CN1399815A - 用于gsm控制信道的法尔码中纠错的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种采用循环码信号r(x)纠错的解码方法和装置，所述码信号包括短于或等于数n的主突发差错，以及短于或等于数k的次突发差错，其中k＜n，在根据r(x)计算的校正子S(x)中产生的次突发在开始n个位置中的所有的位不是0，循环码是缩短的法尔码，从而最多支持短于或等于n的单个突发的标准纠正，根据本方法，法尔原先的建议与根据次突发产生的开头k位校正子的确认而用差错包含过程修改的突发差错纠正算法是结合在一起使用的。

Description

用于GSM控制信道的法尔码中纠错的方法和装置

本发明涉及数字发送中的纠错领域，尤其涉及一种用缩短的法尔码更有效地进行纠错的方法和装置。这在GSM蜂窝电话的控制信道中特别有用。通常，传统的高速数据通信系统使用循环检错码来检测和纠正所接收的带有发送差错的数据。诸如消散、信道噪声、干扰等等许多发送干扰类型可能引起这些差错。一类特别众所周知的循环码是叫作“法尔”的编码。这些编码可以很好地用来纠正发送信道突发差错。突发差错是长序列的错误码元，它们包括在所发送的字中的第一个和最后一个错误位之间。

可以把所接收的编码字或序列r(x)表达为所发送的正确序列c(x)和错误位组成e(x)的总和。由于r(x)可以被看作是单个的多项式，通过在一个方向上滚动所接收字可以从多项式计算单个校正子(syndrome)，而通过在相反方向上滚动所接收的字可以纠错。纠错是基于这样的考虑的，即，使所接收字循环滚动某些次数，就有可能在校正子的n个最后位中隔离突发差错。解码器因此而操作，对所接收字的每个滚动循环计算校正子，并且当它确定校正子的开始1-n位(其中，1是校正子的长度)是0时，就保留表示在所接收字中突发差错的n位的校正子。可以通过在相反方向上滚动相应位数的所接收字而纠正这些差错。使用符号(n，k)来定义所使用的法尔码的类型，其中，数n表示信息字的长度，而数k表示相应的法尔纠错码的长度。在法尔标准中，这些数是极大的，具有一个长度为n+k＝3014633+3014593的编码字。在许多应用中，这种字长度是不可接受的，因为对于实际系统来说，这太长了。因此，引入缩短的法尔码。然而，通过缩短法尔码，就引入了有关可以纠正的最大突发差错长度的极限(limitation)。

例如，根据GSM通信协议，控制信道经过对偶编码，内部用1/2速率卷积码(456、228)，而外部用缩短的法尔码(224、184)。对于纠正小于或等于12位长的突发差错，对缩短的法尔码进行解码是有效的。但是，这不是始终是足够的。

例如，从差错序列(在对本申请的文件程序解码的卷积码中产生的)的注意的检查达到在10^-2和10^-1之间的无线电信道差错概率的结论时，极可能在所发送到那里的信息的224位块上出现两个突发差错。如果在所接收字中除了人们在现有技术中所期望的12位之外还有另一个差错序列或突发，则传统的法尔标准解码器就不能够纠正所接收的字和使它回到正确的发送值。实际上，在干扰相当大的发送条件下，会发生传统解码器在输出端提供具有不可接受的频率的差错。

本发明的一般目的是采用一种方法和装置来补救上述缺点，所述方法和装置用于对用法尔码整理的数字信号进行解码，这将允许在即使有两个差错序列的给定块中进行纠错，即使在发送信道上有强干扰，也可使输出差错回到可接受的值。

由于这个目的，根据本发明，考虑提供一种解码方法，所述解码方法用循环码信号r(x)纠错，包含短于或等于数n的主突发差错以及短于或等于数k的次突发差错，其中，k＜n；具有根据r(x)计算的校正子S(x)中产生的次突发在开始n位置中的所有位为非0；具有循环码是缩短的法尔码，以至多支持短于或等于n的单个突发的标准纠错，并包括下列步骤；

—计算预定数目的校正子S，所述校正子可在信号中具有长度k的图案p和位置x的突发差错中产生；

—在表中存储所计算的校正子S，并把它们与各自的图案p和各自的位置x相关联；

以及对于所接收的每个信号r(x)：

—对于所接收的信号r(x)，计算相应的校正子S(x)，

搜寻在表中预定数目的校正子之间的校正子S(x)的开始n位的序列，并且，如果追踪到，则

—根据与在表中的校正子(在表中找到)相关联的图案p和位置x而纠正次突发，然后纠正主突发。

还有，根据本发明的原理，考虑提供一种用于解码的解码装置，它具有纠错的循环码信号r(x)，包含短于或等于数n的主突发差错以及短于或等于数k的次突发差错，其中，k＜n；具有根据r(x)计算的校正子S(x)中产生的次突发在开始n位置中的所有位为非0；具有循环码是缩短的法尔码，以至多支持短于或等于n的单个突发的标准纠错，其特征是，它包括：

