專利名稱：用于互補(bǔ)編碼器/譯碼器的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及到通信系統(tǒng)，并且更加具體而言，涉及到用于對比特消息進(jìn)行編碼和/或譯碼的方法和設(shè)備。
數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通常包括對被發(fā)送信號的比特流調(diào)制。盡管其有效性不斷增加，但是數(shù)字網(wǎng)絡(luò)還是容易受到例如來自建筑物、樹木、車輛、電子源、磁源等的噪聲的影響。典型地，在調(diào)制和發(fā)送之前需要對數(shù)字消息進(jìn)行編碼，并且在接收和解調(diào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行譯碼。編碼數(shù)字消息通常被聚成一個(gè)或多個(gè)比特，構(gòu)成一個(gè)符號。符號被用于選擇一個(gè)高頻正弦電磁波(EM)，該電磁波已經(jīng)被標(biāo)明為表示該符號。通常被用于通過高頻正弦波發(fā)送符號的技術(shù)要按照指定方式，去改變波的振幅、頻率和/或相位。因此，可以利用包含預(yù)定振幅、頻率和/或相位的波形表示一個(gè)符號，即預(yù)定的比特模式。
通過以這種方式發(fā)送數(shù)字消息，便可能恢復(fù)由于傳輸中的噪聲而造成的某些錯(cuò)誤。然而，錯(cuò)誤的恢復(fù)要取決于如下事實(shí)，即0和1基本上是隨機(jī)分布。不幸地是，如果消息中包含大量的0，則編碼器和譯碼器的性能通常都會(huì)較差。而且，傳輸過程中一相同符號的序列也可以使得其它糾錯(cuò)功能環(huán)路失效，例如同步環(huán)路、自動(dòng)增益控制環(huán)路以及類似的環(huán)路，其原因在于上述功能環(huán)路可能需要前一個(gè)和下一個(gè)接收符號之間的差值信息，才能正常執(zhí)行其功能。
因此，需要一種用于傳輸包含大量的0在內(nèi)的數(shù)字消息的方法和設(shè)備。
本發(fā)明提供用于對比特流進(jìn)行編碼和/或譯碼的方法和設(shè)備，使得編碼比特流內(nèi)包含0和1。通過如下方式來完成編碼過程提供不同版本的比特流(即包含不同的相應(yīng)比特值序列)作為多個(gè)編碼器的輸入。類似地，通過解釋譯碼器輸入內(nèi)不同的版本，來完成譯碼過程。
為了更加完整地理解本發(fā)明及其好處，現(xiàn)在參考隨后的詳細(xì)描述并且考慮附圖，附圖中

圖1是體現(xiàn)本發(fā)明特征的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的框圖；圖2是說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的框圖，其中在編碼之前對比特流應(yīng)用1求反器；
圖3是說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的框圖，其中利用遞歸系統(tǒng)卷積編碼器對比特流進(jìn)行編碼；圖4是說明圖3內(nèi)所給出的編碼器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移格狀圖；以及圖5說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的框圖，其中對比特流進(jìn)行譯碼。
在隨后的討論中，給出各種特定細(xì)節(jié)，可以為本發(fā)明提供完整的理解。然而對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，即使不采用這些特定細(xì)節(jié)，也同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在另一實(shí)例中，公認(rèn)已知的元素已經(jīng)在概要或框圖內(nèi)加以說明，以避免非必需細(xì)節(jié)使本發(fā)明模糊。此外在多數(shù)情況下，有關(guān)電信和類似領(lǐng)域內(nèi)的細(xì)節(jié)已經(jīng)被盡量省略，因?yàn)閷τ谕暾斫獗景l(fā)明來說，這些細(xì)節(jié)被認(rèn)為是不需要的，而且認(rèn)為相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員都已經(jīng)具備這些知識。
還要注意的是除非特別指出，在此描述的所有功能都可以被實(shí)施為硬件或軟件，或者兩者組合的形式。然而在預(yù)定實(shí)施例中，除非特別指出，這些功能都是由例如計(jì)算機(jī)或電子數(shù)據(jù)處理器等的處理器，根據(jù)代碼(例如計(jì)算機(jī)程序代碼、軟件)以及/或者被編碼執(zhí)行這種功能的集成電路來執(zhí)行的。
通過參考圖1-5中描述的實(shí)施例，可以最佳地理解本發(fā)明的原理及其好處。
參考圖1，參考數(shù)字100總地表示體現(xiàn)本發(fā)明特征的通信網(wǎng)絡(luò)的一部分。特別的是，通信部分100內(nèi)包含被配置去接受源比特流110，并且向調(diào)制器116提供發(fā)送的碼字114的編碼器112。源比特流通常被組織成一個(gè)或多個(gè)幀，每個(gè)幀內(nèi)包含一個(gè)或多個(gè)比特。典型地，源比特流被組成包含幾百或幾千個(gè)比特在內(nèi)的幀。
調(diào)制器116是數(shù)字調(diào)制器，例如正交調(diào)幅(QAM)、脈沖調(diào)幅(PAM)、脈沖編碼調(diào)制(PCM)、差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)、相移鍵控(PSK)、差分相移鍵控(DPSK)、交錯(cuò)正交相移鍵控(OQPSK)、差分正交相移鍵控(π/4-QPSK)、高斯濾波最小移頻鍵控(GMSK)以及類似的方式，該調(diào)制器被配置按照傳輸功能120的指示，把被發(fā)送碼字114轉(zhuǎn)換為可以被傳輸?shù)陌l(fā)送調(diào)制信號118。
