CN1077070A

CN1077070A - 差错检测系统

Info

Publication number: CN1077070A
Application number: CN93103616A
Authority: CN
Inventors: 亚当F·古尔德; 阿尔文德S·阿罗瑞
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1993-10-06
Anticipated expiration: 2013-03-29
Also published as: FI115353B; WO1993020620A1; CA2102789C; GB9321737D0; FI935337A; ITRM930195A1; CA2102789A1; US5321705A; ITRM930195A0; JPH06508253A; GB2271256A; IT1261434B; SE9303942L; CN1030878C; JP2919072B2; SE9303942D0; GB2271256B; AU3799993A; SE515349C3; FR2690797A1

Abstract

本系统(300、500、826)中二进制信息信号包括过量的失真比特使卷积解码器(312、512、712)产生错误的解码信号时，差错检测系统(300、500、826)指示二进制信息信号的坏帧。由卷积解码器(312、 512、712)解码的信号被编码器(324、524、724)再编码并且该再编码信号与接收机(640)接收的信号进行比较(356、556、756)。当过量的再编码信号部分与相应的实际接收的信号部分差别大时产生一个坏帧指示。

Description

本专利申请是1990年11月21日提出申请的、申请号为616，517的专利申请的连续申请。

本发明涉及差错检测系统，具体涉及用以执行接收离散编码信号的无线接收机的差错检测系统。

一个执行发送信息的通信系统最少包括一个通过传输信道互连的发射机和接收机。无线通信系统是一个其传输信道由射频信道构成的通信系统。

经射频信道发送信息信号的发射机必需把该信息信号转换成可以经射频信道传送的形式。把信息信号转换为可以经射频信道传送形式的过程称作调制。在调制过程中，信息信号被加在一个射频电磁波上。该射频电磁波的特性频率具有的频率值与在规定的射频信道频率范围内的频率相对应。该射频电磁波通常称作载波，载波一旦被信息信号调制，则称作已调制信息信号。

已调制信息信号占有由载波频率为中心或紧靠载波频率的频率范围构成的频率带宽的位置。已调制信息信号可以通过自由空间经射频信道发送，这样，在发射机和接收机之间传送了信息信号。

在载波上调制信息信号的各种技术已经提出了。这些技术包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）和复合调制（CM）。接收机接收经射频信道发送的已调制信息信号，它包括从被发送的已调制信号中检波或“再生”信息信号的一个电路。这一过程被称作解调。典型地，接收机包括用于解调接收信号的解调电路，另外，用于将射频的频率下变频为已调信息信号的下变频电路。

多个发射机可以同时执行解调和经不同的射频信道发送信息信号。只要由多个发射机发送的信号在不同的射频信道上发送，则同时发送的信号就不会发生重叠。设置用于接收发送信号的多个接收机包含调谐电路，它只通过在所需射频信道上传送的信号。

电磁波频谱被分割成多个频段，其中每个频段规定一个电磁波频谱的频率范围。这些频段进一步分成多个信道，这些信道在上文称为“射频信道”，这些信道也称作“传输信道”。为了减少同时传送的信号之间的干扰，要对经电磁波频谱的某些频段的信道发送的信号进行管理。

例如，在美国，在800MHz和900MHz之间延伸的100MHz频段部分被分配用于无线电话通信。在其它地理区域，相应频段部分类似地分配用于无线电话通信。无线电话通信例如可以利用蜂窝状通信系统的无线电话来实现。这种无线电话包括允许接收和发送已调制信息信号的电路。

一个蜂窝状通信系统是在整个地理区域空间分开的位置上设置多个基站构成的。每个基站都包括接收由无线电话发送的已调号的电路，和向无线电话发送已调制信息信号的电路。

仔细地选择设置每个基站的位置，使得至少有一个基站是处在整个地理区域的位于任何位置上的无线电话的传送范围内。与一些单独基站接近的地理区域的那些部分被定义为“与所述的这些单独基站相关”，一个基站和与之相关的地理区域部分被定义为是一个“小区”。多个小区（每个小区与一个基站相关）一起构成了由这种蜂窝状通信系统环绕的地理区域。处在该蜂窝状通信系统中任何小区的边界内的无线电话都可以至少向一个基站发送和接收已调制信息信号。

在许多情况下，蜂窝状通信系统使用率增长已导致了分配给蜂窝状无线电话通信的频带的每个传输信道的充分使用。结果各种更有效地利用分配给无线电话通信的频带的设想已提出来了。分配给无线电话通信的频带的更有效地利用增加了蜂窝状通信系统的传输容量。

一种可以增加蜂窝状通信系统的传输容量的方法是利用数字的，或其它离散的调制技术。当信息信号被变换成离散的形式时，单个的传输信道可以被用来顺序地发送一个以上的信息信号。由于可以经单个传输信道发送一个以上的信息信号，所以现有频带的传输容量可以增加两倍或多倍。

典型地，信息信号首先要转换成离散的形式（例如，通过一个模-数转换器），然后，在调制和在经传输信道发送之前，利用某种编码技术对其进行编码。

信号的编码增加了信号的冗余度，这种冗余度便于对一旦由接收机接收的信号的精确确定。然而，一个射频信道不是一个无噪声的传输信道;因此，噪声和其它的传输困难可能导致接收机接收的信号不是由该发射机发送的信号。因为一个编码信号包含多个冗余码，所以即使在传输期间编码信号已经畸变，接收机时常也能对接收的信号准确地解码，以确定实际的信息信号。已经提出的各种信息组编码和卷积编码/解码技术提高了信息信号的精确再生。上述的一种卷积编码/解码技术是维特比（Viterbi）编码/解码技术。

