BRPI0204043B1 - aparelho e método para gerar códigos em sistema de comunicação - Google Patents
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Abstract
"aparelho e método para gerar códigos em sistema de comunicação". um aparelho gerador de qctc (código turbo quase-complementar) tendo: um codificador turbo para gerar uma seqüência de símbolos de informação e uma pluralidade de seqüências de símbolos de paridade ao codificar a seqüência de símbolos de informação; um entrelaçador de canal para entrelaçar individualmente as seqüências de símbolos, gerar novas seqüências de símbolos de paridade ao multiplexar os símbolos das seqüências de símbolos de paridade com os mesmos níveis de prioridade, e concatenar serialmente a seqüência de símbolos de informação e as novas seqüências de símbolos de paridade; e um gerador de qctc para gerar um sub-código com uma velocidade de código dada ao selecionar recursivamente um número predeterminado de símbolos da seqüência de símbolos concatenados a uma posição inicial dada.
Description
APARELHO E MÉTODO PARA GERAR CÓDIGOS EM SISTEMA DE
COMUNICAÇÃO
HISTÓRICO DA INVENÇÃO 1. Campo da invenção [001] A presente invenção relaciona-se genericamente à geração de código em um sistema de comunicação de dados e, em particular, a um aparelho e método para gerar códigos turbo complementares, considerando as características dos códigos turbo em um sistema de comunicação de pacote ou um sistema de comunicação geral que emprega um esquema de retransmissão. 2. Descrição da tecnologia relacionada [002] Em geral, um sistema que utiliza um esquema de retransmissão (por exemplo, HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request - Solicitação de Repetição Automática Híbrida) efetua combinação suave para melhorar a produtividade da transmissão. As técnicas de combinação suave são divididas em combinação de diversidade de pacote e combinação de código de pacote. Esses dois esquemas de combinação são normalmente denominados combinação de pacote suave. Embora o esquema de combinação de diversidade de pacote seja sub-ótimo no desempenho relativo ao esquema de combinação de código de pacote, ele é favorável devido à fácil implementação quando a perda de desempenho é baixa.
[003] O sistema de transmissão de pacote utiliza o esquema de combinação de código de pacote para melhorar a produtividade da transmissão. O transmissor transmite um código com uma taxa de código diferente a cada transmissão de pacote. Se um erro for detectado do pacote recebido, o receptor solicita a retransmissão e efetua a combinação suave entre o pacote original e o pacote retransmitido. 0 pacote retransmitido pode ter um código diferente do pacote anterior. 0 esquema de combinação de código de pacote é um processo de combinar N pacotes recebidos com uma taxa de código R a um código com uma taxa de código efetiva de R/N antes da decodificação, para assim obter um ganho na codificação.
[004] Com relação ao esquema de combinação de diversidade de pacote, por outro lado, o transmissor transmite o mesmo código com uma taxa de código R em cada transmissão de pacote. Se um erro for detectado do pacote recebido, o receptor solicita a retransmissão e efetua a combinação suave entre o pacote original e o pacote retransmitido. O pacote retransmitido tem um código idêntico daquele no pacote anterior. Neste sentido, o esquema de combinação de diversidade de pacote pode ser considerado a média tirada de energia de simbolo recebido em um canal aleatório. O esquema de combinação de diversidade de pacote reduz a potência de ruido ao tirar a média das saldas suaves dos símbolos de entrada recebidos e atinge tal ganho de diversidade conforme é ofertado por um canal multi-via porque o mesmo código é transmitido repetidamente em um canal de desvanecimento. No entanto, o esquema de combinação de diversidade de pacote não fornece o ganho de codificação adicional que aquele obtido de acordo com uma estrutura de código no esquema de combinação de código de pacote.
[005] Entrementes, o codificador turbo que gera o código turbo será descrito aqui abaixo. No caso de um codificador turbo com R=l/5, o codificador turbo gera símbolos de informação X, primeiros símbolos de paridade Yo, Yo' e segundos símbolos de paridade Yi, Yi' ao codificar símbolos de informação de entrada. O codificador turbo é compreendido de dois codificadores constituintes e um entrelaçador. Os primeiros símbolos de paridade Yo e Yo' são emitidos de um primeiro codificador constituinte ao codificar os símbolos de informação de entrada e os segundos símbolos de paridade Yi e Yi' de um segundo codificador constituinte ao codificar os símbolos de informação entrelaçados através do entrelaçador. No detalhe, o Yo é a linha dos primeiros símbolos de paridade gerados de um primeiro codificador constituinte, e o Yo' é a linha dos segundos símbolos de paridade gerados do primeiro codificador constituinte.
[006] Devido a simplicidade da implementação, a maioria dos sistemas de comunicação de pacote utilizaram o esquema de combinação de diversidade de pacote, que está sob estudo para aplicação no sistema IS-2000 síncrono e no sistema UMTS assíncrono. A razão é que os sistemas de comunicação de pacote existentes utilizaram códigos convolucionais e mesmo a combinação de código de pacote não oferece um grande ganho quando são utilizados os códigos convolucionais com baixa taxa de dados. Se um sistema com R=l/3 suporta a retransmissão, não há uma ampla diferença no desempenho entre o esquema de combinação de código de pacote e o esquema de combinação de diversidade de pacote. Assim, o esquema de combinação de diversidade de pacote é selecionado considerando a complexidade de implementação. No entanto, a utilização de códigos turbo como códigos de correção de erro de encaminhamento (FEC) requer um mecanismo de combinação de pacote diferente porque os códigos turbo são projetados como códigos de correção de erro para ter características de desempenho muito próximas do "Shannon Channel Capacity Limit" e seu desempenho varia obviamente com as taxas de código diferentemente dos códigos convolucionais. Portanto, pode-se concluir que a combinação de código de pacote é desejável para um sistema de comunicação de pacote que utiliza códigos turbo em um esquema de retransmissão para atingir a meta de desempenho ótimo.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[007] Portanto, é um objeto da presente invenção fornecer um aparelho e método para gerar sub-códigos que permitem a combinação de código ótima em um sistema de retransmissão utilizando códigos turbo.