配置傳輸功能120，經(jīng)過無線或有線技術(shù)傳輸以發(fā)送的調(diào)制信號118，導(dǎo)致接收調(diào)制信號122。信號經(jīng)過無線或有線技術(shù)的傳輸是本領(lǐng)域技術(shù)人員公認(rèn)已知的知識，因此在此不必更加詳細(xì)地討論，除非在描述本發(fā)明的范圍內(nèi)有需要。
把接收到的調(diào)制信號122提供給被配置用于把接收調(diào)制信號122轉(zhuǎn)換為接收碼字126的解調(diào)器124。提供已接收的碼字126，作為被配置把接收碼字118轉(zhuǎn)換為接收比特流130的譯碼器128的輸入。
編碼器120和/或譯碼器128可以由單獨(dú)設(shè)備構(gòu)成，一個(gè)包含編碼器和/或譯碼器的設(shè)備，例如發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、移動(dòng)電話以及類似設(shè)備，或者用于一個(gè)設(shè)備的模塊，例如發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、移動(dòng)電話以及類似設(shè)備中的組件。這樣，本發(fā)明應(yīng)該被理解為包括可以是單獨(dú)編碼器和/或譯碼器的設(shè)備，包含編碼器和/或譯碼器在內(nèi)的設(shè)備以及包含編碼器和/或譯碼器在內(nèi)的模塊等。
應(yīng)該注意的是，發(fā)送調(diào)制信號118的傳輸功能120內(nèi)的噪聲會(huì)使接收的已調(diào)制信號122與發(fā)送的調(diào)制信號118不同。這樣所造成的結(jié)果就是，解調(diào)信號(即接收碼字126)不同于被發(fā)送碼字114。因此，編碼器112和譯碼器128最好被配置成利用一種幫助減小噪聲的影響并且有助于誤差恢復(fù)的機(jī)制。本行業(yè)內(nèi)特別有用并且通常使用的一種機(jī)制就是利用遞歸系統(tǒng)卷積(RSC)編碼技術(shù)的Turbo(渦輪)編碼器/譯碼器。盡管在其余討論中假設(shè)并且給出使用RSC turbo編碼器和譯碼器的實(shí)例，但是RSC turbo編碼器和譯碼器僅僅被用于示范目的，而且本發(fā)明不應(yīng)該被限制于使用RSC turbo編碼器和譯碼器。盡管其它編碼技術(shù)，例如漢明碼、格雷碼、Reed-Muller碼、Bose Chaudhuri和Hocquenghem(BCH)碼、Reed-Solomon碼、Fire碼、卷積碼以及類似編碼方法都可以被用于本發(fā)明，但是研究已經(jīng)表明包含RSC編碼技術(shù)的turbo編碼器的性能通常要優(yōu)于其它各種方案，因此它是優(yōu)選的方法。通過閱讀本發(fā)明，可選編碼器/譯碼器方法的應(yīng)用和操作對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是很明顯的，并且相應(yīng)地被包含在本發(fā)明的覆蓋范圍內(nèi)。
圖2中示范說明了體現(xiàn)本發(fā)明特征的編碼器112(圖1)的一個(gè)實(shí)施例，即1/5比率的turbo編碼器，即每1個(gè)輸入比特生成5個(gè)輸出比特。盡管上面提到本發(fā)明可以使用其它的編碼器，但是為了簡明，還是針對turbo編碼器進(jìn)行說明。
編碼器112內(nèi)通常包含把系統(tǒng)比特復(fù)用到來自兩個(gè)或多個(gè)構(gòu)成編碼器中的每個(gè)編碼器的兩個(gè)比特，其中編碼器優(yōu)選地利用遞歸系統(tǒng)卷積(RSC)編碼技術(shù)。特別地，編碼器112被配置成包含第一構(gòu)成編碼器210和第二構(gòu)成編碼器212，隨后參考圖3更加詳細(xì)地描述每個(gè)編碼器。
第一構(gòu)成編碼器210最好接受源比特流110(圖1)作為輸入。第一構(gòu)成編碼器210通常接受比特流，并且輸出兩個(gè)比特，即第一構(gòu)成編碼器(CE1)的第一比特214和CE1第二比特215，它們也被認(rèn)為是源比特流110內(nèi)的每個(gè)比特的校驗(yàn)比特。
為了防止第一構(gòu)成編碼器210和第二編碼器212生成相同的結(jié)果，并且提供額外的噪聲保護(hù)，第二構(gòu)成編碼器212最好接受經(jīng)過修改的源比特流110。第二構(gòu)成編碼器212最好被配置成在源比特流110已經(jīng)由編碼1求反器222編碼以及由編碼交織器224交織(即源比特流110的順序基本上是隨機(jī)的)之后，再接受源比特流110作為輸入，并且提供第二構(gòu)成編碼器(CE2)第一比特216和CE2第二比特217作為輸出。
編碼1求反器222被配置去執(zhí)行1補(bǔ)碼功能，即把1變?yōu)?，把0變?yōu)?。隨后參考圖3可以看到，第二構(gòu)成編碼器212要求輸入一個(gè)或多個(gè)1，以生成非零的輸出。編碼1求反器222執(zhí)行如下操作以基本隨機(jī)的方式，在被發(fā)送的碼字114內(nèi)插入1，由此限制基本為全0的傳輸，而全0的比特流很難從噪聲導(dǎo)致的譯碼誤差中恢復(fù)。如隨后的實(shí)例，全0的比特流被轉(zhuǎn)換為包含1和0的被發(fā)送碼字114。
如上所述，編碼1求反器222可以被其它功能所代替，它能夠改變比特流使相應(yīng)的比特值不同，例如差分編碼器(輸出等于當(dāng)前比特與前一比特的異或的逆)。1求反器222以及差分編碼器的目的在于為至少兩個(gè)編碼器提供兩種不同版本的比特流?？梢岳萌我馓峁┻@種特性的功能。然而應(yīng)該注意到，對譯碼器128應(yīng)該做出相應(yīng)地修改。
