CN1494332A - 一种用于数字通信系统的信道编译码方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了在数字通信系统中，利用扩展的一阶Reed－Muller码，生成(2^k－1－2^t，k)最优码的方法：用长度为2^k－1的一阶Walsh码的k－1个基组成(2^k－1，k－1)的基序列，和长度为2^k－1的全1的(2^k－1，1)的列序列，组合生成(2^k－1，k)；然后根据最优打孔模式，从2^k－1行中去除2^t行生成(2^k－1－2^t，k)码。本发明还给出了一种最优打孔模式的简单生成方式，以及(2^k－1－2^t，k)码的编码方法、译码方法、编码装置和译码装置。

Description

一种用于数字通信系统的信道编译码方法及其装置

技术领域

本发明涉及数字通信系统中，纠错码的产生方法，具体说来是使用简单码来生成(2^k-1-2^t，k)码的方法，以及其相应的编码、译码方法及装置。

背景技术

通常，在数字通信系统中，为了抵抗传输过程中的各种干扰，往往需要增加一定的冗余度，使其具有自动检错或纠错能力，此种功能是由信道编码器即纠错编码器来实现的，如图1中的110。

纠错码按照对信息元处理不同的方法，分为线性分组码和卷积码，其中线性分组码是纠错码中最重要的一类，一个(n，k)线性分组码，是把k个码元的信息组，通过编码器变换成长为n的码字，作为(n，k)的一个码字，称R＝k/n为码率。

对于(n，k)分组码，其任意两个码字x，y之间距离的最小值d(x，y)，称为该分组码的最小汉明距离d0，它表明了分组码抗干扰能力的大小，如果d0越大，那么该码字的抗干扰能力越强，换而言之，在同样译码方式下，它的错误概率越小。

具有最大的d0的码称为最优码，而纠错编码的基本任务就是在R一定的条件下如何构造d0尽可能大的码。诸如文献“An Updated Table ofMinimum-Distance Bounds for Binary Linear Codes”-A.E.Brouwer and TomVerhoeff，IEEE Transactions on Information Theory，Vol.39，No.2，March1993，给出了部分最优的(n，k)分组码对应的最小汉明距离。

在数字通信系统中，若使用的码不是最优码，例如在3GPP的窄带时分双工码分多址(NB-TD-CDMA)系统的规范中，所采用的传输组合格式TFCI的编码方式对某些数目的TFCI比特，其最小汉明距离不是最优的，从而导致了性能的损失。因此，在通信系统中，尽可能采用最优码是较好的选择。然而，最优码是不容易得到的，尤其是具有简单的译码方式的最优码。

事实上，寻找最优码是一项十分繁琐且艰巨的任务，尤其是寻找一类具有简单且易实现的译码方式的最优码，就更加困难。尽管如此，但是通过简单码来生成所需的最优码是一种有效方式，诸如专利WO 02/15409给出了由一阶里德--缪勒尔(Reed-Muller)码构成(2^k-2^t，k)好码的方法，其中k，t均为整数。经过分析不难知道，其仅给出了某类符合条件的码，例如当k＝6，如果t＝1，那么能够生成的码为(62，6)，如果t＝2，那么能够生成的码为(60，6)，如果t＝3，那么能够生成的码为(56，6)等等，但是基于上式，不可能生成(30，6)，(28，6)，(24，6)等，因为k，t必须为整数。

本发明正是为了解决上述问题，提出了利用扩展的一阶Reed-Muller码，生成(2^K-1-2^t，k)最优码的方法，以及相应的编译码方法和实施装置，它涉及数字通信系统中的信道编码器与信道译码器部分，如图1中的检、纠错码编码器(110)和检、纠错码译码器(130)。

发明内容

本发明提出了利用扩展的一阶Reed-Muller码(也称作一阶Walsh码)，生成(2^k-1-2^t，k)最优码的方法，以及其对应的编码方法、译码方法及其实施装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)最优码的产生方法，如图2所示，包括：

