CN1618174A - 用于线性分组码的纠擦除和单错的解码器 - Google Patents

Abstract

用于对先前使用(N，K)线性分组码按列方式编码和使用差错检测码(例如，CRC码)按行方式状编码的接收码元分组有效地执行去除和单差错纠正分组解码的技术。开始，接收分组的每一行被标为擦除行或非擦除行。为了对接收分组执行擦除和单个差错纠正分组解码，对应于包含未检测出的码元差错的一列接收分组的码字开始时被标识。基于特定分组解码方案和对应于所选(N，K)线性分组码的解码方案确定码字中的码元差错的位置。其后，包含该码元差错的接收分组的行被标记为擦除的行。接着，可以使用包含码元差错的最新标记的擦除行对接收分组执行分组解码。

Description

用于线性分组码的纠擦除和单错的解码器

                              背景

领域

本发明通常涉及数据通信，尤其涉及有效执行线性分组码的擦除和单错纠正的解码的技术。

背景

随着数据通信到来和通过有损或带限信道发送大量数据的需要，对数据编码以便正确接收具有巨大的重要性。通常数据传输在通信信道中由于损害而恶化，例如热噪声、干扰、传输带宽造成的寄生数据等等。从而接收数据通常是发送数据的失真版本。

编码可以用于使接收机检测和/或纠正接收数据中的差错。各种差错纠正码可用，并且可以被分为几类，例如分组码和卷积码。卷积码提供良好的差错纠正能力但通常输出相关的差错突发。当与正确的交织水平结合时分组码具有内在的突发差错控制能力。例如，Reed-Solomon码可以控制码元内的任何差错突发，此码元可以被定义为包括特定比特数。

理论上，分组码能纠正特定数目的擦除和/或特定数目的差错，每个的准确数目由码距确定。一擦除可以指示先验已知潜在地为坏的一码元。但一差错是经错误接收，但不是先验所知的码元。通常擦除是已知的或可以由接收机确定，从而在解码过程中被考虑。差错是未检测的码元差错，此码元是被错误检测为正确接收而本身未被正确接收的码元。

传统的擦除和差错纠正分组解码器(例如，Berlekamp-Massey或Euclidean解码器)复杂，而且通常需要在专用硬件中实现。这些分组解码器通常对于在微处理器上执行的基于软件的实现在计算强度上过于密集。基于硬件的解码器能够使用解码算法中的并行性，且使用流水线式数据路径，它们两者可能不都是传统的微处理器。更有效的分组解码器算法可用，这些算法更适合基于软件的实现。然而，这些解码算法通常具有有限能力，可以能够纠正擦除而非差错。

因此本领域需要用于线性分组码的有效的擦除和差错纠正解码器，而且此解码器适合基于软件的实现。

                            摘要

本发明的几个方面提供了用于对先前使用(N，K)线性分组码以按列方式编码和使用差错检测码以按行方式编码的接收码元分组有效地执行擦除和单差错纠正分组解码的技术。如果行上的差错检测码(例如，CRC码)具有相对良好的差错检测性能，则在接收数据分组中多于一个未检测差错的概率非常低。从而，单个差错纠正通常在多数应用中是足够了。

开始，接收分组的每一行被标记为擦除行或非擦除行，直到至少(K+1)个非擦除行被发现。通常接收分组的所有N行被标记，但是这不是绝对必要的。这些行可以基于每行中包含的循环冗余校验(CRC)比特而被标记，或者通过其他装置被标记。然后，仅擦除或擦除和差错纠正分组解码可以根据擦除的行数(即，被(N，K)分组码距所支持的)在接收分组上被执行。

为了对接收分组执行擦除和单个差错纠正分组解码，对应于包含未检测码元差错的接收分组的一列码字开始时被标识。未检测码元可以是没有被先前的CRC校验检测到的差错，先前的CRC校验在接收分组的每行上被执行。此码字可以被标识，通过(1)导出接收分组的非擦除系统行的估计；(2)将非擦除系统行与它的估计作比较；以及(3)标识非擦除系统行和它的估计之间不匹配的码元。

接着，基于特定分组解码方案(如，本领域内公知且对应于所选线性分组码的方案)确定码字中的(先前未检测的)码元差错位置。其后，包含被定位的码元差错的接收分组的行被标记为擦除行。接着，可以对具有包含码元差错的标记的擦除行的接收分组以常规方式执行分组解码。这里描述的擦除和单差错纠正分组解码技术计算效率高(相对于传统技术)，并且可以以硬件、软件或它们的组合实现。

下面将进一步详细描述本发明的多个方面和实施例，本发明还提供方法、计算机程序产品、解码器、接收机单元以及实现本发明的各个方面、实施例和特性的其他装置和元件，如下面进一步详细描述的。

                        附图的简要描述

通过下面提出的结合附图的详细描述，本发明的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的符号具有相同的标识，其中：

