專(zhuān)利名稱(chēng)：使用m-進(jìn)制調(diào)制方案和交織措施的數(shù)據(jù)通信方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及關(guān)于數(shù)據(jù)通信的改進(jìn)措施，具體地，但并不排它地涉及對(duì)諸如在發(fā)送數(shù)據(jù)信息時(shí)所使用的交錯(cuò)信息塊代碼的改進(jìn)的保護(hù)，而所說(shuō)的數(shù)據(jù)信息則例如是以諸如每秒2400、3200和6400位的不同位速率所傳送的尋呼信息。
背景技術(shù)：
典型地，在低位速率時(shí)，計(jì)劃采用二元(two level)FM調(diào)制、也就是M＝2，而在高位速率時(shí)，計(jì)劃采用四元FM(格雷編碼)調(diào)制、也就是M＝4。在符號(hào)的位數(shù)S和調(diào)制元數(shù)M之間有這樣的關(guān)系式，即M＝2S。以四元FM格雷編碼調(diào)制為例，數(shù)據(jù)以2個(gè)位的符號(hào)發(fā)送，且符號(hào)以符號(hào)最高位(MSB)和符號(hào)最低位(LSB)一起被發(fā)送。在這種調(diào)制方式中所出現(xiàn)的問(wèn)題是LSB比MSB更容易受噪聲影響，因?yàn)樵陬l率偏移范圍內(nèi)MSB經(jīng)歷一次躍變，而LSB則經(jīng)歷兩次躍變。
大家知道，諸如POCSAG和其它代碼之類(lèi)的尋呼代碼能進(jìn)行有限的糾錯(cuò)，并且，為了防止突發(fā)錯(cuò)誤的影響，利用了信息塊交錯(cuò)。作為一個(gè)實(shí)例，把16個(gè)接續(xù)的碼字按行排列，以構(gòu)成一個(gè)信息塊，并把它們按列發(fā)送出去，開(kāi)始是第一碼字的第一位，第二碼字的第一位，和第三碼字的第一位等等，直到第十六碼字的第一位，然后繼之以第一碼字的第二位等等，直到第十六碼字的最末的一個(gè)位。使用格雷編碼調(diào)制方案時(shí)，在發(fā)送時(shí)，偶數(shù)編號(hào)的位比奇數(shù)編號(hào)的位更容易受噪聲影響。其實(shí)際效果是在接收機(jī)端當(dāng)16個(gè)碼字的信息塊重構(gòu)時(shí)，奇數(shù)編號(hào)的碼字比偶數(shù)編號(hào)的碼字更可靠。
由ETSI(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)局)公布的ERMES尋呼碼計(jì)劃采用單個(gè)位速率，使用信息塊交錯(cuò)，但每個(gè)信息塊均包括了奇數(shù)個(gè)碼字，即9個(gè)碼字。其實(shí)際效果是在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，像以前那樣讀出符號(hào)，但由于在信息塊中有奇數(shù)個(gè)碼字，所以在讀出偶數(shù)編號(hào)的列時(shí)，奇數(shù)編號(hào)的位要比偶數(shù)編號(hào)的位在本質(zhì)上更容易受噪聲的影響。因此，當(dāng)在接收機(jī)端重新建立碼字信息塊時(shí)，每個(gè)碼字就會(huì)包括較可靠的位和與之相交錯(cuò)的不太可靠的位。
現(xiàn)在所考慮的較高速率的尋呼協(xié)議需要基本的幀結(jié)構(gòu)，其中，成批或成塊具有恒定的寬度，這就意味著，如果位速率加倍，那么加倍個(gè)數(shù)的碼字就包含交錯(cuò)的信息塊結(jié)構(gòu)。如果位速率被加倍或四倍，則由ERMES給出的改進(jìn)的位保護(hù)在這種情況下將是不可能的，因?yàn)槊總€(gè)交錯(cuò)的信息塊總是包括偶數(shù)個(gè)碼字，結(jié)果，符號(hào)的發(fā)送會(huì)導(dǎo)致具有更好和更差可信度的其它重構(gòu)碼字。
對(duì)本發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明的一個(gè)目的是改進(jìn)對(duì)于以不同位速率發(fā)送的交錯(cuò)信息塊代碼的保護(hù)。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的通信系統(tǒng)，所述發(fā)射機(jī)具有用于接受數(shù)據(jù)的裝置；用于把數(shù)據(jù)格式化成碼字的裝置；用于把連續(xù)碼字組合成信息塊的裝置；用于變換至少若干個(gè)位的次序的裝置；以及，M進(jìn)制調(diào)制(M-ary modulation)裝置，其中M至少等于4；并且，所說(shuō)的接收機(jī)包括用于接收所發(fā)送的信號(hào)的裝置；解調(diào)裝置；用于恢復(fù)被變換的那些位的次序并用于按信息塊的列來(lái)存儲(chǔ)連續(xù)符號(hào)的裝置；以及，用于讀出作為碼字的成行位以便譯碼的裝置。