配置編碼交織器224，使得每一幀內(nèi)的源比特流110的順序能夠基本隨機(jī)化，以減小傳輸過程中突發(fā)錯(cuò)誤的影響。一般來講，傳輸中的噪聲影響一系列連續(xù)比特，即突發(fā)錯(cuò)誤，這種錯(cuò)誤比遭到破壞的非連續(xù)比特更加難以恢復(fù)。編碼交織器224識別出這種現(xiàn)象，并且當(dāng)接收之后對比特重新排序時(shí)，通過改變比特的順序，使得突發(fā)錯(cuò)誤破壞的連續(xù)比特能夠被分布在非連續(xù)比特中，而努力去分散噪聲的影響，隨后參考圖5進(jìn)行討論。
通過上述實(shí)例，對于一組按順序?yàn)?、1、2、3、4和5的6個(gè)比特，編碼交織器224可以重新對該比特排序，按照2、5、3、1和4的順序進(jìn)行發(fā)送。破壞兩個(gè)連續(xù)比特(例如5和3)的突發(fā)錯(cuò)誤在接收之后，被重新排到其原始的比特位置，由此可以把突發(fā)錯(cuò)誤分散到非連續(xù)比特中，從而限制噪聲對非連續(xù)比特的影響，并且提高恢復(fù)該被破壞比特的可能性。編碼交織器224的設(shè)計(jì)尤其要取決于數(shù)據(jù)塊的大小以及預(yù)計(jì)的信號噪聲比等等。對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，交織器的應(yīng)用和設(shè)計(jì)是公認(rèn)已知的，因此在此不再進(jìn)一步詳細(xì)討論，除非在描述本發(fā)明的范圍內(nèi)有需要。
復(fù)用器230被配置去接受系統(tǒng)比特213(該比特是來自源比特流110的原始、未經(jīng)過修改的比特)、CE1第一比特214、CE1第二比特215、CE2第一比特216，CE2第二比特217，作為輸入，并且輸出被發(fā)送碼字114。最好利用直接的按比特級連算法或鑿孔算法，把比特復(fù)用在一起。按比特級連算法針對輸入比特流內(nèi)的每個(gè)比特，順序地把系統(tǒng)比特213、CE1第一比特214、CE1第二比特215、CE2第一比特216和CE2第二比特217級連。
或者，鑿孔算法通過減少碼字114內(nèi)的比特?cái)?shù)量，可以被用于去獲得額外的效率。對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，鑿孔操作是公認(rèn)已知的，因此在此不再進(jìn)一步詳細(xì)討論，除非在描述本發(fā)明的范圍內(nèi)有需要。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明所理解的，在此僅僅是通過實(shí)例給出編碼器112，并且無論如何都不應(yīng)該被解釋為限制本發(fā)明。例如，附加構(gòu)成編碼器可以被用于去提供附加的數(shù)據(jù)恢復(fù)，編碼1求反器可以被實(shí)施在其它位置上，例如結(jié)合該第一構(gòu)成編碼器210，編碼1求反器222與編碼交織器224的位置可以顛倒，以及類似的變化等等。然而應(yīng)該注意到，做出這種修改會(huì)要求在圖5所示的譯碼器內(nèi)也做出相應(yīng)的修改，通過閱讀本發(fā)明，這種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是非常明顯的。
圖3中說明實(shí)施參考圖2在上面討論的第一構(gòu)成編碼器210的一種方法。第一構(gòu)成編碼器210還可以被用作圖2的第二構(gòu)成編碼器212。
第一構(gòu)成編碼器210中最好包含帶有3個(gè)存儲(chǔ)器的RSC編碼器，如圖所示。僅僅出于示范的目的來說明RSC編碼器，并且無論如何不應(yīng)該被理解為限制本發(fā)明。通過閱讀本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員非常明顯遞歸或非遞歸、卷積或分組編碼器的其他設(shè)計(jì)都是可用的并且可以結(jié)合本發(fā)明使用，因此被包含在本發(fā)明的覆蓋范圍之內(nèi)。
第一構(gòu)成編碼器210一般配備有3個(gè)存儲(chǔ)器，即第一存儲(chǔ)器310、第二存儲(chǔ)器312以及第三存儲(chǔ)器314，它們也被稱作時(shí)延和/或移位寄存器。第一構(gòu)成編碼器210還被配置在編碼中引入遞歸的特征，即把第二存儲(chǔ)器312的取值與第三存儲(chǔ)器314的取值的異或結(jié)果316應(yīng)用到與輸入比特的異或318當(dāng)中。
第一構(gòu)成編碼器210的輸出中包含第一比特320(例如CE1第一比特214和/或CE2第一比特216)以及第二比特322(例如CE1第二比特215和/或CE2第二比特217)。第一比特320最好是異或318的結(jié)果、第一存儲(chǔ)器310和第三存儲(chǔ)器314進(jìn)行異或324所得到的結(jié)果，而且第二比特322最好是異或318的結(jié)果、第一存儲(chǔ)器310、第二存儲(chǔ)器312和第三存儲(chǔ)器314進(jìn)行異或324所得到的結(jié)果。
