專利名稱:對數(shù)據(jù)進行編碼的方法和發(fā)射機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種對數(shù)據(jù)進行編碼的方法,其中將編碼信號用于對數(shù)據(jù)符號進行編碼,所述編碼信號包括正交分量和誤差分量,其中通過所述編碼來得到根據(jù)所述數(shù)據(jù)符號和所述編碼信號的發(fā)送信號,其中優(yōu)選地根據(jù)方程S(f)=Σn=1Ndnψn(f)]]>得到該發(fā)送信號,其中ψn(f)是編碼信號,并且N是待編碼的數(shù)據(jù)符號(d1,d2,...,dN)的數(shù)目。
本發(fā)明還涉及包括一種發(fā)射機,包括用于對數(shù)據(jù)符號進行編碼以便根據(jù)所述數(shù)據(jù)符號和編碼信號得到發(fā)送信號的裝置。
背景技術(shù):
前述類型的編碼方法可以應(yīng)用于當前的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中,并且與該編碼信號有關(guān)的正交性條件可以用于對之前已這樣編碼的數(shù)據(jù)進行解碼。
更具體地說,這種編碼方法例如可以用于正交碼分復(fù)用(OCDM)系統(tǒng)和正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)中。
發(fā)明內(nèi)容
在計算機系統(tǒng)上實現(xiàn)上述編碼方法時,由于計算機系統(tǒng)的有限精度,會將不期望的誤差分量引入到編碼信號中,導(dǎo)致對編碼信號值的錯誤數(shù)據(jù)表示。這一誤差分量例如可以由對編碼信號的單獨的期望正交分量的加數(shù)來表示,并且就整個編碼信號即正交分量和誤差分量的和而言,這一誤差分量會導(dǎo)致違背正交性條件。也就是說,整個編碼信號不再滿足所述正交性條件。
編碼信號例如可以表示為
ψn(f)=ψ0n(f)+Δψn(f)其中ψ0n(f)表示正交分量,Δψn(f)表示所述編碼信號的誤差分量。
在傳輸系統(tǒng)和/或通信系統(tǒng)中采用這種現(xiàn)有技術(shù)的編碼方法和信號會引起符號間干擾(縮寫ISI),其中ISI的絕對值對應(yīng)于對各個正交性條件的違背程度。
考慮到當前編碼方法的這些缺點,本發(fā)明的一個目的是提供一種對數(shù)據(jù)進行編碼的能避免ISI的改進方法。
根據(jù)本發(fā)明,通過確定校正函數(shù)并且通過將所述校正函數(shù)應(yīng)用于所述發(fā)送信號以便得到校正的發(fā)送信號,可以用上述類型的編碼方法實現(xiàn)這一目的。
因此,可以減小甚至消除ISI,在對本發(fā)明的校正的發(fā)送信號進行解碼時,這可以減小誤差。
根據(jù)本發(fā)明的有利的實施例,可以優(yōu)選地通過對所述發(fā)送信號加上和/或減去所述校正函數(shù)來執(zhí)行應(yīng)用校正函數(shù)的所述步驟,這只需要很少的計算資源并且這不會引入更多的不必要的誤差例如數(shù)字誤差。還可以通過乘法將校正函數(shù)應(yīng)用于發(fā)送信號。然而,在這種情況下,確定校正函數(shù)的方法有可能比對發(fā)送信號加上校正函數(shù)的方法更復(fù)雜。
本發(fā)明的又一個有利的實施例的特征在于根據(jù)編碼信號、特別是根據(jù)編碼信號(ψn(f))的誤差分量(Δψn(f))來確定所述校正函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的實施例,所述方法的特征在于根據(jù)對應(yīng)于當對所述數(shù)據(jù)符號進行編碼時出現(xiàn)的符號間干擾(ISI)的ISI項來確定所述校正函數(shù)。優(yōu)選地,確定所述校正函數(shù)以便使ISI項最小化。