按照本發(fā)明的第二方面，提供一種進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的方法，它包括把要發(fā)送的數(shù)據(jù)格式化成碼字；把碼字組合成信息塊，該信息塊中的每一行都由碼字構(gòu)成；變換至少若干個(gè)位的次序，從而，當(dāng)逐列讀出位時(shí)，以前是LBS的位現(xiàn)在是MSB，反之亦然；利用M-進(jìn)制調(diào)制方案來(lái)調(diào)制位，其中，M至少是等于4的整數(shù)；發(fā)送調(diào)制后的信號(hào)；接收所發(fā)送的信號(hào)；解調(diào)所接收到的信號(hào)；按信息塊的列來(lái)存儲(chǔ)連續(xù)符號(hào)；恢復(fù)變換過(guò)的那些位的次序；以及，對(duì)成行的位進(jìn)行譯碼，這些位是作為碼字而讀出的。
本發(fā)明還涉及到在如本發(fā)明的第一方面所述的系統(tǒng)中進(jìn)行工作的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。
以下參照附圖藉實(shí)例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，附圖中

圖1是包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的通信系統(tǒng)的概略框圖，以及圖2到6是說(shuō)明多個(gè)變換方案的圖。
實(shí)施本發(fā)明的方式以下就4元FM格雷編碼信號(hào)來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，其中，按下列方式傳送稱(chēng)為雙位符號(hào)的兩位符號(hào)MSB/LSB“00”載頻＋4800Hz“01”載頻＋1600Hz“11”載頻-1600Hz“10”載頻-4800Hz當(dāng)發(fā)送信號(hào)時(shí)，二進(jìn)制次序變換是其后為L(zhǎng)SB符號(hào)的MSB符。
為了能對(duì)或許由于衰減或干擾造成的突發(fā)錯(cuò)誤作更大程度的保護(hù)，對(duì)碼字信息塊進(jìn)行位交錯(cuò)。為了能說(shuō)明起見(jiàn)，下面顯示了16個(gè)32位的碼字的信息塊。每個(gè)碼字的格式均對(duì)應(yīng)于POCSAG碼字的格式，其中，用第1位來(lái)表示碼字是否包含地址或信息，第2位至第21位包含地址和操作位或信息位，第22位至第31位是奇偶校驗(yàn)位，P，該位也被稱(chēng)為循環(huán)冗余校驗(yàn)位CRC，并且，選擇第32位以給出總的偶數(shù)奇偶校驗(yàn)P。

用于位交錯(cuò)的已知方法是讀出碼字信息塊的位(所說(shuō)的信息塊從碼字1、2、…16的第1位開(kāi)始)，接著是碼字1、2…16的第2位等等，最后的位是碼字16的第32位。在兩位的符號(hào)的情況下，LSB受保護(hù)較差，因此它可靠性較差。即使一信息碼字只包含LSB，它在本質(zhì)上比只包含MSB的碼字有更差的可靠性。
本發(fā)明的通信系統(tǒng)通過(guò)變換雙位符號(hào)的存儲(chǔ)或讀出來(lái)補(bǔ)償雙位符號(hào)的LSB的有所增加的錯(cuò)誤率，因此，至少有若干個(gè)LSB會(huì)變成MSB，反之亦然。結(jié)果，碼字的總的可靠性會(huì)比全部由LSB構(gòu)成的碼字的可靠性高但比全部由MSB構(gòu)成的碼字的可靠性低。
