DE19727431A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Unterscheidung synchroner und asynchroner Zustände von Viterbi-dekodierten Daten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Unterscheiden synchroner und asynchroner Zustän­ de Viterbi-dekodierter Daten, mittels Durchführung einer unab­ hängigen Rückverfolgung des Überlebenspfades der empfangenen Daten an dem Viterbi-Dekoder.

Ein Viterbi-Dekoder ist ein Dekoder, welcher den Viterbi-Algo­ rithmus zum Dekodieren gefaltet kodierter Daten verwendet, und ist wohlbekannt. Die Faltungskodierung und der Viterbi- Algorithmus werden zur Korrektur von Fehlern verwendet, die durch Senden und Aufzeichnen von Daten bei der digitalen Kom­ munikation hervorgerufen werden. Bei der Viterbi-Dekodierung der gefaltet kodierten Daten sollte festgestellt werden, ob die dekodierten Daten synchron oder asynchron sind. Jede Vor­ richtung, welche den Viterbi-Dekodieralgorithmus verwendet, beispielsweise Fernsehen mit hoher Auflösung, digitale Satel­ litenkommunikation, digitales Kabelfernsehen, ein Festplat­ tenlaufwerk und ein Diskettenlaufwerk, sollte daher feststel­ len ob die empfangenen Daten synchron oder asynchron sind.

Im Stand der Technik gibt es zwei Verfahren zur Unterscheidung synchroner und asynchroner Zustände der empfangenen Daten.

In Fig. 4 werden die gefaltet kodierten Daten zuerst in dem Viterbi-Dekodierer 1 dekodiert. Dann werden die Ausgangsdaten des Viterbi-Dekodierers 1 durch einen Faltungs-Kodierer 3 er­ neut gefaltet kodiert. Die Verzögerungsvorrichtung 2 verzögert die empfangenen Daten, und dann vergleicht ein Komparator 4 die verzögerten Daten mit den gefaltet erneut kodierten Daten. Wenn die gefaltet erneut kodierten Daten identisch mit den verzögerten empfangenen Daten sind, so ist kein Fehler bei der Datenübertragung vorhanden. Ist ein kleiner Anteil der gefal­ tet erneut kodierten Daten nicht identisch mit den verzögert empfangenen Daten, so ist ein Fehler bei der Datenübertragung vorhanden. Wenn ein großer Anteil der gefaltet erneut kodier­ ten Daten nicht identisch mit den verzögert empfangenen Daten ist, so sind die dekodierten Daten mit den verzögert empfan­ genen Daten nicht synchronisiert. Das Verfahren gemäß Fig. 4 weist das Problem auf, daß der Unterschied zwischen einem kleinen Anteil und einem großen Anteil ohne Identifizierung unklar ist.

Bei einem weiteren Verfahren zur Ermittlung der Synchronisa­ tion wird ein Minimalwert der Pfadmetrik in jedem Zyklus aus­ gewählt, wenn die gefaltet kodierten Daten Viterbi-dekodiert werden. Dann wird die Differenz zwischen dem momentanen Mini­ malwert und dem Minimalwert des nächsten Zyklus untersucht. Ist die Differenz kleiner als ein Schwellenwert, der experi­ mentell festgelegt wird, so wird festgestellt, daß ein syn­ chroner Zustand vorliegt. Ist die Differenz größer als der Schwellenwert, so wird festgestellt, daß ein asynchroner Zu­ stand vorhanden ist. In diesem Fall ist es schwierig, die Schaltung zur Auswahl des Minimalwerts für die Pfadmetrik auszubilden. Weiterhin ist die Festlegung des Schwellenwerts schwierig.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, welche den synchronen oder asynchronen Zustand der Viterbi-dekodier­ ten Daten durch unabhängige mehrfache Rückverfolgung des Über­ tragungspfades der gefaltet kodierten Daten feststellen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird dieser Vorteil durch ein Verfahren zur Unterscheidung synchroner und asyn­ chroner Zustände Viterbi-dekodierter Daten erzielt, welches folgende Schritte aufweist:
unabhängige Rückverfolgung von empfangenen Daten in jeweili­ gen Anfangszuständen auf der Grundlage von Trellis-Metriken aus einem unterschiedlichen Anfangszustandswert; und
Vergleichen eines Zustandswerts mit anderen Zustandswerten in jedem Zyklus, und Feststellen, daß die Daten einen synchro­ nen Zustand betreffen, wenn der Zustandswert identisch mit den anderen Zustandswerten in einem Zyklus ist, oder Feststel­ len, daß die Daten einen asynchronen Zustand betreffen, falls dies nicht der Fall ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Vorteil durch eine Vorrichtung zur Unterscheidung synchroner und asynchroner Zustände Viterbi-dekodierter Daten erzielt, welche aufweist:
einen Rückverfolgungsspeicher zum Speichern von Überlebens­ pfaddaten Viterbi-dekodierter Daten;
mehrere Rückverfolgungsregister, welche einen unterschied­ lichen Anfangszustandswert aufweisen, zum Aktualisieren des Anfangszustandswerts entsprechend Daten von dem Rückverfol­ gungsspeicher; und
eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen des aktualisier­ ten Zustandswerts mit anderen aktualisierten Zustandswerten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch darge­ stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Viterbi-Dekodierers nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Faltungs-Kodierers zur Erzeugung eines Faltungscodes;