圖4是由第一構(gòu)成編碼器210(圖3)所說明的RSC編碼技術(shù)的格狀示意圖，并且被提供以進(jìn)一步理解在第一構(gòu)成編碼器210(圖3)內(nèi)說明的RSC編碼技術(shù)。格狀示意圖400說明從當(dāng)前狀態(tài)410到新狀態(tài)412的轉(zhuǎn)移的狀態(tài)圖。與每個(gè)狀態(tài)“S0”-“S7”相關(guān)的是包含3個(gè)比特值的狀態(tài)取值414，分別表示第一存儲(chǔ)器310、第二存儲(chǔ)器320和第三存儲(chǔ)器314的狀態(tài)。每個(gè)可能的轉(zhuǎn)移都由實(shí)線或打點(diǎn)線指示。打點(diǎn)線表示輸入比特為“1”時(shí)，從當(dāng)前狀態(tài)410到新狀態(tài)412的轉(zhuǎn)移，在線標(biāo)號的正斜線之前由“1”標(biāo)識，而且實(shí)線表示輸入比特為“0”時(shí)，從當(dāng)前狀態(tài)410到新狀態(tài)412的轉(zhuǎn)移，在線標(biāo)號的正斜線之前由“0”標(biāo)識。
每個(gè)線標(biāo)號的正斜線之后還包含兩個(gè)比特。第一比特表示來自構(gòu)成編碼器的第一比特，例如圖2中的CE1第一比特214和/或CE2第一比特216。第二比特表示來自構(gòu)成編碼器的第二比特，例如圖2中的CE1第二比特215和/或CE2第二比特217。
例如，如果當(dāng)前狀態(tài)是“S0”，則如“S0＝000”的狀態(tài)值414所示，第一存儲(chǔ)器310、第二存儲(chǔ)器312和第三存儲(chǔ)器314中都包含“0”。當(dāng)在當(dāng)前狀態(tài)410“S0”中時(shí)，如果輸入比特是“0”，則如當(dāng)前狀態(tài)410“S0”和新狀態(tài)412“S0”之間的實(shí)線所示，第一構(gòu)成編碼器210的第一比特和第二比特的輸出都會(huì)是“0”。注意到，由于輸入比特是“0”，并且RSC編碼器的第一和第二比特輸出也都是“0”，因此直線標(biāo)號為“0/00”。轉(zhuǎn)移到新狀態(tài)412“S0”之后，如狀態(tài)值“S0＝000”所示，第一存儲(chǔ)器310、第二存儲(chǔ)器312和第三存儲(chǔ)器314的取值分別是“000”。
然而當(dāng)當(dāng)前狀態(tài)410是“S0”時(shí)，如果系統(tǒng)比特是“1”，則如當(dāng)前狀態(tài)410“S0”與新狀態(tài)412“S4”之間的打點(diǎn)線所示，第一構(gòu)成編碼器210的第一比特320和第二比特322都是“1”。注意到，由于輸入比特是“1”，并且第一構(gòu)成編碼器210的第一比特320和第二比特322的輸出也都是“1”，因此直線標(biāo)號為“1/11”。轉(zhuǎn)移到新狀態(tài)412“S4”之后，如狀態(tài)值“S4＝100”所示，第一存儲(chǔ)器310、第二存儲(chǔ)器320和第三存儲(chǔ)器314的取值分別是“100”。
圖5中說明實(shí)施參考圖1討論的譯碼器128的一種方法。譯碼器128中最好包含圖5所示的turbo譯碼器。特別是，參考數(shù)字128表示是被用于按照圖2-4所描述的turbo編碼器的編碼方法，對接收碼字126進(jìn)行譯碼的turbo譯碼器?；谧畲蠛篁?yàn)概率(MAP)算法的turbo譯碼器僅僅出于示范的目的，并且無論如何不應(yīng)該被解釋為限制本發(fā)明。通過閱讀本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員非常明顯還可以利用其它例如對數(shù)MAP、最大對數(shù)MAP、軟輸出維特比算法(SOVA)以及類似算法等譯碼器設(shè)計(jì)，因此它們也被包含在本發(fā)明的覆蓋范圍之內(nèi)。
如隨后更加詳細(xì)地討論的，譯碼器128內(nèi)一般包含以迭代方式串行操作的第一譯碼器512和第二譯碼器518。第一譯碼器512的輸出即Le(12)，是到第二譯碼器518的輸入之一，而且第二譯碼器518的輸出即Le(21)，也是第一譯碼器512的輸入之一。第一譯碼器512負(fù)責(zé)對由第一構(gòu)成編碼器210(圖2)編碼的比特進(jìn)行譯碼，而且第二譯碼器518負(fù)責(zé)對由第二構(gòu)成編碼器212(圖2)編碼的比特進(jìn)行譯碼。
譯碼器128內(nèi)包含解復(fù)用器510，被配置把接收碼字126(圖1)解復(fù)用為5個(gè)比特，即接收到的系統(tǒng)比特502、接收到的第一譯碼器(D1)第一比特504、接收到的D1第二比特506、接收到的第二譯碼器(D2)第一比特508以及接收到的D2第二比特510，它們分別對應(yīng)于系統(tǒng)比特213、CE1第一比特214、CE1第二比特215、CE2第一比特216以及CE2第二比特217。
第一譯碼器512被配置去接受該接收的系統(tǒng)比特502、D1第一比特504和D1第二比特506作為輸入。除了上述列出的三個(gè)輸入之外，第一譯碼器512還被配置去接收似然的自然對數(shù)作為輸入，該接收到的系統(tǒng)比特502是1(-Le(21))，其中符號“(21)”表示該取值是發(fā)送到第一譯碼器的第二譯碼器的結(jié)果，并且類似地，“(12)”表示是發(fā)送到第二譯碼器的第一譯碼器的結(jié)果。(-Le(21))被初始化為零，并且隨后參考符號反相器526更加詳細(xì)地討論。
第一譯碼器512可以是能夠?yàn)樗x擇的編碼器類型提供滿意結(jié)果的任意譯碼算法。例如，為圖2-4所示的turbo編碼器采用的適當(dāng)譯碼技術(shù)可以是MAP、SOVA、對數(shù)MAP、最大對數(shù)MAP以及類似算法等。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，譯碼技術(shù)是公認(rèn)已知的，而且通過閱讀本發(fā)明，譯碼技術(shù)與本發(fā)明的相互作用也是非常明顯的。
第一譯碼器512最好以特定比特是1的似然的自然對數(shù)形式提供輸出。特別是，第一譯碼器512的輸出可以由下式給出 其中p[接收到的系統(tǒng)比特＝1]是接收到的系統(tǒng)比特502等于1的概率；以及p[接收到的系統(tǒng)比特＝0]是接收到的系統(tǒng)比特502等于0的概率。