当发送信号的失真使得接收机接收了过量的畸变信息时，解码器无法正确地解码所接收的信号。这种接收信号的不正确解码导致了接收机再生的信号不是所需的信息信号。

奇偶校验比特时常被作为由发射机发送的编码信号的一部分。当接收机接收到具有奇偶校验比特值的编码信号，而该值与预定的序列值不同时，信号的这一部分就将被接收机忽略。然而，在随机过程中，奇偶校验比特的值可能指示一个没有失真的信号，这时接收机可能不正确地判定已准确发送的是失真的信号，从而再生了一个不正确的信号。

例如，当一个离散的编码信号由多个数字编码字（也称叫帧）序列组成时，奇偶校验比特可以散布在组成所述字或帧的比特中间，或者与这些比特连接起来。如果随每个字或帧发送3个奇偶校验比特，则这3个奇偶校验比特可以构成8种组合的任一种组合。在随机过程中，当接收机从须检测奇偶校验比特的特定组合值以指示接收机已经接收有效信号时，一个不需要的信号，例如仅是噪声的信号可能具有与所需奇偶校验比特组合相对应的值。当接收机接收到仅是噪声的信号，并且该接收机寻找每个字或帧的3个奇偶校验比特时，该接收机可能会错误地把一个无效的信号判定为每次八中取一的有效字。

当基站和无线电话在一个被称作不连续传输（DTX）的过程中进行通信时，仅在无线电话检测到信息时，基站和无线电话才发送信息。在所有其它时间，无线电话的发射机部分不工作以节省无线电话的电源，而该无线电话的接收机部分仍然工作以检测有效信息的接收。然而，当基站不向无线电话发送信息时（称叫无发送期间），无线电话的接收机部分则只能收到噪声。

在随机过程中，由于接收机寻找三个奇偶校验比特值时，该接收机可能把一个仅是噪声的信号当作是八中取一的有效信息，所以它会错误地把一个噪声信号判定为八中取一的有效信息信号。在50Hz的字或帧的速率时，仅是噪声的信号可能会被接收机每秒六次地错误判定为有效信息信号。这种由接收机作出的错误判定产生了不需要的噪声电平（有时将要由接收机处理这种明显的、可以听得到的“格、格、格”的声音）。

因此，需要一种更精确的系统，使用这种系统，接收机能够拒绝接收无效的信号。

相应地，确定在何时接收的信号中含有过多的噪声（或仅是噪声或随机的信号）以致不能正确地解码是十分重要的。对接收的信号中含有过多的噪声以致不能正确地解码的指示可以通过确定在接收信号中含有的信号差错的频率或数量的密度来获得。然而，这种技术的使用可提供这样一种指示，即低信号强度的信号不能够被正确地解码。由于弱信号强度的信号的信噪比比相应的大信号强度的信号的信噪比低，所以，由于噪声存在的结果，所述低信号强度的信号对差错是更敏感的。这种敏感性的增加能够导致上述信号的一些部分增加信号差错的密度。与随机信号（即仅是噪声的信号）相比，由接收机接收的微弱信号的其它部分包含着有用的信息。因此仅对信号差错密度的检测作响应的信号拒绝接收的差错检测系统可能拒绝接收低信号强度信号，即使这些信号的一些部分包含着有用信息。

因此，需要一种差错检测系统，它能够在随机的仅是噪声的信号和低信号强度的信号之间进行鉴别，从而只有随机的，仅是噪声的信号被差错检测系统拒绝。

因此，本发明提供一种差错检测系统以及相应的用于离散接收机的方法。

本发明还有利地提供一种接收机的坏帧指示器，用于接收由编码帧组成的离散编码信号，即使当接收机接收的离散编码信号具有微弱的信号强度。

本发明还有利地提供一种收发信机，用于接收由具有预定数量比特的编码帧构成的离散编码信号。

通过阅读下面对最佳实施例的详细描述，本发明提供的优点和特性，以及其细节将会变得更加清楚。

根据本发明，公开了一种用于接收离散编码信号的接收机的差错检测系统。当由接收机接收的离散编码信号的序列包含有过量的无效信号部分时，该差错检测系统将执行检测。代表接收机接收的离散编码信号的软判定信号被产生了。解码器对代表离散编码信号的软判定信号解码，并产生一个响应该软判定信号值的解码信号。编码器对由解码器产生的解码信号再编码，并产生一个离散的响应解码信号值的接收机编码信号。硬判定转换器把代表接收机接收的离散编码信号的软判定信号转换成一个硬判定信号。比较器把由编码器产生的接收机编码信号与硬判定信号进行比较，并产生一个指示二者之间的比较的比较信号。当比较信号指示硬判定信号序列的过量信号部分的值与相应的离散接收机编码信号序列的信号部分的值不同时，响应这一时刻将产生一个差错信号。

结合附图阅读时会对本发明更好地理解，其中：

图1是一个可以发送和接收离散编码信息信号的通信系统方框图;

图2-Ⅰ示出了数字编码信息信号的一帧;

图2-Ⅱ示出了根据编码技术编码形成信号冗余码的图2-Ⅰ的数字编码信息信号的帧;

图2-Ⅲ示出了由接收机接收和由解码器解码的数字编码信息信号的帧，所说的解码器是按照相应于对数字编码信息信号编码的编码技术的解码技术;

图3是一个模拟图1的通信系统的方框图，但它标出了该通信系统各个部件产生的信号的数字符号;

