DE60316616T2

DE60316616T2 - Verfahren und system zur berechnung der bitfehlerrate eines empfangenen signals

Info

Publication number: DE60316616T2
Application number: DE60316616T
Authority: DE
Inventors: Dignus-Jan Moelker
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2023-12-31
Also published as: ATE374474T1; US20070162788A1; ES2291737T3; EP1706953B1; US7607053B2; CN1886926B; CN1886926A; WO2005064841A1; DE60316616D1; EP1706953A1; AU2003298253A1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Funktelekommunikationssysteme und im Besonderen ein System und ein Verfahren zum Schätzen einer Funkkanal-Bitfehlerrate in einem digitalen Funktelekommunikationssystem.
Stand der Technik
Die Ausbreitung eines elektromagnetischen Signals vom Sender zum Empfänger wird durch Unvollkommenheiten des Übertragungskanals beeinträchtigt. Wenn sich das elektromagnetische Signal von der Übertragungsantenne zu der Empfangsantenne bewegt, begegnet es einem Übertragungskanal, der Reflexionen auf unterschiedlichen stationären und nicht-stationären Objekten unterzogen wird, was in einem sog. Mehrwegeschwund resultiert, durch Rauschen aufgrund einer Vielfalt von Faktoren, zum Beispiel Hintergrundrauschen, durch Sender- und Empfängerkomponenten eingeführtes Rauschen, durch atmosphärische Übertragungsbeschaffenheiten eingeführtes Rauschen und eine von anderen, auf interferierenden Trägerfrequenzen arbeitenden Sendern eingeführte Interferenz.
Als ein Ergebnis dieses unvollkommenen Übertragungskanals ist das bei der Empfangsantenne empfangene Signal typischerweise nicht dasselbe Signale, das durch den Sender übertragen wurde. Folglich werden Techniken angewendet, um die Erfassung und mögliche Korrektur von Bitfehlern mittels Fehlererfassungscodierung und/oder Fehlerkorrekturcodierung zu ermöglichen.
Um sicherzustellen, dass die übertragene Information und die empfangene Information mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit dieselbe sind, sollte es für den Empfänger einen Weg geben, bis zu einer bestimmten Wahrscheinlichkeit darauf zu schließen, wann eine empfangene Information Fehler enthält. Wenn Fehler erfasst werden, wird darüber hinaus ein Mechanismus benötigt, um die korrekte Information zu erhalten.
Ein erster Mechanismus zum Erreichen des oben angegebenen Wunsches ist die Rückkopplungs-(Rückwärts-)Fehlererfassung, bei der jedes Zeichen oder jeder Rahmen nur eine ausreichende zusätzliche Information enthält, um den Empfänger zu befähigen, zu erfassen, ob Fehler vorhanden sind, aber nicht deren Ort. Normalerweise wird ein Steuerschema für eine erneute Übertragung zum Anfordern verwendet, dass eine Kopie der Information erneut gesendet werden soll. Dieser erste Mechanismus wird nicht weiter beschrieben, da er dem Fachmann wohlbekannt ist.
Ein zweiter Mechanismus, der verwendet werden kann, ist die sog. Vorwärtsfehlerkorrektur-(FEC, Forward Error Correction)Codierung, bei der jedes übertragene Zeichen oder jeder Rahmen eine zusätzliche (redundante) Information enthält, so dass der Empfänger nicht nur erfassen kann, ob Fehler vorhanden sind, sondern auch bestimmen kann, wo in dem empfangenen Zeichen oder Rahmen die Fehler sind. Die korrekte Information wird dann durch Invertieren dieser Bits erhalten. Die Vorwärtsfehlerkorrektur-(FEC)Codierungstechniken, wie beispielsweise eine algebraische Codierung oder eine Blockcodierung, Faltungscodierung, Verkettungscodierung und Turbocodierung, werden nicht weiter erläutert, da sie dem Fachmann überaus bekannt sind.
Die oben erwähnten Codierer befinden sich typischerweise in der Übertragungsstation, wohingegen die Decodierer sich typischerweise in der Empfangsstation eines digitalen Kommunikationssystems befinden. Decodierer verwenden eine durch den Codierer hinzugefügte redundante Information, um durch die ungünstigen Effekte des Kommunikationskanals verursachte Bitfehler zu erfassen und zu korrigieren.
