DE60009973T2

DE60009973T2 - Verschachtelungsverfahren, Verschachtelungsgerät, Turbokodierungsverfahren und Turbokodierer

Info

Publication number: DE60009973T2
Application number: DE60009973T
Authority: DE
Inventors: Hirohito Suda; Akira Shibutani
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Mobile Communications Networks Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2020-02-19
Also published as: KR20000076697A; EP1030455A3; EP1030455B1; CA2298919C; AU1760300A; KR100404898B1; DE60009973D1; EP1030455A2; AU738693B2; CA2298919A1; CN1171391C; US6553516B1; SG80092A1; CN1274202A

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein die Turbocodiertechnik, die mit einem Burstfehler wirksam fertig wird. Die Erfindung befasst sich insbesondere mit einem Verschachtelungsverfahren, einem Verschachtelungsgerät, einem Turbocodierungsverfahren und einem Turbocodierer, in welchen ein Wegschneiden überhaupt nicht vorgenommen wird oder lediglich eine kleine Anzahl von Bits weggeschnitten wird, so dass die rechenbetonte Komplexität vermindert werden kann.
Die Erfindung kann auf Gebiete angewendet werden, die nach einer Verbesserung der Zuverlässigkeit von Kommunikationen unter Verwendung von Fehlerkorrekturcodes verlangen, wie digitale Übertragungen und digitale Aufzeichnung. Die Erfindung ist besonders wirksam auf Gebieten, die Flexibilität von Kommunikationen benötigen, wie Multimedia-Anwendungen.
2. Beschreibung des relevanten Standes der Technik
Es gibt eine Reihe von Dokumenten, die sich mit Turbocodierung befassen:

Hughes Network Systems; Tdoc SMG2 UMTS-L1 765/98 offenbart einen Galois-Feld-Verschachteler für Turbocodes, in welchem Eingabedaten zeilenweise in eine Verschachtelungsmatrix aus 2^c Spalten × 2^T Zeilen eingelesen werden, wobei Zeilen- und Spaltenpermutationen vorgenommen werden, um die Datenposition zu randomisieren, und in welchem die Daten spaltenweise ausgelesen werden. Die Permutationen der Daten jeder Zeile basiert auf Potenzen eines primitiven Elements in dem Galois-Feld GF(2^c).
Canon CRF; Tdoc SMG2 UMTS-L1 571/98 offenbart einen eindimensionalen algebraischen Verschachteler für Turbocodes;
Nortel Networks; Tdoc SMG2 UMTS-L1 51/99 offenbart einen zweidimensionalen algebraischen Verschachteler für Turbocodes;
NTT DoCoMo; Tdoc SMG2 UMTS-L1 027/99 offenbart einen Mehrstufen-Verschachteler (MIL) für Turbocodes, wobei der Verschachteler eine MIL-Nachschlagetabelle verwendet.

Kürzlich hat man einen Turbocodierer vorgeschlagen, der von einem Code mit hoher Fähigkeit zur Fehlerkorrektur Gebrauch macht. Ein solcher Turbocodierer besteht aus einer Vielzahl von Codierern, die über einen Verschachteler (welcher ein Mittel zum Ausführen von Verschachtelungsverarbeitungen ist) miteinander verbunden sind, um die Korrelation zwischen redundanten Sequenzen zu vermindern, die den jeweiligen Codierern zugeordnet sind. Der Verschachteler ist ein Schlüsselelement, das die Leistungsfähigkeit der Turbocodierung bestimmt.
1A und 1B zeigen ein Beispiel des Turbocodierers. Wie es aus 1A hervorgeht, enthält der Turbocodierer rekursive systematische Faltungscodierer 12 (RSC1) und 13 (RSC2) sowie einen Verschachteler 11. Wie es aus 1B hervorgeht, ist jeder der Codierer 12 und 13 aus Addierern 14 und 15 und Verzögerungselementen (D) 16 und 17 aufgebaut, die in der gezeigten Weise miteinander verbunden sind. Der Turbocodierer empfängt eine Eingabedatensequenz d (K Bits) und gibt codierte Datensequenzen X1 bis X3 aus. Um die Korrelation zwischen den redundanten Bits X1 und X2 zu reduzieren, ist der Verschachteler 11 bei der Eingabeseite des Codierers (RSC2) 13 vorgesehen. Wie es aus 1C hervorgeht, besteht ein Turbodecodierer aus zwei Decodierern 1 und 2, zwei Verschachtelern 3 und 4 und einem Entschachteler 5.
In digitalen Systemen wird eine Permutation beim Verschachteln an einer vorgegebenen Einheitsbasis von Bit oder Symbol ausgeführt. Die Permutation wird unter Verwendung eines Puffers oder eines Musters für eine Permutation implementiert. Wird der Puffer verwendet, werden Daten darin eingeschrieben und dann daraus in einer unterschiedlichen Sequenz ausgelesen. Wird das Permutationsmuster verwendet, werden Daten unter Bezugnahme auf das Muster permutiert, das Information betreffend eine Permutation aufgrund einer Verschachtelung beschreibt. Das beschriebene Muster wird als ein Verschachtelungsmuster aufgezeigt.
Es wird jetzt eine Beschreibung einer Permutationsverarbeitung auf Bit-Basis unter Verwendung des Verschachtelungsmusters gegeben.
2 zeigt eine Verschachtelung einer 16-Bit-Sequenz. In 2 wird eine 16-Bit-Sequenz 67 auf der Bit-Einheitsbasis unter Bezugnahme auf eine Verschachtelungsmustertabelle 68 verschachtelt, die eine Verschachtelungssequenz definiert. Insbesondere werden das nullte bis 15te Bit der Sequenz 67 in einen zweidimensionalen Puffer mittels der Verschachtelungsmustertabelle 68 geschrieben und dann daraus wieder ausgelesen in der Reihenfolge 0, 8, 4, 12, ...., wie es durch einen Pfeil in 2 aufgezeigt ist. Somit wird nach der Verschachtelung eine Bit-Sequenz gewonnen, wie sie in 2 dargestellt ist.
Der zur Verschachtelung herangezogene Verschachteler muss die folgenden drei Fähigkeiten haben:

(1) Handhabung einer Vielfalt von Rahmenlängen (beispielsweise 1000 bis 10000);
(2) Herstellen der verschachtelten Sequenz mit einer kleinen Anzahl von Parametern; und
(3) Reduzieren der rechenbetonten Komplexität beim Erzeugen des Verschachtelungsmusters.

Wenn, unter Bezugnahme auf die erste Fähigkeit, die Parameter einfach für alle verschiedenen Rahmenlängen erstellt werden, ist eine riesige Anzahl von Parametern zu erstellen und eine riesige Speicherkapazität wird erforderlich sein, um die Parameter zu speichern. Das obige ist somit nicht praktisch. Es gibt einen weiteren Nachteil, der darin besteht, dass man eine lange Zeit benötigt, um die jeweiligen optimalen Parameter für jede der verschiedenen Rahmenlängen zu berechnen.
Die obigen Probleme können dadurch gelöst werden, dass Verschachteler mit einer kleinen Anzahl von Parametern konstruiert werden. Dies bezieht sich auf die zweite Fähigkeit. Verschachteler, deren Anzahl gleich einer Potenz von 2 ist, werden erstellt, und das Wegschneiden von Daten wird ausgeführt. Das Wegschneiden von Daten erfordert allerdings eine erhöhte Anzahl von Parametern zur Optimierung, und die Verschachteler mögen bezüglich aller Rahmenlängen kein gutes Leistungsvermögen haben. Das heisst, die Verschachteler haben für einige Rahmenlängen ein gutes Leistungsvermögen, arbeiten aber für andere Rahmenlängen nicht gut.
