CN1207861C - 利用不带有交织的并行编码的通信系统和方法 - Google Patents

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Abstract

信息符号源序列按照多个代码之中的每个代码被编码,以产生多个编码符号序列,多个代码之中的各个代码从信息符号源序列中产生多个编码符号序列之中各个编码符号序列。多个编码符号序列被组合,以产生通信符号序列。通信符号序列被处理,以产生通信信号,然后在通信媒体上传送该通信信号。传送的通信信号被处理,以产生信息符号源序列的估值。源序列最好按照第一纠错码被编码,以产生第一编码符号序列,以及按照第二纠错码被编码,以产生第二编码符号序列。第一和第二编码符号序列最好被多路复用,以产生通信符号序列。第一纠错码最好包括诸如二进制卷积码的随机纠错码,而第二纠错码最好包括例如非二进制卷积码诸如双-k卷积码的纠突发错误码,从而,提供随机纠错和纠突发错误能力。

Description

利用不带有交织的并行编码的通信系统和方法
                      技术领域
本发明涉及通信系统和方法,并且具体地涉及利用纠错编码的通信系统和方法。
                      背景技术
在典型的通信系统中,信息是以表示信息的通信信号的形式从发送者发送的。通常将该通信信号典型地在通信媒体,诸如无线电,光纤,同轴电缆或类似的链路上,传送到接收单元。通常,通信媒体的特性在通信信号中引入一些障碍,例如,噪声、延时和失真。当在接收单元处从传送的通信信号中恢复原先的信息时,这些障碍会引起误差。
解决这个问题的传统的办法包括提高发射功率电平和在发送的通信信号中引入冗余度,以便提高原先的信息可被恢复的概率。然而,由于发射机电子学的功率限制、对峰值信号功率电平的规定、以及对可供使用于发射的功率的约束,例如,在诸如移动无线电话和卫星的装置中电源的限制,提高发射功率的能力可能是有限的。
通过使用错误控制编码技术可以把冗余度引入到通信信号中。如图1所示,数字通信系统中所使用的典型的编码器110把一组k个信息符号变换(map)成一组k+n个编码的符号,其中一组k+n个编码的符号代表在一个码字集中的一个“码字”,该码字中附加的n个符号代表冗余符号。通常,冗余的n个符号可提供在码字集的字之间的附加的“间隔(separation)”,因此允许在嘈杂的通信信道上接收一组符号的接收机更容易地在码字集的字之间进行鉴别,典型地是通过确定码字集的哪个部分最接近地相似于接收的符号组。
许多错误控制码在纠正随机错误,例如以随机分布方式影响单独的符号的错误时,是有效的,而其它方法在补偿所谓的“突发(burst)”错误,例如持续出现在几个接连的符号上的错误时,是有效的。为了补偿突发错误,许多系统利用交织,它重新编排符号流中的符号的次序,以使得突发错误更随机地分布,例如通过使用按行存储符号流,然后按列恢复所存储的符号的装置,这样由该装置恢复的序列代表了原先的输入序列的重新排序。为了消灭随机的和突发的错误,诸如图2所示的系统可以利用实现诸如卷积码的随机纠错码的随机纠错编码器210后面跟随交织器220的级联,交织器220交织由编码器210产生的符号,有助于消灭突发错误。
另一个常用的方法是使用随机纠错码和交织的组合,以便提升在所谓的“turbo编码”方案中的随机纠错能力,如在授权给Berrou等的美国专利5,446,747中所描述的。如图3所示,信息符号Xk的源序列按照第一系统码310被编码,例如,在Berrou等“Near ShannonLimit Error-Correcting Coding and Decoding:Turbo Codes(接近香浓极限的纠错编码和译码)”,IEEE ICC Conference Record,1993,pp.1064-1070中和在授权给Berrou的美国专利No.5,446,747中所描述的递归系统码族中的一个递归系统码。源序列Xk也在交织器320中被交织,然后按照第二系统码330被编码,这样产生两个编码的序列Y1k,Y2k它们与源序列Xk多路复用,并在通信信道上被发送。如图4所示,接收的符号被传送到多路分用器(demultiplexer)410,以便产生分开的符号序列Xk,Y1k,Y2k。第一序列Y1k被馈送到第一译码器420,产生对数或然率比值LLR1序列。对数或然率比值LLR1序列然后在交织器430中被交织,以及被馈送到第二译码器430与去交织器460的级联,它产生第二对数或然率比值LLR2序列。第二对数或然率比值LLR2序列被判决装置470使用来产生符号的估值序列dk,它代表原先的序列Xk的估值。译码系统也可以包括从第二译码器440通过去交织器450到第一译码器420的反馈w2k。授权给Hagenauer等的美国专利No.5,761,248(EP 0 755 122的对应者)描述了在运行这样的多维译码系统时所使用的自适应故障技术。
虽然上述的交织系统在减少突发错误时是有效的,但交织会在通信信号的编码和译码中引入显著的延时。这种处理延时在许多应用中是很不希望的,例如,在双向话音通信应用项中引入恼人的延时。此外,由于需要附加的存储器,交织会在译码器设计中引入附加的复杂性。减小所使用的交织的深度可减小延时,但减小深度通常也减小编码方案的纠突发错误能力,以及可能没有太大地减小译码器的复杂性。
在Lai等人的题为“An Efficient Convolution Coding/DecodingStrategy for Channels with Memory(采用存储器的用于信道的有效的卷积编码/译码技术)”,IEEE Transaction on Communications,vol.43,No.11,pp.2678-2686(November 1995)的论文中描述了纠突发错误的替换方法。这个方法使用了互补穿孔卷积码(CPC)的并行组合,其中使用互补穿孔模式从公用卷积码中导出CPC。这些代码中的一种代码被用于第一维特比(Viterbi)译码器中,以便产生信道状态估值,它连同两种代码一起被用于第二维特比(Viterbi)译码器中。
