專利名稱：提供自適應(yīng)前向糾錯(cuò)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及設(shè)備，具體地說(shuō)，涉及在通信系統(tǒng)中用于自適應(yīng)地提供最佳的前向糾錯(cuò)的裝置和方法，其中，根據(jù)預(yù)測(cè)的噪聲短脈沖的出現(xiàn)來(lái)進(jìn)行最優(yōu)化。
一種采用數(shù)字編碼視頻、語(yǔ)音和其它數(shù)據(jù)形式的此類專用通信系統(tǒng)是目前由位于伊利諾斯州、Schaumburg的摩托羅拉公司開(kāi)發(fā)的CableCommTM系統(tǒng)。在CableCommTM系統(tǒng)中，使用混合光纖和同軸電纜來(lái)在現(xiàn)有有線電視線路上提供充分的帶寬給接收站，諸如提供給位于(例如)具有有線電視能力的家庭的個(gè)人用戶接入單元。同軸和光纖電纜被進(jìn)一步連接到位于中央位置的光纜終端(稱為“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器”)，在其上駐留有控制、接收和發(fā)射裝置的中央位置。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器裝置可以連接到任何的網(wǎng)絡(luò)或者其它信息源，諸如互聯(lián)網(wǎng)、在線服務(wù)、電話網(wǎng)絡(luò)、和視頻/電影用戶服務(wù)。利用CableCommTM系統(tǒng)，可以在下行流方向上將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射到單個(gè)用戶，或者在上行流方向上從用戶發(fā)射到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器。
在CableCommTM系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，利用64-正交幅度調(diào)制(“QAM”)、以30Mbps(每秒兆比特)的速率，通過(guò)具有在88-860MHz的頻譜中的6Mhz的信道上發(fā)射下行流數(shù)據(jù)。預(yù)料到存在這樣的不對(duì)稱要求相比于上行數(shù)據(jù)傳輸，在下行方向上要發(fā)射顯著的大量數(shù)據(jù)，為上行數(shù)據(jù)發(fā)射提供較少的容量。在從5-42MHz的頻率帶寬中，在5-42MHz的頻率帶寬中，上行信道利用π/4差分正交相移鍵控(π/4-DQPSK)調(diào)制，其中在所述5-42MHz的頻率帶寬中，碼元速率為384k碼元/秒，其中有2比特/碼元。通信系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為具有多點(diǎn)配置，也就是許多終端用戶在上行方向上發(fā)射到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器終端站在下行方向上發(fā)射到終端用戶。通信系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為異步傳輸，用戶獨(dú)立地發(fā)射和接收諸如音頻或文本文件的編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的分組。這種數(shù)據(jù)傳輸類型通常是短脈沖(bursty)，用戶根據(jù)輪詢、競(jìng)爭(zhēng)或其它在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器建立的協(xié)議來(lái)在選擇的信道上以不確定的時(shí)間間隔來(lái)接收或發(fā)射數(shù)據(jù)，而不是在專用或電路交換連接上更多或較少連續(xù)地傳輸同步信息流。
對(duì)于異步數(shù)據(jù)傳輸，為了由接收方進(jìn)行可靠地檢測(cè)，將數(shù)據(jù)組織成可識(shí)別的幀或分組將是所希望的。在CableComTM系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)分組報(bào)頭包括定時(shí)和同步信息以確保精確地接收和解碼數(shù)據(jù)。定時(shí)信息后跟有源信息和應(yīng)用信息，可以對(duì)其進(jìn)行編碼以達(dá)到安全(加密)和檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。前向糾錯(cuò)校驗(yàn)和信息(以比特形式附加到源信息或應(yīng)用信息上)允許在接收端進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。
傳輸信道的損傷(impairment)和在通信設(shè)備中的錯(cuò)誤不可避免地產(chǎn)生一比特或更多比特的錯(cuò)誤，(當(dāng)出現(xiàn)在傳輸字的信息部分中時(shí)將是最麻煩的)，因此，最好是在接收端進(jìn)行檢測(cè)，并且如果可能則在接收端在解碼過(guò)程中進(jìn)行糾錯(cuò)。檢錯(cuò)和糾錯(cuò)(稱為前向糾錯(cuò))的基本前提是除了信息之外，還傳輸稱為檢驗(yàn)比特(或校驗(yàn)字節(jié)、校驗(yàn)和比特或者前向糾錯(cuò)比特)的附加比特。前向糾錯(cuò)要求將比僅僅傳輸信息所必需的更多比特附加到傳輸字上，使得能夠在接收端進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)處理。
由于包括糾錯(cuò)信息而出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題是這種附加增加了整個(gè)字或分組大小，增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)開(kāi)銷，從而相應(yīng)地降低了數(shù)據(jù)吞吐量。同樣，由于包括糾錯(cuò)信息通常增加了系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間或者延遲，因?yàn)樵诮邮斩私獯a校驗(yàn)和字時(shí)進(jìn)行的檢錯(cuò)和如果必要時(shí)糾錯(cuò)過(guò)程消耗了額外的時(shí)間。為了將額外的系統(tǒng)開(kāi)銷至少限制到一定程度，選擇可以糾正的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤數(shù)目(稱為前向糾錯(cuò)能力)來(lái)滿足通信系統(tǒng)的要求的性能。然而，系統(tǒng)引起的開(kāi)銷量直接正比于選擇的前向糾錯(cuò)能力?？赡苡羞@樣的情形，諸如低噪聲條件，其中前向糾錯(cuò)能力“過(guò)剩”，因此，通過(guò)降低前向糾錯(cuò)能力可以達(dá)到較高的數(shù)據(jù)吞吐量。但是，糾錯(cuò)能力不足時(shí)，由于糾錯(cuò)方案不能對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中的錯(cuò)誤進(jìn)行糾錯(cuò)，需要重傳輸不可糾正的字，導(dǎo)致系統(tǒng)的整個(gè)吞吐量性能下降。理想地，應(yīng)用的糾正能力需要與通信信道的損傷等級(jí)匹配。已經(jīng)知道有各種現(xiàn)有技術(shù)的方法提供了糾錯(cuò)能力。然而，這些方法通常僅利用固定的糾錯(cuò)能力，不考慮信道的特定噪聲條件以及當(dāng)提供了低噪聲條件時(shí)增加數(shù)據(jù)吞吐量和較低響應(yīng)等待時(shí)間的可能。