Die Verminderung der Menge von Daten, die weggeschnitten werden sollen, bezieht sich auch auf die dritte Fähigkeit. In dieser Hinsicht haben die hier genannten Erfinder bereits eine Verbesserung bezüglich des Wegschneidens und des Leistungsvermögens vorgeschlagen (Internationale Anmeldung Nr. PCT/JP98/05027). Selbst die vorgeschlagene Verbesserung hat jedoch eine hohe rechenbetonte Komplexität beim Erzeugen der Verschachtelungsmuster.
Kurze Darlegung der Erfindung
Allgemeines Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Verschachtelungstechnik mit den oben genannten drei Fähigkeiten vorzusehen.
Ein spezielleres Ziel der Erfindung ist es, ein Verschachtelungsverfahren, ein Verschachtelungsgerät, ein Turbocodierungsverfahren und einen Turbocodierer vorzusehen, die in der Lage sind, Eingabesequenzen einer Vielfalt von Rahmenlängen mit reduzierter rechenbetonter Komplexität wirksam zu randomisieren.
Die Erfindung besteht in einem Verschachtelungsverfahren, einem Verschachteler, einem Turbocodierungsverfahren und einem Turbocodierer wie in den Ansprüchen 1, 10, 17 beziehungsweise 20 definiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Ziele, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele beim Lesen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, worin:
1A und 1B sind Blockschaltbilder eines herkömmlichen Turbocodierers;
1C ist ein Blockschaltbild eines Turbodecodierers;
2 ist ein Diagramm eines herkömmlichen Verschachtelungsverfahrens zum Verschachteln einer 16-Bit-Eingabedatensequenz;
3 ist ein Blockschaltbild eines Turbocodierers gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 zeigt Primzahlen bis 200;
5 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer ersten möglichen Konfiguration eines in 3 dargestellten Verschachtelers;
6 zeigt Primzahlen kleiner als 150 und zugeordnete Primitivwurzeln;
7A und 7B zeigen jeweilige Beispiele von Sequenzpermutationstabellen;
8 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer zweiten möglichen Konfiguration des in 3 dargestellten Verschachtelers;
9 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer dritten möglichen Konfiguration des in 3 dargestellten Verschachtelers;
10 ist ein Flussdiagramm des Turbocodierers gemäss der Erfindung;
11 ist eine Graphik zur Erläuterung eines Fehlerbodens in Turbocodes;
12 ist ein Blockschaltbild eines Turbocodierers gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
13 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer vierten möglichen Konfiguration des in 3 dargestellten Verschachtelers; und
14A, 14B und 14C zeigen jeweils Beispiele von Sequenzpermutationstabellen, die im vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
3 ist ein Blockschaltbild eines Turbocodierers gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 3 sind Teile, die mit solchen in den zuvor beschriebenen Figuren übereinstimmen, mit den selben Bezugszahlen versehen.
Der in 3 dargestellte Turbocodierer unterscheidet sich von demjenigen, der in 1A dargestellt ist, wie folgt:

(a) ein Bit-Additionsprozessteil 21 ist neu hinzugefügt;
(b) ein Verschachteler einer neuen Konfiguration wird verwendet; und
(c) ein Punkturverarbeitungsteil 23 ist neu hinzugefügt.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung des in 3 dargestellten Turbocodierers unter weiterer Bezugnahme auf ein Flussdiagramm von 10.
Bit-Additionsprozess
Als Vorprozess der Verschachtelung stellt das Bit-Additionsprozessteil 21 die Eingabesequenz so ein, dass sie eine geeignete Anzahl von Bits zur Verschachtelung hat (Schritte 101 bis 103 gezeigt in 10).
Der Bit-Additionsprozess kann durch verschiedenartige Typen herkömmlicher Fehlerkorrekturcodierung implementiert werden. In diesem Fall ist das Bit-Additionsprozessteil 21 ein CRC-Codierer. Unter den verschiedenen Typen herkömmlicher Fehlerkorrekturcodierung wird die Verwendung eines Typs von Bit-Wiederholung bevorzugt, bei der Bits periodisch wiederholt werden, weil dies flexibel ist und leicht zu implementieren ist.
Eine detaillierte Beschreibung der Bit-Wiederholung wird für einen Fall gegeben, bei dem die Anzahl von Bits, die in den Turbocodierer eingegeben werden, gleich N_IN ist (dies entspricht K in 3). Die Bit-Wiederholung enthält die folgenden vier Schritte (1) bis (4).
Beim Schritt (1), wird N_IN durch 8 dividiert, und man erhält den resultierenden Wert n. Der Grund, warum man N_IN durch 8 dividiert, wird später erläutert. Beim Schritt (2) wird die Primzahl P ermittelt, die größer als n ist und am dichtesten bei n liegt. Beim Schritt (3) wird die Differenz zwischen 8 mal P und N_IN berechnet, und der resultierende Wert wird mit a bezeichnet. Beim Schritt (4) werden a Bits (Dummy Bits) den N_IN Bits der Eingabesequenz hinzugefügt.
Ein Beispiel für N_IN = 650 wird nachstehend beschrieben. Beim Schritt (1) erhält man n = 650/8 = 81,25. Beim Schritt (2) ergibt sich aus einer in 4 dargestellten Tabelle die Primzahl 83, die grösser als 81,25 (= n) ist und die dazu am nächsten ist. Somit ist P = 83. Beim Schritt (3) ergibt sich 83 × 8 = 664, und somit a = 14. Dies bedeutet, dass die Anzahl der Dummy-Bits, die N_IN hinzuzufügen ist, gleich 14 ist. Beim Schritt (4) werden 14 Dummy-Bits der Eingabesequenz von 650 (=N_IN) Bits hinzugefügt. Es werden beispielsweise die 14 Dummy-Bits an das Ende der 650-Bit-Eingabesequenz angehängt.
Die Anzahl (N_IN +a) von Bits, die man somit erhält, das heisst, die Anzahl (K + a) von Bits in 3 wird ohne Ausnahme durch 8 dividiert, und der Quotient ist stets die Primzahl. Der Grund, warum 8 verwendet wird, besteht darin, dass die Anzahl von Zeilen eines zweidimensionalen Feldes, das bei einer ersten Stufe einer im Verschachteler 22 ausgeführten Verschachtelung benutzt wird, gleich 8 ist, wie es später noch im Detail beschrieben wird. Es ist möglich, eine andere willkürliche Zahl, wie beispielsweise 10 oder 20, zu verwenden, wenn das zweidimensionale Feld, das im Verschachteler 22 benutzt wird, 10 oder 20 Zeilen hat. In einem solchen Fall wird bei den oben erwähnten Schritten (1) bis (3) 10 oder 20 verwendet.
Aus der obigen Beschreibung kann man ersehen, dass der von dem Bit-Additionsprozessteil 21 durchgeführte Prozess die Anzahl von Zeilen des zweidimensionalen Feldes bei dem in 10 gezeigten Schritt 101 liefert und die Anzahl von Spalten des Feldes bestimmt, wobei es sich um die Primzahl handelt, und dann zu der Eingabesequenz die Anzahl von Dummy-Bits hinzuaddiert, die gleich der Differenz zwischen dem Produkt aus der Anzahl der Zeilen und Spalten und der Anzahl von Bits der Eingabesequenz ist.
Neben der Bit-Wiederholung ist es möglich, Blockcodes oder Faltungscodes zu verwenden, um den Bit-Additionsprozess zu implementieren. Es ist auch möglich, ein einfaches Verfahren zu benutzen, bei dem bekannte Bits zu einer bekannten Position hinzugefügt werden.