                      发明内容
综上所述,本发明的目的是提供能给出增强的组合的随机和纠突发错误能力的通信系统和方法。
本发明的另一个目的是提供能用不太复杂的编码器与译码器设计给出增强的纠错能力的通信系统和方法。
按照本发明,通过其中源序列的信息符号被第一和第二代码并行编码以产生第一和第二编码序列的通信系统和方法可提供这些和其它目的、特性和优点。最好,第一和第二代码是诸如二进制卷积码的随机纠错码,和诸如非二进制双-k卷积码的纠突发错误码。第一和第二编码序列被多路复用,以形成多路复用的通信符号序列,然后该多路复用的通信符号序列在通信媒体上以由多路复用的通信符号序列所产生的通信信号的形式被传送。可能被噪声和失真污染的通信信号被接收和处理,以便产生接收的通信信号的序列,然后该接收的通信信号序列被多路分用(demultiplex),以便产生第一和第二多路分用的序列。第一和第二序列最好通过使用交叉耦合并行软输出译码器(该译码器利用先前被用来编码源序列的随机纠错码和纠突发错误码)被递归地译码,产生代表源序列估值的估算的信息符号的估算序列。
本发明的编码方案提供一种结构,由此,随机错误和突发错误可被有效地纠错,而没有经常与传统的编码方案有关的复杂性和延时。因为本发明不需要交织了消灭突发错误,所以本发明可通过利用纠突发错误码来避免与交织有关的延时,而同时提供对抗突发错误的保护。另外,因为不需要交织,本发明可采用不太复杂的编码器和译码器设计。
具体地,按照本发明,用于在通信媒体上传送信息符号的源序列的通信系统包括并行纠错编码装置,用于按照多个纠错码对信息符号的源序列进行编码,以便产生多个编码的符号序列,多个纠错码中各个纠错码从信息符号的源序列产生多个编码的符号序列中各个编码的符号序列。响应于并行纠错编码装置,提供了用于处理多个编码的符号序列以便产生通信信号的装置。通信符号处理装置响应于多路复用装置,用来处理通信符号序列以便产生通信信号。通信信号传送装置响应于通信符号处理装置,用来在通信媒体上传送通信信号。通信信号处理装置响应于通信信号传送装置,处理被传送的通信信号以便产生信息符号的源序列的估值。第一纠错码最好包括诸如二进制卷积码的随机纠错码,而第二纠错码最好包括诸如非二进制双-k卷积码的纠突发错误码。由此,提供了随机和纠突发错误能力,而不需要交织。
按照本发明,并行纠错编码装置最好包括第一纠错编码装置,用于按照第一纠错码编码信息符号的源序列以便产生第一编码符号序列,以及第二纠错编码装置,用于按照第二纠错码编码信息符号的源序列以便产生第二编码符号序列。用于处理多个编码符号序列的装置最好包括多路复用装置,它响应于第一和第二纠错编码装置,用于多路复用第一和第二编码符号序列以便产生通信符号序列。最好,该多路复用装置按照预定的多路复用序列多路复用第一和第二编码符号序列。通信信号处理装置最好包括用于处理传送的通信信号以便产生接收通信符号序列的装置,和多路分用装置,用于按照预定的多路复用序列多路分用接收通信符号序列以便产生第一多路分用通信符号序列和第二多路分用通信符号序列。响应于多路分用装置,提供了用于按照第一和第二纠错码译码第一和第二多路分用的序列以便产生代表信息符号的源序列估值的估算的信息符号序列的装置。
用于译码第一和第二多路分用的序列的装置最好包括第一软输出译码装置,用于按照第一纠错码译码第一多路分用的通信符号序列以便产生第一软信息值序列,第二软输出译码装置,用于按照第二纠错码译码第二多路分用的通信符号序列以便产生第二软信息值序列,以及组合装置,用于组合第一和第二软信息值序列以便产生代表信息符号的源序列估值的估算的信息符号序列。最好,第一软输出译码装置包括译码装置,用于按照被第二软信息值序列增扩(augment)的第一纠错码译码第一多路分用的通信符号序列。第二软输出译码装置最好包括译码装置,响应于第一软输出译码装置,用于按照被第一软信息值序列增扩的第二纠错码译码第二多路分用的通信符号序列。判决装置,响应于第一和第二软输出译码装置,最好根据迭代计算的软信息值确定对于该估算的信息符号的该一个比特的值。
按照本发明的方法方面,信息符号的源序列按照多个代码的每个代码被编码,以便产生多个编码的符号序列,多个纠错码中各个纠错码从信息符号的源序列产生多个编码的符号序列中各个编码的符号序列。多个编码的符号序列被组合,以便产生通信符号序列。通信符号序列被处理,以便产生通信信号,然后该通信信号在通信媒体上被传送。被传送的通信信号被处理,以便产生信息符号的源序列的估值。源序列最好按照第一纠错码被编码,以便产生第一编码符号序列,而源序列也按照第二纠错码被编码,以便产生第二编码符号序列。第一和第二编码符号序列最好被多路复用,以便产生通信符号序列。第一纠错码最好包括诸如二进制卷积码的随机纠错码,而第二纠错码最好包括诸如非二进制双-k卷积码的纠突发错误码。由此,提供了随机纠错和纠突发错误。
最好,第一和第二编码符号序列按照按照预定的多路复用序列被多路复用。传送的通信信号被处理以便产生接收通信符号序列,以及接收通信符号序列按照预定的多路复用序列被多路分用以便产生第一多路分用通信符号序列和第二多路分用通信符号序列。第一和第二多路分用通信符号序列按照第一和第二纠错码被译码以便产生代表信息符号的源序列估值的估算的信息符号序列。
第一多路分用的通信符号序列最好按照第一纠错码被译码以便产生第一软信息值序列,而第二多路分用的通信符号序列最好按照第一纠错码被译码以便产生第一软信息值序列。第一和第二软信息值序列被组合以便产生代表信息符号的源序列估值的估算的信息符号序列。按照优选的递归译码方面,第一多路分用的通信符号序列按照被第二软信息值序列增扩的第一纠错码被译码。第二多路分用的通信符号序列按照被第一软信息值序列增扩的第二纠错码被译码。