(1)构造长度为2^k-1的一阶Walsh码的k-1个基，组成(2^k-1，k-1)的基序列；

(2)构造长度为2^k-1的全1的(2^k-1，1)的列序列，与(1)的(2^k-1，k-1)组合生成(2^k-1，k)；

(3)根据本发明所描述的打孔模式生成方法来产生最优打孔模式，例如，从2^k-1行中去除2^t行生成(2^k-1-2^t，k)码。

假定(2^k-1-2^t，k)码的最小汉明距离为dm，(2^k-1-2^t，k)码的最优打孔模式的生成方法包括如下步骤：

(1)初始化，将当前码字的最小距离C_dist初始化为0；

(2)如果C_dist＜dm，执行下列步骤，否则转到步骤(3)

i)生成一组打孔模式P，即调用均匀分布的随机函数rand(2^k-1)，它能够生成2^t个0到2^k-1-1范围内的不同整数；

ii)根据P处理(2^k-1，k)，即去除P对应的2^t行，生成码G(2^k-1-2^t，k)；

iii)对所有可能的k个码元的信息组，与G(2^k-1-2^t，k)进行线性组合，生成长为2^k-1-2^t的2^k个码字，C为这2^k个码字的集合；

iv)求码字集C的最小汉明距离：

                            x，y∈C

v)如果dist＜C_dist，则更新当前的最小汉明距离，即C_dist＝dm，并且转到步骤(2)。

(3)输出最优的打孔模式P。

根据上述打孔模式P生成的G(2^k-1-2^t，k)码，即为具有最小汉明距离dm的最优(2^k-1-2^t，k)码。表1列出了一些根据上述算法生成的码及其对应的最优打孔模式。

表1.部分最优码及其对应的最优打孔模式

k	t	2t，k)	最优打孔模式(行)	最小距离
					7	1	(62，7)	31，38	30
7	2	(60，7)	1，29，48，57	28
					7	3	(56，7)	4，19，29，30，45，48，53，60	26
6	1	(30，6)	3，28	14
					6	2	(28，6)	13，17，24，30	12
6	3	(24，6)	2，9，20，21，23，25，26，30	10
					5	1	(14，5)	2，7	6
5	2	(12，5)	4，11，14，15	4
					8	1	(126，8)	18，72	62
8	2	(124，8)	4，22，49，123	60
					8	3	(120，8)	10，16，23，49，61，63，72，75	57

根据本发明的另一个方面，提供了一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)码的编码方法，编码过程如图3A，包括：

(1)构造长度为2^k-1的一阶Walsh码的k-1个基，组成(2^k-1，k-1)的基序列；

(2)构造长度为2^k-1的全“1”的(2^k-1，1)的列序列，与(1)的(2^k-1，k-1)组合生成(2^k-1，k)码；

(3)根据最优的打孔模式P，从2^k-1行中去除2^t行生成(2^k-1-2^t，k)码；

(4)将输入的k个码元a_j,j＝1…k，按照下面的公式(1)与(2^k-1-2^t，k)码进行线性组合，生成长为n＝2^k-1-2^t的码字b_i，i＝1…n。

$b_i=\[{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^k(a_j\×G_{i,j})\]\mathrm{mod}2---\left(1\right)$

公式(1)中，mod表示求模2运算，G是所述的(2^k-1-2^t，k)码序列，i的取值范围为1到n，编码后的码字的长度为n，即2^k-1-2^t。

根据本发明的另一个方面，提供了一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)码的另一种编码方法，编码过程如图3B，包括：

(1)构造长度为2^k-1的一阶Walsh码的k-1个基，组成(2^k-1，k-1)的基序列；

(2)构造长度为2^k-1的全“1”的(2^k-1，1)的列序列，与(1)的(2^k-1，k-1)组合生成(2^k-1，k)码；

(3)将输入的k个码元a_j，j＝1…k，按照公式(1)与(2^k-1，k)码进行线性组合，生成长为n＝2^k-1的码字b_i，i＝1…n。

(4)根据最优的打孔模式P，删除码字b_i，i＝1…n中的对应位，最终生成长为n＝2^k-1-2^t的码字b_i，i＝1…n。

根据本发明的又一个方面，提供了一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)的译码方法，当发送的信息比特数目为k时，参照图4A，译码方法包括如下步骤：