图4是一个曲线图，它示出了信号差错指示与这种信号差错出现频率的概率之间的关系，所说的信号差错包括低信号强度的信号以及随机信号的信号差错;

图5是本发明最佳实施例的差错检测系统的部分功能块，和部分流程图;

图6-Ⅰ示出了由接收机接收和由图5的差错检测系统再编码的信息信号的单个帧;

图6-Ⅱ示出了由包括图5的差错检测系统的接收机接收的编码形式的信号的单个帧;

图6-Ⅲ示出了当按照本发明的差错检测系统用来检测错误信息的出现时，由图6-Ⅰ和图6-Ⅰ表示的信号之间的比较结果产生的比较信号;

图7是本发明的一个可替换的最佳实施例的差错检测系统的部分功能块和部分流程图;

图8是一个类似于图4的曲线图，但它进一步说明了加权信号比特对拥有这种信号比特的信号的信号强度的测定作出的不同响应的效果;

图9-Ⅰ示出了由接收机接收和由本发明的一个可替换的最佳实施例的图7的差错检测系统再编码的信息信号的单个帧;

图9-Ⅱ示出了由本发明的接收机接收的编码形式的信号的单个帧，所述的接收机包括图7的差错检测系统;

图9-Ⅲ示出了当按照图7所示的本发明可替换的最佳实施例的差错检测系统，用来检测错误信息的出现的在图9-Ⅰ和图9-Ⅱ中表示的信号之间的比较结果产生的比较信号;

图10是按照本发明最佳实施例的教导构成的无线电话的部分框图和部分流程图，其中的一部分由图5的差错检测系统构成;和

图11表示本发明的最佳实施例的方法的步骤的逻辑流程图。

首先参考图1的方框图，一个通信系统，一般用参考号10表示，能用于发送和接收离散编码信息信号。本发明的最佳实施例的差错检测系统构成了信道系统10的接收机部分的一部分，并能用于检测上述接收机部分接收到错误信息的时刻。

用方框16表示的信息源代表一个信息信号源，例如一个话音信号。在信息源16包括话音信号的情况下，信息源16额外包括一个转换器，用于把话音信号转换成电的形式。

由信息源16产生的信息信息信号被提供给源编码器22。源编码器22把提供给它的信息信号（典型地是一种模拟形式）转换成一种离散信号。源编码器22例如可以包括一个产生数字信号的模-数变换器。

由源编码器22产生的离散信号被提供给信道编码器28。编码器28按照编码技术对提供给它的离散信号进行编码。信道编码器28例如可以包括一个信息组和/或卷积编码器。信道编码器28起着把提供给它的离散信号变换成编码形式的作用，以增加该离散信号的冗余度。通过增加信号的冗余度，在信号发送期间产生的传输差错和其它信号失真的可能是很小的，从而通信系统的接收机部分不对实际的发送信号进行检测。

由信道编码器28产生的编码信号被提供给调制器34。调制器34按照如上述的一种调制技术对提供给它的编码信息信号进行调制。调制器34产生一个已调制信息信号。

信息源16、源编码器22、信道编码器28和调制器一起构成通信系统10的发射机部分，由用阴影示出方框46表示。

由调制器34产生的已调制信息信号在方框52表示的传输信道上发送出去。由于传输信道不是无噪声信道，所以当已调制信息信号经该信道发送时，噪声就被加到该已调制信息信号上。噪声信号在图中用加到传输信道52的线58表示。

在传输信道52上发送的已调制信息信号被解调器64接收。解调器64产生一个解调信号并提供给信道解码器76。信道解码器76与接收机部分46的信道编码器28相对应，但起着对构成信道编码器28的信息组和/或卷积编码器编码的编码信号进行解码的功能。信道解码器76产生一个离散形式的解码信号，它被提供给源解码器82。源解码器82把提供给它的离散信号变换成适于目的地88应用的形式。目的地88例如可以包括接收机的耳机或扬声器部分，或者其它用于把提供给它的电信号转换成人可感觉得到的形式的换能器。

解调器64、信道解码器76、源解码器82和目的地88一起构成通信系统10的接收机部分，由用阴影示出的方框94表示。

现在来看图2-1，它表示了数字编码信息信号的单个帧，通常用参考号110表示。帧110由预定数量比特的序列构成，这些比特一起构成由发射机向接收机发送的编码信号的码字。

图2-Ⅰ中的帧110表示由图1的源编码器22产生的编码信号。图2-Ⅰ的帧110构成了具有260数字比特长的码字。如图所示，帧110包括有179比特的类型Ⅰ部分116，3比特长的奇偶校验比特部分122（也可称叫循环冗余校验或CRC部分），和78比特长的类型Ⅱ比特部分128。当然，采用其他帧长和结构也是可能的，图2-Ⅰ的帧110只是表示包括数字编码比特的一个可能的帧。

图2-Ⅱ表示单个帧134，其中的类型Ⅰ比特部分140已经按照一种编码技术编码，所述的编码技术例如是维特比卷积编码器的维特比编码技术。图2-Ⅱ的帧134的类型Ⅰ比特部分140有378比特长，它表示个由图1的通信系统10的发射机46的信道编码器28产生的信号。与类型Ⅰ比特部分116类似，奇偶校验比特部分146（即CRC部分146）也被编码，并且相对于图2-Ⅰ的帧110的类型Ⅱ比特部分128，它具有一个增加了的比特数。相应于帧110的比特部分116和122，类型Ⅰ比特部分140和奇偶校验比特部分146具有增加的比特长度，因而增加比特部分的冗余度，减少下列情况发生的可能性，即在传输期间，帧134的失真将妨碍含有帧110的比特部分116和122的实际信息信号的精确再生。帧的较大或较小的部分可以根据需要采用通常的编码技术进行编码。

