專(zhuān)利名稱(chēng)：衛(wèi)星應(yīng)用中使用乘積碼對(duì)信元進(jìn)行編碼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。更具體地，本發(fā)明涉及一個(gè)允許通過(guò)乘積碼對(duì)數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行編碼的方法，其中乘積碼使用了特殊系列的行代碼和列代碼。本發(fā)明尤其適用于ATM信元編碼。
乘積碼是一種對(duì)例如無(wú)線(xiàn)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的已知編碼形式。

圖1和2示出了乘積編碼的原理。
這里我們考慮一個(gè)由90個(gè)要編碼的數(shù)據(jù)位構(gòu)成的數(shù)據(jù)模塊，其中這些數(shù)據(jù)位被編號(hào)為d1至d90。這些數(shù)據(jù)位被組織成圖1所示的陣列，該陣列包括k1個(gè)行和k2個(gè)列，其中k1＝9并且k2＝10。乘積碼編碼包括對(duì)k1個(gè)行中的各個(gè)行使用一個(gè)第一模塊編碼(已知為一個(gè)行碼)以便得到編號(hào)為dli(圖2)并且對(duì)應(yīng)于k1個(gè)行中的各個(gè)行的編碼的附加位。例如，數(shù)據(jù)位dl1，dl2和dl3對(duì)應(yīng)于對(duì)數(shù)據(jù)位d1至d10的編碼。在這種情況下，n2＝13表示在使用第一模塊編碼后的總列數(shù)，并且n2-k2＝3表示因使用第一模塊編碼而產(chǎn)生的附加列的個(gè)數(shù)。根據(jù)所使用的模塊編碼，產(chǎn)生了k1*(n2-k2)個(gè)附加位。這些位被放在導(dǎo)出其本身的各個(gè)位的后面，從而產(chǎn)生一個(gè)k1行n2列的陣列。
在這個(gè)第一編碼操作后，對(duì)n2列進(jìn)行第二種模塊編碼(標(biāo)記為列編碼)以便產(chǎn)生(n1-k1)*n2個(gè)附加位。這樣，在圖2中，通過(guò)對(duì)k2個(gè)列進(jìn)行編碼產(chǎn)生了20個(gè)附加位dci，并且通過(guò)對(duì)(n2-k2)個(gè)列進(jìn)行編碼又產(chǎn)生了6個(gè)附加位dlci。在這種情況下n1的值等于11并且n1-k1＝2。例如，對(duì)圖1的陣列中的第一列的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼產(chǎn)生了附加位dc1和dc2。
根據(jù)行和列的參數(shù)(n1，k1)和(n2，k2)定義一個(gè)乘積碼。一個(gè)乘積碼的效率r等于構(gòu)成該乘積碼的行碼的效率和列碼的效率的乘積。在這種情況下其效率為r=k1*k2n1*n2]]>
模塊編碼的另一個(gè)特征是其糾錯(cuò)容量t。糾錯(cuò)容量直接取決于有關(guān)模塊編碼的最小漢明距離dmin。
具體地t=[dmin-12]]]>其中[x]表示x的整數(shù)部分。
在現(xiàn)有技術(shù)中，乘積碼被專(zhuān)門(mén)用于ATM信元編碼。對(duì)于這種短信元，有必要使用適當(dāng)?shù)木幋a；事實(shí)表明卷積碼或Reed Solomon碼不適合對(duì)ATM信元進(jìn)行編碼并且只能提供普通的性能。
法國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)F(tuán)R 2 769 776描述了一個(gè)對(duì)包括一個(gè)第一區(qū)和一個(gè)第二區(qū)的數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行編碼的方法。該方法包括對(duì)定義如下的數(shù)據(jù)模塊使用一個(gè)乘積碼-對(duì)數(shù)據(jù)模塊的第一區(qū)使用一個(gè)第一模塊編碼；-對(duì)數(shù)據(jù)模塊的第二區(qū)使用一個(gè)第二模塊編碼；-對(duì)通過(guò)在與前兩個(gè)碼垂直的方向上進(jìn)行前兩次編碼操作所得到的數(shù)據(jù)使用一個(gè)第三模塊編碼。
