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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR COMMON SOURCE AND CHANNEL CODING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/018015
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for common source and channel coding, wherein symbols of data consisting of symbol sequences are initially sorted according to their probability and are then represented in natural binary code. The redundant data contained in the symbol sequences, especially in the MSB, are used for decoding the bit places by means of an error correction code.

Inventors:
XU WEN (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/001993
Publication Date:
March 30, 2000
Filing Date:
July 01, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
XU WEN (DE)
International Classes:
H03M7/26; H03M13/00; (IPC1-7): H03M13/00
Other References:
HAGENAUER J: "SOURCE-CONTROLLED CHANNEL DECODING", IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS,US,IEEE INC. NEW YORK, vol. 43, no. 9, pages 2449-2457, XP000525669, ISSN: 0090-6778
RUSCITTO A ET AL: "CHANNEL DECODING USING RESIDUAL INTRA-FRAME CORRELATION IN A GSM SYSTEM", ELECTRONICS LETTERS,GB,IEE STEVENAGE, vol. 33, no. 21, pages 1754-1755, XP000752306, ISSN: 0013-5194
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Codierung von aus Symbolfolgen (SY) beste henden Informationen, wobei Symbole mit unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten auftreten, bei dem Symbole auf binäre Codewörter (bcw, j) mit jeweils einer Mehrzahl von Bitstellen (b, i) abgebildet werden, wobei die Abbildung derart erfolgt, daß nach ihrer Auftrittswahrscheinlichkeit sortierten Symbolen der natural binary code (NBC) zugeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zumindest ein wesentlicher Anteil der Symbole oder alle Symbole nach ihrer Wahrscheinlichkeit sortiert werden, und zumindest einem wesentlichen Anteil der derart sortierten Symbole oder allen derart sortierten Symbolen oder allen Sym bolen der natural binary code (NBC) zugeordnet ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach ihrer Auftrittswahrscheinlichkeit sortierten Symbolen der natural binary code (NBC) in einer Weise zugeordnet ist, daß dem am häufigsten auftretenden Symbol ein Codewort zugeord net ist, das an allen Bitstellen den ersten binären Wert auf weist bzw. ein Codewort zugeordnet ist, das an allen Bitstel len den zweiten binären Wert aufweist, und dem am seltensten auftretenden Symbol ein Codewort zugeord net ist, das an allen Bitstellen den zweiten binären Wert aufweist bzw. ein Codewort zugeordnet ist, das an allen Bit stellen den ersten binären Wert aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Symbolfolgen (SY) aus einer Quellencodierung (QE) hervor gehen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Bitstellen (b, i) von aus der Abbildung resultierenden Code wörtern (bcw, j) vertauscht werden.
6. Verfahren zur Decodierung von Informationen, bei dem die aus Symbolfolgen bestehenden Informationen nach einem der vorhergehenden Ansprüche codiert wurden, und die in den Sym bolfolgen (SY) bzw. die in den Bitstellen der zugeordneten Codewörter enthaltene redundante Information als APriori und/oder APosterioriInformation bei der Ermittlung der Wer te der Bitstellen (b, i) verwendet wird.
7. Verfahren zur Ubertragung von Informationen, bei dem die Informationen nach einem der Ansprüche 1 bis 5 codiert werden und nach Anspruch 6 decodiert werden.
8. Signalprozessor mit Mitteln zur Codierung von Informatio nen nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
9. Signalprozessor mit Mitteln zur Decodierung von Informa tionen nach Anspruch 6.
10. Funkgerät mit einem Signalprozessor mit Mitteln zur Co dierung von Informationen nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und Mitteln zur Decodierung von Informationen nach Anspruch 6.
Description:
Beschreibung VERFAHREN ZUR GEMEINSAMEN QUELLEN-UND KANALCODIERUNG Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Codierung und Decodierung von Informationen, insbesondere zur digitalen Ubertragung oder Speicherung.

Quellensignale bzw. Quelleninformationen wie Sprach-, Ton-, Bild-und Videosignale beinhalten fast immer statistische Redundanz, also redundante Informationen. Durch eine Quellen- codierung kann diese Redundanz stark verringert werden, so daß eine effiziente Ubertragung bzw. Speicherung des Quellen- signals ermöglicht wird. Diese Redundanzreduktion beseitigt vor der Ubertragung redundante Signalinhalte, die auf der Vorkenntnis von z. B. statistischen Parametern des Signalver- laufs beruhen. Nach der Ubertragung werden bei der Quellende- codierung diese Anteile dem Signal wieder zugesetzt, so daß objektiv kein Qualitätsverlust nachweisbar ist.

