DE60206419T2

DE60206419T2 - Löschung und einzelfehlerkorrekturdekoder für lineare blockkodes

Info

Publication number: DE60206419T2
Application number: DE60206419T
Authority: DE
Inventors: K. Brian BUTLER; K. Jack WOLF; Ryan Milne
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2022-12-04
Also published as: CN100438346C; AU2002359587A1; ATE305668T1; US6986092B2; JP2006501696A; WO2003049294A3; CN1618174A; ES2248631T3; EP1464121A2; WO2003049294A2; AU2002359587A8; US20030106008A1; EP1464121B1; DE60206419D1; JP4152887B2

Description

HINTERGRUND
Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft grundsätzlich Datenkommunikation und insbesondere Techniken zum effizienten Durchführen von Löschung- und Einzelfehler-Korrekturdekodieren für lineare Blockkodes.
Hintergrund
Mit dem Aufkommen von digitaler Kommunikation und dem Bedürfnis, große Mengen an Daten durch einen beeinträchtigten und bandlimitierten Kanal zu übermitteln, ist das Bedürfnis nach Kodierung von Daten um zutreffenden Empfang zu ermöglichen von großer Bedeutung. Eine Datenübertragung ist typischerweise verschlechtert durch Beeinträchtigungen in einem Kommunikationskanal, wie thermisches Rauschen, Interferenz, störende Signale mit der Übertragungsbandbreite usw.. Die empfangenen Daten sind deshalb typischerweise eine verzerrte Version von den übertragenen Daten.
Kodieren kann verwendet werden um dem Empfänger zu ermöglichen, Fehler in den empfangenen Daten zu erkennen und/oder zu korrigieren. Verschiedene Fehlerkorrekturkodes sind verfügbar und können in mehrere Klassen, solche wie Blockkodes und Faltungskodes, kategorisiert werden. Faltungskodes liefern gute Fehlerkorrektureigenschaften, aber produzieren typischerweise korrelierte Häufungen von Fehlern. Blockkodes haben eingebaute Häufungsfehler-Handhabungseigenschaften, wenn sie mit einem geeigneten Level an Verschränkung kombiniert werden. Zum Beispiel ein Reed-Solomon-Kode kann jede Häufung von Fehlern in einem Symbol handhaben, welches definiert werden kann als eine bestimmte Anzahl von Bits aufweisend. „One-Shot Reed-Solomon Decoding for High-Performance to Dependable Systems" von Yasunao Katayama und Sumio Morioka beschreibt ein Verfahren zum Dekodieren eines Produktkodes aufweisend einen Reed-Solomon-Kode in der einen Richtung und einen gestreiften Paritätskontrollkode in der anderen Richtung. EP 0 407 101 A2 von Weng beschreibt ein Fehlererkennungs- und -korrektursystem welches für die Fehlererkennung eine zyklische Redundanzprüfung (CRC) und für die Fehlerkorrektur einen Reed-Solomon-Fehlerkorrekturkode verwendet.
Theoretisch ist ein Blockkode fähig, eine bestimmte Anzahl von Löschungen und/oder eine bestimmte Anzahl von Fehlern zu korrigieren wobei die exakte Anzahl jeweils durch die Distanz von dem Kode bestimmt wird. Eine Löschung kann angezeigt werden für ein Symbol, das im Vorhinein als potentiell schlecht bekannt ist, und ein Fehler ist ein Symbol, das fehlerhaft empfangen ist, aber als solches nicht im Vorhinein bekannt ist. Löschungen sind typischerweise bekannt oder können bestimmt werden durch den Empfänger und können entsprechend ausgewiesen werden in dem Dekodierungsprozess. Fehler sind unerkannte Symbolfehler, welches Symbole sein können, die irrtümlicherweise als zutreffend empfangen erkannt wurden, wenn sie dies tatsächlich nicht waren.
Konventionelle Löschung- und Fehler-Korrekturblockdekoder (solche wie Berlekamp Massey oder Euklidischer Dekoder) sind komplex und benötigen typischerweise eine Implementierung in einer zugehörigen Hardware. Diese Blockdekoder sind typischerweise zu rechenintensiv für eine softwarebasierte Implementierung, die auf einem Mikroprozessor ausgeführt wird. Hardwarebasierte Dekoder können Parallelitäten in dem Dekodierungsalgorythmus ausnutzen und verwenden einen geleiteten Datenweg, wobei beides auf einem traditionellen Mikroprozessor nicht möglich ist. Effizientere Blockdekoderalgorythmen sind verfügbar, die für softwarebasierte Implementierungen mehr geeignet sein können. Aber, diese Dekoderalgorythmen haben typischerweise begrenzte Eigenschaften und mögen geeignet sein, Löschungen zu korrigieren, aber nicht Fehler.
Da ist deshalb ein Bedarf in dem Bereich für einen effizienten Löschung- und Fehler-Korrekturdekoder für lineare Blockkodes und welcher geeignet sein kann für softwarebasierende Implementierung.
ZUSAMMENFASSUNG
Aspekte von der Erfindung liefern Techniken zum effizienten Durchführen von Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodierung von einem empfangenen Block von Symbolen, der vorher mit einem (N, K) linearen Blockkode spaltenweise kodiert wurde und mit einem Fehlererkennungskode zeilenweise kodiert wurde. Wenn der Fehlererkennungskode (zum Beispiel ein CRC-Kode) auf den Zeilen eine relativ gute Fehlererkennungseigenschaft aufweist, dann ist die Wahrscheinlichkeit von mehr als einer unerkannten Fehlerzeile in einem empfangenen Datenblock sehr gering. Daher ist die Einzelfehlerkorrektur typischerweise in den meisten Anwendungen ausreichend.
Zunächst wird jede Zeile von dem empfangenen Block entweder als gelöschte Zeile oder als ungelöschte Zeile markiert bis mindestens (K + 1) ungelöschte Zeilen gefunden wurden. Typischerweise sind alle N Zeilen von dem empfangenen Block markiert, aber dies ist nicht absolut notwendig. Die Zeilen können markiert werden, basierend auf den zyklischen Redundanzprüfungs (CRC) bits, die in jeder Zeile beinhaltet sind, oder mit anderen Mitteln. Nur-Löschung- oder Löschung- und Fehler-Korrekturblockdekodierung kann dann auf dem empfangenen Block durchgeführt werden in Abhängigkeit von der Anzahl von gelöschten Zeilen, d.h. wie es durch die Distanz von dem (N, K) Blockkode unterstützt wird.
Um Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodierung auf dem empfangenen Block durchzuführen, wird zunächst ein Kodewort entsprechend zu einer Spalte von den empfangenen Block enthaltend einen unerkannten Symbolfehler erkannt. Der unerkannte Symbolfehler kann einer sein, der nicht bei dem CRC-Test, der vorher auf jeder Zeile von dem empfangenen Block durchgeführt wurde, erkannt wurde. Das Kodewort kann erkannt werden durch (1) Herleiten einer Abschätzung von einer ungelöschten, systematischen Zeile von dem empfangenen Block, (2) Vergleichen der ungelöschten, systematischen Zeile mit ihrer Abschätzung, und (3) Erkennen eines unpassenden Symbols zwischen der ungelöschten, systematischen Zeile und ihrer Abschätzung. Das Kodewort entspricht dann der Spalte, die das unpassende Symbol enthält.
Der Ort von dem (vorher unerkannten) Symbolfehler in dem Kodewort wird dann bestimmt, basierend auf einem bestimmten Blockdekodierungsschema (zum Beispiel eins, das in dem Bereich bekannt ist und dem ausgewählten linearen Blockkode entspricht). Die Zeile von dem empfangenen Block, die den georteten Symbolfehler enthält, wird dann als eine gelöschte Zeile markiert. Blockdekodierung kann dann in der normalen Art für den empfangenen Block durchgeführt werden mit der markierten, gelöschten Zeile, die den Symbolfehler enthält. In dieser Art kann eine nur-Löschung-Korrekturblockdekodierungstechnik verwendet werden, um eine Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodierung auf dem empfangen Block zu erzielen. Die Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodierungstechnik, die hierin beschrieben ist, ist bezüglich des Rechenaufwands effizient (relativ zu den konventionellen Techniken) und kann in einer Hardware, einer Software oder in einer Kombination davon implementiert werden.