本發(fā)明的再一個有利的實施例的特征在于所述編碼信號ψn(f)的所述正交分量ψ0n(f)滿足正交性條件,特別是正交性條件∫-∞+∞dfψn0(f)Hk(f)=χkδnk]]>其中k,n=1,...,N,其中Hk(f)是k階Hermite(埃爾米特)多項式,xk是已知常數(shù),并且其中δnk是Kronecker(克羅內(nèi)克)符號。
Hermite多項式可以寫作Hk(f)=(-1)kef2dndfne-f2]]>根據(jù)本發(fā)明的又一個有利的實施例,還可以采用任意其他的一組正交函數(shù)而不采用Hermite多項式來分別定義編碼信號或其正交分量。當然,在這種情況下,必須使用適合于各個編碼信號的相應(yīng)正交性條件。
根據(jù)本發(fā)明的又一個有利的實施例,根據(jù)方程ϵk=∫-∞+∞dfHk(f)Σn=1NdnΔψn(f)]]>來得到ISI項εk,其中Hk(f)是k階Hermite多項式,Δψn(f)是所述誤差分量,并且其中ξ(f)=Σn=1NdnΔψn(f)]]>構(gòu)成所述校正函數(shù)。
本發(fā)明的目的的另一個解決方案由根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)射機給出。
在下面的詳細說明中參考附圖描述了本發(fā)明的其他應(yīng)用、特征和優(yōu)點,其中圖1a描述了對應(yīng)于本發(fā)明的編碼方法的結(jié)果;圖1b描述了對應(yīng)于本發(fā)明的編碼方法的另外的結(jié)果;以及圖2根據(jù)圖1a的表格給出了這些結(jié)果的圖形表示。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明第一實施例,將編碼信號ψn(f)=ψn0(f)+Δψn(f),]]>(方程1)用于對數(shù)據(jù)進行編碼,其中ψ0n(f)表示正交分量,并且Δψn(f)表示所述編碼信號ψn(f)的誤差分量。
正交分量ψ0n(f)滿足正交性條件∫-∞+∞dfψn0(f)Hk(f)=χkδnk,]]>(方程2)其中k,n=1,...,N,其中Hk(f)是k階Hermite多項式,xk是已知常數(shù),并且其中δnk是Kronecker符號。
誤差分量Δψn(f)表示編碼信號ψn(f)相對于理想編碼信號ψn,ideal(f)的偏差,其只包括正交分量ψn,ideal(f)=ψn(f)編碼信號ψn(f)=ψ0n(f)+Δψn(f)的所述誤差分量Δψn(f)例如是由于以不同數(shù)據(jù)類型來對所述理想編碼信號ψn,ideal(f)進行數(shù)據(jù)表示而引起的,這些數(shù)據(jù)類型諸如分別用在提供有限精度的計算機系統(tǒng)或數(shù)字信號處理器(DSP)中的數(shù)據(jù)類型。
待編碼的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)符號d1,d2,...,dN的形式提供,每個數(shù)據(jù)符號包括例如18比特的數(shù)據(jù)字長度,并且通過所述編碼來得到根據(jù)S(f)=Σn=1Ndnψn(f)]]>(方程3)的發(fā)送信號S(f)。在本示例的頻域中并且根據(jù)所述數(shù)據(jù)符號d1,d2,...,dN以及根據(jù)所述編碼信號ψn(f)給出所述發(fā)送信號S(f)。
為了例如在接收機中得到編碼后的數(shù)據(jù)符號,采用上面已經(jīng)描述過的方程2的正交性條件∫-∞+∞dfψn0(f)Hk(f)=χkδnk,]]>其中根據(jù)以下方程Tk=∫-∞+∞dfS(f)Hk(f)]]>得到解碼后的符號Tk,k=1,...,N。
