Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bitaustausch, wobei
periodisch 1 aufeinander folgende Bits eines Datenpakets, welches K Bits umfasst,
auf verschachtelte Bitpositionen in jeweils 1 verschiedenen Signalfolgen gemäss
einem vorbestimmten Verschachtelungsschema und einer ausgewählten Verschachtelungstiefe
I abgebildet werden, umfassend den Schritt zum Austauschen des Werts von mindestens
einem Bit, welches einer betreffenden ersten Bitposition m in dem Datenpaket zugeordnet
ist, mit dem Wert eines Bits, welches einer betreffenden zweiten Bitposition n in
dem Datenpaket zugeordnet ist, wobei die betreffende zweite Bitposition n so ausgewählt
ist, dass n > m gilt, und dass die Differenz n – m durch 1 teilbar ist.
Hintergrund der Erfindung
In den meisten Kommunikationssystemen des Stands der Technik wird
Information, welche aus einer Informationsquelle stammt, in Bits umgewandelt, danach
in Bezug auf Quelle und Kanal kodiert, verschachtelt und dann zur Sendung über
ein Sendemedium moduliert, welches der Raum zwischen einer Sende- und einer Empfangsantenne
oder eine drahtgebundene Verbindung, wie ein Kabel, oder eine optische Faser sein
kann. Von den verschiedenen Modulationstechniken hat sich Phasenmodulation als ein
robuster und effektiver Weg zum Abbilden von Information auf eine Trägerwelle
erwiesen. Bei Phasenmodulation enthält die Phase der Trägerwelle die vollständige
Information über die übertragenen Bits.
EDGE (Enhanced Data GSM Environment), eine schnellere Version des
Global System for Mobile Communication (GSM) Mobilfunkdienstes, ist dazu ausgelegt,
Daten mit Raten von bis zu 384 kbps zu übertragen und ermöglicht die Übertragung
von Multimedia und anderen Breitbandanwendungen für Mobiltelefon- und Computeranwender.
Der EDGE Standard ist auf den bestehenden GSM Standard aufgebaut. Jedoch wird statt
der Gausschen Minimalverschiebungstastung (GMSK) Modulationstechnik, die ursprünglich
für GSM standardisiert war, bei EDGE eine Phasenverschiebungstastung (PSK)
mit acht möglichen Symbolkonstellationen (8-PSK) verwendet. Die Abbildung von
drei aufeinander folgenden Bits (d3i, d3i+1, d3i+2)
eines kodierten verschachtelten Bitstroms, welcher zur Modulation auf eines der
acht möglichen 8-PSK Symbole 1-1 .. 1-8 in der I/Q-Ebene
2 vorgesehen ist, ist in 1 abgebildet, worin i die
sequenzielle Nummer des 8-PSK Symbols anzeigt, und worin die I-Achse und die Q-Achse
sich jeweils auf die In-Phase- und auf die Quadraturkomponente des modulierten Signals
beziehen. Alle 8-PSK Symbole 1-1 .. 1-8 liegen auf einem Kreis
mit dem gleichen Radius und unterscheiden sich nur in ihrer Phase, welche entgegen
dem Uhrzeigersinn, beginnend an der I-Achse gezählt wird.
Wenn man versucht, ein empfangenes, mit Rauschen behaftetes 8-PSK
Signal symbolweise zu demodulieren, um die zugeordneten drei übertragenen Bits
(d3i, d3i+1, d3i+2) pro 8-PSK Symbol zu bestimmen,
dann wird die Phase des empfangenen Signals durch Zerlegen des empfangenen Signals
in seine In-Phase-Komponenten und Quadraturkomponenten bestimmt, was eine abgeschätzte
Position des 8-PSK Symbols in der I/Q-Ebene 2 (nicht gezeigt) ergibt. Die abgeschätzte
Position wird mit den möglichen acht Positionen 1-1 .. 1-8
verglichen, wie in 1 dargestellt, um festzustellen,
welches 8-PSK Symbol ursprünglich gesandt wurde. Wenn sich die Symbolabschätzung
jedoch wesentlich von den möglichen 8-PSK Symbolpositionen unterscheidet, z.B.
wenn die abgeschätzte Symbolposition eine Phase von 22,5° hat, obwohl
das übertragene 8-PSK Symbol 1-1 eine Phase von 0° hatte (entsprechend
den drei Bits (1, 1, 1)), ist es schwierig zu entscheiden, ob das Symbol
1-1 mit der Phase 0°, oder das Symbol 1-2 mit 45° Phase
ursprünglich gesandt wurde. Wenn fälschlich entschieden wird, dass das
8-PSK Symbol 1-2 mit 45° Phase gesandt wurde, ergibt die Demodulation
die Bits (0, 1, 1) anstatt der Bits (1, 1, 1), welche ursprünglich gesandt
wurden. Damit entsteht ein Bitfehler. Aus 1 kann festgestellt
werden, dass benachbarte 8-PSK Symbole sich immer nur um eine Bitposition unterscheiden,
um die Anzahl der Bitfehler so niedrig wie möglich zu halten, wenn irrtümlich
für das benachbarte 8-PSK Symbol anstatt des ursprünglich geschickten
8-PSK Symbols entschieden wird. Jedoch ist sogar für Irrtümer, welche
aus der Feststellung von fehlerhaften benachbarten 8-PSK Symbolen, anstatt der korrekten
8-PSK Symbole entstehen, die Fehlerwahrscheinlichkeit in dem Bit Tripel (d3i,
d3i+1, d3i+2) nicht gleich. Das Feststellen des benachbarten
8-PSK Symbols anstatt des korrekten 8-PSK Symbols kann zu einem Bitfehler in der
ersten Position des Tripels (d3i, d3i+1, d3i+2)
für lediglich 4 8-PSK Symbole (1-1, 1-2, 1-5, und
1-6 bei jeweils 0°, 45°, 180°, und 225°) führen,
kann zu einem Bitfehler in der zweiten Position des Tripels (d3i, d3i+1,
d3i+2) für lediglich 4 8-PSK Symbole (1-3, 1-4,
1-7, 1-8 bei jeweils 90°, 135°, 270°, und 315°)
führen und kann zu einem Bitfehler in der dritten Position des Tripels (d3i,
d3i+1, d3i+2) für alle 8 8-PSK Symbole 1-1 ..
1-8 führen. Die dritte Bitposition in dem Tripel (d3i,
d3i+1, d3i+2) neigt damit wesentlich eher zu Fehlern, als
die erste und zweite Bitposition, und wird damit als das „schwache" Bit des
Tripels bezeichnet.
Das EDGE System (aus dem technischen Dokument 3GPP TS 45.003 V5.6.0
(2000-06) des European Telecommunications Standardization Institute (ETSI)) ermöglicht
das Multiplexen mehrer mobilen Stationen auf einen einzigen aufwärts gerichteten
Datenpakettransportkanal (PDTCH). Um den Zugang der verschiedenen mobilen Stationen
zu dem PDTCH zu steuern wird das Aufwärtszustandflag (USF) verwendet, welches
anzeigt ob ein Aufwärtsverbindungskanal frei ist, und, wenn er nicht frei ist,
zu welcher mobilen Station er derzeit gehört. Das USF hat drei Bits, wobei
eine „1" für „frei" steht, und die verbleibenden 7 Zustände
dazu verwendet werden können, um die MS zu identifizieren, die derzeit den
PDTCH verwendet. Das USF Flag ist für die richtige Funktion des EDGE Systems
wichtig, und wird somit von einem Blockcode mit Code Rate 1/12 kodiert. Insbesondere
werden die drei Bits des USF auf 36 kodierte USF Bits abgebildet, und diese 36 Bits
werden auf 4 aufeinander folgende Blöcke als Gruppen von jeweils 9 Bit verteilt.