按照另一方面,信息符号的源序列的各个信息符号包括至少一个比特,各个比特具有第一值和与此有关的第二值中的一个值。第一和第二多路分用的通信符号序列通过从第一多路分用的通信符号序列按照第一纠错码计算对于一个估算的信息符号的一个比特的第一软信息值而被译码,第一软信息值代表在具有第一值或第二值的信息符号的源序列的相应的符号中的相应的比特的或然率的相对度量。然后,从第二多路分用的通信符号序列按照第二纠错码计算对于一个估算的信息符号的一个比特的第二软信息值,第二软信息值代表在具有第一值或第二值的信息符号的源序列的相应的符号中的相应的比特的或然率的相对度量。
最好,对于一个估算的信息符号的一个比特的第一软信息值是从第一多路分用的通信符号序列按照被先前从第二多路分用的通信符号序列所计算的对于一个估算的信息符号的一个比特的软信息值增扩的第一纠错码被计算的。第二软信息值最好是从第二多路分用的通信符号序列按照被先前从第一多路分用的通信符号序列所计算的对于一个估算的信息符号的一个比特的软信息值增扩的第一纠错码被计算的。第一和第二多路分用的序列的译码最好包括从第一和第二多路分用的序列迭代计算软信息值,直到预定的迭代准则满足为止。在迭代计算软信息值以后,根据从第一和第二多路分用的序列中计算的迭代计算的软信息值确定对于一个估算的信息符号的一个比特的值。
                      附图说明
在阐述了本发明的某些目的和优点后,其它的目的和优点通过参照附图所作的详细描述将更充分地了解,其中:
图1显示了按照现有技术的编码器;
图2-4显示了按照现有的技术的用于突发错误防护的交织;
图5显示按照本发明的通信系统;
图6显示按照本发明的译码器实施例;
图7和8显示按照本发明的通信系统的最佳实施例;以及
图9和10显示按照本发明的用于处理通信信号的运行。
                     具体实施方式
现在将参照附图(图上显示本发明的实施例)更全面地描述本发明。然而,本发明可以以许多不同的形式来实施,不应当被认为限制于这里所阐述的实施例;而是提供这些实施例,以使得本揭示内容将是透彻的和全面的,以及把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中,相同的数字在全文中是指相同的部件。
图5显示了按照本发明的通信系统500,包括第一和第二编码装置510a,510b,它们分别按照第一和第二码字编码信息符号的源序列505,以便分别产生第一和第二编码符号序列515a,515b。第一和第二编码符号序列515a,515b被输入到多路复用装置520,它由此产生多路复用的通信符号序列525。通信符号处理装置530从多路复用的序列525产生通信信号535,然后,该通信信号由通信信号传送装置540在通信媒体上,例如无线链路、光纤链路等等被传送。传送的通信信号545然后被通信信号处理装置550处理以便产生估算的信息符号序列555,它代表信息符号的源序列505的估值。
本领域技术人员将会看到,第一和第二编码装置510a,510b,多路复用装置520,通信符号处理装置可以通使用各种各样的硬件、软件、或它们的组合而被实现。例如,第一和第二编码装置510a,510b可以通过使用在计算机或其它数据处理设备上运行的软件或在专用的硬件(诸如,数字信号处理(DSP)芯片)上运行的硬件、或它们的组合而被实现。通信符号处理装置530可以包括这种通常使用的通信部件,例如交织器,数字-模拟变换器(D/A),调制器,等等。第一和第二编码装置510a,510b,多路复用装置520,通信符号处理装置530的功能,例如,也可以被集成在专用硬件和/或软件中,诸如专用集成电路(ASIC),或可以被分布在不同的部件中间。通信信号处理装置540可以用通常使用的适合于所使用的通信媒体(例如,无线链路、光纤链路、同轴电缆等)的通信部件,例如放大器,天线,接收机等来实现。这些部件的运行对于本领域技术人员是熟知的,所以这里不需要更详细地描述。
现在参照图6,通信信号处理装置550最好包括处理装置552,它从传送的通信信号545产生接收的通信符号序列553。多路分用装置554最好按照与图5的多路复用装置520中所使用的相同的序列多路分用接收的通信符号序列553,以便产生第一和第二多路分用的序列557a,557b。第一和第二软输出译码装置556a,556b分别译码第一和第二多路分用的序列557a,557b,以便分别产生第一和第二软信息序列559a,559b。第一软输出译码装置556a按照在图5的第一译码装置510a中采用的第一代码,最好被从第二软输出译码装置556b反馈的第二软信息序列559b增扩的第一代码,译码第一多路分用的序列557a。同样地,第二软输出译码装置556b按照在图5的第二译码装置510b中采用的第二代码,最好被从第一软输出译码装置556a反馈的第一软信息序列559a增扩的第二代码,译码第二多路分用的序列557b。判决装置558从第一和第二软信息序列559a,559b确定代表源序列505的估值的估算的信息符号序列555。
本领域技术人员将会看到,处理装置552,多路分用装置554,第一和第二软输出译码装置556a,556b,和判决装置558可以包括这种通常使用的通信部件,例如匹配滤波器、解调器、模拟-数字变换器(A/D),信号处理器等等。这些部件的运行对于本领域技术人员是熟知的,所以这里不需要更详细地描述。将会看到,处理装置552,多路分用装置554,第一和第二软输出译码装置556a,556b,和判决装置558通常可以通过使用专用硬件、在计算机或其它数据处理设备上运行的软件,或它们的组合而被实现。