图2-Ⅲ示出了帧156，它表示一个由例如图1的接收机部分94的接收机的解码器部分接收和解码的帧。帧156包括类型Ⅰ比特部分162，奇偶校验比特（即CRC）部分168和类型Ⅱ比特部分174。理想地，图2-Ⅲ的帧156与图2-Ⅰ的帧一样。然而，如上所述，由于传输信道（图1中由方框52表示）不是无噪声信道，所以在传输期间出现的信号失真可能使部分162、168和174的一个或多个比特不同于帧110的相应部分116、122和128。

使用编码技术，这里是一种卷积编码技术，例如维特比卷积编码技术减少了下列情况发生的可能性，即在传输期间出现的类型Ⅰ比特部分140的失真将妨碍帧110的类型Ⅰ比特部分116的精确再生。然而，如众所周知，当失真导致比特的值变化时，这种变化是使帧134的比特部分140的至少一部分的密度太大，则接收信号的解码不再生帧110的比特部分116的实际的信息信号，而将产生一个不正确的信息信号。

如前所述，在随机过程中，在传输期间，奇偶校验比特值的失真实际上可能提供一种可信的指示（尽管是一种错误的可信指示），即发送的信号以不失真的形式发送。这种不失真信号的错误指示，使得无效信息被看作是一个无失真的发送信号。

图3是通信系统一部分的方框图，这里一般用参考号200表示，它包括与图1的通信系统10的相应部分类似的部件。由构成通信系统200的所示部分方框的各个方框产生的信号用数字符号表示。

例如，线226上的编码比特i提供给卷积编码器228。卷积编码器228与图1的信道编码器28类似，并用于把冗余码插入在加给它的信号上。卷积编码器228在线230上产生一个编码信号t，并提供给调制器234。调制器234与图1的调制器34类似它用来根据调制技术对加给它的编码信号进行调制。

调制器234在线240上产生一个已调制信号经传输信道传送，该传输信道在图中用在端子252-Ⅰ与252-Ⅱ之间延伸的那部分图来表示。求和部件254被设置用来接收由调制器234在线240上产生的信号，并且还接收在线258上作为一个输入的噪声分量。求和部件254在线260上产生包括信息分量和噪声分量的和信息。

在线260上产生的信号被加到解调器264，解调器264与图1的解调器64类似，用来对接收的信号进行解调。解调器264与图1的通道系统10的解调器64类似。解调器264在线270上产生接收比特的序列r，并被提供给卷积解码器276。

卷积解码器276与图1的信道解码器76类似，用来除去由卷积编码器228插入在信息信号i上的冗余码。相应地，卷积解码器276产生信息比特序列，图中在线278上用ir表示，理想地，它们与加给卷积编码器228，在线226上的序列i一样。当在线260上产生的信号的信息分量（即加给求和器254的已调制信号构成的信号部分）具有强的信号值（即大幅度的信号），而噪声分量具有小信号值时，卷积解码器276产生序列i_r，该序列i_r与提供给编码器228的序列i相当类似。然而，当在线260上产生的信号具有小信号值时，或当加在线258上的噪声分量相对于已调制信号的信号值具有大信号值时（即当信噪比小时），由解码器276产生的解码差错导致产生一个可能与信号i不相似的信号i_r。而且，当噪声分量的信号电平基本上大于已调制信号的信号电平时（在线260上产生的信号接近一个随机信号），则信号i_r与信号i是完全不同的。

当信号i_r与信号i完全不同时，这种信号应该被忽略，因为解码信号i_r不能代表由编码器228编码和由通信系统200的发射机部分发送的信号i。当在线260上产生的信号的信噪比小的时候，信号i_r精确地代表信号i这种可能是有些可疑的，而当在线260上产生的信号的信噪比大的时候，信号i_r很可能与信号i是类似的。

图3的通信系统200的方框图进一步示出了方框280（以阴影示出），它表示一个卷积编码器。如下面将要指出的，卷积编码器如卷积编码器280，构成了本发明的最佳实施例的一部分，并被连接以接收由卷积解码器276产生的信号i_r。卷积编码器280根据卷积编码技术对提供给它的信号进行编码，以产生一个编码信号t_r。编码器280使用的卷积编码技术与卷积编码器228使用的卷积编码技术相同。当信号i与信号i_r基本上一致时，信号t_r将与编码器228产生的信号t基本上一致，同样，在没有大噪声信号电平时，信号t_r与解调器264在线270上产生的信号r也基本上类似。因此，t_r与r的比较提供了对解码器276解码质量的指示，以便产生一个与提供给编码器288的信号i基本相似的信号i_r。

图4是一个曲线图，它示出了在信号t_r与r之间信号不一致出现的概率。在纵轴286上绘出的这种出现概率是在横轴288上绘出的信号不一致的函数。

横轴288是以顺序安排的比特组的数量为单位来刻度的，下面称作包括一个比特序列的帧（例如图2-Ⅱ的帧134）的比特“窗口”，所述单位比比特不一致的某个数值大。例如，一个窗口可以被定义为是4个顺序安排的比特（在最佳实施例中是这样定义的）。（由378比特构成的图2-Ⅱ中的帧134包括有94.5个窗口）而窗口失效被定义为是这样一些情况，即在这些情况中，信号t_r和r的比特窗口中至少一个比特是不一致的。

