專(zhuān)利名稱(chēng)：多帶通信的卷積編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及在易于發(fā)生錯(cuò)誤的通信鏈路上傳輸編碼信息的方式，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及使用預(yù)先確定的卷積碼及被選穿孔模式以改進(jìn)通信系統(tǒng)性能的方法。
背景技術(shù)：
收縮卷積碼已被廣泛使用多年。收縮卷積碼是一種被選比特位被移除或被穿孔、以增加數(shù)據(jù)率的卷積碼，例如，一個(gè)數(shù)據(jù)率為1/2的卷積碼為每一個(gè)數(shù)據(jù)位產(chǎn)生兩個(gè)編碼位，如果這個(gè)編碼通過(guò)對(duì)4個(gè)編碼位移除一位來(lái)進(jìn)行穿孔，則編碼率為2/3。由于相同的編碼器與解碼器可以用于不同的編碼率，所以這種編碼是很有用的。
一個(gè)收縮卷積碼通過(guò)其生成多項(xiàng)式和一個(gè)穿孔或穿孔模式被唯一定義，該生成多項(xiàng)式在輸入位及編碼位(穿孔前)間定義關(guān)系，穿孔模式指定被移除編碼位的模式。找到最佳穿孔模式可能是一個(gè)困難的任務(wù)，尤其在編碼率中可能性的數(shù)很大時(shí)。為達(dá)到較大的數(shù)據(jù)率已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了最佳編碼，然而，仍沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其它數(shù)據(jù)率的最佳編碼。最佳編碼允許一個(gè)給定數(shù)據(jù)率及比特誤差概率在較低的信噪比(SNR)上操作。
現(xiàn)有的多頻帶OFDM應(yīng)用方案(MBOA)使用G＝[133 145 175]8的生成多項(xiàng)式。該MBOA方案為編碼率R＝11/32，1/2，5/8及3/4使用頻移鍵控(QPSK)指定了四個(gè)穿孔模式。其它編碼率為R＝1/3及R＝3/8的模式也被考慮于其中。一個(gè)備用的編碼使用生成多項(xiàng)式及新的具有較好性能的穿孔模式，其MBOA方案已被建議編碼率為R＝5/8及R＝3/4。比特如何編碼及穿孔的描述可以在超寬頻(UWB)通信的多頻帶OFDM應(yīng)用(MBOA)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中找到。IEEE802.15.3a標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的詳細(xì)內(nèi)容可以在“IEEE 802.15任務(wù)組3a的多頻帶OFDM物理層方案”文件中找到，出版日期為2003年7月21日的電力電子工程師協(xié)會(huì)的文件IEEE P802.15-03/268r0，其草案說(shuō)明書(shū)全文組合于此以作參考。
IEEE 802.15任務(wù)組3a的多頻帶OFDM物理層方案，出版日為2003年7月21日，為一些不同的編碼率指定了一個(gè)卷積編碼和穿孔模式。例如，使用生成多項(xiàng)式為一個(gè)原始的1/3比率代碼提供編碼率為1/3，11/32，1/2及3/4，及指定穿孔模式，并指定穿孔模式。在MBOA設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中建議的原始卷積碼的功能已被發(fā)現(xiàn)是次佳的。
對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，將傳統(tǒng)的方法與結(jié)合附圖的本申請(qǐng)進(jìn)行比較，其進(jìn)一步的局限性及缺點(diǎn)是很明顯的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的卷積編碼器包括一個(gè)接收數(shù)據(jù)位流的輸入端，為修改數(shù)據(jù)位流的第一，第二和第三數(shù)據(jù)通道，該第一通道可以根據(jù)第一生成多項(xiàng)式修改該數(shù)據(jù)位流，并可產(chǎn)生第一編碼的數(shù)據(jù)位流；該第二通道可以根據(jù)第二生成多項(xiàng)式修改數(shù)據(jù)位流，并可產(chǎn)生第二編碼的數(shù)據(jù)位流；該第三通道可以根據(jù)第三生成多項(xiàng)式修改數(shù)據(jù)位流，并可產(chǎn)生第三編碼的數(shù)據(jù)位流；該編碼器還可包括信號(hào)處理電路，以重復(fù)順序從每個(gè)編碼數(shù)據(jù)位流到產(chǎn)生具有本機(jī)代碼率為R＝1/3的編碼輸出數(shù)據(jù)流傳遞一個(gè)編碼的數(shù)據(jù)位，。該信號(hào)處理電路可以根據(jù)一個(gè)預(yù)先定義的穿孔模式，從一個(gè)編碼的輸出位流中忽略編碼數(shù)據(jù)位。在本發(fā)明的各種實(shí)施方式中，該預(yù)先定義的穿孔模式會(huì)導(dǎo)致編碼率R＝11/32，3/8，1/2，5/8及3/4。該預(yù)先定義的穿孔模式可用一個(gè)矩陣或等價(jià)方式表示，矩陣的每一行與編碼數(shù)據(jù)位流之一相關(guān)。矩陣的每一行的每個(gè)值可以表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表在編碼的輸出位流中的相關(guān)的編碼數(shù)據(jù)位流的一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)位。該第一，第二及第三生成多項(xiàng)式及預(yù)先定義的穿孔模式可應(yīng)用在逐位逆時(shí)針順序。
本發(fā)明還包括一個(gè)編碼器電路，用于根據(jù)生成多項(xiàng)式對(duì)一個(gè)位流進(jìn)行卷積編碼。該電路可以遵從預(yù)先定義的穿孔模式產(chǎn)生一個(gè)編碼位流，該編碼器可以具有一個(gè)本機(jī)編碼率R＝1/3。在本發(fā)明的各種實(shí)施方式中，預(yù)先定義的穿孔模式可以導(dǎo)致編碼率R＝11/32，3/8，1/2，5/8及3/4。該預(yù)先定義的穿孔模式可以用一個(gè)矩陣或等價(jià)方式表示，矩陣的每一行的每個(gè)值可以表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表在編碼的輸出位流中的相關(guān)編碼數(shù)據(jù)位流的一個(gè)相應(yīng)數(shù)據(jù)位。該生成多項(xiàng)式及預(yù)先定義的穿孔模式可應(yīng)用于逐位逆時(shí)針順序中。
本發(fā)明進(jìn)一步包括一種位流卷積編碼的方法，該方法包括接收位流，根據(jù)生成多項(xiàng)式對(duì)該接收位流進(jìn)行編碼，及輸出編碼后的位流。該編碼可以產(chǎn)生一個(gè)編碼位流。該方法也可以包括根據(jù)一個(gè)預(yù)先定義的穿孔模式對(duì)編碼的位序列進(jìn)行穿孔。在本發(fā)明的各種實(shí)施方式中，預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝11/32，3/8，1/2，5/8及3/4。該預(yù)先定義的穿孔模式可以用一個(gè)矩陣或等價(jià)方式表示，矩陣的每一行的每個(gè)值可以表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表在編碼的輸出位流中的相關(guān)的編碼數(shù)據(jù)位流的一個(gè)相應(yīng)數(shù)據(jù)位。該生成多項(xiàng)式及預(yù)先定義的穿孔模式可應(yīng)用于逐位逆時(shí)針順序中。