Verschachteler 22
Der Verschachteler 22 hat beispielsweise eine von drei unterschiedlichen Konfigurationen, die nachstehend beschrieben werden.
Erste Konfiguration
5 zeigt die erste Konfiguration des Verschachtelers 22. Der Verschachteler 22 nach der ersten Konfiguration enthält die erste, zweite und dritte Stufe 41, 42 und 43. Die erste Stufe 41 entspricht dem Schritt 104, der in 10 gezeigt. Ist. Die zweite Stufe 42 entspricht den Schritten 105 bis 108, die in 10 gezeigt sind. Die dritte Stufe 43 entspricht dem Schritt 109, der in 10 gezeigt ist.
(1) Erste Stufe 41
Eine Eingabesequenz 40 (dies ist die Ausgabe des Bit-Additionsprozessteils 21 und besteht beispielsweise aus 664 Bits) wird in N unterteilt. In 5 wird die 664-Bit-Eingabesequenz 40 in 8 Blöcke B₁ – B₈ unterteilt, die dann in ein zweidimensionales Feld (Puffer) geschrieben werden, das aus 8 Zeilen und 83 Spalten besteht. Es sei bemerkt, dass die 664-Bit-Eingabesequenz 40 650 Informationsbits und 14 Dummy-Bits enthält. Die Eingabesequenz 40 aus 664 Bits kann durch 8 geteilt werden, und der Quotient davon ist die Primzahl 83. Die Anzahl von Zeilen des zweidimensionalen Puffers ist somit 8, und die Anzahl von Spalten davon ist somit die Primzahl 83.
(2) Zweite Stufe 42
Eine Intrapermutation wird ausgeführt, wie es später beschrieben wird. In der Intrapermutation wird die Sequenz der Bits, die in jeder Zeile angeordnet sind, permutiert.
(3) Dritte Stufe 43
Eine Interpermutation wird ausgeführt, bei der die Reihenfolge der Zeilen, die im zweidimensionalen Puffer angeordnet sind, permutiert wird. Die Interpermutation verwendet beispielsweise ein Interpermutationsmuster, welches durch Lernen gewonnen wird (gerichtet auf Verlängerung der freien Distanz). Eine Zeile ist die Einheit der Interpermutation.
Nachdem die erste bis dritte Stufe ausgeführt sind, werden bei dem in 10 gezeigten Schritt 110 Daten aus dem zweidimensionalen Puffer in der Längsrichtung (Spaltenrichtung) ausgelesen, wodurch eine verschachtelte codierte Sequenz gewonnen wird.
Es folgt jetzt eine weitere Beschreibung der zweiten Stufe 42.
Die Intrapermutation bei der zweiten Stufe 42 macht von einer Tabelle Gebrauch, die durch die folgenden Schritte S1 bis S7 als eine Adresstabelle erzeugt wird, und verarbeitet unter Bezugnahme auf die Adresstabelle Eingabedaten, die in den zweidimensionalen Puffer eingeschrieben sind.
Schritt S1
Der Schritt S1 zielt auf die Gewinnung der Primitivwurzel g₀ des Galois-Feldes des Kennwertes P (der der Anzahl von Spalten entspricht und bei dem in 5 gezeigten Fall gleich 83 ist) bei einem in 10 gezeigten Schritt 105 und auf die Erzeugung einer Tabelle t0 ab, die in der Reihenfolge von Exponentennotation (Potenznotation) der Primitivwurzel beschrieben ist, in der die Elemente des Galois-Feldes durch Anti-Logarithmen ausgedrückt sind , die in der Reihenfolge von Exponentennotation angeordnet sind. Die Primitivwurzel g₀ des Galois-Feldes des Kennwertes P kann aus der in 6 gezeigten Tabelle ausgewählt werden. Mit anderen Worten, der Schritt S1 soll eine Abbildungs- oder Mappingsequenz c(i) zur Intrazeilenpermutation wie unten definiert berechnen: c(i) = (g0 i) (modP), wobei i = 0,1, 2,...., (P–2) und c(P–1) = 0.
Für den Fall P = 83, ist die Primitivwurzel g₀ (die q in 6 entspricht) von 83 gleich 2, und die Elemente des zugeordneten Galois-Feldes sind 0, 1, 2, ..., 82. Somit gilt für c(0), c(1), c(2), ... c(82) folgendes: c(0), c(1), c(2),..., c(82) = 20(mod83), 21(mod83), 22(mod83), ...., 282(mod83) = 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 45, 7, 14, ..., 42, 0.
Die Tabelle t0 kann aus der obigen eindimensionalen Sequenz, wie sie in 7B gezeigt ist, gewonnen werden, in der die Kombination der Zahlen, die in der Querachsen- und Längsachsenrichtung der Tabelle t0 dargestellt sind, den Exponenten beschreiben. So gibt beispielsweise die Kombination der Zahlen 1 und 6 in der Querachsenrichtung beziehungsweise Längsachsenrichtung einen Exponenten von 16 an. Man kann aus der Tabelle t0 ersehen, dass die Ergebnisse von beispielsweise 2² (mod83) und 2¹⁶ (mod83) 4 beziehungsweise 49 sind. Das Ergebnis von 2⁸² (mod83) ist gleich 0 gesetzt.
Schritt S2
Die Tabelle t0 ist als eine Sequenzpermutationstabelle für die erste Zeile des zweidimensionalen Puffers definiert. Der Schritt S2 entspricht einem Fall, wenn eine Parameter I, der die Zeilenzahl angibt, bei einem in 10 dargestellten Schritt 106 gleich 1 gesetzt ist. Das bedeutet, dass die in der Sequenzpermutationstabelle t0 definierten Zahlen die Bit-Allocationen nach der Permutation angeben. Wie es in 7B dargestellt ist, enthält die Sequenzpermutationstabelle t0 die eindimensionale Sequenz (Muster) beginnend darin mit der linken obersten Position: Tabelle t0: 1, 2, 4, 8, 16,..., 42, 0 (1)
Es sei beispielsweise unterstellt, dass die in die erste Zeile des zweidimensionalen Puffers eingemappten Eingabedaten wie folgt sind: A0, A1, A2, A3,..., A82 (2)
Die Bits in der ersten Zeile des zweidimensionalen Puffers werden unter Bezugnahme auf die Sequenzpermutationstabelle t0 permutiert. Die Bits A0 und A1, die „1" und „2" in der Sequenzpermutationstabelle t0 entsprechen, werden beispielsweise selbst nach der Permutation in den ursprünglichen Positionen platziert. Das Bit A2, das „4" in der Tabelle t0 entspricht, wird so permutiert, dass es nach der Permutation in der vierten Position angeordnet ist. Das Bit A3, das „8" in der Tabelle t0 entspricht, wird so permutiert, dass es nach der Permutation in der achten Position angeordnet ist. Das Bit A82, das der letzten Zahl „0" in der Tabelle t0 entspricht, wird in die ursprüngliche Position platziert. Die obige Permutation wird bei einem in 10 dargestellten Schritt 107 vorgenommen.
Die Daten die nach der Permutation der Sequenz (2) auftreten, haben die folgende Sequenz: A0, A1, A72, A2, A27, A76, A8,..., A82 (3)
Schritt S3
Der Schritt S3 dient zum Gewinnen von (N – 1) Zahlen (Ganzzahlen), die die gegenseitig prime Beziehung bezüglich (P–1) haben, wobei N eine Ganzzahl grösser als 2 ist und die Anzahl von Zeilen bezeichnet. In dem betrachteten Beispiel gilt P = 83 und N = B. Somit werden 7 (= 8 – 1) Ganzzahlen gewonnen, bei denen es sich um Zahlen p1, p2, p3, p4, p5, p6 und p7 handelt, die bezüglich 82 (= P – 1 = 83 – 1) die gegenseitige prime Beziehung haben. Die sieben Ganzzahlen p1, p2, p3, p4, p5, p6 und p7 sind 3, 5, 7, 11, 13, 17 beziehungsweise 19 (1 und 2 sind ausgenommen).
