CN1518810A - 将输入比特转换为调制符号的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于将输入比特转换为调制符号的方法。在该方法中，调制符号具有比特位置，它们至少部分的在信道错误的易感性上不相同；而且通过生成多项式可以将输入比特生成卷积编码输入比特，每一个都分配一个优先值；同时在考虑调制符号的比特位置的信道错误易感性以及卷积编码输入比特的优先值的情况下，卷积编码输入比特被映射到调制符号的比特位置。

Description

将输入比特转换为调制符号的方法
本发明涉及将输入比特转换为调制符号的方法，尤其涉及包括卷积编码的情况。
一些源信号，如语音、声音、图像和视频经常含有统计冗余码。通过源编码可以去除这些冗余码，这样就可以有效传输或者保存源信号。另一方面在信号传输中，又必须通过信道编码添加目标冗余码，来消除信道干扰。已知卷积编码可以用作信道编码。
经常需要灵活的多速率编码和自适应解码，因为要传输的数据一般需要不同程度的误差保护，而且/或者传输信道具有时间可变性，和/或并不(完全)被了解。人们对灵活的多速率编码的理解也包括源编码和/或信道编码，它们可以根据要求从源信号抽出或多或少的冗余信息或者为误差保护将这些冗余信息添加到源信号上。
根据卷积编码的复杂性，一般在一个传输系统中会使用一个或几个较少的卷积代码(母代码)。通过将卷积编码器的输入比特转换成卷积编码或者信道编码的代码比特，一般就可以用所谓的生成多项式书写卷积代码。在本申请的框架内，人们也将生成多项式理解为生成多项式的比例(Quotienten)。卷积编码本身在专业领域已经被充分了解，所以此处不再需要继续讨论。一般可以通过打点(去除)代码比特(打点卷积/PC代码)，和/或通过重复代码比特(重复卷积/RC代码)，在卷积编码之后实现多速率的编码模式。另外一种公知的方法就是使用所谓的插入卷积(IC)代码，通过将在输出和接收侧已知的空白比特在卷积编码前插入到信息比特，可以提高误差保护。
在数字通信中，一般传输调制后(信道编码)的比特(代码比特)。通过调制技术，可以把代码比特组合成符号或在上面反映。这样特别是在高位调制方法下，就会出现如下情况：分配给一个调制符号的比特位置由于它们相对的相位和(或)振幅情况，因而具有不同的信道错误易感性。信道错误易感性高说明如果调制符号通过一个受到阻碍的信道传输时，正确接收比特位置的可靠性较小。
因此本发明的任务是，提供将输入比特转换为调制符号的方法，它可以实现比现在的技术更可靠的输入比特的传输。
这个任务通过独立权利要求的特征得以完成。进一步的改进由从属权利要求得出。
本发明基于以下想法：给卷积编码输入比特(即代码比特，它以输入比特的卷积编码为基础)，分配一个优先值，并且在考虑调制符号的比特位置的信道错误易感性及卷积编码输入比特的优先值的情况下，实现卷积编码输入比特到调制符号的比特位置上的映射。在此优先值说明，卷积编码输入比特(代码比特)对于一个用于纠正错误的、接收方的卷积解码的相关性。特别是卷积编码输入比特在调制符号的比特位置上会以这种方式反映，即优先选择的、具有相对较高优先值的卷积编码输入比特，就会在具有相对较低的错误易感性的调制符号的比特位置上再生成。“相对较低/高”在这种情况下是指比相应的平均值要低/高。
本发明的进一步改进提供针对卷积编码的输入比特分配优先值的特殊规则，这些规则说明了使用为此目的建立的专有模拟工具进行昂贵的模拟的结果。这些规则的运用可以实现输入比特的可靠传输。
以下根据优选实施例详细介绍本发明。
使用一个插入代码时，具有发送方和接收方知道的值的空白比特会插入到一个数据流比如语音编码的数据流中的固定位置。接着对于输入比特包含空白比特的场合，给出向卷积编码的输入比特分配优先值的规则。这已经在上面阐释模拟时作为特殊优点加以介绍过。此外还给出的规则是关于，在考虑调制符号的比特位置的信道错误易感性及卷积编码输入比特的优先值的情况下，卷积编码的输入比特(代码比特)在调制符号的比特位置上的再生成。这同样在上面的模拟中作为特别的优点提出来过。因此优先值将根据以下标准分配(1为最高优先权，6为最低优先权)：