因此，如果接收到的系統(tǒng)比特502是1的概率較大，則Le(12)就為正值，而如果接收到的系統(tǒng)比特是0的概率較大，則為負(fù)值。
如上所述，第一譯碼器512的輸出值被送到第二譯碼器518作為輸入。然而，必須對該值進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)編碼1求反器222(圖2)和編碼交織器224(圖2)。如圖2所示，第一構(gòu)成編碼器210接收作為輸入的比特既未交織，又未反向(即對1求補(bǔ))。然而，第二編碼器212接收作為輸入的比特由編碼交織器224重新排序并且由編碼1求反器222反向。
因此現(xiàn)在反過來參考圖5，第一譯碼器512的輸出必須被第一譯碼交織器514重新排序，并且由符號反相器516進(jìn)行符號求反。經(jīng)過第一譯碼交織器514以及符號反相器516所得到的結(jié)果就是按照與D2第一比特508和D2第二比特510相同的方式排序，接收到的系統(tǒng)比特502為0的概率。
類似地，接收到的系統(tǒng)比特502必須被調(diào)整，以按照用于生成D2第一比特508和D2第二比特510相同的順序和相同的反向表示去提供該比特(即復(fù)制到達(dá)第二構(gòu)成編碼器212的輸入(圖2))。結(jié)果是，第二譯碼交織器520和譯碼1求反器522被用于接收到的系統(tǒng)比特502。
因此，第二譯碼器518的輸入中包含(-Le(12))、重新排序和比特反向的接收系統(tǒng)比特502、D2第一比特508和D2第二比特510。第二譯碼器518的操作如參考第一譯碼器512所述的。
第二譯碼器518最好以特定比特是1的似然自然對數(shù)形式提供輸出。注意到，由于有1求反功能，因此第二譯碼器518中，比特是1的概率較大實(shí)際上就是比特是0的概率較大。特別是，第二譯碼器518的輸出可以由下式給出 其中p[反向接收到的系統(tǒng)比特＝1]是應(yīng)用譯碼1求反器522之后，接收系統(tǒng)比特502等于1，即實(shí)際等于0的概率；以及p[反向接收到的系統(tǒng)比特＝0]是應(yīng)用譯碼1求反器522之后，接收系統(tǒng)比特502等于0，即實(shí)際等于1的概率。
因此，如果接收到的系統(tǒng)比特502是0的概率較大，則Le(21)就為正值，而如果接收到的系統(tǒng)比特是1的概率較大，則為負(fù)值。
如上所述，第二譯碼器518的輸出被送到第一譯碼器512作為輸入。然而類似于Le(12)，考慮到1求反和交織功能，必須對輸出Le(21)進(jìn)行調(diào)整。因此，在被用作第一譯碼器512的輸入之前，必須對第二譯碼器518的輸出應(yīng)用解交織器524和第二符號反相器526。
最好針對由判決單元528所確定的一次或多次迭代，對該接收比特的塊執(zhí)行以上描述的turbo譯碼器處理過程。處理過程最好執(zhí)行8次迭代?；蛘吲渲门袥Q單元528，以便尤其在概率、迭代間的變化等的基礎(chǔ)上，去改變迭代的次數(shù)。確定迭代次數(shù)足夠之后，譯碼器128輸出該接收比特流130(圖1)。
還應(yīng)該注意的是，如果如上所述，使用差分編碼器去替換編碼1求反器222(圖2)，則譯碼1求反器522也可以被差分譯碼器所替換。
通過實(shí)例，假設(shè)源比特流110包含42個(gè)0的流。假設(shè)不存在編碼交織器224，在下表中說明編碼器112的輸出。第一行表示被發(fā)送的碼字，其中按順序包括系統(tǒng)比特213、CE1第一比特214、CE1第二比特215、CE2第一比特216和CE2第二比特217。第二行表示系統(tǒng)比特的取值，在該實(shí)例中全都為0。
第三行表示第一構(gòu)成編碼器210的輸出，而且括號內(nèi)是如圖4所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。注意到，當(dāng)系統(tǒng)比特取值為0時(shí)，第一構(gòu)成編碼器210輸出全0，而且狀態(tài)轉(zhuǎn)移總是從狀態(tài)“S0”到狀態(tài)“S0”。
第四行表示第二編碼器212的輸出，而且括號內(nèi)表示如圖4所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。注意到，由于1補(bǔ)碼操作，因此輸出并不總是為0。42個(gè)0的輸入流中將會(huì)重復(fù)該圖樣6次。
因此，如果調(diào)制器116(圖1)在每個(gè)循環(huán)內(nèi)發(fā)送5個(gè)比特，則一個(gè)0就會(huì)被指配四種不同的取值，即0、1、2和3。通過選擇發(fā)送與編碼器比率(該實(shí)例為1/5)不同比特?cái)?shù)量的調(diào)制器116，可以得到其它的變化，例如每個(gè)脈沖內(nèi)發(fā)送6個(gè)比特的64QAM調(diào)制。
例如，隨后的字符串中包含上述級連在一起，并且被分割為6個(gè)比特塊的比特模式，如果1/5比率turbo編碼器與64QAM一起使用，就是這種情況。
000110|000000|010000|010000|000001000110|001100|000000|100000|100000000010|001100|011000|000001|000001000000|000100|011000|110000|000010000010|000000|001000|110001|100000000100|000100|000000|010001|100011000000|001000|001000|000000|100011為了便于比較，隨后的數(shù)字字符串可以利用其等效十進(jìn)制數(shù)來代替二進(jìn)制字符串。