(1)解打孔400，将收到的长度为n＝2^k-1-2^t的码字，根据给定的打孔模式P在打孔位置插入“0”，构成长度为2^k-1的码字；

(2)快速逆哈达码变换，将上述长度为2^k-1的码字送入逆快速哈达码变换器410，进行k-1个阶段的快速逆哈达码变换，并输出2^k-1个输出值；

(3)比较选择420，从所述2^k-1个输出值中选择一个绝对值最大的，用y表示所述选择的绝对值最大的值，

(4)下标转换430，将所述绝对值最大的y对应的Walsh码的十进制下标d转化为其对应的k-1位二进制数的信息比特，所述十进制下标d与信息比特a_j，j＝1…k-1的对应关系满足下面的公式：

d＝a₁×2^k-2+a₂×2^k-3+…+a_k-2×2+a^k-1

(5)符号判决440，按如下关系得到a_k：

a_k＝sign(y)＞0

(6)按上述步骤得到的信息比特a_j，j＝1…k即为译码后的码元。

本发明还提供了另一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)的译码方法，参照图4B，包括如下步骤：

(1)相关运算4000，将2^k-1个长度为n＝2^k-1-2^t的Walsh码与接收到的长度为n＝2^k-1-2^t的码字进行相关运算，得到2^k-1个相关值；

(2)比较选择4100，从所述的2^k-1个相关值中选择一个绝对值最大的，假设为y；

(3)下表转换4200，将所述绝对值最大的y对应的Walsh码的十进制下标d转化为其对应的k-1位二进制数的信息比特，所述十进制下标d与信息比特a_j，j＝1…k-1的对应关系满足下面的公式：

d＝a₁×2^k-2+a₂×2^k-3+…+a^k-2×2+a^k-1

(4)符号判决4300，按如下关系得到a_k：

a_k＝sign(y)＞0

(5)按上述步骤得到的a_j，j＝1…k即为译码后的信息比特。

根据本发明的还有一个方面，提供了一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)编码装置，包括：

(a)一个Walsh码发生器，产生长度为2^k-1的Walsh码的k-1个基序列；

(b)一个“1”比特的发生器，能够持续产生值为1的序列；与k-1个长为2^k-1的Walsh码基序列，构成(2^k-1，k)扩展Walsh码；

(c)k个乘法器，将输入的k个码元a_j，j＝1…k，与扩展的Walsh(2^k-1，k)码相乘；

(d)一个二进制加法器，将k个乘法器的输出进行二进制相加或(异或)并输出长度为2^k-1的码字；

(e)一个打孔器，根据给定的打孔模式在长为2^k-1的码字中，去掉2^t个比特而形成长为2^k-1-2^t的码字。

本发明还提供了另一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)编码装置，包括

(1)一个打孔后的Walsh码发生器，所述发生器首先生成长度为2^k-1的Walsh码的k-1个基，然后根据给定的打孔模式生成长度为2^k-1-2^t的Walsh码的k-1个基序列；