Aufgrund der unvollständigen Kenntnisse über die Quellensig- nale oder Einschränkungen bei der Komplexität des Quellenco- dierverfahrens ist die Quellencodierung üblicherweise nur su- boptimal realisierbar, d. h. in den komprimierten Daten ist auch nach der Quellencodierung noch eine gewisse Redundanz vorhanden. Bei bisherigen Verfahren zur Quellencodierung wer- den die Quellensignale häufig zu Symbolen oder quantisierten Parametern komprimiert, welche dann entsprechend einer Zuord- nungsvorschrift auf binäre Codewörter abgebildet werden, wo- bei die Zuordnungsvorschrift bisher mehr oder weniger zufäl- lig gewählt wurde.

Auf der anderen Seite ist es üblich, bei der Signalübertra- gung, gezielt Redundanz durch Kanalcodierung wieder hinzu- zufügen, um die Beeinflussung der Ubertragung durch Kana- störungen weitgehend zu beseitigen. Durch zusätzliche redun-

dante Bits wird es somit dem Empfänger bzw. Decoder ermög- licht, Fehler zu erkennen und eventuell auch zu korrigieren.

Lange Zeit war es eine der grundlegenden Prämissen der Infor- mationstheorie, daß die Quellencodierung und die Kanal- codierung unabhängig voneinander ausgeführt werden können, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Gemäß dieser Grundlage hängt die Auslegung des Quellen-Decodierers nur von den Quel- leneigenschaften ab, wohingegen das Kanalcodierungsschema nur von den Kanaleigenschaften abhängen soll. Dieser Grundsatz kann richtig sein, wenn der Quellen-Codierer statistisch un- abhängige und somit nicht korrelierte sowie gleich wahr- scheinliche Symbole liefert und die Decodierverzögerung be- liebig groß werden kann. In der praktischen Anwendung sind indessen in der Regel diese Voraussetzungen nicht erfüllt.

Das Ausgangssignal, des Quellen-Codierers, bzw. die von ihm ausgegebenen Symbolfolgen weisen oft eine Restredundanz auf, und gleichzeitig ist die erlaubte Verzögerung insbesondere bei Sprachübertragung beschränkt.

Es ist bekannt, diese Restredundanz der quellencodierten Sym- bolfolgen bei der sogenannten quellengesteuerten Kanaldeco- dierung auszunutzen. Dabei wird der Decodiervorgang des Ka- naldecoders einerseits durch die übertragenen Bits und ande- rerseits durch eine A-priori-/A-posteriori-Information über den wahrscheinlichsten Wert einiger wichtiger Quellenbits ge- steuert. Die Quelleninformation hat also einen Einfluß auf das Ergebnis der Kanaldecodierung. Im Falle der Viterbi- Algorithmus-Decodierung wird dieses Verfahren als A-priori- Viterbialgorithmus bezeichnet. Bei Verwendung eines solchen Verfahrens ist eine Modifikation nur seitens des Empfängers notwendig. So lehrt die Druckschrift J. Hagenauer,"Source- controlled channel decoding", IEEE Trans. Commun., Band 43, Seiten 2449-2457, September 1995, bei der quellengesteuer- ten Kanaldecodierung die Inter-Rahmen-Korrelation, d. h. die statistische Abhängigkeit zwischen zeitlich und/oder örtlich benachbarten Signalsamples auszunutzen.

Untersuchungen haben auch ergeben, daß es-aufgrund der un- gleichen Verteilung der Parameterwerte, die wiederum auf der Nichtstationarität der Quellensignale zurückzuführen ist- eine Restredundanz nicht nur zwischen Bits aufeinanderfolgen- der Rahmen, sondern auch zwischen den Bits eines Parameters innerhalb eines Rahmens gibt.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, eine Informati- onsübertragung oder Informationsspeicherung mit möglichst we- nig Fehlern und möglichst geringem Aufwand zu erreichen.

Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Die Erfindung beruht demnach auf dem Gedanken, die Symbole zunächst nach ihrer relativen Häufigkeit zu sortieren und dem Sortierergebnis den natural binary code zuzuordnen.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß ohne Mehraufwand die Fehlerrate der decodierten Bits reduziert werden kann, und so Informationen mit weniger Störungen übertragen werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausfüh- rungsbeispiele näher beschrieben. Dabei wird besonders die digitale Übertragung der Informationen beschrieben. Dennoch ist die Erfindung auch zur Speicherung von Informationen an- wendbar, da das Schreiben von Informationen auf ein Speicher- medium und das Lesen von Informationen von einem Speicherme- dium hinsichtlich der vorliegenden Erfindung dem Senden von Informationen und dem Empfangen von Informationen entspricht.

Oft wird der Begriff"Decodierung"verwendet, um die Decodie- rung kanalcodierter Bitstellen zu beschreiben, während der Begriff"Detektion"verwendet wird, wenn allgemein über die binären Werte einer Bitstelle entschieden wird. Da die vor- liegende Erfindung auf beide Falle vorteilhaft anwendbar ist,

beinhaltet im Rahmen der vorliegenden Patentanmeldung der Be- griff"Decodierung"auch den Vorgang der Detektion.

Zur Erläuterung der Ausführungsformen der Erfindung dienen die nachstehend aufgelisteten Figuren.

Es zeigen : Figur 1 eine schematische Darstellung einer Nachrichtenüber- tragungskette Figur 2 eine schematische Darstellung des Zusammenhangs zwi- schen Symbolen und den quellencodierten Bitfolgen in einer Rahmenstruktur Figur 3 Häufigkeitsverteilung der Symbole und der binären Werte je nach binärer Abbildung Figur 1 zeigt eine Quelle Q, die Quellensignale QS erzeugt, die von einem Quellencodierer QE, wie dem GSM fullrate Sprachcodierer, zu aus Symbolen bestehenden Symbolfolgen SY komprimiert werden. Die Symbole haben dabei einen der Werte c, j (Symbolwert). Bei parametrischen Quellcodierverfahren werden die von der Quelle Q erzeugten Quellensignale QS (z. B.

Sprache) in Blöcke unterteilt (z. B. zeitliche Rahmen) und diese getrennt verarbeitet. Der Quellencodierer QE erzeugt quantisierte Parameter (z. B. Sprachkoeffizienten), die im folgenden auch als Symbole einer Symbolfolge SY bezeichnet werden, und die die Eigenschaften der Quelle im aktuellen Block auf eine gewisse Weise widerspiegeln (z. B. Spektrum der Sprache, Filterparameter). Diese Symbole weisen nach der Quantisierung einen bestimmten Symbolwert c, j auf.

So erzeugt beispielsweise der GSM-Fullratecoder 76 Parameter, von denen die Parameter 0 bis 7 die sogenannten LAR- Koeffizienten (logarithmical area ratio) sind, die bei der LPC-Analyse erzeugt werden (linear prediction coding). Die

Parameter Nr. 9, 26, 43 und 60 sind Ahnlichkeitsmaße für die sogenannte LTP (long term prediction). In jedem Rahmen gibt es außerdem vier XMAX-Koeffizienten (bzw.-Parameter) aus der sogenannten RPE-Analyse (regular pulse exciting), die sich von Rahmen zu Rahmen nur wenig ändern.

Aufgrund der unvollständigen Kenntnisse über die Quellensi- gnale oder Einschränkungen bei der Komplexität des Quellenco- dierverfahrens ist die Quellencodierung QE üblicherweise nur suboptimal realisierbar, d. h. in den komprimierte Informatio- nenen enthaltenden Symbolfolgen SY ist noch redundante Infor- mation enthalten.

Die Symbole der Symbolfolge SY bzw. die entsprechenden Sym- bolwerte c, j werden wie in Figur 2 gezeigt durch eine binäre Abbildung BM (Zuordnungsvorschrift), die häufig als Teil der Quellencodierung QE beschrieben wird, auf eine Folge BCW bi- närer Codewörter bcw, j abgebildet, die jeweils mehrere Bit- stellen b, i aufweisen. Es wird also jedem Symbolwert c, j ein anderes binäres Codewort bcw, j zugeordnet, die sich durch un- terschiedliche binäre Werte an einer oder mehreren Bitstellen b, i unterscheiden. Dabei kennzeichnet der Index j die unter- schiedlichen Werte der Symbole oder die unterschiedlichen Codewörter und die Indices i und im folgenden k, q die Stelle an der ein entsprechender Wert steht.