Weitere Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung sind unten in weiterem Detail beschrieben. Außerdem liefert die Erfindung Verfahren, Computerprogrammprodukte, Dekoder, Empfängereinheiten und andere Vorrichtungen und Elemente, die verschiedene Aspekte, Ausführungsformen und Merkmale von der Erfindung implementieren, wie im weiteren Detail unten beschrieben wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale, Beschaffenheit und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der detaillierten Beschreibung, die unten ausgeführt ist, deutlicher, wenn sie in Zusammenhang genommen werden mit den Zeichnungen, in welchen Bezugszeichen durchweg entsprechend identifiziert sind und wobei:
1 ein Blockschaltbild von einer Übertragungseinheit und einer Empfängereinheit zeigt, geeignet zum Implementieren verschiedener Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung;
2 ein Diagramm zeigt, das die verschiedenen Schritte zum Durchführen von nur-Löschung-Korrekturblockdekodierung für einen linearen Blockkode graphisch illustriert;
3A und B verschiedene Schritte zum Durchführen von Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodierung für einen linearen Blockkode graphisch illustriert;
4 ein vereinfachtes Flussdiagramm von einer Ausführungsform von einem Prozess zum Durchführen von Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodierung für einen linearen Blockkode zeigt; und
5A und B ein detailliertes Flussdiagramm von einer Ausführungsform von einem Prozess zum Durchführen von Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodierung für ein (N, K) linearen Blockkode zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die erfinderischen Blockdekodierungstechniken, die hierin beschrieben sind, können für verschiedene Kodierungsschema verwendet werden. Zur Klarheit, diese Techniken sind für ein spezielles zweidimensionales Produktkodierungsschema beschrieben, welches einen zyklischen Redundanzprüfungs-(CRC)Zeilenkode und einen linearen Blockspaltenkode beinhaltet. Ein beispielhaftes Kommunikationssystem, in dem die erfinderischen Blockdekodierungstechniken verwendet werden können, ist unten beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm von einer Übertragungseinheit 110 und einer Empfängereinheit 150 geeignet zur Implementierung verschiedener Aspekte und Ausführungsformen von der Erfindung. In der Übertragungseinheit 110 liefert eine Datenquelle 112 Daten (zum Beispiel im Rahmen von einer bestimmten Länge) an einen äußeren Kodierer 120, der einen Blockkodierer 122 und einen CRC-Kodierer 124 beinhaltet. Der Blockkodierer 122 empfängt und kodiert jeden Block von einer bestimmten Anzahl von Datenrahmen, um einen entsprechenden blockkodierten Datenblock zu liefern. In einer Ausführungsform werden die Bits in einem Datenblock erst kopiert, um Symbole zu bilden (wobei jedes Symbol N_B Bits enthält) und jede Spalte von K Symbolen in dem Datenblock mit einem bestimmten (N, K) linearen Blockkode kodiert ist, um ein entsprechendes Kodewort mit N Symbolen zu liefern. Ein blockkodierter Datenblock enthält deshalb N Zeilen von Symbolen. Für einen systematischen Blockkode sind die ersten K Zeilen die Datenzeilen und die verbleibenden (N – K) Zeilen die Paritätszeilen.
Für jeden von den N Rahmen in dem blockkodierten Datenblock, generiert der CRC-Kodierer 124 einen Satz von CRC-Bits basierend auf den Datenbits in dem Rahmen und hängt die CRC-Bits an das Ende von dem Rahmen. Die in jedem Rahmen enthaltenen CRC-Bits werden für die Fehlererkennung von dem Rahmen an der Empfängereinheit verwendet. Der CRC-Kodierer 124 liefert kodierte Blöcke, wobei jeder von denen in einer (horizontalen) Richtung CRC-kodiert ist und in der anderen (vertikalen) Richtung blockkodiert ist.
Ein Blockkodierer 122 kann jeden linearen Blockkode implementieren so wie einen Reed-Solomon-Kode (der normalerweise für Datenübertragung verwendet wird), einen Hammingkode, einen BCH (Bose, Chaudhuri und Hocquenghem) kode oder einige andere Kodes. Die erfinderischen Blockdekodierungstechniken, die hierin beschrieben werden, können für jeden linearen Blockkode verwendet werden und können vorteilhafterweise für systematische Blockkodes verwendet werden.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform werden die kodierten Blöcke zu einem inneren Kodierer 130 geliefert, der einen Verschachteler 132 und einen Faltungskodierer 134 beinhaltet. Der Verschachteler 132 mischt (d.h. ändert die Reihenfolge) der Bits in jedem der kodierten Blöcke und liefert verschachtelte Bits an einen Faltungskodierer 134, der dann die Bits in Übereinstimmung mit einem bestimmten Faltungskode kodiert. Die Verschachtelung liefert Zeitvielfalt und verteilt Fehler, die in Haufen auftreten können von einem Faltungsdekoder.
Obwohl der innere Kodierer 130 verwendet werden kann, um zusätzliche Fehlerkorrekturfähigkeiten zu liefern, können die erfinderischen Blockdekodierungstechniken, die hierin beschrieben werden, für ein Kodierungsschema verwendet werden, dass das innere Kodieren geliefert von dem Kodierer 130 nicht beeinhaltet. Der innere Kodierer 130 ist also optional, was durch den gestrichelten Kasten dargestellt wird. Also die Daten, die an den äußeren Kodierer 120 geliefert werden, können Daten repräsentieren, die vorher mit einem bestimmten Kode (d.h. anstelle von „Rohdaten" oder Informationsbits) kodiert wurden.
Die kodierten Daten von dem inneren Kodierer 130 werden dann an einen Modulator/Transmitter (Mod/TMTR) 140 geliefert, der die kodierten Daten moduliert (zum Beispiel bedeckt und spreizt) um modulierte Daten zu liefern und weiter die modulierten Daten aufbereitet (zum Beispiel zu einem oder mehreren analogen Signalen konvertiert, filtert, verstärkt, hochkonvertiert und quadraturmoduliert), um ein moduliertes Signal geeignet für die Übertragung über einen (zum Beispiel drahtlosen) Kommunikationskanal zu liefern.
An der Empfängereinheit 150 wird das übermittelte modulierte Signal von einer Antenne 152 empfangen und an einen Empfänger/Demodulator (RCVR/Demod) 154 geliefert. Der Empfänger/Demodulator 154 bereitet (zum Beispiel filtert, verstärkt und runterkonvertiert) das empfangene Signal auf und digitalisiert das aufbearbeitete Signal, um Datenproben zu liefern. Der Empfänger/Demodulator 154 kann weiter die Datenproben verarbeiten (zum Beispiel entspreizen und entbedecken) um demodulierte Daten zu liefern.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform werden die demodulierten Daten einem inneren Dekoder 160 bereitgestellt, der einen Viterbi-Dekoder 162 und einen Ent-Verschachteler 164 beinhaltet. Der Viterbi-Dekoder 162 führt Dekodierung für den gefaltenen Kode durch, der in der Übertragungseinheit 110 verwendet wird und der Ent-Verschachteler 164 ordnet die dekodierten Bits in einer Art abgestimmt zu der die von dem Verschachteler 132 durchgeführt wurde. Die entverschachtelten Daten werden dann einem äußeren Dekoder 170 bereitgestellt.