本發(fā)明還包括一個(gè)用于卷積編碼位流的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)可以接收位流的處理器，至少一個(gè)可以根據(jù)生成多項(xiàng)式對(duì)接收的位流進(jìn)行編碼的處理器，該編碼可以產(chǎn)生一個(gè)編碼位流，及該至少一個(gè)處理器可輸出該編碼位流，該至少一個(gè)處理器也可以根據(jù)一個(gè)預(yù)先定義的穿孔模式對(duì)編碼位序列進(jìn)行穿孔。在本發(fā)明的各種實(shí)施方式中，該預(yù)先定義的穿孔模式可導(dǎo)致編碼率R＝11/32，3/8，1/2，5/8及3/4。該預(yù)先定義的穿孔模式可以用一個(gè)矩陣或等價(jià)方式表示，矩陣的每一行的每個(gè)值可以表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表在編碼的輸出位流中的相關(guān)的編碼數(shù)據(jù)位流的一個(gè)相應(yīng)數(shù)據(jù)位。該生成多項(xiàng)式及預(yù)先定義的穿孔模式可應(yīng)用于逐位逆時(shí)針順序中。
根據(jù)本發(fā)明，一種卷積編碼器包括一個(gè)用于接收數(shù)據(jù)位流的輸入端；一個(gè)根據(jù)第一生成多項(xiàng)式G1＝1338修改數(shù)據(jù)位流的第一數(shù)據(jù)通道，該第一數(shù)據(jù)通道產(chǎn)生一個(gè)第一編碼數(shù)據(jù)位流；一個(gè)根據(jù)第二生成多項(xiàng)式G2＝1658修改數(shù)據(jù)位流的第二數(shù)據(jù)通道，該第二數(shù)據(jù)通道產(chǎn)生一個(gè)第二編碼數(shù)據(jù)位流；一個(gè)根據(jù)第三生成多項(xiàng)式G3＝1718修改數(shù)據(jù)位流的第三數(shù)據(jù)通道，該第三數(shù)據(jù)通道產(chǎn)生一個(gè)第三編碼數(shù)據(jù)位流；及信號(hào)處理電路，用于以重復(fù)順序從每個(gè)編碼數(shù)據(jù)位流產(chǎn)生具有本機(jī)代碼率為R＝1/3的編碼輸出數(shù)據(jù)流傳遞一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位，該信號(hào)處理電路可以根據(jù)預(yù)先定義的穿孔模式從編碼的輸出位流中忽略編碼的數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝11/32，可以用矩陣形式表示為111111111111111111111111111111110,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與第一編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第二行與第二編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第三行與第三編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼輸出位流中的相關(guān)編碼數(shù)據(jù)位流的一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝3/8，可以用矩陣形式表示為111110111,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與第一編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第二行與第二編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第三行與第三編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼輸出位流中的相關(guān)編碼數(shù)據(jù)位流的一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝2/5，可以用矩陣形式表示為111110,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與第一編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第二行與第二編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第三行與第三編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表在編碼輸出位流中相關(guān)編碼數(shù)據(jù)位流的一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝1/2，可以用矩陣形式表示為101,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與第一編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第二行與第二編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第三行與第三編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表在編碼輸出位流中相關(guān)編碼數(shù)據(jù)位流的一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝5/8，可以用矩陣形式表示為101011010101010,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與第一編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第二行與第二編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第三行與第三編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表在編碼輸出位流中相關(guān)編碼數(shù)據(jù)位流的一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝3/4，可以用矩陣形式表示為100100011,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與第一編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第二行與第二編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第三行與第三編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表在編碼輸出位流中相關(guān)編碼數(shù)據(jù)位流的一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該第一，第二及第三生成多項(xiàng)式，以及該預(yù)先定義的穿孔模式以逐位逆時(shí)針順序應(yīng)用。