Eine optimale Decodierung von Turbocodes ist häufig eine sehr komplexe Aufgabe und kann große Zeitdauern erfordern, die üblicherweise nicht für eine Laufzeit-Decodierung verfügbar sind. Iterative Decodierungstechniken sind entwickelt worden, um dieses Problem zu überwinden. Eher als ein sofortiges Bestimmen, ob empfangene Bits null oder eins sind, weist der Empfänger vielmehr jedem Bit einen Wert auf einer mehrstufigen Skala zu, die die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das Bit eins oder null ist. Eine übliche Skala, als Log-Likelihood-Verhältnis-(LLR, Log-Likelihood Ratio)Wahrscheinlichkeiten bezeichnet, stellt jedes Bit durch eine ganze Zahl in einem gewissen Bereich, zum Beispiel {–32, 31} dar. Ein Wert von 31 gibt an, dass das übertragene Bit mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit null war, und ein Wert von –32 gibt an, dass das übertragene Bit mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit eine eins war. Ein Wert von null gibt an, dass der logische Bitwert unbestimmt bzw. unklar ist. Auf einer mehrstufigen Skala dargestellte Werte werden als „unscharfe Daten" (Soft Data) bezeichnet und werden allgemein von einem Decodierer verwendet, der eine iterative Decodierung auf früheren Iterationen durchführt, um die durch den Empfänger gelesenen unscharfen Daten zu decodieren. Während der iterativen Decodierung von Mehrkomponentencodes verwendet der Decodierer Ergebnisse aus der Decodierung von einem Code, um die Decodierung des zweiten Codes zu verbessern. Bei Verwendung paralleler Codierer, wie bei der Turbodecodierung, können zwei zugeordnete Decodierer bequemerweise parallel für diesen Zweck verwendet werden. Solch eine iterative Decodierung wird für eine Vielzahl von Iterationen ausgeführt, bis geglaubt wird, dass die unscharfen Daten die übertragenen Daten nahezu genau darstellen.
Die Wahrscheinlichkeit (Probability) setzt sich mit dem Berechnen der Wahrscheinlichkeit (Likelihood) eines Auftretens eines gegebenen Ereignisses auseinander, wobei eine gewisse Menge einer Information über dieses Ereignis gegeben ist. Dieses ist besonders für die Wahrscheinlichkeit von etwas klar, das bereits geschehen ist. Mit einer Wahrscheinlichkeit, dass x gesendet wurde, p(x), ist eine Wahrscheinlichkeit gemeint, dass x gesendet wurde, gegeben die Menge der Information, die es über das Ereignis gibt. Üblicherweise ist dieses nicht nur die empfangene verrauschte Version von x, sondern auch eine Information des Codierungsschemas, der Übertragungsverbindung usw.
In manchen Fällen ist manche Information der übertragenen Nachricht verfügbar, bevor die empfangene Nachricht decodiert wird. Dieses kann eine Information, dass manche Nachrichten wahrscheinlicher als andere auftreten, oder eine Information von anderen übertragenen Sequenzen umfassen. Diese wird eine „a-priori-Information" genannt und mit ihr sind die a-priori-Wahrscheinlichkeiten verknüpft. Auf ähnliche Weise ist das Konzept von a-posteriori-Wahrscheinlichkeiten bekannt, wenn sowohl die a-priori-Informationswahrscheinlichkeiten als auch die durch die Decodierung erhaltene Information aufgenommen werden.
Für Turbocodes gibt es zwei codierte Sequenzen. Die Decodierung startet durch Decodierung einer dieser, um eine erste Schätzung der Informationssequenz zu bekommen. Diese Schätzung wird dann als eine a-priori-Information bei der Decodierung der zweiten codierten Sequenz verwendet. Dieses erfordert, dass der Decodierer fähig ist zum Verwenden einer unscharfen bzw. sanften (soft) Entscheidungseingabe und zum Produzieren einer unscharfen Ausgabe. Der oben erwähnte Turbodecodierer besteht aus Soft-In-Soft-Out-(SISO)Decodierern, die kooperativ arbeiten und mit einem Logarithmic Maximum A Posteriori (Log-MAP) Algorithmus implementiert sind. Jeder Decodierer produziert eine a-posteriori-Information, die durch den anderen Decodierer als priori-Information verwendet wird.