[008] É outro objeto da presente invenção fornecer um aparelho e método para gerar códigos complementares utilizando códigos turbo em um sistema de comunicação.
[009] É um outro objeto da presente invenção fornecer um aparelho e método para gerar sub-códigos a serem gerados após o entrelaçamento de canal em um sistema de retransmissão utilizando entrelaçamento de canal.
[0010] O que antecede e outros objetos da presente invenção são alcançados ao fornecer um aparelho gerador de QCTC (Código Turbo Quase-Complementar). No aparelho gerador de QCTC, o codificador turbo tem uma pluralidade de codificadores constituintes e pelo menos um entrelaçador e gera uma sequência de símbolos de informação e uma pluralidade de sequências de símbolos de paridade de acordo com uma taxa de código dada pela codificação da sequência de símbolos de informação. Os codificadores constituintes geram a pluralidade de sequências de símbolos de paridade, cada um dos codificadores constituintes gera pelo menos uma sequência de símbolos de paridade, e a pelo menos uma sequência de símbolos de paridade de um codificador constituinte corresponde a pelo menos uma sequência de símbolos de paridade de outro codificador constituinte. Um entrelaçador de canal entrelaça individualmente a sequência de símbolos de informação e as sequências de símbolos de paridade, dispõe alternativamente os símbolos das sequências de símbolos de paridade correspondente e concatena serialmente a sequência de símbolos de informação entrelaçada e as sequências de símbolos de paridade dispostos. Um gerador de QCTC gera um sub-código de um QCTC ao repetir a sequência de símbolos serialmente concatenadas e selecionar um número predeterminado de símbolos da sequência de símbolos repetida de acordo com a taxa de código e a informação de seleção.
DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS
[0011] Os objetos acima e outros objetos, recursos e vantagens da presente invenção tornar-se-ão mais aparentes da seguinte descrição detalhada quando tomada em conjunto com os desenhos acompanhantes, em que: A Figura 1 é um diagrama de blocos esquemático de um aparelho gerador de QCTC (Código Turbo Quase-Complementar) de acordo com a presente invenção; A Figura 2 é um diagrama de blocos de uma versão do aparelho gerador de QCTC de acordo com a presente invenção; e A Figura 3 é um diagrama de blocos de outra versão do aparelho gerador de QCTC de acordo com a presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS VERSÕES PREFERIDAS
[0012] Versões preferidas da presente invenção serão descritas aqui abaixo com referência aos desenhos acompanhantes. Na descrição seguinte, funções ou construções bem conhecidas não são descritas em detalhes pois elas obscureceriam a invenção em detalhes desnecessários.
[0013] A presente invenção fornece um método de geração de QCTC para um sistema utilizando o entrelaçamento de canal e um método de gerar QCTCs de uma maneira predeterminada independentemente de um comprimento de código variável em um sistema que requer QCTCs com uma variedade de taxas de código. O ACTC é definido como um código complementar gerado utilizando um código turbo. O QCTC não é um código complementar perfeito conforme observado do termo "quase" porque o sub-código inclui símbolos repetidos e tem uma característica diferente como a capacidade de correção de erro de outro sub-código.
[0014] A Figura 1 é um diagrama de blocos esquemático de um aparelho gerador de QCTC de acordo com a presente invenção. O aparelho gerador de QCTC mostrado na Figura 1 é caracterizado pela realização de repetição de sequência de símbolos e a perfuração após o entrelaçamento de canal quando da geração de sub-códigos.
[0015] Com referência à Figura 1, um codificador 101 gera símbolos de código ao codificar um pacote de codificador de entrada. Um codificador convolucional ou um codificador turbo pode ser utilizado como o codificador 101. O codificador 101 tem uma taxa de código de, por exemplo, 1/5. Para a entrada de 3.072 bits de informação, o codificador 101 emite 15.360 simbolos de código. Um entrelaçador de canal 102 entrelaça os simbolos de código de acordo com uma regra predeterminada. Se o codificador 101 é um codificador turbo, o entrelaçador 102 entrelaça os simbolos de informação X, e os simbolos de paridade Yo, Yi, Yo' e Yi' separadamente. Um gerador de QCTC 103 gera sub-códigos ao perfurar e repetir os simbolos entrelaçados. O entrelaçador de canal 102 e o gerador de QCTC 103 efetuam o processo de geração de QCTC.
[0016] Se o número de simbolos de código entrelaçados é de 15.360 e a taxa de dados (ou a taxa de código) dos sub-códigos é dada como 307,2 kbps, o gerador de QCTC 103 gera o primeiro sub-código tendo 21.504 simbolos ao tomar os 15.360 simbolos de código entrelaçados e repetir parte da primeira metade dos simbolos de códigos entrelaçados. Se a taxa de dados é de 614,4 kbps, o gerador de QCTC 103 gera o primeiro sub-código ao tomar os primeiros 10.752 simbolos de código da primeira metade dos simbolos de código entrelaçados. E se a taxa de dados é de 1228,8 kbps ou 2457,6 kbps, o gerador de QCTC 103 gera o primeiro sub-código ao tomar os primeiros 5.376 simbolos de código dos simbolos de código entrelaçados.