Schritt S4
Bei dem in 10 dargestellten Schritt 108 wird festgestellt, ob I kleiner als N (Anzahl von Zeilen) ist. Fällt die Antwort auf den Schritt 108 mit ja aus, kehrt der Prozess zum Schritt 107 zurück. Bei dem betrachteten Beispiel wird I um 1 inkrementiert und ist dann gleich 2. Anschliessend wird eine Sequenzpermutationstabelle zur Permutation von Daten in der zweiten Zeile wie folgt erzeugt. Daten werden zyklisch aus der Sequenzpermutationstabelle t0 datenweise bei Intervallen von p1 ausgelesen, und auf diese Weise wird eine Sequenz gewonnen, die mit t1 bezeichnet ist. Wenn beispielsweise mit Intervallen von drei aus der Sequenzpermutationstabelle t0 Daten zyklisch ausgelesen werden, erhält man die folgende Sequenz t1: t1: 1, 16, 7, 29, 49, (4)
Die auf diese Weise erhaltene Sequenz t1 wird in eine Sequenzpermutationstabelle t1 gebracht.
Der obige Prozess wird auch durch folgende Berechnung (mathematisch äquivalent dazu) ausgeführt: c(i) =(g1 i) (mod83)
Hierbei ist g1 die Primitivwurzel, die gewonnen wird aus g1 = (g₀ ⁱ) (mod83).
Schritt S5
Die beim Schritt S4 erhaltene Tabelle t1 ist als eine Sequenzpermutationstabelle definiert, auf die Bezug genommen wird, wenn die Reihenfolge von Daten, die in der zweiten Zeile des zweidimensionalen Puffers angeordnet sind, permutiert wird.
Schritt S6
Die Schritte 4 und 5 werden wiederholt unter Verwendung von p2, p3, p4, p5, p6 und p7, so dass Sequenzen t2 – t7 erhalten werden. Die Sequenzen t2 – t7 werden in Tabellen t2 – t7 ausgebildet, die als Sequenzpermutationstabellen definiert sind, auf die zur Zeit der Permutation der dritten bis achten Zeilen des zweidimensionalen Puffers Bezug genommen wird. Dies bedeutet, dass die in 10 dargestellten Schritte 106 bis 108 wie folgt beschrieben werden können.
Erstens, Primzahlen l_i, die dem Folgenden genügen, werden gewonnen, wobei i = 2 – r und r die Anzahl von Zeilen des zweidimensionalen Feldes ist:

(i) (83–1, l_i) = 1 (82 und l_isind gegenseitig prim); und
(ii) l_i > 6.

Für r = 8, sind die Primzahlen l₂ – l₈ zu gewinnen, und unter Bezugnahme auf die in 6 dargestellte Tabelle betragen sie 7, 11, 13, 17, 19, 23 und 29. Dann werden die Elemente von Daten in der Tabelle t0 zyklisch bei Intervallen von l_i elementweise ausgelesen, so dass die Sequenzpermutationstabellen t2 – t7 erzeugt werden können. In diesem Fall wird die Zahl „0", die am Ende der Tabelle t0 lokalisiert ist, bei der Leseoperation ausgeschlossen.
Schritt 7
Die Daten, die in der ersten bis achten Zeile des zweidimensionalen Puffers angeordnet sind, in den die Blöcke B₁ – B₈ eingeschrieben sind, werden in Übereinstimmung mit den Sequenzpermutationstabellen t0 – t7 permutiert. Insbesondere wird die Sequenz der Daten des Blocks B₁ in Übereinstimmung mit der Sequenzpermutationstabelle t0 permutiert. Gleichermassen wird die Sequenz der Daten des Blocks B₂ in Übereinstimmung mit der Sequenzpermutationstabelle t1 permutiert. Der gleiche Prozess wird für jeden der Blöcke B₂ – B₇ ausgeführt. Schliesslich wird die Sequenz der Daten des Blocks B₈ gemäss der Sequenzpermutationstabelle t8 permutiert.
Wie oben beschrieben, werden die Sequenzpermutationstabellen t0 bis t7 erzeugt, und dann wird der Permutationsprozess für die Blöcke B₁ – B₈ ausgeführt. Alternativ, wie es in 10 dargestellt ist, werden die Erzeugung der Sequenzpermutationstabelle und der Permutationsprozess aufeinanderfolgend für jeden Block ausgeführt.
Der Prozess der zweiten Stufe kann so ausgelegt sein, dass die Sequenzpermutationstabellen zuvor vorbereitet und aufgezeichnet werden, und der Permutationsprozess auf die vorher aufgezeichneten Tabellen Bezug nimmt.
(Zweite Konfiguration des Verschachtelers 22)
Es folgt eine Beschreibung der zweiten Konfiguration des Verschachtelers 22, die mit Ausnahme der zweiten Stufe mit der obigen übereinstimmt. Der Permutationsprozess der zweiten Stufe wird unter Bezugnahme auf Tabellen implementiert, die mittels unten beschriebenen Schritten S11 – S15 erzeugt werden.
Schritt S11
Der Schritt S11 ist der gleiche wie der zuvor erwähnte Schritt S1. Das bedeutet, der Schritt S11 soll zur Gewinnung der Primitivwurzel g₀ des Galois-Feldes des Kennwertes P und zum Erzeugen einer Tabelle T0 dienen, die in der Reihenfolge von Exponentennotation der Primitivwurzel beschreiben ist, in der die Elemente des Galois-Feldes durch Anti-Logarithmen ausgedrückt sind, die in der Reihenfolge von Exponentennotation angeordnet sind. Es sei bemerkt, dass die Tabelle T0 die gleiche wie die in 7B gezeigte Tabelle t0 ist.
Schritt S12
Der Schritt S12 dient zum Gewinnen von acht Ganzzahlen, die bezüglich der Primitivwurzel g₀ die gegenseitige prime Beziehung haben und die zahlenmässig gleich der Anzahl der Zeilen des zweidimensionalen Puffers sind. Die acht Zahlen seien mit q1, q2, q3, q4, q5, q6, q7 und q8 bezeichnet. Ist die Primzahl P beispielweise = 83, beträgt die Primitivwurzel = 2 und die acht Ganzzahlen, welche Primzahlen sind, lauten wie folgt: 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19 und 21 (ausschliesslich 1 und 2)
Schritt 13
Die Primzahl q1 wird hinzugefügt (modP) zu jedem Element von Daten der beim Schritt S12 erhaltenen Tabelle T0. Wenn die Tabelle T0 die folgende Sequenz definiert: T0: 1, 2, 4, 8, 16,..., 42, 0, (5),sieht die resultierende Sequenz für q1 = 3 wie folgt aus: 4, 5, 7, 11, 19,..., 3 (6)
Die auf diese Weise gewonnenen Anti-Logarithmuswerte werden umgesetzt in Werte in Exponentennotation. Das folgende wird gewonnen mittels einer Tabelle von 7A, das heisst, der Umkehroperation von 7B: = 2, 27, 8, 24,..., 7, 72 (7).
Die auf diese Weise gewonnene Sequenz (7) wird in einer Tabelle ausgebildet, die als eine Sequenzpermutationstabelle T1 für die erste Zeile des zweidimensionalen Puffers verwendet wird.