Der äußere Dekoder 170 beinhaltet einen CRC-Tester 172 und einen Blockdekoder 174. Für jeden empfangenen Block, der einem kodierten Block übertragen von der Übertragungseinheit entspricht, testet der CRC-Tester 172 jede Zeile von dem empfangenen Block und stellt einen Hinweis bereit, ob die Zeile zutreffend oder fehlerhaft (d.h. gelöscht) empfangen wurde. Der CRC-getestete Block wird dann dem Blockdekodierer 174 bereitgestellt, der dann eine Löschung- und Einzelfehler- oder nur-Löschung-Korrekturblockdekodierung auf dem Block durchführt, wie es im Detail später beschrieben wird. Die dekodierten Daten von dem Blockdekoder 174 werden dann einer Datensenke 176 bereitgestellt.
Ein Controller 180 kann verwendet werden, um verschiedene Dekodierungsschritte an der Empfängereinheit 150 zu regeln. Controller 180 kann auch verwendet werden, um einiges oder alles von dem äußerem Dekoder 170 zu implementieren. In diesem Fall können die Programmkodes und die notwendigen Daten in einem Speicher 182 gespeichert werden, der an den Controller 180 operativ gekoppelt ist.
1 zeigt eine spezifische Ausführungsform von den Übertragungs- und Empfangseinheiten geeignet zur Implementierung verschiedener Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung. Andere Übertrager- und Empfängerformen können auch verwendet werden und sind innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung. Beispielsweise kann eine Empfangseinheit geformt sein um den CRC-Tester 172 und den Blockdekoder 174 zu beinhalten, aber nicht den inneren Dekoder 160.
2 ist ein Diagramm, das die verschiedenen Schritte zum Durchführen von nur-Löschung-Korrekturblockdekodierung für einen linearen Blockkode graphisch illustriert. Ein (N, K) linearer Blockkodierer kodiert jeden „Block" von K Datensymbolen (in Übereinstimmung mit einem bestimmten Satz von Polynomen, wenn es ein zyklischer Kode ist) um ein entsprechendes Kodewort mit N Kodesymbolen bereitzustellen. Die Mindestdistanz D von dem Kode bestimmt die Löschung- und Fehlerkorrektureignung von dem Blockkode und die Kodeparameter (N, K) bestimmen die Speicheranforderung. Es ist bekannt, dass ein (N, K) Blockkode simultan T Symbolfehler und F Löschungen in einem vorgegebenen Kodewort korrigieren kann, wobei T und F der folgenden Bedingung entsprechen: (2T + F) ≤ (D – 1) Gleichung (1)
Die erfinderischen Blockdekodierungstechniken, die hierin beschrieben werden, können für jede Kodierungsrate verwendet werden. Der Einfachheit halber wird ein kleiner Kode mit einer Rate (8, 4) und einer Mindestdistanz D = 5 für das spezifische Beispiel verwendet, das in 2 gezeigt wird.
An der Übertragungseinheit wird jede Gruppe von einer bestimmten Anzahl von Datenrahmen repräsentiert durch einen K × L Informtionsblock i_K×L. In einer Ausführungsform entspricht jede Zeile von dem Informationsblock einem entsprechenden Datenrahmen und beinhaltet L Symbole für alle Bits in dem Rahmen. Jedes Symbol (welches durch einen kleinen quadratischen Kasten im Informationsblock i_K×L repräsentiert wird) beinhaltet N_B Bits, wobei der spezifische Wert für N_B abhängig ist von dem bestimmten Blockkode, der für die Verwendung ausgewählt wurde.
Das Blockkodieren wird durch Vormultiplizieren des Informationsblocks i_K×L mit einer N×K Generatormatrix G_N×K durchgeführt (Schritt 1). Die Generatormatrix kann abgeleitet sein, basierend auf dem Satz von Polynomen, der für den ausgewählten linearen Blockkode bestimmt ist. Techniken für das Bestimmen der Polynome und für das Ableiten der Generatormatrix sind bekannt und werden hier nicht beschrieben. Da jedes Symbol in dem Informationsblock und in der Generatormatrix ein mehrere-Bits Wert sein kann, werden die Elemente per Elemente Multiplikationen und Additionen für die Matrixmultiplikation über das Galois-Feld GF (2^NB) durchgeführt, wobei N_B die Anzahl von Bits für jedes Symbol ist. Die Multiplikation der Generatormatrix mit dem Informationsblock ergibt einen N × L-kodierten Block c_N×L.
Für einen systematischen (N, K) Blockkode beinhaltet jedes Kodewort K Datensymbole und (N – K) Paritätssymbole, die durch lineare Kombinationen von den K Datensymbolen gebildet werden. Deshalb beinhaltet in dem in 2 gezeigten Beispiel der kodierte Block c_N×L K systematische Zeilen für die K Datenzeilen in dem Informationsblock i_K×L und (N – K) Paritätszeilen, die basierend auf den K Datenzeilen und der Generatormatrix generiert wurden. Jede von den L Spalten in dem kodierten Block c_N×L entspricht einem entsprechenden Kodewort.
Wie in 1 gezeigt, wird der kodierte Block c_N×L an der Übertragungseinheit weiterverarbeitet und zu der Empfangseinheit übertragen, welche dann das komplementäre Verarbeiten durchführt, um einen empfangenen Block r_N×L bereitzustellen. Jedes Symbol in dem empfangenen Block r_N×L entspricht einem Symbol in dem kodierten Block c_N×L, aber kann fehlerhaft empfangen werden aufgrund einer Verschlechterung verursacht durch den Kommunikationskanal.
An der Empfangseinheit kann jede Zeile (zum Beispiel jeder Datenrahmen) in dem empfangenen Block durch einen CRC-Tester 172 getestet werden, um zu bestimmen, ob oder ob nicht die Zeile zutreffend oder fehlerhaft empfangen wurde (Schritt 2). Wenn der CRC für eine bestimmte Zeile nicht zutrifft, dann wird die ganze Zeile als unzutreffend empfangen erachtet, auch wenn der Fehler nur in einem Symbol in der Zeile liegen kann, in mehreren Symbolen oder in allen Symbolen. In dem in 2 gezeigten Beispiel sind die Zeilen 2 und 4 von dem empfangenen Block r_N×L als gelöscht markiert, da der CRC für diese Zeilen nicht zutraf. Die gelöschten Zeilen sind durch Zeilen mit schattierten, quadratischen Kästchen angezeigt.
Unter bestimmten Umständen kann eine Zeile den CRC-Test passieren, selbst wenn sie mehrere Fehler beinhaltet. Dies kann passieren, wenn die Anzahl von Fehlern in der Zeile die Fehlererkennungseignung von dem ausgewählten CRC-Kode übersteigt und die spezifischen Werte für die Fehler derart sind, dass der CRC (zufälligerweise) zutrifft. In so einem Fall würde die Zeile (irrtümlicherweise) als zutreffend empfangen angezeigt, wenn sie tatsächlich mehrere unerkannte Symbolfehler beinhaltet. Ein Beispiel für eine derartige fehlerhafte Zeile wird durch Zeile 6 in dem empfangenen Block r_N×L gezeigt, wo die drei unerkannten Symbolfehler durch drei schwarze, quadratische Kästchen angezeigt werden.
Eine Blockdekodierungstechnik, die nur Löschungen korrigiert (aber nicht Fehler) kann wie folgt durchgeführt werden. Zuerst werden die Zeilen von der Generatormatrix G_N×K die den gelöschten Zeilen von dem empfangenen Block r_N×L entsprechen auch als gelöscht markiert (Schritt 2). In dem in 2 gezeigten Beispiel sind die Zeilen 2 und 4 von der Generatormatrix G_N×K als gelöscht markiert, wie durch die schattierten, quadratischen Kästchen in G_N×K angezeigt.
Für den nächsten Schritt in der nur-Löschung-Korrekturblockdekodierung werden jegliche K ungelöschten Zeilen von dem empfangenen Block r_N×L ausgewählt, um einen reduzierten empfangenen Block r'_K×L zu bilden und die entsprechenden K Zeilen von der Generatormatrix G_N×K werden auch ausgewählt um eine reduzierte Generatormatrix G'_K×K zu bilden (Schritt 3). In dem in 2 gezeigten Beispiel werden die ersten vier ungelöschten Zeilen (d.h. Zeilen 1, 3, 5 und 6) von dem empfangenen Block r_N×L ausgewählt, um den reduzierten empfangenen Block r'_K×L zu bilden, und die entsprechenden Zeilen 1, 3, 5 und 6 von der Generatormatrix G_N×K werden ausgewählt, um die reduzierte Generatormatrix G'_K×K zu bilden. In diesem Beispiel passiert es auch einer von den ausgewählten Zeilen (d.h. Zeile 6), dass sie unerkannte Symbolfehler beinhaltet.