(2)1-比特的发生器，持续产生值为1的序列，与k-1个长为2^k-1-2^t的Walsh码基序列构成扩展的Walsh码(2^k-1-2^t，k)；

(3)k个乘法器，将输入的k个码元a_j，j＝1…k，与扩展的Walsh(2^k-1-2^t，k)码相乘；

(4)一个二进制加法器，将k个乘法器的输出进行二进制相加或异或并输出长度为2^k-1-2^t的码字。

根据本发明的还有一个方面，提供了一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)译码装置，包括：

(1)解打孔器，接收到长为2^k-1-2^t的码字后，根据给定的打孔模式在打孔位置插入“0”，构成长为2^k-1的码字；

(2)逆快速哈达码变换器，对解打孔器输出的长为2^k-1的码字，进行k-1个阶段的快速逆哈达码变换，并输出2^k-1个输出值；

(3)比较器，从所述2^k-1个输出值中选择一个绝对值最大的y；

(4)下标转化器，将y对应的Walsh码的十进制下标d，转化为其对应的k-1位二进制数；

(5)符号判决器，根据y的符号，得到第k个信息比特，即a_k＝sign(y)＞0。

根据本发明还有一个方面，还提供了另一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)译码装置，包括：

(1)相关器，将2^k-1个长为2^k-1-2^t的Walsh码与接收到的2^k-1-2^t个符号进行相关运算，得到2^k-1个相关值；

(2)比较器，从2^k-1个相关值中，选择一个绝对值最大的，假设为y；

(3)下标转化器，将y对应的Walsh码的十进制下标d，转化为其对应的k-1位二进制数；

(4)符号判决器，根据y的符号，得到第k个信息比特，即

 a_k＝sign(y)＞0。

需要说明的是本发明中译码装置中给定的打孔模式应与所对应的编码装置中给定同一个打孔模式。

附图说明

图1给出数字通信系统的一种简化模型。

图2是本发明提出的(2^k-1-2^t，k)码的产生过程。

图3A是本发明提出的在数字通信系统中(2^k-1-2^t，k)码的第一种编码过程。

图3B是本发明提出的在数字通信系统中(2^k-1-2^t，k)码的第二种编码过程。

图4A是本发明提出的在数字通信系统中(2^k-1-2^t，k)码的第一种译码过程。

图4B是本发明提出的在数字通信系统中(2^k-1-2^t，k)码的第二种译码过程。

图5给出本发明提出的(2^k-1-2^t，k)码一个实施例(24，6)码的编码器的结构。

图6A是本发明提出的(2^k-1-2^t，k)码一个实施例(24，6)编码器的第一种实施装置。

图6B是本发明提出的(2^k-1-2^t，k)码一个实施例(24，6)编码器的第二种实施装置。

图7A是本发明提出的(2^k-1-2^t，k)码一个实施例(24，6)译码器的第一种实施装置。

图7B是本发明提出的(2^k-1-2^t，k)码一个实施例(24，6)译码器的第二种实施装置。

优选实施方案

下面我们给出k等于6，t为3时，(24，6)码的产生方法、编码方法以及其对应的编译码优选实施方案。

参照图5，它是本发明采用(24，6)码进行编码的一种优选实施的编码方式，其输入的信息比特首先同(32，6)基本序列进行线性组合，转换成长度为32的符号；然后再根据本发明所给定的打孔模式，例如0，1，2，4，16，21，29，和31，删除32个符号中的对应的8个符号，生成长度为24的码字。另一种编码方式是首先生成(24，6)基本序列，然后输入的信息比特，同(24，6)基本序列直接进行线性组合生成长度为24的码字，其中(24，6)基本序列的构成方式为：先由长度为32的一阶Reed-Muller码的5个基序列和长度为32的全“1”列序列构成(32，6)序列，然后根据规定的打孔模式去除8行后而得到，即对应的打孔位置分别为第0，1，2，4，16，21，29，和31行，其编码后码字的长度N_codeword为24；例如，当输入信息的比特数为6时，(24，6)码字的最小海明距离为10，根据文献“AnUpdated Table of Minimum-Distance Bounds for Binary Linear Codes”-A.E.Brouwer and Tom Verhoeff.IEEE Transactions on Information Theory，Vol.39，No.2，March 1993，其是最优的。(24，6)序列码的基本序列的具体的构成方式如下：

a.长度为32的一阶Reed-Muller码的5个基序列组成32行5列的序列(32，5)；

b.32个“1”构成的列向量；

c.根据给定的打孔模式，将由a和b构成的(32，6)序列中的相应8行删

除，形成(24，6)序列码的基本序列；

根据本发明给出的最优打孔模式的生成方法，可生成如下9种最优的打孔模式，上述步骤中可选用下列任何一种模式，按其给定的位置进行行删除。

(1)0，1，2，4，16，21，29，31；

(2)0，1，3，5，16，20，24，27；

(3)0，2，3，11，16，20，23，25；

(4)0，2，7，10，16，24，25，30；

(5)0，2，16，20，24，25，26，29；

(6)0，3，6，11，16，17，21，26；

(7)0，4，7，10，16，19，22，28；

(8)0，8，11，13，16，17，21，26；

(9)0，6，10，13，16，21，24，28。

本发明所使用的一组(24，6)基本序列列于表2，其中W1’，W2’，W4’，W8’，W16’和全“1”称为(24，6)编码器的6个基本序列，而(24，6)编码器所能产生的码字是这6个基本序列的所有线性组合。

Name

Values

W1’

010101010101010101010101

W2’

001100110011001100110011

W4’

000011110000111100001111

W8’

111111110000000011111111

W16’