在理想的情況下,即當采用理想編碼信號ψn,ideal(f)=ψn0(f)]]>時,可以在具有無限精度的理想情況下得到理想的發(fā)送信號Sideal(f)=Σn=1Ndnψn,ideal(f)]]>并由此得到理想解碼釣數(shù)據(jù)符號Tk,ideal,k=1,...,N
Tk,ideal=∫-∞+∞dfSideal(f)Hk(f)=∫-∞+∞dfΣn=1Ndnψn,ideal(f)Hk(f)]]>Tk,ideal=Σn=1Ndn∫-∞+∞dfψn,ideal(f)Hk(f)=χkdk]]>其中xk=常數(shù)并且k=1,...,N。也就是說,在具有等于零的誤差分量Δψn(f)=0的理想情況下,通過以上述方式對所述理想發(fā)送信號Sideal(f)進行解碼可以實現(xiàn)理想的重構(gòu)dk=Tk,idealχk]]>在實際的應(yīng)用中,通常有一個不為零的誤差分量Δψn(f),在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方法進行編碼/解碼時該誤差分量會引起以下項Tk=∫-∞+∞dfS(f)Hk(f)=∫-∞+∞dfΣn=1Ndnψn(f)Hk(f)]]>Tk=∫-∞+∞dfHk(f)Σn=1Ndn[ψn0(f)+Δψn(f)]]]>Tk=∫-∞+∞dfHk(f)Σn=1Ndnψn0(f)+∫-∞+∞dfHk(f)Σn=1NdnΔψn(f)]]>Tk=xkdk+εk(方程4)其中ϵk=∫-∞+∞dfHk(f)Σn=1NdnΔψn(f)]]>(方程5)與理想情況不同,其中可以利用方程dk=Tk,idealχk]]>來得到解碼后的符號,在實際情況下,有一個根據(jù)方程5的不期望的項εk,由于該項表示在實際情況下當采用現(xiàn)有技術(shù)的編碼方法時出現(xiàn)的不期望的符號間干擾,因此在進一步的說明中將其表示為所謂的ISI項εk。
當采用高階的調(diào)制方案時所述ISI項εk是特別不利的,其會影響對數(shù)據(jù)符號的正確解碼。
因此,本發(fā)明的編碼方法包括確定將應(yīng)用于發(fā)送信號S(f)并實現(xiàn)對發(fā)送信號S(f)的預(yù)失真的校正函數(shù)ξ(f),從而得到校正的發(fā)送信號Spd(f)Spd(f)=S(f)-ξ(f)=Σn=1Ndnψn(f)-ξ(f)]]>
確定所述本發(fā)明的校正函數(shù)ξ(f)以便減少或甚至消除所述不期望的ISI項εk,從而實現(xiàn)對編碼數(shù)據(jù)符號的正確解碼。
為了確定本發(fā)明的校正函數(shù)ξ(f),采用以下方法對校正的發(fā)送信號Spd(f)進行解碼得到解碼數(shù)據(jù)Tk,pd=∫-∞+∞dfSpd(f)Hk(f)=χkdk]]>k=1,...,N,在理想的情況下,該解碼數(shù)據(jù)不包括ISI項εk。
作為采用本發(fā)明的校正的發(fā)送信號Spd(f)的結(jié)果,隨之得到Tk,pd=∫-∞+∞df[S(f)-ξ(f)]Hk(f)]]>Tk,pd=∫-∞+∞dfS(f)Hk(f)-∫-∞+∞dfξ(f)Hk(f)]]>通過采用上述方程4,以上方程可以得到Tk,pd=χkdk+ϵk-∫-∞+∞dfξ(f)Hk(f)=χkdk]]>因此,對于ISI項εk,如果不受ISI項εk影響的解碼要求Tk,pd=xkdk,則ϵk=∫-∞+∞dfξ(f)Hk(f)]]>(方程6)當將方程5與方程6進行比較時,∫-∞+∞dfHk(f)Σn=1NdnΔψn(f)=∫-∞+∞dfξ(f)Hk(f)]]>可以看到ξ(f)=!Σn=1NdnΔψn(f)]]>即所述本發(fā)明的校正函數(shù)ξ(f)依賴于數(shù)據(jù)符號dn和誤差分量Δψn(f)。
為了計算本發(fā)明的校正函數(shù)ξ(f),采用方程4和方程6∫-∞+∞dfξ(f)Hk(f)=Tk-χkdk]]>其中通過離散積分得到方程∫l=1LΔfHk(fl)ξ(fl)=Tk-χkdk,(k=1,2,...,N)]]>(方程7)