Die zwei üblichsten Decodierungsstrategien für Turbocodierer basieren auf einem MAP oder A Posteriori Probability (APP) Algorithmus und einem Soft Output Viterbi Algorithm (SOVA). Ungeachtet dessen, welcher Algorithmus implementiert ist, erfordert der Turbocode-Decodierer die Verwendung von zwei Komponentendecodierern mit einem selben Algorithmus, die auf eine iterative Weise arbeiten. Diese Verfahren stellen unscharfe Ausgaben bereit, die die a-posteriori-Log-Likelihood-Verhältnisse für die empfangenen Bits darstellen.
In einer typischen Decodierungsoperation erzeugt der erste Decodierer eine statistische Information auf Grundlage der von dem ersten Komponentencodierer empfangenen Daten. Diese Information wird dann an den zweiten Decodierer gespeist, der sie zusammen mit den von dem zweiten Komponentendecodierer empfangenen Daten verarbeitet. Nach der Decodierung wird die verbesserte und aktualisierte statische Information an den ersten Decodierer zurückgekoppelt, der den Prozess erneut startet. Dieser Prozess fährt für eine Anzahl von Iterationen fort, typischerweise sechs bis zehn Iterationen für jeden Datenblock, wonach die tatsächlichen Datenschätzungen produziert werden.
In einer Variation des Viterbi-Algorithmus werden die empfangenen codierten Bits nicht nur durch ihre Bitpolaritäten gekennzeichnet, sondern durch eine Größe oder ein Qualitätsmaß, das den Grad eines „EINS-seins" oder „NULL-seins" darstellt. Wenn ein leistungsstarkes empfangenes Symbol mit einem lokal vorhergesagten Symbol zusammenpasst, wird der Konfidenzfaktor für den Pfad signifikant erhöht, wohingegen ein schwaches empfangenes Symbol den Konfidenzfaktor zu einem geringeren Ausmaß erhöhen würde. Ein empfangenes Symbol, das nicht zu dem lokal vorhergesagten Symbol passt, wird den Konfidenzfaktor des zugeordneten Pfades mit der Menge der durch die Stärke des nicht passenden empfangenen Symbols bestimmten Abnahme verringern. Dieses wird typischerweise als eine unscharfe (soft) Decodierung bezeichnet, im Gegensatz zu einer harten Decodierung.
Trotz der Verwendung von Fehlererfassungs- und Korrekturtechniken kann die Qualität des Kanals nichtsdestotrotz derart sein, dass manche der empfangenen Informationsbits fehlerhaft sind, selbst nachdem eine Fehlerkorrektur durch den Empfänger durchgeführt worden ist. In Abhängigkeit von der Anwendung kann eine gewisse Anzahl von Bitfehlern pro Zeiteinheit tolerierbar sein, wie beispielsweise in dem Fall, dass die Informationsbits eine über einen Mobiltelefonanruf getragene Sprachinformation darstellen. In solchen Fällen können Fehler die Klangqualität degenerieren, aber der aus diesem fehlerhaften Bitstrom reproduzierte Klang kann nichtsdestotrotz in annehmbarem Umfang von dem Hörer erkannt werden. Jedoch wird bei oder oberhalb eines bestimmten Niveaus die Bitfehlerrate unakzeptabel, weil das Ausmaß der Audiostörung es schwierig macht, die Sprache zu verstehen. Bei einer Telekommunikationsübertragung ist die Bitfehlerrate (BER, Bit Error Rate) der Prozentteil der Bits, die Fehler haben, mit Bezug zu der Gesamtanzahl bei einer Übertragung empfangener Bits.