由于信道上的損傷或噪聲水平可隨時(shí)間變化，要求可修改的和靈活的糾錯(cuò)能力來(lái)提供充分的糾錯(cuò)，以精確地接收數(shù)據(jù)，同時(shí)使為增加的數(shù)據(jù)吞吐量的系統(tǒng)開(kāi)銷最小。轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國(guó)專利5,699,365提供了有限度的自適應(yīng)和靈活的糾錯(cuò)能力。在該專利中公開(kāi)的裝置和方法監(jiān)視通信信道的參數(shù)，然后將實(shí)際的參數(shù)值與閾值進(jìn)行比較。如果監(jiān)視的參數(shù)不在閾值之內(nèi)，將附加程度的前向糾錯(cuò)加到發(fā)射的比特流上。不利的是，這種現(xiàn)有的機(jī)制缺少這樣的能力定量地確定在給定通信信道上以給定時(shí)間來(lái)施加最佳的前向糾錯(cuò)能力。現(xiàn)有技術(shù)集中于修訂前向糾錯(cuò)參數(shù)，得到錯(cuò)誤項(xiàng)，例如比特錯(cuò)誤、分組錯(cuò)誤、幀錯(cuò)誤等。而且，這種措施通過(guò)逐漸地適應(yīng)新的噪聲條件來(lái)達(dá)到最好的方案，它沒(méi)有對(duì)最好的前向糾錯(cuò)配置進(jìn)行即時(shí)估計(jì)。本發(fā)明解決了這種問(wèn)題，其給噪聲進(jìn)行特征化，且分析噪聲特性以為前向糾錯(cuò)選擇優(yōu)化的參數(shù)。本發(fā)明不是依賴于必須隨時(shí)間而變化的傳統(tǒng)反饋控制環(huán)路。
如上所述，存在對(duì)一種方法和裝置的需要在通信系統(tǒng)中，當(dāng)通信信道上出現(xiàn)短脈沖或脈沖噪聲時(shí)，例如在信道上突然出現(xiàn)然后又突然消失的、具有相對(duì)短的持續(xù)時(shí)間的噪聲時(shí)，提供自適應(yīng)前向糾錯(cuò)。幾種此類噪聲短脈沖短脈沖可能以快速連續(xù)的方式出現(xiàn)，在此之后信道將在一期間內(nèi)無(wú)噪聲。一些現(xiàn)有的技術(shù)可能需要相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)適應(yīng)噪聲短脈沖短脈沖及在短脈沖過(guò)后恢復(fù)。根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法確定持續(xù)時(shí)間以及噪聲短脈沖期間的統(tǒng)計(jì)特征，然后確定要求用來(lái)克服噪聲影響的最佳前向糾錯(cuò)參數(shù)。因此，本發(fā)明提供了在動(dòng)態(tài)變化的噪聲環(huán)境中提供改善的前向糾錯(cuò)。采用統(tǒng)計(jì)技術(shù)來(lái)建立前向糾錯(cuò)參數(shù)，從而改善前向糾錯(cuò)參數(shù)優(yōu)化(由于改善了噪聲特性)，同時(shí)使系統(tǒng)開(kāi)銷和等待時(shí)間最小，因而增加了數(shù)據(jù)吞吐量。有利地是，本發(fā)明的裝置和方法可預(yù)測(cè)地響應(yīng)通信信道上的、與噪聲相關(guān)的條件的改變，并且根據(jù)那些預(yù)測(cè)來(lái)建立最佳的前向糾錯(cuò)能力。


圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的通信系統(tǒng)100的方框圖。通信系統(tǒng)100包括主站101(在一個(gè)實(shí)施例中為主收發(fā)機(jī))，經(jīng)通信介質(zhì)115連接到多個(gè)次級(jí)站110，112，114和116(在一個(gè)實(shí)施例中為收發(fā)機(jī))。在優(yōu)選實(shí)施例中，通信介質(zhì)115為混合光纖和同軸電纜。正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知，在其它實(shí)施例中，通信介質(zhì)可以是同軸電纜、光纜、雙絞銅線等，也可以是包括空中、大氣或者用于無(wú)線和衛(wèi)星的通信的空間。主站101也連接到網(wǎng)絡(luò)105，其可包括諸如互聯(lián)網(wǎng)、在線服務(wù)、電話和有線電視網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字分組網(wǎng)絡(luò)和其它通信網(wǎng)絡(luò)。在其它實(shí)施例中，次級(jí)站110，112，114和116可以連接到不止一個(gè)主站，并且可以進(jìn)一步通過(guò)諸如上面提到的多個(gè)通信介質(zhì)連接到每一個(gè)主站。同樣，網(wǎng)絡(luò)105并不是本發(fā)明所要求的必須部件，因?yàn)榭梢圆捎闷渌ㄐ沤橘|(zhì)115來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的原理。
在優(yōu)選實(shí)施例中，通信介質(zhì)115具有或者支持多個(gè)通信信道。為了容易進(jìn)行說(shuō)明，主站101在其上發(fā)射信息信號(hào)或者其它數(shù)據(jù)到諸如次級(jí)站114的次級(jí)站的通信信道被稱為下行信道。類似地，將次級(jí)站114在其上發(fā)射信息信號(hào)或其它數(shù)據(jù)到主站101的通信信道稱為上行通信信道。正如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知，上行和下行信道可以是相同的物理信道(例如，通過(guò)使用時(shí)分或頻分或者碼分多址)或者可以是單獨(dú)的物理信道。如上所述，在CableCommTMSystem的優(yōu)選實(shí)施例中，通信介質(zhì)為混合光線同軸電纜，下行信道的頻譜為88-860MHz，上行信道的頻譜為5-42MHz。
根據(jù)本發(fā)明的特定應(yīng)用，主站101可以是簡(jiǎn)單的發(fā)射機(jī)，用于與次級(jí)站110，112，114和116中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信。在另一個(gè)實(shí)施例中，主站101可以是雙向收發(fā)機(jī)，用于與次級(jí)站110，112，114和116進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信。在主站101是CableCommTMSystem的部件的實(shí)施例中，主站101包括多個(gè)處理器、存儲(chǔ)單元和發(fā)射機(jī)，用于與次級(jí)站110，112，114和116中的每一個(gè)進(jìn)行雙向通信，以在上行和下行方向上提供不同的信號(hào)。多個(gè)處理器提供了與上行和下行數(shù)據(jù)協(xié)議相關(guān)的功能，諸如發(fā)送輪詢消息或確認(rèn)消息。實(shí)質(zhì)上，處理器控制與主站101相關(guān)的各種功能。每一個(gè)接收機(jī)可包括可從伊利諾斯州的摩托羅拉公司獲得的摩托羅拉68302處理器、摩托羅拉56000系列數(shù)字信號(hào)處理器、ZIF SYN集成電路、和可從位于加利福尼亞的Milpitas的LSI Logic公司獲得的LSI LogicL64714(Reed-Slomon解碼器)，用于對(duì)前向糾錯(cuò)和循環(huán)冗余校驗(yàn)字節(jié)進(jìn)行解調(diào)和解碼。在優(yōu)選實(shí)施例中，同樣根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能，每一個(gè)發(fā)射機(jī)可包括摩托羅拉68302處理器、摩托羅拉56000系列數(shù)字信號(hào)處理器、ZIF SYN集成電路、和LSI Logic L64714(Reed-Slomon解碼器)，用于對(duì)前向糾錯(cuò)和循環(huán)冗余校驗(yàn)調(diào)制和編碼。因此，如在此的使用，不管專用硬件實(shí)現(xiàn)如何以及是否可能實(shí)現(xiàn)或不實(shí)現(xiàn)的附加特征，主站101可執(zhí)行所有的數(shù)據(jù)和其它信號(hào)接收和發(fā)射功能。最后，主站包括網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備(其在本技術(shù)領(lǐng)域中是公知的)，用于在那些提供了網(wǎng)絡(luò)105的實(shí)施例中與網(wǎng)絡(luò)105連接。可以參考一般轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利5,699,365(如上所述)，得到如在CableCommTMSystem中使用一樣的主站101的附加詳細(xì)信息。