图1是能够实现本发明的多个方面和实施例的发射机单元和接收机单元的框图；

图2是图示了用于执行线性分组码的仅擦除纠正分组解码的各个步骤的图示；

图3A和B图示了用于执行线性分组码的擦除和单差错纠正分组解码的各个步骤；

图4是用于执行线性分组码的擦除和单差错纠正分组解码的过程的实施例简化的流程图；

图5A和B示出了执行线性分组码的擦除和单差错纠正分组解码的过程的

实施例详细流程图；

                    优选实施例的详细描述

这里描述的发明性分组解码技术可以用于各种编码方案。为了简明，就特定的二维乘积编码方案描述这些技术，上述二维乘积编码方案包括循环冗余校验(CRC)行码和线性分组列码。下面描述示例通信系统，其中可使用发明性的分组解码技术。

图1是能够实现本发明的各个方面和实施例的发射机单元110和接收机单元150的框图；在发射机单元110处，数据源112向外部编码器120提供数据(如，以特定长度的帧的形式)，外部编码器120包括分组编码器122和CRC编码器124。分组编码器122接收和编码特定数目的数据帧的每个分组，以提供相应的经分组编码的数据分组。在一实施例中，数据分组中的比特先被分组以形成码元(每个码元包括N_B比特)，而数据发组中的K个码元的每列使用特定的(N，K)线性分组码被编码，以提供具有N个码元的相应码字。从而经分组编码的数据发组包括码元的N行。对于系统分组码，前K行是数据行，而其余的(N-K)行是一致校验行。

对于经分组编码的数据分组中N帧的每一个，CRC编码器124基于此帧中的数据比特生成一个CRC比特的集合，并且将这些CRC比特附加在此帧的末尾。在接收机单元，包括在每帧中的CRC比特用于帧的差错检测。CRC编码器124提供经编码分组，每个编码分组在一个(水平)方向上经CRC编码，而在另一个(垂直)方向上被分组编码。

分组编码器122可以实现线性分组码，例如Reed-Solomon码(一般用于数据传输)、Hamming码、BCH(Bose、Chaudhuri以及Hocquenghem)码以及一些其他码。这里描述的发明性分组编码技术可以用于任何线性分组编码，并且有利于用于系统分组码。

在图1所示的实施例中，经编码的分组被提供至包括交织器132和卷积编码器134的内部编码器130。交织器132打乱(即，重排序)每个编码分组中的比特，并且提供此交织比特至卷积编码器134，然后卷积编码器134根据特定卷积码对这些比特编码。交织提供了时间分集，并将来自卷积编码器的突发差错分散。

尽管内部编码器130可以用于提供附加的差错纠正能力，这里描述的发明性分组解码技术可以用于不包括由编码器130提供的内部编码的编码方案。从而内部编码器130是可任选的，如虚线框所代表的。同样，被提供至外部编码器120的数据可以代表先前已经使用特定码(即，不是“原始”数据或信息比特)被编码的数据。

来自内部编码器130的编码数据接着被提供至调制器/发射机(Mod/TMTR)140，140调制(如，覆盖和扩展)这些编码数据以提供调制数据并进一步调节(如，变换到一个或多个模拟信号、滤波、放大、上变频以及正交调制)这些调制数据以提供适合在(如，无线)通信信道上传输的调制信号。

在接收机单元150处，发送的调制信号由天线152接收，并且被提供至接收机/解调器(RCVR/Demod)154。接收机/解调器154调节(如，滤波、放大以及下变频)接收信号并且将此经调节的信号数字化以提供数据采样。接收机/解调器154还可以进一步处理(如，解扩展和去覆盖)数据采样以提供解调数据。

在图1所示的实施例中，解调数据被提供至内部解码器160，内部解码器160包括Viterbi解码器162和去交织器164。Viterbi解码器162执行发射机单元110处使用的卷积码的解码，去交织器164以与交织器132执行相反的方式对解码比特重排序。然后，去交织的数据被提供至外部解码器170。

外部解码器170包括CRC校验器172和分组解码器174。对于对应于从发射机单元发送的编码分组的每个接收分组，CRC校验器172校验接收分组的每行，并且提供此行被正确接收还是错误(即，擦除)接收的指示。然后，CRC校验的分组被提供至分组解码器174，分组解码器174执行此分组的擦除和单差错或仅擦除的纠正分组解码，如下面详细描述的。来自分组解码器174的解码数据接着被提供至数据宿176。

控制器180可以被用于指引接收机单元150处的各个解码步骤。控制器180也可以用于实现外部解码器170的一些或全部。这样，程序代码和必要的数据可以被存储在存储器182中，存储器182被操作性地耦合到控制器180。

图1示出了能够实现本发明的各个方面和实施例的发射机单元和接收机单元的实施例，其他发射机和接收机设计也可以被使用，并且在本发明的范围内。例如，接收机单元可以被设计得包括CRC校验器172和分组解码器174而无内部解码器160。

图2是图示了用于执行线性分组码的仅擦除纠正分组解码的各个步骤的图示。(N，K)线性分组编码器对K个数据码元得每个“分组”编码(如果是循环码，则根据特定多项式集合)，以提供具有N个编码码元的对应的码字。码的最小距离D确定分组码的擦除和差错纠正能力，而码参数(N，K)确定了存储要求。已知(N，K)分组码能同时纠正一给定码字中的T个码元差错和F个擦除，其中T和F符合下面的条件：

