Kommunikationssystem, das Verschachtelungstechniken einsetzt;
2 stellt die Senderseite eines Kommunikationssystems dar, wo Daten von mehreren Quellen auf einem und demselben Kanal befördert werden, gemäß dem Stand der Technik;
3 stellt die Senderseite eines Kommunikationssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
4 stellt das zyklische Verschiebeschema einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
5 zeigt ein Biased-Mirroring-Schema der vorliegenden Erfindung, das eine ganzzahlige Spiegelposition besitzt;
6 stellt ein anderes Biased-Mirroring-Schema der vorliegenden Erfindung dar, wo eine fraktionale Spiegelposition verwendet wird; und
7 zeigt ein LFSR, das in Verbindung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in weiterem Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei entsprechende Elemente mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind.
Unter Bezugnahme nun auf 3 wird die Erfindung beschrieben, unter Diskussion der Übertragungsseite des Kommunikationssystems. Die Empfängerseite wird nicht im Detail diskutiert werden, um nicht unnötig die Erfindung zu behindern. Mit der Kenntnis davon, wie die Erfindung auf der Sendeseite arbeitet, wird ein Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet in der Lage sein, die Empfängerseite in einer unmittelbaren Weise durch Vorsehen der entsprechenden, inversen Gegenstücke zu den einzelnen Einheiten, die auf der Senderseite vorgefunden werden, auszulegen.
Wie in 3 dargestellt ist, umfasst jede Datenübertragungsvorrichtung, die Daten auf demselben Kanal 140 überträgt, einen Interleaver 300, 310, 330, der bestimmt ist, d. h. die Interleaver unterscheiden sich voneinander in dem jeweiligen Interleaver-Muster, das verwendet wird. Wie nachfolgend diskutiert werden wird, empfangen, in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die Interleaver 300, 310, 320 jeweils einen Parameter p_i, i = 1, 2, 3, der zum Erzeugen des jeweiligen Interleaver-Musters verwendet wird.
Dabei ist eine Anzahl von unterschiedlichen, möglichen Arten und Weisen vorhanden, wie bestimmte Interleaver-Muster von diesen Parametern erhalten werden.
Eine Art und Weise, Interleaver-Muster zu erzeugen, ist diejenige, ein gegebenes Mother-Interleaver-Muster zu modifizieren. Bevor der Interleaver starten kann, muss ein Eingangsvektor einer Länge N an dem Eingang des Interleavers verfügbar sein, d. h. es ist erforderlich, dass N Symbole eingegeben werden. Für den Zweck einer Beschreibung der Erfindung bezieht sich der Ausdruck Symbol auf irgendein Datenelement oder eine Dateneinheit, die zum Teilen eines Vektors verwendet werden kann. N bezeichnet die Interleaver-Länge und ist ein Parameter, der durch das Kommunikationssystem vorgegeben ist, bei dem der Interleaver angewandt wird. Die Erfindung macht vorzugsweise von den Interleaver-Längen von mindestens zwei Gebrauch.
Die Modifikation des Mother-Interleaver-Musters wird durch Anwenden eines Logarithmus vorgenommen, der von dem jeweiligen Interleaver-Parameter p_i abhängt. Eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen Algorithmus ist das zyklische Verschieben der Eingangssequenz von Symbolen. Dies wird nun unter Bezugnahme auf 4 diskutiert.
Unter der Annahme, dass der Quellen-Datenstrom aus einer Sequenz von Symbolen besteht, die Position x_k, k = 0, ..., N – 1, besitzt, unterliegt der Datenstrom dem Vorgang einer „zyklischen Verschiebung" vor einer Verschachtelung. Für diesen Zweck wird ein Parameter π für eine zyklische Verschiebung für jeden Sender i eingeführt ρi = πi,der den Eingang um π Positionen in einer zyklischen Weise verschiebt, was bedeutet, dass innerhalb jedes Vektors eine Bit-Position von größer als N um eine äquivalente Position in demselben Vektor gewickelt wird. In dem Beispiel der 4 ist der Wert von N 10 und der Parameter π der zyklischen Verschiebung ist gleich zu 3. Startend von der Sequenz (a) der 4 werden die Symbole um drei nach rechts verschoben, um die Sequenz (b) zu erhalten, und Symbole x₇, x₈ und x₉ werden herumgewickelt, um die Sequenz, gezeigt in (c) der 4, zu erhalten. Es sollte verständlich werden, dass die Zwischensequenz (b) in der Figur nur zu Erläuterungszwecken dargestellt ist, da die Sequenz (c) aus der Startsequenz (a) in einem Vorgang mit einem Schritt erhalten werden kann.