同樣，每一個(gè)次級(jí)站110，112，114和116包括處理器和存儲(chǔ)器單元，用于經(jīng)通信介質(zhì)115接收和發(fā)送雙向通信?？梢詫⒚恳粋€(gè)次級(jí)站連接到數(shù)據(jù)終端裝置，用于處理次級(jí)站接收到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，次級(jí)站110，112，114和116的組件執(zhí)行這樣的功能，如QAM解調(diào)和前向糾錯(cuò)解碼(用于下行信號(hào))，QPSK調(diào)制和前向糾錯(cuò)編碼(用于上行信號(hào))，和發(fā)射電平(level)及頻率調(diào)整，而與特定硬件實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)。在優(yōu)選實(shí)施例中，用于控制次級(jí)站110，112，114和116中的每一個(gè)的處理器為摩托羅拉的M68302處理器(也就是公知的集成多協(xié)議處理器)，包括相關(guān)存儲(chǔ)器。處理器連接到Ethernet端口或者RS232接口，用于連接計(jì)算機(jī)、工作站或其它數(shù)據(jù)終端裝置。處理器也連接到信道接口單元，用于通過(guò)通信介質(zhì)115進(jìn)行通信。根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能，信道接口單元包括摩托羅拉68HC11集成電路、ZIFSYN集成電路、Broadeom BCM 3100 QAMLink集成電路(可從位于加利福尼亞的Irvine的Broadcom公司獲得)、摩托羅拉的TxMod集成電路、和LSI Logic L64711和L64714集成電路，用于執(zhí)行前述的功能。一般地，可以查閱轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利5,699,365，獲得如在CableCommTMSystem應(yīng)用中使用的次級(jí)站110，112，114和116的附加的詳細(xì)細(xì)節(jié)。
如上所述，在優(yōu)選的CableCommTMSystem系統(tǒng)中的通信介質(zhì)的上行信道處于5和42MHz之間的頻率范圍，并且可能易受來(lái)自多個(gè)噪聲源的干擾影響。類似地，無(wú)線通信系統(tǒng)受到以隨機(jī)和不可預(yù)測(cè)的方式干擾信道的噪聲源的影響。優(yōu)選地，在通信信道上，例如在與優(yōu)選實(shí)施例相關(guān)的上行信道上，采用前向糾錯(cuò)以補(bǔ)償由噪聲引起的數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤或其它失真。前向糾錯(cuò)包括糾錯(cuò)碼，其被附加到信息比特或應(yīng)用比特上以允許接收機(jī)檢測(cè)和糾正可能已經(jīng)在數(shù)據(jù)傳輸期間出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤類型和大小。諸如次級(jí)站112的發(fā)射單元從信息數(shù)據(jù)中生成糾錯(cuò)碼，并且將糾錯(cuò)碼附加到信息數(shù)據(jù)上進(jìn)行傳輸。諸如主站101的接收單元使用糾錯(cuò)碼來(lái)檢測(cè)在信息數(shù)據(jù)中接收到的錯(cuò)誤，并且糾正糾錯(cuò)比特(或字節(jié))的數(shù)目所允許的檢測(cè)到的錯(cuò)誤。因此，在接收數(shù)據(jù)之前，接收單元必須知道在發(fā)射機(jī)處采用的糾錯(cuò)碼類型，以在接收機(jī)處完成正確地解碼和糾錯(cuò)。在以固定周期間隔或者以與通信鏈路的質(zhì)量的改變一致的不規(guī)則間隔出現(xiàn)的參數(shù)交換消息期間，可以用現(xiàn)有的裝置來(lái)完成前向糾錯(cuò)信息的交換。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例允許為前向糾錯(cuò)優(yōu)化Reed-Solomn糾錯(cuò)碼，諸如在上行信道中使用。下行信道使用帶有可變交織器的Reed-Solomn糾錯(cuò)碼。Reed-Solomn糾錯(cuò)碼是塊糾錯(cuò)碼，其中通過(guò)固定大小的塊數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算糾錯(cuò)碼。通常，由參數(shù)對(duì)(n，k)來(lái)規(guī)定Reed-Solomn碼，其中“n”為碼字大小，“k”為塊大小(也就是信息字節(jié)數(shù)目)。因此，n字節(jié)的碼字由k個(gè)信息字節(jié)加上n-k個(gè)糾錯(cuò)碼字節(jié)組成?？梢杂蒖eed-Solomn碼糾錯(cuò)的最大數(shù)目的碼元錯(cuò)誤(其中，碼元通常是8比特的字節(jié))t＝(n-k)/2。一種經(jīng)常使用的Reed-Solomn碼為(128，122)碼，其中碼字大小為128字節(jié)，每一個(gè)碼字包括122個(gè)信息字節(jié)和6個(gè)糾錯(cuò)碼字節(jié)。因此，對(duì)這種數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的解碼器可以糾正128個(gè)字節(jié)的碼字中的多達(dá)三個(gè)不同的錯(cuò)誤字節(jié)。顯然，這意味著三個(gè)錯(cuò)誤字節(jié)不需要位于連續(xù)的字節(jié)中?？梢詫⒈景l(fā)明的教導(dǎo)應(yīng)用到其它的糾錯(cuò)碼上，諸如其他的塊碼或結(jié)合鏈接碼(concatentated code)一起使用的塊碼。
在典型的現(xiàn)有技術(shù)的前向糾錯(cuò)實(shí)現(xiàn)中，將前向糾錯(cuò)參數(shù)設(shè)定為預(yù)定的和固定的值，以補(bǔ)償在通信信道上預(yù)見(jiàn)到的噪聲的特定電平。如果噪聲電平增加超過(guò)了預(yù)期電平，前向糾錯(cuò)方案將無(wú)法糾正所有的傳輸錯(cuò)誤。因此，必須重新傳輸破壞的數(shù)據(jù)，或者在最壞的情況下，通信信道不再可用。由于重新傳輸時(shí)間，導(dǎo)致數(shù)據(jù)吞吐量顯著地下降，或者在最壞情況下，數(shù)據(jù)吞吐量被消除。類似地，如果噪聲電平降低到低于預(yù)期電平，由于傳輸了不需要的太多糾錯(cuò)字節(jié)，實(shí)際的數(shù)據(jù)吞吐量將低于信道支持的最大的吞吐量。
建立前向糾錯(cuò)參數(shù)要求平衡糾錯(cuò)碼所添加的系統(tǒng)開(kāi)銷量(因?yàn)榧m錯(cuò)碼使用本可以用來(lái)傳輸信息的帶寬，因而降低了信息吞吐量)和由于信道條件而需要的糾錯(cuò)數(shù)量(其可用于通過(guò)避免重傳輸來(lái)增加數(shù)據(jù)吞吐量)。在最佳的情況中，為了使在給定通信信道上的信息吞吐量最大，糾錯(cuò)碼利用足夠精確的糾錯(cuò)來(lái)不多也不少地補(bǔ)償存在的噪聲電平。太強(qiáng)的糾錯(cuò)能力將降低吞吐量，因?yàn)檫^(guò)多地傳輸了不需要的糾錯(cuò)碼的系統(tǒng)開(kāi)銷。不足的前向糾錯(cuò)能力也降低吞吐量，因?yàn)橛捎谥貍鬏斀邮盏桨l(fā)生錯(cuò)誤的信息產(chǎn)生了系統(tǒng)開(kāi)銷。然而，通信信道上的噪聲電平隨時(shí)間而變化，因此，提出在任何給定的時(shí)間，選擇比最佳情況少的固定的一組前向糾錯(cuò)參數(shù)。如上所述，一種現(xiàn)有的方法選擇固定的一組前向糾錯(cuò)參數(shù)來(lái)補(bǔ)償?shù)湫偷幕蝾A(yù)期的噪聲電平，但是當(dāng)噪聲超過(guò)規(guī)定的閾值時(shí)停止使用通信信道。顯然，在可用的通信信道的數(shù)目有限的情況下，這種現(xiàn)有技術(shù)的方法使用固定的糾錯(cuò)碼參數(shù)不是最佳的。而且，重要的是使通信裝置(例如，通信系統(tǒng)的接收機(jī))引入的吞吐量延遲或等待時(shí)間(latency)最小。例如，可以將輪詢協(xié)議中的吞吐量延遲定義為在前向糾錯(cuò)碼之前發(fā)送輪詢消息與接收對(duì)在前向糾錯(cuò)解碼之后的輪詢消息的響應(yīng)之間的時(shí)間。