本發(fā)明還提供一個(gè)編碼器電路，用于根據(jù)一個(gè)生成多項(xiàng)式G＝[133 165171]8對(duì)一個(gè)位流進(jìn)行卷積編碼，該電路產(chǎn)生一個(gè)遵從預(yù)先定義的穿孔模式的編碼位流，該編碼器的本機(jī)編碼率為R＝1/3。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝11/32，可以用矩陣形式表示為111111111111111111111111111111110,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼的數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案優(yōu)選地，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝3/8，可以用矩陣形式表示為111110111,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案優(yōu)選地，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝2/5，可以用矩陣形式表示為111110,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案優(yōu)選地，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝1/2，可以用矩陣形式表示為101,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案優(yōu)選地，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝5/8，可以用矩陣形式表示為101011010101010,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案優(yōu)選地，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝3/4，可以用矩陣形式表示為100100011,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案優(yōu)選地，該生成多項(xiàng)式及該預(yù)先定義的穿孔模式以逐位逆時(shí)針順序應(yīng)用。
本發(fā)明進(jìn)一步提供一種對(duì)位流進(jìn)行卷積編碼的方法，該方法包括接收位流；根據(jù)生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8對(duì)接收的位流進(jìn)行編碼，該編碼產(chǎn)生一個(gè)編碼位流；及輸出該編碼位流。
作為優(yōu)選方案，該方法進(jìn)一步包括
根據(jù)一個(gè)預(yù)先定義的穿孔模式對(duì)編碼的位序列進(jìn)行穿孔。作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝11/32，可以用矩陣形式表示為111111111111111111111111111111110,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝3/8，可以用矩陣形式表示為111110111,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝2/5，可以用矩陣形式表示為111110,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝1/2，可以用矩陣形式表示為101,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝5/8，可以用矩陣形式表示為101011010101010,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果否1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝3/4，可以用矩陣形式表示為100100011,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該生成多項(xiàng)式及該預(yù)先定義的穿孔模式以逐位逆時(shí)針順序應(yīng)用。
本發(fā)明進(jìn)一步提供一個(gè)用于卷積編碼位流的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)可以接收位流的處理器；至少一個(gè)可以根據(jù)生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8對(duì)接收的位流進(jìn)行編碼的處理器，該編碼產(chǎn)生一個(gè)編碼的位流；及至少一個(gè)可輸出該編碼位流的處理器。
作為優(yōu)選方案，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括該至少一個(gè)處理器可以根據(jù)一個(gè)預(yù)先定義的穿孔模式對(duì)編碼位序列進(jìn)行穿孔。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝11/32，可以用矩陣形式表示為111111111111111111111111111111110,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝3/8，可以用矩陣形式表示為111110111,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝2/5，可以用矩陣形式表示為111110,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝1/2，可以用矩陣形式表示為101,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝5/8，可以用矩陣形式表示為101011010101010,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝3/4，可以用矩陣形式表示為100100011,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
作為優(yōu)選方案，該生成多項(xiàng)式及該預(yù)先定義的穿孔模式以逐位逆時(shí)針順序應(yīng)用。
本發(fā)明的上述及其它特征及優(yōu)點(diǎn)在本發(fā)明的下述詳細(xì)描述及結(jié)合的附圖中體現(xiàn)，附圖中的相同的參照標(biāo)號(hào)指相同的部分。


圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的通信網(wǎng)絡(luò)圖；圖2是本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式的典型通信系統(tǒng)的方框圖，其對(duì)應(yīng)于圖1中的OFDM發(fā)送器；圖3為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式的一個(gè)典型卷積編碼器的結(jié)構(gòu)方框圖，其對(duì)應(yīng)于圖2中的卷積編碼器；圖4為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，它使用一個(gè)具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的卷積編碼器的典型穿孔模式產(chǎn)生R＝11/32的編碼，例如，圖3的卷積編碼器；圖5為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，它使用一個(gè)具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的卷積編碼器的典型穿孔模式產(chǎn)生R＝3/8的編碼，例如，圖3的卷積編碼器；