1.所有卷积编码的信息比特，即所有建立在信息比特的卷积编码的基础上的比特。(根据本发明的一种实施方案，特殊的卷积编码的信息比特可以取出，以便对于特定的信息比特实现较低的保护(举例如下)。给这种取出的比特分配优先权6。)
2.卷积编码的期限比特(为确定卷积代码的期限一起传输的比特)的系统比特(通过卷积编码进行自身映射的比特(比如，如果生成多项式为G4/G4＝1，编码比特就可以计算出基础信息比特的值；这种系统比特对错误特别敏感)。
3.卷积编码的空白比特，它对于纠正错误的、接收方的卷积解码的重要性是最大的(基于以下认识，卷积编码输入比特对于纠正错误的接收方的卷积解码的重要性依赖于所应用的相关的生成多项式)
4.剩余的卷积编码的空白比特
5.剩余的卷积编码的期限比特
6.从优先值1中专门取出的比特(根据本发明的一种实施方案)。
卷积编码输入比特(代码比特)按以下步骤分配给调制符号：
1.从最高优先值的比特(代码比特)开始
2.尽可能多的将具有这些优先值的比特安置到信道错误易感性最低的比特位置上
3.如果具有将要安置的优先值的比特比信道错误易感性最低的空的比特位置多，则以下规则有效：
●如果比特具有相同的优先值，优先安置对于用于纠正错误的接收方的卷积解码重要性最大的比特(来自如下认识：一个卷积编码输入比特，对于一个用于纠正错误的接收方的卷积解码的重要性，依赖于所应用的相关的生成多项式)。
●如果必须安置具有相同敏感性的比特的一个子集，那么就将所要安置的比特均匀分配到一个信息比特范围上。比如只有3个具有最低信道错误易感性的空的比特位置，但存在有abcde六个具有相同优先值的比特，因此首先将ace三个比特分配到这三个具有最低信道错误易感性的比特位置上。
●接着按照第5条进行。
4.如果所有具备安置优先值的比特，都安置到了具有最低信道错误易感性的比特位置上，并且还有空闲的比特位置，则根据规则2至5，安置次低一级的优先值的比特。
5.如果所有具有最低信道错误易感性的比特位置被占用，根据规则2至4，用信道错误易感性低一级的比特位置代替最低信道错误易感性的位置。现在根据规则2至5，安置那些还没有安置的比特。
以下将观察一个EDGE 8PSK信道的实施例，在该实施例中，将要传输的比特由调制规定组合成由3个比特组成的符号。8PSK符号中的3个比特中，有一个比特(弱比特)比其它两个比特(强比特)明显更容易受信道错误影响。通过这种信道传输的语音，要在使用最低数据速率为4.75kbit/s的情况下，用自适应多速率语音代码进行源编码。
在使用插入代码时，选择一个1/4的代码率用于卷积代码。这里应用以下生成多项式。
G4/G4＝1
G5/G4＝1+D+D4+D6/1+D2+D3+D5+D6
G6/G4＝1+D+D2+D3+D4+D6/1+D2+D3+D5+D6
G7/G4＝1+D+D2+D3+D6/1+D2+D3+D5+D6
提供224个8PSK调制符号用于语音信息，亦即448个强比特和224个弱比特。101个信息比特(95个语音比特加6个CRC比特)在进行速率为1/4的信道编码时，会产生404个代码比特。这样就出现了附加的空白比特。应该附加82个空白比特。卷积编码会出现328个比特，其中82个系统比特会被打点。剩有246个比特用于传输。要用存储器6对代码进行期限限定必须要有6个期限比特。它们通过编码可以产生24个比特。其中有2个比特被打点。这样就剩22个比特。
由此为6个优先值产生：
1.395个比特(除例外的比特1，2，3，5，6，7，9，10，11所有编码过的信息比特，作为用来平衡为在格子结构中接近初态的比特更好的保护，给它们分配一个较低的优先权。见优先值6)
2.6个比特
3.82个比特(带G7/G4的编码的比特)
4.164个比特(带G5/G4和G6/G4的编码的比特)
5.16个比特
6.9个比特(信息比特1，2，3，5，6，7，9，10，11)
将代码比特安置到调制符号的比特位置上遵循以下步骤：
1.安置优先值为1的比特到强比特位置上