Wie in 2 gezeigt, welche den ersten Block
3 von 4 Blöcken einer GSM/EDGE Signalfolge abbildet, umfasst jeder der Blöcke
insgesamt 348 Bit, worin die kodierten USF Bits jeweils bei Bitpositionen 168 bis
173 und 176 bis 178 angeordnet sind. Die in jedem Block verbleibenden Bitpositionen
sind mit bereits verschachtelten, kodierten, und von der Rate her angepassten Kopf-
und Datenbits gefüllt. Die 4 Blöcke bilden dann eine Signalfolge mit einer
Länge von 1,392 Bit.
EDGE umfasst 13 verschiedene Modulations- und Kodierungsschemen (MCS)
für den PDTCH. Bei MCS-5 und MCS-7 (sowohl Aufwärtsverbindung als auch
Abwärtsverbindung) wird vorgeschlagen, die Übertragung von kodierten USF
Bits an der dritten Bitposition in dem 8-PSK Tripel (d3i, d3i+1,
d3i+2) zu vermeiden, um die Bitfehlerrate des USF zu verringern. Dies
ist im Prinzip als Bitaustausch bekannt. Bitaustausch bedeutet, dass kodierte USF
Bits, die Bitpositionen in der Signalfolge entsprechen, die anderenfalls als das
dritte Bit in dem 8-PSK Tripel (d3i, d3i+1, d3i+2)
übertragen würden, mit Bitpositionen ausgetauscht werden, die verschachtelten,
kodierten, und von der Rate her angepassten Datenbits entsprechen, und nicht als
das dritte Bit in dem 8-PSK Tripel (d3i, d3i+1, d3i+2)
gesendet werden. Damit werden USF Bits nur als erstes oder zweites Bit in dem 8-PSK
Tripel (d3i, d3i+1, d3i+2) übertragen, was
dabei hilft, die Bitfehlerrate des USF zu reduzieren. Wie in 2
abgebildet, werden die USF Bits bei den Positionen 170, 173, und 176 (in den jeweiligen
8-PSK Symbolen 56, 57, und 58 in 2 grau schattiert)
mit verschachtelten, kodierten, und von der Rate her abgestimmten Datenbits bei
den Positionen 150, 151, und 195 (nicht gezeigt) ausgetauscht. Es ist leicht zu
sehen, dass wenn das erste Bit in einer Signalfolge die Position 0 hat, die USF
Bit Positionen 168, 169, 171, 172, 177, 178 (unverändert) und 150, 151, und
195 (ausgetauscht) den weniger zu Fehlern neigenden ersten und zweiten Bitpositionen
in dem 8-PSK Tripel (d3i, d3i+1, d3i+2) entsprechen,
da nur die Bitpositionen 3k – 1 mit k = 1 .. 464 auf die mit Fehlern behaftete
dritte Bitposition in dem Tripel abgebildet werden.
Der Austausch findet am Sender statt. Am Empfänger wird ein umgekehrter
Austausch (Rücktausch) der Bits, die aus der Demodulation der empfangenen 8-PSK
Symbole erhalten wurden, an Hand der Kenntnis des Austausch-Algorithmus ausgeführt,
der am Senderort verwendet wurde. Nach dem Entschachteln, sowohl der Gruppe von
TFCI Bits und der Gruppe von kanalkodierten und der von der Rate her angepassten
Datenbits, werden diese in Bezug auf den Kanal dekodiert und dann weiter verarbeitet.
Natürlich wird die Bitfehlerrate der Datenbits entsprechend erhöht,
wenn der Bitaustausch durchgeführt wird, da die zu Fehlern neigende dritte
Bitposition in dem 8-PSK Tripel jetzt häufiger den Datenbits zugeordnet ist.
Jedoch wird die Leistungsverschlechterung der Bitfehlerrate der Datenbits willentlich
in Kauf genommen, wenn sie gegen die reduzierte Bitfehler Rate des wesentlich wichtigeren
USF eingetauscht werden kann.
Eine ähnliche Situation entsteht im Zusammenhang der flexiblen
Schicht Eins, (FLO), einer neuen Art einer physikalischen Schicht, die für
das GSM/EDGE Funkzugangsnetzwerk (GERAN, aus technischem Dokument 3GPP TR 45.902
V6.0.0 (2003-04) aus ETSI) vorgeschlagen wird. Der Hauptvorteil der FLO ist, dass
die Konfiguration der physikalischen Schicht (z.B. Kanalkodierung und Verschachtelung)
bei der Einrichtung des Anrufs spezifiziert wird. Mit der FLO bietet die physikalische
Schicht des GERAN für die Medium-Zugangssteuerungs-(MAC) Unterschicht einen
oder mehrere Transportkanäle an. Eine Anzahl von Transportkanälen kann
gemultiplext und auf dem gleichen physikalischen Grundkanal, dem kodierten, zusammengesetzten
Transportkanal (CCTrCH) zur gleichen Zeit gesendet werden. Die Konfiguration eines
Transportkanals, d.h. die Anzahl von Eingangsbits, Kanalkodierung, Verschachtelung,
etc., ist in dem Transportformat (TF) angezeigt. Die Konfiguration des Transportformats
ist vollständig von dem Funkzugangsnetzwerk (RAN) gesteuert, und wird an die
MS bei Einrichtung des Anrufs signalisiert. Bei beiden, der mobilen Station, und
der Basis Sende-/Empfängerstation, werden die Transportformate dazu verwendet,
die Kodier- und Dekodiereinheiten zu konfigurieren. Nur eine begrenzte Anzahl von
Kombinationen der TFs von verschiedenen Verkehrskanälen (TrCH) ist zugelassen.
Eine gültige Kombination wird eine Transportformatkombination (TFC) genannt.
Um die empfangene Sequenz zu dekodieren muss der Empfänger die aktiven TFC
für ein Funkpaket kennen. Diese Information wird in dem Transportformatkombinationsanzeige
(TFCI) Feld gesendet. Dieses Feld ist ein grundlegender Schicht-Eins-Header. Aus
dem dekodierten TFCI Wert sind die Transportformate für die verschiedenen Transportkanäle
bekannt, und die eigentliche Dekodierung kann beginnen.
Der Umfang des TFCI ist auf ein Maximum von 5 Bits begrenzt, was ein
Maximum von 32 verschiedenen TFCs auf dem gleichen grundlegenden physikalischen
Subkanal ermöglicht. Mit anderen Worten, für eine einzige Verbindung wird
vorgeschlagen, zu einem gegebenen Zeitpunkt ein Maximum von 32 verschiedenen Kanalkodierungs-
und/oder Multiplex Möglichkeiten zu haben.