[0017] Para gerar um QCTC (ou sub-códigos) , o entrelaçador de canal 102 deve tomar características particulares porque os cinco símbolos X, Yo, Yi, Yo' e Yi' são distribuídos através de entrelaçamento de canal e os símbolos de código distribuídos não são adequados para a entrada do gerador de QCTC 103 e porque não é fácil gerar sub-códigos que satisfaçam as características de um QCTCD com os símbolos mistos de X, Yo, Yi, Yo' e Yi' . Neste contexto, a presente invenção fornece um método de gerar um QCTC de maneira predeterminada independentemente da taxa de código de cada sub-código.
[0018] A Figura 2 é um diagrama de blocos do aparelho gerador de QCTC de acordo com uma versão da presente invenção.
[0019] Com referência à Figura 2, um codificador 201 gera símbolos de código ao codificar símbolos de informação de entrada (isto é, pacote de codificador de entrada). O codificador 201 utiliza um código materno com R=l/5 ou com qualquer outra taxa de código. O código materno é determinado pelo sistema utilizado. Um código turbo com R=l/5 é aqui utilizado como código materno por meio de exemplo. Então, o codificador 201 gera símbolos de informação X, primeiros símbolos de paridade Yo e Yo' e segundos símbolos de paridade Yi e Yi', ao codificar símbolos de informação de entrada. Os primeiros símbolos de paridade Yo e Yo' são emitidos de um primeiro codificador constituinte e os segundos símbolos de paridade Yi e Yi' de um segundo codificador constituinte. O primeiro e o segundo codificadores constituintes (não mostrados) estão contidos no codificador 201. Os símbolos de paridade primários Yo e Yi do primeiro e do segundo codificadores constituintes têm uma prioridade de transmissão mais alta do que os símbolos de paridade secundários Yo' e Yi' .
[0020] Um demultiplexador (DEMUX) 202 agrupa os símbolos de código recebidos do codificador 201 em símbolos de informação X 203, símbolos de paridade Yo 213, símbolos de paridade Yi 223, símbolos de paridade Yo' 233 e símbolos de paridade Yi' 243 e emite os cinco grupos de símbolos para os correspondentes e respectivos entrelaçadores 204, 214, 224, 234 e 244.
[0021] Os entrelaçadores 204, 214, 224, 345 e 333 permutam aleatoriamente as sequências dos símbolos de código de entrada pelo entrelaçamento. Vários métodos de entrelaçamento estão disponíveis desde que a seguinte condição seja satisfeita. (Condição) Símbolos de código entrelaçados são parcialmente perfurados de tal forma que o padrão de perfuração dos símbolos de código antes do entrelaçamento tem uma distância de perfuração uniforme.
[0022] A razão para satisfazer a condição acima é que quando os grupos de símbolos de código X, Yo, Yi, Yo' e Yi' são perfurados no mesmo número de posições de símbolos de código, a distância entre posições de símbolos de código perfurados nos símbolos de código antes do entrelaçamento precisa ser igual para alcançar o desempenho ótimo do código turbo. Em outras palavras, quando a perfuração é aplicada aos códigos turbo, a uniformidade é um fator significativo que determina o desempenho dos códigos turbo. De acordo com a presente invenção, o entrelaçamento de sub-blocos aplica-se independentemente aos símbolos de código X, Yo, Yo' , Yi e Yi' . A perfuração uniforme em cada saída de entrelaçador mantém-se em uma distância igual entre símbolos de código perfurados na saída do codificador. Portanto, pode-se concluir que o entrelaçamento de canal precisa ser escolhido de modo que a perfuração nos símbolos de código entrelaçados possa manter uma distribuição de perfuração uniforme na saída do codificador de canal.
[0023] Tais métodos de entrelaçamento de canal incluem entrelaçamento por ordem inversa de bit (BRO) e entrelaçamento por ordem inversa de bit parcial (PBRO). O entrelaçamento BRO só é prático se o número de símbolos de informação de entrada para o codificador e o número de cada conjunto de símbolo de código X, Yo, Yo' r Yi e Yi' são potências de 2, isto é, 2m, em que m é um parâmetro para tornar o tamanho de bloco do entrelaçador de sub-blocos como o tamanho de bloco N=2m*J.
[0024] O entrelaçamento PBRO foi projetado para satisfazer a condição citada acima mesmo se o número de símbolos de informação e o número de cada conjunto de símbolos de saída de cada codificador X, Y0, Yo' , Yi e Yi' não forem potências de 2 para superar a limitação do entrelaçamento BRO. Uma descrição detalhada do entrelaçamento de canal de sub-bloco será evitada aqui é deve-se observar que qualquer método de entrelaçamento de canal pode ser implementado na presente invenção desde que ele satisfaça a condição acima.
[0025] Os símbolos de código entrelaçados X 206 (mostrado como um bloco por conveniência) emitido do primeiro entrelaçador 204 são aplicados diretamente à entrada de um concatenador de símbolo 207. Os símbolos de código entrelaçados Yo e Yi do segundo e terceiro entrelaçadores 214 e 224 são entrados em um primeiro multiplexador (MUX) 205 e os símbolos de código entrelaçados Yo' e Yi' do quarto e quinto entrelaçadores 234 e 244, a um segundo MUX 215. Isto é, o primeiro MUX 205 recebe os símbolos de paridade primários e o segundo MUX 215 recebe os símbolos de paridade secundários.