通常，由于用于糾錯(cuò)編碼和解碼的處理和計(jì)算時(shí)間要求而導(dǎo)致前向糾錯(cuò)碼在通信裝置中引入附加的吞吐量延遲。吞吐量延遲量通常正比于碼的糾錯(cuò)能力。例如，交織/解交織過(guò)程引入的延遲正比于交織深度，Reed-Solomn編碼/解碼過(guò)程引入的延遲正比于碼字大小和糾錯(cuò)字節(jié)的數(shù)目。而且，當(dāng)利用塊前向糾錯(cuò)碼時(shí)，必須在完成解碼之前接收到整個(gè)碼塊，因此，不可能在接收到最后比特之前處理傳輸?shù)牡谝槐忍亍?br> 如下面更加詳細(xì)的介紹，本發(fā)明的方法和裝置提供了一種技術(shù)，其根據(jù)預(yù)測(cè)的噪聲短脈沖持續(xù)時(shí)間噪聲短脈沖干擾或出現(xiàn)的速率來(lái)改變兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)通信站之間的通信信道中的前向糾錯(cuò)參數(shù)。所述噪聲短脈沖的持續(xù)時(shí)間和速率的預(yù)測(cè)是根據(jù)收集到的采樣值和從接收到的錯(cuò)誤矢量幅度計(jì)算出的統(tǒng)計(jì)特征來(lái)進(jìn)行的。當(dāng)前向糾錯(cuò)配置參數(shù)動(dòng)態(tài)改變時(shí)，在接收和發(fā)射站之間傳送它們。
將應(yīng)用了本發(fā)明教導(dǎo)的數(shù)據(jù)流劃分成多個(gè)前向糾錯(cuò)幀，也稱為碼字。每一個(gè)碼字被進(jìn)一步劃分成兩部分將信息傳送到接收站并且在出錯(cuò)的情況下進(jìn)行糾正的應(yīng)用或信息數(shù)據(jù)，和允許接收站檢測(cè)和糾正應(yīng)用或信息數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤的糾錯(cuò)部分。碼字的糾錯(cuò)部分也稱為糾正字節(jié)、校驗(yàn)字節(jié)、或校驗(yàn)和。可以通過(guò)增加糾錯(cuò)字節(jié)的數(shù)目、降低整個(gè)碼字長(zhǎng)度，或者都執(zhí)行這些操作來(lái)增加任何前向糾錯(cuò)方案的糾正能力。然而，增加前向糾錯(cuò)能力，降低了最大的信道數(shù)據(jù)吞吐量，結(jié)果增加了糾錯(cuò)系統(tǒng)開(kāi)銷字節(jié)的數(shù)目。類似地，降低前向糾錯(cuò)能力，增加了最大的信道數(shù)據(jù)吞吐量，因?yàn)榻档土饲跋蚣m錯(cuò)系統(tǒng)開(kāi)銷。最后，不論何時(shí)降低糾錯(cuò)字節(jié)的數(shù)目或者碼字長(zhǎng)度，都降低等待時(shí)間。在速率和噪聲的持續(xù)時(shí)間突發(fā)的理想情況中，在通信信道中的破壞數(shù)據(jù)比特是事先已知的并且是不變的，兩個(gè)前向糾錯(cuò)參數(shù)碼字長(zhǎng)度(CW_LENGTH)和糾錯(cuò)的字節(jié)數(shù)目(CB_LENGTH)計(jì)算如下CW_LENGTH＝(每一個(gè)噪聲短脈沖開(kāi)始之間的比特?cái)?shù)目)/8方程(1)CB_LENGTH＝2*(ROUND_UP((每一噪聲短脈沖一比特存在的持續(xù)時(shí)間)/8+1) 方程(2)根據(jù)方程(1)，CW_LENGTH等于噪聲短脈沖短脈沖周期，定義為在連續(xù)的短脈沖的開(kāi)始之間出現(xiàn)的字節(jié)數(shù)目。使用CW_LENGTH的這個(gè)值，確保了每一個(gè)碼字僅僅被單個(gè)噪聲短脈沖中斷。計(jì)算糾錯(cuò)字節(jié)的數(shù)目(CB_LENGTH)以確保在噪聲短脈沖持續(xù)期間糾正出現(xiàn)的所有錯(cuò)誤字節(jié)，并且在方程(2)中給出。Reed-Solomn前向糾錯(cuò)算法對(duì)整個(gè)字節(jié)進(jìn)行操作。如果噪聲短脈沖短脈沖跨越一字節(jié)中的單個(gè)比特，則認(rèn)為整個(gè)字節(jié)被破壞。因此，計(jì)算的CB_LENGTH必須考慮沒(méi)有確切地開(kāi)始和結(jié)束于字節(jié)邊界的噪聲短脈沖短脈沖。(ROUND_UP函數(shù)和“+1”糾正此類噪聲/字節(jié)失調(diào)。)要求乘以兩個(gè)因子，因?yàn)镽eed-Solomn前向糾錯(cuò)算法要求多達(dá)要糾正的信息字節(jié)數(shù)目的兩倍的多個(gè)校驗(yàn)字節(jié)。根據(jù)這些方程，通信介質(zhì)115支持在每一個(gè)碼字傳輸期間傳輸(CW_LENGTH-CB_LENGTH)的信息或應(yīng)用數(shù)據(jù)，后面有等于CB_LENGTH的糾錯(cuò)字節(jié)的數(shù)目。當(dāng)然，噪聲短脈沖短脈沖持續(xù)時(shí)間和周期既沒(méi)有事先知道，也不是不變的，因此，必須根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)對(duì)它們進(jìn)行統(tǒng)計(jì)估計(jì)。
本發(fā)明通過(guò)使用接收機(jī)的限幅函數(shù)(slicer function)(在此，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字比特流)提供的錯(cuò)誤矢量幅度(也稱為限幅錯(cuò)誤)來(lái)確定噪聲短脈沖短脈沖的持續(xù)時(shí)間和周期。錯(cuò)誤矢量幅度代表與解碼數(shù)字信號(hào)成模擬信號(hào)相關(guān)的噪聲引起的錯(cuò)誤。本質(zhì)上，該錯(cuò)誤值代表實(shí)際上正確地解碼特定數(shù)字比特的不確定性。由于噪聲出現(xiàn)在信道上，總是存在一些可能性由于在傳輸期間引入了加性信道噪聲，被解碼為1的數(shù)字比特實(shí)際上被傳輸為零。錯(cuò)誤矢量幅度表示這種錯(cuò)誤的程度。確定的錯(cuò)誤矢量幅度值被用來(lái)連續(xù)地產(chǎn)生更新的統(tǒng)計(jì)均值和協(xié)方差估計(jì)，該估計(jì)統(tǒng)計(jì)地描述噪聲短脈沖短脈沖的持續(xù)時(shí)間和周期，這樣的統(tǒng)計(jì)被用來(lái)計(jì)算最佳的前向糾錯(cuò)參數(shù)。在一種實(shí)現(xiàn)中，本發(fā)明的教導(dǎo)可以將吞吐量效率提高多達(dá)25％。雖然該算法要求的錯(cuò)誤矢量幅度計(jì)算不是大多數(shù)商業(yè)上的成品(COTS)接收機(jī)芯片提供的一般度量，存在其它的機(jī)會(huì)來(lái)產(chǎn)生這種度量。特別地，以諸如摩托羅拉56003的可編程數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)的接收機(jī)允許在比特限幅函數(shù)期間對(duì)錯(cuò)誤矢量幅度計(jì)算進(jìn)行編程。類似地，在專用集成電路(ASIC)中實(shí)現(xiàn)的接收機(jī)也允許通過(guò)將該函數(shù)設(shè)計(jì)到ASIC中來(lái)實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤矢量幅度計(jì)算。
根據(jù)錯(cuò)誤矢量幅度，當(dāng)滿足兩個(gè)條件時(shí)，聲明噪聲短脈沖短脈沖。首先，錯(cuò)誤矢量幅度必須超過(guò)可能將錯(cuò)誤引入到數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的閾值(EVMmax)。錯(cuò)誤矢量幅度低于閾值，被認(rèn)為是由噪聲短脈沖短脈沖產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)上的不顯著，因此不可能導(dǎo)致在傳輸數(shù)據(jù)中發(fā)生錯(cuò)誤。值EVMmax被選擇為在通信介質(zhì)115種采用的調(diào)制類型以及系統(tǒng)用戶可以忍受的最大允許誤碼率的函數(shù)。例如，如果通信信道使用16QAM調(diào)制，且最大允許誤碼率為1×10-6，則最大錯(cuò)誤矢量幅度將大約為21dB。在通信教材中，包括在Herinrich Meyr，Marc Moeneclaey，和Stefan A.Fechtel所著的，紐約的John Wiley和Sons公司在1998年發(fā)表的“Digital Communication Receivers-Synchronization，ChannelEstimation，and Signal Processing”中，可容易地獲得示出用于不同調(diào)制類型的誤碼率和錯(cuò)誤矢量幅度之間的關(guān)系的曲線。