圖6為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，它使用一個(gè)具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的卷積編碼器的典型穿孔模式產(chǎn)生R＝2/5的編碼，例如，圖3的卷積編碼器；圖7為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，它使用一個(gè)具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的卷積編碼器的典型穿孔模式產(chǎn)生R＝1/2的編碼，例如，圖3的卷積編碼器；圖8為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，它使用一個(gè)具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的卷積編碼器的典型穿孔模式產(chǎn)生R＝5/8的編碼，例如，圖3的卷積編碼器；圖9為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式的使用一個(gè)具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的卷積編碼器的典型穿孔模式產(chǎn)生R＝3/4的編碼，例如，圖3的卷積編碼器；圖10為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式一個(gè)使用圖3中的卷積編碼器的具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的典型穿孔模式；圖11為本發(fā)明的另一個(gè)代表性的實(shí)施方式一個(gè)使用圖3中的卷積編碼器的具有生成器多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的典型穿孔模式；圖12為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式另一個(gè)使用圖3中的卷積編碼器的具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的典型穿孔模式；圖13為本發(fā)明的另一個(gè)代表性的實(shí)施方式另一個(gè)使用圖3中的卷積編碼器的具有生成器多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的典型穿孔模式；圖14為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，示出了MBOA方案的編碼性能與當(dāng)使用圖4到6的穿孔模式時(shí)的編碼率R＝11/32，3/8及2/5和本機(jī)編碼率R＝1/3時(shí)，使用生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8生成的編碼性能的比較表；圖15為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，示出了MBOA方案的編碼性能與當(dāng)使用圖7、8及9的穿孔模式時(shí)編碼率R＝1/2，5/8及3/4時(shí)，使用生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8生成的編碼性能的比較表。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及在易于發(fā)生錯(cuò)誤的通信鏈路上傳輸編碼信息的方法，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及使用預(yù)先確定的卷積碼及被選穿孔模式以改進(jìn)通信系統(tǒng)性能的方法。雖然下面對(duì)本發(fā)明的討論是基于一個(gè)特定的通信系統(tǒng)，但本發(fā)明的使用不僅限于本處所提供的代表性例子。
圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的通信網(wǎng)絡(luò)100。圖1中的該通信網(wǎng)絡(luò)100包括正交頻分多路(OFDM)通信系統(tǒng)110，120，二者通過(guò)RF通道140通信耦合。該OFDM通信系統(tǒng)110，120可用于將數(shù)據(jù)從一個(gè)區(qū)域傳送至其它使用區(qū)域，如一個(gè)超寬頻射頻通信協(xié)議，正如在IEEE 802.15任務(wù)組3a的多頻帶OFDM物理層方案中所述，其出版于2003年7月21日，由電力電子工程師協(xié)會(huì)制定。該OFDM通信系統(tǒng)110包括一個(gè)OFDM發(fā)送器112及一個(gè)OFDM接收器114，該OFDM發(fā)送器112及OFDM接收器114通信耦合至天線119，使其能夠通過(guò)RF通道140交換射頻信號(hào)。雖然圖1中所示的天線119是一個(gè)單獨(dú)的與OFDM發(fā)送器112及OFDM接收器114連接的天線，但天線119可以包括兩個(gè)或更多的以各種排列形式與OFDM發(fā)送器112及OFDM接收器114相連接的天線。同樣的，OFDM通信系統(tǒng)120包括一個(gè)OFDM發(fā)送器122及一個(gè)OFDM接收器124，該OFDM發(fā)送器122及0FDM接收器124通信耦合至天線129，使其能夠通過(guò)RF通道140交換射頻信號(hào)。與天線119的方式相似，圖1中所示的天線129是一個(gè)單獨(dú)的與OFDM發(fā)送器124及OFDM接收器122連接的天線，但天線129可以包括兩個(gè)或更多的以各種排列形式與OFDM發(fā)送器124及OFDM接收器122相連接的天線。
OFDM通信系統(tǒng)110接收發(fā)送數(shù)據(jù)115以發(fā)送至OFDM通信系統(tǒng)120。該發(fā)送數(shù)據(jù)115在OFDM通信系統(tǒng)120作為接收數(shù)據(jù)127被復(fù)制。相似地，該OFDM通信系統(tǒng)120接收發(fā)送數(shù)據(jù)125以發(fā)送至OFDM通信系統(tǒng)110，該發(fā)送數(shù)據(jù)125在OFDM通信系統(tǒng)110作為接收數(shù)據(jù)117被復(fù)制。雖然圖中僅示有兩個(gè)OFDM通信系統(tǒng)110，120，通信網(wǎng)絡(luò)100可以包括更多數(shù)量的通信系統(tǒng)110，120而不會(huì)偏離本發(fā)明的精神范圍。每一個(gè)OFDM通信系統(tǒng)110，120可以在很多頻帶上操作，在使用副載波或音頻發(fā)生器的頻帶中通信。