Der TFCI ist blockkodiert, und am Anfang eines nicht verschachtelten
Funkpakets eingefügt, welches weiterhin die gemultiplexten Transportkanäle
(die CCTrCH) umfasst. Jeder Transportblock von Bits, der auf einem TrCH gesendet
werden soll, ist mit einem Anhang zur zyklischen Redundanzprüfung (CRC) ausgestattet,
kanalkodiert, von der Rate her angepasst und dann mit den anderen kodierten Blöcken
gemultiplext, so dass ein kodierter kombinierter Transportkanal (CCTrCH) entsteht.
In 8-PSK Kanälen mit voller Übertragungsrate hat das nicht verschachtelte
Funkpaket, welches den TFCI und die CCTrCH Bits umfasst, eine Gesamtlänge von
1392 Bits. Bevor die 8-PSK Modulation stattfindet werden die Bits des nicht verschachtelten
Funkpakets entweder block-diagonal oder block-rechteckig auf I Signalfolgen verschachtelt,
wobei I die Verschachtelungstiefe anzeigt.
Im Fall der block-rechteckigen Verschachtelung stellen die I Signalfolgen
ein Funkpaket dar. Zum Beispiel werden in 8-PSK Kanälen mit voller Übertragungsrate
die K = 1392 Bits des nicht verschachtelten Funkpakets dann auf 4 Signalfolgen mit
J = 348 Bits verschachtelt, welche das Funkpaket bilden, welches für die 8-PSK
Modulation vorgesehen ist.
Im Fall der blockdiagonalen Verschachtelung sind die Bits des nicht
verschachtelten Funkpakets, welches M = K/J nicht verschachtelte Signalfolgen umfasst,
auf I = 2·M Signalfolgen mit der Bitgrösse J verschachtelt. Jedoch enthalten
die ersten I/2 Signalfolgen nur Bits auf den geraden Bitpositionen, wohingegen die
letzten I/2 Signalfolgen nur Bits auf den ungeraden Bitpositionen enthalten. Die
Bits dieser I Signalfolgen müssen damit mit den Bits von weiteren I Signalfolgen
kombiniert werden, die vom Verschachteln der nächsten nicht verschachtelten
Funkpakete auf I Signalfolgen stammen, welche zwei voll gefüllte Funkpakete
aus den beiden nicht verschachtelten Funkpaketen ergeben.
Wegen der Wichtigkeit des TFCI zum Dekodieren der empfangenen Funkpakete
ist es wünschenswert, die Bitfehlerrate des TFCI zu verbessern. Dies kann durch
Bitaustausch erreicht werden. Im Gegensatz zum Aufbau der Signalfolge im Zusammenhang
mit MSC-5 und 7 von EDGE, wo das Verschachteln stattfindet, bevor die USF Bits,
Daten und Headerbits in einer Signalfolge angeordnet und moduliert werden, für
die FLO die Bits des TFCI und des CCTrCH gemeinsam verschachtelt.
Als Ergebnis kann im Zusammenhang von MSC-5 und 7 Bitaustausch, nachdem
die Signalfolge erstellt wurde, direkt ausgeführt werden, da es leicht ersichtlich
ist, welche Bits der Signalfolge als „schwache Bits" der 8-PSK Modulation
übertragen werden. Im Gegensatz erzeugt die FLO für das gemeinsame Verschachteln
von TFCI und CCTrCH I Signalfolgen, bei denen es deutlich ist, welche Bits als „schwache
Bits" übertragen werden. Jedoch hängt wegen der gemeinsamen Verschachtelung
von TFCI und CCTrCH die Position der verschachtelten Bits des TFCI innerhalb des
Funkpakets von dem angewandten Verschachtelungsschema (blockdiagonal oder blockrechteckig)
ab, und von den verschiedenen Verschachtelungstiefen I (1, 2, 4, 8, 16), die für
den Voll-, Halb- und für mögliche zukünftige Viertel-Raten-Kanäle
jeweils möglich sind. Bitaustausch muss deshalb mit den verschiedenen Verschachtelungsschemen
und Verschachtelungstiefen I auskommen. WO 00/74296 offenbart Bitaustausch unabhängig
von der verwendeten Verschachtelung, was für MCS-5 bis MCS-9 geeignet ist.
Weiterhin wird es üblicherweise vorgezogen, dass Bitaustausch
nur zwischen Bits, die sich in der gleichen Signalfolge befinden, ausgeführt
wird. Dies vermeidet das Beeinflussen der zeitlichen Diversität, welche das
Hauptziel der Verschachtelung ist.
Kurzfassung der Erfindung
Angesichts der oben genannten Probleme ist es damit ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein einfaches Verfahren, System, und Computerprogrammprodukt zum Austausch
höher priorisierter Bits mit niedriger priorisierten Bits in einem Funkpaket
für Systeme, die gemeinsam die höher und niedriger priorisierten Bits
verschachteln und verschiedene Verschachtelungstiefen ermöglichen, zu entwickeln.
Ein Verfahren zum Bitaustausch wird vorgeschlagen, wobei periodisch
I aufeinander folgende Bits eines Datenpakets, das K Bits umfasst, auf verschachtelte
Bitpositionen in jeweils I verschiedenen Signalfolgen gemäss einem vorbestimmten
Verschachtelungsschema und einer ausgewählten Verschachtelungstiefe I abgebildet
werden, umfassend den Schritt des Austauschens des Werts von zumindest einem Bit,
das einer betreffenden ersten Bitposition m in dem Datenpaket zugeordnet ist, mit
dem Wert von einem Bit, das jeweils einer betreffenden zweiten Bitposition n in
diesem Datenpaket zugeordnet ist, wobei diese betreffende zweite Bitposition n so
gewählt ist, dass n > m gilt, und dass die Differenz n – m durch
I teilbar ist.
Das Bit an der betreffenden Bitposition m kann z.B. ein hoch priorisiertes
Bit darstellen, und das Bit an der betreffenden Bitposition n repräsentiert
dann ein Bit mit niedriger Priorisierung. Der Austausch wird durch Austausch des
Wertes der Bits an beiden Bitpositionen ausgeführt, d.h. z.B. dem Bit an der
Bitposition m wird der Wert des Bit an der Bitposition n zugewiesen und umgekehrt,
wenn der Austausch vor der Verschachtelung ausgeführt wird. Das Bit, welches
einer betreffenden ersten Bitposition m in dem Datenpaket zugeordnet ist, gleicht
dann dem Bit in der Bitposition m, und das Bit, welches einer betreffenden zweiten
Bitposition n in dem Datenpaket zugeordnet ist, gleicht dann dem Bit an der Bitposition
n.
Die Verschachtelung wird durch periodisches Abbilden von I aufeinander
folgenden Bits des Datenpakets auf verschachtelte Bitpositionen in jeweils I verschiedenen
Signalfolgen ausgeführt. Dies kann z.B durch periodisches Abbilden von Bits
in dem Datenpaket an Bitpositionen k·1 + i mit k = 0,.. K/I – 1 und
mit i = 0,.. I – 1 an verschiedene verschachtelte Bitpositionen in Signalfolge
i ausgeführt werden. Die Position der verschachtelten Bits innerhalb der Signalfolgen
wird von dem Verschachtelungsschema bestimmt, welches z.B. blockdiagonal oder blockrechteckig
sein kann.