In vielen Funkkommunikationssystemen enthalten Aktionen, die unternommen werden können, wenn die BER zu groß wird, um einen annehmbaren Dienst bereitzustellen, das erneute Übertragen der Information (zum Beispiel erneutes Übertragen des fehlerhaft empfangenen Blocks von Bits) und/oder ein Unternehmen von Schritten zum Reduzieren der BER bei zukünftigen Übertragungen. Ein einfacher Weg zum Reduzieren der BER kann das Erhöhen des durch den Sender verwendeten übertragenen Leistungspegels sein, so dass unter sämtlichen Bedingungen immer noch ein zuverlässiges Signal bei dem Empfänger vorliegt. In einem zellenbasierten Mobilkommunikationssystem wird die zunehmende Signalstärke in einer Zelle jedoch in einer erhöhten Interferenz in den benachbarten Zellen resultieren, was in einer erhöhten BER in diesen Zellen resultiert. Es ist deshalb vorteilhaft, fähig zu sein, mit einem Signal mit dem niedrigsten möglichen Träger-zu-Interferenz-(C/I)Verhältnis oder dem niedrigsten möglichen Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) klarzukommen, da dieses die Verwendung einer niedrigeren Leistung durch die Sender- und Empfängerausrüstung ermöglicht, und dadurch die Größe und die Leistungserfordernisse des Handapparats reduziert, und möglicherweise die Kapazität des gesamten digitalen Funktelekommunikationssystems erhöht.
Es gibt viele Verfahren, die zum Schätzen der Bitfehlerrate verwendet werden. Eine Technik ist das Schätzen des Träger-zu-Rausch-(C/N)Verhältnisses und das anschließende Abbilden des C/N-Verhältnisses auf ein Bitfehlerverhältnis oder ein Signalqualitätsband. Dieses Verfahren ist sehr gut für analoge Funksysteme geeignet. Es gibt jedoch das Problem, dass dieses Verfahren eine sehr geringe Leistungsfähigkeit bei niedrigen C/N-Verhältnissen ergibt.
Ein wohl bekannter Ansatz zum Erzeugen einer BER-Schätzung besteht hauptsächlich aus einem erneuten Codieren des korrigierten empfangenen Signals und einem Vergleichen des erneut codierten Signals mit dem unkorrigierten Signal, um eine Bitfehlerrate auf der Grundlage von Differenzen zwischen dem erneut codierten und dem empfangenen Bitmuster zu berechnen. Ein Beispiel solch eines Ansatzes einer erneuten Codierung für eine Bitfehlerratenberechnung ist in dem Patent GB 2305083 veranschaulicht.
Da es jedoch keine Garantie gibt, dass der Kanaldecodierer immer ein fehlerhaftes Bit korrigiert, da er genauso gut ein korrektes Bit in ein unkorrektes Bit ändern kann, wird die erneute Codierung dieses möglicherweise partiell korrigierten Signals mit dem unkorrigierten Signal in einer fehlerhaft berechneten BER resultieren. Dieses Verfahren arbeitet mit anderen Worten typischerweise am besten, immer wenn der Decodierer erfolgreich sämtliche empfangenen Bits decodiert, d. h., wenn die BER niedrig genug ist, damit der Fehlerkorrekturcode jegliche Fehler korrigiert.
Eine modifizierte Version des Verfahrens des erneuten Codierens und Vergleichens ist in der Patentanmeldung WO 01/99386 veranschaulicht, die die Nachteile des Patentes GB 2305083 zu überwinden versucht. Die modifizierte Technik des erneuten Codierens und Vergleichens ist im Wesentlichen dieselbe wie die des Patentes GB 2305083 , abgesehen davon, dass das erneute Codieren und der Vergleich nur für Rahmen getätigt werden, die eine zyklische Redundanzprüfung (CRC, Cyclic Redundancy Check) passieren, die dem Kanaldecodierer folgt. Das heißt, dass eine CRC auf der Ausgabe des Kanaldecodierers durchgeführt wird, bevor die Ausgabe erneut codiert und mit dem unkorrigierten Signal verglichen wird. Das modifizierte Verfahren zum erneuten Codieren und Vergleichen stellt eine bessere Leistungsfähigkeit als der konventionelle Ansatz bereit. Jedoch kann das modifizierte Verfahren zum erneuten Codieren und Vergleichen nur in Fällen verwendet werden, in denen CRC-Bits zur Fehlererfassung verwendet werden. Somit ist es nicht immer möglich, das modifizierte Verfahren zum erneuten Codieren und Vergleichen zu implementieren. Ein anderer Nachteil ist, dass das modifizierte Verfahren zum erneuten Codieren und Vergleichen Rahmen überspringt, die die CRC nicht bestehen. Es kann sein, dass in einer Messungsperiode nicht ausreichend viele Rahmen übrig bleiben, um die BER des Kanals zu schätzen. In solch einem Fall ist es erforderlich, die Messungsperiode und/oder die Rahmenanzahl zu erhöhen, was nicht immer möglich ist. Dokument US2002/172302 offenbart eine Bitfehlerratenschätzung mit Verwendung von Nachschlagetabellen.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor erwähnten Probleme abzuhandeln, durch Bereitstellung eines Verfahrens oder Systems zum Berechnen mit einem hohen Wahrscheinlichkeitswert der Qualität der Übertragung, die als die BER ausgedrückt werden kann, die die Anzahl fehlerhafter Bits geteilt durch die Gesamtanzahl von Bits darstellt, die über eine festgeschriebene Periode übertragen, empfangen oder verarbeitet worden sind.