圖1中的RF通道140可能受干擾源的干擾，如自然界的地球及宇宙源，熱噪聲及其它具有一個(gè)發(fā)送器部分如OFDM通信系統(tǒng)110，120的RF發(fā)送器，通過(guò)OFDM通信系統(tǒng)110，120以射頻操作。如圖1中所示的OFDM系統(tǒng)中的干擾原始源為熱噪聲及多通道干擾，多通道干擾造成被選頻率的衰落。在一個(gè)密集多通道環(huán)境中，該被選頻率衰落服從瑞利(Rayleigh)分布，這就是有名的瑞利衰落。為使OFDM通信系統(tǒng)110，120能在這種干擾(如數(shù)據(jù)誤差的較低發(fā)生)出現(xiàn)時(shí)更有效地通信，該OFDM通信系統(tǒng)110，120可以通過(guò)使用卷積編碼對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)115及發(fā)送數(shù)據(jù)125在發(fā)送之前對(duì)其進(jìn)行編碼。該OFDM通信系統(tǒng)110，120可以為，例如，超寬帶通信系統(tǒng)。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式的典型通信系統(tǒng)200的方框圖，其對(duì)應(yīng)于圖1中的OFDM發(fā)送器112、122。如圖2所示，通信系統(tǒng)200包括一系列功能模塊，包括一個(gè)卷積編碼模塊210，一個(gè)數(shù)字復(fù)用器模塊220，一個(gè)位到碼元映射模塊230，一個(gè)引導(dǎo)及防護(hù)音頻插入模塊235，一個(gè)反向快速傅立葉(Fourier)變換(IFFT)模塊240，一個(gè)前綴插入模塊245，及一個(gè)I/Q調(diào)制器模塊250。圖2中的通信系統(tǒng)200的功能是通過(guò)一個(gè)射頻載體如圖1中的射頻通道140將發(fā)送數(shù)據(jù)205處理成一個(gè)正交頻分復(fù)用(OFDM)信號(hào)255以進(jìn)行發(fā)送。
圖3為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式的一個(gè)典型卷積編碼器310的結(jié)構(gòu)方框圖，其對(duì)應(yīng)于圖2中的卷積編碼器210。圖3中的發(fā)送數(shù)據(jù)305可以，例如，對(duì)應(yīng)于圖2中的發(fā)送數(shù)據(jù)205，編碼數(shù)據(jù)315可以，例如，對(duì)應(yīng)于圖2中的編碼數(shù)據(jù)215。如圖3所示，卷積編碼310包括三個(gè)并行處理發(fā)送數(shù)據(jù)305的信號(hào)通道，根據(jù)生成多項(xiàng)式G，其有三個(gè)部分G1＝1338，G2＝1658，G3＝1718。該生成多項(xiàng)式G可表示為G＝[133 165 171]8。如圖3所示，卷積編碼器310為未編碼的發(fā)送數(shù)據(jù)305的每一位產(chǎn)生編碼數(shù)據(jù)315的三個(gè)位。在本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式中，穿孔塊314根據(jù)本發(fā)明的穿孔模式從三個(gè)信號(hào)通道輸出數(shù)據(jù)A311，輸出數(shù)據(jù)B312及輸出數(shù)據(jù)C313執(zhí)行數(shù)據(jù)穿孔，結(jié)果是編碼及穿孔的編碼數(shù)據(jù)流315。
圖4為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，它使用一個(gè)具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的卷積編碼器的典型穿孔模式產(chǎn)生R＝11/32的編碼，例如，圖3的卷積編碼器310，在圖3中的所示的卷積編碼器310中，圖4中所示的穿孔模式的第一行或頂行可以應(yīng)用于輸出數(shù)據(jù)流A311，圖4中所示的穿孔模式的第二行或中間一行可以應(yīng)用于輸出數(shù)據(jù)流B312，圖A中所示的穿孔模式的第三行或底行可以應(yīng)用于輸出數(shù)據(jù)流C313。圖4中所示的穿孔模式的每一行都按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列。圖4中的陰影方框表示穿孔位，即那些位不會(huì)被通過(guò)信道發(fā)送的位。使用圖4中所示的穿孔模式，從圖3中所示的卷積編碼器310的三個(gè)編碼輸出流輸出數(shù)據(jù)A311，輸出數(shù)據(jù)B312及輸出數(shù)據(jù)C313而使被選位被移除，其編碼率不同于本機(jī)編碼率R＝1/3。當(dāng)結(jié)合使用本發(fā)明的生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8時(shí)，圖4所示的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝11/32。更確切地說(shuō)，對(duì)于發(fā)送數(shù)據(jù)的每11位，在編碼的數(shù)據(jù)315中產(chǎn)生32個(gè)編碼位。
圖5為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，它使用一個(gè)具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的卷積編碼器的典型穿孔模式產(chǎn)生R＝3/8的編碼，例如，圖3的卷積編碼器310。當(dāng)結(jié)合使用本發(fā)明的生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8時(shí)，圖5所示的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝3/8。更確切地說(shuō)，對(duì)于發(fā)送數(shù)據(jù)的每3位，產(chǎn)生8個(gè)編碼位。
圖6為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，它使用一個(gè)具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的卷積編碼器的典型穿孔模式產(chǎn)生R＝2/5的編碼，例如，圖3的卷積編碼器310。當(dāng)結(jié)合使用本發(fā)明的生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8時(shí)，圖6所示的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝2/5，更確切地說(shuō)，對(duì)于發(fā)送數(shù)據(jù)的每2位，產(chǎn)生5個(gè)編碼位。
圖7為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，它使用一個(gè)具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的卷積編碼器的典型穿孔模式產(chǎn)生R＝1/2的編碼，例如，圖3的卷積編碼器310。當(dāng)結(jié)合使用本發(fā)明的生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8時(shí)，圖7所示的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝1/2。更確切地說(shuō)，對(duì)于發(fā)送數(shù)據(jù)的每1位，產(chǎn)生2個(gè)編碼位。
圖4E為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，它使用一個(gè)具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的卷積編碼器的典型穿孔模式產(chǎn)生R＝5/8的編碼，例如，圖3的卷積編碼器310。當(dāng)結(jié)合使用本發(fā)明的生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8時(shí)，圖8所示的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝5/8。更確切地說(shuō)，對(duì)于發(fā)送數(shù)據(jù)的每5位，產(chǎn)生8個(gè)編碼位。