Der Austausch wird in jedem Schritt für Bitpositionen m und n
in dem Datenpaket ausgeführt, worin n z.B. mit m über eine feste Abbildungsvorschrift
m = n + N verknüpft sein kann, wobei N eine vorbestimmte natürliche Zahl
ist. Um zu gewährleisten, dass die ausgetauschten Bits innerhalb der gleichen
Signalfolge angeordnet sind, muss der Unterschied von beiden Bitpositionen, d.h.
n – m = N, durch I teilbar sein, da die Verschachtelung in I periodisch ist.
Sowohl der Austausch als auch die Verschachtelung werden am Senderort
ausgeführt, der in Abhängigkeit von der Übertragungsrichtung, entweder
eine Mobile Station, oder eine Basis Sende/Empfangsstation eines Mobilfunksystems
sein kann. An der Empfangsstation muss ein entsprechender umgekehrter Austausch
(Rücktausch) und ein Entschachteln ausgeführt werden, um die Bits in einer
Weise umzuordnen, so dass Kanaldekodierung stattfinden kann. Wie beim Austausch,
wird auch beim Rücktausch der Wert von zumindest einem Bit, das einer betreffenden
ersten Bitposition m in dem Datenpaket zugeordnet ist, mit dem Wert eines Bit, das
einer betreffenden zweiten Bitposition n in dem Datenpaket zugeordnet ist ausgetauscht,
wobei die betreffende zweite Bitposition n so ausgewählt ist, dass n > m
gilt, und dass die Differenz n – m durch I teilbar ist. Der Austauschschritt,
der an einem Sender ausgeführt wird, beschreibt damit auch den Rücktauschschritt,
der bei einem Empfänger ausgeführt wird.
Gemäss der vorliegenden Erfindung kann ein Austausch vor, während,
oder nach dem Verschachteln der zumindest I aufeinander folgenden Bits ausgeführt
werden. Dementsprechend muss an dem Empfangsort der Rücktausch jeweils nach,
während, oder vor dem Entschachteln ausgeführt werden.
Wenn der Austausch vor dem Verschachteln ausgeführt wird, dann
können die Werte der Bits in dem Datenpaket bei den Bitpositionen m und n direkt
ausgetauscht werden. Das Bit, welches einer betreffenden ersten Bitposition m in
dem Datenpaket zugeordnet ist, ist dann das Bit an der Bitposition m in dem Datenpaket,
wohingegen das Bit, welches einer betreffenden zweiten Bitposition n zugeordnet
ist, das Bit an der Bitposition n in dem Datenpaket ist. Am Empfangsort wird der
Rücktausch dann nach der Entschachtelung ausgeführt, und die Werte der
Bits an den gleichen Positionen m und n werden wie während dem Bitaustausch
am Senderort zurückgetauscht.
Im Gegensatz dazu, wenn die Verschachtelung bereits ausgeführt
wurde, dann müssen die Werte der Bits, die jetzt auf die verschachtelten Bitpositionen
in den I Signalfolgen abgebildet wurden, ausgetauscht werden. Diese verschachtelten
Bitpositionen beziehen sich 1 zu 1 auf die Position des Bits in dem Datenpaket über
das vorbestimmte Verschachtelungsschema und die ausgewählte Verschachtelungstiefe.
Das Bit, welches einer betreffenden ersten Bitposition m in dem Datenpaket zugeordnet
ist, ist dann das Bit auf der verschachtelten Bitposition, zu der das Bit an der
Bitposition m in dem Datenpaket verschachtelt worden ist, wohingegen das Bit, welches
einer betreffenden zweiten Bitposition n in dem Datenpaket zugeordnet ist, dann
das Bit auf der verschachtelten Bitposition ist, auf welche das Bit in der Bitposition
n in dem Datenpaket verschachtelt worden ist. Es ist damit möglich,
den Austausch der Werte der Bits, die z.B. gemäss ihrer Bitposition in dem
Datenpaket ausgewählt werden, nach der Verschachtelung auszuführen, d.h.
durch Austausch der Werte der Bits an den verschachtelten Bitpositionen in den Signalfolgen.
Am Empfangsort muss dann der Rücktausch vor der Entschachtelung, basierend
auf den gleichen getauschten verschachtelten Bitpositionen wie am Senderort erfolgen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird die ausgewählte Verschachtelungstiefe
I vorzugsweise aus einer vorbestimmten Gruppe von Verschachtelungstiefen {I1,..,IR}
entnommen, wobei Ir ≤ Imax für alle r = 1,..,R
gilt, und wobei die betreffende zweite Bitposition n vorzugsweise so ausgewählt
ist, dass die Differenz n – m durch Imax teilbar ist.
Falls verschiedene Werte für die Verschachtelungstiefe I möglich
sind, ist es anzuraten, zu verlangen, dass N nicht nur durch die Verschachtelungstiefe
I teilbar ist, die momentan angewandt wird, sondern durch die maximale Verschachtelungstiefe
Imax, die möglich ist. Da die verschiedenen möglichen Verschachtelungstiefen
Zweierpotenzen sind, stellt das Erfordernis, dass N durch Imax teilbar
sein muss sicher, dass für jedes mögliche I die ausgetauschten Bits innerhalb
der gleichen Datenfolge angeordnet sind, so dass die zeitliche Diversität nicht
beeinflusst wird.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird es vorgezogen, dass zumindest
eine Bitgruppe innerhalb des Datenpakets bestimmt wird, und dass der Schritt des
Austauschs nur ausgeführt wird, wenn die verschachtelte Bitposition, zu welcher
das Bit an der betreffenden ersten Bitposition m in dem Datenpaket gemäss dem
vorbestimmten Verschachtelungsschema und der ausgewählten Verschachtelungstiefe
I abgebildet wird, eine charakteristische verschachtelte Bitposition ist, und wenn
das Bit an der betreffenden ersten Bitposition m in dem Datenpaket zu der zumindest
einen Bitgruppe gehört.
Die Bitgruppe innerhalb des Datenpakets kann hoch priorisierte Bits
repräsentieren, wohingegen die verbleibenden Bits in dem Datenpaket dann niedrig
priorisierte Bits repräsentieren können. Der Austausch wird nur für
hoch priorisierte Bits ausgeführt, die über Verschachtelung auf verschachtelte
Bitpositionen in den Datenfolgen abgebildet werden, die als charakteristische verschachtelte
Bitpositionen betrachtet werden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird es weiterhin vorgezogen,
dass die charakteristischen verschachtelten Bitpositionen dadurch gekennzeichnet
sind, dass die Bits an diesen Positionen in Abhängigkeit von dem Modulationsschema
unter einer höheren Fehlerwahrscheinlichkeit leiden, wenn die Bits moduliert,
über einen mit Rauschen behafteten Kanal übertragen und demoduliert werden,
im Vergleich zu den Bits auf den verbleibenden Positionen. Solche „schwachen"
Bitpositionen treten z.B. für jedes dritte Bit bei 8-PSK Modulation auf, aber
sie treten auch in 16- und 64-Quadraturamplitudenmodulation (QAM) auf.