本领域技术人员将看到,第一和第二软输出译码装置556a,556b可采用多种不同的译码技术或算法。例如,第一和第二软输出译码装置556a,556b可采用在共同地委托给本发明的代理人的Hassan等的美国专利申请序列号NO.08/699,101中描述的那种软输出译码器。按照那里所揭示的译码器,产生对于要被译码的一个符号的最大经验(MAP)估值,然后对于该符号中的每个比特位置产生软信息值,软信息输出给出具有特定的二进制值的特定的比特的相对概率的指示值。本领域技术人员将看到,按照本发明也可以使用其它类型的产生软信息输出的译码器,例如,在Bahl等“Optimal decoding of linear codes forminimizing symbol error rate(用于符号错误率最小化的线性码最佳译码)”中描述的MAP符号估算器,或利用软输出维特(Viterbi)比算法(SOVA)的序列估算器。本领域技术人员也将看到,由第一和第二软输出译码装置556a,556b和判决装置558进行的译码可以以迭代方式进行,它可能涉及,例如,在第一和第二译码装置556a,556b中的对于符号的固定的数目的估算迭代计算,或基于由译码装置556a,556b产生的可靠性度量的选择性递归译码处理,如委托给本申请的代理人、并与本申请同时提交的的Has san等的题为“Communication Systems andMethods Employing Selective Recursive Decoding(采用选择递归译码的通信系统和方法)”的专利申请中所描述的。
图7和8显示了按照本发明的提供改进的随机和纠突发错误能力的优选实施例。信息符号的源序列505在随机纠错编码器710a中按照随机纠错码,例如二进制卷积码或块码被编码,以便产生第一编码序列515a。信息符号的源序列505在随机纠错编码器710b中按照纠突发错误码,例如非二进制卷积码,诸如双-k卷积码被编码,以便产生第二编码序列515b。第一和第二编码序列515a,515b被多路复用装置520多路复用,以便产生多路复用的序列525,该序列被编码来防护对抗随机和突发错误。正如本领域技术人员将看到的,在多路复用以前,第一和第二编码序列515a,515b可以被适当地截断,以便产生对于多路复用的序列525的希望的编码速率。多路复用的序列525然后可以在通信媒体上被传送,如上面参照图5和6所描述的。
现在参照图8,接收的通信符号序列553在多路分用装置554中被多路分用,以便产生第一和第二多路分用序列557a,557b,如参照图6所描述的。第一和第二多路分用序列557a,557b由随机纠错译码装置756a和纠突发错误译码装置756b被译码,以便产生第一和第二软信息序列559a,559b。随机纠错译码装置756a最好按照图7的随机纠错编码装置的随机纠错码710a,最好,由第二软信息序列559b增扩的随机纠错码,来译码第一多路分用序列557a。同样地,随机纠错译码装置756b最好按照图7的随机纠错编码装置的随机纠错码710b,最好,由第一软信息序列559a增扩的随机纠错码,来译码第二多路分用序列557b。判决装置558从第一和第二软信息序列559a,559b确定估算的信息符号序列555。
本领域技术人员将看到,因为随机纠错译码装置756a善于纠正随机错误,以及纠突发错误译码装置756b善于纠正突发错误,所以,随机纠错译码装置756a和纠突发错误译码装置756b中的至少一个纠错译码装置通常对于它的源序列估值是有把握的。正因为此,来自译码器的具有较高可信度的信息可被用来偏重于具有较小可信度的译码器的输出,以使得后者能够偏重于有利于前者时它的估值。在两个译码器的软输出在相反的估值上具有相同的可信度的情况下,判决装置558可根据预定的选择准则在两个估值之间判断。例如,判决装置可包括随机数产生器,它可被用来在之间随机地选择,或门限寄存器,它拒绝这两个估值,如果没有一个呈现显著地高的可信度的话。
本领域技术人员将看到,随机纠错和纠突发错误编码装置710a,710b以及随机纠错和纠突发错误译码装置756a,756b可通过使用专用硬件,例如专用集成电路(ASIC)或在专用的计算硬件,例如数字信号处理(DSP)芯片上运行的固件而被实现。也将看到,随机纠错编码装置710a,纠突发错误编码装置710b,随机纠错译码装置756a,纠突发错误译码装置756b通常可以通过使用专用硬件,在计算机或其它数据处理设备上运行的软件,或它们的组合而被实现。
本领域技术人员将看到,在随机纠错码装置710a和随机纠错译码装置756a中所采用的随机纠错码可以是多种通常使用的适合于纠正传送的符号序列中的随机错误的代码中的一个代码,例如,适合于随机纠错的二进制卷积码或块码。在纠突发错误码装置710b和纠突发错误译码装置756b中所采用的纠突发错误码可以包括多种被设计用于不带有交织的纠正突发错误的不同的代码,诸如,被称为双-k卷积码的非二进制卷积码族,如在Proakis著:Digital Communications书(第三版,McGraw-Hill出版)pp.492-500中所描述的。
图9-10是显示用于处理通信信号以便产生估算的信息符号序列的方法和设备的流程图,该估算的信息符号序列代表由通信信号传送的信息符号的源序列的估值。本领域技术人员将看到,流程图上的每个方框,以及流程图的方框的组合可以由各种常用的通信系统部件来实现。也将看到,流程图上描述的大部分运行可作为在计算机或其它数据处理设备中装载的计算机程序指令被执行,这样,产生了能够提供用于实现流程图方框及其组合所规定的功能的装置的机器。计算机程序可引起在计算机或数据处理设备上要被执行的运行步骤,以便产生计算机实现的处理过程,以使得在计算机或数据处理设备上执行的指令提供用于实现流程图方框及其组合的功能的步骤。因此,流程图的方框支持用于实现规定的功能的装置的组合和用于实现规定的功能的步骤的组合。
图9显示了用于处理通信信号的运行(方框900),该通信信号代表按照并行的第一和第二代码被编码的源信息序列,如上所述。通信信号被处理,以便产生接收的通信符号序列(方框910)。接收的通信符号序列被多路分用,以便产生第一和第二多路分用的符号序列(方框920)。第一和第二多路分用的符号序列然后按照第一和第二代码被译码,以便产生代表信息符号源序列(通信信号就是由它产生的)的估值的估算的信息符号序列(方框930)。