Demzufolge hat sich die Eingangs-Symbol-Position von x_k zu x'_k entsprechend zu x'k = [xk + π] mod Ngeändert, wobei mod die ausreichend bekannte Modulo-Funktion ist. Es wird ersichtlich werden, dass die Beziehung identisch für irgendeinen Wert von π ist, der um N versetzt ist. Deshalb kann der Bereich zum Variieren des Parameters π, ohne Verlust der Allgemeingültigkeit, auf einen ganzzahligen Bereich, beginnend bei 0 und bis zu N – 1 laufend, eingestellt werden.
Wenn identische Mother-Interleaver-Muster verwendet werden, können insgesamt N unterschiedliche Interleaver-Muster erhalten werden. Weiterhin wird ersichtlich werden, dass ein Einstellen des Interleaver-Parameters π auf 0 dazu führt, dass das Mother-Interleaver-Muster selbst verwendet wird.
Während das zyklische Verschiebungsschema, dargestellt in 4, dahingehend diskutiert worden ist, dass es an dem Quellen-Datenstrom vor einer Verschachtelung durchgeführt wird, wird ersichtlich werden, dass das Schema auch bei der Ausgangssequenz angewandt werden kann. Unter der Annahme, dass die Ausgangssequenz-Symbolpositionen y_k aus den Eingangssequenz-Symbolpositionen x_k entsprechend zu yk = f(xk)erhalten sind, wobei die Funktion f die Charakteristik des Mother-Interleavers beschreibt, kann die zyklische Verschiebung der Ausgangssequenz beschrieben werden durch yk = [f(xk) + π] mod N.
In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das zyklische Verschiebeschema sowohl bei der Eingangssequenz als auch der Ausgangssequenz durchgeführt. Dies führt zu einer höheren Flexibilität beim Auswählen der bestimmten Interleaver, und demzufolge zu einer höheren Zahl von möglichen, bestimmten Interleavern, die verwendet oder ausgewählt werden können.
Es wird ersichtlich werden, dass dann, wenn das zyklische Verschiebeschema sowohl vor als auch nach dem Verschachtelungsvorgang durchgeführt wird, die Algorithmen vollständig separat voneinander ablaufen können, können aber in einer alternativen Maßnahme auch dieselben Parameter verwenden. Deshalb werden, in einer Ausführungsform die Interleaver-Parameter p_i, I = 1, 2, 3, für beide, zyklische Verschiebungsvorgänge in derselben Art und Weise verwendet werden, wogegen in einer anderen, bevorzugten Ausführungsform die Parameter p_i, i = 1, 2, 3, tatsächlich Tuples sind, die zwei unterschiedliche Werte enthalten, wobei einer für eine zyklische Verschiebung der Eingangssequenz verwendet wird, und der andere für eine zyklische Verschiebung der Ausgangssequenz verwendet wird: pi = <πin, πout>i.
Aufgrund der Kombination von unterschiedlichen Algorithmen könnten unterschiedliche Interleaver-Muster-Tuples in bestimmten Kombinationen zu einem identischen Interleaver-Verhalten für unterschiedliche Ströme führen. Diese Fälle hängen von dem Parameter N ab, der ein Parameter ist, der durch das System vorgegeben ist. Die Auswahl von Interleaver-Muster-Parametern wird deshalb bevorzugt durch Vermeidung solcher Tuples vorgenommen, was zu identischen Interleavern führt. Wenn bestimmt ist, dass ein Parameter-Tuple gegeben ist, der dazu führt, zu einem identischen Interleaver-Verhalten für unterschiedliche Datenströme zu führen, wird dieses Tuple gegen ein anderes Tuple ausgetauscht.
Eine andere Ausführungsform darüber, wie bestimmte Interleaver-Muster von einem Mother-Muster erhalten werden, ist das Biased-Mirroring-Schema, das nun unter Bezugnahme auf die 5 und 6 diskutiert werden wird.