其次，測(cè)量的錯(cuò)誤矢量幅度必須反映相對(duì)過(guò)去值的突然增加。施加這個(gè)條件是因?yàn)?，本發(fā)明的前向糾錯(cuò)算法更好地適合糾正由噪聲引起的短脈沖錯(cuò)誤，而不是糾正隨機(jī)分布的比特錯(cuò)誤，盡管通過(guò)使用本發(fā)明得到了對(duì)隨機(jī)分布的噪聲的一些改進(jìn)。為了估計(jì)是否滿足第二條件，本發(fā)明計(jì)算錯(cuò)誤矢量幅度的兩個(gè)限幅窗口均值。參見(jiàn)圖2，水平坐標(biāo)代表時(shí)間，每一個(gè)垂直散列符號(hào)(hash mark)識(shí)別收集錯(cuò)誤矢量幅度的時(shí)間。一個(gè)限幅窗口代表在沒(méi)有噪聲短脈沖短脈沖時(shí)的平均值或者期望的錯(cuò)誤矢量幅度(圖2中，稱為EVMfloor值)。可以在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)計(jì)算這個(gè)參數(shù)的初始值。如圖所示，在錯(cuò)誤矢量幅度采樣值n和m-1之間計(jì)算EVMfloor值。第二限幅窗口是測(cè)試窗口，在此窗口中，平均多個(gè)測(cè)量到的錯(cuò)誤矢量幅度以確定是否出現(xiàn)噪聲短脈沖短脈沖(在圖2中，稱為EVMtest值)。在采樣窗口期間，例如在采樣值m和p之間，在給定的采樣時(shí)間上沒(méi)有出現(xiàn)短脈沖，則使用第m個(gè)采樣值來(lái)重新計(jì)算錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)。因此，使用從采樣值(n+1)到采樣值m的EVM值來(lái)重新計(jì)算EVMfloor值(記住，這是一個(gè)平均值)。EVMfloor值的計(jì)算是具有固定長(zhǎng)度的限幅窗口；當(dāng)后來(lái)的值被加到右邊時(shí)，從左邊撤出采樣值。在另一個(gè)實(shí)施例中，EVMfloor采樣窗口大小是可以變化的。同樣，如果在EVMtest采樣窗口(記住，這也是一個(gè)平均值)沒(méi)有檢測(cè)到噪聲短脈沖短脈沖，則使用采樣值(m+1)，(m+2)...，(p+1)來(lái)重新計(jì)算EVMtest采樣窗口。兩個(gè)限幅窗口持續(xù)時(shí)間(在其上對(duì)值進(jìn)行平均)可以與單個(gè)采樣值一樣長(zhǎng)或一樣短。
在本發(fā)明的操作中，將在采樣時(shí)刻m，(m+1)，(m+2)，...，p確定的每一個(gè)EVMtest值與EVMfloor值加上小的△值或協(xié)方差值進(jìn)行比較。也將EVMtest值與上面提到的閾值EVMmax進(jìn)行比較。如果兩種測(cè)試都是肯定的，則聲明存在噪聲短脈沖短脈沖。
一旦聲明了噪聲短脈沖短脈沖，噪聲短脈沖短脈沖(單位為比特)的持續(xù)時(shí)間和連續(xù)短脈沖(單位也為比特)的開(kāi)始之間的周期被測(cè)量作為向右限幅的EVMtest窗口。然后，計(jì)算短脈沖持續(xù)時(shí)間和周期的平均值和協(xié)方差，根據(jù)上面的方程(1)和(2)來(lái)從中導(dǎo)出最佳的CW_LENGTH和CB_LENGTH。特別地，一旦計(jì)算了均值和協(xié)方差，且為短脈沖持續(xù)時(shí)間和周期假設(shè)了概率密度函數(shù)(PDF)(通常使用正態(tài)分布)，可以計(jì)算將糾正所有短脈沖的CW_LENGTH和CB_LENGTH值的概率。例如，如果希望糾正95％的噪聲錯(cuò)誤，噪聲持續(xù)時(shí)間的PDF將得出噪聲持續(xù)時(shí)間值“X”，對(duì)于該值，對(duì)應(yīng)于等于或少于95％的噪聲引起的錯(cuò)誤。類似地，噪聲到達(dá)周期(或噪聲短脈沖短脈沖周期)的PDF將得出噪聲持續(xù)時(shí)間值“Y”，對(duì)于該值，對(duì)應(yīng)于等于或大于95％的周期。然后，根據(jù)X和Y值，使用方程(1)和(2)來(lái)計(jì)算CW_LENGTH和CB_LENGTH。相反，可以選擇希望的置信度，然后，根據(jù)均值和協(xié)方差值以及假設(shè)的概率密度函數(shù)來(lái)計(jì)算CW_LENGTH和CB_LENGTH，以獲得概率。(參見(jiàn)由羅伯特V.霍格和艾洛特A.塔尼斯所著的、由紐約的Macmillan出版社1983年出版的“Probability and Statistical Inference(概率和統(tǒng)計(jì)推理)-第二版”的5.3-5.5節(jié)，獲得完整的關(guān)于置信間隔及其計(jì)算的說(shuō)明。)圖3是采用本發(fā)明教導(dǎo)的接收機(jī)140的方框圖。通過(guò)通信介質(zhì)115傳送的通信信號(hào)被輸入到模擬前端(例如，包括如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的濾波器、放大器、調(diào)諧器)。從模擬前端輸出的模擬信號(hào)142被輸入到信號(hào)處理模塊144(例如，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、匹配濾波器、相位解旋轉(zhuǎn)器、和比特限幅器)。信號(hào)處理器144產(chǎn)生的比特流被輸入到下面將要討論的前向糾錯(cuò)處理器146。在一個(gè)實(shí)施例中，均使用數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理器144和前向糾錯(cuò)處理器146。前向糾錯(cuò)處理器146使用附加到接收的碼字上的校驗(yàn)和字節(jié)來(lái)產(chǎn)生并且輸出糾正的比特流。接收機(jī)140也確定錯(cuò)誤矢量幅度值，并且根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)來(lái)計(jì)算最佳的前向糾錯(cuò)參數(shù)。反過(guò)來(lái)看信號(hào)處理器144，從其中將錯(cuò)誤矢量幅度輸出到短脈沖處理單元148。如圖2所示，在每一采樣時(shí)間內(nèi)，在信號(hào)處理器144的比特限幅部分中導(dǎo)出錯(cuò)誤矢量幅度。將在短脈沖處理單元148內(nèi)確定的噪聲短脈沖持續(xù)時(shí)間和短脈沖周期(將在下面進(jìn)一步的討論)輸入到前向糾錯(cuò)參數(shù)優(yōu)化器150。下面將結(jié)合圖6介紹前向糾錯(cuò)參數(shù)優(yōu)化器150的詳細(xì)情況。給前向糾錯(cuò)優(yōu)化器150輸入置信度值，用戶計(jì)算最佳參數(shù)。優(yōu)化的前向糾錯(cuò)參數(shù)(CW_LENGTH和CB_LENGTH)被輸入到發(fā)射機(jī)152，并且被通過(guò)通信介質(zhì)115發(fā)射，以實(shí)現(xiàn)與接收機(jī)140通信的發(fā)射機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)流。優(yōu)化的前向糾錯(cuò)參數(shù)也被輸入到前向糾錯(cuò)處理器146，以實(shí)現(xiàn)對(duì)接收到的比特流進(jìn)行糾正。
圖4和5說(shuō)明了在短脈沖處理單元148內(nèi)實(shí)現(xiàn)的流程，用于識(shí)別短脈沖的出現(xiàn)，確定短脈沖周期(圖4)，和確定短脈沖持續(xù)時(shí)間(圖5)。下面定義了一些值，也說(shuō)明了它們?cè)趫D4和5中的用途錯(cuò)誤矢量幅度測(cè)試值(EVMtest)在測(cè)試窗口內(nèi)也就是當(dāng)系統(tǒng)試圖確定是否已經(jīng)發(fā)生噪聲短脈沖短脈沖時(shí)的平均錯(cuò)誤矢量幅度。
錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)值(EVMfloor)當(dāng)沒(méi)有噪聲短脈沖短脈沖時(shí)的平均錯(cuò)誤矢量幅度。