Inhaltsangabe der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes System und Verfahren zur BER-Schätzung der empfangenen Information in einem Telekommunikationssystem bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bitfehlerratenmessung für Kommunikationskanäle in einem Telekommunikationssystem mit Nutzung einer Turbocodierung zur Bitfehlerkorrektur bereitzustellen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Systeme und Verfahren bereitzustellen, die verbesserte Schätzungen der Bitfehlerrate mit einer geringen Berechnungslast durchführen, und die solche Schätzungen über einen Bereich von Fehlerraten bereitstellen, besonders über niedrige Signal-zu-Rausch-Verhältnisse.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Durchschnitts-BER-Schätzung bereitzustellen auf der Grundlage des BER-Beitrags von jedem Bit des empfangenen Datenrahmens, der turbocodiert, weiterverarbeitet und schließlich über den Kommunikationskanal über eine Senderstation übertragen wurde.
Die Empfängerstation führt eine Reihe von Operationen auf dem empfangenen Datenrahmen aus, wie beispielsweise eine Abwärtswandlung, Filterung, Demodulation, ein Demultiplexen und eine Turbodecodierung.
Der Decodierer produziert eine unscharfe (soft) Ausgabe S5, die die Wahrscheinlichkeit (Likelihood) eines empfangenen Bits in dem Datenrahmen darstellt, dass es eine logische 1 oder eine logische 0 ist. Die Likelihood-Werte werden gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Nachschlagetabelle abgebildet, wobei die Tabelle aus einer Vielzahl von Nachschlagetabellen ausgewählt ist, und für jeden Bereich von Likelihood-Werten den entsprechenden Beitrag jedes empfangenen Datenrahmenbits zu der geschätzten BER enthält. Der Decodierer in einer Ausführungsform ist ein Turbodecodierer.
Ein Quantisierer quantisiert den empfangenen Datenrahmen, und das quantisierte Bit wirkt auf einen Schalter, der die Ausgabe der zweckgemäßen Nachschlagetabelle auswählt. Diese bitweisen BER-Schätzungen können über ein ausgewähltes Abtastfenster gemittelt werden, um zu einer Durchschnitts-Bitfehlerratenschätzung zu gelangen.
Decodierungsbitfehler können auftreten, aber da sie einer posteriori-Bitfehlerratenschätzung unterzogen werden, werden systematische Fehler, die normalerweise bei einem niedrigen SNR geschehen, vermieden.
Die vorliegende Erfindung ist vorgesehen für Systeme und Verfahren zum Bestimmen von Schätzungen einer Bitfehlerrate durch Nutzung von Nachschlagetabellen, und resultiert in einer niedrigen Schaltkreiskomplexität und einer reduzierten Last für den Empfänger. Dieses ist besonders vorteilhaft für einen Empfänger vom Mobiltyp, wie beispielsweise ein Mobilendgerät, das häufig für eine erweiterte Dauer mittels Batterieleistung arbeiten muss und einen begrenzten Speicher enthält.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Figur zeigt auf schematische und veranschaulichende Weise eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird nun hier im Nachfolgenden mit Verweis auf die begleitende Zeichnung vollständiger beschrieben werden, in der die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist.
Das Bitfehlerraten-(BER, Bit Error Rate)Berechnungsverfahren und System der vorliegenden Erfindung wird in einem digitalen Kommunikationssystem und genauer genommen in der Empfängerstation des digitalen Kommunikationssystems verwendet.