      (2T+F)≤(D-1)                   公式(1)

这里描述的发明性解码技术可以用于任何码率。为了简明，具有码率(8，4)和最小距离D＝5的一个小码被用于图2中示出的特定示例。

在发射机单元，每组具有特定数目的数据帧由一K×L的信息分组i_K×L表示。在一实施例中，每行信息分组对应于各自的数据帧，而且对于该帧中的所有比特包括L个码元。每个码元(由信息分组i_K×L中的小方块表示)包括N_B比特，N_B的具体值取决于对于使用所选择的特定分组码。

分组编码通过将信息分组i_K×L用N×K的生成矩阵G_N×K左乘(步骤1)。可以基于确定用于所选线性分组码的多项式集合导出生成矩阵。确定此多项式和导出生成矩阵的技术在本领域内公知，这里不做描述。因为信息分组和生成矩阵中的每个码元可以是多比特值，矩阵乘法的逐元素相乘和相加在Galois域GF(2^NB)上执行，其中N_B是每个码元的比特数。生成矩阵与信息分组相乘产生N×L的编码分组c_N×L。

对于系统(N，K)的分组码，每个码字包括K个数据码元以及(N-K)个一致校验码元，此一致校验码元有K个数据码元的线性组合形成。从而，如图2中示例所示编码分组，c_N×L包括信息分组i_K×L中的K个数据行的K个系统行，以及基于K个数据行和生成矩阵产生的(N-K)个一致校验行。编码分组c_N×L中L列的每一个对应于一相应的码字。

如图1中所示，编码分组c_N×L在发射机单元处被进一步处理，并且被发送至接收机单元，接收机单元然后执行互补的处理以提供一接收分组r_N×L。接收分组r_N×L中每个码元对应于编码分组c_N×L中的一个码元，但是可能由于通信信道引起的降级而被错误接收。

在接收机单元，接收分组中每行(例如，每个数据帧)可以由CRC校验器172校验以确定此行被正确接收还是错误接收(步骤2)。如果某行的CRC未通过校验，则整行被视为已经非正确地接收，无论差错出现于此行的仅一个码元、一些码元或所有码元中。对于图2中所示的示例，接收码元r_N×L的第二行和第四行被标记为擦除，因为CRC未通过这些行的校验。这些擦除行由阴影方块的行表示。

在某些实例中，即使一行包括多个差错也可以通过CRC校验。如果此行中的差错数超过所选CRC码的差错检测能力以及差错的特定值使得CRC(碰巧地)通过校验时，上述情况发生。这种情况下，此行将被(错误地)指示为已经被正确接收，而事实上此时它包括多个未检测到的码元差错。接收分组r_N×L中第六行示出这种差错的示例，其中三个未检测码元差错由三个黑方块指示。

只纠正擦除(而非差错)的分组解码技术可以被执行如下。首先，对应于接收分组r_N×L的擦除行的生成矩阵G_N×K的行也被标记为擦除(步骤2)。对于图2中所示的示例，生成矩阵G_N×K的第二行和第四行被标记为擦除，由G_N×K中的阴影方块指示。

对于仅差错纠正分组解码中的下一步，接收分组r_N×L的任何K个非擦除行被选择以形成简化的接收分组r_K×L′，生成矩阵G_N×K的对应的K行也被选择以形成简化的生成矩阵G_K×K′(步骤3)。对于图2中示出的示例，接收分组r_N×L的前四个非擦除行(即，第1、3、5和6行)被选择以形成简化的接收分组r_K×L′，而生成矩阵G_N×K的对应的第1、3、5和6行被选择以形成简化的生成矩阵G_K×K′。在此示例中，所选行之一(即，第6行)也碰巧包括未被检测出的码元差错。

然后，简化的生成矩阵G_K×K′被求逆以导出求逆的(即，逆)生成矩阵G_K×K′^-1(步骤4)。此矩阵求逆可以以本领域内公知的方式被执行。逆生成矩阵G_K×K′^-1接着与简化的接收分组r_K×L′相乘，以导出信息分组i_K×L′的初始估计(步骤4)。接着通过用初始估计的信息分组i_K×L′的对应行替换接收分组r_N×L的擦除系统行(即，第2和4行)而导出信息分组的估计 (步骤5)。

如果简化的接收分组r_K×L′中的所有行中码元都是正确值，则估计信息分组

将等于发送信息分组i_K×L(即， ${\hat{i}}_{K\×L}=i_{K\×L}$ )。这样，分组解码能通过使用冗余一致校验行(即，第5和6行)以恢复擦除的系统行(即，第2和4行)，从而纠正接收分组中的擦除。

然而，对于图2中示出的示例，简化的接收分组r_K×L′中最后一行的未检测码元差错导致初始估计信息分组i_K×L′的对应列的差错。这些差错由初始估计信息分组i_K×L′的第4、7和12列中的黑方块示出。因为接收分组r_N×L的第2和4行被擦除，所以这些行由初始估计信息分组i_K×L′的对应的第2和4行替换。如图2中所示，每个替代擦除的行将包括与差错行中相同数目的码元差错。然后，这些差错将被提交给下一个处理阶段。