6| 0|16|16| 16|12| 0|32|322|12|24| 1| 10| 4|24|48| 22| 0| 8|49|324| 4| 0|17|350| 8| 8| 0|35因此，本發(fā)明內(nèi)闡述的1補(bǔ)碼編碼器/譯碼器的使用可以導(dǎo)致在利用64QAM的系統(tǒng)中使用14種不同的符號(即脈沖)，即0、1、2、4、6、8、12、16、17、24、32、35、48和49。
可以理解到，本發(fā)明可以呈現(xiàn)為多種形式和實(shí)施例。相應(yīng)地，以上敘述中可以做出若干變換，而沒有脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)或覆蓋范圍。例如，可以利用不同的編碼方案，為多個(gè)編碼器提供不同版本的比特流。
參考其特定優(yōu)選實(shí)施例描述本發(fā)明之后，應(yīng)該注意到所闡述的實(shí)施例是說明性的，而本質(zhì)上不是限制性的，而且在上述公開闡述內(nèi)容中考慮了多種變體、修改、變化以及替換，并且在某些情況下，可以采用本發(fā)明的某些特征，而不必相應(yīng)地使用其它特征。在上述優(yōu)選實(shí)施例描述的基礎(chǔ)上，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，多個(gè)這種變化和修改都可以被認(rèn)為是明顯并且是期望的。相應(yīng)地，應(yīng)該理解附加的權(quán)利要求應(yīng)以廣義地、并且以與本發(fā)明的覆蓋范圍一致的方式解釋。
權(quán)利要求
1.一種用于對第一比特流(110)編碼的編碼器(112)，其中包含用于根據(jù)該第一比特流(110)生成(222)第二比特流的裝置，該第二比特流具有一個(gè)或多個(gè)不同于第一比特流(110)的對應(yīng)比特值；以及用于對第二比特流編碼(212)的裝置。
2.權(quán)利要求1的編碼器(112)，其中用于編碼(212)的裝置中包含一個(gè)構(gòu)成編碼器。
3.權(quán)利要求1的編碼器(112)，其中用于生成(222)第二比特流的裝置內(nèi)包含1求反器和差分編碼器中的至少一個(gè)。
4.一種用于對第一比特流(110)編碼的編碼器(112)，其中包含用于根據(jù)該第一比特流(110)生成(222)第二比特流的裝置，該第二比特流具有一個(gè)或多個(gè)不同于第一比特流(110)的對應(yīng)比特值；用于為該第一比特流(110)內(nèi)的每個(gè)比特生成(210)第一比特(214)和第二比特(215)的裝置；以及用于為第二比特流內(nèi)的每個(gè)比特生成(212)第三比特(216)和第四比特(217)的裝置。
5.權(quán)利要求4的編碼器(112)，其中用于生成(222)第二比特流的裝置內(nèi)包含1求反器和差分編碼器中的至少一個(gè)。
6.一種用于對第一比特流(110)編碼的編碼器(112)，其中包含用于為該第一比特流(110)內(nèi)的每個(gè)比特生成(210)第一編碼器第一比特(214)和第一編碼器第二比特(215)的裝置；用于根據(jù)該第一比特流(110)生成(222)第二比特流的裝置，該第二比特流具有一個(gè)或多個(gè)不同于第一比特流(110)的對應(yīng)比特值；用于為第二比特流內(nèi)的每個(gè)比特生成(212)第二編碼器第一比特(216)和第二編碼器第二比特(217)的裝置；以及用于復(fù)用(230)第一比特流(110)、第一編碼器第一比特(214)、第一編碼器第二比特(215)、第二編碼器第一比特(216)和第二編碼器第二比特(217)的裝置。
7.權(quán)利要求6的編碼器(112)，其中用于生成(210)第一編碼器第一比特(214)和第一編碼器第二比特(215)的裝置內(nèi)包含一個(gè)構(gòu)成編碼器。
8.權(quán)利要求6的編碼器(112)，其中用于生成(212)第二編碼器第一比特(216)和第二編碼器第二比特(217)的裝置內(nèi)包含一個(gè)構(gòu)成編碼器。
9.權(quán)利要求6的編碼器(112)，其中用于生成(222)第二比特流的裝置內(nèi)包含1求反器和差分編碼器中的至少一個(gè)。
10.權(quán)利要求6的編碼器(112)，其中還包括用于交織(224)第一比特流(110)和第二比特流之中至少一個(gè)比特流的裝置。
11.一種用于對第一比特流(110)編碼的方法，其中包含接收第一比特流(110)；利用第一編碼器(210)對第一比特流(110)編碼，為第一比特流內(nèi)的每個(gè)比特生成第一編碼器第一比特(214)和第一編碼器第二比特(215)；根據(jù)第一比特流(110)生成第二比特流，第二比特流具有一個(gè)或多個(gè)不同于第一比特流(110)的對應(yīng)比特值；利用第二編碼器(212)對第二比特流編碼，為第二比特流內(nèi)的每個(gè)比特生成第二編碼器第一比特(216)和第二編碼器第二比特(217)；以及復(fù)用第一比特流(110)、第一編碼器第一比特(214)、第一編碼器第二比特(215)、第二編碼器第一比特(216)和第二編碼器第二比特(217)。
12.權(quán)利要求11的方法，其中還包括生成重新排序的比特流，以改變第一比特流(110)和第二比特流之中至少一個(gè)比特流中的比特順序。
13.權(quán)利要求11的方法，其中生成第二比特流的步驟中包括1求反器和差分編碼器中的至少一個(gè)。
14.一種用于對第一比特流(110)編碼的方法，包含接收第一比特流(110)；利用第一編碼器(210)對第一比特流(110)編碼，為第一比特流(110)內(nèi)的每個(gè)比特生成第一編碼器第一比特(214)和第一編碼器第二比特(215)；根據(jù)第一比特流(110)生成第二比特流，第二比特流具有一個(gè)或多個(gè)不同于第一比特流(110)的對應(yīng)比特值；根據(jù)第二比特流生成交織的比特流；對該交織的比特流編碼，為該交織比特流內(nèi)的每個(gè)比特生成第二編碼器第一比特(216)和第二編碼器第二比特(217)；以及復(fù)用第一比特流(110)、第一編碼器第一比特(214)、第一編碼器第二比特(215)、第二編碼器第一比特(216)和第二編碼器第二比特(217)。
