CN1301117A - ”异或”码和使用”异或”码的串联编码器/解码器 - Google Patents

”异或”码和使用”异或”码的串联编码器/解码器 Download PDF

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Abstract

提供一种“异或”码以及串联编码器/解码器。在该“异或”码中,输入信息位按照用户规定的组合顺序进行组合,并利用模－2操作以编码速率r进行编码,其中0<r≤1。该“异或”码是可按线性时间编码和解码的。此外,由于使用本发明的”异或”码的串联编码器不需要交错器,因此不用相应于交错器处理时间的延迟,就能对输入信息位编码并传输。

Description

“异或”码和使用“异或”码的串联编码器/解码器
本发明涉及编码器/解码器，更特别地，涉及“异或”码和使用该“异或”码的串联编码器/解码器。
在数字移动通讯系统中，由于无线电信道的特点，在数据传输的过程中可能发生位错误。因此，用于纠正传输信道产生的位错误的信道编码技术是移动通讯系统中最重要的技术之一。用在移动通讯系统中的常规信道码包括用维特比(Viterbi)解码器解码的卷积码，但Turbo码最近具有更大的重要性。因为其性能极隹。Turbo码是指由卷积码并联构成的纠错码，而且知道其纠错能力当交错器(interleaver)的范围越大时，越接近香农(Shannon)极限。
除上述Turbo码以外，还有一种由重复码(repetition code)和卷积码组成的串联码。串联码的一个例子是由H.Tin和R·J McEliece(重复累积码(Repeat-accumulate Codes),AAECC-13,1999年11月)引进的重复累积码(repetition-accumulation code)。
图1是重复累积编码器和重复累积解码器的框图。参考图1，重复累积编码器包括重复编码器100、交错器102及累积编码器104、而重复累积解码器包括累积解码器110、去交错器112、重复解码器114及交错器116。重复编码器100根据编码速率r拷贝输入信息的每位，然后输出拷贝的结果。例如假设输入的信息位是“10”，编码速率是1/3，则重复编码器100输出‘111000’。交错器102根据预定规则重复地交错编码的数据。累积编码器104根据预定规则通过累积交错的数据进行编码。在累积编码器104中被编码的数据变成将经由信道传输的整体代码的代码字。在这种情况中，由于重复编码器100的编码速率是r，而累积编码器104中的编码速率是1，所以整体代码的编码速率是r。
累积解码器110、去交错器112及重复解码器114都使用常规的可信增殖算法(BPA)解码接收的数据和反馈的数据。交错器116按照与在发送端的交错器102中相同的规则，再次对已解码的数据进行交错，并将被交错的数据反馈给累积解码器110。
然而，虽然重复编码器100在操作上相对简单，但输出的数据之间的汉明(Hamming)距离小，导致纠错变得困难。因此，必须使用交错器102。由于输入数据是连续地累积和编码的，所以累积器104不能变换输入的数据。此外，如果编码速率低，重复累积编码器和解码器就其纠错能力而言，能到达理论极限。
为了解决上面的问题，本项发明的目的是提供“异或”码和以及用它构成的串联编码器和串联解码器，该“异或”码按照用户规定的组合顺序模-2操作和编码。
因此，为了达到上述目的，本发明提供一种“异或”码，其特征在于输入的信息位按照用户规定的组合顺序组合，并利用模-2操作以编码速率r进行编码，其中0＜r≤1。
本发明还提供使用该“异或”码的一种串联解码器，它包括一个“异或”编码器，该编码器按照用户规定的组合顺序组合输入数据并执行模-2操作以编码速率r对该输入数据编码，其中0＜r≤1；它还包括一个卷积码编码器，该编码器按照预定的卷积公式对所述“异或”编码器的输出数据编码。
本发明还提供使用”异或”码的串联解码器，它包括一个卷积解码器，该解码器将在接收的数据中、相应于发送端上的输入信息位的数据串解码，并将接收的数据与解码的数据比较，以得到与接收的数据匹配的最好的值；它还包括一个“异或”码解码器，该解码器使用在发送端通过编码矩阵确定的奇偶校验矩阵，对卷积解码器的输出数据进行纠错。