其可以得出方程組Hk(f1)ξ(f1)+Hk(f2)ξ(f2)+....+Hk(fL)ξ(fL)=γk,k=1,2,...,N(方程8)其中γk=1Δf(Tk-χkdk),]]>(k=1,2,...,L)只要u(f)只在某個范圍-fg≤f≤+fg內(nèi)不為零并且規(guī)定u(f)只用于變量f的離散值,則用于得到方程7的離散積分就能夠一般地用項∫l=1LΔfu(f)=Δf·Σl=1Lu(fl)]]>來代替包括函數(shù)u(f)的積分項 其中對于1=1,...,L-1,Δf=fl+1-fl=常數(shù),在本示例中這對于Hk(f)ξ(f)是成立的。
由于在方程8中有L個未知數(shù)ξ(f1),...,ξ(fL),因此求解該方程組需要L個方程。然而,從方程7中可以看到,由于k=1,...,N,因此只有N個待處理的未知數(shù),所以只考慮方程8的N個未知數(shù)就足夠了,例如只考慮前N個未知數(shù)ξ(f1),...,ξ(fN)就足夠了。其余的未知數(shù)ξ(FN+1),...,ξ(fL)可以設(shè)為零。因此,可以得到簡化的方程組Hk(f1)ξ(f1)+Hk(f2)ξ(f2)+....+Hk(fN-1)ξ(fN-1)+Hk(fN)ξ(fN)=γk(方程9)在解出上述方程組之后,可以獲知校正函數(shù)ξ(f)的值ξ(f1),...,ξ(fN)并且可以將其用于根據(jù)下式來校正發(fā)送信號S(f)Spd(f)=S(f)-ξ(f)=Σn=1Ndnψn(f)-ξ(f)]]>因此,與方程6相比,通過采用校正的發(fā)送信號,可以使ISI項εk最小化。
本發(fā)明的又一個實施例的特征在于編碼信號Ψn(f)=Hn(f)·e-f2+ΔΨn(f)]]>即ψn0(f)=Hn(f)e-f2,]]>其中Hn(f)是n階Hermite多項式。
本發(fā)明的特征還在于所述發(fā)送信號S(f)包括兩個子信號I(f)和Q(f),其例如可以分別表示發(fā)送信號S(f)的同相分量I(f)和正交分量Q(f)S(f)=I(f)+iQ(f), (方程10)其中在頻率范圍f=μ[-fg,-fg+Δf,-fg+2Δf,-fg+3Δf,...,0,Δf,...,+fg],fg=2.5MHz中定義所述子信號I(f)和Q(f),其中μ構(gòu)成可以重新計算的參數(shù)。
所述頻率范圍f還可以表示為f={f1,f2,...,fL},其中L例如可以是16或32。
子信號I(f)由具有奇數(shù)下標的數(shù)據(jù)符號和Hermite多項式來確定I(f)=Σn=1N0oddd2n-1Ψ2n-1(f)]]>而子信號Q(f)由具有偶數(shù)下標的數(shù)據(jù)符號和Hermite多項式來確定Q(f)=Σn=1N0evend2nΨ2n(f),]]>其中Ψn(f)=Hn(f)e-f2+ΔΨn(f)N0odd=(Nodd+1)/2]]>N0even=Neven/2,]]> 為了分別對數(shù)據(jù)符號dn,n=1,3,...,Nodd和dn,n=2,4,...,Neven進行解碼,對于I(f)和Q(f)必須分別考慮下列方程TkI=∫-∞+∞dfHk(f)I(f)=∫-∞+∞dfHk(f)Σn=1N0oddd2n-1Ψ2n-1(f)]]>TkQ=∫-∞+∞dfHk(f)Q(f)=∫-∞+∞dfHk(f)Σn=1N0oddd2nΨ2n(f)]]>因此,校正函數(shù)ξI(f)、ξQ(f)可以為ξI(f)=Σn=1N0oddd2n-1ΔΨ2n-1(f)]]>ξQ(f)=Σn=1N0EVENd2nΔΨ2n(f)]]>并且因此在對于ξI(f1),...,ξI(fN)和ξQ(f1),...,ξQ(fN)解出各個方程組之后,可以如上所述類似地完成對方程組8的求解,得到校正的子信號I(f)和Q(f)并且由此可以得到校正的發(fā)送信號Spd(f)Spd(f)=S(f)-ξ(f)=I(f)+iQ(f)-ξI(f)-iξQ(f)圖1描述了對應(yīng)于將本發(fā)明的編碼方法應(yīng)用于在本發(fā)明的前述實施例中所用的子信號I(f)上的結(jié)果與由現(xiàn)有技術(shù)所得到的結(jié)果的比較。