曲线292是一个统计分布，它示出了一个小信号强度的接收信号的信号差错出现频度的概率。曲线296是一个表示随机信号的信号差错出现频度的概率的统计分布，所述的随机信号例如是一个由接收机接收的仅是噪声的信号。应注意，小信号强度的信号的差错出现的的概率相对小于相应的随机或仅是噪声的信号的差错出现的概率。

因此，一个差错检测系统用于检测这样一些时刻，即在这些时刻通过在随机信号（即仅是噪声的信号）与小信号强度的信号之间进行识别，接收机将忽略被接收机信号的某些部分，通过检测这些时刻，差错检测系统能够减少错误判定的可能，这种错误判定将小信号强度的信号的一些部分忽略掉。

下面来看图5的部分方框图和部分流程图，它示出了本发明的差错检测系统，在图中用参考号300表示。差错检测系统300至少接收由接收机接收的发送信号的取样。由接收机接收的接收信号经线306加到维持比解码器312。系统300的线306上所加的信号与图3中经线270所加给解码器276的信号r相似。提供给维持比解码器312的信号用来作为软判定信号。

维持比解码器312在线318上产生一个解码信号，将该解码号提供给卷积编码器324（系统300的连接线318上产生的信号与图3中通信系统的线278上产生的信号相似）。

卷积编码器324在线330上产生一个编码信号，在发送给接收机的信号不存在大量失真时，该编码信号与在线306上提供给解码器312的信号一致。（在线330上产生的信号与图3的系统200的线281上产生的信号t_r相似。）

然而，在传输期间由于噪声插入在信号上的结果，当信号的过量部分失真时，解码器312在线318上产生一个信号，它与发射机实际产生的信号完全不同。因此，在线330上产生的再编码信号（它不易受到传输信道上噪声的失真的影响）也与经线306提供给解码器312的信号不同。

线306连接到硬判定框336，在那里经线306提供的信号被变成一系列数字脉冲，这些数字脉冲存贮在缓冲器342中。缓冲器342的容量最好是至少与发送的帧（如图2-Ⅱ的帧134）的长度相等。缓冲器342在线348上提供一个输出，以允许缓冲器342的内容顺序地提供给逻辑异或门356。

在线330上产生的再编码信号另外提供到逻辑异或门356。虽然门356由一个异或门构成，并且下面的说明书中用同样的术语对本发明的工作进行描述，但应该注意到，其它的逻辑门和逻辑系统也可以使用的。

门356决定在何时由编码器324在线330上产生的再编码信号与线306上提供的信号不同。（利用图3中的符号，门356对信号r和t_r进行比较）异或门356在线362上产生一个比较信号，该比较信号被提供到存贮部件368。

存贮部件368存贮包括线362上产生的比较信号的比特组。在本发明的最佳实施例中，存贮部件368存贮在线362上产生的比较信号的4比特序列，下面称作比特的“窗口”长度。比较信号的4个比特被存贮在存贮部件368中，然后进行分析（将在下面说明），随后的比较信号的比特组被存贮在该存贮部件中，并重复这一过程。

更具体地说，在最佳实施例中，上述的窗口由在线362上产生的比较信号的不重叠的，相邻的比特序列组成。

比特的窗口的各个比特的值具有与分别在线330和348上提供到门356的信号之间的比较相对应的值。在最佳实施例中，当门356是一个异或门时，经线330和348提供给门356的比特之间的不一致使门356产生一个逻辑1的比特值以响应这种比较，否则产生一个逻辑0的值。

存贮在存贮部件中的包括窗口的比特的值通过线370提供给累加器374。因为最佳实施例的存贮部件368一次存贮4个比特，所以四条线370连接在存贮部件368与累加器374之间。当然，可以理解，其它实施例同时存贮其它比特数量的存贮部件也可以类似地连接到累加器374，用于将存贮部件368各个存贮位置的内容提供给累加器374。

这里，累加器374对存贮在存贮部件368中的信号比特窗口的信号比特的数量进行计数，这些信号比特具有逻辑1的值。

在线378上产生一个代表上述计数的信号，该信号被用来确定在何时过多的信号不一致，这里为逻辑1，用比较信号的信号比特的窗口的过量指示出。

由累加器374累加的信号比特不一致的计数用在判定框382中，进行确定信号比特不一致的数量，即累加器374的和是否大于一比特不一致的门限值。在最佳实施例中，该门限值是一个数值1，并且判定框382确定一个信号比特不一致的确定是否存贮在存贮部件368中的信号比特的窗口之中。

如果累加和大于门限值，则从判定框382的“是”分支到达框386，在那里一个坏窗口计数器被递增（坏窗口计数器初始被置于零）。然后，如判定框390所示，确定坏窗口计数器的值是否超过了坏窗口的门限值。如果坏窗口计数器的值超过了其门限值，则“是”分支从判定框390出来，并产生一个坏帧指示。否则“否”分支从判定框390出来。在最佳实施例中，坏窗口门限值是39。仅当39个窗口至少有一个比特不一致时才是一个坏帧，它指示“是”分支从判定框390出来。

如果“否”分支从判定框382或390出来，则存贮部件368和累加器374的内容被消除，并且重复这个过程，如框398所示。结果，在线362上产生的比较信号的信号比特的连续序列（就是“窗口”）被存贮在存贮部件中，并对信号比特的每个连续窗口的信号比特不一致的数量进行检验，以确定该信号比特的信号比特不一致的数量。