錯(cuò)誤矢量幅度最大值(EVMmax)為了達(dá)到規(guī)定誤碼率，對(duì)于給定的調(diào)制類型可以忍受的最大錯(cuò)誤矢量幅度值。
錯(cuò)誤矢量幅度短脈沖值(EVMburst)在噪聲短脈沖短脈沖期間的平均錯(cuò)誤矢量幅度。
Δ防止在圖4的短脈沖搜索狀態(tài)和圖5的短脈沖處理狀態(tài)之間的不必要的和無(wú)效的切換(toggling)的滯后項(xiàng)。
圖4的流程開(kāi)始于步驟170(表示開(kāi)始的噪聲短脈沖短脈沖搜索狀態(tài))，后面跟著步驟171，在此，處信號(hào)處理器144輸入新的錯(cuò)誤矢量幅度采樣值(第p個(gè)采樣值)。記住，如圖2所示，在每一個(gè)采樣值或碼元遞增時(shí)得到錯(cuò)誤矢量幅度采樣值。以信號(hào)傳送波特率或碼元速率來(lái)計(jì)算錯(cuò)誤矢量幅度采樣值。在一個(gè)實(shí)施例中，傳送波特率為384千波特，導(dǎo)致錯(cuò)誤矢量幅度采樣速率為384千波特；然而，可以支持任何的碼元速率，如果在信號(hào)處理器144中提供了足夠的功率來(lái)支持以這種碼元速率進(jìn)行計(jì)算。然后，流程轉(zhuǎn)到步驟172，在此步驟，遞增短脈沖周期計(jì)數(shù)器。短脈沖周期計(jì)數(shù)器的值代表自上一次短脈沖開(kāi)始起的采樣或碼元周期的數(shù)目。在步驟174，在步驟171輸入的錯(cuò)誤矢量幅度采樣值被加到先前的錯(cuò)誤矢量幅度采樣值，并且計(jì)算平均值，表示在圖2所示的限幅窗口上的錯(cuò)誤矢量測(cè)試值(平均值)。注意，EVM測(cè)試窗口的長(zhǎng)度可以僅僅是圖2示出的一個(gè)采樣值或者幾個(gè)采樣值的平均值。在決定步驟176，將計(jì)算出的錯(cuò)誤矢量幅度測(cè)試值和錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)平均值(代表通信介質(zhì)115上沒(méi)有噪聲的錯(cuò)誤矢量平均或預(yù)期值)與Δ數(shù)值之和進(jìn)行比較。如果錯(cuò)誤矢量測(cè)試值小于錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)與Δ值之和，則沒(méi)有噪聲短脈沖，流程轉(zhuǎn)到步驟178。由于上一個(gè)計(jì)算出的錯(cuò)誤矢量幅度值指出沒(méi)有發(fā)生短脈沖，使用第m個(gè)采樣值來(lái)更新錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)值，且將第n個(gè)采樣值從EVMfloor值計(jì)算中撤出。然后，流程返回到步驟171以輸入(p+1)采樣值。
如果在確定步驟176的結(jié)果是肯定的，則流程流向確定步驟180，在此步驟，將錯(cuò)誤矢量幅度測(cè)試值與錯(cuò)誤矢量幅度最大值進(jìn)行比較。建立錯(cuò)誤矢量幅度最大值以避免當(dāng)短脈沖小于一些預(yù)定的最大值時(shí)聲明短脈沖的發(fā)生。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于以1×10-6的最大允許的誤碼率的16-QAM調(diào)制，錯(cuò)誤矢量最大值大約為21dB。如果在步驟180的結(jié)果是否定的，流程返回步驟178，在此更新錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)值。
如果在確定步驟180的確定是肯定的，則噪聲開(kāi)始于第m個(gè)采樣值，且在步驟182，記錄或者從短脈沖周期計(jì)數(shù)器中讀出它。記住，短脈沖周期計(jì)數(shù)器(見(jiàn)步驟172)存儲(chǔ)代表短脈沖周期的值，即為自前面的短脈沖開(kāi)始起的逝去的時(shí)間。在步驟182獲得的短脈沖周期被輸入到如圖3所示的前向糾錯(cuò)參數(shù)優(yōu)化器150，用于計(jì)算最佳的前向糾錯(cuò)參數(shù)。由于圖4的流程已經(jīng)檢測(cè)到發(fā)生短脈沖，在步驟184，初始化短脈沖周期計(jì)數(shù)器為1。然后，在步驟186，如結(jié)合圖5的介紹，將短脈沖持續(xù)計(jì)數(shù)器重設(shè)為1，并且在短脈沖持續(xù)期間遞增該計(jì)數(shù)器。在步驟188，通過(guò)將錯(cuò)誤矢量幅度短脈沖值設(shè)為等于錯(cuò)誤矢量幅度測(cè)試值，初始化錯(cuò)誤矢量幅度短脈沖值。如在圖5的流程圖中所介紹，這允許在短脈沖處理狀態(tài)期間檢測(cè)短脈沖的末尾。最后，在步驟188之后，流程進(jìn)入如圖5中所述的短脈沖處理狀態(tài)190。
圖5的步驟196代表短脈沖處理狀態(tài)的開(kāi)始，在此之后，在步驟197讀取下一個(gè)錯(cuò)誤矢量幅度采樣值。這是緊跟在從圖4的步驟中最后讀出的采樣值之后的采樣值(如果在圖4的步驟171讀出第p個(gè)采樣值，則在圖5的步驟197中讀出第p+1個(gè)采樣值。在步驟198，遞增存儲(chǔ)代表短脈沖間的時(shí)間的值的短脈沖周期計(jì)數(shù)器。短脈沖周期是從短脈沖的末尾起到下一個(gè)短脈沖的開(kāi)始的逝去的時(shí)間。在步驟200，利用來(lái)自步驟197的新的錯(cuò)誤矢量幅度采樣值(p+1)來(lái)更新錯(cuò)誤矢量幅度測(cè)試值。在確定步驟202，將錯(cuò)誤矢量幅度測(cè)試值與錯(cuò)誤矢量幅度脈沖值和Δ值之差進(jìn)行比較。記住，在圖4的步驟188中，當(dāng)?shù)谝淮螜z測(cè)到短脈沖時(shí)(第m個(gè)采樣值)，將錯(cuò)誤矢量幅度短脈沖值初始化為錯(cuò)誤矢量幅度測(cè)試值。如果確定步驟202的結(jié)果是肯定的，則錯(cuò)誤矢量幅度測(cè)試值(即，在測(cè)試窗口上的平均值)已經(jīng)相對(duì)短脈沖錯(cuò)誤矢量幅度下降(declined)，指出短脈沖已經(jīng)結(jié)束，且流程轉(zhuǎn)到步驟206。
如果在步驟202的結(jié)果是否定的，流程轉(zhuǎn)到步驟204，在此，將錯(cuò)誤矢量幅度測(cè)試值與最大錯(cuò)誤矢量幅度進(jìn)行比較。記住，最大錯(cuò)誤矢量幅度取決于調(diào)制類型和希望的誤碼率。如果錯(cuò)誤矢量幅度測(cè)試值已經(jīng)低于最大值，則短脈沖已經(jīng)結(jié)束，且流程轉(zhuǎn)向步驟206。注意，來(lái)自步驟確定步驟202或206的肯定結(jié)果表明短脈沖結(jié)束，在此之后讀出短脈沖持續(xù)值(如在步驟212中的遞增)。這個(gè)值代表來(lái)自圖3的短脈沖處理單元148的短脈沖持續(xù)信號(hào)輸出。如步驟208所示，流程返回到圖4的短脈沖搜索狀態(tài)。
如果來(lái)自確定步驟202和204的結(jié)果都是否定的，則噪聲短脈沖還在繼續(xù)。因此，在步驟210，更新在短脈沖(EVMburst)期間的錯(cuò)誤矢量幅度平均值。在步驟212，遞增短脈沖持續(xù)計(jì)數(shù)器，且流程返回開(kāi)始短脈沖處理狀態(tài)196。之后，當(dāng)短脈沖顯著(extant)時(shí)，繼續(xù)圖5的處理過(guò)程，根據(jù)在步驟197、在每一個(gè)處理循環(huán)中讀出的新的EVM采樣值來(lái)更新短脈沖持續(xù)計(jì)數(shù)器和短脈沖周期計(jì)數(shù)器，以及在短脈沖(EVMburst)期間的平均錯(cuò)誤矢量幅度。