2.安置优先值为2的比特到强比特位置上
3.强比特上还有47个位置提供给优先值3。因此比如会将在优先值内具有偶数比特号的所有42个比特(于是有比特号0，1，……81)和另外的比特9，25，41，57，73安置到强比特上。剩下的比特就安置到弱比特上。
4.优先值4，5和6全部安置到弱比特上
在使用重复代码时，本发明的另一实施例规定卷积编码的重复比特分配一个相对较低的优先值。这里表述“卷积编码的重复比特”既包括重复比特的卷积编码，又包括卷积编码的比特的重复。这一实施例基于以下认识：当重复一个卷积码的输出比特来提高数据速率时，这个比特通过多次传输不太容易出现信道错误。因此这种卷积编码的重复比特可以被映射到具有相对较高的信道错误易感性的比特位置上再生成。
在使用具有卷积编码的代码率为1/4的重复代码和一个必须的有效代码率为1/7时，信道代码的三个输出比特被重复。比如运用一个递推的带以下的生成多项式的系统卷积代码(RSC)：
G4/G4＝1
G5/G4＝1+D+D4+D6/1+D2+D3+D5+D6
G6/G4＝1+D+D2+D3+D4+D6/1+D2+D3+D5+D6
G7/G4＝1+D+D2+D3+D6/1+D2+D3+D5+D6
G4/G4＝1
G5/G4＝1+D+D4+D6/1+D2+D3+D5+D6
G6/G4＝1+D+D2+D3+D4+D6/1+D2+D3+D5+D6
这样很显然，最后的三个生成多项式就是前面的三个生成多项式的重复。
如果帧比特U(k)靠近输入端，那么从卷积代码中产生的7个比特是{C(7k)，C(7k+1)，C(7k+2)，C(7k+3)，C(7k+4)，C(7k+5)，C(7k+6)}。在两次传输的比特中，现在可以有1或2个比特安置在弱比特上。这种比特位置的较高的信道错误的易感性就可以通过重复得到弥补。所以比如可以这样分配(下划线表示：安置在强比特上).
{ C(7k)，C(7k+1)，C(7k+2)，C(7k+3)，C(7k+4)，C(7k+5)，C(7k+6)}

Claims (9)

1.将输入比特转换成调制符号的方法：其中，
—调制符号具有比特位置，这些比特位置至少部分地在信道错误的易感性方面不相同，
—利用来自输入比特的生成多项式生成卷积编码的输入比特，给这些卷积编码的输入比特各分配一个优先值。
—考虑调制符号的比特位置的信道错误的易感性及卷积编码输入比特的优先值，卷积编码输入比特可以被映射到调制符号的比特位置上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
—输入比特含有信息比特。
3.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，
—输入比特包含有空白比特，它的值在接收方和发射方是已知的。
4.根据上述权利要求之一的方法，其中，
—输入比特包含有用于限定卷积代码期限的期限比特。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，
给卷积编码的信息比特分配比卷积编码的期限比特的系统比特较高的优先值。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，
给卷积编码的期限比特的系统比特分配比具有最高优先值的卷积编码的空白比特较高的优先值。
7.根据权利要求4至6中之一所述的方法，其中，
—给具有最低优先值的卷积编码的空白比特分配比卷积编码的期限比特的非系统比特较高的优先值。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，
特定的卷积编码的信息比特分配有最低的优先值。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，
—输入比特包含重复比特
—卷积编码的重复比特最好被映射到具有高信道错误易感性的调制符号的比特位置上。
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