Wie es dem Fachmann bekannt ist, enthält die Empfangsstation einen Empfänger (nicht gezeigt), einen Demodulator (nicht gezeigt), einen Demultiplexer 101 und einen Decodierer 102. Der Demodulator (nicht gezeigt) produziert einen aus unscharfen (soft) Bits S1 bestehenden Datenstrom. Der Demultiplexer spaltet diesen Datenstrom in die unscharfe systematische Eingabe S2 und ein oder mehrere unscharfe Paritätseingaben S3, S4. Ströme S2, S3 und S4 werden an den Decodierer 102 eingegeben.
Der Decodierer 102 verarbeitet beim Empfangen eines vollständigen Datenblocks die Eingaben und produziert die unscharfe Ausgabe S5, die die Wahrscheinlichkeit (Likelihood) eines empfangenen Bits in dem Datenrahmen darstellt, dass es eine logische 1 oder eine logische 0 ist. Die unscharfe Ausgabe S5 des Decodierers 102 wird als ein Zeiger auf Nachschlagetabellen 104 und 105 verwendet. Nachschlagetabelle 104 enthält für jeden Bereich der Likelihood-Werte L den entsprechenden Beitrag jedes empfangenen Datenrahmenbits für die BER, wenn das empfangene Datenrahmenbit den logischen Wert 0 hat. Nachschlagetabelle 105 enthält für jeden Bereich der Likelihood-Werte L den entsprechenden Beitrag jedes empfangenen Datenrahmenbits für die BER, wenn das empfangene Datenrahmenbit den logischen Wert 1 hat. Für Tabelle 104 kann dieses als [1 + L(n)]^–1 und für Tabelle 105 als [1 – (1 + L(n))^–1] ausgedrückt werden.
Die codierte unscharfe systematische Eingabe S2 wird auch an einen Unscharf-nach-hart-Quantisierer 103 gekoppelt, der ganzzahlige Werte einer unscharfen Entscheidung in die logischen Binärwerte einer harten Entscheidung S6 umformt. Das quantisierte Bit S6 wirkt auf einen Schalter 106, der die Ausgabe S7 von Tabelle 104 auswählt, wenn das quantisierte Bit eine 1 ist, und die Ausgabe S8 von Tabelle 105 auswählt, wenn das quantisierte Bit S6 eine 0 ist. Die Schaltung und Auswahl kann gemäß der Gleichung ausgedrückt werden: S9 = Pr(n), wenn S6 = 1 S9 = [1 – Pr(n)], wenn S6 = 0
Pr(n) stellt die a-posteriori-Wahrscheinlichkeit dar, dass das übertragene Bit 0 gleicht.
Die ausgewählte Ausgabe S7, S8 wird als Eingabe S9 für eine Akkumulations- und Skalierungsvorrichtung 107 verwendet, die die geschätzte Durchschnitts-BER S10 gewinnt.
Jede Tabelle enthält für erhaltene Likelihood-Werte (unscharfe Ausgabe) den entsprechenden bzw. zugeordneten BER-Beitrag, wie in den beispielhaften Tabellen 1 und 2 angegeben. Wie es dem Fachmann bekannt ist, basieren die Nachschlagetabellen auf Wahrscheinlichkeitswerten, gemäß der Gleichung:
wobei Pr(n) die a-posteriori-Wahrscheinlichkeit darstellt, dass das übertragene Bit 0 gleicht, L(n) das Likelihood-Verhältnis des Ausgabebits n ist, und auf MAP-Decodierer Anwendung findet.
Für log-map-Decodierer, Max-log-MAP-Decodierer und SOVA-Decodierer ist der Inhalt von Tabelle 104 (1 + e^λ)^–1 und von Tabelle 105 1 – (1 + e^λ)^–1. Wie es dem Fachmann bekannt ist, basieren die Nachschlagetabellen auf Wahrscheinlichkeitswerten gemäß der Gleichung:
wobei λ das Log-Likelihood-Verhältnis ist.

Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform des Systems, des Verfahrens und des Apparates der vorliegenden Erfindung in der begleitenden Zeichnung veranschaulicht und in der vorhergehenden detaillierten Beschreibung beschrieben worden sind, sollte verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die offen gelegten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auch zu Umordnungen, Modifizierungen und Ersetzungen fähig ist, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie er durch die folgenden Ansprüche bekannt gemacht und definiert ist.