—存储器(218)，存储预定数目的校正子S，所述校正子可在信号中具有长度k的图案p和位置x的突发差错中产生；

计算单元(211)，在输入端处接收所接收的信号r(x)，并计算相应的校正子S(x)，以及

—比较单元(213)，它验证经计算的校正子位的状态，并根据其向计算和纠正单元(217)发射无出错信号、存在主突发差错的信号、存在次突发差错的信号，

在存储在存储器(218)中的校正子中用计算和纠正单元(217)搜寻校正子S(x)的开始n位的序列，如果找到它，则根据表中相关联的出错的相对位置x和图案p纠正次突发。

为了使本发明的创造性原理的说明，以及它与现有技术相比较的优点清楚明了，下面通过应用所述原理的非限定性例子，借助附图来描述本发明的可能的实施例。附图中：

—图1是现有技术采用法尔码纠错方法的流程图；

—图2是根据本发明的创造性原理提供的采用法尔码纠错方法的流程图；

—图3是图2的一部分图的更详细的流程图；

—图4示出两个突发差错可能的相对位置；

—图5示出根据本发明的纠正表；

—图6示出应用根据本发明方法的一种装置的方框图。

参考附图，下面描述一种即使在传统的系统不能够处理的条件下也能用改进的法尔码进行纠错以保证正确的解码方法的解码装置。

在一般GSM发送中使用缩短法尔码(224、184)能够纠正至多12位长的单个突发差错(即，在码字中的第一和最后出错位之间所包括的序列)。法尔码还能够检测但是不能够纠正存在的长于12位的突发差错。

如在引言中所述，发现即使在有适度噪声的信道中，在224位码字的长度上有两个突发差错的概率也是较高的，标准法尔解码器不能够纠正。即使在这些情况中，根据本发明的原理提供的具有创造性的解码器也能够面对和纠正。

图1示出根据现有技术的纠错的流程图。在图中可以看到，一旦在10中接收到形成码字的224位序列(184位信息和40位奇偶性控制组成)，就计算相对于w＝3.014.483输入多项式w循环而旋转的校正子(方框11)。然后，在12中仅验证40位校正子是否是由0构成的。如果是，则在所接收的序列中没有出错，而在13中正确地终止纠正过程。如果相反，校正子的所有40位不是全部为0，则意味着在所接收的序列中出错。在后面一种情况中，在14中验证校正子的至少开始28位是否为0，(即，所接收的信号至多包含12个差错)，对于用缩短法尔码的标准纠正过程，这是必不可少的条件。

如果开始28位是0，则通过采用块16中的标准纠正方法，可以纠正差错(在12中示出它为非0位)，以在输出端17处得到纠正序列，熟悉本技术领域的人员知晓这种方法，因此这里不进一步描述。

如果校正子的开始28位不是全0，则方框25计算经旋转的校正子，以验证(回到方框14)是否可能找到具有28个0位的经旋转的校正子。如果旋转之后找到具有28个0位的校正子，则在具有经纠正字的17中终止该过程，如果在执行所有224个可能的旋转之后没有找到具有28个0位的校正子，则在具有未纠正差错信号的15中终止该过程。

换言之，已知的解码过程验证是否存在40位的校正子，所述校正子是对于所接收的矢量r(x)的224个译码计算的，并且由跟随着12个非0位的28个0位组成，如果找到它，则相应地纠正矢量r(x)。相反，如果在224个译码中没有找到，则不可能找到具有28个0位的校正子，这意味在所接收的字中存在另一个差错序列，既然是这样，只应用解码器的标准方法除了出错信号(输出端15＝未纠正的出错)以外不能做什么，没有任何可能性来纠正出错信号。图2示出的流程图相似于图1的流程图，但是提供了根据本发明的方法。

根据本发明的方法的初始阶段相似于已知的标准方法。当然，如大家可以从图2中看到的那样，一旦接收到构成码字的224位序列，就在方框111中计算校正子，并验证它是否只是由许多0组成。如果是这样，则在所接收的序列中没有出错，而一般在113中终止纠正过程。如果校正子的所有40位不都是0(方框114)，则验证是否校正子的至少开始28位是0，这是采用一般纠正过程(方框116)必不可少的条件，并用该纠正过程在输出端117处得到正确的序列。