Ein Mirroring bzw. eine Spiegelung selbst würde zu einem Vorgang führen, der durch einfaches Umkehren der Reihenfolge der Positionen erreicht werden kann, d. h. x'k = (N – 1) – xk.
Um die Variabilität zu erhöhen, wird ein mittlerer Positionsparameter γ für jeden Sender i eingeführt: ρi = γi.
Der Parameter γ ist ein ganzzahliges Vielfaches von 0,5. Er wirkt als ein Spiegelungspunkt dann, wenn er eine ganze Zahl ist, oder er gibt die Spiegelungsmitte zwischen zwei Positionen [γ – 0,5; γ + 0,5] an, falls er nicht eine ganze Zahl ist. Da die Spiegelungsposition nun nicht länger die Mitte des Vektors ist, wird das vorliegende Spiegelungsschema als „Biased-Spiegelung" bzw. „Biased-Mirroring" bezeichnet.
5 zeigt das Biased-Spiegelungs-Schema, wo der Mitten-Positions-Parameter γ eine ganze Zahl ist. In dem Beispiel der 5 ist γ gleich zu 3. In einem ersten Schritt wird die Sequenz gespiegelt, um die Sequenz von (b) der 5 zu erhalten, und die Symbolpositionen x₉, x₈ und x₇ werden dann herumgewickelt, um die Sequenz (c) zu erhalten. In dem Beispiel der 6 ist der Mitten-Positions-Parameter γ gleich zu 2,5, so dass eine Spiegelungsachse zwischen Position x₂ und x₃ gegeben ist.
Demzufolge werden die Positionen mit einer Herumwickelung in dem Fall gespiegelt, in dem der gespiegelte Vektor die Grenzen überschreitet. Der Parameter γ ist ein ganzzahliges Vielfaches von 0,5, von 0 bis N – 0,5 reichend. Um einen Spiegelungsvorgang zu erhalten, der nicht vorgespannt ist, wird der Parameter γ auf N/2 eingestellt.
Wiederum ist die Sequenz von Schritt (b) nur zu Erläuterungsgründen dargestellt und wird nicht notwendigerweise explizit durchgeführt.
Weiterhin wird die vorgespannte Spiegelung vorzugsweise an der Eingangssequenz durchgeführt, allerdings wird, in einer anderen, bevorzugten Ausführungsform, die Ausgangssequenz anstelle von der Eingangssequenz oder zusätzlich dazu modifiziert: ρi = <γin, γuot>i.
Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform, um bestimmte Interleaver-Muster zu erhalten, ist die Verwendung von Variationen des Pseudo-Random-Rausch-Generator-Polynoms. Es wird ersichtlich werden, dass die Erfindung vorzugsweise zum Dekorrelieren von PN-Interleavern (oder Pseudo-Rausch-Interleavern oder Pseudo-Random-Interleavern) verwendet wird. Wie bereits vorstehend beschrieben ist, werden, in einem klassischen Block-Interleaver, die Eingangsdaten entlang der Reihen eines Satzes von Speicherelementen, konfiguriert als eine Matrix, geschrieben, und werden dann entlang der Spalten ausgelesen. Der PN-Interleaver ist eine Variation des klassischen Block-Interleavers, bei dem die Daten zu dem Speicher in einer sequenziellen Reihenfolge geschrieben werden und in einer Pseudo-Random-Reihenfolge ausgelesen werden. Ein Random-Interleaver ist ein Permutations-Block-Interleaver, der von einer Random-Permutation, basierend auf einer Random-Rausch-Quelle, erzeugt wird. Zum Beispiel wird ein Rauschvektor einer gegebenen Länge erzeugt und die Permutation, die den Rauschvektor in eine sortierte Reihenfolge versetzt, wird dazu verwendet, den Interleaver zu erzeugen. In der Praxis kann der Rauschvektor selbst durch einen Pseudo-Random-Rausch-Generator erzeugt werden.