对于被适当地解码以便再生实际的发送信号的帧，当指示出坏帧时，由于过多的信号比特差错出现在信息的这一帧内，设置在差错检测系统内的接收机将忽略掉信息的整个帧。

图6-Ⅰ示出了由图5的差错检测系统300的卷积编码器324接收和再编码的典型的信息信号的单个帧420。（再次参考图3的通信系统200的符号，帧420代表信号t的帧）为了说明的目的，构成该帧的几个比特的值在图中示出。帧420与图5中经线330提供到门356的再编码信号相对应。

图6-Ⅱ与图6-Ⅰ所示的相类似，但它示出了由接收机接收并经线348提供给门356的一个编码信号的单个帧424。（再参考图3的通信系统200的符号，帧420表示在适当地转换成一个硬判定信号之后的信号r的帧）与图6-Ⅰ的帧420类似，为了说明的目的，构成帧424的比特中选择的比特值在图中示出。应该注意，分配给比特位置的值是为了说明的目的。

图6-Ⅲ示出了图5的线362上产生的比较信号的单个帧，帧428，该比较信号是分别由图6-Ⅰ和6-Ⅱ的帧420和424的比较得到的。（再参考图3的符号，帧428表示信号t_r与r之间的比较）可以看出，当帧420的比特与帧424的相应比较具有一样的值时，帧428相应的比特的值是逻辑0。当帧420的比特值与帧424相应的比特值具有不一样的值时，帧428的相应比特值为逻辑1。

如前所述，由于发射机/接收机的编码器-解码器使在发射机和接收机之间的信息信号的传输期间产生的失真的影响减少到最小，所以解码器例如图5的维持比解码器312很容易地把一个实际接收的信号准确地解码成与发射机发送的实际发送的信号相对应的信号号。

然而，当由维持比解码器312接收的信号与实际发送的信号相差太大时，解码器312将错误地解码接收的帧。在这种情况下，在线330和348上提供给门356的信号的值中就会产生大量的不一致。

通过确定在线362上产生的比较信号的帧428的选择部分不一致的数量，可以确定在何时解码器312不适当地解码实际发送的信号的指示。应该注意，并不是仅确定在帧420与424之间值不一致的全部数量，帧被分成多个窗口或多组顺序安排的信号比特，其中在每个窗口或每组信号比特中信号比特不一致的数量被确定。只有当一帧的窗口的超过量包括一定数量的比特不一致时，才产生一个坏帧指示。

窗口被定义为信号比特帧的相邻设置的、不重叠的信号比特组。在图中用括号432和436表示了两个这样的窗口。如果超过量的窗口具有信号比特不一致，则产生一个坏帧指示。如前所述，在最佳实际例中，只有当39个窗口具有超过量的比特不一致时，才产生一个坏帧指示。当产生坏帧指示时，接收机将忽略掉整个信号比特的帧。当由门356产生的比较信号的信号比特帧的连续窗口存贮在存贮部件368中时，累加器374将确定存贮在该存贮部件中的连续窗口中信号比特不一致的数量。具有比信号比特不一致的门限值大的窗口数量的计数被保留，当信号比特帧的一定数量的信号比特窗口包括大于信号比特不一致的门限数量时，该帧就被接收机忽略掉。

图7是本发明可替换的最佳实施例的差错检测系统的部分功能框和部分流程图，一般用参考号500表示。差错检测系统500至少接收由接收机接收的发送的信号的取样。一代表接收机接收的信号的信号经线506被提供给维特比解码器512。（经系统300的线306提供的信号与经图3的线270提供给通信系统200的解码器276的信号r类似。）

提供给维特比解码器512的信号被用作软判定信号。维特比解码器512在线518上产生一个解码信号，该信号被提供给卷积编码器524。（在系统300的线318上产生的信号与在图3的通信系统200的线278上产生的信号i_r相类似。）

卷积编码器524在线530上产生一个编码信号，当发送给接收机的信号不存在大量的失真时，所述编码信号与经线506提供给解码器512的信号是一样的。（在线330上产生的信号与在图3的通信系统200的线281上产生的信号t类似。）

然而，如上所述，当在传输期间由于噪声插入在信号上的结果，信号的多个部分受到过量失真时，解码器512在线318上产生一个信号，该信号与发射机实际产生的信号完全不同。因此，在线530上产生的再编码信号（它对在传输信道上噪声引起的失真不敏感）也与经线506提供给解码器512的信号不同。

线506连接到硬判定框536，在那里经线506提供的信号被转换成一系列数字脉冲并被存贮在缓冲器542中。缓冲器542的容量最好与发送帧的长度（例如图2-Ⅱ的帧134）一样长。缓冲器542在线548上提供一个输出，使得该缓冲器542的内容提供给逻辑异或门556。在线530上产生的再编码信号另外提供给逻辑异或门556。虽然门556由一个异或门构成，但其它类型也可以替代使用，如果合适的话。

门556确定在何时由编码器524在线530上产生的再编码信号与经线506提供的信号不同。（利用图3中的符号，门356用来比较信号r和t_r。）门556在线562上产生一个比较信号，该比较信号以串联方式提供给存贮部件568。与图5的差错检测系统300的存贮部件类似，存贮部件568最好用来存贮在线526上产生的连续的、不重叠的、相邻的比较信号的4个信号比特组构成的窗口。

此外，包括存贮在存贮部件568的存贮位置中的信号部分的窗口的内容经线570提供给累加器574。然而，在本实施例中，存贮部件568的存贮位置中的内容首先以信号质量评估器575产生的信号质量值进行加权，所述的信号质量评估器575对存贮在存贮部件568中的信号比特窗口的每个信号比特的值进行加权。在存贮部件568与累加器574之间的线570上成排设置的混合器577代表在存贮位置上内容的加权。