In ähnlicher Weise wird der Schritt S13 wiederholt unter Verwendung von q2, q3, q4, q5, q6, q7 und q8, so dass Sequenzpermutationstabellen T2 – T8 erhalten werden können, die zur Permutation der zweiten bis achten Zeile des zweidimensionalen Puffers benutzt werden.
Schritt S15
Die Intrapermutation der Blöcke B₁ – B₈ wird gemäss den Sequenzpermutationstabellen T1 – T8 ausgeführt.
Es ist möglich, die Sequenzpermutationstabellen T1 – T8 vorher zu erstellen und in einem Speicher aufzuzeichnen.
(Dritte Konfiguration)
Unter Bezugnahme auf 9 wird die dritte Konfiguration des Verschachtelers 22 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 9 wird eine Eingabesequenz 80, die aus 1140 Bits besteht, in einen Verschachteler 600 mit einem zweidimensionalen Puffer eines 72 × 16-Feldes eingeschrieben. Dann wird jede Zeile des 72 × 16-Verschachtelers 600 für alle 16 Bits ausgelesen. Die erste Zeile des Verschachtelers 600 wird unter Verwendung eines 4 × 4-Verschachtelers 610 verschachtelt, und seine zweite Reihe wird unter Verwendung eines 6 × 3-Verschachtelers 620 verschachtelt. In ähnlicher Weise wird die dritte Zeile des Verschachtelers 600 mit einem 8 × 2-Verschachteler 630 verschachtelt. Dies bedeutet, dass die jeweiligen Zeilen von den unterschiedlichen Verschachtelern verschachtelt werden. Alternativ kann ein identischer Verschachteler zum Verschachteln jeder Zeile des zweidimensionalen Feldes benutzt werden. Es ist auch möglich, einen identischen Verschachteler für einige Zeilen des zweidimensionalen Feldes zu verwenden.
Die auf diese Weise verschachtelten Daten werden dann in der Längsrichtung (0, 16, 32, 48, ...) ausgelesen, so dass man eine Ausgabedatensequenz 90 erhält.
Da die letzte Zeile des Puffers aus lediglich vier Bits besteht, wird darauf ein 4 × 1-Verschachteler angewendet. Der 4 × 4- oder 2 × 2-Verschachteler kann allerdings auch für die letzte Zeile verwendet werden. Die Daten der letzten Zeile können daraus in der Reihenfolge 1136, 1137, 1138 und 1139 ausgelesen werden. Nach 9 werden allerdings die Daten in der letzten Zeile in der umgekehrten Reihenfolge ausgelesen, nämlich 1139, 1138, 1137 und 1136.
Es ist auch möglich, Daten von dem 72 × 16-Verschachteler mit Ausnahme der letzten Zeile auszulesen und danach die Daten der letzten Zeile auszulesen und sie bei vorgegebenen Intervallen zu platzieren.
Der Verschachteler 22 kann in irgendeiner der ersten bis dritten Konfigurationen ausgebildet sein. Nachdem die verschachtelten Daten von dem Verschachteler 22 erzeugt sind, wird der in 10 dargestellte Schritt 110 ausgeführt, das heisst der dritte Zustand 43, der in 5 und 8 gezeigt ist.
In der ersten und zweiten Konfiguration des Verschachtelers 22 kann der Prozess, der bei Schritt 110 in 10 dargestellt ist, modifiziert werden, um das Auftreten eines Musters zu verhindern, das einen Fehlerboden der Turbocodes verursacht.
11 ist eine Graphik, die einen Fehlerboden darstellt. Mit Fehlerboden wird ein Phänomen bezeichnet, bei dem die Bit-Fehlerrate (BER) nicht ebenso gut wie das Signal-Rausch-Verhältnis (S/N) verbessert wird. In der Darstellung nach 11 beginnt der Fehlerboden aufzutreten, wenn die Bit-Fehlerrate gleich 10^–7 bis 10^–8 ist, und er wird nicht stark verbessert, selbst wenn die Bit-Fehlerrate weiter verbessert wird.
Eingedenk des obigen Phänomens wird es bevorzugt, die Daten von dem zweidimensionalen Feld (Puffer) in einer festen Reihenfolge auszulesen, aber in irgendeiner einer Vielzahl von vorbestimmten Reihenfolgen. Das heisst, es wird bevorzugt, die Reihenfolge des Auslesens der Daten aus dem zweidimensionalen Puffer im Anschluss an die Intrapermutation auf der Basis des Wertes des Fehlerbodens festzulegen. Auf diese Weise ist es somit möglich, das Auftreten des Fehlerbodens in den Turbocodes zu unterdrücken. Wird die Eingabesequenz in zehn Blöcke B₁ – B₁₀ unterteilt, werden die Daten aus den Blöcken B₁₀, B₉, B₈, B₇, B₆, B₅, B₄, B₃, B₂ und B₁ in dieser Reihenfolge ausgelesen. Wird die Eingabesequenz in zwanzig Blöcke B₁ – B₂₀ unterteilt, werden die Daten aus den Blöcken B₁₉, B₉, B₁₄, B₄, B₀, B₂, B₅, B₇, B₁₂, B₁₈, B₁₆, B₁₃, B₁₇, B₁₅, B₃, B₁, B₆, B₁₁, B₈ und B₁₀ in dieser Reihenfolge ausgelesen. Es ist auch möglich, die Daten aus B₁₉, B₉, B₁₄, B₄, B₀, B₂, B₅, B₇, B₁₂, B₁₈, B₁₀, B₈, B₁₃, B₁₇, B₃, B₁, B₁₆, B₆, B₁₅ Und B₁₁ auszulesen.
Eine vorbestimmten Reihenfolgen zum Auslesen der Daten wir derart ausgewählt, dass das Auftreten des Fehlerbodens unterdrückt werden kann. Wie oben beschrieben, werden, wenn die Eingabesequenz in zehn Blöcke unterteilt wird, die in den zweidimensionalen Puffern eingeschriebenen Daten in der umgekehrten Richtung daraus ausgelesen. Dies ist einfach und leicht zu implementieren.
Punktierungsprozess
Der in 1A dargestellte herkömmliche Turbocodierer empfängt die K-Bit-Eingabesequenz und gibt die codierte (3× K + T1 + T2)-Bit-Ausgabe aus, wobei T1 die Anzahl von Abschlussbits ausgegeben von RSC1 und T2 die Anzahl von Abschlussbits ausgegeben von RSC2 ist.
Im Gegensatz dazu addiert das Bit-Additionsprozessteil 21 des in 3 dargestellten Turbocodierers die a Dummy-Bits zu den N Bits der Eingabesequenz hinzu, so dass (N + a) Bits dem Verschachteler 22, RSC1 und RSC2 zugeführt werden. Dies bedeutet, dass insgesamt 3a Bits Hilfsbits sind. Um die 3a Hilfsbits auszulöschen, führt das Punktierungsprozessteil 23 einen Punktierungsprozess für die 3a Hilfsbits aus. Ein Verfahren zum periodischen Auslöschen der redundanten Bits, geeignet für die Turbocodes, wird generell für den Punktierungsprozess verwendet. Das obige Verfahren kann auf das Punktierungsprozessteil 23 angewendet werden. Der Eingang des Punktierungsprozessteils 23 empfängt somit (3K + 3a + T1 + T2) Bits und gibt (3K + T1 und T2) Bits an die nächste Stufe aus.