參照?qǐng)D1，通信系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)Tx，它可以是尋呼系統(tǒng)控制器和至少一個(gè)基站發(fā)射機(jī)的組合；以及，接收機(jī)Rx，它可以是便攜式尋呼接收機(jī)或較大型設(shè)備的尋呼接收機(jī)部分。發(fā)射機(jī)Tx包括用于接受和存儲(chǔ)所要發(fā)送的數(shù)據(jù)的裝置10。處理級(jí)12連接于裝置10以便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、把數(shù)據(jù)格式化成碼字(包括確定CRC和偶數(shù)奇偶校驗(yàn)位)、并且組合碼字信息塊從而為根據(jù)讀出進(jìn)行交錯(cuò)作準(zhǔn)備。處理級(jí)12還存儲(chǔ)有一個(gè)或多個(gè)變換算法，以便能以增加交錯(cuò)的雙位可靠性的方式讀出這些位。M進(jìn)制調(diào)制器和功率放大級(jí)14連接于前述處理級(jí)，以便通過(guò)天線16發(fā)送信息數(shù)據(jù)。
接收機(jī)Rx包括連接于RF和M進(jìn)制解調(diào)級(jí)20的天線18。將解調(diào)后的信號(hào)提供給處理級(jí)22，而處理級(jí)22則存儲(chǔ)所接收的雙位作為碼字信息塊并且使碼字信息塊去變換。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻，對(duì)碼字加以讀出，進(jìn)行包括糾錯(cuò)在內(nèi)的譯碼，進(jìn)行包括去格式化在內(nèi)的處理，并且將其寫(xiě)入存儲(chǔ)器24，以便為用戶(hù)閱讀作好準(zhǔn)備。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，無(wú)論在發(fā)射機(jī)Tx端采用什么樣的變換，都在接收機(jī)Rx處采用與之相反的變換，但不必用相同的算法。
變換可以像在下面所說(shuō)明的那樣相當(dāng)簡(jiǎn)單或更為復(fù)雜。未示出的并可供任意個(gè)數(shù)的碼字所使用的簡(jiǎn)單變換是顛倒次序，其中，以對(duì)于發(fā)射裝置不可見(jiàn)的方式被讀出替換的列。
圖2說(shuō)明對(duì)包括L個(gè)碼字的信息塊的變換，所述每個(gè)碼字由n位或字符構(gòu)成。碼字信息塊被分成P個(gè)段26、28、30、32，在圖2中，P＝4。按通常的方式讀出分別處于第一和第三段26和30內(nèi)的雙位(N)，也就是逐列地從頂部開(kāi)始讀，按反向豎直的方式讀出分別處于第二和第四段28和32內(nèi)的雙位(R)，這樣，通常是LSB的位現(xiàn)在是MSB。反之亦然?？梢杂酶鞣N方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所說(shuō)反轉(zhuǎn)，包括自底向上讀出每一列，或者簡(jiǎn)單地取成對(duì)的碼字并通過(guò)從偶數(shù)編號(hào)的碼字中取一個(gè)位然后從奇數(shù)編號(hào)的碼字以該次序取一個(gè)位而構(gòu)成雙位。把偶數(shù)的和奇數(shù)的碼字放置在信息塊中相鄰的位置并不起決定性的作用。
圖3說(shuō)明一種變換，其中，P＝5且n＝32，信息塊包括兩個(gè)較小的等長(zhǎng)段34、42，這兩個(gè)段在組合時(shí)等于三個(gè)較大的等長(zhǎng)段36、38、40中的一個(gè)。按通常的方式讀出段34、38和42(N)，而段36和40則是反向讀出的。
圖4說(shuō)明另一種變體，其中，把信息塊分成q個(gè)子塊44、46、48、50、52和54，其中q＝6。按通常的方式讀出子塊44、48和52中碼字的雙位，而子塊46、50、54中的那些位則是反向讀出的。
圖5說(shuō)明被同時(shí)分成子塊和段的信息塊，也就是p＝8和q＝6?；締卧纱a字?jǐn)?shù)量的1/6的一部分(1/8)構(gòu)成的。為方便起見(jiàn)，基本單元被標(biāo)記以(N)正常或(R)反向。
圖6說(shuō)明一種結(jié)構(gòu)，其中，碼字的信息塊被分成段，交錯(cuò)的段把其位的列的次序顛過(guò)來(lái)，這樣，該段的第一列被變換成該段的最末的列，反之亦然。例如，在一段中的列X移到同一段的X’位置，而在下一段中的列Y并不移動(dòng)。然后使用所說(shuō)明的其它變換。
通過(guò)在處理級(jí)12(圖1)中構(gòu)建軟件，可設(shè)計(jì)出各種不同的變換方案，以下給出多個(gè)實(shí)例。