Beobacheter Likelihood-Wert L (unscharfe Ausgabe)		BER-Beitrag von [1 + L(n)]^–1
Von	Bis	BER-Beitrag von [1 + L(n)]^–1
0	0,066667	0
0,066667	0,230769	0,125
0,230769	0,454545	0,25
0,454545	0,777778	0,375
0,777778	1,285714	0,5
1,285714	2,2	0,625
2,2	4,333333	0,75
4,333333	15	0,875
15	Unendlich	1

Tabelle 1: Beispielhafte Inhalte einer Nachschlagetabelle für die MAP-Decodierung. Wie es dem Fachmann bekannt ist, kann der Beitrag der Quantisierungseffekte von der Nachschlagetabelle für das BER-Messungsergebnis durch Verfeinern der Nachschlagetabelle beliebig klein gemacht werden.

Tabelle 2: Beispielhafte Inhalte einer Nachschlagetabelle für LOG-MAP, MAX-LOG-MAP und SOVA-Decodierung. Wie es dem Fachmann bekannt ist, kann der Beitrag von Quantisierungseffekten von der Nachschlagetabelle für das BER-Messungsergebnis durch Verfeinern der Nachschlagetabelle beliebig klein gemacht werden.

Claims

System zum Bestimmen einer Bitfehlerrate von Bits in einem digitalen Kommunikationssystem, welches enthält: eine Übertragungsstation; eine Empfangsstation, welche einen Decoder (102) hat; wobei die Übertragungsstation dazu angeordnet ist, eine Bitsequenz an eine Empfangsstation zu übertragen; wobei die Empfangsstation dazu angeordnet ist, die Bitsequenz (S1) zu empfangen; wobei der Decoder (102) dazu angeordnet ist, ein oder mehrere Bits aus der empfangenen Bitsequenz zu decodieren; eine Mehrzahl von Nachschlagetabellen (104, 105), wobei jede Nachschlagetabelle dazu angeordnet ist, vorbestimmte Bitfehlerraten bezogen auf Bereiche von unscharfen Ausgabewerten des Decoders zu enthalten; wobei das System ferner enthält: einen Quantisierer (103), welcher dazu angeordnet ist, ein empfangenes Bit aus der Bitsequenz (S2) zu quantisieren; einen Schalter (106), welcher dazu angeordnet ist, eine Ausgabe (S7, S8), welche einen Bitfehlerraten-Beitrag darstellt, von einer der Nachschlagetabellen (104, 105) aus der Mehrzahl von Nachschlagetabellen auszuwählen, wobei die Auswahl der Nachschlagetabelle auf dem quantisierten Bit (S6) basiert; eine unscharfe Ausgabe (S5) des Decoders (102), welche als ein Index auf die Mehrzahl von Nachschlagetabellen (104, 105) zum Abrufen aus der ausgewählten Nachschlagetabelle von einem Bitfehlerraten-Beitrag des empfangenen Bits zu der Bitfehlerrate der empfangenen Bitsequenz angeordnet ist; eine Summier- und Skaliervorrichtung (107), welche zum Ansammeln und Mitteln der ausgewählten Bitfehlerraten-Beiträge für die empfangene Bitsequenz aus den Nachschlagetabellen angeordnet ist (S9).
System nach Anspruch 1, bei welchem die Nachschlagetabellen (104, 105) durch eine oder mehrere Verarbeitungsvorrichtungen implementiert sind, welche dazu angeordnet sind, um Begleitwerte für den Bitfehlerraten-Beitrag (S7, S8) auf eine Eingabe des Wertes von der unscharfen Ausgabe (S5) bereitzustellen.
System nach Anspruch 2, bei welchem die Verarbeitungsvorrichtung ein Gleitkomma-Prozessor ist.
System nach Anspruch 1, bei welchem der Decoder ein Turbo-Decoder ist.
System nach Anspruch 1, bei welchem der Decodieralgorithmus der Maximum a Posteriori Algorithmus, MAP, ist.
System nach Anspruch 1, bei welchem der Decodieralgorithmus der Logarithmus Maximum a Posteriori Algorithmus, LOG-MAP, ist.
System nach Anspruch 1, bei welchem der Decodieralgorithmus der Maximum-Logarithmus-Maximum a Posteriori Algorithmus, MAX-LOG-MAP, ist.
System nach Anspruch 1, bei welchem der Decodieralgorithmus der Soft Output Viterbi Algorithmus, SOVA, ist.