Werden diese binären Codewörter bcw, j beispielsweise nachein- ander als Folge BCW binärer Codewörter weiterverarbeitet, so entsteht eine Folge u von quellencodierten Bitstellen uq, die in einer Rahmenstruktur eingebettet sein können, wobei jede Bitstelle uq fest einer bestimmten Bitstelle b, i eines be- stimmten Codewortes bcw, j zugeordnet ist. So entsteht bei- spielsweise bei der GSM-Fullratecodierung alle 20 Millisekun- den ein Rahmen mit 260 Bitstellen uq.

Figur 2 zeigt eine so entstehende Rahmenstruktur eines Rah- mens k. Die quellencodierten Bitstellen uq haben entweder den

Wert"+1"oder"-1"bzw."0". Der Index 1 läuft innerhalb ei- nes Rahmens von 0 bis Q-1, wobei Q die Anzahl von quellenco- dierten Bitstellen uq in einem Rahmen ist. In jedem Rahmen können die Bitstellen beispielsweise in drei Klassen mit un- terschiedlicher Bedeutung und Sensitivität gegenüber Kanal- störungen eingeteilt werden.

In einem Kanalcodierer CE, wie einem Faltungscodierer, er- folgt eine Codierung der quellencodierten Bitfolgen u gegen Kanalstörungen derart, daß die geringste Bit-Fehler- Wahrscheinlichkeit in der wichtigsten Klasse auftritt. Dazu werden zuerst die 50 wichtigsten Bits (Klasse la) durch 3 Bits einer zyklischen Blocksicherheit (CRC) gesichert. Die nächsten 132 wichtigen Bits (Klasse lb) werden mit den zuvor genannten 53 Bits regruppiert und zusammen mit 4 Tail-Bits mit einer Rate 1/2 faltungscodiert. Die 78 weniger wichtigen Bits (Klasse 2) werden uncodiert übertragen.

Diese derart kanalcodierten Bitfolgen x werden in einem nicht dargestellten Modulator weiterverarbeitet und anschließend über eine Ubertragungsstrecke CH übertragen. Bei der Übertra- gung treten Störungen auf, z. B. Fading, beschrieben durch ei- nen Fadingfaktor ak, und Rauschen, beschrieben durch den Rauschfaktor N0.

Die Übertragungsstrecke CH liegt zwischen einem Sender und einem Empfänger. Der Empfänger enthält gegebenenfalls eine nicht dargestellte Antenne zum Empfang der über die Ubertra- gungsstrecke CH übertragenen Signale, eine Abtasteinrichtung, einen Demodulator zum Demodulieren der Signale und einen Ent- zerrer zum Eliminieren der Intersymbolstörungen. Diese Ein- richtungen wurden ebenfalls aus Vereinfachungsgründen in Fi- gur 1 nicht dargestellt. Auch ein mögliches Interleaving und Deinterleaving ist nicht dargestellt.

Der Entzerrer gibt Empfangswerte einer Empfangsfolge y aus.

Die Empfangswerte haben aufgrund der Störungen bei der Über-

tragung über die Ubertragungsstrecke CH Werte, die von"+1" und"-1"abweichen, z. B."+0, 2" oder"-3, 7".

In einem Kanaldecodierer CD wird die Kanalcodierung rückgän- gig gemacht. Dazu wird auf der Basis der Empfangswerte der Empfangsfolge y über die binären Werte der einzelnen empfan- genen Bitstellen uq bzw. b, i entschieden. Neben den Kanalzu- standsinformationen CSI kann dabei die oben erklärte Restredundanz der Symbolfolgen SY bei der sogenannten quel- lengesteuerten oder gemeinsamen Kanaldecodierung CD ausge- nutzt werden, um Bitfehler zu korrigieren bzw. die Decodie- rung zu verbessern. Hierzu gibt es prinzipiell zwei Möglich- keiten : Im Sinne einer A-Priori-Information APRI wird die redundan- te Information über die Häufigkeit der Symbolwerte c, j und somit auch der Häufigkeit der binären Werte bestimmter Bit- stellen b, i und die Korrelation der Symbole untereinander und somit auch der Korrelation der binären Werte bestimmter Bit- stellen b, i untereinander im Kanaldecodierer CD direkt ge- nutzt, indem beispielsweise diese Information zuvor in einem Testquellcodierer bzw. mittels eines Testquellcodierers durch einige Testquellsignale ermittelt wird, und dann diese Infor- mation in einer dem Kanaldecodierer CD zugeordneten Spei- chereinheit abgespeichert wird und zur Kanaldecodierung aus- genützt wird, indem sie beispielsweise zur Bestimmung einer Schwelle, ab der beispielsweise für einen Wert der Empfangs- folge y auf den binären Wert"1"entschieden wird, verwendet wird.