[0026] O primeiro MUX 205 multiplexa os símbolos de paridade entrelaçados Yo e Yi 216 e alimenta a saída para o concatenador de símbolos 207. O segundo MUX 215 multiplexa os símbolos de paridade entrelaçados YO' e Yl' 226 e alimenta sua saída para o concatenador de símbolos 207. Isto é, os MUXes 205 e 215 multiplexam as sequências de símbolos de paridade por nível de prioridade. Com o auxílio dos MUXes 205 e 215, as saídas do entrelaçador são rearrumadas e depois divididas em três sub-grupos, 206, 216 e 22 6.
[0027] O processo descrito acima, que é essencial para a geração de QCTCs de acordo com a presente invenção, será descrito em maior detalhe. Como é mostrado na Figura 2, os símbolos de informação X formam um sub-grupo independente sem passar pela multiplexação após o entrelaçamento de sub-bloco. Que os símbolos entrelaçados de sub-blocos sejam Sbi_X, que pode ser expresso como Sbi_X(l), Sbi_X(2), Sbi_X(3), Sbi_X(4)... (1) em que Sbi_X(l) indica o primeiro símbolo de código emitido do primeiro entrelaçador 204. Sbi_X é referido como a sequência A.
[0028] Então, os símbolos de código entrelaçados Yo e Yi emitidos do segundo e do terceiro entrelaçadores 214 e 224 são agrupados em um sub-grupo. Se os símbolos de código Yo são Sbi_Yo, Sbi_Yo pode ser expresso como Sbi_Y0(l), Sbi_Y0(2), Sbi_Y0(3), Sbi_Y0(4)... (2) em que Sbi_Yo(l) indica o primeiro símbolo de código emitido do segundo entrelaçador 204. Se os símbolos de código Yi são Sbi_Yi, Sbi_Yi pode ser expresso como Sbi_Yi(l), Sbi_Yi(2), Sbi_Yi(3), Sbi_Yi(4)... (3) em que Sbi_Yi(l) e Sbi_Yi(2) indicam o primeiro e o segundo simbolos de código respectivamente, emitido do terceiro entrelaçador 204. Após a multiplexação dos simbolos de código Yo e Yi, Sbi_Y0(l), Sbi_Yi(l), Sbi_Y0(2), Sbi_Yi(2), Sbi_Y0(3), Sbi_Yi(3) ... (4) Esses simbolos multiplexados são referidos como a sequência B.
[0029] A razão para multiplexar os simbolos de código entrelaçados Sbi_Yo e Sbi_Yi é que quando M simbolos sucessivos são perfurados na sequência B independentemente da primeira metade ou da segunda metade da sequência B, o número de simbolos perfurados em Sbi_Yo é igual ao dos simbolos perfurados em Sbi_Yi apenas se M for um número par. Se M for um número impar, a diferença entre os números de simbolos perfurados em Sbi_Yo e em Sbi_Yi é apenas 1. A multiplexação sempre satisfaz a característica de QCTC que o número de símbolos de paridade perfurados Yo é igual ao dos símbolos de paridade perfurados Yi.
[0030] Da mesma maneira, os símbolos de código entrelaçados Yo' e Yi' emitidos do quarto e do quinto entrelaçadores 234 e 244 são agrupados em um sub-grupo. Se os símbolos de código Yo' e Yi' são Sbi_Yo' e Sbi_Yi' , respectivamente, Sbi_Yo' e Sbi_Yi' podem ser expressos como Sbi_Y0' (1) , Sbi_Y0' (2) , Sbi_Y0' (3) , Sbi_Y0' (4) ... (5) e Sbi_Y!' (1) , Sbi_Y!' (2) , Sbi_Y!' (3) , Sbi_Y!' (4) ... (6) Então, a saída do segundo MUX 215 é Sbi_Y0' (D , Sbi_Yi' (1) ,Sbi_Y0' (2) , Sbi_Yi' (2) ,Sbi_Y0' (3) , Sb±_YiM3) ... (7) Esses símbolos multiplexados são referidos como a sequência C.
[0031] A razão para multiplexar os símbolos de código entrelaçados Sbi_Yo' e Sbi_Yo' é que quando M símbolos sucessivos são perfurados na sequência C, independentemente da primeira metade ou da segunda metade da sequência C, o número de símbolos perfurados em Sbi_Yo' é igual ao de símbolos perfurados em Sbi_Yi' apenas se M for um número par. Se M for um número ímpar, a diferença entre os números de símbolos perfurados em Sbi_Yo' e em Sbi_Yi' é apenas 1. A multiplexação sempre satisfaz a característica de QCTC de que o número de símbolos de paridade perfurados Yo' é igual ao dos símbolos de paridade perfurados Yi' .
[0032] O concatenador de símbolos 207 concatena seqüencialmente as sequências A, B e C do primeiro, segundo e terceiro sub-grupos e gera uma sequência de símbolos [A:B:C] .
[A:B:C] = [Sbi_X(l) , Sbi_X(2), Sbi_X (3) . . . ] [Sbi_Y0 (1) , Sbi_Yi(l), Sbi_Y0(2), Sb±_Yi(2) ...][ Sbi_Y0' (1), Sbi_Yi'(l), Sbi_Y0'(2), Sbi_Y!'(2) ...] (8) [0033] Como é observado da fórmula acima, símbolos de informação são colocados primeiro, seguidos pelos símbolos de paridade alternados Yo e Yi e depois pelos símbolos de paridade alternados Yo' e Yi' na sequência [A:B:C]. Esta disposição dos símbolos pressupõe um significado muito significativo na geração de QCTC, que será descrito abaixo.