對(duì)于乘積碼，通常的慣例是使用一個(gè)糾錯(cuò)容量t＝1的行碼和一個(gè)具有相同糾錯(cuò)容量t＝1的列碼。這種慣例的缺點(diǎn)是無(wú)論選擇什么樣的碼，所得到的乘積碼的效率總是大于0.5。不幸的是，對(duì)于衛(wèi)星通信，為了在發(fā)送所需的功率和發(fā)送所占的帶寬之間得到很好的平衡，期望碼效率盡可能接近0.5。
本發(fā)明的一個(gè)具體目標(biāo)是設(shè)計(jì)出能夠得到適用于衛(wèi)星傳輸?shù)木幋a速率的行碼和列碼系列。
更準(zhǔn)確地講，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是確定出一個(gè)糾錯(cuò)乘積碼系列和構(gòu)成該系列的行碼和列碼系列，使得在應(yīng)用于短信元時(shí)得到接近0.5的乘積碼效率。為了選擇符合本發(fā)明目標(biāo)的碼，有必要滿(mǎn)足以下條件{r=k1*k2n1*n2≈0.5----(2)k1*k2≥Icell----(1)]]>其中Icell是信元中的位數(shù)。
條件(1)表示使用乘積碼的數(shù)據(jù)模塊所具有的最小信元長(zhǎng)度，其中包括附加位，尤其是那些在本描述中被稱(chēng)作“填充”位，不屬于信元但被加到數(shù)據(jù)模塊中以便填充為使用乘積碼所需的信息量的位。最好使用參數(shù)k1和k2的乘積接近Icell的乘積碼。
條件(2)表明行碼的效率與列碼的效率的乘積必須接近0.5以便提供適用衛(wèi)星傳輸?shù)木幋a。
最好不發(fā)送任何被加入以構(gòu)成使用乘積碼所必須的信息量的填充位。這個(gè)方法最終縮短了乘積碼。解碼器知道需要加入以便對(duì)接收的位序列正確解碼的非發(fā)送序列。在這種情況下由下式確定條件(2)r=Icelln1*n2-(k1*k2-Icell)≈0.5---(2)]]>并且為了精細(xì)調(diào)整碼效率，可以通過(guò)對(duì)乘積碼使用一種“碼穿孔”方法來(lái)避免發(fā)送某些冗余位，省略的數(shù)量為npunct。在這種情況下，由下式確定條件(2)r=Icelln1*n2-(k1*k2-Icell)-npunct≈0.5----(2)]]>通過(guò)一個(gè)利用乘積碼對(duì)由位構(gòu)成的信元進(jìn)行編碼方法可以實(shí)際這些和其它目標(biāo)，假定為了進(jìn)行編碼以陣列的形式表示信元，并且該編碼特別包括1)對(duì)包含信元的陣列的一個(gè)維(行或列)使用一個(gè)第一二進(jìn)制線(xiàn)性模塊編碼；2)對(duì)包含信元的陣列的另一個(gè)維(列或行)使用一個(gè)第二二進(jìn)制線(xiàn)性模塊編碼。
所使用的線(xiàn)性模塊編碼滿(mǎn)足以下原則其中的一個(gè)具有糾正一個(gè)差錯(cuò)的容量(t＝1)而其它的編碼具有糾正兩個(gè)差錯(cuò)的容量(t＝2)。
有利的是，二進(jìn)制線(xiàn)性模塊編碼對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)度為n并且維數(shù)為k的BCH編碼，上述BCH編碼屬于下面編碼系列中的任何一個(gè)(n，k)，(n，k-1)，(n+1，k)，(n-s，k-s)，或(n-s，k-1-s)和(n+1-s，k-s)，其中k，n，s是整數(shù)并且s＜k，上述BCH編碼定義了上述原則。
本發(fā)明的方法最好包括在進(jìn)行步驟b)之前交叉在步驟a)期間得到的數(shù)據(jù)。