Zweites Ausführungsbeispiel
12 ist ein Blockschaltbild eines Turbocodierers gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 12 sind Teile, die mit solchen übereinstimmen, die in 3 dargestellt sind, mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Der in 12 gezeigte Turbocodierer hat das Bit-Additionsprozessteil 21, das auf der Eingabeseite lediglich des Verschachtelers 22 angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die codierte Sequenz X1 die gleiche wie die Eingabedatensequenz von einer Informationsquelle ist. Ferner verarbeitet der RSC1 die Eingabedatensequenz der Informationsquelle an sich. Um die Dummy-Bits zu löschen, die vom Bit-Additionsprozessteil 21 der Eingabedatensequenz hinzugefügt worden sind, ist zwischen dem Verschachteler 22 und dem RSC2 ein Wegschneideprozessteil 123 vorgesehen. Der Verschachteler 22 hat eine der oben erwähnten ersten bis dritten Konfigurationen. Es wird jetzt eine vierte Konfiguration des Verschachtelers 22 beschrieben.
Die vierte Konfiguration des Verschachtelers 22 kann man durch geringfügige Modifikation der ersten oder zweiten Konfiguration erhalten. Eine solche Modifikation ist eine Verbesserung hinsichtlich der Gewinnung der Primzahl, nämlich der Anzahl von Spalten in dem zweidimensionalen Feld. Dies wird im Detail unten beschrieben.
Das Bit-Additionsprozessteil 21 arbeitet wie folgt. Beim Schritt (1) wird N_IN durch 8 dividiert, und man erhält den resultierenden Wert n. Beim Schritt (2) wird die Primzahl P ermittelt, die grösser als n ist und am dichtesten bei n liegt. Ferner werden (P – 1) und (P + 1) erstellt. Dann wird eine von den Zahlen P, (P – 1) und (P + 1), die gleich oder grösser als n ist und am dichtesten bei n liegt, ausgewählt. Beim Schritt (3) wird die Differenz zwischen 8 × P und N_IN berechnet, und der resultierende Wert wird mit a bezeichnet. Beim Schritt (4) werden vier Bits (Dummy-Bits) den N_IN Bits der Eingabesequenz hinzugefügt.
Für N_IN = 660 wird unten ein Beispiel beschrieben. Beim Schritt (1) ist n = 660/8 = 82,25 (der Quotient ist 82 und der Rest ist 4). Beim Schritt (2) erhält man aus der in 4 dargestellten Tabelle die Primzahl P, die grösser als 82,25 (= n) ist und diesem Wert am nächsten kommt, mit 83. Ferner ergibt sich (P – 1) = 82 und (P +1) = 84. Da die Zahl 83 grösser als 82,25 und diesem Wert am nächsten kommt, wird die Zahl 83 ausgewählt. Beim Schritt (3) erhält man 83 × 8 = 664, und somit a = 4. Dies bedeutet, dass die Anzahl Dummy-Bits, die zu N_IN hinzugefügt werden, gleich 4 ist. Beim Schritt (4) werden der Eingabesequenz von 660 (= N_IN) Bits vier Dummy-Bits hinzugefügt. Die vier Dummy-Bits werden beispielsweise an das Ende der 660-Bit-Eingabesequenz angehängt.
Die auf diese Weise erhaltene Anzahl (N_IN + a) von Bits, das heisst die Anzahl von (K + a) Bits in 3, wird ohne Ausnahme durch 8 dividiert, und der Quotient ist immer irgendeine Zahl der aus der Primzahl P, (P – 1) und (P + 1) bestehenden Zahlengruppe.
Wird beim Schritt (2) die Primzahl P ausgewählt, können die Sequenzpermutationstabellen in einer Weise erzeugt werden, die in Verbindung mit 5 beschrieben worden ist. Wird allerdings (P – 1) oder (P + 1) ausgewählt, also beispielsweise 82 oder 84, hat das zweidimensionale Feld 82 oder 84 Spalten, und die Sequenzpermutationstabellen, die P = 83 zugeordnet sind, können somit nicht benutzt werden. Die Sequenzpermutationstabellen, die für 82 oder 84 Spalten geeignet sind, können durch Modifizieren der oben erwähnten Sequenzpermutationstabelle t0 für 83 Spalten erzeugt werden. Dies wird unten beschrieben.
14A zeigt die Sequenzpermutationstabelle t0 für die erste Zeile des zweidimensionalen Feldes mit 83 Spalten, welche Tabelle mit der in 7B gezeigten Tabelle übereinstimmt. Die Sequenzpermutationstabelle für die erste Zeile des Feldes mit 82 Spalten (diese Tabelle sei t0_–1 genannt) wird durch Löschen der „0" gewonnen, die am Ende der Sequenz der Tabelle t0 für 83 Spalten lokalisiert ist. Dies bedeutet, dass die eindimensionale Sequenz t0_–1 für 82 Spalten wie folgt lautet: t0–1 : 1, 2, 4, 8, 16,...., 42.
Die Tabelle t0_–1 reicht vom Element 1 bis zum Element 82, und von jedem Element aller Elemente ist die Zahl 1 subtrahiert. Die resultierende Tabelle reicht somit vom Element 0 bis zum Element 81, und sie wird als die Sequenzpermutationstabelle t0_–1 für die erste Zeile für 82 Spalten benutzt.
Die Sequenzpermutationstabelle für die erste Zeile des Feldes mit 84 Spalten (diese Tabelle sei t0₊₁ genannt) erhält man durch Addieren der Primzahl P zu der Position, die der Position für „0" am Ende der Sequenz für 83 Spalten am nächsten ist. Dies bedeutet, dass die eindimensionale Sequenz t0₊₁ für 84 Spalten wie folgt lautet: t0+1 : 1, 2, 4, 8, 16,...., 42, 0, 83.
Durch Ausführen von in 10 dargestellten Schritten 106 – 108 werden Sequenzpermutationstabellen t1 – t7, t1_–1 – t7_–1, und t1₊₁ – t7₊₁ für die zweiten bis achten Zeilen der Felder mit 83, 82 beziehungsweise 84 Spalten erzeugt. Es ist möglich, die obigen Tabellen vorher zu erzeugen und aufzuzeichnen.
Die Verwendung von (P – 1) und ( P + 1) macht es möglich, die Differenz zwischen der Anzahl der Eingabedatensequenz und der Anzahl der vom Verschachteler 22 verarbeiteten Bits (gleich der Anzahl von Spalten) herabzusetzen und die Anzahl von Bits, die durch den Wegschneideprozess ausgelöscht werden sollen, zu reduzieren.
Der Prozess der vierten Konfiguration des in 12 dargestellten Verschachtelers 22 kann auf den in 3 dargestellten Verschachteler 22 angewendet werden.
Eine andere Modifikation kann vorgenommen werden. In den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird die Eingabedatensequenz in eine feste Anzahl von Blöcken unterteilt. Dies kann man so modifizieren, dass k unterschiedliche Anzahlen von Blöcken zur Unterteilung verwendet werden können, wobei k eine Ganzzahl ist, die gleich oder grösser als 2 ist. Somit können k Verschachteler erzeugt werden, und einer unter ihnen, der die beste Leistungsfähigkeit erbringt, wird ausgewählt und verwendet.
Es sei ein Fall betrachtet, bei dem k = 10 und 20 ist und die dem Verschachteler 22 zugeführte Eingabedatensequenz aus 640 Bits besteht. Für k = 10 wird die 640-Bit-Eingabedatensequenz in 10 Blöcke unterteilt, und die Sequenzpermutationstabellen für die 10 Blöcke sind mit #1 bezeichnet. Für k = 20 wird die 640-Bit-Eingabedatensequenz in 20 32-Bit-Blöcke unterteilt, und die Sequenzpermutationstabellen für die 20 Blöcke wird mit #2 bezeichnet. Es wird dann einer der Sätze #1 und #2 von Verschachtelern, der die bessere Bitfehlerrate und/oder Rahmenfehlerrate liefert, ausgewählt. Die Eingabedatensequenzen, die aus verschiedenen Anzahlen von Bits bestehen, sollten aufgeteilt werden in verschiedene Anzahlen von Blöcken hinsichtlich der Bit/Rahmen-Fehlerrate. Das heisst, die Anzahl von Blöcken wird adaptiv geändert unter Berücksichtigung der Anzahl von Bits, die die Eingabedatensequenz bilden. Es ist somit möglich, die Leistungsfähigkeit des Turbocodierers zu verbessern.