圖9為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，它使用一個(gè)具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的卷積編碼器的典型穿孔模式產(chǎn)生R＝3/4的編碼，例如，圖3的卷積編碼器310。當(dāng)結(jié)合使用本發(fā)明的生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8時(shí)，圖9所示的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝3/4。更確切地說(shuō)，對(duì)于發(fā)送數(shù)據(jù)的每3位，產(chǎn)生4個(gè)編碼位。
在本發(fā)明的各種代表性的實(shí)施方式中，通過(guò)結(jié)合使用本發(fā)明的生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8及圖4至圖8的穿孔模式而產(chǎn)生編碼，在所有編碼率上都優(yōu)于前述的原始MB-OFDM方案及當(dāng)前已知的可選方案。在各種代表性的實(shí)施方式，可使用編碼率R＝11/32，3/8，1/2，5/8及3/4的編碼。當(dāng)一個(gè)帶被擦除時(shí)(如嚴(yán)重削弱)，通過(guò)本發(fā)明的生成多項(xiàng)式產(chǎn)生的編碼在本機(jī)編碼率R＝1/3的三帶系統(tǒng)中比前述的MBOA方案編碼有更好的性能。本發(fā)明所示的代表性實(shí)施方式的編碼還沒(méi)有已知的缺點(diǎn)。
圖10及11為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，由兩個(gè)使用圖3中的卷積編碼器310的具有生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的卷積編碼器的典型穿孔模式。圖10及11所示的穿孔模式均導(dǎo)致編碼率為R＝5/8，及顯示出等同的性能。圖10所示的穿孔模式與圖7中所示的相同，圖11中所示的穿孔模式為從圖10中的穿孔模式的循環(huán)移位得到的一族穿孔模式。在圖11的穿孔模式或圖10的穿孔模式的其它循環(huán)移位形式下，使用本發(fā)明的生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8導(dǎo)致編碼的性能與本發(fā)明結(jié)合圖10的穿孔模式的生成多項(xiàng)式相同。
圖4至圖6及圖8中所示的穿孔模式有相同的效果。例如，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，圖12及圖13示出了另外兩個(gè)用于圖3的卷積編碼器310的生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8的穿孔模式。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，圖12及圖13所示的穿孔模式均導(dǎo)致編碼率R＝3/4，及顯示出等同的性能。圖12所示的穿孔模式與圖8中所示的相同，圖13中所示的穿孔模式為從圖12中的穿孔模式的循環(huán)移位得到的一族穿孔模式。在圖13的穿孔模式或圖12的穿孔模式的其它循環(huán)移位形式下，使用本發(fā)明的生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8導(dǎo)致編碼的性能與本發(fā)明結(jié)合圖12的穿孔模式的生成多項(xiàng)式相同。
本發(fā)明的一種實(shí)施方式的編碼可以用幾種不同的方式表示。例如，穿孔模式的循環(huán)旋轉(zhuǎn)或移位不會(huì)改變編碼的特性。這種一個(gè)編碼的變化被認(rèn)為是相同的編碼。應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)穿孔模式及生成多項(xiàng)式一起逆時(shí)針移動(dòng)不會(huì)改變所得的編碼的特性。例如，[133 165 171]8逆時(shí)針移動(dòng)后為[155 127 117]8。另外，以編碼器的輸出流順序重新排列穿孔模式的行不會(huì)改變編碼的特性。所有的這些變化均被認(rèn)為是相同的編碼。
總之，卷積碼可通過(guò)其權(quán)重譜被標(biāo)記。該編碼的權(quán)重譜可定義為an＝漢明(Hamming)權(quán)數(shù)的錯(cuò)誤通道數(shù)量，n，及cn＝漢明權(quán)數(shù)的所有錯(cuò)誤通道的比特誤差的總數(shù)量，n。
空閑距離df為最小權(quán)數(shù)，n，其中an＞0。找到最佳性能編碼的一種方法是選擇具有最大空閑距離df及在該距離內(nèi)有最少相鄰編碼的編碼。一個(gè)更加精確的方法是在誤差曲線中使用權(quán)重譜的高階元素找到一個(gè)信噪比(SNR)，其編碼的誤差曲線與目標(biāo)錯(cuò)誤率相交。該誤差曲線的概率，Pe，由an決定(當(dāng)任意的錯(cuò)誤結(jié)果在重發(fā)中時(shí)是有效的)。誤碼率曲線Pb，由cn決定(當(dāng)誤碼在一個(gè)較高層中可被修正時(shí)是有效的)。
由于有附加的白高斯噪聲AWGN(Additive White Gaussion Noise)的無(wú)衰落(如平的)信道，使用統(tǒng)一的限度可以準(zhǔn)確計(jì)算錯(cuò)誤事件率Pe及誤碼概率PbPe≤Σn=df∞an·Q(n·SNR)]]>Pb≤Σn=df∞cn·Q(n·SNR)]]>通過(guò)假定獨(dú)立的瑞利衰落可以估計(jì)在密集多路信道上的性能。IEEE802.15TG3a信道模型的閉合檢驗(yàn)顯示了所有的信道模型展示頻率選擇的瑞利衰落。由于信號(hào)帶寬的高比率達(dá)到一致帶寬，各個(gè)信道從這個(gè)分布上顯示出了相對(duì)的小的偏差。假設(shè)數(shù)字復(fù)用器設(shè)計(jì)得很好，則可以假定獨(dú)立瑞利衰落。
瑞利衰落信道的誤碼概率的上限在文件“在衰落信道中卷積編碼性能的新界限”有詳細(xì)描述，作者為R.D.Cideciyan和E.Eleftheriou，IEEE通信處理，37卷，1989年11月11日，其完整的主題結(jié)合于此處。下面的界限可用于確定錯(cuò)誤事件率Pe及誤碼概率Pb的范圍Pe<12kΣn=df∞anΓ(n-12)Γ(n)πγs(11+γs)n-12]]>Pb<12kΣn=df∞cnΓ(n-12)Γ(n)πγs(11+γs)n-12]]>其中，df為卷積編碼率為R＝k/n的空閑距離；an為漢明權(quán)數(shù)n的錯(cuò)誤通道的數(shù)量；cn為在所有的漢明權(quán)數(shù)n的通道上的非零信息的總數(shù)量；Г(.)為伽馬函數(shù)；γs為符號(hào)能量與噪聲功率譜密度的比值，如，γs＝SNR/2。對(duì)于無(wú)頻率擴(kuò)散的模式，可直接使用瑞利衰落。對(duì)于有頻率擴(kuò)散的模式(如差異)，可將代碼權(quán)數(shù)與差異因數(shù)相乘，也可使用同一等式(如，對(duì)于二通道差異，在Pe及Pb的上邊界，分別對(duì)an或cn右邊的所有出現(xiàn)的n用2n代替。)圖14為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，示出了當(dāng)使用圖4到6的編碼率R＝11/32，3/8及2/5的穿孔模式和本機(jī)編碼率R＝1/3時(shí)，MBOA方案編碼的性能與使用生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8生成的編碼性能的對(duì)比表。雖然沒(méi)有包括在原始MB-OFDM的方案內(nèi)，為了對(duì)比，圖14的對(duì)比表中也示出了編碼率R＝3/8及R＝2/5和穿孔模式。圖15為本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式，示出了當(dāng)使用圖7，圖8及圖9的編碼率R＝1/2，5/8及3/4的穿孔模式時(shí)，MBOA協(xié)議編碼的性能與使用生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8生成的編碼性能的對(duì)比表。穿孔模式P以一個(gè)二進(jìn)制矩陣的形式表示在圖14及圖15中表中，其中0對(duì)應(yīng)于穿孔位。這些表同樣給出了編碼的權(quán)重譜，服從于在文獻(xiàn)“維特比(Viterbi)及順序解碼的高速收縮卷積碼”中使用的標(biāo)記，通信的IEEE處理，37卷，1989年11月11日，該文獻(xiàn)的作者為David Haccoun和Guy Begin，其完整的主題結(jié)合于此處。上述的Haccoun及Begin的參考資料也可用于其它的與編碼權(quán)重譜相關(guān)信息的參考。