当比较信号的信号比特是逻辑0时，信号质量值的加权作用并不改变逻辑值0;然而，当存贮在存贮部件568中的比较信号的信号比特的信号值是逻辑1时，信号质量值的数值对信号比特的值加权，以便累加器574存贮一个导致该累加器的值不必只是逻辑值1（或它的倍数）。因此，加权的比特不一致的计数存贮在该累加器中。

代表存贮在累加器574中的计数的信号在线578上产生，由累加器574保持的计数被用来确定其内容是否大于门限值，如判定框582所指出的。当累加器计数大于比特不一致门限值时，“是”分支从中出来，坏窗口计数器递增，如框586所示。

如判定框590所示，当确定坏窗口计数器超过了坏窗口门限时，“是”分支从中出来，产生一个坏帧指示。

当分别在判定框582和590没有超过门限值时，“否”分支从各个判定框出来，存贮部件568和累加器574的内容被清除。在线562上产生的比较信号的信号比特的后续窗口被存贮在存贮部件565中。随后，如框598所示，重复上述步骤。

差错检测系统500的工作与图5的差错检测系统300的工作类似，因此将不再作详细的描述。然而，由于信号比特窗口的连续窗口的信号比特不一致的值由信号质量评估器产生的信号质量值加权，所以对于存贮在存贮部件568中的信号比特窗口的信号比特是否包括连续的信号比特不一致的数量能作出较精确的判断。实际上，与信号比特不一致相关的可信程度取决于信号质量值的数值。并且，当信号质量值表示由设置在系统500中的接收机接收的信号的信号强度时，与信号比特不一致相关的可信程度表示该信号的强度。

例如，当由信号质量评估器575产生的信号质量值表示接收机接收到一个弱信号时，信号比特不一致可给予较大的加权，从而更可能是累加器的和大于第一门限值。相反，当由信号质量评估器575产生的信号质量值表示接收机收到一个强信号时，信号比特不一致可给予较小的加权，从而不太可能使存贮在累加器574中的累加和大于第一门限值，而产生一个坏窗口指示。另外，仅当过量窗口大于比特不一致门限数时，才产生一个坏帧指示。

图8是一个与图4类似的曲线，但它示出了在利用信号质量值对比特不一致加权后确定一个坏窗口时，低信号强度的信号的比特不一致出现的频度与随机信号（即仅是噪声信号）之间的关系。纵轴604以出现的频度为单位进行刻度，横轴608则按图4的曲线所描述的类似的方式以坏窗口的数量为单位进行刻度。曲线612是根据这种方法定义的坏窗口出现的频度的分布，而曲线616是根据这种方法的所述坏窗口出现的频度的分布。由于曲线612和616之间几乎没有重叠。所以把小信号强度的信号错认为随机信号的可能性要比相应图4的曲线和图5的差错检测系统所描述的这种可能性更小。

图9-Ⅰ示出了一个由图7的差错检测系统500的卷积编码器524接收和再编码的典型信息信号的单个帧620。（再参考图3的通信系统200的符号帧620表示信号t的一帧。）为了说明的目的，在图中示出了构成该帧的几个比特的值。帧620相应于经线530提供给图7的门556的再编码信号。

图9-Ⅱ与图9-Ⅰ所示的相类似，但它示出的是由接收机接收并经线548提供给门556的一个编码信号的单个帧624。（再参考图3的通信系统200的符号，帧624表示在适当地转换成一个硬判定信号之后的信号r的帧。）与图9-Ⅰ的帧620类似，为了说明的目的，在图中示出了构成帧624的一些被选比特的值。应该注意，为了说明的目的在比特的位置上指定了数值。

图9-Ⅱ示出了图7的线562上产生的比较信号的单个帧，帧628，该比较信号是分别由图9-Ⅰ和9-Ⅱ的帧620和624的比较产生的。（再参考图3的符号，帧628表示信号t_r与r之间的比较。）可以看出，当帧620的比特与帧624相应的比特具有一样的值时，帧628相应的比特的值是逻辑0，当帧620的比特的值与帧624的相应比特的值不一致时，帧628相应比特的值是以信号质量值加权的逻辑1。

现在来看图10的方框图，它示出了一个收发信机，一般用参考号640表示，它设置在本发明的差错检测系统中。在传输信道上发送的信号由天线648接收，代表接收信号的电信号经线652发送到滤波器656。滤波器656在线660上产生一个滤波的信号，该滤波的信号提供给混频664。混频器664经线668从频率合成器672接收一个振荡信号，以对该信号下变频，并在线676上产生一个下变频信号。

线676连续到滤波器680，它在线684上产生一个滤波的信号，该滤波信号被提供给第二混频器688。第二混频器688在线692上接收一个由振荡器694产生的振荡信号。（如图所示基准振荡器695经线696连接到振荡器694，此外还经线698连接到频率合成器672以提供基准频率信号。）混频器688在线700上产生第二下变频信号，该信号被提供给解调器704。解调器704在线708上产生一个解调的信号，该信号提供给维特比解码器712。

由解调器704产生的解调信号是模拟信号，它被维特比解码器712用作软判定信号，使得提供给解码器712的信号能够更好的解码。

维特比解码器712相应于图5的维特比解码器312。如在结合图5的差错检测系统300所作的较详细描述那样，维特比解码器712在线418上产生一个解码信号，该信号提供给卷积编码器724。卷积编码器724在线730上产生再编码信号。