000000001111111111111111

全’1

111111111111111111111111

打孔模式

0，1，2，4，16，21，29，31

表2.(24，6)基本序列及相应的打孔模式

假定信息比特为a0，a1，a2，a3，a4，a5，那么(24，6)编码器输出的码字b_i基于下面的公式所生成：

$b_i=\[{\mathrm{\Σ}}_{n=0}^5(a_n\×M_{i,n})\]\mathrm{mod}2$

式中，mod表示求模运算，M是由W1’，W2’，W4’，W8’，W16’和全“1”构成的24行6列矩阵，i的取值范围为1到24，码字a_i的长度N_code word为24。

现在参照图6A，描述本发明的一种(24，6)编码器的优选实施装置。其中6个输入比特a0-a5分别输入到对应的乘法器620、621，622，623，624和625，一个Walsh码发生器600产生给定长度32的Walsh码的基，所有长度为32的Walsh码能通过这组基的线性组合得到，例如，长度为32的Walsh码，对应的一组基为第1个Walsh码W1，第2个Walsh码W2，第4个Walsh码W4，第8个Walsh码W8和第16个Walsh码W16。“1”比特的发生器610能够持续产生值为“1”的1比特数据，例如，产生32比特的全“1”列向量，应用到Walsh码能够产生Walsh码对应的补码序列。

Walsh码发生器600能够同时输出长度为32的W1，W2，W4，W8和W16。乘法器620将输入a0乘以第一个W1(01010101010101010101010101010101)，乘法器621将输入a1乘以第二个W2(00110011001100110011001100110011)，乘法器622将输入a2乘以第四个W4(00001111000011110000111100001111)，乘法器623将输入a3乘以第八个W8(00000000111111110000000011111111)，乘法器624将输入a4乘以第十六个W16(00000000000000001111111111111111)，乘法器625将输入a5乘以全“1”序列(11111111111111111111111111111111)，这样六个乘法器620，621，622，623，624和625将它们各自的输入比特a0-a5与W1，W2，W4，W8，W16及全“1”序列相乘。

加法器630将上述六个乘法器620-625的输出进行二进制相加或(异或)输出32个符号，随后一个打孔器640根据预先设定的打孔模式，例如0，1，2，4，16，21，29，31，将加法器630输出的32个符号中打孔模式指定的8个符号去掉，输出24个符号，即为编码后的码字，此处，(24，6)编码器能够看成是由一个(32，6)编码器和一个打孔器构成，(24，6)码字能够通过打掉(32，6)码字中的8个符号生成。

(24，6)编码器的最小海明距离与选用的打孔模式有关，也就是说，不同的打孔模式可以使(24，6)编码器具有不同的最小距离，进而具有不同的编码性能，因为根据编码理论，最小距离是衡量线性码的纠错能力的重要因素，最小距离越大，所对应码的性能就越好。但是对于(24，6)，最大可能的最小距离是有边界限制的，文献“An Updated Table ofMinimum-Distance Bounds for Binary Linear Codes”-A.E.Brouwer andTom Verhoeff.IEEE Transactions on Information Theory，Vol.39，No.2，March 1993，给出(24，6)的最大可能的最小距离是10，故此，(24，6)编码器可选用下面(1)到(9)中任一种打孔模式，即当选用下面任一种打孔模式时，(24，6)码具有较优的最小距离和较好的权重分布：

(1)0，1，2，4，16，21，29，31

(2)0，1，3，5，16，20，24，27

(3)0，2，3，11，16，20，23，25

(4)0，2，7，10，16，24，25，30

(5)0，2，16，20，24，25，26，29

(6)0，3，6，11，16，17，21，26

(7)0，4，7，10，16，19，22，28

(8)0，8，11，13，16，17，21，26

(9)0，6，10，13，16，21，24，28

(32，6)编码器能够产生32个长度为32的Walsh码和32个长度为32的Walsh码的补码共64个码字，(24，6)编码器能够从这64个长度为32的码字中，按照给定的打孔模式，例如0，1，2，4，16，21，29，31，生成64个长度为24的码字，所以(24，6)编码器所能生成的总的码字数为64。