圖6是說(shuō)明前向糾錯(cuò)參數(shù)優(yōu)化器150的運(yùn)行的流程圖。圖6的流程開(kāi)始于步驟220，在此之后，流程轉(zhuǎn)到步驟222，在此，更新與短脈沖持續(xù)和短脈沖周期(表示為步驟222的輸入)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)均值和協(xié)方差。短脈沖持續(xù)時(shí)間從圖5的步驟206得到，而短脈沖周期值從圖4的步驟182得到。然后，流程進(jìn)行到?jīng)Q定步驟224，接收作為輸入的用戶確定的置信度，該置信度表示計(jì)算出的前向糾錯(cuò)能力將糾正在數(shù)據(jù)傳輸期間出現(xiàn)的所有字節(jié)錯(cuò)誤的可能性。在決定步驟224，確定是否已經(jīng)獲得足夠多的短脈沖持續(xù)時(shí)間和短脈沖周期采樣值數(shù)目來(lái)獲得希望的置信度。讀者可參見(jiàn)紐約的Macmillan出版社在1983年出版的、由羅伯特V.霍格和艾洛特A.塔尼斯所著的“概率和統(tǒng)計(jì)推斷—第二版”中的第5.6節(jié)“采樣大小(sample size)”，以獲得對(duì)如何確定適當(dāng)?shù)牟蓸哟笮〉耐暾f(shuō)明。如果要求更多的采樣值，流程從決定步驟224返回到開(kāi)始步驟220，使得可以在計(jì)算前向糾錯(cuò)參數(shù)之前收集附加的采樣值。當(dāng)獲得足夠的采樣值時(shí)，流程從決定步驟224轉(zhuǎn)向步驟226，在此，利用來(lái)自步驟222的協(xié)方差和均值以及輸入步驟224的置信度，從方程(1)和(2)中計(jì)算出碼字長(zhǎng)度的糾錯(cuò)參數(shù)和糾錯(cuò)字節(jié)的數(shù)目。讀者可參見(jiàn)由羅伯特V.霍格和艾洛特A.塔尼斯所著的、由紐約的Macmillan出版社1983年出版的“Probability andStatistical Inference(概率和統(tǒng)計(jì)推理)--第二版”的5.3，5.4和5.5節(jié)，獲得完整的關(guān)于如何根據(jù)協(xié)方差、均值和置信度間隔來(lái)估計(jì)參數(shù)的完整說(shuō)明。如圖3所示那樣，將這些參數(shù)傳輸?shù)桨l(fā)射機(jī)152。因此，當(dāng)噪聲信道條件改編時(shí)，錯(cuò)誤矢量幅度將改變，圖4，5和6的流程將改變前向糾錯(cuò)參數(shù)CW_LENGTH和CB_LENGTH，施加到發(fā)射的數(shù)據(jù)流上。
盡管已參考了優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了闡述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行不同的改變和發(fā)明中的要素進(jìn)行等價(jià)替換而不背離本發(fā)明的范圍。此外，在不背離基本范圍的情況下，可以進(jìn)行修改本發(fā)明的教導(dǎo)以適應(yīng)特定的應(yīng)用。因此，本發(fā)明不應(yīng)只限于作為用于試圖實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式所公開(kāi)的特定的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)包括所有落入所附權(quán)利要求范圍的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于自適應(yīng)確定要施加到在通信信道上傳送的碼字的前向糾錯(cuò)參數(shù)、以及用于檢測(cè)和糾正在所述碼字中的某些錯(cuò)誤的方法，其中所述碼字包括信息部分和糾錯(cuò)部分，所述方法包括(a)確定表示通信信道上出現(xiàn)噪聲的至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)度量；和(b)根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)度量來(lái)建立所述碼字的屬性。
2.如權(quán)利要求1中所述方法，其中，所述屬性為所述糾錯(cuò)部分的長(zhǎng)度。
3.如權(quán)利要求1的所述方法，其中，從包括所述碼字長(zhǎng)度和信息長(zhǎng)度的組中選出所述屬性。
4.如權(quán)利要求1中所述方法，其中，步驟(a)包括確定第一統(tǒng)計(jì)度量，第一統(tǒng)計(jì)度量代表在通信信道上出現(xiàn)噪聲短脈沖的周期；確定第二統(tǒng)計(jì)度量，第二統(tǒng)計(jì)度量代表在通信信道上出現(xiàn)的噪聲短脈沖的持續(xù)時(shí)間；和其中，所述碼字的屬性基于第一和第二統(tǒng)計(jì)度量。
5.如權(quán)利要求4中所述方法，其中，第一統(tǒng)計(jì)度量為平均噪聲短脈沖周期。
6.如權(quán)利要求4中所述方法，其中，第一統(tǒng)計(jì)度量為噪聲短脈沖持續(xù)時(shí)間的均值和協(xié)方差。
7.如權(quán)利要求4中所述方法，其中，第二統(tǒng)計(jì)度量為噪聲短脈沖周期的均值。
8.如權(quán)利要求4中所述方法，其中，第二統(tǒng)計(jì)度量為噪聲短脈沖持續(xù)時(shí)間的均值和協(xié)方差。
9.如權(quán)利要求4中所述方法，其中，第一和第二統(tǒng)計(jì)度量是基于多個(gè)采樣值，以產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)上有效的第一和第二統(tǒng)計(jì)度量。
10.如權(quán)利要求4中所述方法，其中，第一和第二統(tǒng)計(jì)度量是基于多個(gè)采樣值，以為第一和第二統(tǒng)計(jì)度量提供預(yù)定的置信度。
11.如權(quán)利要求1中所述方法，其中，以調(diào)制載波的形式通過(guò)通信信道傳送所述碼字，且在將所述載波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號(hào)的過(guò)程中執(zhí)行步驟(a)。
12.如權(quán)利要求1中所述方法，其中，通過(guò)發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)之間的通信信道來(lái)傳送所述碼字，其中，在所述發(fā)射點(diǎn)實(shí)現(xiàn)所述碼字屬性，在所述接收點(diǎn)確定所述至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)度量，且至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)度量被提供作為到發(fā)射點(diǎn)的輸入，用于根據(jù)所述輸入統(tǒng)計(jì)度量來(lái)建立所述碼字的屬性。
13.如權(quán)利要求1中所述方法，其中，所述步驟(b)包括接收外部提供的置信度，該置信度代表所述建立的碼字允許糾正在所述碼字的信息部分中的錯(cuò)誤的概率和所述置信度確定的概率相一致。
14.一種自適應(yīng)地確定用于傳送包括信息部分和糾錯(cuò)部分的碼字的通信信道的前向糾錯(cuò)參數(shù)的方法，其中，所述通信信道包括接收機(jī)，用于響應(yīng)所述碼字而產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，其中每一個(gè)碼字包括多個(gè)數(shù)據(jù)碼元，且數(shù)據(jù)碼元值的不確定性為錯(cuò)誤矢量幅度，所述方法包括(a)確定錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)；(b)將所述錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)與錯(cuò)誤矢量幅度值進(jìn)行比較；(c)在所述錯(cuò)誤矢量幅度值超過(guò)所述錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)期間，確定噪聲短脈沖的持續(xù)時(shí)間；(d)確定連續(xù)的噪聲短脈沖之間的周期；和(e)根據(jù)所述噪聲短脈沖持續(xù)時(shí)間和所述噪聲短脈沖周期來(lái)確定一個(gè)或多個(gè)前向糾錯(cuò)參數(shù)。
15.如權(quán)利要求14中所述方法，其中，所述錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)為在沒(méi)有噪聲短脈沖期間的多個(gè)錯(cuò)誤矢量幅度采樣值上的錯(cuò)誤矢量幅度值的平均值。
16.如權(quán)利要求14中所述方法，其中，步驟(b)進(jìn)一步包括將所述錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)與為每一個(gè)數(shù)據(jù)碼元所確定的每一個(gè)錯(cuò)誤矢量幅度值進(jìn)行比較。