图3A和B图示了用于执行线性分组码的擦除和单差错纠正分组解码的各个步骤。为了简明，图3A和B的实施例使用与用于图2的示例相同的示例，从而接收分组r_N×L包括两个擦除行2和4，以及一个差错行6(包含多个未检测出的码元差错)。

纠正擦除和单差错的分组解码技术可以被执行如下。开始，接收分组r_N×L的每行由CRC校验器172校验，以确定此行被正确接受或错误接收，而且如果CRC不通过校验则此行被标记为擦除(图2中步骤2)。接收分组r_N×L的非擦除系统行接着被标记为伪擦除行(图3A中步骤3)，而且对于后面的一些解码步骤(即，步骤4和5)被像擦除行那样处理。接着，对应于接收分组r_N×L的擦除行的生成矩阵G_N×K的行被标记为擦除(步骤3)。对于图3A和3B中示出的示例，生成矩阵G_N×K的第1、2和4行被标记为擦除，由阴影方框指示。

对于擦除和单差错纠正分组解码的下一步，接收分组r_N×L的任何K个非擦除行被选择以形成简化的接收分组r_K×L′，而生成矩阵G_N×K的相应K行被选择以形成简化的生成矩阵G_K×K′(步骤4)。对于图3A和3B中示出的示例性实施例，接收分组r_N×L中的前四个非擦除行(即第3、5、6和7行)被选择以形成简化的接收分组r_K×L′，而生成矩阵G_N×K的对应的第3、5、6和7行被选择以形成简化的生成矩阵G_K×K′。同样对于此示例，所选行之一(即，第6行)碰巧包括未检测出的码元差错。

接着，对简化的生成矩阵G_K×K′求逆以导出逆生成矩阵G_K×K′^-1(步骤5)。其后，逆生成矩阵G_K×K′^-1与简化的接收分组r_K×L′相乘以导出初始估计信息分组i_K×L′(步骤5)。

对于分组解码中的下一步，伪擦去行(即，第1行)与初始估计信息分组i_K×L′中的对应行比较(步骤6)。由于矩阵乘法，简化的接收分组r_K×L′的任何码元差错导致初始估计信息码元i_K×L′中整列码元差错。从而，当伪擦除行与初始估计信息分组i_K×L′中的对应行逐个码元比较时，差错(即不匹配的码元)在第4、7和12列被检测，因为这些位置的码元不匹配。

对应于包含不匹配码元的列的码字然后被选中(步骤6)。对于图3A和3B中示出的示例性实施例，对应于包含第一个不匹配码元的行(即，第4行)的码字被选中。然后执行计算以在选中码字中定位码元差错。可以基于本领域内公知的各种分组解码技术确定差错位置。例如，对于Reed-Solomon码，首先从码字的N个码元计算伴随式，然后从此伴随式计算差错位置多项式σ(x)的系数，接着差错定位器从这些系数被计算。对于图3A和3B中示出的示例性实施例，码元差错被定位在码字的第6个位置。

在下一步中，码元差错位于的整行(即，第6行)被标记为擦除行，而伪擦除行(即，第1行)被标记为非擦除行(步骤7)。然后，随后的分组解码可以如上述图2中所描述而继续。特别地，接收分组r_N×L的任意K个非擦除行(即，第1、3、5和7行)可以被选择以形成新的简化的接收分组r_K×L″，而生成矩阵G_N×K的对应的K行被选择以形成新的简化的生成矩阵G_K×K″。如图3中所示，具有(先前未检测到的)码元差错的行被标记为擦除行，并且不被选择使用。

然后，新的简化的生成矩阵G_K×K″被求逆，以导出逆生成矩阵G_K×K″^-1(步骤8)。逆生成矩阵G_K×K″^-1接着与简化的接收矩阵r_K×L″相乘，以导出信息分组i_K×L″的新的初始估计。信息分组的估计 接着可以通过使用新的初始估计信息分组i_K×L″的对应行替换接收分组r_N×L的擦除系统行(即，第2和4行)而被导出(步骤9)。

因为新的简化的接收分组r_K×L″的所有行中的码元都是正确值，所以估计的信息分组 等于发送信息分组i_K×L(即， ${\hat{i}}_{K\×L}=i_{K\×L}$ )。在此示例中，擦除和单差错纠正分组解码通过使用冗余一致校验行(即，第5和7行)以恢复擦除的系统行(即，第2和4行)，从而能纠正接收分组r_N×L中的两个擦除行和一个差错行。

一般，达到擦除和单差错纠正分组解码可通过：(1)使用冗余一致校验行以导出对于非擦除系统行的估计，(2)比较非擦除系统行和它的估计以确定不匹配码元(或差错)的位置，(3)在包含一不匹配码元的码字(或列)中定位码元差错，(4)将包含码元差错的整行标记为擦除，以及(5)基于接收分组的非擦除行执行系统行的分组解码。