[0034] A perfuração deve ser realizada para gerar um sub-código com a taxa de código do código turbo de (8) . A perfuração é definida por um "QCTC". O QCTC deve ter as características seguintes. (1) Os símbolos de informação precedem todos os demais símbolos de código na transmissão. Especialmente, como a taxa de código dos sub-códigos é próxima de 1, esta característica torna-se muito importante. (2) Um padrão de perfuração é formado de modo que o número de símbolos de paridade emitido de cada codificador constituinte (um primeiro codificador constituinte e um segundo codificador constituinte) é igual ou sua diferença em número é mínima. (3) 0 número de símbolos perfurados nos símbolos de paridade Yo e Yo' é determinado tal que a taxa de código do primeiro codificador constituinte é sempre inferior a 1. Isto é, o desempenho de códigos turbo é assegurado quando pelo menos um símbolo de paridade Yo ou Yo' existe. (4) A distância entre símbolos perfurados em um QCTC resultante da perfuração é igual. (5) 0 código turbo produzido pela combinação de sub-códigos de QCTCs supõe as características de um código quase-complementar.
[0035] O QCTC com uma taxa de código de sub-código, que é gerada pela perfuração ou poda de quantos símbolos sejam necessários da extremidade da sequência de símbolos [A:B:C], satisfaz as cinco características acima. Em outras palavras, um sub-código pretendido de um QCTC é gerado pela repetição e a perfuração de tantos símbolos quantos sejam necessários na sequência de símbolos [A:B:C] em um repetidor de sequência de símbolos e um perfurador de símbolos 209. O repetidor de sequência de símbolos repete a sequência de símbolos recebida do concatenador de símbolos de uma forma predeterminada. O método de repetição é determinado de acordo com a taxa de código do sub-código. 0 perfurador de simbolos 209 perfura ou poda tantos simbolos quanto um número predeterminado, começando com o último simbolo na sequência de simbolos recebida do repetidor de sequência de simbolos 208, para assim criar o sub-código do QCTC. O número de simbolos perfurados depende da taxa de código do sub-código. Portanto, a taxa de código do sub-código deve ser fornecida ao repetidor de sequência de simbolos 208 e ao perfurador de simbolos 209 para efetuar a repetição de sequência e a perfuração dos simbolos. Alternativamente, uma controladora de camada mais alta (não mostrada) pode calcular o número de simbolos repetidos e o número de simbolos perfurados de acordo com uma taxa de código materna e uma taxa de sub-código e alimentar a informação para o repetidor de sequência de simbolos 208 e o perfurador de simbolos 209.
[0036] Em outras palavras, o perfurador de simbolos 209 seleciona um número predeterminado de simbolos contados de uma posição de simbolo dada na sequência de simbolos recebida do repetidor de sequência de simbolos 208, assim gerando o sub-código do QCTC. A posição de simbolo dada refere-se ao simbolo que segue o último simbolo selecionado da transmissão anterior. Portanto, o perfurador de simbolos 209 pode ser denominado de "seletor de simbolos".
[0037] Os entrelaçadores 203, 213, 223, 233 e 243, os MUXes 205 e 215, e o concatenador de simbolos 207 na Figura 2 correspondem ao entrelaçador de canal 102 na Figura 1, e o repetidor de sequência de simbolos 208 e o perfurador de simbolos 209 correspondem ambos ao gerador de QCTC 103.
[0038] Retornando à Figura 1, supondo uma taxa de código materna de R=l/5 e 3.072 bits de informação de entrada, o codificador de canal 101 emite 15.360 símbolos de código. Haverá, abaixo, uma descrição da geração de QCTCs com taxas de código (ou taxas de dados) diferentes, por exemplo, um primeiro QCTC Coj a 307,2 kbps, um segundo QCTC Cij a 614,4 kbps, e um terceiro QCTC C3j a 1288,8 kbps, dos símbolos de código.
[0039] Como foi descrito anteriormente, os 15.360 símbolos de código são classificados em cinco sub-grupos, entrelaçados, e depois rearrumados como a sequência de símbolos da Eq. (8). Então, os 15.360 símbolos de código são submetidos a repetição de acordo com uma regra predeterminada e perfuração (ou poda) de acordo com uma taxa de código de sub-código predeterminada. Assim, um sub-código pretendido é gerado.
[0040] Para uma taxa de dados de 307,2 kbps, se os sub- códigos do primeiro QCTC COj são de 21.504 bits de comprimento, o primeiro sub-código Coo é gerado pela seleção dos primeiros 21.504 símbolos da sequência de símbolos entrelaçada e repetida. O segundo sub-código Coi é gerado pela seleção de 21.504 símbolos iniciados com o símbolo após o primeiro sub-código COO da sequência de símbolos repetidos. O terceiro sub-código C02 é gerado pela seleção dos próximos 21.504 símbolos.