Die Erfindung ist nicht auf die speziell beschriebenen Ausführungsbeispiele, Abwandlungen und Modifikationen beschränkt. Vielmehr können auch andere Abwandlungen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verschachtelungsverfahren, das K Bits von Daten unter Benutzung eines Verschachtelers mit einem Puffer, der in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet ist, verschachtelt, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte umfassend: (a) Generieren einer Primzahl P basierend auf der Anzahl K von Bits von Daten und der Anzahl N von Reihen des Verschachtelers, so daß die Anzahl von Spalten des Verschachtelers durch die Primzahl P bestimmt ist; (b) Permutieren von Daten in jeder der N Reihen des Verschachtelers gemäß einer Sequenzpermutationstabelle, die speziell für jede der N Reihen generiert worden ist, basierend auf Potenzen einer Primitivwurzel der Primzahl P; (c) Permutieren der N Reihen basierend auf einem vorbestimmten Interpermutationsmuster; und (d) Auslesen von Daten aus dem Puffer in der Spaltenrichtung der zweidimensionalen Matrix.
Verschachtelungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) die Schritte umfaßt: (1) Generieren von Sequenzpermutationsdaten t₀, in denen Elemente eines Galois-Feldes eines Kennwertes P in einer Reihenfolge von Werten von Exponententeilen einer Potenznotation einer Primitivwurzel g₀ des Galois-Feldes angeordnet sind; (2) Generieren von (N–1) Ganzzahlen p₁, p₂, ....p_N–1, die gegenseitig prim in Bezug auf (P–1) sind; (3) Generieren von ersten bis (N–1)ten Sequenzpermutationsdaten t_i (i =1-(N–1)) durch Wiederholen eines Prozesses zum Generieren der iten Sequenzpermutationsdaten durch zyklisches Lesen von Daten in den Sequenzpermutationsdaten t₀, die im Schritt (1) erhalten worden sind, bei Intervallen der iten Ganzzahl p_i, die im Schritt (2) erhalten worden ist; und (4) Permutieren von Daten in jeder der ersten bis Nten-Reihe des Verschachtelers gemäß den Sequenzpermutationsdaten t_i (i = 0 – (N – 1)), und zwar jeweils.
Verschachtelungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) die Schritte umfaßt: (1) Generieren von (N – 1) Ganzzahlen p₁, p₂,....p_N–1, die gegenseitig prim in Bezug auf (P–1) sind; und von (N – 1) Primitivwurzeln g₁, g₂, ..... g_N–1, von denen jede in einer Potenznotation einer Primitivwurzel g₀ eines Galois-Feldes eines Kennwertes P unter Benutzung der (N–1) Ganzzahlen p₁, p₂, ....p_N–1 angeordnet ist; (2) Generieren von Sequenzpermutationsdaten t; (i = 0 – (N – 1)), wobei alle der Sequenzpermutationsdaten t_i Elemente des Galois-Feldes des Kennwertes P enthalten, die in einer Reihenfolge von Werten von Exponententeilen einer Potenznotation der Primitivwurzel g_i angeordnet sind, und zwar für jede der ersten bis Nten Reihe des Verschachtelers; und (3) Permutieren von Daten in jeder der ersten bis Nten Reihe des Verschachtelers gemäß den Sequenzpermutationsdaten t_i ( i = 0 – (N – 1)), und zwar jeweils.
Verschachtelungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) die Schritte umfaßt: (1) Generieren von Sequenzpermutationsdaten t₀, in denen Elemente eines Galois-Feldes eines Kennwertes P in einer Reihenfolge von Werten von Exponententeilen einer Potenznotation einer Primitivwurzel des Galois-Feldes angeordnet sind; (2) Generieren von N Ganzzahlen q₁, q₂, ....q_N–1, die gegenseitig prim bezüglich der Primitivwurzel sind; und (3) Generieren von Sequenzpermutationsdaten t_i ( i = 1 – (N – 1)), wobei alle der Sequenzpermutationsdaten t_i Elemente des Galois-Feldes des Kennwertes P enthalten, die in einer Reihenfolge von Werten von Exponentialteilen einer Potenznotation der iten Ganzzahl q_i angeordnet sind, die im Schritt (2) erhalten worden ist, wobei diese Ganzzahl dem iten Element der Sequenzpermutationsdaten t₀ hinzugefügt wird, die im Schritt (1) erhalten worden sind, und Permutieren von Daten in jeder der ersten bis Nten Reihe des Verschachtelers gemäß den Sequenzpermutationsdaten t_i (i = 0 – (N – 1)), und zwar jeweils.
Verschachtelungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) die Schritte umfaßt: (1) Dividieren der Anzahl K der Daten-Bits durch die Anzahl N der Reihen zum Gewinnen eines Quotienten; und (2) Generieren einer Primzahl P, die größer als der Quotient ist und dem Quotienten am nächsten kommt, so daß die Anzahl von Spalten des Verschachtelers dadurch bestimmt wird, daß unter P, (P – 1) und (P + 1) diejenige Zahl ausgewählt wird, die größer als der Quotient ist und dem Quotienten am nächsten kommt.
Verschachtelungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl N der Reihen des Verschachtelers dadurch bestimmt wird, daß unter einer Mehrzahl von vorbestimmten Ganzzahlen eine solche ausgewählt wird, die optimale Übertragungseigenschaften der verschachtelten Daten vorsieht.
Verschachtelungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt (c) die Reihenfolge der Reihen bestimmt wird basierend auf einem Wert eines Fehlerbodens in Turbocodes, in welchen Übertragungseigenschaften der verschachtelten Daten in Betracht gezogen werden.
Verschachtelungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl N der Reihen des Verschachtelers gleich 10 ist und die Reihenfolge der Reihen, die im Schritt (c) bestimmt wird, die Reihenfolge aus der 10ten Reihe, der 9ten Reihe, der 8ten Reihe, der 7ten Reihe, der 6ten Reihe, der 5ten Reihe, der 4ten Reihe, der 3ten Reihe, der 2ten Reihe und der 1sten Reihe ist.
Verschachtelungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl N von Reihen des Verschachtelers gleich 20 ist und die Reihenfolge der Reihen, die im Schritt (c) bestimmt wird, die Reihenfolge aus der 20igsten Reihe, der 10ten Reihe, der 15ten Reihe, der 5ten Reihe, der 1sten Reihe, der 3ten Reihe, der 6ten Reihe, der 8ten Reihe, der 13ten Reihe, der 3ten Reihe, der 19ten Reihe, der 17ten Reihe, der 14ten Reihe, der 18ten Reihe, der 16ten Reihe, der 4ten Reihe, der 2ten Reihe, der 7ten Reihe, der 12ten Reihe, der 9ten Reihe und der 11ten Reihe ist.