圖14及圖15的表中的三個(gè)最右邊的列為在不同衰落條件下的每個(gè)編碼的性能，這些列表明了在目標(biāo)誤碼率(即Pe＝1e-5)時(shí)要求操作的信噪比(Eb/N0)。在一組給定的操作條件下，最佳性能的編碼是具有最低信噪比的編碼。雖然本發(fā)明的一種實(shí)施方式的編碼性能優(yōu)于相應(yīng)的從MBOFDM方案及已知的可選方案的編碼，對(duì)R＝1/3(610)，11/32(620)，3/8(630)及2/5(640)的所有編碼率，如圖14的行所示；從圖15可見(jiàn)，本發(fā)明的一種實(shí)施方式的性能與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別，對(duì)編碼率R＝1/2(650)，5/8(660)及R＝3/4(670)尤其重要。
本發(fā)明的實(shí)施方式對(duì)編碼性能的最大改進(jìn)是在最高數(shù)據(jù)率方面。例如，在480兆比特每秒(Mbps)時(shí)，使用本發(fā)明的編碼率R＝3/4，無(wú)差異，當(dāng)對(duì)比于原始建議的MB-OFDM編碼時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施方式的編碼增益0.71dB，當(dāng)對(duì)比于一個(gè)原始方案的MB-OFDM編碼的逆時(shí)模式時(shí)增益0.36dB，當(dāng)對(duì)比于前面討論的可選編碼方案時(shí)增益0.24dB。使用本發(fā)明的某些較低的400兆比特每秒的數(shù)據(jù)率及R＝5/8編碼率(無(wú)差異)，本發(fā)明的實(shí)施方式中的編碼當(dāng)對(duì)比于原始建議的MB-OFDM編碼時(shí)，增益0.36dB，當(dāng)對(duì)比于一個(gè)原始方案的MB-OFDM編碼的逆時(shí)模式時(shí)增益0.08dB，當(dāng)對(duì)比于可選的(其它)編碼方案時(shí)增益0.16dB。使用本發(fā)明的一個(gè)靜止的更低的200兆比特每秒的數(shù)據(jù)率及R＝5/8編碼率(有兩通道差異)，本發(fā)明的實(shí)施方式中的編碼當(dāng)對(duì)比于原始方案的MB-OFDM編碼時(shí)，增益0.25dB，當(dāng)對(duì)比于一個(gè)原始方案的MB-OFDM編碼的逆時(shí)模式時(shí)增益0.04dB，當(dāng)對(duì)比于可選的(其它)編碼方案時(shí)增益0.11dB。
在一個(gè)三帶系統(tǒng)中，該系統(tǒng)為原始的MB-OFDM方案的強(qiáng)制性操作模式，其編碼率R＝1/3，該三個(gè)輸出位流的每一個(gè)都映射至一個(gè)不同的頻帶，如果一個(gè)頻帶受到嚴(yán)重的損壞(如干擾)，其穿孔編碼的結(jié)果是編碼率為R＝1/2。利用原始的MB-OFDM方案，生成多項(xiàng)式的三個(gè)可能為G＝[133 145]8，G＝[133175]8，G＝[145 175]8。生成多項(xiàng)式G＝[145 175]8為已知的表現(xiàn)特別差的特性。相反，本發(fā)明的一種實(shí)施方式的編碼率R＝1/2在所有三個(gè)情況下都性能良好，其中，丟失了一個(gè)頻帶(即，G＝[133 165]8，G＝[133 171]8，G＝[165 171]8)，這使得在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，導(dǎo)致對(duì)編碼率R＝1/3的堅(jiān)強(qiáng)抗干擾性。
如前所述，本發(fā)明的一個(gè)代表性的實(shí)施方式對(duì)所有的數(shù)據(jù)率比現(xiàn)有編碼都實(shí)現(xiàn)了更好性能，對(duì)更高的數(shù)據(jù)率性能實(shí)際增益高于現(xiàn)有編碼。另外，本發(fā)明的一種實(shí)施方式在編碼率R＝1/3及一個(gè)帶嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)，其三帶系統(tǒng)具有良好的表現(xiàn)。
本發(fā)明可以通過(guò)硬件，軟件或軟硬件結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明可以在至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以集中形式實(shí)現(xiàn)，或以分散的形式實(shí)現(xiàn)，此時(shí)，不同的元件被交叉分散在幾個(gè)互相連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。任何一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其它設(shè)備均適于執(zhí)行此處所述的方法。一種典型的硬件與軟件的結(jié)合可以為一個(gè)具有計(jì)算機(jī)程序的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)加載并執(zhí)行時(shí)，控制該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以使其執(zhí)行此處所述的方法。
本發(fā)明也可以嵌入一個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中，其包括可以執(zhí)行此處所述方法的所有特征，當(dāng)?shù)顷懸粋€(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)可以執(zhí)行這些方法。本文的計(jì)算機(jī)程序意味著任何表達(dá)形式，以任何語(yǔ)言、編碼或符號(hào)，及一系列指令，使一個(gè)系統(tǒng)具有一個(gè)信息處理能力來(lái)執(zhí)行特別功能，直接或在下面中其一或二者之后執(zhí)行a)轉(zhuǎn)換為另一種語(yǔ)言，編碼或符號(hào)；b)以不同的材料形式復(fù)制。