本发明的擦除和单差错纠正分组解码技术计算强度小于传统的解码技术(部分因为如果未检测出的码元差错随后被检测为具有伪擦除行，则差错定位仅对一个码字执行)。从而，伪擦除行可以被用于指出未检测码元差错所位于的精确的码字(或2维分组中的精确列)，以及码字中码元差错的精确位置(或2维分组中的精确行)可以通过在码字上执行分组差错定位而被确定。然后，包含(先前未检测出的)码元差错的行被标记为擦除，而且仅擦除纠正分组解码可以在接收的分组上被执行。

图3A中的步骤3到6有效地确定可以发现的未检测出的码元差错的特定列。其他方案也可以被用于确定差错列，而且这在本发明的范围内。

而且，在步骤6中，不需要同时(即，对于整行)导出伪擦除。而是，可以一次一个码元地导出伪擦除并与接收的伪擦除行中的对应码元相比。那样，如果差错被定位在第一列中的一个内，则此行内的其他伪擦除不需要被导出。

导出信息分组i_K×L′的初始估计以及估计信息分组i_K×L′的信息是概念性步骤。对于图3A和3B中使出的示例，这些步骤被示出以便更好地理解分组解码技术。然而，实际上导出的i_K×L′的仅有的一些行是初始接收分组中被擦去的那些行。

因为接收分组中只有(K+1)个良好行(或经CRC校验的帧)被需要以执行擦除和单差错解码，可能(K+1)个良好行一当被接收就关掉接收单元的前端(例如，图1中的接收机/解调器154、Viterbi解码器162、去交织器164以及CRC校验器172)。这将节省接收机单元中的功率。

图4是根据本发明的实施例执行线性分组码的擦除和单差错纠正分组解码的过程400的简化流程图。开始在步骤412中，包括几个码字的编码的分组被接收，而且接收分组中的擦除行被确定。可以通过在接收分组的每一行上执行CRC校验或通过一些其他机制确定擦除行。

在步骤414中，对应于包含未检测出的码元差错的接收分组的一列的码字被标识。此未检测出的码元差错是不包括在接收分组的擦除行中的一个差错。可以使用上述的伪擦除行或通过其他装置标识此列。然后在步骤416中，确定码字中的码元差错位置(例如，使用本领域中已知的任何技术)。接着在步骤418中，将包含码元差错的接收分组的行标识为擦除行。接着在步骤420中，可以对接收分组执行分组解码，所述接收分组具有最新被标记为擦除的包含了码元差错的行。

图5A和5B示出了用于根据本发明的实施例执行(N，K)线性分组码的擦除和单差错纠正分组解码的过程500的详细流程图。开始在步骤512中，包括几个(L)码字的编码分组被接收，而且此接收分组中的擦除行被确定。

接着在步骤514中，确定接收分组中的擦除行数是否大于(D-1)。如上面等式(1)中标出的，正确设计的分组码可以纠正一个码字中的最多(D-1)个擦除码元。从而，如果擦除行数超过(D-1)，则不可能纠正所有擦除行，因为此码距过大，如步骤516中所指示。然后此步骤终止。

另一方面，在步骤518中，如果擦除行数等于或小于(D-1)，则确定接收分组中的擦除行数是否大于(D-3)。同样如上面等式(1)中所标出，正确设计的分组码可以纠正一个码字中的最多(D-3)个擦除码元和一个差错码元。从而如果擦除行数等于(D-2)或(D-1)，则对所有擦除行有可能进行仅擦除纠正，并且开始在步骤522中执行。

或者在步骤520中，如果擦除行数等于或小于(D-3)，则确定接收分组中的擦除系统行数是否大于(K-1)。如果系统行之一被用作伪擦除行以定位未检测出的码元差错的列，并且如果没有非擦除的系统行可供使用作伪擦除行，则仍可能进行所有擦除行的仅擦除纠正，并且同样可以在步骤522开始执行。

或者，如果擦除行数等于或小于(D-3)而且至少一个非擦除系统行可供利用，则在步骤532开始，擦除和单差错纠正分组解码可以在此接收分组中执行。一般，擦除和单差错纠正分组解码可以在任何可能的时候被执行，如果可能且如果擦除和单差错纠正分组解码不能被执行，则执行仅擦除纠正分组解码。

在步骤522中，为了执行仅擦除纠正分组解码，简化的生成矩阵G_K×K′开始通过选择对应于接收分组r_N×L的任意K个非擦除行的生成矩阵G_N×K的K行而形成。然后在步骤524中，简化的生成矩阵被求逆。接着在步骤526中，从信息分组i_K×L′的初始估计的对应行导出接收分组的擦除系统行，信息分组i_K×L′的初始估计通过将逆生成矩阵G_K×K′^-1和简化的接收分组r_K×L′相乘而导出，而简化的接收分组r_K×L′由接收分组r_N×L的K个对应非擦除行形成。如果简化的接收分组r_K×L′的行中没有未检测出的码元差错，则初始估计信息分组i_K×L′将包括接收分组中的所有擦除系统行的纠正。然后，仅擦除纠正分组解码终止。