Die reduzierte Generatormatrix G'_K×K wird dann invertiert, um eine invertierte (oder inverse) Generatormatrix G' –1 / K×K abzuleiten (Schritt 4). Die Matrixinversion kann in einer Art durchgeführt werden, wie sie bekannt ist. Die invertierte Generatormatrix G' –1 / K×K wird dann mit dem reduzierten empfangenen Block r'_K×L multipliziert, um eine anfängliche Abschätzung von dem Informationsblock i'_K×L abzuleiten (Schritt 4). Eine Abschätzung von dem Informationsblock î_K×L kann dann abgeleitet werden, durch Austauschen der gelöschten, systematischen Zeilen (d.h. Zeilen 2 und 4) von dem empfangenen Block r_N×L mit den entsprechenden Zeilen von dem anfänglich abgeschätzten Informationsblock i'_K×L (Schritt 5).
Wenn die Symbole in allen von den Zeilen in dem reduzierten empfangenen Block r'_K×L den zutreffenden Wert aufweisen, dann würde der abgeschätzte Informationsblock î_K×L gleich dem übertragenen Informationsblock i_K×L sein (d.h. î_K×L = i_K×L). Auf diese Art und Weise ist das Blockdekodieren geeignet, Löschungen in dem empfangenen Block r_N×L zu korrigieren unter Verwendung der redundanden Paritätszeilen (d.h. Zeilen 5 und 6), um die gelöschten, systematischen Zeilen (d.h. Zeilen 2 und 4) wiederherzustellen.
Aber wie in dem in 2 gezeigten Beispiel, verursachen die unerkannten Symbolfehler in der letzten Zeile von dem reduziert empfangenen Block r'_K×L Fehler in den entsprechenden Spalten von dem anfänglich abgeschätzten Informationsblock i'_K×L. Diese Fehler werden durch die schwarzen quadratischen Kästchen in den Spalten 4, 7 und 12 von dem anfänglich abgeschätzten Informationsblock i'_K×L dargestellt. Da die Zeilen 2 und 4 von dem empfangenen Block r_N×L gelöscht sind, werden diese Zeilen durch die entsprechenden Zeilen 2 und 4 von dem anfänglich abgeschätzten Informationsblock i'_K×L ersetzt. Wie in 2 gezeigt, wird jede von den ersetzten Zeilen so viele Symbolfehler enthalten, wie die in den fehlerhaften Zeilen. Diese Fehler würden dann dem nächsten Verarbeitungsschritt bereitgestellt.
Die 3A und B illustrieren graphisch die verschiedenen Schritte zum Durchführen von Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodierung für einen linearen Blockkode. Der Einfachheit halber verwendet die Ausführungsform in den 3A und B das selbe Beispiel, das für die 2 verwendet wurde, wobei der empfangene Block r_N×L zwei gelöschte Zeilen 2 und 4 beinhaltet und eine fehlerhafte Zeile 6 (die mehrere unerkannte Symbolfehler beinhaltet).
Eine Blockdekodierungstechnik, die Löschungen und Einzelfehler korrigiert, kann wie folgt durchgeführt werden. Anfänglich kann jede Zeile von dem empfangenen Block r_N×L durch einen CRC-Tester 172 getestet werden, um zu bestimmen, ob die Zeile zutreffend empfangen wurde, oder fehlerhaft und die Zeile wird als gelöscht markiert, wenn der CRC nicht zutrifft (Schritt 2 in 2). Eine ungelöschte systematische Zeile (zum Beispiel die erste derartige Zeile) von dem empfangenen Block r_N×L wird dann als Pseudolöschungszeile markiert (Schritt 3 in 3A) und wird wie eine gelöschte Zeile für einige von den nachfolgenden Dekodierungsschritten (d.h. Schritte 4 und 5) behandelt. Anschließend werden die Zeilen von der Generatormatrix G_N×K, die den gelöschten Zeilen von dem empfangenen Block r_N×L entsprechen auch als gelöscht markiert (Schritt 3). In dem in den 3A und 3B gezeigten Beispiel, werden die Zeilen 1, 2 und 4 von der Generatormatrix G_N×K als gelöscht markiert, wie durch die schattierten, quadratischen Kästchen angezeigt.
Für den nächsten Schritt der Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodierung werden jegliche K ungelöschten Zeilen von dem empfangenen Blocke r_N×L ausgewählt, um den reduzierten empfangenen Block r'_K×L zu bilden und die entsprechenden K Zeilen von der Generatormatrix G_N×K werden auch ausgewählt, um die reduzierte Generatormatrix G'_K×K zu bilden (Schritt 4). Für die beispielhafte Ausführungsform, die in den 3A und 3B gezeigt wird, werden die ersten vier ungelöschten Zeilen (d.h. Zeilen 3, 5, 6 und 7) von dem empfangenen Block r_N×L ausgewählt, um den reduzierten empfangenen Block r'_K×L auszuwählen und die entsprechenden Zeilen 3, 5, 6 und 7 von der Generatormatrix G_N×K werden ausgewählt, um die reduzierte Generatormatrix G'_K×K zu bilden. Für dieses Beispiel passiert es erneut, dass eine von den ausgewählten Zeilen (d.h. Zeile 6) unerkannte Symbolfehler beinhaltet.
Die reduzierte Generatormatrix G'_K×K wird dann invertiert, um eine invertierte Generatormatrix G' –1 / K×K abzuleiten (Schritt 5). Anschließend wird die invertierte Generatormatrix G' –1 / K×K mit dem reduzierten empfangenen Block r'_K×L multipliziert, um den anfänglich abgeschätzten Informationsblock i'_K×L abzuleiten (Schritt 5).
Für den nächsten Schritt in der Blockdekodierung wird die Pseudolöschungszeile (d.h. Zeile 1) mit ihrer entsprechenden Zeile in dem anfänglich abgeschätzten Informationsblock i'_K×Lverglichen (Schritt 6). Aufgrund der Matrixmultiplikation ergibt jeder Symbolfehler im reduzierten empfangenen Block r'_K×L eine komplette Spalte von Symbolfehlern in dem anfänglich abgeschätzten Informationsblock i'_K×L. Deshalb, wenn die Pseudolöschungszeile Symbol per Symbol mit der entsprechenden Zeile in dem anfänglich abgeschätzten Informationsblock i'_K×L verglichen wird, werden Fehler (d.h. unpassende Symbole) in den Spalten 4, 7 und 12 erkannt, da die Symbole an diesen Orten nicht passen.
Ein Kodewort entsprechend zu einer Spalte, die ein unpassendes Symbol enthält wird dann ausgewählt (Schritt 6). Für die beispielhafte Ausführungsform die in den 3A und 3B gezeigt wird, wird das Kodewort entsprechend zu der Spalte, die das erste unpassende Symbol enthält (d.h. Spalte 4) ausgewählt. Die Berechnung wird dann durchgeführt, um den Symbolfehler in dem ausgewählten Kodewort örtlich zu bestimmen. Die Fehlerortsbestimmung kann bestimmt werden basierend auf verschiedenen bekannten Blockdekodierungstechniken. Zum Beispiel für einen Reed-Solomon-Kode werden anfänglich von den N Symbolen Syndrome in dem Kodewort berechnet, Koeffizienten von einem Fehlerortsbestimmungspolynom σ (×) werden dann von den Syndromen berechnet und Fehlerortsbestimmer können dann von diesen Koeffizienten berechnet werden. Für die beispielhafte Ausführungsform die in den 3A und 3B gezeigt wird, ist der Symbolfehler an der sechsten Symbolposition in dem Kodewort angeordnet.