图10显示了按照优选的迭代译码方面用于确定估算的序列的符号的一个比特的值的详细运行(方框1000)。通过使用第一代码从第一多路分用的序列计算对于源序列的一个比特的软信息值(方框1010)。然后,按照第二代码和从第一多路分用的序列计算的软信息值从第二多路分用的序列中计算对于那一个比特的软信息值(方框1020)。如果迭代满足的话,则根据从第一和第二多路分用的序列中计算的软信息值确定对于那一个比特的值(方框1060)。如果迭代不满足的话,则按照由从第二多路分用的序列中计算的软信息值增扩的第一代码从第一多路分用的序列中计算对于那一个比特的新的软信息值(方框1040)。如果迭代满足的话(方框1050),则根据从第一和第二多路分用的序列计算的软信息值确定那一个比特的值(方框1060)。如果不满足的话,则根据先前从第一多路分用的序列中计算的软信息值增扩的第二多路分用的序列计算新的软信息值(方框1020)。最好重复进行迭代(方框1020-1050),直到迭代准则满足为止。
现在将参照图5和6说明一个软译码器的输出如何可被使用来增扩第二软输出译码器的例子。假定系统编码,令x表示源序列505的信息比特,y表示由第一编码装置510a产生的奇偶校验比特,以及z表示由第二编码装置510b产生的奇偶校验比特。在通信信号处理装置处,解调器可以便产生相应于x,y,和z的序列x,y,和z。第一软输出译码装置556a处理由来自第二软输出译码装置556b的信息增扩的x和y,以及第二软输出译码装置556b处理由来自第一软输出译码装置556a的信息增扩的x和z。
具体地,第一软输出译码装置556a,除了来自第二软输出译码装置556b的偏移信息Lj (2)以外,接受序列x和y。第一软输出译码装置556a运行的第一时间,Lj (2)可能是不可提供的,因此,对于所有的j,它可以用l来代替。从Lj (2),第一软输出译码装置556a首先计算:
q j ( 2 ) ( 0 ) = L j ( 2 ) ( 1 + L j ( 2 ) )
q j ( 2 ) ( 1 ) = 1 - q j ( 2 )
第一软输出译码装置556a接着计算对于比特xi的或然比值lj (1)
l i ( 1 ) = Σ x , x i = 0 Π j p ( x ^ j | x j ) Π k p ( y ^ k | y k ) Π l q l ( 2 ) ( x l ) Σ x , x i = 1 Π j p ( x ^ j | x j ) Π k p ( y ^ k | y k ) Π l q l ( 2 ) ( x l )
其中p(xj|xj)和p(yk|yk)取决于信道模式。从第一软输出译码装置556a的观点看来,值li (1)>1表示xi=0,以及值li (1)≤1表示xi=1。第一软输出译码装置556a也计算“内在的”信息
M i ( 1 ) = p ( x ^ i | x i = 0 ) p ( x ^ i | x i = 1 )
和“外来的”信息
L i ( 1 ) = l i ( 1 ) M i ( 1 )
第二软输出译码装置556b可以同样地运行,接受序列x和z,以及来自第一软输出译码装置556a的偏移信息Lj (1)。第二软输出译码装置556b可以以第一软输出译码装置556a计算li (1)和Li (1)相同的方式计算li (2)和Li (2)。再次地,从第二软输出译码装置556b的观点看来,值li (2)>0表示xi=0,以及值li (2)≤0表示xi=1。第二软输出译码装置556b也把外来的信息Li (2)作为偏移信息发送到第一软输出译码装置556a。
本领域技术人员将看到,上述的运行可以按照本发明变化,包括附加的运行,重新安排所说明的运行,或它们的组合。例如,被用来增扩计算附加软信息值的软信息值可被分配以各种加权因子,它又可以自适应地调整,例如,取决于估算的信道特性。在另一个变例中,多个先前计算的软信息值可被利用来增扩计算新的软信息值。
在附图和技术说明中,已经揭示了本发明的典型的实施例,虽然采用了具体的项目,但它们只是在通用的和说明的意义上被使用,以及不是为了限制,本发明的范围是在以下的权利要求书中阐述的。

Claims (54)

1.一种用于在通信媒体上传送信息符号源序列(505)的通信系统,该系统包括:
并行纠错编码装置(710a,710b),用于按照随机纠错码和非交织纠突发错误码中各自的码对信息符号源序列进行编码,以产生各自的第一和第二编码符号序列(515a,515b);
响应于所述并行纠错编码装置而用于处理第一和第二编码符号序列以产生通信信号的装置(520,530);
通信信号传送装置(540),响应于所述用于处理第一和第二编码符号序列的装置,用于在通信媒体上传送通信信号;以及
通信信号处理装置(550),响应于所述通信信号传送装置,用于处理被传送的通信信号,以产生信息符号源序列的估值,
其中用于处理第一和第二编码符号序列的所述装置包括:
多路复用装置(520),响应于所述并行纠错编码装置,用于多路复用第一和第二编码符号序列,以产生通信符号序列;
其中所述通信信号处理装置包括:
用于处理被传送的通信信号以产生接收通信符号序列的装置;
多路分用装置(554),响应于所述用于处理被传送的通信信号以产生接收通信符号序列的装置,用于按照多路复用序列来多路分用接收通信符号序列,以产生第一多路分用的通信符号序列和第二多路分用的通信符号序列;以及
响应于所述多路分用装置而用于按照随机纠错码和纠突发错误码来译码第一和第二多路分用序列以产生代表信息符号源序列估值的估算的信息符号序列的装置(756a,756b)。
2.按照权利要求1的系统,
其中所述并行纠错编码装置包括:
随机纠错编码装置(710a),用于按照随机纠错码来编码信息符号源序列,以产生第一编码符号序列;
纠突发错误编码装置(710b),用于按照纠突发错误码来编码信息符号源序列,以产生第二编码符号序列。
3.按照权利要求2的系统,
其中所述多路复用装置包括用于按照多路复用序列来多路复用第一和第二编码符号序列的装置。
4.按照权利要求3的系统,其中所述用于译码第一和第二多路分用序列的装置包括:
第一软输出译码装置(556a),用于按照随机纠错码译码第一多路分用的通信符号序列,以产生第一软信息值序列;