這些結(jié)果以表格的形式給出,該表格在其第一欄中包含范圍從1到10的下標數(shù)字i并且這些下標數(shù)字i表示十個特定數(shù)據(jù)符號d1到d10中的一個數(shù)據(jù)符號,這些數(shù)據(jù)符號在所述表格的第二欄中用di來表示。
圖1a中示出的表格的第三欄相應(yīng)地包括能夠通過對之前已編碼的數(shù)據(jù)符號d1到d10進行解碼來得到的數(shù)據(jù)符號,其中已經(jīng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法執(zhí)行了編碼即未采用本發(fā)明的用于對子信號I(f)進行預(yù)失真的校正函數(shù)ξI(f)來執(zhí)行編碼。對第二欄和第三欄中所包括的數(shù)據(jù)符號值的比較顯示出所述欄中的數(shù)據(jù)符號值的大幅度偏差,其主要原因是在沒有抑制ISI項的影響的情況下就得到了第三欄的數(shù)據(jù)符號值。
即使對于數(shù)據(jù)符號值為零的情況,即對于根據(jù)圖1a的第二欄的d5到d10的情況,當采用現(xiàn)有技術(shù)的方法時,得到的解碼符號的相應(yīng)符號值的范圍也從0.009994到-183.136327,這將導(dǎo)致解碼錯誤。
當根據(jù)本發(fā)明的方法對第二欄的數(shù)據(jù)符號進行編碼時,即通過應(yīng)用本發(fā)明的校正函數(shù)ξI(f)對第二欄的數(shù)據(jù)符號進行編碼時,解碼將產(chǎn)生如圖1a的第四欄所給出的數(shù)據(jù)符號值,其相對于第二欄的原始數(shù)據(jù)符號值沒有顯示出大幅度偏差。
第五欄示出了第四欄的數(shù)據(jù)符號值四舍五入為整數(shù)后的值,其等于第二欄的各個值。特別地,即使對于具有零值的數(shù)據(jù)符號d5到d10,第四欄或第五欄的相應(yīng)值也沒有顯示出偏差,其原因在于本發(fā)明通過采用校正函數(shù)ξI(f)抑制了符號間干擾。
類似于圖1a,圖1b描述了結(jié)合子信號Q(f)使用的編碼/解碼的各個數(shù)據(jù)符號。
圖2給出了根據(jù)圖1a中表格的結(jié)果的圖形表示,其中虛線L_1表示第三欄的數(shù)據(jù)符號值,即當采用無本發(fā)明的校正函數(shù)ξI(f)的現(xiàn)有技術(shù)編碼方法時解碼之后的數(shù)據(jù)符號值。曲線L_2表示第二欄的數(shù)據(jù)符號值,即當采用包括本發(fā)明的校正函數(shù)ξI(f)的應(yīng)用的本發(fā)明編碼方法時解碼之后的數(shù)據(jù)符號值。
本發(fā)明不限于采用Hermite多項式。根據(jù)本發(fā)明的又一個有利的實施例,還可以采用任意其他的一組正交函數(shù)而不是Hermite多項式,分別定義編碼信號或其正交分量。當然,在這種情況下,必須使用適合于各個編碼信號的相應(yīng)正交條件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例,還可以根據(jù)下列各式定義發(fā)送信號S(f)的同相分量I(f)和正交分量Q(f)I(f)=Σn=1NdnIΨn(f)]]>Q(f)=Σn=1NdnQΨn(f)]]>其中可以對2*N個數(shù)據(jù)符號dnl,n=1,...,N,dnQ,n=1,...,N進行編碼,這就可以得出發(fā)送信號S(f)=I(f)+iQ(f).