Die redundante Information über die Häufigkeit der Symbol- werte c, j und somit auch der Häufigkeit der binären Werte be- stimmter Bitstellen b, i und die Korrelation der Symbole un- tereinander und somit auch der Korrelation der binären Werte bestimmter Bitstellen b, i untereinander wird im Sinne einer A-Posteriori-Information nach der Kanaladecodierung CD ermit- telt. Die A-Posteriori-Information APOI kann dabei direkt

nach dem Kanaldecodierer CD oder nach der bzw. während der Quellendecodierung QD ermittelt werden.

Ein derartiges Verfahren ist in"J. Hagenauer,"Source- controlled channel decoding,"IEEE Tran. Commun., vol. 43, pp. 2449-2457, Sept. 1995", insbesondere auf den Seiten 2451 und 2452 beschrieben, wobei der Decodiervorgang des Kanalde- coders sowohl durch die übertragenen Codebits als auch durch eine A-Priori-/A-Posteriori-Information über den wahrschein- lichen Wert einiger wichtiger Quellenbits gesteuert wird. Im Falle der VA- (Viterbi-Algorithmus) Decodierung wurde diese Methode als Apri-VA bezeichnet.

Zur Kanaldecodierung CD kann beispielsweise auch ein SOVA (Weichausgangs (Soft-Output)-Viterbi-Algorithmus) verwendet werden. Ein SOVA ist dabei ein Algorithmus, der nicht nur ei- nen Entscheidungswert ausgibt, sondern weiterhin auch angibt, mit welcher Wahrscheinlichkeit der entschiedene Wert vor- liegt.

Nach erfolgter Kanaldecodierung CD erfolgt eine Rückabbildung DB der empfangenen kanaldecodierten Bitfolgen u bzw. der dar- in enthaltenen binären Codewörter bcw, j auf empfangene Symbo- le von empfangenen Symbolfolgen SY, welche anschließend bei der Quellendecodierung QD in empfangene Quellensignale QS verarbeitet werden und an der Informationssinke S ausgegeben werden.

Im folgenden werden 4 mögliche unterschiedliche binäre Abbil- dungen BM vorgestellt : -Natural binary code NBC -Folded binary code FBC -Gray binary code GBC -Minimum distance code MDC Diese 4 binären Abbildungen sind in der folgenden Tabelle ex- emplarisch mit jeweils 4 Bitstellen dargestellt : Symbol Codewort Codewort Codewort Codewort bcw, j NBC bcw, j FBC bcw, j GBC bcw, j MDC c, j b3 b2 bl bO b3 b2 bl bO b3 b2 bl bO b3 b2 bl bO cO 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 cl 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 c2 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 c3 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 c4 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 c5 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 c6 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 c7 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 c8 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 c9 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 clO 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 cll 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 c12 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 c13 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 c14 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 c15 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 # (Bitw 1 3 7 15 1 2 6 14 1 2 4 8 1 6 10 10 | echsel )

Bei bisher bekannten Verfahren zur Quellencodierung wurden die Symbole bzw. Parameter nach der Quellencodierung QE und Quellenquantisierung unsortiert auf den natural binary code NBC abgebildet. Die quellengesteuerte Kanaldecodierung CD wurde folglich auch nur auf derart quellencodierte Bitstellen b, i angewandt.

Wenn in den Symbolen bzw. den aus Symbolen bestehenden Sym- bolfolgen SY noch redundante Informationen vorhanden sind, d. h. die relativen Häufigkeiten der Symbolwerte c, j ungleich verteilt sind, oder einige Symbole miteinander korreliert

sind, so existiert automatisch auch eine redundante Informa- tion in einigen Bitstellen b, i. Es stellte sich bei aufwendi- gen Simulationen mit eigens für diesen Zweck entwickelten Si- mulationsverfahren heraus, daß aufgrund der ungleichen Ver- teilung der Symbolwerte c, j durch die gezielte Verwendung be- stimmter binärer Abbildungen BM die in den Symbolfolgen SY enthaltene Restredundanz bei der Kanaldecodierung CD beson- ders gut zur Verbesserung der Fehlerkorrektur ausgenützt wer- den kann.