Gemäss der vorliegenden Erfindung können die charakteristischen
verschachtelten Bitpositionen die Positionen j innerhalb einer Signalfolge sein,
die die Bedingung erfüllen, dass (j + 1) durch p teilbar ist, wobei p eine
vorbestimmte natürlich Zahl grösser 0 ist. Zum Beispiel, wenn die Bits
auf den verschachtelten Bitpositionen in den Signalfolgen 8-PSK moduliert werden
sollen, wird jedes dritte Bit ein „schwaches Bit" sein, und für jede
Position j innerhalb einer Signalfolge, wobei j sich im Bereich von Null bis zur
Länge einer Signalfolge minus 1 befinden kann, wird jedes „schwache
Bit" durch das Kriterium (j + 1) mod p = 0 mit p = 3 bestimmt.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird es vorgezogen, dass die
Bitgruppe eine vorbestimmte Anzahl L von ersten Bits des Datenpakets umfasst. Die
hoch priorisierten Bits können dann eine Art Header darstellen, der am Beginn
eines Datenbehälters hinzugefügt ist.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird es weiterhin vorgezogen,
dass die betreffende zweite Bitposition n so ausgewählt ist, dass m –
n ≥ L gilt. Diese Bedingung stellt sicher, dass hoch priorisierte Bits der
zusammenhängenden Gruppe von L Bits am Anfang des Datenpakets mit niedrig priorisierten
Bits ausgetauscht werden, die im verbleibenden Teil des Datenpakets angeordnet sind.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird es vorgezogen dass das
Datenpaket die Bits einer Transportformatkombinationskennzeichnung (TFCI) gemäss
einer flexiblen Schicht Eins (FLO) eines GMS/EDGE Funkzugangsnetzwerks (GERAN) in
der Gruppe von L Bits und die Bits eines kodierten zusammengesetzten Transportkanals
(CCTrCH) gemäss der FLO des GERAN in den verbleibenden K – L Bits umfasst,
wobei die K Bits des Datenpakets auf die verschachtelten Bitpositionen in den Signalfolgen
gemäss einem der Verschachtelungsschemen und einer der Verschachtelungstiefen
I abgebildet werden, die für die FLO des GERAN standardisiert sind, und wobei
p = 3 gilt. Die Bedingung p = 3 trägt der 8-PSK Modulation in der FLO
des GERAN Rechnung. In der FLO des GERAN sind verschiedene Verschachtelungstiefen
I, welche aus der Gruppe {4, 8, 16} entnommen sind, verschiedene Kanäle mit
voller und halber Rate und blockdiagonale und blockrechteckige Verschachtelungsschemen
standardisiert.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird es vorgezogen, dass der
Austauschschritt zumindest zweimal für das Datenpaket ausgeführt wird,
wobei die betreffende erste Bitposition m bei jedem Schritt anders ist, wobei zumindest
bei einem der zumindest zwei Schritte, die betreffende zweite Bitposition n so ausgewählt
wird, dass n = m + N gilt, und wobei bei zumindest einem der zumindest zwei Schritte
die betreffende zweite Bitposition n so ausgewählt ist, dass n = m + K –
N gilt, wobei N eine vorbestimmte natürliche Zahl ist. Ein abwechselnder Austausch
kann durch eine Zählvariable cpt erreicht werden, die vor dem ersten Austausch
mit 0 initialisiert wird, und nach jedem Austausch um eins erhöht wird. Wenn
(cpt mod 2 = 0), dann wird m mit n = m + N ausgetauscht, und andernfalls wird m
mit n = m + K – N ausgetauscht. Der Grund dieses abwechselnden Austauschs
mit Bits am Anfang des CCTrCH und am Ende des CCTrCH ist, dass der Fehlerschutz
im CCTrCH jeweils am Anfang und am Ende des CCTrCH am stärksten ist, so dass
die Bits des CCTrCH, die auf „schwachen" Bitpositionen übertragen werden,
um die Übertragung von TFCI Bits auf weniger zu Fehlern neigenden Bitpositionen
zu ermöglichen, die Bitfehlerrate des CCTrCH nicht zu sehr verschlechtern.
Weiterhin wird ein System zum Bitaustausch vorgeschlagen, wobei periodisch
I aufeinander folgende Bits eines Datenpakets, das K Bits umfasst, auf verschachtelte
Bitpositionen in jeweils I verschiedenen Signalfolgen gemäss einem vorbestimmten
Verschachtelungsschema und einer gewählten Verschachtelungstiefe I abgebildet
werden, wobei das System Verarbeitungsmittel zum Austausch des Wertes von zumindest
einem Bit, das einer betreffenden ersten Bitposition m in diesem Datenpaket zugeordnet
ist, mit dem Wert eines Bit umfasst, das einer betreffenden zweiten Bitposition
n in diesem Datenpaket zugeordnet ist, wobei diese betreffende zweite Bitposition
n so ausgewählt ist, dass n > m gilt, und dass die Differenz n –
m durch I teilbar ist. Das System kann entweder in dem Sender enthalten sein (z.B.
einer Mobilstation oder einer Basis Sende/Empfangsstation eines Mobilfunksystems),
wo der Austausch durchgeführt wird, und/oder in dem Empfänger, wo der
Rücktausch durchgeführt wird. Die Mittel zum Austausch am Sender und zum
Rücktausch am Empfänger sind die gleichen.
Weiterhin wird ein Computer Programmprodukt vorgeschlagen, das direkt
in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann, welches
Software Code Abschnitte zum Ausführen der Schritte der oben genannten Verfahrensansprüche
enthält, wenn das Produkt auf einem Computer läuft. Der Computer kann
bereits in einer Mobilstation oder einer Basis Sende-/Empfangsstation eingebaut
sein, um die Zusammenstellung der Signalfolge und die Verschachtelung auszuführen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden mit Bezug auf die im
Folgenden beschriebenen Ausführungsformen deutlich und einleuchtend. Die Figuren
zeigen:
1: die Symbolabbildung von Bit-Tripeln auf 8-PSK Symbole,
2: ein Beispiel für Bitaustausch in einem Block
einer GSM/EDGE Signalfolge gemäss dem Stand der Technik,
3: die Struktur eines Funkpakets in der flexiblen Schicht
Eins (FLO) von GSM/EDGE,
4: eine Verschachtelungstabelle für die ersten
72 Bits eines 8-PSK Funkrahmens mit voller Rate in der FLO von GSM/EDGE für
blockdiagonale Verschachtelung und eine Verschachtelungstiefe I = 8,
5: ein Blockdiagramm eines Systems zum Bitaustausch
gemäss der vorliegenden Erfindung,
6: eine Tabelle, welche die Anwendung von Bitaustausch
gemäss der vorliegenden Erfindung in der FLO von GSM/EDGE für einen Kanal
mit voller Übertragungsrate mit einer Verschachtelungstiefe I = 8 anzeigt,
7: ein erster Vergleich der Rahmenfehlerraten, die
mit FLO Funkpaketen erreicht werden ohne Bitaustausch und mit FLO Funkpaketen mit
Bitaustausch gemäss der vorliegenden Erfindung erreicht werden, und
8: ein zweiter Vergleich der Rahmenfehlerraten, die
von FLO Funkpaketen ohne Bitaustausch und mit FLO Funkpaketen mit Bitaustausch gemäss
der vorliegenden Erfindung erreicht werden.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
3 bildet die Struktur eines Funkpakets in der flexiblen
Schicht Eins (FLO) von GSM/EDGE für die 8-PSK Kanäle mit voller Übertragungsrate
ab. Jeder Transportblock, der binäre Daten der Schicht 2 eines Verkehrskanals
(TrCH) enthält, ist um einen Anhang zur zyklischen Redundanzprüfung (CRC)
erweitert, welcher einen Code Block ergibt, und nachfolgend kanalkodiert und von
der Rate her angepasst wird, was einen Funkrahmen ergibt. In 3
werden nur die Funkrahmen 4-0 und 4-(S-1), die jeweils TrCH (0)
und TrCH (S-1)entsprechen, gezeigt, wobei S die Anzahl der aktiven TrCHs anzeigt.