第二软输出译码装置(556b),用于按照纠突发错误码译码第二多路分用的通信符号序列,以产生第二软信息值序列;以及
组合装置(558),响应于所述第一和第二软输出译码装置,用于组合第一和第二软信息值序列,以产生代表信息符号源序列估值的估算的信息符号序列。
5.按照权利要求4的系统,
其中所述第一软输出译码装置包括响应于所述第二软输出译码装置而用于按照利用第二软信息值序列增扩的随机纠错码译码第一多路分用的通信符号序列以提供第一软信息值序列的装置;
以及
其中所述第二软输出译码装置包括响应于所述第一软输出译码装置而用于按照利用第一软信息值序列增扩的纠突发错误码译码第二多路分用的通信符号序列以提供第二软信息值序列的装置。
6.按照权利要求3的系统,其中信息符号源序列的各个信息符号包括至少一个比特,各个比特具有第一值和与此有关的第二值中的一个值;以及其中所述用于译码第一和第二多路分用的通信符号序列的装置包括:
第一软输出译码装置,用于按照随机纠错码从第一多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的一个比特的第一软信息值,第一软信息值代表在具有第一值或第二值的信息符号源序列的相应符号中的相应比特的或然率的相对度量;以及
第二软输出译码装置,用于按照纠突发错误码从第二多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的一个比特的第二软信息值,第二软信息值代表在具有第一值或第二值的信息符号源序列的相应符号中的相应比特的或然率的相对度量。
7.按照权利要求6的系统,
其中所述第一软输出译码装置包括迭代计算装置,用于按照利用先前从第二多路分用的通信符号序列中计算的对于一个估算的信息符号的一个比特的软信息值增扩的随机纠错码,从第一多路分用的通信符号序列中迭代计算对于一个估算的信息符号的那一个比特的软信息值,直到满足迭代准则为止;
其中所述第二软输出译码装置包括迭代计算装置,用于按照利用先前从第一多路分用的通信符号序列中计算的对于那一个估算的信息符号的一个比特的软信息值增扩的纠突发错误码,从第二多路分用的通信符号序列中迭代计算对于一个估算的信息符号的那一个比特的软信息值,直到满足迭代准则为止。
8.按照权利要求7的系统,还包括判决装置(558),响应于所述第一和第二软输出译码装置,用于根据迭代计算的软信息值确定对于一个估算的信息符号的那一个比特的值。
9.按照权利要求1的系统,其中随机纠错码包括二进制卷积码或块码。
10.按照权利要求9的系统,其中纠突发错误码包括非二进制卷积码。
11.按照权利要求10的系统,其中纠突发错误码包括双-k卷积码。
12.一种用于从信息符号源序列(505)中产生通信信号的设备,该设备包括:
并行纠错编码装置(710a,710b),用于按照随机纠错码和非交织纠突发错误码中各自的码对信息符号源序列进行编码,以产生各自的第一和第二编码符号序列;
响应于所述并行纠错编码装置而用于处理第一和第二编码符号序列以产生通信信号的装置(520,530)。
13.按照权利要求12的设备,
其中所述并行纠错编码装置包括:
随机纠错编码装置(710a),用于按照随机纠错码编码信息符号源序列,以产生第一编码符号序列;
纠突发错误编码装置(710b),用于按照纠突发错误码编码信息符号源序列,以产生第二编码符号序列;以及
其中所述用于处理第一和第二编码符号序列的装置包括:
多路复用装置(520),响应于所述随机纠错编码装置和所述纠突发错误编码装置,用于多路复用第一和第二编码符号序列,以产生通信符号序列。
14.按照权利要求12的设备,其中随机纠错码包括二进制卷积码或块码。
15.按照权利要求14的设备,其中纠突发错误码包括非二进制卷积码。
16.按照权利要求15的设备,其中纠突发错误码包括双-k卷积码。
17.一种用于根据从通信媒体中接收的通信信号(545)估算信息符号源序列(505)的设备,通信信号代表与由通信媒体引入的噪声组合的按照各个随机纠错码和纠突发错误码从信息符号源序列中产生的各个第一和第二编码符号序列的多路复用,该设备包括:
用于处理传送的通信信号以产生接收通信符号序列的装置(552);
多路分用装置(554),响应于所述用于处理传送的通信信号以产生接收通信符号序列的装置,用于按照多路复用序列来多路分用接收通信符号序列,以产生第一多路分用的通信符号序列和第二多路分用的通信符号序列;以及
响应于所述多路分用装置而用于按照随机纠错码和纠突发错误码译码第一和第二多路分用的序列以产生代表信息符号源序列估值的估算的信息符号序列的装置(756a,756b)。
18.按照权利要求17的设备,其中所述用于译码第一和第二多路分用的序列的装置包括:
第一软输出译码装置(556a),用于按照随机纠错码译码第一多路分用的通信符号序列,以产生第一软信息值序列;
第二软输出译码装置(556b),用于按照纠突发错误码译码第二多路分用的通信符号序列,以产生第二软信息值序列;以及
组合装置(558),响应于所述第一和第二软输出译码装置,用于组合第一和第二软信息值序列,以产生代表信息符号源序列估值的估算的信息符号序列。
19.按照权利要求18的设备,
其中所述第一软输出译码装置包括响应于所述第二软输出译码装置而用于按照利用第二软信息值序列增扩的随机纠错码译码第一多路分用的通信符号序列的装置;以及
其中所述第二软输出译码装置包括响应于所述第一软输出译码装置而用于按照利用第一软信息值序列增扩的纠突发错误码译码第二多路分用的通信符号序列的装置。
20.按照权利要求17的设备,其中信息符号源序列的各个信息符号包括至少一个比特,各个比特具有第一值和与此有关的第二值中的一个值,以及其中所述用于译码第一和第二多路分用的通信符号序列的装置包括:
第一软输出译码装置,用于按照随机纠错码从第一多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的一个比特的第一软信息值,第一软信息值代表在具有第一值或第二值的信息符号源序列的相应符号中的相应比特的或然率的相对度量;