17.如權(quán)利要求14中所述方法，其中，所述錯(cuò)誤矢量幅度值是為多個(gè)數(shù)據(jù)碼元計(jì)算的平均錯(cuò)誤矢量幅度值。
18.如權(quán)利要求14中所述方法，其中，所述噪聲短脈沖周期為多個(gè)噪聲短脈沖的平均噪聲短脈沖周期。
19.如權(quán)利要求14中所述方法，其中，所述噪聲短脈沖持續(xù)時(shí)間為多個(gè)連續(xù)噪聲短脈沖的平均噪聲短脈沖持續(xù)時(shí)間。
20.如權(quán)利要求14中所述方法，進(jìn)一步包括步驟(f)當(dāng)沒(méi)有噪聲短脈沖時(shí)，使用所述錯(cuò)誤矢量幅度值，重新計(jì)算錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)。
21.一種用于自適應(yīng)地確定要施加到在第一設(shè)備和第二設(shè)備之間傳送的碼字的前向糾錯(cuò)參數(shù)的方法，其中所述碼字包括信息部分和糾錯(cuò)部分，所述方法包括(a)確定表示噪聲可以破壞一個(gè)或多個(gè)碼字的至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)度量；和(b)根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)度量來(lái)建立所述碼字的屬性。
22.如權(quán)利要求21中所述方法，其中，從包括所述碼字長(zhǎng)度和糾錯(cuò)部分的長(zhǎng)度的組中選出所述屬性。
23.如權(quán)利要求21中所述方法，其中，所述統(tǒng)計(jì)度量為所述噪聲短脈沖周期的平均值和協(xié)方差。
24.如權(quán)利要求23中所述方法，其中，所述噪聲短脈沖周期被測(cè)量作為連續(xù)的噪聲短脈沖的開(kāi)始之間的時(shí)間。
25.如權(quán)利要求23中所述方法，其中，所述噪聲短脈沖周期被測(cè)量作為連續(xù)的噪聲短脈沖的結(jié)束之間的時(shí)間。
26.如權(quán)利要求21中所述方法，其中，所述統(tǒng)計(jì)度量為所述噪聲短脈沖持續(xù)時(shí)間的平均值和協(xié)方差。
27.如權(quán)利要求21中所述方法，其中，所述第一和第二設(shè)備中的每一個(gè)有選擇地工作在發(fā)射或接收模式，根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)度量來(lái)建立所述碼字的屬性的步驟是在所述接收設(shè)備處執(zhí)行，且被傳送到所述發(fā)射設(shè)備，用于將隨后從所述發(fā)射設(shè)備傳送來(lái)的碼字應(yīng)用到所述接收設(shè)備上。
28.如權(quán)利要求27中所述方法，其中，在接收模式中，解碼器接收所述碼字，用于為所述碼字的每一個(gè)數(shù)據(jù)碼元產(chǎn)生所述錯(cuò)誤矢量幅度值。
29.一種產(chǎn)品，其包括包含計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)具有為傳送包括信息部分和糾錯(cuò)部分的碼字的通信信道自適應(yīng)地確定前向糾錯(cuò)的計(jì)算機(jī)可讀代碼，其中所述通信信道包括接收機(jī)，其響應(yīng)通過(guò)通信道傳送的信號(hào)而產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，且數(shù)據(jù)碼元值的不確定性為所述錯(cuò)誤矢量幅度，所述產(chǎn)品包括用于確定錯(cuò)誤矢量幅度值的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼模；用于比較所述錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)和所述錯(cuò)誤矢量幅度值的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼模塊；用于當(dāng)所述錯(cuò)誤矢量幅度值超過(guò)所述錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)時(shí)，確定噪聲短脈沖的持續(xù)時(shí)間的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼模塊；確定連續(xù)的噪聲短脈沖的周期的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼模塊；用于根據(jù)所述噪聲短脈沖持續(xù)時(shí)間和所述噪聲短脈沖周期，確定一個(gè)或多個(gè)前向糾錯(cuò)參數(shù)的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼模塊；
30.一種用于自適應(yīng)地確定將信號(hào)從第一發(fā)射機(jī)傳送到接收機(jī)的通信信道的前向糾錯(cuò)參數(shù)的裝置，其中所述信號(hào)由碼字以數(shù)據(jù)碼元的形式調(diào)制，且每一個(gè)碼字包括信息部分和糾錯(cuò)部分，其中，在碼字中的數(shù)據(jù)碼元的不確定性為錯(cuò)誤矢量幅度，所述裝置包括在接收機(jī)處的解調(diào)器，用于解調(diào)接收到的信號(hào)；響應(yīng)所述解調(diào)器輸出信號(hào)的信號(hào)處理模塊，用于產(chǎn)生碼字，其中所述信號(hào)處理模塊進(jìn)一步產(chǎn)生表示數(shù)據(jù)碼元值的不確定性的錯(cuò)誤矢量幅度；響應(yīng)所述錯(cuò)誤矢量幅度的噪聲短脈沖處理模塊，所述噪聲短脈沖處理模塊包括(a)確定錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)的第一模塊；(b)比較所述錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)和錯(cuò)誤矢量幅度值的第二模塊；(c)在所述錯(cuò)誤矢量幅度超過(guò)所述錯(cuò)誤矢量幅度場(chǎng)期間，確定噪聲短脈沖的持續(xù)時(shí)間的第三模塊；(d)確定連續(xù)噪聲短脈沖的周期的第四模塊；參數(shù)優(yōu)化器，其響應(yīng)所述噪聲短脈沖持續(xù)時(shí)間和所述噪聲短脈沖周期，且進(jìn)一步響應(yīng)外面產(chǎn)生的、代表前向糾錯(cuò)參數(shù)將糾正在由所述通信信道上的噪聲引起的所述碼字中的錯(cuò)誤的概率的置信度，其中，所述參數(shù)優(yōu)化器響應(yīng)所述置信度、所述噪聲短脈沖持續(xù)時(shí)間和所述噪聲短脈沖周期，確定前向糾錯(cuò)參數(shù)；第二發(fā)射機(jī)，用于將所述前向糾錯(cuò)參數(shù)發(fā)射到第一發(fā)射機(jī)，其中，第一發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)在所述發(fā)射的碼字中的優(yōu)化的前向糾錯(cuò)參數(shù)。
31.如權(quán)利要求30的裝置，其中，從由所述碼字長(zhǎng)度和所述糾錯(cuò)部分長(zhǎng)度組成的組中選出所述前向糾錯(cuò)參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于噪聲短脈沖及其發(fā)生的速率的自適應(yīng)前向糾錯(cuò)技術(shù)。利用描述所述噪聲短脈沖持續(xù)時(shí)間和周期的統(tǒng)計(jì)來(lái)確定前向糾錯(cuò)參數(shù)。由在解碼過(guò)程中計(jì)算的錯(cuò)誤矢量幅度確定噪聲短脈沖的出現(xiàn)、持續(xù)時(shí)間和周期。
文檔編號(hào)H04L1/00GK1479897SQ01820154
公開(kāi)日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2001年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月6日
發(fā)明者邁克爾J·庫(kù)珀, 邁克爾J 庫(kù)珀 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司