Für jedes zu übertragende Funkpaket wird ein Funkrahmen 4-s mit
s = 0,.., S-1 von jedem aktiven TrCH an das TrCH Multiplexen geliefert. Diese Funkrahmen
4-s werden der Reihe nach in einen kodierten zusammengesetzten Transportkanal
(CCTrCH) gemultiplext. Nach Hinzufügung der TFCI Bits 6, in dieser
Beispielkonfiguration 72 Bits, am Anfang des CCTrCH Bits 7, erhält
man ein nicht verschachteltes Funkpaket 8, welches eine Gesamtheit von
1,392 Bits umfasst.
Die TFCI Bits 6 und die CCTrCH Bits 7, die das nicht
verschachtelte Funkpaket 8 bilden, können jetzt entweder blockrechteckig
auf I = 4 Signalfolgen 9-0 .. 9-3, oder blockdiagonal auf I =
8 Signalfolgen 9-0 .. 9-7 verschachtelt werden, wobei jede Signalfolge
auf jeden Fall eine Grösse von J = 348 Bits aufweist. Jedoch enthalten die
I = 8 Signalfolgen für die blockdiagonale Verschachtelung nur Bits an geraden
(Signalfolgen 9-0 .. 9-3) oder ungeraden Bitpositionen (Signalfolgen
9-4 .. 9-7). 3 wird der Fall der
blockdiagonalen Verschachtelung mit I = 8 beispielhaft abgebildet. Zusammen mit
den Bits an geraden und ungeraden Bitpositionen einer zweiten nicht verschachtelten
Signalfolge, die auf weitere I = 8 Signalfolgen abgebildet ist, können zwei
voll gefüllte FLO Funkpakete 10 der betreffenden Länge von 1392
Bits erstellt werden. Jedoch ist zur Einfachheit der Darstellung in 3
nur eines der Funkpakete 10 abgebildet. Die FLO Funkpakete 10
werden dann einer 8-PSK Modulation unterzogen.
In dem technischen Dokument 3GPP TR 45.902 V6.0.0 ist die Verschachtelung,
welche die K Bits des nicht verschachtelten Funkpakets 8 auf I Signalfolgen
mit J Bits abbildet, jeweils durch die folgende Gruppe von Gleichungen bestimmt:
Blockdiagonale Verschachtelung mit Verschachtelungstiefe I:
Blockrechteckige Verschachtelung mit Verschachtelungstiefe I:
In diesem Zusammenhang bedeutet die Funktion „int[j]" das Abrunden
auf die nächst kleinere natürliche Zahl im Verhältnis zu j, wohingegen
der Modulo-Operator „i mod j" den Rest des Bruches i/j ergibt.
Die Gleichungen werden wie folgt angewandt: Jedes Bit an der Position
k = 0..K – 1, worin K die Grösse des nicht verschachtelten/verschachtelten
Funkpakets in Bit darstellt, umfassend M nicht verschachtelte Signalfolgen, wird
auf eine verschachtelte Bitposition j = 0..J – 1 innerhalb der Signalfolge
b = 0..I – 1 abegebildet, worin J sowohl die Grösse in Bit der nicht
verschachtelten Signalfolgen als auch der verschachtelten Signalfolgen in Bit darstellt.
4 bildet eine Verschachtelungstabelle für die
ersten 72 Bits (die TFCI Bits) des Funkrahmens in der FLO von GSM/EDGE ab, welche
die obigen Gleichungen erfüllt und von der Parametergruppe K = 1392 und J =
348 (M = 4), d.h. 8-PSK Kanälen mit voller Rate ausgeht. Weiterhin wird blockdiagonale
Verschachtelung mit einer Verschachtelungstiefe I = 8 angenommen.
Die erste Spalte von 4 zeigt den Index
k des Bit innerhalb des nicht verschachtelten Funkpakets 8 vor der Verschachtelung,
die zweite Spalte zeigt den zugeordneten Index j innerhalb der entsprechenden Signalfolge
b nach der Verschachtelung, und die dritte Spalte zeigt den zugeordneten Signalfolgeindex
b nach der Verschachtelung.
Wie aus der ersten und dritten Spalte von 4
sichtbar ist, werden periodisch aufeinander folgende Bits des nicht verschachtelten
Funkpakets 8 auf die jeweils verschiedenen Signalfolgen b abgebildet. Es
ist weiterhin sichtbar, dass in den ersten vier Signalfolgen b = 0, 1, 2, 3 nur
die geraden Bitpositionen j einen Wert zugewiesen bekommen, wohingegen für
die letzten vier Signalfolgen b = 4, 5, 6, 7 nur die ungeraden Bitpositionen einen
Wert zugewiesen bekommen. Damit werden die Bits von k = 0..1392 Bitpositionen, d.h.
vier Blöcke mit je 348 Bit auf I = 8 Signalfolgen mit jeweils J = 348 Bitpositionen
abgebildet, aber jede dieser Signalfolgen umfasst nur Bits an den geraden oder ungeraden
Bitpositionen.
Das Funkpaket wird dann 8-PSK Modulation unterzogen, was bedingt,
dass jedes dritte Bit des Funkpakets eher zu Fehlern neigt, als die anderen Bits.
Festzuhalten ist, dass wegen der Tatsache, dass die Grösse der Signalfolge
in Bit J = 348 durch 3 teilbar ist, die Position eines Bit innerhalb einer Signalfolge
ausreicht, um festzustellen, ob das Bit an der dritten Bitposition des entsprechenden
8-PSK Symbols liegen wird, d.h. die absolute Bitposition in dem Funkpaket ist nicht
erforderlich. Die TFCI Bits, die als das dritte Bit übertragen werden, können
durch Suche nach den Indices j, die den ersten k = 0..71 Bitpositionen entsprechen,
und das Kriterium (j + 1) mod = 0 erfüllen, einfach identifiziert werden. Dies
ist der Fall für die Bitpositionen k = 1, 5, 10, 14, 16, 19, 20, 23, 25, 29,
34, 38, 40, 43, 44, 47, 49, 53, 58, 62, 64, 67, 68, und 71 (siehe auch
6). Um die TFCI Bit- oder Rahmenfehlerrate zu verbessern,
werden die Bits auf diesen Bitpositionen nun mit Bits von dem CCTrCH ausgetauscht,
wie in der gegenwärtigen Erfindung vorgeschlagen, d.h. das Bit k wird mit dem
Bit k + N ausgetauscht, wenn cpt gerade ist, und mit dem Bit k + (K – N),
wenn cpt ungerade ist, wobei N eine vorbestimmte natürliche Zahl ist, und wobei
cpt ein Zähler ist, der mit 0 initialisiert ist, wenn das Austauschverfahren
begonnen wird, und nach jedem Austausch um eins erhöht wird. Festzuhalten ist,
dass der abwechselnde Austausch eines Bit k mit einem Bit k + N und dem Bit k +
(K – N) nur sicherstellt, dass die Bits des TFCI mit Bits am Anfang und Ende
des CCTrCH ausgetauscht werden, wo der Fehlerschutz am stärksten ist. Alternativ
kann das Bit k mit dem Bit k + N ausgetauscht werden, unabhängig von dem Wert
von cpt, was das Verfahren vereinfacht, aber die Bitfehler Rate
des CCTrCh noch weiter steigern kann.