为了执行擦除和单差错纠正分组解码，首先确定接收分组中未检测码元差错的行位置。这可以如下达到。首先在步骤532中，非擦除系统行(例如，接收分组中的第一个这样的行)被选择作为伪擦除行。在下面的步骤中，此行被作为擦除行处理，以确定未检测出的码元差错的位置。然后在步骤534中，简化的生成矩阵G_K×K′通过选择对应于接收分组r_N×L的任意K个非擦除行的生成矩阵G_N×K的K行而形成。接着在步骤536中，简化的生成矩阵被求逆。接着在步骤538中，通过将逆生成矩阵G_K×K′^-1和简化的接收分组r_K×L′相乘而导出伪擦除行的估计，简化的接收分组r_K×L′由接收分组r_N×L的K个对应的非擦除行形成。因为只需要伪擦除行的估计，G_K×K′^-1与r_K×L′的矩阵相乘可以对G_K×K′^-1的仅一行(不是整个矩阵)和r_K×L′的所有列执行。

然后在步骤540中，比较伪擦除行和它的估计。此比较逐码元地被执行，直至检测到第一个不匹配的码元。接着在步骤542中确定伪擦除行中是否存在任何不匹配码元。如果没有不匹配码元则接收码元中没有未检测到的码元差错，而且此过程进行至步骤526以导出擦除的系统行。

或者，如果如步骤542中所确定的，伪擦除行中至少有一个不匹配码元，则在接收的分组中存在未检测出的码元差错，而且在步骤544中接着确定这些差错的行位置。要达到这点可以通过：标识伪擦除行内的不匹配码元(例如，第一个不匹配码元)位置，检索包含此不匹配码元的码字(或接收分组的列)，以及基于本领域内公知的技术对此码字执行差错定位。从而在步骤546中，码字中的码元差错被定位，而且包含此码元差错的接收分组的整行被标记为一擦除行。

然后，在步骤548中，确定伪擦除行是否是具有码元差错的行。如果答案肯定，则当简化的接收分组和简化的生成矩阵形成时此差错行已经被包括作为伪擦除。因此，G_K×K′^-1正确，而且r_K×L′不包含任何未检测出的差错。接着此过程继续到导出擦除的系统行的步骤526。否则，接着在步骤550中，新的简化的生成矩阵G_K×K″通过选择生成矩阵G_N×K的K行而形成，它对应于接收的分组r_N×L的任意K行接收分组r_N×L仍为非擦除。在步骤552，新的简化的生成矩阵被求逆。

然后，此过程继续至步骤526，其中接收分组的擦除系统行从信息分组i_K×L″的新的初始估计的对应行导出，信息分组i_K×L″通过将新的逆生成矩阵G_K×K″^-1和新的简化的接收分组r_K×L″相乘而导出，而新的简化的接收分组r_K×L″有接收分组r_N×L的K个对应的非擦除行形成。

可以对图5中示出的过程进行各种修改。例如，可能从步骤532到步骤546进行多次迭代以检测多个差错行。

本发明的分组检测技术可以有利地用于包括检错码和分组码的级联码。检错编码可以在信息分组的一维(例如，水平)上执行，而分组编码可以在信息分组的另一维(例如，垂直)上执行。本发明性分组解码技术可以用于识别并定位检错解码未能捕捉的差错，并用于从分组解码过程中移去这些码元差错。从而本发明性分组解码技术可以改善检测差错失败引起的问题，检测差错失败不能由常规的仅能纠正擦除而不能纠正差错的分组解码技术来处理。

这里描述的发明性分组解码计算效率高，而且可以很好地适用于微处理器上执行的软件实现。为了定量化计算效率，图5A和5B中流程图的一些步骤所执行的乘法和累加操作数被提供如下：

步骤              乘一累加运算的数目

524，536，552     KP_sys ²(对于每一步)

538               KL

544               (P+2)(N-1)+P(P+2)+1(对于Reed-Solomon码)

526               KLP_sys

其中

N是码字长度；

K是码字中信息码元数；

R是一致校验码元数(即，R＝N-K)；

L是每个编码分组的码字数；

P是接收分组中的擦除行数；以及

P_sys是接收分组中的擦除系统行数。

这里描述的本发明性分组解码技术可以用于各种通信和数据传输系统。例如，这些技术可以有利于用于无线通信系统，例如CDMA、FDMA以及TDMA系统。而且，在无线通信系统中，这里描述的解码技术可以被实现在下行链路(即，前向链路)的终端(例如，如蜂窝电话的无线设备)或基站或上行链路的接入点。

正如上面注意到的，这里描述的本发明性分组解码技术可以使用各种装置被实现。例如，这些技术可以以硬件、软件或它们的组合实现。对于硬件实现，用于实现分组解码的一些或全部的元件可以被实现在一个或多个下面的器件中：应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、其他设计用于执行这里所述功能的电子元件，或它们的组合。硬件(例如，ASIC或DSP)可以包括一个或多个功能单元，它们共同执行上述处理以实现发明性分组编码。例如，一单元可以被提供以执行按行方式差错检测(例如，CRC校验器172)，另一个单元可以被提供以执行按列方式分组解码(例如，分组解码器174)等等。