Eine ausreichend bekannte Technik für Pseudo-Random-Rausch-Generatoren ist die Verwendung von linearen Feedback-Verschieberegistern (LFSR), wobei ein Beispiel davon in 7 dargestellt ist. Das LFSR besteht aus einer Sequenz von Verzögerungselementen, wie beispielsweise D-Flip-Flops 700, 710, 720, 730, 740, die Datenwerte x^j, j = 0, 1, 2, 3, 4, speichern. Die gespeicherten Datenwerte werden zurück zu dem Eingang des LFSR entsprechend zu individuellen Gewichtungsfaktoren c_j geführt. Demzufolge kann die Rückführung durch ein Polynom der Form
ausgeführt werden, wobei L die Zahl von Tabs ist, d. h. die Zahl von Stufen des LFSR. In dem Beispiel der 7 ist das Polynom ν(x) = x⁴ + x³ + x² + x⁰, da c₁ = 0 und c₀ = c₂ = c₃ = c₄ = 1.
Ein Beispiel, wie eine PN-Sequenz von einem solchen Register abzuleiten ist, ist die Verwendung des Inhalts jedes Tab und Interpretieren von diesem als binäre Darstellung einer ganzen Zahl. Alternative Schemata sind für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich und werden deshalb hier nicht in weiterem Detail diskutiert.
Demzufolge sind in der vorliegenden Ausführungsform die Interleaver-Muster-Parameter p_i eindeutige Generator-Polynome, die in jedem Datenstrom unterschiedlich sind: pi = νi(x) = {cj|j = 0, ..., L – 1}i.
Da die Periode der Pseudo-Random-Sequenz mindestens N sein sollte, und zwar in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, sind dabei N der gelieferten Werte, verwendet zum Erhalten des Pseudo-Random-Rauschvektors, vorhanden, in dem Fall, dass die Pseudo-Random-Sequenz größer als N ist. Vorzugsweise werden N niedrigste Werte ausgewählt.
Weiterhin ist es bevorzugt, so viele, unterschiedliche Generator-Polynome mit den beschriebenen Eigenschaften wie möglich auszuwählen. Allerdings werden, zur Vereinfachung der Ausführung, diese Polynome, die die Erfordernisse mit der kleinsten Speicherlänge L anpassen, d. h. die Anzahl von Stufen, ausgewählt.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden LFSRs in einer solchen entsprechenden Art und Weise angewandt, wie dies zuvor beschrieben ist, allerdings zeigen die Interleaver-Muster-Parameter p_i Initialisierungswerte dieser LFSR an, die für jede Folge eindeutig sind. Es ist ausreichend bekannt, dass m Sequenzen als lineare Feedback-Verschieberegister mit L Stufen definiert sind, die die maximale, mögliche Periode q^L – 1 erzeugen, wobei q auf 2 in binären LSFRs gesetzt wird. Die Verschieberegister müssen mit einem Satz-Wert κ initialisiert werden, wobei 0 < κ < q^L gilt. Dieser Initialisierungswert besitzt einen direkten Einfluss auf die Sequenz von Werten mit dem Rauschvektor. Der Wert κ wird deshalb als Interleaver-Muster-Parameter p_i verwendet. pi = κi.
Während in der Beschreibung vorstehend mehrere Ausführungsformen diskutiert worden sind, die zum Erhalten bestimmter Interleaver-Muster verwendet werden können, können Kombinationen einiger oder aller der vorstehend beschriebenen Schemata verwendet werden, um die Anzahl von möglichen, bestimmten Interleavern zu erhöhen, da jeder Parameter individuell und unabhängig eingestellt werden kann. Dies bedeutet, dass die Interleaver-Muster-Parameter p_i, i = 1, 2, 3, Mehrfach-Wert-Tuples sind, die eine oder mehrere, zyklische Verschiebeparameter π, πⁱⁿ, π^out und/oder einen oder mehrere vorgespannte Spiegelungsparameter γ, γⁱⁿ, γ^out und/oder ein eindeutiges Pseudo-Random-Rausch-Generator-Polynom ν und/oder einen eindeutigen Initialisierungswert κ, z. B., enthalten. ρi = <πin, πout, γin, γout, {cj|j = 0, ..., L – 1}, κ>i.
Weiterhin können unterschiedliche Sequenzlängen von LFSR verwendet werden. Es wird ersichtlich werden, dass das System der Erfindung vorzugsweise Mechanismen zum Vermeiden dieser Parameterkombinationen umfasst, die zu identischen Interleavern führen.