Die vorliegende Erfindung nützt die in der Symbolfolge SY vorhandene Restredundanz besonders gut zur Decodierung der binären Werte der Bitstellen bzw. der Bitstellen b, i, indem nicht irgendeine zufällig gewählte Abbildung BM gewählt wird, sondern statt dessen zur binären Abbildung die Symbole bzw.

Parameter zunächst nach ihrer Wahrscheinlichkeit sortiert werden und der so entstehenden Symbolstruktur der natural bi- nary code zugeordnet wird.

So ist den nach ihrer Auftrittswahrscheinlichkeit sortierten Symbolen der natural binary code (NBC) in einer Weise zuge- ordnet ist, daß dem am häufigsten auftretenden Symbol ein Codewort zugeordnet ist, das an allen Bitstellen den ersten binären Wert aufweist bzw. ein Codewort zugeordnet ist, das an allen Bitstellen den zweiten binären Wert aufweist, unddem am seltensten auftretenden Symbol ein Codewort zugeordnet ist, das an allen Bitstellen den zweiten binären Wert auf- weist bzw. ein Codewort zugeordnet ist, das an allen Bitstel- len den ersten binären Wert aufweist.

Dies führt zu einer effizienten Abbildung der Symbolredundanz auf die individuelle Bitstellenredundanz ; dadurch sind mehr redundante Informationen über die binären Werte der einzelnen Bitstellen b, i zur Fehlerkorrektur ausnutzbar. Außerdem ist zur Decodierung des most significant bit mehr redundante In- formation nutzbar als zur Decodierung des second most signi- ficant bits. Insbesondere zur Abbildung von digitalen Daten

oder vektorquantisierten Parametern auf Codewörter können- wie Simulaionsergebnisse zeigen-durch ein erfindungsgemäßes Verfahren die Decodierungsergebnisse besonders verbessert werden.

Bei der quellengesteuerten Kanaldecodierung CD kann nun die in den quellencodierten Symbolfolgen SY vorhandene Restredun- danz (ungleiche Verteilung) leichter und effizienter genutzt werden, da die in der Symbolebene vorhandene Redundanz da- durch in eine in der Bitebene vorhandene Redundanz (ungleiche Verteilung) umgewandelt wird, die vom quellengesteuerten Ka- naldecoder (z. B. Apri-VA) direkt verwendet werden kann. Mit diesem Verfahren erzielt man eine verbesserte Qualität bei der Ubertragung der Quellensignale QS (Ton, Sprache, etc.).

Der zusätzliche Rechenaufwand für eine derartige Sortierung vor der binären Abbildung BM ist gering und kann üblicherwei- se vernachlässigt werden.

Eine solche binäre Abbildung BM kann implizit im Quellenen- coder und-decoder integriert werden. Für bereits standardi- sierte Codecs wie GSM Fullrate/Enhanced Fullrate Sprachcodec bedeutet sie jedoch eine Modifizierung sowohl im Empfänger als auch im Sender. Allerdings ist diese Modifizierung ohne große Hardwareänderung möglich. Beim GSM System ist von der Infrastrukturseite nur eine Hinzufügung der binären Abbildung und inversen Abbildung in dem TRAU (transcoder and rate adap- tor unit) nötig, die BTS (base transceiver station), BSC (base station controller), etc. bleiben unverändert.

Figur 3 zeigt die Häufigkeitsverteilung der Symbolwerte c, j und die zugeordneten binären Codewörter bcw, j. Dabei ist zu sehen, daß im Falle des NBC an der ersten Bitstelle bl die Wahrscheinlichkeit für den binären Wert"0"sehr viel größer ist als der für den binären Wert"1", insbesondere unter der Bedingung, daß das Symbol cl oder c2 gesendet wurde. Diese Information kann bei der quellengesteuerten Kanaldecodierung im Sinne einer A-Posteriori oder A-Priori Information genützt

werden, um über den binären Wert der Bitstelle bl zu ent- scheiden, bzw. die dazu verwendete Schwelle zu bestimmen, und so die Entscheidung zuverlässiger zu machen.