第二软输出译码装置,用于按照纠突发错误码从第二多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的一个比特的第二软信息值,第二软信息值代表在具有第一值或第二值的信息符号源序列的相应符号中的相应比特的或然率的相对度量。
21.按照权利要求20的设备,
其中所述第一软输出译码装置包括迭代计算装置,用于按照利用先前从第二多路分用的通信符号序列中计算的对于一个估算的信息符号的一个比特的软信息值增扩的随机纠错码,从第一多路分用的通信符号序列中迭代计算对于一个估算的信息符号的那一个比特的软信息值,直到满足迭代准则为止;
其中所述第二软输出译码装置包括迭代计算装置,用于按照利用先前从第一多路分用的通信符号序列中计算的对于那一个估算的信息符号的一个比特的软信息值增扩的纠突发错误码,从第二多路分用的通信符号序列中迭代计算对于一个估算的信息符号的那一个比特的软信息值,直到满足迭代准则为止。
22.按照权利要求21的设备,还包括判决装置(558),响应于所述第一和第二软输出译码装置,用于根据迭代计算的软信息值确定对于一个估算的信息符号的那一个比特的值。
23.按照权利要求17的设备,其中随机纠错码包括二进制卷积码或块码。
24.按照权利要求23的设备,其中纠突发错误码包括非二进制卷积码。
25.按照权利要求24的设备,其中纠突发错误码包括双-k卷积码。
26.一种用于在通信媒体上传送信息符号源序列的方法,该方法包括以下步骤:
按照随机纠错码和非交织纠突发错误码中各自的码对信息符号源序列进行编码,以产生各自的第一和第二编码符号序列;
组合第一和第二编码符号序列,以产生通信信号;
在通信媒体上传送通信信号;以及
处理被传送的通信信号,以产生信息符号源序列的估值,
其中组合第一和第二编码符号序列的所述步骤包括多路复用第一和第二编码符号序列以产生通信符号序列的步骤,
其中处理被传送的通信信号的所述步骤包括以下步骤:
处理被传送的通信信号,以产生接收通信符号序列;
按照多路复用序列来多路分用接收通信符号序列,以产生第一多路分用的通信符号序列和第二多路分用的通信符号序列;和
按照随机纠错码和纠突发错误码来译码第一和第二多路分用的序列,以产生代表信息符号源序列估值的估算的信息符号序列。
27.按照权利要求26的方法,
其中所述编码步骤包括以下步骤:
按照随机纠错码编码信息符号源序列,以产生第一编码符号序列;
按照纠突发错误码编码信息符号源序列,以产生第二编码符号序列。
28.按照权利要求27的方法,
其中所述组合步骤包括按照多路复用序列来多路复用第一和第二编码符号序列的步骤。
29.按照权利要求28的方法,其中所述译码第一和第二多路分用的序列的步骤包括以下步骤:
按照随机纠错码译码第一多路分用的通信符号序列,以产生第一软信息值序列;
按照纠突发错误码译码第二多路分用的通信符号序列,以产生第二软信息值序列;以及
组合第一和第二软信息值序列,以产生代表信息符号源序列估值的估算的信息符号序列。
30.按照权利要求29的方法,
其中所述译码第一多路分用的通信符号序列的步骤包括按照利用第二软信息值序列增扩的随机纠错码译码第一多路分用的通信符号序列的步骤;以及
其中所述译码第二多路分用的通信符号序列的步骤包括按照利用第一软信息值序列增扩的纠突发错误码译码第二多路分用的通信符号序列的步骤。
31.按照权利要求30的方法,其中信息符号源序列的各个信息符号包括至少一个比特,各个比特具有第一值和与此有关的第二值中的一个值,以及其中所述译码第一和第二多路分用的通信符号序列的步骤包括以下步骤:
按照随机纠错码从第一多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的一个比特的第一软信息值,第一软信息值代表在具有第一值或第二值的信息符号源序列的相应符号中的相应比特的或然率的相对度量;
按照纠突发错误码从第二多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的一个比特的第二软信息值,第二软信息值代表在具有第一值或第二值的信息符号源序列的相应符号中的相应比特的或然率的相对度量。
32.按照权利要求31的方法,
其中所述从第一多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的一个比特的第一软信息值的步骤包括按照利用先前从第二多路分用的通信符号序列中计算的对于一个估算的信息符号的一个比特的软信息值增扩的随机纠错码从第一多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的那一个比特的软信息值的步骤;
其中所述从第二多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的一个比特的第二软信息值的步骤包括按照利用先前从第一多路分用的通信符号序列中计算的对于那一个估算的信息符号的一个比特的软信息值增扩的纠突发错误码从第二多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的那一个比特的软信息值的步骤;以及
其中所述译码第一和第二多路分用的序列的步骤还包括迭代所述软信息值计算步骤直到满足迭代准则为止的步骤。
33.按照权利要求32的方法,其中在所述迭代步骤的后面为以下步骤:根据从第一和第二多路分用的通信符号序列中计算的迭代计算的软信息值,确定对于该一个估算的信息符号的那一个比特的值。
34.按照权利要求33的方法,其中从第一和第二多路分用的序列中计算的软信息值都表示来自信息符号源序列的相应信息符号的相应比特具有第一值的或然率比具有第二值的或然率大,以及其中所述确定对于一个估算的信息符号的那一个比特的值的步骤包括把第一值指派给那一个估算的信息符号的那一个比特的步骤。