图7A是本发明所提出的(24，6)编码器结构的一种译码器实施装置，主要包含5个部件：解打孔器700、逆快速哈达码变换器710(IFHT：Inverse Fast Hadamard Transform)、比较器720、下标转化器730和符号判决器740，接收到的24个符号首先送入解打孔器700，解打孔器700根据给定的打孔模式，例如0，1，2，4，16，21，29，31，在打孔位置插入“0”，构成32个符号；这32个符号送入逆快速哈达码变换器710，进行5个阶段的快速逆哈达码变换；逆快速哈达码变换器710的32个输出，送入比较器720，比较器720从这32个值中选择一个绝对值最大的，假设为y，送入符号判决器740，将与y对应的Walsh码的下标d送入下标转化器730；下标转化器730将十进制d转化为其对应的5位二进制数，d与比特a0-a4的对应关系如公式(2)。

              d＝a0×2⁴+a1×2³+a2×2²+a3×2+a4    (2)

符号判决器740取y的符号，按如下关系得到a5：

              a5＝sign(y)＞0(3)

公式(3)中的函数sign()表示取符号，例如当y等于12，sign(12)＝1，1是大于0的，即布尔表达式sign(12)＞0的值为1，所以a5＝1；当y等于-12，sign(-12)＝-1，-1不大于0，即布尔表达式sign(-12)＜0的值为0，所以a5＝0。当发送的比特数目为6时，上述a0-a5即为译码后的比特。

值得注意的是，在实际的通信系统中，编码器和译码器应选用同一组打孔模式，以保证接收机能正确的解析比特。

下面参照图6B描述本发明的另一种(24，6)编码器的实施装置，其中6个输入比特a0-a5分别输入到对应的乘法器6200-6250，一个打孔后的Walsh码的5个基序列的发生器6000，根据给定的打孔模式，例如0，1，2，4，16，21，29，31，产生给定长度24的Walsh码的基序列W1’，W2’，W4’，W8’和W16’。产生的过程是先生成长度为32的Walsh码的5个基：例如产生第1个Walsh码W1，第2个Walsh码W2，第4个Walsh码W4，第8个Walsh码W8和第16个Walsh码W16，然后再根据给定的打孔模式，假设为0，1，2，4，16，21，29，31，生成长度为24的Walsh码的5个基序列W1’，W2’，W4’，W8’和W16’。“1”比特的发生器6100能够持续产生值为1的1比特数据，例如产生24比特的全“1”列向量，作用到Walsh码能够产生Walsh码对应的补码序列。

Walsh码发生器6000能够同时输出长度为24的W1’，W2’，W4’，W8’和W16’。乘法器6200将输入a0乘以第一个打孔后的W1’(010101010101010101010101)，乘法器6210将输入a1乘以第二个打孔后的W2’(001100110011001100110011)，乘法器6220将输入a2乘以第四个打孔后的W4’(000011110000111100001111)，乘法器6230将输入a3乘以第八个打孔后的W8’(111111110000000011111111)，乘法器6240将输入a4乘以第十六个打孔后的W16’(000000001111111111111111)，乘法器6250将输入a5乘以长度为24的全1序列(11111111111111111111111)，这样六个乘法器6200-6250将它们各自的输入比特a0-a5与打孔后的W1’，W2’，W4’，W8’，W16’及全“1”序列相乘。

加法器6300将六个乘法器6200-6250的输出进行二进制相加或(异或)输出24个符号。即为编码后的码字。

在(24，6)编码器中，32个长度为24的Walsh码和32个长度为24的Walsh码的补码共构成64个码字，所以(24，6)编码器所能生成的总的码字数为64。

由于此种(24，6)编码器同样具有最小距离10，因此它也是最优编码器。

图7B描述的是与本发明所提出的与另一种(24，6)编码器相对应的第二种译码实施装置，主要包含4个子部件：相关器7100、比较器7200、下标转化器7300和符号判决器7400。32个长度为24的Walsh码是由长度为32的32个Walsh码根据给定的打孔模式，例如0，1，2，4，16，21，29，31，删除8列后的得到。相关器7100，将上述32个长度为24的Walsh码，与接收到的24个符号进行相关运算，得到的32个相关值送入比较器7200，7200从这32个相关值中选择一个绝对值最大的，假设为y，送入符号判决器7400，将与y对应的Walsh码的下标d送入下标转化器7300；下标转化器7300将十进制d转化为其对应的5位二进制数，d与比特a0-a4的对应关系如公式(2)。符号判决器7400取y的符号，按公式(3)得到a5，上述a0-a5即为译码后的信息比特。