假定交錯(cuò)的信息塊包含L個(gè)碼字，每個(gè)碼字有n位(符號(hào))，例如其中L＝8，n＝8將上述信息塊分成具有L/q碼字的q個(gè)子塊，并且將每個(gè)子塊分成具有n/p位(符號(hào))的p個(gè)段，例如其中p＝4，q＝2每個(gè)位(符號(hào))均加下標(biāo)以x和y，其中x＝0→(n-1)，y＝0→(L-1)每個(gè)子塊和段在信息塊內(nèi)開(kāi)始的點(diǎn)可相對(duì)信息塊的起始點(diǎn)按x和y的偏移量偏移Xoffset＝0-n/p，yoffset＝0-L/q每個(gè)子塊均加下標(biāo)以k(y)，并且每個(gè)碼字段均加下標(biāo)以i(x)，其中i(x)=round[(x+xoffset)n.p],k(y)=round[(y+yoffset)L.q]]]>在i(x)和k(y)的這些表達(dá)式中，為方便起見(jiàn)，方括號(hào)中的函數(shù)一般被稱(chēng)為Z，而round(z)則把Z取整為小于Z的最靠近的整數(shù)。
變換1是碼字的交替子塊使碼字的次序顛倒過(guò)來(lái) 變換2是所有碼字的交替段均使它們的位(符號(hào))在次序上顛倒過(guò)來(lái) 變換3是各交替段使其中碼字的次序顛倒過(guò)來(lái) 下面是三種變換的實(shí)例子，最后一種變換是所有三種變換的組合。
源信息塊11121314151617182122232425262728313233343536373841424344454647485152535455565758616263646566676871727374757677788182838485868788]]> 雖然，在圖2到5的說(shuō)明中，假定了在讀出L個(gè)碼字的信息塊的同時(shí)進(jìn)行變換和位交錯(cuò)，但同樣能對(duì)所存儲(chǔ)的碼字的信息塊進(jìn)行變換，這些碼字是在準(zhǔn)備發(fā)送時(shí)被寫(xiě)入第二存儲(chǔ)器的，在發(fā)送時(shí)位交錯(cuò)對(duì)于發(fā)射機(jī)是透明的。
本發(fā)明也適用于奇數(shù)個(gè)碼字(L/q是奇數(shù))的子信息塊，在這種情況下，每個(gè)子信息塊的中間碼字的位均處于同樣的位置，而子信息塊中所有其它碼字的位則被變換。就帶有偶數(shù)個(gè)碼字(L/q是偶數(shù))的子信息塊而言，每個(gè)被變換的子信息塊的所有位均會(huì)改變位置。
一般地說(shuō)，上述的變換改善了對(duì)代碼m的保護(hù)，在所說(shuō)的代碼中，符號(hào)的位數(shù)S和信息塊的碼字?jǐn)?shù)L具有不為1的公因數(shù)。例如，如果S＝6和L＝9，則公因數(shù)是3。
雖然業(yè)已參照尋呼系統(tǒng)說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明適用于任何適當(dāng)?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，在這種通信系統(tǒng)中，利用M至少等于4的M進(jìn)制調(diào)制方案來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)碼字。
在閱讀了本文以后，其它改進(jìn)形式對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。所說(shuō)的改進(jìn)可能牽涉到在對(duì)通信系統(tǒng)及其元部件的設(shè)計(jì)、制造和使用中早已熟知的其它特性，這些特性可以取代或者同本文已說(shuō)明過(guò)的特性一道使用。雖然在本申請(qǐng)中已針對(duì)特性的具體組合系統(tǒng)地提出了權(quán)利要求，但應(yīng)當(dāng)看到，本申請(qǐng)的內(nèi)容范圍還包括本文明確地和隱含地所揭示的任何新穎的特性以及特性的任何新穎的組合或?qū)μ匦缘娜魏胃爬?，不管是否涉及到與當(dāng)前任何權(quán)利要求中所提出的同樣的發(fā)明，并且不管是否消除了與本發(fā)明要消除的同樣的技術(shù)問(wèn)題中任一個(gè)或全部問(wèn)題。本申請(qǐng)人藉此申明，在實(shí)施本申請(qǐng)或?qū)嵤┯纱搜苌龅娜魏纹渌暾?qǐng)期間，可針對(duì)于上述特性和/或上述特性的組合系統(tǒng)地提出新的權(quán)利要求。