Fig. 3 ein Diagramm von Trellis-Metriken, welches den Datenübertragungspfad der empfangenen Daten erläu­ tert; und

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Viterbi-Dekodierers gemäß der vorliegenden Erfindung.

Wenn irgendein Faltungscode von einem Viterbi-Dekodierer dekodiert wird, so wird der ausgewählte Pfad durch die Rück­ verfolgung von Trellis-Metriken bestimmt. Anders ausgedrückt bedeutet die Entscheidung des ausgewählten Pfades, daß zwar die Rückverfolgung in irgendeinem Anfangszustand begonnen wird, jedoch eine Konvergens auf einen bestimmten Zustand nach einigen Zyklen auftritt. Bei der vorliegenden Erfindung wird festgestellt, daß die Viterbi-Dekodierung in einem Syn­ chronisationszustand ist, wenn der sich ergebende Zustand derselbe ist, nachdem eine unabhängige Rückverfolgung in demselben Anfangszustand über einen vorbestimmten Zyklus durchgeführt wurde. Wenn andererseits der sich ergebende Zustand nicht derselbe ist, so wird festgestellt, daß sich die Viterbi-Dekodierung in einem asynchronen Zustand befin­ det.

In Fig. 2 ist ein Faltungs-Kodierer zur Erzeugung eines Fal­ tungscodes (an der Senderseite) dargestellt. Ein Eingangs­ informationsbit wird von einer Eingangsklemme einem Schiebe­ register zugeführt, welches aus Bitregistern SR1 und SR2 be­ steht. Insgesamt drei Bit, die aus dem Eingangsinformations­ bit und vorherigen Informationsbits bestehen, und jeweils in den Registern SR1 und SR2 gespeichert sind, werden einem Exklusiv-OR-Gate zugeführt, und es wird die Exklusiv-OR-Ope­ ration der jeweiligen Bits berechnet. Andererseits werden das Eingangsinformationsbit und jenes Informationsbit, wel­ ches in dem Register SR2 gespeichert ist, einem Exklusiv-OR-Gate zugeführt, und es wird eine Exklusiv-OR-Operation die­ ser Informationsbits ebenfalls durchgeführt. Übertragungsbits G1 und G2 werden von den Exklusiv-OR-Gates erhalten. Diese Übertragungsbits werden als zusammengesetztes Ausgangssignal an einer Ausgangsklemme zur Verfügung gestellt.

Die Empfangsseite empfängt jedes Informationsbit entsprechend einem Paar von Übertragungsbits G1 und G2. Daher kann fest­ gestellt werden, daß Fehler in dem Datenübertragungspfad vor­ handen sind, wenn Empfangsdaten an der Empfangsseite nicht identisch mit den Sendedaten von der Sendeseite sind. Ände­ rungen des Zustands entsprechend den Eingangsdaten, und Ände­ rungen von Sendedaten und Empfangsdaten werden wie in der nachstehenden Tabelle I gezeigt beschrieben.

Tabelle I

Der momentane Zustand gibt den Zustand der Schieberegister SR1 und SR2 in Fig. 2 wieder. Der nächste Zustand stellt den Zustand von Eingangsdaten und des Schieberegisters SR2 dar.

Der Viterbi-Dekodierer dekodiert Eingangsdaten g1 und g2 an der Empfangsseite. Wenn die Daten an der Empfangsseite nicht identisch mit den Daten auf der Sendeseite sind, so liegt ein Fehler auf dem Übertragungspfad vor. Wenn der synchronisierte Zustand oder der nicht-synchronisierte Zustand unterschieden werden können, so kann festgestellt werden, ob Eingangsdaten an der Empfangsseite korrekt sind oder nicht. Der synchrone/ asynchrone Zustand kann unter Verwendung von Trellis-Metriken unterschieden werden, wie in Fig. 3 und Tabelle II gezeigt.