[0041] De modo similar, para uma taxa de dados de 614,4 kbps, se os sub-códigos do segundo QCTC Clj são de 10.752 bits de comprimento, o primeiro sub-código CIO é gerado pela seleção dos primeiros 10.752 símbolos da sequência de símbolos repetida. Em outras palavras, o primeiro sub-código Cio é gerado pela poda de todos os símbolos subseqüentes após os primeiros 10.752 símbolos na sequência de símbolos repetida. A poda é efetuada no perfurador de símbolos 209 como foi dito antes. O segundo sub-código Cn é gerado pela seleção de 10.752 símbolos começados com o símbolo depois do primeiro sub-código Cio da sequência de símbolos repetida. O terceiro sub-código C12 é gerado pela seleção dos 10.752 símbolos após o segundo sub-código Cn.
[0042] De modo similar, para uma taxa de dados de 1228,8 kbps, se os sub-códigos do terceiro QCTC C2j são de 5.376 bits de comprimento, o primeiro sub-código C20 é gerado pela seleção dos primeiros 5.376 símbolos da sequência de símbolos repetida. O segundo sub-código C21 é gerado pela seleção de 5.376 símbolos iniciando com o símbolo após o primeiro sub-código C20 da sequência de símbolos repetida. O terceiro sub-código C22 é gerado pela seleção dos 5.376 símbolos seguintes. Desta maneira, os sub-códigos do QCTC a 1228,8 kbps são gerados.
[0043] O sistema armazena informação sobre a posição do último símbolo no sub-código transmitido anteriormente para cada QCTC. Quando uma taxa de dado (ou taxa de código) para retransmissão é determinada, o sistema seleciona um QCTC correspondente à taxa de dado e gera um sub-código ao selecionar um número predeterminado de símbolos após o último símbolo armazenado para o QCTC selecionado de acordo com a taxa de dado. Se os símbolos selecionados forem superiores a um bloco de símbolos entrelaçado, os símbolos restantes são selecionados do bloco seguinte. Neste caso, sub-códigos são gerados pela repetição de um bloco de símbolos entrelaçados. Para fazê-lo, uma área de armazenamento é necessária para armazenar os blocos repetidos .
[0044] Alternativamente, os simbolos entrelaçados podem ser armazenados em uma memória provisória circular e um sub-código é gerado pela seleção de simbolos recursivamente. Isto é, se simbolos entrelaçados forem todos selecionados, um número predeterminado de simbolos é selecionado dos simbolos entrelaçados começando pelo primeiro simbolo. Então, o repetidor de sequência de simbolos 208 pode ser omitido pois a memória provisória circular funciona como o repetidor de sequência de simbolos 208.
[0045] A versão acima da presente invenção descreve QCTCs bidimensionais. No esquema de QCTC bidimensional, um QCTC correspondente para cada taxa de código é gerado independentemente e os sub-códigos do QCTC são transmitidos seqüencialmente. No entanto, os QCTCs bidimensionais não são ótimos pelas razões descritas abaixo.
[0046] Como é mostrado na Figura 2, é suposto que o primeiro sub-código COO do primeiro QCTC Coj é utilizado para a transmissão inicial, o primeiro sub-código Coio do segundo QCTC Cij é utilizado para a transmissão seguinte, e o primeiro sub-código C20 do terceiro QCTC C2j é utilizado para a terceira transmissão, Então, o receptor decodifica dados ao combinar os três sub-códigos (Coo, Cio, C20) · Entretanto, neste caso a combinação de código não recupera um código original com uma taxa de código de 1/5, apenas para aumentar a energia de simbolo dos simbolos de informação e assim não otimizar o desempenho de decodificação. Isto implica que há um problema com a ordem de transmissão dos sub-códigos, isto é, a seleção dos sub- códigos. Para superar o problema, são propostos QCTCs adaptivos. No esquema de QCTC adaptivo, o número de simbolos de código a ser selecionado é determinado de acordo com a taxa de código de um sub-código, e o sub-código é gerado pela seleção do número determinado de simbolos iniciados pelo símbolo após o último símbolo utilizado para a transmissão anterior.
[0047] A Figura 3 é um diagrama de blocos de outra versão do aparelho gerador de QCTCs. A estrutura mostrada na Figura 3 é a mesma que aquela mostrada na Figura 2, exceto que o repetidor de sequência de símbolos e o perfurador de símbolos operam de maneiras diferentes. Portanto, a descrição seguinte é feita essencialmente do repetidor de sequência de símbolos 308 e do perfurador de símbolos 309.
[0048] O repetidor de sequência de símbolos 308 repete uma sequência de símbolos recebida de um concatenador de símbolos 307 de maneira predeterminada. A repetição pode ser realizada de acordo com um dado parâmetro no repetidor de sequência de símbolos 308, ou sob o controle de uma controladora de camada mais alta (não mostrada), ou quando da solicitação do concatenador de símbolos 307. O processo acima é implementado da mesma maneira que o descrito com referência à Figura 2. Então, o perfurador de símbolos 309 perfura os símbolos recebidos do repetidor de sequência de símbolos 308 de acordo com uma regra diferente da regra aplicada na Figura 2 para gerar o sub-código. A regra de perfuração é a seguinte.
[0049] Supõe-se que a transmissão inicia no tempo k, um sub-código transmitido no tempo (k+h) é expresso como Cij (k+h), e os símbolos de código de um código materno com R=l/5 são Cm(0), Cm(l), . .., Cm(N-l). 0 número dos símbolos de código, N, é definido como L_INFx5 pois a taxa de código materna é de 1/5. Aqui, L_INF denota o tamanho do entrelaçador de sub-blocos, ou o número de símbolos de informação.
Etapa 1: o comprimento de um sub-código inicial é determinado.