由于同相分量I(f)構(gòu)成發(fā)送信號S(f)的實部并且正交分量Q(f)構(gòu)成發(fā)送信號S(f)的虛部,并且就采用本發(fā)明方法而言可以分別考慮所述實部和所述虛部,因此在形成所述發(fā)送信號S(f)時,所述同相分量I(f)和所述正交分量Q(f)不會相互影響,所以可以以上述方式對所述2*N個數(shù)據(jù)符號執(zhí)行編碼,即特別是可以通過對每個子信號I(f)、Q(f)采用同一編碼信號ψn(f)來執(zhí)行編碼。
權(quán)利要求
1.一種對數(shù)據(jù)進行編碼的方法,其中將編碼信號(ψn(f),n=1,...,N)用于對數(shù)據(jù)符號(d1,d2,...,dN)進行編碼,所述編碼信號(ψn(f))包括正交分量(ψ0n(f))和誤差分量(Δψn(f)),其中通過所述編碼得到根據(jù)所述數(shù)據(jù)符號(d1,d2,...,dN)和所述編碼信號(ψn(f))的發(fā)送信號(S(f)),其中優(yōu)選地根據(jù)方程S(f)=Σn=1Ndnψn(f)]]>得到發(fā)送信號(S(f)),其中N是待編碼的數(shù)據(jù)符號(d1,d2,...,dN)的數(shù)目,所述方法的特征在于確定校正函數(shù)(ξ(f))并且將所述校正函數(shù)(ξ(f))應(yīng)用于所述發(fā)送信號(S(f))以便得到校正的發(fā)送信號(Spd(f))。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中優(yōu)選地通過對所述發(fā)送信號(S(f))加上和/或減去所述校正函數(shù)(ξ(f))來實現(xiàn)所述應(yīng)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1到2所述的方法,其特征在于根據(jù)編碼信號(ψn(f))、特別是根據(jù)編碼信號(ψn(f))的誤差分量(Δψn(f))來確定所述校正函數(shù)(ξ(f))。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的方法,其特征在于根據(jù)對應(yīng)于當對所述數(shù)據(jù)符號(dk,k=1,...,N)進行編碼時出現(xiàn)的符號間干擾的ISI項(εk,k=1,...,N)來確定所述校正函數(shù)(ξ(f))。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的方法,其特征在于所述編碼信號(ψn(f))的所述正交分量(ψ0n(f))滿足正交性條件,特別是正交性條件∫-∞+∞dfψn0(f)Hk(f)=xkδnk,]]>其中k,n=1,...,N,其中Hk(f)是k階Hermite多項式,xk是已知常數(shù),并且其中δnk是Kronecker符號。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法,其中根據(jù)方程ϵk=∫-∞∞dfHk(f)Σn=1NdnΔψn(f)]]>得到ISI項(εk),其中Hk(f)是k階Hermite多項式,Δψn(f)是所述誤差分量,并且其中ξ(f)=Σn=1NdnΔψn(f)]]>是所述校正函數(shù)。
7.一種發(fā)射機,包括用于對數(shù)據(jù)符號(d1,d2,...,dN)進行編碼以便根據(jù)所述數(shù)據(jù)符號(d1,d2,...,dN)和編碼信號ψn(f)得到發(fā)送信號(S(f))的裝置,所述發(fā)射機的特征在于還包括能夠確定校正函數(shù)(ξ(f))并能夠?qū)⑺鲂U瘮?shù)(ξ(f))應(yīng)用于所述發(fā)送信號(S(f))以便得到校正的發(fā)送信號(Spd(f))的預(yù)失真裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)射機,其特征在于能夠執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到6之一所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對數(shù)據(jù)進行編碼的方法,其中將編碼信號(ψ
文檔編號H04B1/707GK1791082SQ20051013037
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者安德烈亞斯·帕施特, 彼得·耶內(nèi)克 申請人:阿爾卡特公司