Fig. 3 zeigt eine Trellis-Metrik, welche den Datenübertra­ gungspfad der empfangenen Daten angibt. In Fig. 3 bezeichnet die durchgezogenen Linien den Überlebenspfad, also den Pfad, der im wesentlichen von dem jeweiligen Anfangszustand 00, 10, 01, und 11 zum momentanen Zustand geht, und die durchgezoge­ nen Linien geben den Pfad an, der wahrscheinlich überquert wird. Die Rückverfolgungsvorgänge gehen in der Reihenfolge Zyklus 10, Zyklus 9, Zyklus 8, . . . von der Eingangsklemme weiter. Beispielsweise bei vier unabhängigen Rückverfolgun­ gen, die in sämtlichen Zuständen 00, 01, 10 und 11 beginnen, beginnt die Rückverfolgung im Zyklus 10 und nimmt denselben Zustandswert des Zyklus 7 an, wie in der nachstehenden Tabel­ le II angegeben ist. In diesem Fall wird der Code als Syn­ chronisierzustand bezeichnet. Wenn im Gegensatz der Zustand nicht nach einigen Zyklen konvergiert, so wird der Code als asynchroner Zustand festgestellt.

Tabelle II

Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild den Viterbi-Dekodierer ge­ mäß der vorliegenden Erfindung. Der voranstehend geschilderte Viterbi-Dekodierer wird durch eine Synchron/Asynchron-Ent­ scheidungsschaltung verwirklicht, wie in Fig. 1 gezeigt. Wie voranstehend in bezug auf Fig. 2 geschildert wurde, werden Daten, die von der Sendeseite übertragen werden sollen, unter Verwendung der beiden Schieberegister SR1 und SR2 gefaltet kodiert. Daher sind Rückverfolgungsregister 42 bis 45 dazu erforderlich, den jeweiligen Anfangszustand der Sendedaten zurückzuverfolgen. Die jeweiligen Rückverfolgungsregister 42 bis 45 suchen Überlebenspfade entsprechend dem jeweiligen Anfangszustand, und stellen die rückverfolgten Daten der je­ weiligen Eingangsklemme zur Verfügung.

Daraufhin vergleicht ein Komparator 46 die Ausgangswerte die­ ser Rückverfolgungsregister miteinander in jedem Zyklus (in der Reihenfolge: Zyklus 10, 9, 8, . . .). Wenn nach einem vor­ bestimmten Zyklus die Ausgangswerte der Rückverfolgungsregi­ ster identisch sind, so stellt der Komparator 46 fest, daß der Code synchron ist. Falls nicht, stellt der Komparatur 46 fest, daß der Code asynchron ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Unterscheidung in bezug auf synchrone und asynchrone Zustände der Viterbi- dekodierten Daten getroffen werden, unter Verwendung mehre­ rer Rückverfolgungsregister, ohne eine zusätzliche Verzöge­ rungsvorrichtung und zusätzliche Schaltungen. Da die Quali­ tät der Code-Arten unter Verwendung der Konvergenzgeschwin­ digkeit sämtlicher Zustandsregister festgestellt werden kann, kann die Position einer externen Antenne entsprechend der Qualität der Code-Daten eingestellt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Unterscheidung synchroner und asynchroner Zustände Viterbi-dekodierter Daten mit folgenden Schritten:
unabhängiges Rückverfolgen von Empfangsdaten an jeweiligen Anfangszuständen auf der Grundlage von Trellis-Metriken aus einem unterschiedlichen Anfangszustandswert; und
Vergleichen eines Zustandswerts mit anderen Zustandswerten in jedem Zyklus, und Feststellen, daß die Daten in einem synchronen Zustand sind, wenn der Zustandswert identisch mit den anderen Zustandswerten in einem Zyklus ist, oder Feststellen, daß sich die Daten in einem asynchronen Zu­ stand befinden, falls dies nicht der Fall ist.

2. Verfahren zur Unterscheidung synchroner und asynchroner Zustände Viterbi-dekodierter Daten nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Anfangszustandswert von ei­ nem Benutzer ausgewählt wird.

3. Vorrichtung zur Unterscheidung synchroner und asynchroner Zustände Viterbi-dekodierter Daten, welche aufweist:
einen Rückverfolgungsspeicher zum Speichern von Überlebens­ pfaddaten Viterbi-dekodierter Daten;
mehrere Rückverfolgungsregister, die unterschiedliche Anfangszustandswerte aufweisen, zum Aktualisieren des Anfangszustandswerts entsprechend Daten von dem Rückver­ folgungsspeicher; und
eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen des aktuali­ sierten Zustandswerts mit anderen aktualisierten Zustands­ werten.

4. Vorrichtung zum Unterscheiden synchroner und asynchroner Zustände Viterbi-dekodierter Daten nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Anfangszustandswert von ei­ nem Benutzer ausgewählt wird.