Weiterhin wird, während in 3 die Interleaver 300, 310, 320 so dargestellt sind, dass sie die Mother-Interleaver 230 der 2 ersetzen, ersichtlich werden, dass die Sender, und umgekehrt die Empfänger, die Mother-Interleaver 230 zusätzlich zu einem Modifikations-Block umfassen könnten, um die bestimmten Interleaver 300, 310, 320 zu erhalten. Demzufolge liegt es innerhalb der Erfindung, einen zusätzlichen Block zu dem Mother-Interleaver 230 für jede Folge vorzusehen, oder Interleaver 300, 310, 320 vorzusehen, die den Mother-Interleaver 230 in jeder Folge ersetzen. Ähnlich können Ausführungen durch Hinzufügen von Blöcken vor oder nach dem Mother-Interleaver oder durch Ersetzen des Mother-Interleaver gegen bestimmte Interleaver-Blöcke, die explizit den Funktionalitäten, die vorstehend angegeben sind, folgen, vorgenommen werden.
Weiterhin werden, in einer weiteren Ausführungsform, die Interleaver-Funktionalitäten mit der Zeit variiert. Falls die Interleaver-Muster-Parameter p_i Tuples sind, die mehrere Werte enthalten, kann die Zeitvariation auf jeden dieser Werte oder nur auf einige davon angewandt werden.
Falls es nicht möglich sein sollte, solche Parameterkombinationen zu vermeiden, die zu identischen, individuellen Interleavern in den Datenströmen führen, werden die Parameter vorzugsweise in einer Art und Weise ausgewählt, dass die Zahl von identischen Interleavern in dem größtmöglichen Umfang reduziert wird.
Es wird für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden, dass die Technik, die vorstehend beschrieben worden ist, ein Dekorrelieren von Interleavern für eine synchronisierte Datenübertragung möglich ist. Es ist ausreichend bekannt, dass in einem Kommunikationssystem, das eine Vorwärts-Fehlerkorrektur (FEC) umfasst, Interferenz-Bursts einen größeren Einfluss auf die Decodierer-Funktion als ein Vielfaches von verteilten Signalfehlern haben. Deshalb ermöglicht die Erfindung eine Verteilung einer existierenden Burst-Interferenz zwischen zwei Folgen, um Burst-mäßige oder Signalfehler in jeder Folge zu verringern, bevor der FEC-Code decodiert wird. Dies wird in Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben sind, zum Beispiel durch Erhalten einer Mehrzahl von PN-Interleavern von einem allgemeinen PN-Interleaver, erhalten, d. h. von dem Mother-Interleaver.
Eine Fehler-Dekorrelation, die bestimmte Interleaver-Muster verwendet, ist besonders vorteilhaft dort, wo sich die Datenströme nicht voneinander in Bezug auf die Code-Block-Länge, den Spreizfaktor, die Codierrate, usw., unterscheiden. Die Erfindung ist deshalb besonders für HSDPA mit einer Mehrfach-Code-Übertragung innerhalb des 3GPP-Kontextes geeignet.
In einem CDMA-System ist eine Auswahl der Parameter per Hand diejenige, die Spreiz-Code-Zahl σ zu verwenden: pi = σi.
In dem Beispiel des 3GPP-Kontextes wird derzeit ein Maximum von 512 Spreizcoden gleichzeitig innerhalb einer Zelle verwendet, wobei jeder Spreizcode einen Datenstrom darstellt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist die Verwendung einer einfachen Beziehung zwischen den Interleaver-Muster-Parametern p_i, insbesondere des Verschiebeparameters π, und dem Datenstrom ID: pi = πi = g(Datenstrom ID)wobei g eine wahlweise Funktion ist, die die ganzzahlige Datenstrom ID in den Interleaver-Muster-Parameter p_i umwandelt. Diese Funktion kann auch dazu angewandt werden, die zyklischen Verschiebeparameter πⁱⁿ, π^out zum Verschieben der Eingangs- und Ausgangssequenz zu erhalten.
Für die Spiegelungsparameter γ, γⁱⁿ, γ^out wird eine wahlweise Funktion h zum Umwandeln der ganzzahligen Datenstrom ID in das ganzzahlige Vielfache eines 0,5 vorgespannten Spiegelungsparameters (Biased Mirroring Parameter) ausgewählt. pi = γi = h(Datenstrom ID)
Wiederum kann die Funktion zur Spiegelung der Eingangs- ebenso wie der Ausgangssequenz verwendet werden.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform sind die Funktionen g und h so ausgewählt worden, dass sie die Identitätsfunktion sind, d. h. pi = πi = Datenstrom IDund pi = γi = Datenstrom ID.