盡管本發(fā)明已參考一定的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可以理解，各種可能制造的改變及等同物的替代將不脫離本發(fā)明的范圍。另外，很多對(duì)本發(fā)明所述內(nèi)容的適合特別情況和材料的修改也不脫離本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明不限于所揭示的個(gè)別實(shí)施方式，本發(fā)明將包括所有落入附屬權(quán)利要求范圍中的實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種卷積編碼器，其特征在于，包括一個(gè)用于接收數(shù)據(jù)位流的輸入端；一個(gè)根據(jù)第一生成多項(xiàng)式G1＝1338修改數(shù)據(jù)位流的第一數(shù)據(jù)通道，該第一數(shù)據(jù)通道產(chǎn)生一個(gè)第一編碼數(shù)據(jù)位流；一個(gè)根據(jù)第二生成多項(xiàng)式G2＝1658修改數(shù)據(jù)位流的第二數(shù)據(jù)通道，該第二數(shù)據(jù)通道產(chǎn)生一個(gè)第二編碼數(shù)據(jù)位流；一個(gè)根據(jù)第三生成多項(xiàng)式G3＝1718修改數(shù)據(jù)位流的第三數(shù)據(jù)通道，該第三數(shù)據(jù)通道產(chǎn)生一個(gè)第三編碼數(shù)據(jù)位流；及信號(hào)處理電路，用于以重復(fù)順序從每個(gè)編碼數(shù)據(jù)位流產(chǎn)生具有本機(jī)代碼率為R＝1/3的編碼輸出數(shù)據(jù)流傳遞一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位，該信號(hào)處理電路可以根據(jù)預(yù)先定義的穿孔模式從編碼的輸出位流中忽略編碼的數(shù)據(jù)位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷積編碼器，其特征在于，所述預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝11/32，可以用矩陣形式表示為111111111111111111111111111111110,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與第一編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第二行與第二編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第三行與第三編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼輸出位流的相關(guān)編碼數(shù)據(jù)位流的一個(gè)相應(yīng)數(shù)據(jù)位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷積編碼器，其特征在于，所述預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝3/8，可以用矩陣形式表示為111110111,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與第一編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第二行與第二編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的第三行與第三編碼數(shù)據(jù)位流相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表在編碼輸出位流的相關(guān)編碼數(shù)據(jù)位流的一個(gè)相應(yīng)數(shù)據(jù)位。
4.一種根據(jù)一個(gè)生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8對(duì)位流進(jìn)行卷積編碼的編碼器電路，其特征在于，該電路遵從一個(gè)預(yù)先定義的穿孔模式產(chǎn)生一個(gè)編碼位流，該編碼器的本機(jī)編碼率R＝1/3。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的編碼器電路，其特征在于，所述預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝11/32，可以用矩陣形式表示為111111111111111111111111111111110,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一個(gè)元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二個(gè)元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三個(gè)元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
6.一種對(duì)位流進(jìn)行卷積編碼的方法，其特征在于，該方法包括接收位流；根據(jù)生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8對(duì)接收的位流進(jìn)行編碼，該編碼產(chǎn)生一個(gè)編碼位流；及輸出該編碼位流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括根據(jù)一個(gè)預(yù)先定義的穿孔模式對(duì)編碼的位序列穿孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述預(yù)先定義的穿孔模式導(dǎo)致編碼率R＝11/32，可以用矩陣形式表示為111111111111111111111111111111110,]]>或用該矩陣的等價(jià)方式表示，其中，矩陣的第一行與生成多項(xiàng)式的第一個(gè)元素相關(guān)，矩陣的第二行與生成多項(xiàng)式的第二個(gè)元素相關(guān)，矩陣的第三行與生成多項(xiàng)式的第三個(gè)元素相關(guān)，矩陣的每一行按前進(jìn)時(shí)間從左到右順序排列，其中，矩陣每一行的每一個(gè)值表示輸出，如果是1，代表省略，如果是0，代表編碼位流的一個(gè)編碼數(shù)據(jù)位。
9.一個(gè)用于卷積編碼位流的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)可以接收位流的處理器；至少一個(gè)可以根據(jù)生成多項(xiàng)式G＝[133 165 171]8對(duì)接收的位流編碼的處理器，該編碼可以產(chǎn)生一個(gè)編碼位流；及至少一個(gè)可輸出該編碼位流的處理器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)可以根據(jù)一個(gè)預(yù)先定義的穿孔模式對(duì)編碼位序列穿孔的處理器。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種用于卷積編碼位流的系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的實(shí)施方式提供了比現(xiàn)有卷積編碼改進(jìn)了的通信系統(tǒng)性能，如建議用于系統(tǒng)中的多帶、正交頻分復(fù)用信號(hào)等。一個(gè)具有本機(jī)編碼率R＝1/3的生成多項(xiàng)式，可結(jié)合支持多個(gè)編碼率的穿孔模式被使用。該卷積編碼器在所有的編碼率時(shí)均顯示了改進(jìn)的性能，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03M13/00GK1722618SQ20051000716
公開(kāi)日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2005年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月23日
發(fā)明者艾瑞克·J·歐賈德 申請(qǐng)人:美國(guó)博通公司