Die Decodierung kann also noch verbessert werden, wenn auch eine Information über den wahrscheinlich übertragenen Symbol- wert c, j verwendet wird.

Hätte man vor der binären Abbildung die Symbole nicht sor- tiert, so wäre die bei der quellengesteuerten Kanaldecodie- rung verwendete A-Posterioi oder A-Priori Information (d. h. die Wahrscheinlichkeit für den binären Wert"0") in der Regel kleiner und die Decodierung der Bitstellen könnte nicht so zuverlässig durchgeführt werden.

Bei einer Ausführungsvariante der Erfindung werden nach Sor- tierung und Abbildung von Symbolen auf Codewörter, alle oder ein Teil der Bitstellen von Codewörtern vertauscht.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird die aus Symbolfol- gen SY bestehenden Information derart auf binäre Codewörter bcw, j mit jeweils einer Mehrzahl von Bitstellen b, i abgebil- det, daß auch die Korrelation zwischen den binären Werten der entsprechenden Bitstellen b, i, k (oder in der Rahmenebene uq, k ) und b, i, k+1 (oder in der Rahmenebene uq, k+1) aufeinander- folgender Rahmen k, k+1 groß ist. Dabei wird insbesondere ei- ne Korrelation der Quellenbits berücksichtigt. Die grundle- gende Idee dieses Verfahrens besteht dabei darin, daß sich entsprechende Symbole zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rah- men nicht sehr oft ändern und somit eine Redundanz bei der Übertragung vorliegt. Diese Korrelation zwischen aufeinan- derfolgenden Rahmen kann empfängerseitig unter Verwendung ei- nes APRI-SOVA (A-priori-Weichausgangs-Viterbi-Algorithmus)- Decodierers besonders gut ausgenutzt werden, wenn eine binäre Abbildung BM derart gewählt wird, daß die Korrelation zwi- schen den binären Werten der entsprechenden Bitstellen auf- einanderfolgender Rahmen groß ist. So stellte sich bei auf-

wendigen Simulationen besonders die Verwendung des GBC als binäre Abbildung als besonders vorteilhaft heraus, insbeson- dere wenn die Symbole eine gaußsche oder eine anti-gaußsche Verteilung besitzen, was in vielen Fällen der Fall ist.

Bei quellengesteuerter Kanaldecodierung CD kann auch die In- ter-Rahmen-Korrelation, d. h. die statistische Abhängigkeit zwischen zeitlich und/oder örtlich benachbarten Signalsamples genutzt werden. Zur Schätzung der A-Priori-/A-Posteriori- Information kann man beispielsweise den empirischen"HUK- Algorithmus", der in"J. Hagenauer,"Source-controlled chan- nel decoding,"IEEE Tran. Commun., vol. 43, pp. 2449-2457, Sept. 1995"beschrieben ist oder ein auf Kalman-Filter basie- rende Verfahren zur quellengesteuerten Kanaldecodierung ver- wenden.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante werden die aus Symbol- folgen SY bestehenden Informationen derart auf binäre Code- wörter bcw, j mit jeweils einer Mehrzahl von Bitstellen b, i abgebildet, daß bei einem falsch detektiertem binären Wert, der Fehler im detektierten Symbol bzw. dem ausgegebenen Quel- lensignal QS klein ist. Durch eine geeignete binäre Abbildung BM werden so die Quellensignale weniger empfindlich auf Ka- nalstörungen reagieren. So stellte sich bei aufwendigen Simu- lationen besonders die Verwendung des FBC als binäre Abbil- dung als besonders vorteilhaft heraus, insbesondere wenn die Symbole eine gaußsche oder eine anti-gaußsche Verteilung be- sitzen, was in vielen Fällen der Fall ist.

Es sind auch Ausführungsvarianten möglich, bei denen die bi- näre Abbildung BM so gewählt ist, daß mehrere Aspekte der oben beschriebenen Varianten im Sinne eines Kompromisses kom- biniert werden.

Zur Durchführung der oben erklärten Verfahren ist ein, bei- spielsweise in einem Funkgerät, wie eine Mobilstation oder Basisstation eines Mobilfunksystems, integrierter, programm- gesteuerter Signalprozessor vorgesehen, der zu übertragende Informationen nach einem der oben beschriebenen Verfahren co- diert und/oder decodiert.