In dem nächsten Schritt wird die gesamte Zeile, wo der Symbolfehler angeordnet ist (d.h. Zeile 6) als eine gelöschte Zeile markiert und die Pseudolöschungszeile (d.h. Zeile 1) wird als eine ungelöschte Zeile markiert (Schritt 7). Die nachfolgende Blockdekodierung kann dann durchgeführt werden, wie es oben in 2 beschrieben ist. Besonders jegliche K ungelöschten Zeilen von dem empfangenen Block r_N×L (d.h. Zeilen 1, 3, 5 und 7) können ausgewählt werden, um einen neuen reduzierten empfangenen Block r''_K×L zu bilden und die entsprechenden K Zeilen von der Generatormatrix G_N×K werden auch ausgewählt, um eine neue reduzierte Generatormatrix G''_K×K zu bilden. Wie in 3 gezeigt ist, wird die Zeile mit den (vorher unerkannten) Symbolfehlern (d.h. Zeile 6) als eine gelöschte Zeile markiert und wird nicht für die Verwendung ausgewählt.
Die neue reduzierte Generatormatrix G''_K×K wird dann invertiert, um eine invertierte Generatormatrix G'' –1 / K×K abzuleiten (Schritt 8). Die invertierte Generatormatrix G'' –1 / K×K wird dann mit dem reduzierten empfangenen Block r''_K×L multipliziert, um eine neue anfängliche Abschätzung von dem Informationsblock i''_K×L abzuleiten. Die Abschätzung von dem Informationsblock î_K×L kann dann abgeleitet werden durch Ersetzen der gelöschten systematischen Zeilen (d.h. Zeilen 2 und 4) von dem empfangenen Block r_N×L mit den entsprechenden Zeilen von dem neuen anfänglich abgeschätzten Informationsblock i''_K×L (Schritt 9).
Da die Symbole in allen von den Zeilen von dem neuen reduzierten empfangenen Block r''_K×L zutreffende Werte sind, ist der abgeschätzte Informationsblock î_K×L gleich dem übertragenen Informationsblock i_K×L (d.h. î_K×L = i_K×L). In diesem Beispiel ist das Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodieren geeignet, zwei gelöschte Zeilen und eine Einzelfehlerzeile in dem empfangenen Block r_N×L zu korrigieren durch Verwendung der redundanten Paritätszeilen (d.h. Zeilen 5 und 7) um die gelöschten systematischen Zeilen (d.h. Zeilen 2 und 4) wiederherzustellen.
Grundsätzlich wird das Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodieren erzielt durch (1) die Verwendung von redundanten Paritätszeilen, um eine Abschätzung für eine ungelöschte systematische Zeile abzuleiten, (2) Vergleichen der ungelöschten systematischen Zeile mit ihrer Abschätzung um den Ort von jeglichen unpassenden Symbolen (oder Fehlern) zu bestimmen, (3) örtliches Bestimmen von einem Symbolfehler in einem Kodewort (oder Spalte) das ein unpassendes Symbol beinhaltet, (4) Markieren der gesamten Zeile, die den Symbolfehler als gelöscht enthält und (5) Durchführen von Blockdekodieren für die systematische Zeilen, basierend auf den ungelöschten Zeilen von dem empfangenen Blockkode.
Die Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodierungstechnik der vorliegenden Erfindung ist weniger rechenintensiv als konventionelle Dekodierungstechniken (teilweise weil die Fehlerortsbestimmung für nur ein Kodewort durchgeführt wird, wenn ein unerkannter Symbolfehler nachfolgend erkannt wird mit der Pseudolöschungszeile). Die Pseudolöschungszeile kann deshalb verwendet werden, um das exakte Kodewort (oder die exakte Spalte in einem zweidimensionalen Block) genau festzulegen, wo ein unerkannter Symbolfehler örtlich bestimmt wurde und der exakte Ort von dem Symbolfehler dem Kodewort (oder die exakte Zeile von dem zweidimensionalen Block) kann bestimmt werden durch Durchführen von Blockfehlerortsbestimmung auf dem Kodewort. Die Zeile, die den (vorher unerkannten) Symbolfehler beinhaltet, wird dann als gelöscht markiert und nur-Löschung-Korrekturblockdekodierung kann auf dem empfangenen Block durchgeführt werden.
Die Schritte 3 bis 6 in 3A bestimmen wirksam die bestimmte Spalte, wo ein unbestimmter Symbolfehler gefunden werden kann. Andere Schema können auch verwendet werden, um die Fehlerspalte zu bestimmen und dies ist innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung.
Außerdem muss in Schritt 6 die Pseudolöschung nicht für alle auf einmal (d.h. für die gesamte Zeile) abgeleitet werden. Stattdessen kann die Pseudolöschung jeweils für ein Symbol nach dem anderen abgeleitet werden und mit dem entsprechenden Symbol in der empfangenen Pseudolöschungszeile verglichen werden. Auf diese Weise, falls ein Fehler in einer von den ersten Spalten geortet ist, müssen die übrig gebliebenen Pseudolöschungen in der Zeile nicht mehr abgeleitet werden.
Die Ableitung von einer anfänglichen Abschätzung von dem Informationsblock i'_K×L und die Bildung von einem abgeschätzten Informationsblock Î_K×L sind konzeptionelle Schritte. Diese Schritte sind für die Beispiele in den 3A und 3B gezeigt, um ein besseres Verständnis von der Blockdekodierungstechnik bereitzustellen. Aber in der Praxis werden nur die Zeilen von i'_K×L abgeleitet, die in dem original empfangenen Block gelöscht sind.
Da nur (K + 1) gute Zeilen (oder CRC-getestete Rahmen) in einem empfangenen Block benötigt werden, um Löschung- und Einzelfehler-Dekodierung durchzuführen, ist es möglich, die Forderseite von der Empfangseinheit (zum Beispiel Empfänger/Demodulator 154, Viterbi-Dekoder 162, Ent-Verschachteler 164 und CRC-Tester 172 in 1) auszuschalten, sobald (K + 1) gute Zeilen empfangen wurden. Dies spart Energie in der Empfangseinheit.
4 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm von einem Prozess 400 zum Durchführen von Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodieren für einen linearen Blockkode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Blockkode der eine Anzahl von Kodewörtern aufweist wird anfänglich empfangen und gelöschte Zeilen in dem empfangenen Block werden bestimmt, in Schritt 412. Die gelöschten Zeilen können durch Durchführung des CRC-Tests für jede Zeile von dem empfangenen Block bestimmt werden, oder durch einige andere Techniken.
Ein Kodewort, das einer Spalte von dem empfangenen Block entspricht, das einen unerkannten Symbolfehler enthält, wird dann identifiziert, in Schritt 414. Dieser unerkannte Symbolfehler ist einer der nicht in einer gelöschten Zeile von dem empfangenen Block enthalten ist. Die Spalte kann unter Verwendung der Pseudolöschungszeile identifiziert werden, wie es oben beschrieben ist, oder durch einige andere Mittel. Der Ort von dem Symbolfehler in dem Kodewort wird dann bestimmt (zum Beispiel unter Verwendung jeglicher bekannten Technik), in Schritt 416. Die Zeile von dem empfangenen Block, die den Symbolfehler enthält, wird dann als gelöschte Zeile markiert, in Schritt 418. Das Blockdekodieren kann dann für den empfangenen Block mit der neu markierten gelöschten Zeile die den Symbolfehler enthält, durchgeführt werden, in Schritt 420.
Die 5A und 5B zeigen ein detailliertes Flussdiagramm von einem Prozess 500 zum Durchführen von Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodierung für einen (N, K) linearen Blockkode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Blockkode, der eine Anzahl von (L) Kodewörtern enthält, wird anfänglich empfangen und gelöschte Zeilen in dem empfangenen Block werden bestimmt, in Schritt 512.