通過(guò)下面以非限制圖解方法并且參照附圖對(duì)一個(gè)最優(yōu)實(shí)現(xiàn)所進(jìn)行的描述可以理解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，其中-圖1和2示出了乘積碼的原理；-圖3示出了一個(gè)本發(fā)明的，用于對(duì)ATM信元進(jìn)行編碼的乘積碼的例子；-圖4示出了本發(fā)明的BCH編碼系列的效率特征。
結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)對(duì)圖1和2進(jìn)行描述。
在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)中，用于構(gòu)成乘積碼的行碼和列碼是(n，k)BCH二進(jìn)制編碼，其(n+1，k)擴(kuò)展碼，(n，k-1)刪除碼和(n-s，k-s)，(n-s，k-1-s)，(n+1-s，k-s)縮短了這些編碼，其中k，n，s是整數(shù)并且s＜k。
通過(guò)在一個(gè)具有奇數(shù)最小漢明距離的BCH編碼的各個(gè)碼字中增加一個(gè)校驗(yàn)位可以得到擴(kuò)展碼。換言之，其生成多項(xiàng)式g(x)不包含系數(shù)(x+1)。通過(guò)以g(x)為其生成多項(xiàng)式的BCH編碼可以得到刪除碼，其中g(shù)(x)不包含系數(shù)(x+1)。通過(guò)新的生成多項(xiàng)式(x+1)*g(x)可以得到刪除碼。
下面術(shù)語(yǔ)BCH編碼被用于任何上述變形。
構(gòu)成本發(fā)明的乘積碼的一對(duì)編碼包括糾錯(cuò)容量t＝1的(26，32)擴(kuò)展BCH編碼和糾錯(cuò)容量t＝2的(21，32)擴(kuò)展BCH編碼。在Mac GrawHill出版，Jone G.Proakis著作，標(biāo)題為“數(shù)字通信”一書(shū)的第二版第437頁(yè)中列出了基本的BCH編碼及其糾錯(cuò)容量。
圖3示出了一個(gè)ATM信元(31)，該信元包括424個(gè)為了進(jìn)行編碼被排列成21行乘26列的陣列的位，其中t＝2的(32，21)BCH編碼被選作行碼，而t＝1的(32，26)BCH編碼被選作列碼。也可以考慮互換行碼和列碼。把ATM信元排列成陣列的方法是從左到右順序填充第一行，接著填充第二行，依次類(lèi)推，直到信元的所有位均被排入陣列。在這種情況下，前16行被完全填充ATM信元的位，第17個(gè)信元包含ATM信元的最后8個(gè)位。陣列(32)的其它位置可以被填充不需要發(fā)送的隨機(jī)填充位，這樣便縮短了乘積碼長(zhǎng)度。由于簡(jiǎn)單，前面描述了這種排列方法，但如果假定解碼裝置可以區(qū)分ATM信元的位和任意填充位或穿孔位，并且可以在進(jìn)行解碼后能夠正確重構(gòu)ATM信元，完全可以定義其它的排列方法。
基于(32，26)BCH行碼和(32，21)BCH列碼的乘積碼的效率為r=26*2132*32=0.53]]>圖4由圖4a，4b，4c，4d，4e和4f構(gòu)成并且示出了構(gòu)成乘積碼的碼對(duì)的特征。應(yīng)當(dāng)成對(duì)(4a，4b)，(4c，4d)，(4e，4f)參看這些圖例，其中每對(duì)示出了具體的行碼和列碼系列的模擬結(jié)果。
在圖中，X方向表示行碼的縮減值，Y方向表示列碼的縮減值。對(duì)于行碼和列碼的各種組合，圖4a，4c和4e中的方向Z1給出了編碼產(chǎn)生的碼位的數(shù)量，而圖表4b，4d和4f的Z2方向給出了編碼的效率。
對(duì)于圖表對(duì)(4a，4b)，通過(guò)縮減(32，26)BCH碼導(dǎo)出行碼和列碼，這些編碼均具有糾錯(cuò)容量t＝1。在這種情況下涉及的各個(gè)編碼的效率的伸縮范圍大約為0.55至0.65。
對(duì)于圖表對(duì)(4c，4d)，通過(guò)縮減(32，21)BCH碼導(dǎo)出行碼和列碼，這些編碼均具有糾錯(cuò)容量t＝2。在這種情況下涉及的各個(gè)編碼的效率的伸縮范圍大約為0.30至0.45。