对于软件实现，发明性分组编码技术可以使用执行这里所描述的功能的模块(例如，步骤、函数等等)来实现。软件可以存储在存储器单元(例如，图1的存储器182)并且由处理器(例如，控制器180)执行。存储器单元可以在处理器内或处理器外实现，其中它通过各种本领域已知的方法被通信耦合到处理器。

上述优选实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不使用创造能力。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。

Claims (32)

1.对先前使用(N，K)线性分组码按列方式编码和使用差错检测码按行方式编码的接收的码元分组执行分组解码的方法，包括：

标识对应于未检测出的码元差错所位于的接收分组的一列的码字；

确定码字中的未检测出的码元差错的位置；

将包含未检测的码元差错的接收分组的一行标记为擦除行；以及

对具有标记了擦除行的接收分组执行分组解码。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

导出接收分组的非擦除系统行的估计；

将非擦除系统行与它的估计比较；以及

标识非擦除系统行和它的估计之间不匹配的码元的位置，其中此码字被标识为与包含该不匹配码元的列相对应。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，导出接收分组的非擦除系统行的估计通过：

将非擦除系统行标记为擦除行；

形成包括接收分组的K个非擦除行的简化的接收分组；以及

将具有K个非擦除行的生成矩阵的逆矩阵与简化的接收分组相乘。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过基于特定分组解码方案对码字执行差错定位而确定码字中的未检测出的码元差错的位置。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，执行分组解码包括：

形成由接收分组的K个非擦除行组成的简化的接收分组；

形成由生成矩阵中对应于K个非擦除行的K行组成的简化的生成矩阵；

对简化的生成矩阵求逆；以及

将生成矩阵的逆矩阵与简化的接收分组相乘。

6.如权利要求1所述的方法，还包括：

将接收分组的每行标记为擦除行或非擦除行，直至发现至少(K+1)个非擦除行。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基于循环冗余校验(CRC)测试的结果每行被标记为擦除行或非擦除行。

8.如权利要求1所述的方法，还包括：

在接收分组中确定擦除行数。

9.如权利要求8所述的方法，还包括：

如果擦除行数等于(D-2)或(D-1)，则执行仅擦除纠正分组解码。

10.如权利要求8所述的方法，还包括：

如果擦除行数小于或等于(D-3)，则执行擦除和差错纠正分组解码。

11.如权利要求10所述的方法，还包括：

确定接收分组中的擦除系统行数；以及

如果擦除系统行数小于或等于(K-1)，则执行擦除和差错纠正分组解码。

12.如权利要求8所述的方法，还包括：

如果擦除行数超过(D-1)，则声明出错。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，(N，K)线性分组码是Reed-Solomon码。

14.对先前使用(N，K)线性分组码按列方式编码和使用差错检测码按行方式编码的接收的码元分组执行分组解码的方法，包括：

将接收分组的每行标记为擦除行或非擦除行，直至发现至少(K+1)个非擦除行；

导出接收分组的非擦除系统行的估计；

将非擦除系统行与它的估计比较；

标识非擦除系统行和它的估计之间不匹配的码元；

标识对应于包含不匹配码元的该接收分组的一列的一码字；

基于特定的分组解码方案确定码字中的一码元差错的位置；

将包含码元差错的接收分组的一行标记为擦除行；以及

对具有标记了擦除行的接收分组执行分组解码。

15.一计算机程序产品，用于对先前使用(N，K)线性分组码按列方式编码和使用差错检测码按行方式编码的接收的码元分组执行分组解码，包括：

用于标识对应于未检测出的码元差错所位于的接收分组的一列的一码字的代码；

用于确定码字中的未检测出的码元差错的位置的代码；

用于将包含未检测出的码元差错的接收分组的一行标记为一擦除行的代码；

用于对具有标记了擦除行的接收分组执行分组解码的代码；以及

用于存储这些代码的计算机可用媒质。

16.如权利要求15所述的计算机程序产品，还包括：

用于导出接收分组的非擦除系统行的估计的代码；

用于将非擦除系统行与它的估计比较的代码；以及

用于标识非擦除系统行和它的估计之间不匹配码元的位置的代码，其中具有未检测出码元差错的此码字被标识为对应于包含不匹配码元的列。

17.如权利要求16所述的计算机程序产品，其特征在于，用于导出接收分组的非擦除系统行的估计的代码包括：

用于将该非擦除系统行标记为一擦除行的代码；

用于形成由接收分组的K个非擦除行组成的简化的接收分组的代码；以及

用于将具有K个非擦除行的生成矩阵的逆矩阵与简化的接收分组相乘的代码。

18.如权利要求15所述的计算机程序产品，其特征在于，用于执行分组解码的代码包括：

用于形成由接收分组的K个非擦除行组成的简化的接收分组的代码；

用于形成由生成矩阵中对应于K个非擦除行组成的K行的简化的生成矩阵的代码；

用于对简化的生成矩阵求逆的代码；以及

用于将生成矩阵的逆矩阵与简化的接收分组相乘的代码。

19.耦合到能够解释数字信息的数字信号处理设备(DSPD)的存储器，用于：

标识对应于未检测出的码元差错所位于的接收分组一列的码字；

确定码字中的未检测出的码元差错的位置；

将包含未检测出的码元差错的接收分组的一行标记为擦除行；以及

对具有标记了擦除行的接收分组执行分组解码。

20.数字信号处理器包括：第一个单元，可操作用于接收先前使用(N，K)线性分组码按列方式编码和使用差错检测码按行方式编码的码元分组，并且将接收分组的每行标记为擦除行或非擦除行，直至发现至少(K+1)个非擦除行；以及