在线706上产生的信号还提供给硬判定框736，它把经线706提供的信号转换成一系列二进制序列，这些二进制序列存贮在缓冲器742中。二进制序列经线748提供给异或逻辑门756。在线730上产生的再编码信号另外提供给门756。门756在线762上产生一个比较信号，该比较信号被提供给存贮部件768。如对图5的系统300所描述的，对在线762上产生的比较信号构成的帧的部分（即信号比特窗口）进行分析。累加器774、线778，逻辑框782、786、790、794和798在功能上与图5的部件374、378、382、386、390、394和398类似，因此将不再对这些部件的工作进行详细的描述。无论怎样，尽管过量的不一致比特是在大于该帧的窗口许可数量内检测到的，但判定框790也要在线796上产生一个指示坏帧的信号。这一信号通过反相器799并提供给与门800。

由维特比解码器712解码的解码信号还通过信息组解码器820经线812提供给门800。仅当解码器820检测到一个适当的奇偶校验比特序列如对图2-Ⅰ至2-Ⅲ所描述的，该信息组解码器820才在线812上产生一个信号。部件712-820最好用数字处理器中实现的算法来实现，如用虚线表示的框826所示。

只有在线796上没有产生坏帧指示，并且信息组解码器820检测到适当的奇偶检测比特序列的时间期间，门800的输出才经线832提供给话音/源解码器840。解码器840可以另外包括一个诸如扬声器的转换器。

图10的方框图进一步示出了无线电话机640的发送部分，它由话音/源编码器860（该编码器可另外包括一个诸如送话器的换能器），调制器866、混频器872、滤波器878和放大器884组成。由放大器884产生的放大信号经线894提供给天线648以便发送出去。

现在来看图11的逻辑流程图，本发明的方法的步骤一般用参考号900表示，用于检测在何时由接收机接收的离散编码信号的序列包括过量的无效信号部分。首先，如框906所示，由接收机接收的离散编码信号被解码。接着，如框909所示，响应该离散编码信号的值产生一个解码信号。接着，如框912所示，该解码的信号再编码。接着，如框918所示，响应该解码的信号的值，产生离散的、接收机编码信号。接着，如框924所示，该离散的，由接收机编码的信号与接收机接收的离散编码信号进行比较。最后，如框930所示，在硬判定信号序列的过量信号部分的值不同于相应的离散的接收机编码信号序列的信号部分的值的时间，响应这个时间产生一个差错信号。

虽然结合各附图所示的最佳实施例对本发明进行了描述，但应该懂得，只要不偏离本发明的实质，可以使用其它类似的实施例并可对所述实施例进行修改和添加以执行本发明的相同功能。因此，本发明不限于任何单个实施例，而是限定在根据所附的权利要求的陈述所限定的宽度和范围内。

Claims

1、一种用于接收机的差错检测系统，用于接收离散编码信号，所述的差错检测系统检测在何时由接收机接收的离散编码信号的序列包含过量的无效信号部分，所述的差错检测系统其特征在于包括：

用于产生软判定信号的装置，该软判定信号代表接收机接收的离散编码信号；

构成解码器的装置，用于对代表离散编码信号的所述软判定信号进行解码，和用于响应该软判定信号的值产生解码信号，所述的离散编码信号是由所述的产生软判定信号的装置产生的；

构成编码器的装置，用于对由解码器产生的解码信号进行再编码，和用于响应该解码信号的值产生离散的接收机编码信号；

构成硬判定转换器的装置，用于把代表接收机接收的离散编码信号的软判定信号转换成硬判定信号；

构成比较器的装置，用于把编码器产生的离散的接收机编码信号与硬判定信号进行比较开，生一个表示它们之间的比较的比较信号；和

在比较信号表示硬判定信号序列的过量信号部分的值不同于相应的离散的接收机编码信号序列的信号部分的值的时间，响应这一时间以产生一个差错信号的装置。

2、根据权利要求1所述的差错检测系统，其特征在于，产生差错信号的所述装置包括：确定装置，确定在何时大于一定数量组的硬判定信号序列的信号部分具有信号部分的值与相应的离散的接收机编码信号序列的信号部分的信号部分值不同。

3、根据权利要求2所述的差错检测系统，其特征在于，所述组的离散接收机编码信号序列的信号部分中的每一组都包括不重叠的数组相邻安排的离散接收机编码信号序列的信号部分。

4、根据权利要求2所述的差错检测系统，其特征在于，包括用于把一可信电平与在离散的接收机编码信号和硬判定信号之间由比较器产生的比较相联系的装置。

5、根据权利要求4所述的差错检测系统，其特征在于，用于联接可信电平的上述装置包括用于响应联接的可信电平对比较信号的信号部分进行加权的装置。

6、根据权利要求1所述的差错检测系统，其特征在于，包括构成缓冲器的装置，用于存贮硬判定转换器形成的硬判定信号的信号部分序列。

7、根据权利要求1所述的差错检测系统，其特征在于，所述比较装置产生的比较信号包括代表编码器产生的离散的接收机编码信号与硬判定转换器形成的硬判定信号之间比较值的信号部分。

8、根据权利要求7所述的差错检测系统，其特征在于，包括用于至少存贮由比较装置产生的所述比较信号的一些部分的装置。

9、根据权利要求8所述的差错检测系统，其特征在于，用于产生差错信号的所述装置包括确定装置用于确定在何时上述存贮装置存贮的大于一定数量组的比较信号的信号部分具有大于表示判定和离散的接收机编码信号之间不一致的门限数量的信号部分的值。

10、根据权利要求9所述的差错检测系统，其特征在于，包括用于把一可信电平与在离散的接收机编码信号和硬判定信号之间由比较器产生的比较相联系的装置。