Eine Bestimmung wird dann durchgeführt, ob die Anzahl von gelöschten Zeilen in dem empfangenen Block größer ist als (D – 1), in Schritt 514. Wie oben in Gleichung (1) gezeigt wurde, kann ein richtig gebildeter Blockkode geeignet sein, bis zu (D – 1) gelöschte Symbole in einem Kodewort zu korrigieren. Deshalb, falls die Anzahl der gelöschten Zeilen (D – 1) überschreitet, dann ist eine Korrektur für alle der gelöschten Zeilen nicht möglich, da die Kodedistanz überschritten wird, wie dies in Schritt 516 angezeigt ist. Dann wird der Prozess beendet.
Andernfalls, wenn die Anzahl der gelöschten Zeilen gleich oder kleiner als (D – 1) ist, dann wird eine Bestimmung durchgeführt, ob die Anzahl der gelöschten Zeilen in dem empfangenen Block größer ist als (D – 3), in Schritt 518. Wie oben im Zusammenhang mit Gleichung (1) erläutert, kann ein richtig gebildeter Blockkode geeignet sein, bis zu (D – 3) gelöschte Symbole und ein Fehlersymbol in einem Kodewort zu korrigieren. Deshalb, falls die Anzahl der gelöschten Zeilen gleich (D – 2) oder (D – 1) ist, dann ist nur-Löschungkorrektur für all die gelöschten Zeilen möglich und kann durch Starten mit Schritt 522 durchgeführt werden.
Andernfalls, falls die Anzahl von gelöschten Zeilen gleich oder weniger als (D – 3) ist, dann wird eine Bestimmung durchgeführt, ob die Anzahl von gelöschten systematischen Zeilen in dem empfangenen Block größer ist als (K – 1), in Schritt 520. Wenn eine von den systematischen Zeilen als Pseudolöschungszeile verwendet werden soll, um die Spalte von einem unerkannten Symbolfehler örtlich zu bestimmen und falls keine ungelöschte systematische Zeile verfügbar ist zur Verwendung als Pseudolöschungszeile, dann ist die nur-Löschungkorrektur für all die gelöschten Zeilen immer noch möglich und kann erneut durchgeführt werden durch Starten mit Schritt 522.
Andernfalls, wenn die Anzahl der gelöschten Zeilen gleich ist oder kleiner als (D – 3) und mindestens eine ungelöschte systematische Zeile verfügbar ist, dann kann das Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodieren auf dem empfangenen Block durchgeführt werden, startend ab Schritt 532. Grundsätzlich kann Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodieren durchgeführt werden, wenn immer möglich und nur-Löschung-Korrekturblockdekodieren kann durchgeführt werden, wenn möglich und wenn Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodierung nicht durchgeführt werden kann.
Um nur-Löschung-Korrekturblockdekodierung durchzuführen wird eine reduzierte Generatormatrix G'_K×K anfänglich gebildet, durch Auswählen von K Zeilen von der Generatormatrix G_N×K entsprechend zu jeglichen K ungelöschten Zeilen von dem empfangenen Block r_N×L, in Schritt 522. Die reduzierte Generatormatrix wird dann invertiert, in Schritt 524. Die gelöschten systematischen Zeilen von dem empfangenen Block werden dann von den entsprechenden Zeilen von einer anfänglichen Abschätzung von dem Informationsblock i'_K×L abgeleitet, welcher abgeleitet ist durch Multiplizieren der inversen Generatormatrix G' –1 / K×K mit einem reduzierten empfangenen Block r'_K×L gebildet durch K entsprechende ungelöschte Zeilen von dem empfangenen Block r_N×L, in Schritt 526. Wenn dort keine unerkannten Symbolfehler in den Zeilen in dem reduzierten empfangenen Block r'_K×L sind, dann würde der anfänglich abgeschätzte Informationsblock i'_K×L Korrekturen für all die gelöschten systematischen Zeilen in dem empfangenen Block beinhalten. Das nur-Löschung-Korrekturblockdekodieren endet dann.
Um Löschung- und Einzelfehler-Korrekturblockdekodieren durchzuführen, wird der Zeilenort von einem unbestimmten Symbolfehler in dem empfangenen Block anfänglich bestimmt. Dies kann wie folgt erzielt werden. Zuerst wird eine ungelöschte systematische Zeile (zum Beispiel die erste derartige Zeile in dem empfangenen Block) als Pseudolöschungszeile ausgewählt, in Schritt 532. Diese Zeile wird in den folgenden Schritten wie eine gelöschte Zeile behandelt, um den unerkannten Symbolfehlerort zu bestimmen. Eine reduzierte Generatormatrix G'_K×K wird dann gebildet durch auswählen von K Zeilen von der Generatormatrix G_N×K entsprechend zu jeglichen K ungelöschten Zeilen von dem empfangenen Block r_N×L, in Schritt 534. Die reduzierte Generatormatrix wird dann invertiert, in Schritt 536. Eine Abschätzung von der Pseudolöschungszeile wird dann abgeleitet durch Multiplizieren der inversen Generatormatrix G' –1 / K×K mit einem reduzierten empfangenen Block r'_K×L, gebildet durch K entsprechende ungelöschte Zeilen von dem empfangenen Block r_N×L, in Schritt 538. Da nur die Abschätzung von der Pseudolöschungszeile benötigt wird, kann die Matrixmultiplikation von G' –1 / K×K mit r'_K×L durchgeführt werden für nur eine Zeile von G' –1 / K×K (und nicht die gesamte Matrix) gegenüber allen Spalten von r'_K×L.
Die Pseudolöschungszeile wird dann mit ihrer Abschätzung verglichen, in Schritt 540. Der Vergleich kann Symbol per Symbol durchgeführt werden bis ein erstes unpassendes Symbol erkannt wird. Eine Bestimmung wird dann durchgeführt ob oder ob nicht unpassende Symbole der Pseudolöschungszeile vorhanden sind, in Schritt 542. Falls dort keine unpassenden Symbole sind, dann sind da auch keine unbestimmten Symbolfehler in dem empfangenen Block (oder da ist mehr als ein Symbolfehler in einer einzigen Spalte) und das Verfahren geht weiter mit Schritt 526, um die gelöschten systematischen Zeilen abzuleiten.
Andernfalls, falls da mindestens ein unpassendes Symbol in der Pseudolöschungszeile ist, wie in Schritt 542 bestimmt, dann sind da unerkannte Symbolfehler vorhanden in dem empfangenen Block, und der Zeilenort von diesen Fehlern wird als nächstes bestimmt in Schritt 544. Dies kann erzielt werden durch Identifizierung des Ortes von einem unpassenden Symbol (zum Beispiel das erste unpassende Symbol) in der Pseudolöschungszeile, Wiederherstellen des Kodeworts (oder der Spalte von dem empfangenen Block) das das unpassende Symbol enthält und Durchführen von Fehlerortsbestimmung an diesem Kodewort, basierend auf einer beliebigen bekannten Technik. Der Symbolfehler in dem Kodewort ist deshalb ortsbestimmt und die gesamte Zeile von dem empfangenen Block, die diesen Symbolfehler beinhaltet, wird markiert als gelöschte Zeile, in Schritt 546.
Eine Bestimmung wird dann durchgeführt ob oder ob nicht die Pseudolöschungszeile die ist, mit dem Symbolfehler, in Schritt 548. Falls die Antwort ja ist, wurde die Fehlerzeile bereits als Pseudolöschung ausgeschlossen, wenn der reduzierte empfangene Block und die reduzierte Generatormatrix gebildet wurden. Deshalb ist G' –1 / K×K zutreffend und r'_K×L beinhaltet keine unerkannten Fehler. Das Verfahren geht dann weiter mit Schritt 526, wo die gelöschten systematischen Zeilen abgeleitet werden. Andernfalls wird dann eine neue reduzierte Generatormatrix G''_K×K gebildet durch Auswählen von K Zeilen von der Generatormatrix G_N×K entsprechend zu jeglichen K Zeilen von dem empfangenen Block r_N×L die noch ungelöscht sind, in Schritt 550. Die neue reduzierte Generatormatrix wird dann invertiert, in Schritt 552.