15.權(quán)利要求14的方法，其中對第一比特流(110)編碼的步驟中還包括利用構(gòu)成編碼器，生成第一編碼器第一比特(214)和第一編碼器第二比特(215)。
16.權(quán)利要求14的方法，其中對該交織的比特流編碼的步驟中還包括利用構(gòu)成編碼器，生成第二編碼器第一比特(216)和第二編碼器第二比特(217)。
17.權(quán)利要求14的方法，其中生成第二比特流的步驟中包括1求反器和差分編碼器中的至少一個(gè)。
18.一種用于對接收的比特的第一比特流(502)譯碼的譯碼器(128)，其中包含用于把第一譯碼器第一比特流(504)、第一譯碼器第二比特流(506)、第一比特流(502)以及根據(jù)以前迭代得到的、對應(yīng)的接收比特是1的第二概率值流轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的接收比特是1的第一概率值流的第一譯碼裝置(512)；用于反轉(zhuǎn)第一概率值流的符號的第一符號反相裝置(516)；用于根據(jù)第一比特流(502)生成(522)第二比特流的裝置，第二比特流具有一個(gè)或多個(gè)不同于第一比特流(502)的對應(yīng)比特值；用于把第一概率值流、第二比特流、第二譯碼器第一比特流(508)、以及第二譯碼器第二比特流(510)轉(zhuǎn)換為第二比特流的對應(yīng)比特是0的第二概率值流的第二譯碼裝置(518)；以及用于反轉(zhuǎn)第二概率值流的符號的第二符號反相裝置(526)。
19.權(quán)利要求18的譯碼器(128)，還包括用于對第一比特流(502)和第二比特流之中至少一個(gè)比特流重新排序的交織裝置(520)。
20.權(quán)利要求18的譯碼器(128)，其中用于生成(522)第二比特流的裝置中包含1求反器和差分編碼器當(dāng)中的至少一個(gè)。
21.一種用于對接收的比特的第一比特流(502)譯碼的譯碼器(128)，其中包含用于把第一譯碼器第一比特流(504)、第一譯碼器第二比特流(506)、第一比特流(502)以及根據(jù)以前迭代得到的、對應(yīng)的接收比特是1的第二概率值流轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的接收比特是1的第一概率值流的第一譯碼裝置(512)；用于把概率值流重新排序?yàn)榈诙g碼器所要求順序的第一譯碼交織裝置(514)；用于反轉(zhuǎn)第一概率值流的符號的第一符號反相裝置(516)；用于把接收的比特流重新排序?yàn)榈诙g碼器(518)所要求順序的第二譯碼交織裝置(520)；用于生成(522)重新排序比特的第二比特流的裝置，第二比特流具有一個(gè)或多個(gè)不同于由第二譯碼交織裝置(520)所生成的重新排序比特的對應(yīng)比特值；用于把第一概率值流、第二比特流、第二譯碼器第一比特流(508)、和第二譯碼器第二比特流(510)轉(zhuǎn)換為第二比特流的對應(yīng)比特是1的第二概率值流的第二譯碼裝置(518)；用于對第二概率值流重新排序，使第二概率值流重新排序?yàn)榈谝蛔g碼器(512)所要求順序的解交織裝置(524)；用于反轉(zhuǎn)第二概率值流的符號的第二符號反相裝置(526)；以及用于允許確定該第二概率值流的一次或多次迭代的判決單元裝置(528)。
22.權(quán)利要求22的譯碼器，其中用于生成(522)第二比特流的裝置內(nèi)包含1求反器和差分編碼器當(dāng)中的至少一個(gè)。
23.一種用于對接收的比特的第一比特流(502)譯碼的方法，其中包含把第一譯碼器第一比特流(504)、第一譯碼器第二比特流(506)、第一比特流(502)以及根據(jù)以前的迭代得到的第二概率值流轉(zhuǎn)換為第一比特流(502)的對應(yīng)比特是1的第一概率值流；反轉(zhuǎn)該第一概率值流的符號；根據(jù)第一比特流(502)生成(522)第二比特流，第二比特流具有一個(gè)或多個(gè)不同于第一比特流(502)的對應(yīng)比特值；把第一概率值流、第二比特流、第二譯碼器第一比特流(508)以及第二譯碼器第二比特流(510)轉(zhuǎn)換為第二比特流的對應(yīng)比特是0的第二概率值流；反轉(zhuǎn)第二概率值流的符號；以及重復(fù)上述步驟指定的迭代次數(shù)。
24.權(quán)利要求23的方法，其中還包括對第一比特流(502)和第二比特流之中至少一個(gè)比特流進(jìn)行交織。
25.權(quán)利要求23的方法，其中生成第二比特流的步驟中包含1求反器和差分編碼器中的至少一個(gè)。
26.一種對接收的比特的第一比特流(502)譯碼的方法，其中包含把第一譯碼器第一比特流(504)、第一譯碼器第二比特流(506)、第一比特流(502)以及根據(jù)以前迭代得到的、對應(yīng)的接收比特是1的第二概率值流轉(zhuǎn)換為第一比特流(502)內(nèi)的對應(yīng)比特是1的第一概率值流；把該第一概率值流重新排序?yàn)榈诙g碼器(518)所要求的順序；反轉(zhuǎn)第一概率值流的符號；把接收的比特的第一比特流(502)交織為第二譯碼器(518)所要求的順序，生成重新排序的比特流；生成重新排序比特的第二比特流，該第二比特流具有一個(gè)或多個(gè)不同于第一比特流(502)的對應(yīng)比特值；把第一概率值流、第二比特流、第二譯碼器第一比特流(508)以及第二譯碼器第二比特流(510)轉(zhuǎn)換為1求反比特流的對應(yīng)比特是0的第二概率值流；對第二概率值流解交織，使第二概率值流重新排序?yàn)榈谝蛔g碼器(512)所要求的順序；反轉(zhuǎn)第二概率值流的符號；以及重復(fù)上述步驟指定的迭代次數(shù)。