35.按照权利要求33的方法,其中从第一多路分用的序列中计算的软信息值表示来自信息符号源序列的相应信息符号的相应比特具有第一值的或然率比具有第二值的或然率大,其中从第二多路分用的序列中计算的软信息值表示来自信息符号源序列的相应信息符号的相应比特具有第二值的或然率比具有第一值的或然率大,以及其中所述确定对于一个估算的信息符号的那一个比特的值的步骤包括按照选择准则把第一值和第二值之一指派给那一个估算的信息符号的那一个比特的步骤。
36.按照权利要求26的方法,其中随机纠错码包括二进制卷积码或块码。
37.按照权利要求36的方法,其中纠突发错误码包括非二进制卷积码。
38.按照权利要求37的方法,其中纠突发错误码包括双-k卷积码。
39.一种用于从信息符号源序列中产生通信信号的方法,该方法包括以下步骤:
按照随机纠错码和非交织纠突发错误码中各自的码对信息符号源序列进行编码,以产生各自的第一和第二编码符号序列;
组合第一和第二编码符号序列,以产生通信符号序列;和
处理通信符号序列,以产生通信信号。
40.按照权利要求39的方法,
其中所述编码步骤包括以下步骤:
按照随机纠错码编码信息符号源序列,以产生第一编码符号序列;
按照纠突发错误码编码信息符号源序列,以产生第二编码符号序列;以及
其中所述组合第一和第二编码符号序列的步骤包括多路复用第一和第二编码符号序列以产生通信符号序列的步骤。
41.按照权利要求40的方法,其中随机纠错码包括二进制卷积码或块码。
42.按照权利要求41的方法,其中纠突发错误码包括非二进制卷积码。
43.按照权利要求42的方法,其中纠突发错误码包括双-k卷积码。
44.一种用于根据从通信媒体中接收的通信信号估算信息符号源序列的方法,通信信号代表与由通信媒体引入的噪声组合的按照各自的随机纠错码和纠突发错误码从信息符号源序列产生的各个第一和第二编码符号序列的多路复用,该方法包括以下步骤:
处理接收的通信信号,以产生接收通信符号序列;
多路分用接收通信符号序列,以产生第一多路分用的通信符号序列和第二多路分用的通信符号序列;以及
按照随机纠错码和纠突发错误码译码第一和第二多路分用的序列,以产生代表信息符号源序列估值的估算的信息符号序列。
45.按照权利要求44的方法,其中所述译码第一和第二多路分用的序列的步骤包括以下步骤:
按照随机纠错码译码第一多路分用的通信符号序列,以产生第一软信息值序列;
按照纠突发错误码译码第二多路分用的通信符号序列,以产生第二软信息值序列;以及
组合第一和第二软信息值序列,以产生代表信息符号源序列估值的估算的信息符号序列。
46.按照权利要求45的方法,
其中所述译码第一多路分用的通信符号序列的步骤包括按照利用第二软信息值序列增扩的随机纠错码译码第一多路分用的通信符号序列的步骤;以及
其中所述译码第二多路分用的通信符号序列的步骤包括按照利用第一软信息值序列增扩的纠突发错误码译码第二多路分用的通信符号序列的步骤。
47.按照权利要求44的方法,其中信息符号源序列的各个信息符号包括至少一个比特,各个比特具有第一值和与此有关的第二值中的一个值,以及其中所述译码第一和第二多路分用的通信符号序列的步骤包括以下步骤:
按照随机纠错码从第一多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的一个比特的第一软信息值,第一软信息值代表在具有第一值或第二值的信息符号源序列的相应符号中的相应比特的或然率的相对度量;
按照纠突发错误码从第二多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的一个比特的第二软信息值,第二软信息值代表在具有第一值或第二值的信息符号源序列的相应符号中的相应比特的或然率的相对度量。
48.按照权利要求47的方法,
其中所述从第一多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的一个比特的第一软信息值的步骤包括按照利用先前从第二多路分用的通信符号序列中计算的对于一个估算的信息符号的一个比特的软信息值增扩的随机纠错码,从第一多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的那一个比特的软信息值的步骤;
其中所述从第二多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的一个比特的第二软信息值的步骤包括按照利用先前从第一多路分用的通信符号序列中计算的对于一个估算的信息符号的一个比特的软信息值增扩的纠突发错误码,从第二多路分用的通信符号序列中计算对于一个估算的信息符号的那一个比特的软信息值的步骤;以及
其中所述译码第一和第二多路分用的序列的步骤还包括迭代所述软信息值计算步骤直到满足迭代准则为止的步骤。
49.按照权利要求48的方法,其中在所述迭代步骤的后面为以下步骤:根据从第一和第二多路分用的通信符号序列中计算的迭代计算的软信息值,确定对于一个估算的信息符号的那一个比特的值。
50.按照权利要求49的方法,其中从第一和第二多路分用的序列中计算的软信息值都表示来自信息符号源序列的相应信息符号的相应比特具有第一值的或然率比具有第二值的或然率大,以及其中所述确定对于那一个估算的信息符号的那一个比特的值的步骤包括把第一值指派给那一个估算的信息符号的那一个比特的步骤。
51.按照权利要求49的方法,其中从第一多路分用的序列中计算的软信息值表示来自信息符号源序列的相应信息符号的相应比特具有第一值的或然率比具有第二值的或然率大,其中从第二多路分用的序列中计算的软信息值表示来自信息符号源序列的相应信息符号的相应比特具有第二值的或然率比具有第一值的或然率大,以及其中所述确定对于那一个估算的信息符号的那一个比特的值的步骤包括按照选择准则把第一值和第二值之一指派给那一个估算的信息符号的那一个比特的步骤。
52.按照权利要求44的方法,其中随机纠错码包括二进制卷积码或块码。
53.按照权利要求52的方法,其中纠突发错误码包括非二进制卷积码。
54.按照权利要求53的方法,其中纠突发错误码包括双-k卷积码。
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