通过参考附图详细地描述本发明的一个优选实施例，本发明的上述目的和优点将变得更加明显，在附图中：
图1是重复累积编码器和重复累积解码器的框图；
图2是使用本项发明的“异或”码串联编码器和串联解码器的框图；以及
图3说明图2的“异或”码编码器的操作的一个例子。
参考图2，根据本发明的串联编码器包括“异或”码编码器200和卷积码编码器202；根据本发明的串联解码器包括卷积码解码器210和”异或”码解码器212。
“异或”码编码器200根据预定规则对输入数据的n位进行组合，进而模-2处理组合的结果，然后输出数据中的k位。参考图3，组合输入信息位i1、i2、i3、及i4根据预定规则被组合，并进行模-2操作以输出编码的代码字xi(这里i=1、2、…、7)。组合规则如下：x1=i1x2=i2x3=i3x4=i4    …(1)x5=i1i2i4x6=i1i3i4x7=i2i3i4这里符号表示模-2操作。如果重排等式(1)，则形成如下的方程(2)： X &RightArrow; = ( i 1 , i 2 , i 3 , i 4 , i 1 &CirclePlus; i 2 &CirclePlus; i 4 , i 1 &CirclePlus; i 3 &CirclePlus; i 4 , i 2 &CirclePlus; i 3 &CirclePlus; i 4 ) - - - - ( 2 ) 如果进一步概括，则形成如下方程(3)： x &RightArrow; = &Sigma; j &prime; &Element; I j i j &prime; mod 2 - - - - - - ( 3 ) 这里Ij={k′｜k′∈{1,2,…,k}}，k是自然的数。
“异或”码可以是通过发生器矩阵G定义的系统汉明码。输出向量 X &RightArrow; 等于G 。在这种情况中，发生器矩阵G是使每个码文的前k位不用任何变换地拷贝输入信息位的系统矩阵。对应于方程(2)的发生器矩阵G由下列矩阵表示：
Figure A0013535000063
依据由用户适当选择的卷积公式，卷积码编码器202对“异或”码编码器200的输出信息编码。卷积码编码器202的该输出是整体码的代码字。如果r1和r2分别表示“异或”码编码器200和卷积码编码器202的编码速率，并且如果0＜r1≤1和0＜r2≤1，则整体编码速率是r1xr2。因此，编码的数据经由一个信道传输。
卷积码解码器210和“异或”码解码器212使用在技术方面众所周知的BPA方法对接收的数据解码。根据常规的最大值后验证解码算法，卷积码解码器210将在接收的数据中、相应于发送端上的输入信息位的数据串解码，并将接收的数据与该解码的数据比较，以得到与接收的数据匹配最好的值。“异或”码解码器212将BPA算法应用到作为系统矩阵G确定的奇偶校验矩阵，以便对卷积码解码器210中输出数据进行纠错。
本发明的“异或”码是可按线性时间编码和解码的。此外，由于使用本发明的”异或”码的串联编码器不需要交错器，因此不用交错器处理时间中的延迟，就能对输入信息位编码并传输。

Claims (4)

1．一种“异或”码，其特征在于输入信息位按照用户规定的组合顺序进行组合并通过模-2操作以编码速率r编码，其中0＜r≤1。
2．一种使用“异或”码的串联编码器，该串联编码器包括：
一个“异或”码编码器，它按照用户规定的组合顺序组合输入信息位，并在组合的结果上执行模-2操作以便以编码速率r对其编码，其中0＜r≤1；以及
一个卷积码编码器，它根据预定的卷积公式对“异或”码编码器的输出数据进行编码。
3．根据权利要求1的编码器，其特征在于所述“异或”码编器是用于产生系统汉明码的部件。
4．一种使用“异或”码的串联解码器，该解码器包括：
一个卷积解码器，它对在接收的数据中、相应于发送端的输入信息位的数据串解码，并将接收的数据与解码的数据比较以得到与接收的数据匹配最好的值；以及
一个“异或”码解码器，它利用通过在发送端上的编码矩阵确定的奇偶校验矩阵对卷积码解码器的输出数据纠错。
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