對(duì)于圖表對(duì)(4e，4f)，通過(guò)縮減(32，26)BCH碼導(dǎo)出行碼，這些編碼均具有糾錯(cuò)容量t＝1，并且通過(guò)縮減(32，21)BCH碼導(dǎo)出列碼，這些編碼均具有糾錯(cuò)容量t＝2。在這種情況下涉及的各個(gè)編碼的效率的伸縮范圍大約為0.45至0.52。
通過(guò)各種圖表可以發(fā)現(xiàn)，與均具有糾錯(cuò)容量t＝1的編碼，圖表4a和4b，和均具有糾錯(cuò)容量t＝2的編碼，圖表4c和4d相比，一個(gè)編碼的糾錯(cuò)容量t＝1而另一個(gè)編碼的糾錯(cuò)容量t＝2的編碼組合，即圖表4e和4f，對(duì)衛(wèi)星發(fā)送的ATM信元進(jìn)行編碼的條件(1)和(2)得到更好的滿(mǎn)足。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)乘積碼對(duì)信元進(jìn)行編碼的方法，上述信元被含在一個(gè)陣列中，該陣列的行和列均表示上述陣列的一個(gè)維，該方法包括-對(duì)上述表格的一個(gè)維使用一個(gè)第一二進(jìn)制線(xiàn)性模塊編碼；-對(duì)上述陣列的另一個(gè)維使用一個(gè)第二二進(jìn)制線(xiàn)性模塊編碼；通過(guò)其糾錯(cuò)容量表示上述二進(jìn)制線(xiàn)性模塊編碼；該方法的特征在于上述二進(jìn)制線(xiàn)性模塊編碼中的一個(gè)具有糾正一個(gè)差錯(cuò)的容量，而上述二進(jìn)制線(xiàn)性模塊編碼中的另一個(gè)具有糾正二個(gè)差錯(cuò)的容量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述二進(jìn)制線(xiàn)性模塊編碼是BCH模塊編碼或其導(dǎo)出編碼，其中一個(gè)具有糾正一個(gè)差錯(cuò)的容量，而另一個(gè)具有糾正二個(gè)差錯(cuò)的容量。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于被應(yīng)用于上述信元的上述乘積碼具有接近0.5的效率。
4.如權(quán)利要求1-3中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于上述信元被編碼成ATM信元。
5.如權(quán)利要求1-4中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于通過(guò)一個(gè)包含衛(wèi)星的通信系統(tǒng)發(fā)送上述信元。
6.如權(quán)利要求1-5中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于包含上述信元的上述陣列也包含其它填充位。
7.如權(quán)利要求1-5中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于包含上述信元的上述陣列也包含其它穿孔位。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)通過(guò)乘積碼對(duì)短信元進(jìn)行編碼,從而在衛(wèi)生傳輸環(huán)境內(nèi)所需的發(fā)送器功率和帶寬之間得到良好的折衷的方法。根據(jù)本發(fā)明,構(gòu)成乘積碼的行碼和列碼均為以這樣的方式選出的二進(jìn)制線(xiàn)性模塊編碼,即其中的一個(gè)具有糾正一個(gè)差錯(cuò)的容量而另一個(gè)具有糾正兩個(gè)差錯(cuò)的容量。
文檔編號(hào)H03M13/29GK1277494SQ0011814
公開(kāi)日2000年12月20日 申請(qǐng)日期2000年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月11日
發(fā)明者發(fā)彼恩·布達(dá), 埃曼紐爾·利莫斯 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾公司