在通信系统中，使用本发明所述的方法，能有效地对信息比特，例如对于TFCI比特，进行编码与译码，能够提高系统的纠错性能，进而达到改善整个系统的性能。

上述实施例仅是事例性的，并不理解为对本发明的限制。本发明可以容易地应用于其它码分多址移动通信系统。

Claims (18)

1、一种数字通信系统(2^k-1-2^t，k)码的产生方法，包括如下步骤：

(1)构造长为2^k-1的一阶Walsh码的k-1个基，组成(2^k-1，k-1)的基序列；

(2)构造长为2^k-1的全1的(2^k-1，1)的列序列，与步骤(1)的(2^k-1，k-1)组合生成(2^k-1，k)序列；

3)根据给定的最优打孔模式P，从2^k-1行中去除2^t行生成(2^k-1-2^t，k)码。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述最优的打孔模式P的生成方法包括如下步骤，设(2^k-1-2^t，k)码的最小汉明距离为dm：

(1)初始化，将当前码字的最小距离C_dist初始化为0；

(2)如果C_dist＜dm，执行下列步骤，否则转到步骤(3)

●生成一组打孔模式P，即由均匀分布的随机函数rand(2^k-1)生成2^t个0到2^k-1-1范围内的不同整数；

●根据P处理(2^k-1，k)，即去除P对应的2^t行，生成码G(2^k-1-2^t，k)；

●对于所有可能的k个码元的信息组，与G(2^k-1-2^t，k)进行线性相关，生成长为2^k-1-2^t的2^k个码字，C为这2^k个码字的集合；

●求码字集C的最小汉明距离：dist＝min{d(x，y)}

                               x，y∈C

●如果dist＜C_dist，则更新当前的最小汉明距离，即C_dist＝dm，并转至步骤(2)

(3)输出最优的打孔模式P。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所生成的(2^k-1-2^t，k)码具有最小的汉明距离，是最优码。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于利用简单的长为2^k-1的一阶Walsh码的k-1个基来构造(2^k-1-2^t，k)码。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于利用长为2^k-1的全1序列来构造(2^k-1-2^t，k)码。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，可采用简单的快速哈达码变换来译(2^k-1-2^t，k)码。

7.一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)码的编码方法，包括：

1)构造(2^k-1-2^t，k)码；

2)将输入的k个码元a_j，j＝1…k，按照下面的公式与(2^k-1-2^t，k)码进行线性组合，生成长为n＝2^k-1-2^t的码字b_i，i＝1…n；

$b_i=\[{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^k(a_j\×G_{i,j})\]\mathrm{mod}2$

公式中，mod表示求模2运算，G是所述的(2^k-1-2^t，k)码序列，i的取值范围为1到n，编码后的码字的长度为n，即2^k-1-2^t。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于(2^k-1-2^t，k)码的生成方式包括如下步骤：

(1)构造长为2^k-1的一阶Walsh码的k-1个基，组成(2^k-1，k-1)的基序列；

(2)构造长为2^k-1的全1的(2^k-1，1)的列序列，与步骤(1)的(2^k-1，k-1)组合生成(2^k-1，k)码；

(3)根据最优的打孔模式P，从2^k-1行中去除2^t行生成(2^k-1-2^t，k)码；

9.一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)码的编码方式，包括：

(1)生成(2^k-1，k)码；

(2)将输入的k个码元a_j，j＝1…k，与(2^k-1，k)码进行线性组合，生成长为n＝2^k-1的码字b_i，i＝1…n。

(3)根据最优的打孔模式P，删除码字b_i，i＝1…n中的2^t个对应位，最终生成长为n＝2^k-1-2^t的码字b_i，i＝1…n。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于(2^k-1，k)码的生成方式包括如下步骤：

(1)构造长度为2^k-1的一阶Walsh码的k-1个基，组成(2^k-1，k-1)的基序列；

(2)构造长度为2^k-1的全1的(2^k-1，1)的列序列，与1)的(2^k-1，k-1)组合生成(2^k-1，k)码。

11.一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)的译码方法，当发送的信息比特数目为k时，译码方法包括如下步骤：