Das Verfahren geht dann weiter mit Schritt 526, wo die gelöschten systematischen Zeilen von dem empfangenen Block abgeleitet werden von den entsprechenden Zeilen von der neuen anfänglichen Abschätzung von dem Informationsblock i''_K×L, welcher abgeleitet ist durch Multiplizieren der neuen inversen Generatormatrix G'' –1 / K×K mit einem neuen reduzierten empfangenen Block r''_K×L gebildet durch K entsprechende ungelöschte Zeilen von dem empfangenen Block r_N×L.
Verschiedene Modifizierung von dem Verfahren welches in 5 gezeigt wird, können gemacht werden. Zum Beispiel ist es möglich, die Schritte 532 bis 546 mehrere Male zu wiederholen, um mehrere Fehlerzeilen zu bestimmen.
Die Blockdekodierungstechnik von der Erfindung kann vorteilhafterweise verwendet werden für einen verketteten Kode, bestehend aus einem Fehlererkennungskode und einem Blockkode. Die Fehlererkennungskodierung kann durchgeführt werden in einer (zum Beispiel horizontalen) Dimension von einem Informationsblock und die Blockkodierung kann durchgeführt werden in der anderen (zum Beispiel vertikalen) Dimension von dem Informationsblock. Die erfinderische Blockdekodierungstechnik kann verwendet werden, um Fehler zu identifizieren und Orte von Fehlern zu bestimmen, bei denen die Fehlerbestimmungsdekodierung fehlschlägt diese zu fassen und die Symbolfehler von dem Blockdekodierungsverfahren zu entfernen. Deshalb kann die erfinderische Blockdekodierungstechnik Probleme verbessern, die durch die Fehler verursacht werden, Fehler zu bestimmen, die nicht durch konventionelle Blockdekodierungstechnik gelöst werden können, die nur-Löschung und nicht Fehler korrigieren können.

Das erfinderische Blockdekodieren, wie es hierin beschrieben ist, ist bezüglich der Rechenzeit effizient und kann gut geeignet sein für eine softwarebasierte Implementierung, die auf einem Mikroprozessor ausgeführt wird. Um die rechenmäßige Effizienz größenmäßig zu bestimmen, wird die Anzahl von Multiplizieranhäufungsvorgängen durchgeführt von einigen von den Schritten in den Flussdiagrammen in 5A und 5B unten bereitgestellt:

Schritte	Anzahl der Multiplizieranhäufungsvorgänge
524, 536, 552,	K P 2 / sys (für jeden Schritt)
538	K L
544	(P + 2)(N – 1) + P(P + 1) + 1 (für Reed-Solomon-Kode)
526	K L P_sys

wobei
N die Kodewortlänge ist;
K die Anzahl von Informationssymbolen in einem Kodewort ist;
R die Anzahl von Paritätssymbolen ist (d.h. R = N – K);
L die Anzahl der Kodewörter pro kodiertem Block ist;
P die Anzahl der gelöschten Zeilen in dem empfangenen Block ist; und
P_sys die Anzahl der gelöschten systematischen Zeilen in dem empfangenen Block ist.

Die erfinderische Blockdekodierungstechnik, die hierin beschrieben wird, kann verwendet werden für verschiedene Kommunikations- und Datenübertragungssysteme. Diese Technik kann beispielsweise vorteilhaft verwendet werden für drahtlose Kommunikationssysteme wie zum Beispiel CDMA, FDMA und TDMA-Systeme. Darüber hinaus können die Kodierungstechniken, die hierin beschrieben werden, implementiert werden in einem Terminal (zum Beispiel einer drahtlosen Einrichtung wie beispielsweise ein cellulares Telefon) für die Abwärtsverbindung (d.h. die Vorwärtsverbindung) oder an einer Basisstation oder an einem Zugangspunkt für die Aufwärtsverbindung (d.h. die Rückwärtsverbindung) in einem drahtlosen Kommunikationssystem.
Wie oben beschrieben, können die erfinderischen Blockdekodierungstechniken, die hierin beschrieben sind, mit Hilfe von verschiedenen Mitteln implementiert werden. Beispielsweise können diese Techniken in Hardware, Software oder in einer Kombination hiervon implementiert werden. Für eine Hardwareimplementierung können die Elemente, die verwendet werden um einiges oder alles von dem Blockdekodieren zu implementieren implementiert werden in eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASICs), digitale Signalprozessoren (DSPs), digitale Signalprozessoreinheiten (DSPDs), programmierbare Logikeinheiten (PLDs), Feldprogrammierbare Gatteranordnungen (FPGAs), Prozessoren, Controller, Mikrocontroller, Mikroprozessoren, anderen elektronischen Einheiten bestimmt die hierin beschriebenen Funktionen durchzuführen oder eine Kombination davon. Die Hardware (zum Beispiel ein ASIC oder ein DSP) kann eine oder mehrere funktionale Einheiten beinhalten, die gemeinsam die oben beschriebene Verarbeitung durchführen, um das erfinderische Blockdekodieren zu implementieren. Zum Beispiel eine Einheit kann bereitgestellt werden, um die teilweise Fehlererkennung (zum Beispiel CRC-Tester 172) durchzuführen, eine andere Einheit kann bereitgestellt werden, um die spaltenweise Blockdekodierung (zum Beispiel Blockdekoder 174) durchzuführen usw..
Für eine Softwareimplementierung können die erfinderischen Blockdekodierungstechniken mit Modulen (zum Beispiel Verfahren, Funktionen usw.) implementiert werden, die die hierin beschriebenen Funktionen durchführen. Die Softwarekodes können in einer Speichereinheit (zum Beispiel Speicher 182 in 1) gespeichert werden und ausgeführt durch einen Prozessor (zum Beispiel Controller 180). Die Speichereinheit kann implementiert werden in den Prozessor oder außerhalb des Prozessors, wobei in dem Fall der Speicher kommunikativ an den Prozessor gekoppelt sein kann über verschiedene Mittel, wie sie bekannt sind.
Die vorgehende Beschreibung von den offenbarten Ausführungsformen ist bereitgestellt um dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung zu machen oder zu verwenden. Verschiedene Modifizierungen von diesen Ausführungsformen sind dem Fachmann leicht ersichtlich und die allgemeinen Prinzipien die hierin beschrieben werden können auch an anderen Ausführungsformen angewendet werden ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Deshalb ist es nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf die hierin gezeigten Ausführungsformen zu beschränken, aber es wird der Schutzbereich bewilligt, der konsistent ist mit den angehängten Ansprüchen.

Claims

Ein Verfahren zum Durchführen von Blockdekodierung an einem empfangenen Block von Symbolen, der vorher mit einem (N, K) linearen Blockkode spaltenweise kodiert wurde und mit einem Fehlererkennungskode zeilenweise kodiert wurde, aufweisend: Erkennen eines Kodeworts entsprechend einer Spalte von dem empfangenen Block, wo ein Symbolfehler unerkannt von dem Fehlererkennungskode angeordnet ist; Bestimmen eines Ortes von dem unerkannten Symbolfehler in dem Kodewort; Markieren einer Zeile von dem empfangenen Block enthaltend den unerkannten Symbolfehler als eine gelöschte Zeile; und Durchführen von Blockdekodierung für den empfangenen Block mit der markierten, gelöschten Zeile.
Das Verfahren von Anspruch 1, weiter aufweisend: Herleiten einer Abschätzung von einer ungelöschten, systematischen Zeile von dem empfangenen Block; Vergleichen der ungelöschten, systematischen Zeile mit ihrer Abschätzung; und Erkennen eines Ortes von einem unpassenden Symbol zwischen der ungelöschten, systematischen Zeile und ihrer Abschätzung und wobei das Kodewort identifiziert wird als entsprechend zu der Spalte, die das unpassende Symbol enthält.
