TIE - Trellis-basierte Erkennung reduzierter Zustandsdaten in der quantenoptischen Telekommunikation

TIE ist ein System zur Trellis-basierten Datendetektion mit reduzierter Zustandszahl, die vor allem für moderne drahtlose Kommunikationssysteme von Bedeutung ist. Insbesondere in Szenarien mit starker Mehrwegeausbreitung und Intersymbolinterferenz, wie sie beispielsweise im Mobilfunk oder in drahtlosen optischen Quantenkommunikationssystemen auftreten, stoßen herkömmliche Detektionsverfahren schnell an ihre Grenzen. 

Zwar sind bewährte Trellis-basierte Algorithmen wie der Viterbi-Algorithmus oder der BCJR-Algorithmus (log-MAP) als optimal für die symbolweise oder sequenzielle Detektion bei solchen Kanälen, doch steigt ihre Komplexität mit zunehmender Anzahl an Übertragungswegen exponentiell an, was ihre praktische Umsetzung erschwert.

Um dieses Problem zu lösen, reduziert die Erfindung gezielt die Anzahl der zu betrachtenden Trellis-Zustände. Dies geschieht, indem während der Detektion vorläufige Entscheidungen über Datensymbole getroffen werden, die es ermöglichen, die Zustandszahl in jedem Schritt zu verringern. Auf diese Weise bleibt die Detektion robust gegenüber Störungen, während die Implementierungskosten und der Rechenaufwand erheblich sinken.

TIE besteht im Kern aus einer Empfangseinheit, die Übergangsmetriken empfängt, einer Verarbeitungseinheit, die auf Basis dieser Werte vorläufige Entscheidungen trifft, und einer Ausgabeeinheit, welche diese Ergebnisse für die weitere Verarbeitung bereitstellt. Ergänzt wird die Lösung durch eine integrierte Entscheidungsrückkopplung (Decision Feedback Equalization, DFE), die es ermöglicht, a-priori-Informationen wie Log-Likelihood-Verhältnisse einzubeziehen, um die Datendetektion weiter zu optimieren.