[0050] Para uma transmissão inicial, um Cio dos primeiros sub-códigos Cocu Cio, C20 dos QCTCs disponíveis é selecionado de acordo com uma taxa de código dada e o comprimento do sub-código Cio selecionado é armazenado como a variável L_SC. A taxa de código ou o comprimento L_SC do sub-código é predeterminada no sistema de acordo com o ambiente de canal incluindo a condição do canal de transmissão e a taxa de dados de entrada. A descrição é feita no contexto de três QCTCs mostrados na Figura 3, para melhor compreensão da presente invenção, mas o número de sub-códigos não é limitado.
Etapa 2: um sub-código para a transmissão inicial é selecionado e transmitido.
[0 051] Após a determinação do comprimento de um sub-código a ser transmitido, Cm(0), Cm(l), ..., Cm(L_SC-l) são selecionados entre os símbolos de código do código materno. Se L_SC superar N, Cm(0), Cm(l), ..., (Cm(N) são transmitidos P vezes e então Cm(0), Cm(l), ..., Cm(q-1) são transmitidos. Aqui, P e q são o quociente e o resto de L_SC/N, respectivamente e P e q são calculados por L_SC mod N. Então, a variável q é armazenada para a transmissão seguinte para ser utilizada para detectar a posição do último símbolo do último sub-código transmitido com relação ao bloco de símbolos entrelaçados.
Etapa 3: a posição inicial do sub-código para a transmissão seguinte e o comprimento do sub-código são determinados.
[0052] Para a transmissão seguinte, a taxa de código R-SC de um novo sub-código a ser transmitido é determinada de acordo com o ambiente de canal e o comprimento L_SC do sub-código é determinado de acordo com a taxa de código determinada. O comprimento L_SC e a taxa de código R_SC está na relação de L_SC=L_INFx(1/R_SC)... (9) Um sistema de camada mais alta transmite o comprimento de sub-código L_SC e a taxa de sub-código R-SC para o perfurador de símbolos 309 a cada transmissão.
Etapa 4: um sub-código para a transmissão seguinte é selecionado e transmitido.
[0053] Após o comprimento L_SC do sub-código a ser transmitido ser determinado, Cm(q), Cm(q+1), ..., Cm(q+L_SC- 1) são selecionados entre os símbolos de código do código materno. Em outras palavras, tantos símbolos quanto o comprimento do sub-código são selecionados dos símbolos do código materno começando pelo símbolo após o último símbolo selecionado da transmissão anterior. Se q+L_SC superar N, uma linha compreendida de N símbolos de código iniciados com Cm(q) são selecionadas recursivamente e transmitida P vezes e depois os restantes q' símbolos de código são transmitidos seqüencialmente. Aqui, P e q' são o quociente e o resto de (L_SC)/N, respectivamente, e o q' é calculado por (q+L_SC) mod N. Então, o valor de posição do próximo símbolo da posição do último símbolo selecionado para a transmissão seguinte é armazenado no q. A variável q é a posição de símbolo seguinte da última posição de símbolo entre símbolos compreendidos do último sub-código transmitido. Após o sub-código gerado ser transmitido, o procedimento retorna à etapa 3.
[0054] A transmissão de QCTCs adaptivos será tornada clara com os casos mostrados na Figura 3. Com referência à Figura 3, um sub-código de baixa taxa com uma taxa de código de 1/7 é transmitido inicialmente no Caso 1, e um sub-código de alta taxa com uma taxa de código de 4/7 é transmitido inicialmente no caso 2. Como é observado dos casos, N(=15.360) símbolos de código materno sucessivos são repetidos e quantos símbolos de código quanto o tamanho que corresponde ao comprimento de um sub-código a ser transmitido (ou a taxa de código do sub-código) são selecionados seqüencialmente dos símbolos de código materno repetidos, a cada transmissão.
[0055] Na implementação real, a memória provisória não é utilizada para armazenar (P—1) vezes os códigos maternos repetidos, mas uma única memória provisória circular é empregada para armazenar N símbolos de código e selecionar recursivamente símbolos de código para assim gerar um sub-código de um comprimento pretendido. Isto é, a utilização da memória provisória circular torna desnecessária a necessidade da repetição da sequência. Qualquer memória provisória de recepção está disponível ao receptor desde que ela possa armazenar N métricas suaves para a combinação de código.
[0056] Embora a invenção tenha sido mostrada e descrita com referência a certas versões preferidas dela, será compreendido por aqueles habilitados na tecnologia que várias modificações na forma e nos detalhes podem ser nela feitos sem desviar do espirito e escopo da invenção conforme definido pelas reivindicações apensas.
REIVINDICAÇÕES
Claims (13)
1. Aparelho gerador de QCTC (Código Turbo Quase-Complementar), compreendendo: um codificador turbo (101, 201, 301) tendo uma pluralidade de codificadores constituintes, para gerar uma sequência de símbolos de informação (203, 303) e uma pluralidade de sequências de símbolos de paridade (213, 223, 233, 243, 313, 323, 333, 343) de acordo com uma taxa de código dada ao codificar a sequência de símbolos de informação (203, 303), cada um dos codificadores constituintes para gerar pelo menos uma sequência de símbolos de paridade, a pelo menos uma sequência de símbolos de paridade (213, 313) de um codificador constituinte correspondente a pelo menos uma outra sequência de símbolos de paridade (223, 323) de outro codificador constituinte; um entrelaçador de canal (102) para entrelaçar individualmente a sequência de símbolos de informação (203, 303) e as sequências de símbolos de paridade (213, 223, 233, 243, 313, 323, 333, 343), dispondo alternativamente os símbolos das sequências de símbolos de paridade (213, 223, 233, 243, 313, 323, 333, 343) correspondentes, e concatenando serialmente a sequência de símbolos de informação (203, 303) entrelaçados e as sequências de símbolos de paridade (213, 223, 233, 243, 313, 323, 333, 343) dispostos; e o aparelho caracterizado pelo fato de compreender um gerador de QCTC (103) para gerar um sub-código de um QCTC ao repetir a sequência de símbolos serialmente concatenados e selecionar um número predeterminado de símbolos da sequência de símbolos repetida de acordo com pelo menos uma taxa de código.