Empfangsstation-System, welches dazu angeordnet ist, eine Bitfehlerrate von Bits in einer übertragenen Bitsequenz zu bestimmen, welches enthält: einen Decoder (102), welcher dazu angeordnet ist, ein oder mehrere Bits aus der empfangenen Bitsequenz zu decodieren; eine Mehrzahl von Nachschlagetabellen (104, 105), wobei jede Nachschlagetabelle dazu angeordnet ist, vorbestimmte Bitfehlerraten bezogen auf Bereiche von unscharfen Ausgabewerten des Decoders zu enthalten; wobei das System ferner enthält: einen Quantisierer (103), welcher dazu angeordnet ist, ein empfangenes Bit aus der Bitsequenz (S2) zu quantisieren; einen Schalter (106), welcher dazu angeordnet ist, eine Ausgabe (S7, S8), welche einen Bitfehlerraten-Beitrag darstellt, von einer der Nachschlagetabellen (104, 105) aus der Mehrzahl von Nachschlagetabellen auszuwählen, wobei die Auswahl der Nachschlagetabelle auf dem quantisierten Bit (S6) basiert; eine unscharfe Ausgabe (S5) des Decoders (102), welche als ein Index auf die Mehrzahl von Nachschlagetabellen (104, 105) zum Abrufen aus der ausgewählten Nachschlagetabelle von einem Bitfehlerraten-Beitrag des empfangenen Bits zu der Bitfehlerrate der empfangenen Bitsequenz angeordnet ist; eine Summier- und Skaliervorrichtung (107), welche zum Ansammeln und Mitteln der ausgewählten Bitfehlerraten-Beiträge für die empfangene Bitsequenz aus den Nachschlagetabellen angeordnet ist (S9).
Empfangsstation-System nach Anspruch 9, wobei das Empfangsstation-System eine Mobileinheit innerhalb eines Drahtlos-Kommunikationssystems ist.
Empfangsstation-System nach Anspruch 9, bei welchem die Empfangsstation eine Funk-Basisstation innerhalb eines CDMA-Kommunikationssystems ist.
Empfangsstation-System nach Anspruch 9, 10 und 11, wobei das Empfangsstation-System in einem Drahtlos-Kommunikationsnetzwerk gemäß einem GSM, Bluetooth oder Code Division Multiple Access, CDMA, Standard arbeitet.
Verfahren zum Bestimmen einer Bitfehlerrate von Bits in einem digitalen Kommunikationssystem, welches eine Übertragungsstation und eine Empfangsstation, welche einen Decoder (102) hat, enthält, welches die Schritte enthält: Übertragen einer Bitsequenz an die Empfangsstation durch die Übertragungsstation; Empfangen der Bitsequenz durch die Empfangsstation; Decodieren eines Bits aus der empfangenen Bitsequenz durch den Decoder (102); wobei das Verfahren ferner die Schritte enthält: Quantisieren eines empfangenen Bits von der Bitsequenz (S2) durch einen Quantisierer (103); Auswählen einer Ausgabe (S7, S8) von einer Nachschlagetabelle aus einer Mehrzahl von Nachschlagetabellen (104, 105) durch einen Schalter (106), wobei die Auswahl der Nachschlagetabelle auf dem quantisierten Bit (S6) basiert; Indexieren der ausgewählten Nachschlagetabelle (104, 105) zum Erlangen eines Bitfehlerraten-Beitrags des empfangenen Bits zu der Bitfehlerrate der empfangenen Bitsequenz durch die unscharfe Ausgabe (S5) von dem Decoder (102); Ansammeln und Mitteln der ausgewählten Bitfehlerraten-Beiträge für die empfangene Bitsequenz aus den Nachschlagetabellen durch eine Summier- und Skaliervorrichtung (107), welches zu der abgeschätzten mittleren Bitfehlerrate (S10) führt.
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem das Decodierverfahren ein Turbo-Decodieren ist.
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem der Decodieralgorithmus der Maximum a Posteriori Algorithmus, MAP, ist.
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem der Decodieralgorithmus der Logarithmus Maximum a Posteriori Algorithmus, LOG-MAP, ist.
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem der Decodieralgorithmus der Maximum-Logarithmus-Maximum a Posteriori Algorithmus, MAX-LOG-MAP, ist.
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem der Decodieralgorithmus der Soft Ouput Viterbi Algorithmus, SOVA, ist.