将收到的长度为2^k-1-2^t的码字，根据给定的打孔模式P在打孔位置插入“0”，构成长度为2^k-1的码字；

对上述长度为2^k-1的码字，进行k-1个阶段的快速逆哈达码变换，产生2^k-1个值；

从2^k-1个值中选择一个绝对值最大的y；

将所述绝对值最大的y对应的Walsh码的十进制下标d转化为其对应的k-1位二进制数，即译码后的信息比特a_j，j＝1…k-1；按如下关系得到a_k：

a_k＝sign(y)＞0

按上述步骤得到的a_j，j＝1…k即为译码后的信息比特。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于是十进制下标d与信息比特a_j，j＝1…k-1的对应关系满足下面的公式：

d＝a₁×2^k-2+a₂×2^k-3+…+a_k-2×2+a^k-1

13.一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)的译码方法，包括：

将2^k-1个长度为n＝2^k-1-2^t的Walsh码与接收到的长度为n＝2^k-1-2^t的码字进行相关运算，得到2^k-1个相关值；

从所述的2^k-1个相关值中选择一个绝对值最大的，假设为y；

将所述绝对值最大的y对应的Walsh码的十进制下标d转化为其对应的k-1位二进制数，即译码后的信息比特a_j，j＝1…k-1；

按如下关系得到a_k：

  a_k＝sign(y)＞0

  14.根据权利要求15所述的方法，其特征是十进制下标d与信息比特a_j，j＝1…k-1的对应关系满足下面的公式：

d＝a₁×2^k-2+a₂×2^k-3+…+a_k-2×2+a_k-1

15.一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)编码装置，包括：

(a)一个Walsh码发生器，产生长度为2^k-1的Walsh码的k-1个基序列；

(b)一个1比特的发生器，能够持续产生值为1的序列；与k-1个长为2^k-1的Walsh码基序列构成(2^k-1，k)扩展Walsh码；

(c)k个乘法器，将输入的k个码元a_j，j＝1…k，与扩展的Walsh(2^k-1，k)码相乘；

(d)一个二进制加法器，将k个乘法器的输出进行二进制相加或(异或)并输出长度为2^k-1的码字；

(e)一个打孔器，根据给定的打孔模式在长为2^k-1的码字中，去掉2^t个比特而形成长为2^k-1-2^t的码字。

16.一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)编码装置，包括

一个打孔后的Walsh码发生器，所述发生器首先生成长度为2^k-1的Walsh码的k-1个基，然后根据给定的打孔模式生成长度为2^k-1-2^t的Walsh码的k-1个基序列；

1-比特的发生器，持续产生值为1的序列，与k-1个长为2^k-1-2^t的Walsh码基序列构成(2^k-1-2^t，k)扩展Walsh码；

k个乘法器，将输入的k个码元a_j，j＝1…k，与扩展的Walsh(2^k-1-2^t，k)码相乘；

一个二进制加法器，将k个乘法器的输出进行二进制相加或(异或)并输出长度为2^k-1-2^t的码字。

17.一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)译码装置，包括：

解打孔器，接收到长为2^k-1-2^t的码字后，根据给定的打孔模式在打孔位置插入“0”，构成长为2^k-1的码字；

逆快速哈达码变换器，对解打孔器输出的长为2^k-1的码字，进行k-1个阶段的快速逆哈达码变换，并输出2^k-1个输出值；

比较器，从所述2^k-1个输出值中选择一个绝对值最大的y；

下标转化器，将y对应的Walsh码的十进制下标d，转化为其对应的k-1位二进制数，即译码后的信息比特a_j，j＝1…k-1；

符号判决器，根据y的符号，得到第k个信息比特，即a_k＝sign(y)＞0。

18.一种数字通信系统的(2^k-1-2^t，k)译码装置，包括：

相关器，将2^k-1个长为2^k-1-2^t的Walsh码与接收到的2^k-1-2^t个符号进行相关运算，得到2^k-1个相关值，

比较器，从2^k-1个相关值中，选择一个绝对值最大的，假设为y；下标转化器，将y对应的Walsh码的十进制下标d，转化为其对应的k-1位二进制数，即译码后的信息比特a_j，j＝1…k-1；

符号判决器，根据y的符号，得到第k个信息比特，即a_k＝sign(y)＞0。

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