第二个单元，可操作用于标识对应于未检测出的码元差错位于的接收分组一列的码字，确定码字中的未检测出的码元的位置，将包含未检测的码元差错的接收分组的一行标记为擦除行，以及对具有标记了擦除行的接收分组执行分组解码。

21.如权利要求20所述的数字信号处理器，其特征在于，第二个单元还可操作用于导出接收分组的非擦除系统行的估计，将非擦除系统行与它的估计比较，以及标识非擦除系统行和它的估计之间的一不匹配的码元，其中具有未检测出的码元差错的此码字被标识为与包含不匹配码元的列相对应。

22.如权利要求20所述的数字信号处理器，其特征在于，第二个单元还可操作用于将该非擦除系统行标记为一擦除行，形成由接收分组的K个非擦除行组成的简化的接收分组，以及将具有K个非擦除行的生成矩阵的逆矩阵与简化的接收分组相乘。

23.如权利要求20所述的数字信号处理器，其特征在于，第二个单元还可操作用于形成由接收分组的K个非擦除行组成的简化的接收分组，形成由生成矩阵中对应于K个非擦除行的K行组成的简化的生成矩阵，对简化的生成矩阵求逆，以及将生成矩阵的逆矩阵与简化的接收分组相乘。

24.一种解码器，包括：

第一个解码器，可操作用于接收先前使用(N，K)线性分组码按列方式编码和使用差错检测码按行方式编码的码元分组，并且将接收分组的每行标记为擦除行或非擦除行，直至发现至少(K+1)个非擦除行；以及

第二个解码器，可操作用于标识对应于未检测出的码元差错的位于的接收分组一列的码字，确定码字中的未检测出的码元差错的位置，将包含未检测的码元差错的接收分组的一行标记为擦除行，以及对具有标记了擦除行的接收分组执行分组解码。

25.如权利要求24所述的解码器，其特征在于，第一个解码器可操作用于基于循环冗余校验(CRC)测试的结果将每行标记为擦除行或非擦除行。

26.如权利要求24所述的解码器，其特征在于，(N，K)线性分组码是Reed-Solomon码。

27.解码装置，包括：

装置，用于将先前使用(N，K)线性分组码按列方式编码和使用差错检测码按行方式编码的接收分组的每行标记为擦除行或非擦除行，直至发现至少(K+1)个非擦除行；

用于标识对应于未检测出的码元差错所位于的接收分组一列的一码字的装置；

用于确定码字中的未检测出的码元差错的位置的装置；

用于将包含未检测出的码元差错的接收分组的一行标记为擦除行的装置；以及

用于对具有标记了擦除行的接收分组执行分组解码的装置。

28.如权利要求27所述的解码装置，还包括：

用于导出接收分组的非擦除系统行的估计的装置；

用于将非擦除系统行与它的估计比较的装置；以及

用于标识非擦除系统行和它的估计之间不匹配的码元的位置装置，其中具有未检测出的码元差错的此码字被标识为与包含不匹配码元的列相对应。

29.如权利要求28所述的解码装置，其特征在于，执行分组解码的装置包括：

用于将非擦除系统行标记为擦除行的装置；

用于形成由接收分组的K个非擦除行组成的简化的接收分组的装置；以及

用于将具有K个非擦除行的生成矩阵的逆矩阵与简化的接收分组相乘的装置。

30.如权利要求27所述的解码装置，其特征在于，执行分组解码的装置包括：

用于形成由接收分组的K个非擦除行组成的简化的接收分组的装置；

用于形成由生成矩阵中对应于K个非擦除行组成的K行的简化的生成矩阵的装置；

用于对简化的生成矩阵求逆的装置；以及

用于将生成矩阵的逆矩阵与简化的接收分组相乘的装置。

31.无线通信系统中的接收机单元，包括：

接收机，可操作用于处理接收信号以提供数据采样；

解调器，可操作用于处理数据采样以提供码元的接收分组；

第一个解码器，可操作用于将接收分组的每行标记为擦除行或非擦除行；以及

第二个解码器，可操作用于标识对应于未检测出的码元差错所位于的接收分组一列的一码字，确定码字中的未检测出的码元差错的位置，将包含未检测出的码元差错的接收分组的一行标记为擦除行，以及对具有标记了擦除行的接收分组执行分组解码。

32.如权利要求31所述的接收机单元，还包括：

第三个解码器，可操作用于根据特定卷积解码方案接收和解码来自解调器的解调数据，以提供码元的接收分组。

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