如果没有发生校正子具有28个0位的情况，则立即用在图1中发生的对新的经旋转校正子的计算来代替处理，我们转向方框118，将把该方框称为“扩展的纠正方框”。可以看到，根据本发明的扩展纠正还使得能够纠正长度较短的第二突发，我们将称它为次突发。短的长度是指长度k比主突发的长度短。

如在图2中看到的那样，扩展纠正方框118在A端接收出错序列(它可能包括两个突发差错：主要的和次要的)，并在B端复制(render)具有纠正次突发差错的序列，以致通过方框116可以纠正主突发差错。当证明预期的次突发是在编码字外面时，即，当差错序列不是所预期的序列而因此需要转向接着的校正子旋转并且然后回到从比较114开始的算法时，到达方框118还具有的一个输出端C。

图3示出根据本发明的扩展纠正方框118的更详细的操作。本方框的操作基于这样的考虑，即，对于长度为k的足够小的次突发差错，可能校正子的数目由于这个“次要”差错而是足够的小，使进一步计算和存储与各个差错图案和位置相关联的所有校正子成为可能，从而能够在这些可能的次突发校正子之间执行彻底的搜索，以检查是否在校正子(相应于至多k位的次突发)之一的开始28个0位中间找到根据所接收序列计算的校正子的开始28个非0位的序列。

如果在表(查找表)120中找到校正子，则我们转向(方框122)，根据出错(在表中与校正子相关联)的图案和相对位置纠正次突发，然后还纠正校正子(方框124)，从而具有开始28位0的新的校正子到达B点。这使得能够在116中纠正主突发差错，并在117中输出正确的字。

如果在表中没有找到校正子，则我们从方框122进行到点C，用新的经旋转校正子再循环，如上所述。只有对于不可能有次突发纠正的任何可能的校正子旋转，我们才在115中输出“不可纠错”。我们到达输出115所用的频率比图1的标准方法到达相应的输出15所用的频率要低很多。

根据表120的尺寸定义长度k的关系，结果，根据数据k给出一个判定参数，所述判定参数与用本发明的方法执行的纠正的手段有关，让所述数据k满足于考虑：如果第二差错序列是由不长于k个连续位的突发形成的，则与228位突发比较的相对位置可以在图4所示的两种极端情况中证明，因此两个突发的相对位置等于2(216-k)＝432-2k差错序列。因此，k差错位的序列产生的校正子是(432-2k)(2^k-1)，而这个计算的完整性相应地与2k有关；k是根据在接收机中用于表存储的可用存储器而选择的。

发现k＝4的值，对于GSM发送，给出纠错/计算成本比和表的大小方面的优点。当k＝4时，有424×15＝6360个校正子，这是一个可接受的数，即使用在传统蜂窝电话系统中一般使用的相当小的计算幂和存储器的量，也能够使用根据本发明的方法进行处理。

图5示意给出表120的结构。它是由3列和n_s行构成的，其中，n_s是从k差错位的序列可产生的可能校正子的数目。如所述的那样，在k＝4的特定情况中，n_s＝6360。在表的第一列中存储所有可能的校正子S，在第二列中存储与每个可能的校正子S的k位相关联的差错图案p，而在第三列中存储相关联的差错的位置x。基本上，所产生的表满足于考虑所有可能的位置和差错图案，并对于每种组合计算有关的校正子。

为了方便和加速搜索，最好根据校正子的开始28位的排序把它们存储在表中。

在本方法中，可以容易地在查找表中跟踪校正子(所述校正子是相应于至多k位的次突发的，并存储在查找表中)中之一的开始28位中是否发现了根据所接收的序列计算的校正子的开始28位。如果校正子相应于可能的差错序列，则我们进行处理而纠正，然后验证正确的序列是否是有效的码序列。这是因为校正子可能相应于另外的差错序列。要注意，存在某些次突发序列，它们使相同的开始28位上升。对于这些序列，相应地不区分实际发送那些可能的码字。在宁可对差错字纠正而不丢弃这些序列时，为了避免接收差错字而不把它们插入查找表中，从而不是所有的次突发都可纠正的。由于要丢弃的序列数与序列总数比较是极有限的(例如，对于k＝4，要丢弃的序列数是7)，因而放弃对它们的纠正是可以接受的。

为了纠正次突发，使信号r(x)的位反相，所述信号r(x)是由图案P表示的和在位置x上，其中，p和x是与在表中发现的校正子相关联的。此外，在方框124中，只是通过把当前校正子(点A处)加到表中的校正子来执行校正子的纠正。相加的结果是具有开始28位0的新的校正子(因为通过定义，表校正子是与差错相关联的，所述差错已经产生校正子中的开始28个非0位，已经根据信号对所述校正子进行计算以及可能经过旋转)。