Verschachteler zum Verschachteln von K Bits von Daten durch Benutzung eines Puffers, der in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet ist, gekennzeichnet als umfassend: erste Mittel zum Erzeugen einer Primzahl P basierend auf der Anzahl K von Bits der Daten und der Anzahl N von Reihen des Verschachtelers, so daß die Anzahl von Spalten des Verschachtelers durch die Primzahl P festgelegt ist; zweite Mittel zum Permutieren von Daten in jeder der N Reihen des Verschachtelers gemäß einer Sequenzpermutationstabelle, die speziell für jede der N Reihen basierend auf Potenzen einer Primitivwurzel der Primärzahl P generiert worden ist; dritte Mittel zum Permutieren der N Reihen basierend auf einem vorbestimmten Interpermutationsmuster; und vierte Mittel zum Auslesen von Daten aus dem Puffer in einer Spaltenrichtung der zweidimensionalen Matrix.
Verschachteler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel umfassen: Mittel zum Generieren von Sequenzpermutationsdaten t₀, in welchen Elemente eines Galois-Feldes eines Kennwertes P in einer Reihenfolge von Werten von Exponententeilen einer Potenznotation einer Primitivwurzel g₀ des Galois-Feldes angeordnet sind; Mittel zum Generieren von (N – 1) Ganzzahlen p₁, p₂ ..., p_N–1, die gegenseitig prim bezüglich (P – 1) sind, und zum Generieren von ersten bis (N – 1)ten Sequenzpermutationsdaten t_i (i = 1 – (N – 1)) durch Wiederholen eines Prozesses zum Generieren von iten Sequenzpermutationsdaten durch zyklisches Lesen von Daten in den Sequenzpermutationsdaten t₀ bei Intervallen der iten Ganzzahl p_i; und Mittel zum Permutieren von Daten in jeder der ersten bis Nten Reihe des Verschachtelers gemäß den Sequenzpermutationsdaten t_i (i = 0 – (N – 1)), und zwar jeweils.
Verschachteler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel umfassen: Mittel zum Generieren von (N – 1) Ganzzahlen p₁, p₂ ..., p_N–1, die gegenseitig prim bezüglich (P – 1) sind, so daß (N – 1) Primitivwurzeln g₁, g₂, ..... g_N–1 generiert werden, wobei jede der Primitivwurzeln in einer Potenznotation einer Primitivwurzel g₀ eines Galois-Feldes eines Kennwertes P unter Benutzung der (N – 1) Ganzzahlen p₁, p₂ ..., p_N–1 angeordnet werden, und zum Generieren von Sequenzpermutationsdaten t_i ( i = 0 – (N – 1)), wobei alle der Sequenzpermutationsdaten t_i Elemente des Galois-Feldes des Kennwertes P enthalten, die in einer Reihenfolge von Werten von Exponententeilen einer Potenznotation der Primitivwurzel g_i für jede der ersten bis Nten-Reihe des Verschachtelers angeordnet sind; und Mittel zum Permutieren von Daten in jede der ersten bis Nten-Reihe des Verschachtelers gemäß den Sequenzpermutationsdaten t_i (i = 0 – (N – 1)), und zwar jeweils.
Verschachteler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel umfassen: Mittel zum Generieren von Sequenzpermutationsdaten t₀, in denen Elemente eines Galois-Feldes eines Kennwertes P in einer Reihenfolge von Werten von Exponententeilen einer Potenznotation einer Primitivwurzel des Galois-Feldes angeordnet sind; Mittel zum Generieren von N Ganzzahlen q₁, q₂,.... q_N–1, die gegenseitig prim bezüglich der Primitivwurzel sind, so daß Sequenzpermutationsdaten t_i (i = 0 – (N – 1)) generiert werden, wobei alle der Sequenzpermutationsdaten t_i Elemente des Galois-Feldes des Kennwertes P enthalten, die in einer Reihenfolge von Werten von Exponentialteilen einer Potenznotation der iten Ganzzahl q_i angeordnet sind, welche Ganzzahl dem iten Element der Sequenzpermutationsdaten t₀ hinzugefügt wird; und Mittel zum Permutieren von Daten in jeder der ersten bis Nten-Reihe des Verschachtelers gemäß den Sequenzpermutationsdaten t_i (i = 0 – (N – 1)), und zwar jeweils.
Verschachteler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel die Anzahl K der Daten-Bits durch die Anzahl N der Reihen dividieren, um einen Quotienten zu gewinnen, und eine Primzahl P generieren, die größer als der Quotient ist und dem Quotienten am nächsten ist, so daß die Anzahl von Spalten des Verschachtelers dadurch bestimmt wird, daß unter P, (P – 1) und (P + 1) eine solche Zahl ausgewählt wird, die größer als der Quotient ist und dem Quotienten am nächsten kommt.
Verschachteler nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl N der Reihen des Verschachtelers bestimmt wird durch Auswahl einer aus einer Vielzahl von vorbestimmten Ganzzahlen derart, daß optimale Übertragungseigenschaften der verschachtelten Daten mit der Anzahl N der Reihen, die gleich der ausgewählten Ganzzahl sind, erzielt werden.
Verschachteler nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge der Reihen durch die dritten Mittel basierend auf einem Wert eines Fehlerbodens in Turbocodes hinsichtlich der Übertragungseigenschaften der verschachtelten Daten bestimmt wird.
Turbocodierungsverfahren, umfassend die Schritte: (a) Ausgeben einer Sequenz von Eingabedaten; (b) Ausführen einer Faltungscodierung der Eingabedatensequenz, um eine Sequenz der codierten Ausgabedaten auszugeben; (c) Verschachteln der Eingabedatensequenz gemäß dem Verschachtelungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, um eine Sequenz der verschachtelten Daten auszugeben; und (d) Ausführen einer Faltungscodierung der durch Schritt (c) ausgegebenen verschachtelten Daten, um eine Sequenz der codierten verschachtelten Daten auszugeben.
Turbocodierungsverfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend die Schritte: (e) Hinzufügen von Bits zu der Eingabedatensequenz vor dem Verschachtelungsschritt (c), wenn eine Anzahl von Bits der Eingabendatensequenz kleiner ist als eine vorgegebene Anzahl von Bits, so daß die Anzahl von Bits der Eingabedatensequenz zusammen mit den addierten Bits gleich der gegebenen Anzahl ist; und (f) Entfernen von Bits aus der verschachtelten Datensequenz nach dem Verschachtelungsschritt (c), so daß die Anzahl der entfernten Bits gleich der Anzahl der addierten Bits ist.
Turbocodierungsverfahren nach Anspruch 18, bei dem der Bit-Addierschritt (c) Leerbits (Dummy-Bits) verwendet.
Turbocodierer, enthaltend: einen ersten Faltungscodierer, der eine Faltungscodierung einer Sequenz von Eingabedaten ausführt, um eine Sequenz der codierten Eingabedaten auszugeben; ein Verschachtelungsgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 16, welches Verschachtelungsgerät zum Verschachteln der Sequenz der Eingabedaten ausgebildet ist, um eine Sequenz der verschachtelten Daten auszugeben; und einen zweiten Faltungscodierer, der zum Ausführen einer Faltungscodierung der Sequenz der verschachtelten Daten vom Verschachtelungsgerät ausgebildet ist, um eine Sequenz der codierten verschachtelten Daten auszugeben.
Turbocodierer nach Anspruch 20, ferner enthaltend: Mittel zum Addieren von Bits zu der dem Turbocodierer zugeführten Eingabedatensequenz, wenn eine Anzahl von Bits der Eingabedatensequenz kleiner als eine vorgegebene Anzahl von Bits ist; und Mittel zum Entfernen von Bits aus der Sequenz der verschachtelten Daten, so daß eine Ausgabedatensequenz des Turbocodierers dieselbe Anzahl von Bits wie die Eingabedatensequenz hat.
Turbocodierer nach Anspruch 21, bei dem die Mittel zum Addieren von Bits Leerbits (Dummy-Bits) verwenden.