27.權(quán)利要求26的方法，其中生成第二比特流的步驟中包含1求反器和差分編碼器之中的至少一個(gè)。
28.一種表示比特流的信號(118)，其中針對該比特流的每個(gè)原始比特包含與原始比特相同的第一比特(213)；表示由原始比特的一個(gè)或多個(gè)編碼器進(jìn)行編碼得到的第一多個(gè)比特(214、215)；以及表示由修改比特的一個(gè)或多個(gè)編碼器進(jìn)行編碼得到的第二多個(gè)比特(216、217)，通過應(yīng)用1求反器和差分編碼器中的至少一個(gè)可以生成該修改比特，其中第一比特、第一多個(gè)比特以及第二多個(gè)比特被復(fù)用在一起。
29.一種包含用于對第一比特流(110)編碼的編碼器(112)在內(nèi)的設(shè)備，其中包含用于根據(jù)第一比特流(110)生成(222)第二比特流的裝置，第二比特流具有一個(gè)或多個(gè)不同于第一比特流(110)的對應(yīng)比特值；用于為第一比特流(110)內(nèi)的每個(gè)比特編碼(210)第一比特(214)和第二比特(215)的裝置；以及用于為第二比特流內(nèi)的每個(gè)比特編碼(212)第三比特(216)和第四比特(217)的裝置。
30.權(quán)利要求29的設(shè)備，其中用于生成(222)第二比特流的裝置內(nèi)包含1求反器和差分編碼器中的至少一個(gè)。
31.一種包含用于對第一比特流(110)編碼的編碼器(112)在內(nèi)的設(shè)備，其中包含用于為第一比特流(110)內(nèi)的每個(gè)比特生成(210)第一編碼器第一比特(214)和第一編碼器第二比特(215)的裝置；用于根據(jù)第一比特流(110)生成(222)第二比特流的裝置，第二比特流具有一個(gè)或多個(gè)不同于第一比特流(110)的對應(yīng)比特值；用于為第二比特流內(nèi)的每個(gè)比特生成(212)第二編碼器第一比特(216)和第二編碼器第二比特(217)的裝置；以及用于復(fù)用(230)第一比特流(110)、第一編碼器第一比特(214)、第一編碼器第二比特(215)、第二編碼器第一比特(216)和第二編碼器第二比特(217)的裝置。
32.權(quán)利要求31的設(shè)備，其中用于生成(222)第二比特流的裝置內(nèi)包含1求反器和差分編碼器中的至少一個(gè)。
33.一種包含用于對第一比特流(110)編碼的編碼器(112)在內(nèi)的模塊，其中包含用于為第一比特流(110)內(nèi)的每個(gè)比特生成(210)第一編碼器第一比特(214)和第一編碼器第二比特(215)的裝置；用于根據(jù)第一比特流(110)生成(222)第二比特流的裝置，第二比特流具有一個(gè)或多個(gè)不同于第一比特流(110)的對應(yīng)比特值；用于為第二比特流內(nèi)的每個(gè)比特生成(212)第二編碼器第一比特(216)和第二編碼器第二比特(217)的裝置；以及用于復(fù)用(230)第一比特流(110)、第一編碼器第一比特(214)、第一編碼器第二比特(215)、第二編碼器第一比特(216)和第二編碼器第二比特(217)的裝置。
34.一種包含用于對接收的比特的第一比特流(502)譯碼的譯碼器(128)在內(nèi)的設(shè)備，其中包含用于把第一譯碼器第一比特流(504)、第一譯碼器第二比特流(506)、第一比特流(502)以及根據(jù)以前迭代得到的、對應(yīng)的接收比特是1的第二概率值流轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的接收比特是1的第一概率值流的第一譯碼裝置(512)；用于反轉(zhuǎn)第一概率值流的符號的第一符號反相裝置(516)；用于根據(jù)第一比特流(502)生成(522)第二比特流的裝置，第二比特流具有一個(gè)或多個(gè)不同于第一比特流(502)的對應(yīng)比特值；用于把第一概率值流、第二比特流、第二譯碼器第一比特(508)以及第二譯碼器第二比特(510)轉(zhuǎn)換為第二比特流的對應(yīng)比特是0的第二概率值流的第二譯碼裝置(518)；以及用于反轉(zhuǎn)第二概率值流的符號的第二符號反相裝置(526)。
35.一種包含用于對接收的比特的第一比特流(502)譯碼的譯碼器(128)在內(nèi)的模塊，其中包含用于把第一譯碼器第一比特流(504)、第一譯碼器第二比特流(506)、第一比特流(502)以及根據(jù)以前迭代得到的、對應(yīng)的接收比特是1的第二概率值流轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的接收比特是1的第一概率值流的第一譯碼裝置(512)；用于反轉(zhuǎn)第一概率值流的符號的第一符號反相裝置(516)；用于根據(jù)第一比特流生成(522)第二比特流的裝置，第二比特流具有一個(gè)或多個(gè)不同于第一比特流(502)的對應(yīng)比特值；用于把第一概率值流、第二比特流、第二譯碼器第一比特(508)以及第二譯碼器第二比特(510)轉(zhuǎn)換為第二比特流的對應(yīng)比特是0的第二概率值流的第二譯碼裝置(518)；以及用于反轉(zhuǎn)第二概率值流的符號的第二符號反相裝置(526)。
全文摘要
本發(fā)明闡述通過使用包含1和0在內(nèi)的碼字對比特流編碼和譯碼的方法和設(shè)備。通過改變比特流，使得經(jīng)過改變的比特流內(nèi)包含不同的1和0的組合，而實(shí)施編碼器。然后，對經(jīng)過改變的比特流和原始比特流進(jìn)行編碼、發(fā)送和譯碼。譯碼器通過倒轉(zhuǎn)由該改變所造成的影響，而解釋該不同的比特流。
文檔編號H03M13/00GK1463499SQ02801978
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月31日
發(fā)明者A·何 申請人:皇家菲利浦電子有限公司