由于方框118的输出端B处，校正子肯定具有开始28位0，所以有可能从控制方框114返回下游，以避免无用的验证。现在，熟悉本技术领域的人员会清楚，已经有一种方法使得可以达到预定的目的，通过使用突发差错的纠正算法，诸如法尔原来建议的一种算法，但是采用差错捕获过程进行变更(所述差错捕获过程是根据确认次突发产生的校正子的开始(在特定情况中)28位的)，那么，即使对于包括两个突发差错的序列，所述方法也可以在法尔码中的纠错。

图5示出使用本发明的方法的接收装置的方框图。该装置接收存储在存储器块210中的序列r(x)。用于校正子的计算块211计算校正子S(x)，并把它存储在存储器块212中。比较块验证是否所有的开始40位为0，还是只有开始28位为0，并发射相应的信号214、215和216，这些信号分别表示是否不需要纠正(开始40位为0)，是否需要次突发的纠正(开始28位不是0)，以及是否需要主突发的纠正(开始28位为0)。计算单元217(它把可能的校正子的查找表存储在存储器218中)执行所需要的纠正，如果需要，则使校正子再循环直到在输出端得到正确的信号g(x)。

自然，通过权利要求书所包含的范围中所述原理的非限定例子，上文中给出采用本发明创造性原理的实施例的说明。

熟悉本技术领域的人员可以容易地想象如何提供相似的装置，使所描述的方法应用于实际，例如，通过在数字信号处理器(DSP)中的软件执行，或在具有合适电子元件的有线逻辑中提供。

Claims (9)

1.一种用纠错的循环码信号r(x)进行解码的方法，所述循环码信号包括短于或等于数n的主突发差错，以及短于或等于数k的次突发差错，其中，k＜n，在根据r(x)计算的校正子S(x)中产生的次突发在开始的n个位置中的所有的位不是0，循环码是缩短的法尔码，以至多支持短于或等于n的单个突发的标准纠错，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

—计算预定数目的校正子S，所述校正子可在信号中具有长度k的图案P和位置x的突发差错中产生；

—在表中存储所计算的校正子S，并把它们与各自的图案P和各自的位置x相关联；

并且，对于所接收的每个信号r(x)：

—对于所接收的信号r(x)，计算相应的校正子S(x)，

—搜寻在表中预定数目的校正子中校正子S(x)的开始n位的序列，以及，如果追踪到，则

—根据与在表中找到的校正子相关联的图案p和位置x而纠正次突发差错，然后纠正主突发差错。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：如果在表中的搜索具有负的结果，则对于信号r(x)进一步计算经旋转的校正子，并使用这个经旋转的校正子来执行新的搜索。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用通过把当前校正子加到在表中跟踪的校正子上得到的校正子来进行主要出错的纠正。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它还包括又一个执行步骤，即，执行终结验证，验证经纠正的信号是对所述校正子进行再计算的码字。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，k＝4。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述法尔码是缩短的法尔码(224、184)。

7.一种用纠错的循环码信号r(x)进行解码的装置，所述循环码信号包括短于或等于数n的主突发差错，以及短于或等于数k的次突发差错，其中，k＜n，在根据r(x)计算的校正子S(x)中产生的次突发在开始的n个位置中的所有的位不是0，循环码是缩短的法尔码，以至多支持短于或等于n的单个突发的标准纠错，其特征在于，其特征在于，所述装置包括：

—存储器(218)，存储预定数目的校正子S，所述校正子可在信号中具有长度k的图案p和位置x的突发差错中产生；

计算单元(211)，在输入端处接收所接收的信号r(x)，并计算相应的校正子S(x)，以及

—比较单元(213)，它验证经计算的校正子位的状态，并根据其向计算和纠正单元(217)发射无差错信号、存在主突发差错信号、或存在次突发差错信号，

在存储在存储器(218)中的校正子中，用计算和纠正单元(217)搜寻校正子S(x)的开始n位的序列，如果找到它，则根据表中相关联的差错的相对位置x和图案p纠正次突发差错，然后纠正主突发差错。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，如果在存储器(218)中的搜索具有负的结果，则计算单元对于信号r(x)计算经旋转的校正子，并使用这个经旋转的校正子来执行在存储器中的新的搜索。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算单元使用通过把当前校正子和在存储器中跟踪的校正子加在一起而得到的校正子来进行主差错纠正。

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