Das Verfahren von Anspruch 2, wobei die Abschätzung von der ungelöschten, systematischen Zeile hergeleitet wird durch Markieren der ungelöschten, systematischen Zeile als eine gelöschte Zeile; Bilden eines reduzierten empfangenen Blocks aufweisend K ungelöschte Zeilen von dem empfangenen Block; und Multiplizieren einer invertierten Generatormatrix für die K ungelöschten Zeilen mit dem reduzierten empfangenen Block.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei der Ort von dem unerkannten Symbolfehler in dem Kodewort bestimmt ist durch Durchführen von Fehlerortsbestimmung an dem Kodewort basierend auf einem bestimmten Blockdekodierungsschema.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei das Durchführen der Blockdekodierung beinhaltet Bilden eines reduzierten empfangenen Blocks aufweisend K ungelöschte Zeilen von dem empfangenen Block; Bilden einer reduzierten Generatormatrix aufweisend K Zeilen von einer Generatormatrix entsprechend den K ungelöschten Zeilen; Invertieren der reduzierten Generatormatrix; und Multiplizieren der invertierten Generatormatrix mit dem reduzierten empfangenen Block.
Das Verfahren von Anspruch 1 oder 2, weiter aufweisend: Markieren jeder Zeile von dem empfangenen Block als entweder eine gelöschte Zeile oder als eine ungelöschte Zeile bis mindestens (K + 1) ungelöschte Zeilen gefunden wurden.
Das Verfahren von Anspruch 6, wobei jede Zeile als eine gelöschte Zeile oder als eine ungelöschte Zeile markiert wird, basierend auf einem Ergebnis eines zyklischen Redundanzprüfungs-(Cyclic Redundancy Check, CRC)Tests.
Das Verfahren von Anspruch 1, weiter aufweisend: Bestimmen der Anzahl der gelöschten Zeilen in dem empfangenen Block.
Das Verfahren von Anspruch 8, weiter aufweisend: Durchführen einer nur-Löschung-Korrektur-Blockdekodierung wenn die Anzahl der gelöschten Zeilen gleich (D – 2) oder (D – 1) ist.
Das Verfahren nach Anspruch 8, weiter aufweisend: Durchführen von Löschung- und Fehler-Korrektur-Blockdekodierung, wenn die Anzahl der gelöschten Zeilen kleiner oder gleich (D – 3) ist.
Das Verfahren nach Anspruch 10, weiter aufweisend: Bestimmen der Anzahl der gelöschten systematischen Zeilen in dem empfangenen Block; und Durchführen von Löschung- und Fehler-Korrektur-Blockdekodierung wenn die Anzahl von den gelöschten systematischen Zeilen kleiner oder gleich (K – 1) ist.
Das Verfahren von Anspruch 8, weiter aufweisend: Verkünden eines Fehlers, wenn die Anzahl der gelöschten Zeilen (D – 1) überschreitet.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei der (N, K) lineare Blockkode ein Reed-Solomon-Kode ist.
Ein Computerprogrammprodukt verkörpert auf einem computerlesbaren Medium zum Speichern des Kodes von dem Programm, zum Durchführen von Blockdekodierung an einem empfangenen Block von Symbolen, die vorher mit einem (N, K) linearen Blockkode spaltenweise kodiert wurden und mit einem Fehlererkennungskode zeilenweise kodiert wurden, aufweisend Kodes zum Ausführen der Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 5, wenn das Programm auf einem Computer betrieben wird.
Eine Dekodierungsvorrichtung aufweisend: Mittel zum Markieren jeder Zeile von einem empfangenen Block, der vorher mit einem (N, K) linearen Blockkode spaltenweise kodiert wurde und mit einem Fehlererkennungskode zeilenweise kodiert wurde, entweder als gelöschte Zeile oder als ungelöschte Zeile bis mindestens (K + 1) ungelöschte Zeilen gefunden wurden; Mittel zum Erkennen eines Kodeworts entsprechend einer Spalte von dem empfangenen Block wo ein Symbolfehler unerkannt von dem Fehlererkennungskode angeordnet ist; Mittel zum Bestimmen eines Ortes, von dem unerkannten Symbolfehler in dem Kodewort; Mittel zum Markieren einer Zeile von dem empfangenen Block enthaltend den unerkannten Symbolfehler als eine gelöschte Zeile; und Mittel zum Durchführen von Blockdekodierung für den empfangenen Block mit der markierten, gelöschten Zeile.
Die Dekodierungsvorrichtung von Anspruch 15, weiter aufweisend: Mittel zum Herleiten einer Abschätzung von einer ungelöschten, systematischen Zeile von dem empfangenen Block; Mittel zum Vergleichen der ungelöschten, systematischen Zeile mit ihrer Abschätzung; und Mittel zum Erkennen eines Ortes von einem unpassenden Symbol zwischen der ungelöschten, systematischen Zeile und ihrer Abschätzung, und wobei das Kodewort mit dem unerkannten Symbolfehler als entsprechend zu der Spalte die das unpassende Symbol enthält erkannt wird.
Die Dekodierungsvorrichtung von Anspruch 16, wobei die Mittel zum Durchführen von Blockdekodierung umfassen: Mittel zum Markieren der ungelöschten, systematischen Zeile als eine gelöschte Zeile; Mittel zum Bilden eines reduzierten empfangenen Blocks, aufweisend K ungelöschte Zeilen von dem empfangenen Block; und Mittel zum Multiplizieren einer invertierten Generatormatrix für die K ungelöschten Zeilen mit dem reduzierten empfangenen Block.
Die Dekodierungsvorrichtung von Anspruch 15, wobei die Mittel zum Durchführen von Blockdekodierung beinhalten: Mittel zum Bilden eines reduzierten empfangenen Blocks, aufweisend enthaltend K ungelöschte Zeilen von dem empfangenen Block; Mittel zum Bilden einer reduzierten Generatormatrix aufweisend K Zeilen von einer Generatormatrix entsprechend den K ungelöschten Zeilen; Mittel zum Invertieren der reduzierten Generatormatrix; und Mittel zum Multiplizieren der invertierten Generatormatrix mit dem reduzierten empfangenen Block.
Die Dekodierungsvorrichtung von Anspruch 15, wobei das Mittel zum Markieren jeder Zeile geeignet ist, jede Zeile als eine gelöschte Zeile oder als eine ungelöschte Zeile zu markieren, basierend auf einem Ergebnis eines zylindrischen Redundanzprüfungs-(Cyclic Redundancy Check, CRC)tests.
Die Dekodierungsvorrichtung von Anspruch 15, wobei der (N, K) lineare Blockkode ein Reed-Solomon-Kode ist.
Die Dekodierungsvorrichtung von Anspruch 15, aufweisend eine digitale Signalprozessoreinheit (Digital Signal Processor Device, DSPD), wobei das Mittel zum Markieren jeder Zeile in einer ersten Einheit angeordnet ist und das Mittel zum Erkennen, das Mittel zum Bestimmen, das Mittel zum Markieren einer Zeile und das Mittel zum Durchführen in einer zweiten Einheit angeordnet sind.
Die Dekodierungsvorrichtung von Anspruch 15, aufweisend eine digitale Signalprozessoreinheit (Digital Signal Processor Device, DSPD) und einen Speicher kommunikativ gekoppelt mit der digitalen Signalprozessoreinheit.
Eine Empfangseinheit in einem drahtlosen Kommunikationssystem, aufweisend: einen Empfänger geeignet ein empfangenes Signal zu verarbeiten und Datenproben bereitzustellen; einen Demodulator geeignet zum Verarbeiten der Datenproben, um einen empfangenen Block von Symbolen bereitzustellen; und eine Dekodiervorrichtung von Anspruch 15.
Die Empfangseinheit von Anspruch 23, weiter aufweisend: einen Dekodierer geeignet zum Empfangen und zum Dekodieren demodulierter Daten von dem Demodulator in Übereinstimmung mit einem be stimmten Faltungsdekodierungsschema, um den empfangenen Block von Symbolen bereitzustellen.