5 bildet ein Blockdiagramm eines Systems zum Bitaustausch
gemäss der vorliegenden Erfindung ab. Das System umfasst einen Signalfolgespeicher
11 mit Schnittstellen (IF) 12, 13, und 14, einen
Prozessor 15 zur Steuerung der Schnittstellen 12, 13,
und 14, und eine Nachschlagetabelle (LUT) 16. Über IF
12 steuert der Prozessor die Signalfolge-weise Speicherung von Signalfolgen
eines verschachtelten Funkpakets 10, das von einer vorherigen Verschachtelungsstufe
stammt, in den Signalfolgespeicher 11 der als ein RAM ausgeführt werden
kann. Wenn die Signalfolge in dem RAM gespeichert ist, dann tauscht der Prozessor
über die Schnittstelle 13 Bits der gespeicherten Signalfolge gemäss
der Austauschinformation, die in der LUT 16 für das vorliegende Verschachtelungsschema
und die Verschachtelungstiefe I enthalten ist. Schliesslich löst der Prozessor
das Lesen aus der Signalfolge aus dem Speicher 11 über die Schnittstelle
14 aus. Die ausgetauschten Signalfolgen 17 werden dann an eine
Modulatorstufe weitergeleitet.
Die obige Beschreibung ging davon aus, dass der Austausch am Sender
durchgeführt wird. Dieselbe Anordnung kann verwendet werden um den Rücktausch
am Empfänger durchzuführen, wo die ankommenden Signalfolgen Signalfolge-weise
in dem Signalfolgespeicher 11 gespeichert werden, gemäss der gleichen
LUT 16 wie beim Austausch zurückgetauscht werden, und danach an die
Endschachtelungsstufe weitergeleitet werden.
6 bildet eine Tabelle ab, die anzeigt welche Bits des
TFCI mit Bits von dem CCTrCH gemäss der vorliegenden Erfindung ausgetauscht
werden. Eine solche Tabelle kann in der LUT 16 eines Systems zum Bitaustausch
gespeichert werden, wie in 5 abgebildet. Beispielhaft
wird N = 80 gewählt, was durch Imax = 16 teilbar ist, und grösser
oder gleich ist wie die Grösse des TFCI (L = 72 Bit), wie von der vorliegenden
Erfindung vorgeschlagen. Festzuhalten ist, dass N = 80 gewählt wurde, so dass
das gleiche Bitaustauschverfahren auf alle Verschachtelungsschemen und Verschachtelungstiefen
angewandt werden kann, die innerhalb der FLO möglich sind, d.h. entnommen aus
der Gruppe {4, 8, 16} mit R = 3. Andererseits, wäre es im gegenwärtigen
Fall der blockdiagonalen Verschachtelung mit I = 8, mit dem Ziel eines Bitaustauschs
am Anfang und am Ende des CCTrCH, ausreichend gewesen, N = 72 zu wählen, was
grösser oder gleich der Grösse L = 72 des TFCI ist, und durch I = 8 teilbar
ist.
Die erste Spalte repräsentiert den Index k der Bitposition innerhalb
des nicht verschachtelten Funkpakets 8. Die zweite Spalte repräsentiert
die absolute Position k' = b·J + j des CCTrCH Bits in dem nicht verschachtelten
Funkpaket 8 des TFCI, mit dem das Bit ausgetauscht ist. Die dritte Spalte
gibt den Signalfolgeindex b an, in dem der Austausch stattfindet. Die letzten beiden
Spalten enthalten die Bitposition j, an die das Bit an der Position k verschachtelt
wird (innerhalb der Signalfolge b), und die Bitposition j', an die das Bit an der
Bitposition k' verschachtelt wird (innerhalb der Signalfolge b). Zum Beispiel ist
das TFCI Bit an der Position k = 25 mit der Bitposition j = 14 in einer Signalfolge
b = 1 verschachtelt, was die Bedingung (14+1) mod 3 = 0 erfüllt, d.h. dieses
TFCI Bit würde an der dritten Bitposition eines 8-PSK Symbols übertragen,
und muss damit ausgetauscht werden. Der Austausch wird dann zwischen dem Bit an
der Position k = 25 mit dem Bit an der Position k + 80 = 105 (am Anfang des CCTrCH)
durchgeführt. Das Bit an der Position 105 ist mit j' = 198 innerhalb der Signalfolge
b = 1 verschachtelt, was die Bedingung (198 + 1) mod 3 = 0 nicht erfüllt. Festzuhalten
ist, dass der Austausch immer für Bits innerhalb der gleichen Signalfolge b
ausgeführt wird, um die zeitliche Diversität aufrecht zu erhalten.
7 bildet einen ersten Vergleich der Rahmenfehlerrate
ab, die von FLO Funkpaketen ohne Bitaustausch und von FLO Funkpaketen mit Bitaustausch
gemäss der vorliegenden Erfindung erreicht werden. Die FLO ist dazu ausgelegt,
einen anpassbaren Mehrfachraten Codec (AMR) Anruf bei 4.75 kbps auf 8-PSK Kanälen
mit 5 Bit TFCI (72 Bits kodiert) zu tragen. Als Kanalmodell wurde der TU3iFH
Kanal verwendet. 7 zeigt sowohl die Rahmenfehlerrate
(FER) des Funkpakets, welches sowohl TFCI als auch CCTrCH umfasst, und das FER des
TFCI allein, in beiden Fällen mit (Strichlinie) und ohne Bitaustausch (durchgezogene
Linie), gemäss der vorliegenden Erfindung, und als Funktion des Träger-Zu-Interferenz-Verhältnisses
(C/I) in dB. Für das FER des TFCI wird ein Gewinn von 1,3 dB durch Anwendung
von Bitaustausch gemäss der vorliegenden Erfindung (bei FER = 0.01) erreicht.
Das kombinierte FER des CCTrCH & TFCI zeigt dann einen Gewinn von 0,2 dB.
8 bildet einen zweiten Vergleich der Rahmenfehlerrate
ab, die von FLO Funkpaketen ohne Bitaustausch und von FLO Funkpaketen mit Bitaustausch
gemäss der vorliegenden Erfindung erreicht werden. Da mehr schwache Bits für
den CCTrCH als Ergebnis des Bitaustauschs verwendet werden, könnte dies einen
gewissen Leistungsverlust verursachen, wenn viele Bits ausgetauscht werden, und
wenn die Kodierrate des CCTrCH hoch ist, was einem niedrigen Fehlerschutz entspricht.