在工業(yè)上的可應(yīng)用性通信系統(tǒng)中改進(jìn)的錯(cuò)誤防護(hù)，在所說(shuō)的系統(tǒng)中使用其中M至少等于4的M進(jìn)制調(diào)制方案發(fā)送數(shù)據(jù)碼字。
權(quán)利要求
1.一種包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的通信系統(tǒng)，所說(shuō)的發(fā)射機(jī)具有用于接受數(shù)據(jù)的裝置；用于把數(shù)據(jù)格式化成碼字的裝置；用于把連續(xù)碼字組合成信息塊的裝置；用于變換至少若干個(gè)位的次序的裝置；以及，M進(jìn)制調(diào)制裝置，其中M至少等于4；并且，所說(shuō)的接收機(jī)包括用于接收所發(fā)送的信號(hào)的裝置；解調(diào)裝置；用于恢復(fù)被變換的那些位的次序并用于按信息塊的列來(lái)存儲(chǔ)連續(xù)的符號(hào)的裝置；以及，用于讀出作為碼字的成行位以便進(jìn)行譯碼的裝置。
2.一種進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的方法，它包括把要發(fā)送數(shù)據(jù)格式化成碼字；把碼字組合成信息塊，在所說(shuō)的信息塊中，每行由一碼字構(gòu)成；變換至少若干個(gè)位的次序，從而，當(dāng)逐列讀出位時(shí)，以前是LBS的位現(xiàn)在是MSB，反之亦然；利用M至少是等于4的整數(shù)的M-進(jìn)制調(diào)制方案來(lái)調(diào)制位；發(fā)送調(diào)制后的信號(hào)；接收所發(fā)送的信號(hào)；解調(diào)接收到的信號(hào)；按信息塊的列來(lái)存儲(chǔ)連續(xù)的符號(hào)；恢復(fù)變換過(guò)的那些位的次序；以及，對(duì)被當(dāng)作碼字讀出的成行的位進(jìn)行譯碼。
3.權(quán)利要求2中所要求的方法，其特征在于，將碼字信息塊分成豎向段，每段包括至少一列，并且，在至少若干段中變換位的次序。
4.權(quán)利要求2中所要求的方法，其特征在于，將碼字信息塊分成至少兩個(gè)整碼字的子信息塊，并且，在至少若干子信息塊中變換位的次序。
5.權(quán)利要求2中所要求的方法，其特征在于，通過(guò)把碼字信息塊分成子信息塊并把子信息塊分成段從而把信息塊分成基本單元，并且，在至少若干個(gè)基本單元中變換位的次序。
6.權(quán)利要求2中所要求的方法，其特征在于，把偶數(shù)個(gè)碼字組合成信息塊，并且，通過(guò)沿相反方向讀出交替列從而變換位的次序。
7.在權(quán)利要求1中的通信系統(tǒng)內(nèi)所使用的發(fā)射機(jī)，它包括用于接受數(shù)據(jù)的裝置；用于把數(shù)據(jù)格式化成碼字的裝置；用于把連續(xù)碼字組合成信息塊的裝置；用于變換至少若干個(gè)位的次序的裝置；以及，M-進(jìn)制調(diào)制裝置，其中M至少等于4。
8.在權(quán)利要求1中的通信系統(tǒng)內(nèi)所使用的接收機(jī)，它包括用于接收所發(fā)送的信號(hào)的裝置；解調(diào)裝置；用于恢復(fù)被變換的那些位的次序并用于按信息塊的列來(lái)存儲(chǔ)連續(xù)符號(hào)的裝置；以及，用于讀出作為碼字的成行位以便進(jìn)行譯碼的裝置。
全文摘要
使用M-進(jìn)制調(diào)制方案?jìng)魉蚐位符號(hào)的方法和系統(tǒng)，其中，將多個(gè)碼字排列成信息塊的行，沿正交于行的方向讀出所說(shuō)的信息塊。為了增加恢復(fù)后的碼字的可靠性，當(dāng)存儲(chǔ)或讀出碼字時(shí)，就變換構(gòu)成若干個(gè)S-位符號(hào)的位次序，這樣，以前是符號(hào)最低位(LSB)的那些位現(xiàn)在是符號(hào)最高位(MSB)，反之亦然，當(dāng)進(jìn)行發(fā)送時(shí)，MSB要比LSB更少地受噪聲影響，在接收機(jī)端，將以已被變換的那些S-位符號(hào)恢復(fù)成它們?cè)鹊拇涡颉?br> 文檔編號(hào)H03M13/27GK1140514SQ95191621
公開(kāi)日1997年1月15日 申請(qǐng)日期1995年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月26日
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