2. Aparelho gerador de QCTC, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o entrelaçador de canal compreender: uma pluralidade de entrelaçadores (204, 214, 224, 234, 244, 304, 314, 324, 334, 344) para entrelaçar individualmente a sequência de símbolos de informação (203, 303) e a pluralidade de sequências de símbolos de paridade (213, 223, 233, 243, 313, 323, 333, 343); um multiplexador (205, 305) para gerar uma nova sequência de símbolos de paridade (216, 316) ao multiplexar os símbolos entrelaçados das sequências de símbolos de paridade (213, 223, 313, 323) correspondentes; e um concatenador de símbolos (207, 307) para concatenar serialmente a sequência de símbolos de informação entrelaçados e a nova sequência de símbolos de paridade.
3. Aparelho gerador de QCTC, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o gerador de QCTC (103) compreender: um repetidor de símbolos (208, 308) para repetir a sequência de símbolos concatenados serialmente; e um seletor de símbolos (209, 309) para gerar o sub-código ao selecionar um número predeterminado de símbolos da sequência de símbolos repetidos em uma posição de símbolo dada de acordo com uma taxa de código dada.
4. Aparelho gerador de QCTC, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de a posição de símbolo dada ser a posição de um símbolo após o último símbolo selecionado para a transmissão anterior.
5. Aparelho gerador de QCTC, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o gerador de QCTC (103) compreender: uma memória provisória circular para armazenar a sequência de símbolos concatenados serialmente; e um seletor de símbolo (209, 309) para gerar o sub- código pela seleção de um número predeterminado de símbolos da sequência de símbolos concatenada serialmente a uma posição de símbolo dada de acordo com uma taxa de código dada.
6. Aparelho gerador de QCTC, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a posição de símbolo dada ser a posição de um símbolo após o último símbolo selecionado para a transmissão anterior.
7. Aparelho gerador de QCTC, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o gerador de QCTC gerar o sub-código ao selecionar um número predeterminado de símbolos da sequência de símbolos repetida de acordo com uma taxa de código dada, iniciando com um símbolo após o último símbolo selecionado para a transmissão anterior.
8. Aparelho gerador de QCTC, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o entrelaçador de canal entrelaçar individualmente a sequência de símbolos de informação (203, 303) e a pluralidade de sequências de símbolo de paridade pelo entrelaçamento PBRO (Ordem Inversa de Bit Parcial).
9. Método de gerar QCTC (Código Turbo Quase-Complementar) compreendendo as etapas de: gerar uma sequência de símbolos de informação (203, 303) e uma pluralidade de sequências de símbolos de paridade (213, 223, 233, 243, 313, 323, 333, 343) ao codificar a sequência de símbolos de informação (203, 303) , a pluralidade de sequências de símbolos de paridade (213, 223, 233, 243, 313, 323, 333, 343) sendo gerada de codificadores constituintes, pelo menos uma sequência de símbolos de paridade (213, 313) sendo gerada de cada um dos codificadores constituintes, e a pelo menos uma sequência de símbolos de paridade de um codificador constituinte que corresponde a pelo menos uma outra sequência de símbolos de paridade (223, 323) de outro codificador constituinte; entrelaçar individualmente a sequência de símbolos de informação (203, 303) e as sequências de símbolos de paridade (213, 223, 233, 243, 313, 323, 333, 343); gerar uma nova sequência de símbolos de paridade ao multiplexar os símbolos entrelaçados das sequências de símbolos de paridade (213, 223, 233, 243, 313, 323, 333, 343) correspondentes; concatenar serialmente a sequência de símbolos de informação (203, 303) entrelaçados e a nova sequência de símbolos de paridade; e o método caracterizado pelo fato de compreender a etapa de gerar um sub-código de um QCTC com uma taxa de código dada ao selecionar recursivamente um número predeterminado de símbolos da sequência de símbolos concatenada serialmente a uma posição de símbolo dada de acordo com a taxa de código.
10. Método de gerar QCTC, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a etapa de entrelaçar ser efetuada pelo entrelaçamento PBRO (Ordem Inversa de Bit Parcial)-
11. Método de gerar QCTC, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a posição de símbolo dada ser a posição de um símbolo após o último símbolo selecionado para a transmissão anterior.
12. Método de gerar QCTC, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a etapa de geração de QCTC compreender as etapas de: repetir a sequência de símbolos concatenada serialmente; e gerar o sub-códígo ao selecionar o número predeterminado de símbolos da sequência de símbolos repetidos de acordo com a taxa de código dada.
13. Método de gerar QCTC, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a etapa de geração de QCTC compreender as etapas de: armazenar a sequência de símbolos concatenados serialmente em uma memória provisória circular; e gerar o sub-ccdigo ao selecionar o número predeterminado de símbolos da memória provisória circular na posição de símbolo dada de acordo ccm a taxa de código dada.
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