Claims

Datenübertragungsvorrichtung zum Übertragen von Daten auf einem Kanal (140), wobei die Vorrichtung in einem CDMA-Kommunikationssystem betrieben werden kann, das in der Lage ist, Daten einer Vielzahl von Datenübertragungsvorrichtungen gleichzeitig auf einem Kanal zu transportieren, und die Datenübertragungsvorrichtung umfasst: einen Interleaver (300, 310, 320), der einen Quellen-Datenstrom verschachtelt und so einen verschachtelten Datenstrom erzeugt; eine Einrichtung (130), die den verschachtelten Datenstrom auf dem Kanal überträgt; eine Einrichtung an dem Interleaver (300, 310, 320), die einen Interleaver-Musterparameter empfängt, der dazu dient, ein entsprechendes Interleaver-Muster zu erzeugen; dadurch gekennzeichnet, dass: der Interleaver Interleaver-Eigenschaften hat, die sich von den Interleaver-Eigenschaften wenigstens einer anderen Datenübertragungsvorrichtung unterscheiden, die gleichzeitig einen anderen Datenstrom auf dem Kanal überträgt, und der Interleaver den verschachtelten Datenstrom unter Verwendung des Interleaver-Musterparameters in Abhängigkeit von der Spreizcodenummer erzeugt.
Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Interleaver ein PN-Interleaver ist und die Datenübertragungsvorrichtung des Weiteren eine Einrichtung umfasst, die ein Pseudo-Noise-Generator-Polynom empfängt, das einzigartig für die Datenübertragungsvorrichtung ist, und den verschachtelten Datenstrom unter Verwendung des einzigartigen Pseudo-Noise-Generator-Polynoms erzeugt.
Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Interleaver ein PN-Interleaver ist, und die Datenübertragungsvorrichtung des Weiteren eine Einrichtung umfasst, die einen Pseudo-Noise-Generator-Initialisierungswert erzeugt, der einzigartig für die Datenübertragungsvorrichtung ist, und den Pseudo-Random-Noise-Generator in Reaktion auf den einzigartigen Initialisierungswert initialisiert.
Datenübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die des Weiteren eine Einrichtung umfasst, die einen zyklischen Verschiebeparameter empfängt, der einzigartig für die Datenübertragungsvorrichtung ist, und Datenelemente eines Datenstroms in Reaktion auf den einzigartigen zyklischen Verschiebeparameter zyklisch verschiebt.
Datenübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die des Weiteren eine Einrichtung umfasst, die einen einseitigen Spiegelungsparameter empfängt, der einzigartig für die Datenübertragungsvorrichtung ist, und einseitige Spiegelung von Datenelementen eines Datenstroms in Reaktion auf den einzigartigen einseitigen Spiegelungsparameter durchführt.
Datenübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Interleaver den verschachtelten Datenstrom in Abhängigkeit von der Kennung des Datenstroms erzeugt.
Datenübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Interleaver auf eine Weise arbeitet, die zeitlich variiert.
Datenübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Kommunikationssystem ein HSDPA-System ist.
Datenübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Interleaver ein Block-Interleaver ist.
Verfahren zum Übertragen von Daten auf einem Kanal eines CDMA-Kommunikationssystems, wobei Daten einer Vielzahl von Datenübertragungsvorrichtungen gleichzeitig auf einem Kanal transportiert werden, und das die folgenden Schritte umfasst: Verschachteln eines Quellen-Datenstroms, um einen ersten verschachtelten Datenstrom unter Verwendung eines empfangenen ersten Verschachtelungsmuster-Parameters zu erzeugen; Verschachteln eines Quellen-Datenstroms zum Erzeugen eines zweiten verschachtelten Datenstroms unter Verwendung eines empfangenen zweiten Verschachtelungsmuster-Parameters; Übertragen des ersten und des zweiten verschachtelten Datenstroms auf dem einen Kanal; dadurch gekennzeichnet, dass: der erste und der zweite Verschachtelungsmuster-Parameter von der Spreizcodenummer abhängen.