Um den Verlust abzuschätzen ist die FLO dazu ausgelegt, einen
AMR Anruf mit 12,2 kbps auf den gleichen Kanälen wie in 7
zu tragen. 8 bildet die Ergebnisse in Bezug auf das
FER des kombinierten TFCI und CCTrCH als Funktion des C/I in dB mit (Strichlinie),
und ohne Bitaustausch (durchgezogene Linie) ab. Die Leistungsverschlechterung wegen
des Bitaustauschs ist in diesem Szenario vernachlässigbar.
Die Erfindung wurde im obigen an Hand einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben. Festzuhalten ist, dass es alternative Wege und Variationen gibt, die
für einen Fachmann offensichtlich sind, und ohne vom Schutzumfang der beigefügten
Ansprüche abzuweichen umgesetzt werden können, z.B. kann Bitaustausch
kann während dem Verschachtelungsschritt ausgeführt werden, und verschiedene
Verschachtelungsschemen können angewandt werden, insbesondere in Bezug auf
die Anordnung der verschachtelten Bits innerhalb einer Signalfolge. Der Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung ist keineswegs auf 8-PSK Modulation, oder auf das GMS/EDGE
System beschränkt. Sie kann z.B. auch in Systemen mit spektraler Spreizung
oder in Systemen mit orthogonalem Frequenzmultiplex (OFDM) angewendet werden.
Anspruch[de]
Verfahren zum Bitaustausch an einem Senderort, wobei periodisch I aufeinander
folgende Bits eines Datenpakets (6, 7), das K Bits umfasst, auf
verschachtelte Bitpositionen in jeweils I verschiedenen Signalfolgen (9-0
.. 9-7) gemäss einem vorbestimmten Verschachtelungsschema und einer
ausgewählten Verschachtelungstiefe I abgebildet werden, umfassend den Schritt:
Austauschen des Werts von zumindest einem Bit, das einer betreffenden ersten Bitposition
m in diesem Datenpaket (6, 7) zugeordnet ist, mit dem Wert eines
Bit, das einer betreffenden zweiten Bitposition n in diesem Datenpaket (6,
7) zugeordnet ist, wobei diese betreffende zweite Bitposition n so gewählt
ist, dass n > m gilt, und dass die Differenz n – m durch I teilbar ist.Verfahren nach Anspruch 1, wobei dieser Bitaustausch vor, während,
oder nach diesem Verschachteln von diesen zumindest I aufeinander folgenden Bits
erfolgt.Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ausgewählte Verschachtelungstiefe
I aus einer vorbestimmten Gruppe von Verschachtelungstiefen {I1,..,IR}
entnommen wird, und Ir ≤ Imax für alle r = 1,..,R
gilt, und diese betreffende zweite Bitposition n so ausgewählt ist, dass die
Differenz n – m durch Imax teilbar ist, und R die Anzahl von vorbestimmten
Verschachtelungstiefen festlegt.Verfahren nach Anspruch 1,
wobei
zumindest eine Gruppe von Bits innerhalb dieses Datenpakets (6,
7) bestimmt wird, und dieser Austauschschritt nur durchgeführt wird,
wenn die verschachtelte Bitposition, auf welche das Bit bei dieser betreffenden
ersten Bitposition m in diesem Datenpaket (6, 7), gemäss
dem genannten vorbestimmten Verschachtelungsschema und dieser ausgewählten
Verschachtelungstiefe I abgebildet wird, eine charakteristische verschachtelte Bitposition
ist, und
wenn dieses Bit an dieser betreffenden ersten Bitposition m in diesem Datenpaket
(6, 7) zu dieser mindestens einen Gruppe von Bits gehört.Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Bits auf den charakteristischen
verschachtelten Bitpositionen in Abhängigkeit von dem Modulationsschema unter
einer höheren Fehlerwahrscheinlichkeit leiden, wenn diese Bits moduliert, über
einen rauschbehafteten Kanal übertragen und demoduliert werden, verglichen
mit den Bits auf den verbleibenden Positionen.Verfahren nach Anspruch 4, wobei diese charakteristischen verschachtelten
Bitpositionen die Positionen j innerhalb einer Signalfolge sind, die das Kriterium
erfüllen, dass (j + 1) durch p teilbar ist, und p eine vorbestimmte natürliche
Zahl grösser 0 ist.Verfahren nach Anspruch 4, wobei diese Gruppe von Bits aus einer vorbestimmten
Anzahl L von ersten Bits dieses Datenpakets (6, 7) besteht.Verfahren nach Anspruch 7, wobei diese betreffende zweite Bitposition
n so gewählt ist, dass n – m ≥ L gilt.Verfahren nach Anspruch 8, wobei dieses Datenpaket (6,
7) die Bits einer Transportformatkombinationskennzeichnung (TFCI) gemäss
einer flexiblen Schicht Eins, FLO, eines GSM/EDGE Funkzugangsnetzwerks, GERAN,
in dieser Gruppe von L Bits und die Bits eines kodierten zusammengesetzten Transportkanals
(CCTrCH) gemäss dieser FLO dieses GERAN in den verbleibenden K – L Bits
umfasst, und die K Bits von diesem Datenpaket (6, 7) auf diese
verschachtelten Bitpositionen in diesen Signalfolgen (9-0 ..
9-7) gemäss einem der Verschachtelungsschemen und einer der Verschachtelungstiefen
I abgebildet werden, die für diese FLO von diesem GERAN standardisiert sind,
und p = 3 gilt.Verfahren nach Anspruch 9, wobei dieser Austauschschritt zumindest zweimal
für dieses Datenpaket (6, 7) ausgeführt wird, und die
betreffende erste Bitposition m bei jedem Schritt verschieden ist, und bei zumindest
einem dieser zumindest zwei Schritte diese betreffende zweite Bitposition n so ausgewählt
ist, dass n = m + N gilt, und dass in zumindest einem dieser zumindest zwei Schritte
diese betreffende zweite Bitposition n so ausgewählt wird, dass n = m + K –
N gilt, wobei N eine vorbestimmt Zahl ist.System zum Bitaustausch am Senderort,
wobei periodisch I aufeinander folgende Bits eines Datenpakets (6,
7), das K Bits umfasst, auf verschachtelte Bitpositionen in jeweils I verschiedenen
Signalfolgen (9-0 .. 9-7) gemäss einem vorbestimmten Verschachtelungsschema
und einer ausgewählten Verschachtelungstiefe I abgebildet werden,
wobei
dieses System umfasst:
Verarbeitungsmittel (15) zum Austausch des Werts von zumindest einem Bit,
das einer betreffenden ersten Bitposition m in diesem Datenpaket (6,
7) zugeordnet ist, mit dem Wert eines Bit, das einer betreffenden zweiten
Bitposition n in diesem Datenpaket (6, 7) zugeordnet ist, wobei
diese betreffende zweite Bitposition n so ausgewählt ist, dass n > m gilt,
und dass die Differenz n – m durch I teilbar ist.Ein Computer Programm Produkt, das direkt in den internen Speicher (11)
eines digitalen Computers geladen werden kann, umfassend Software Code Abschnitte,
welche dazu ausgelegt sind den Schritt von Anspruch 1 auszuführen, wenn dieses
Produkt auf einem Computer läuft.