專利名稱：用于辨格式編碼調制數據中相位多義性的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數據通信，特別是涉及到一種用于分辨格式編碼調制數據中相位多義性的新穎的和經過改進的方法和裝置。
數據通信領域涉及到利用有限的信號噪聲比(SNR)來增加傳輸系統(tǒng)的數據流通量。諸如Viterbi譯碼器的誤差校正電路的使用，允許以較小的SNRS或與具有相同位誤差速率(BER)的較高數據速率對系統(tǒng)進行調整。所需的SNR的減少通常被稱作為編碼增益。編碼增益可以是由模擬位誤差特性曲線確定的。在模擬位誤差特性曲線中，未編碼的和各種編碼速率數據的BER被繪制成對Eb/No的關系曲線，其中Eb是每個位的能量，而No是每個位的高斯白噪聲能量。在沿著與一個特定BER級相關的、位誤差特性曲線任一點上的編碼增益是由從未編碼的Eb/Eo減去已編碼的Eb/Eo來確定的。在1971年10月發(fā)行的IEEE通信技術學報第19冊第835-848頁登載的由J.A.Heller和I.M.Jacobs發(fā)表的論文“用于衛(wèi)星和空間通信的Viterbi譯碼”一文中，闡述了在各種譯碼器裝置上模擬的多方面成果。
編碼速率和限制長度被用于去規(guī)定Viterbi譯碼器。編碼速率(m/n)是相應于輸入位(m)給定數量所產生的編碼符號的數量(n)。盡管也可以使用其它的編碼速率，但1/2的編碼速率已成為最流行的了。具有m≠1的一類編碼，被稱為擊穿(punctured)編碼，它是通過從1/n速率編碼中除去或刪除某些符號產生的。限制長度(K)是在數據編碼中所使用的卷積碼的長度。在卷積編碼模式中，限制長度K＝7是慣用的。卷積編碼器可以被設想為一種具有二進制系數和長度為K-1的有限脈沖響應(FIR)濾波器，這種濾波器產生具有2K-1種可能狀態(tài)的符號流。
Viterbi算法的基本原理就是取一個在有噪聲通道傳輸的卷積編碼的數據流，并使用卷積編碼的特性去確定所傳輸的位流。Viterbi算法是適時修正來自可能的2K-1種狀態(tài)的最佳狀態(tài)的條件概率和最可能位序列的計算上有效方法。為了計算這種概率，用于每位的所有2K-1種狀態(tài)都要被計算。來自這些計算的每一個最終決定存儲在一個通道存儲器中，作為一個單一位。
鏈式返回操作就是執(zhí)行編碼操作的逆操作。在該操作中，2K-1判定位被用于去選擇一個輸出位。在許多狀態(tài)以后，最可能的通道將被極為可靠地選擇出來。通道存儲器的深度必須足夠長，從而允許這種概率接近1。對于1/2速率碼，典型的通道存儲器深度約為(5·K)或35種狀態(tài)，對于7/8速率擊穿碼，最佳深度增加到96種狀態(tài)。
對于提供任何具體的編碼增益而言。限制長度K＜5是太小了，而在一個單一的VLSI設備上實現(xiàn)一個并聯(lián)結構，具有K＞7的系統(tǒng)又太復雜了。在整個并行計算部分中相互連接的數量將以(2K-1·L)函數值增加，其中，L是狀態(tài)度量計算中精確的位數。因此，在K大于7的地方，通常使用一系列計算設備，這些計算設備使用大的外部隨機存取存儲器(RAMS)。
在1982年1月發(fā)行的信息理論IEEE學報第IT-28冊第55-67頁由G·Ungerboek發(fā)表的論文“具有多級/相位信號的通道編碼”中，敘述了格式編碼調制(TCM)。Ungerboek的論文表明，在給定頻譜帶寬之內，通過使用(K-1)/K速率卷積碼和倍增該信號集，可以實現(xiàn)高達6個dB的漸近編碼增益。遺憾的是對于每一種調制技術和每一種位速率，最大的編碼增益是由不同的卷積碼實現(xiàn)的。另外，其所披露的內容是對于與一系列速率和調制技術相關的所有卷積碼和現(xiàn)存最佳碼的研究成果。
在1990年7月發(fā)行的IEEE通信雜志第11-19頁由A.J.Viterbi、J.K.Wolf、E.Zehavi和R.Padovani發(fā)表的論文“對于格式編碼調制的實際研究”中，披露了對格式編碼調制(PTCM)的實際研究成果。其中基本概念就是通過依據“工業(yè)標準”速率1/2、K＝7卷積碼的PTCM來實現(xiàn)某些較低編碼增益的。盡管實現(xiàn)了較低的編碼增益，但它非常接近同BER中相關的Ungerboeck的編碼增益。
由于格式編碼具有其它編碼技術所缺少的方面，所以它是一種很有吸引力的編碼技術。事實上，在即使是除輸入數據最低有效位以外的任何位上沒有執(zhí)行明顯編碼操作的情況下，只要格式編碼的能力存在，該譯碼器就能提供所有位的誤差校正。通常，在數字信號處理執(zhí)行過程中，使用TCM技術去實現(xiàn)有效利用帶寬能力方法僅限于低速應用。而使用PTCM技術能夠使得VLSI執(zhí)行編碼器/譯碼器的高速率操作。使用PTCM技術的譯碼器能夠處理諸如包括二進制PSK(BPSK)、求積PSK(QPSK)、8-PSK和16-PSK的M元移相鍵入(M元PSK)的不同調制技術。
在任意一個相位調制系統(tǒng)中，都需要在接收機內有一個用于相關解調的穩(wěn)定基準。然而在沒有絕對相位基準的M-元PSK系統(tǒng)中，在必須被判定為用于為所接收數據進行適當譯碼的傳輸通道中可能會產生傳輸數據中相位的多義性。在所接收數據中的這種相位多義性或相移可能是以如下的順序2π/M、4π/M、……、(M-1)(2π/M)。除了4π/M整數倍以外的所有相位多義性都可以通過公知技術進行判定，通常是在Viterbi譯碼器中監(jiān)視狀態(tài)度量的增長速率來進行判定的。然而，這種技術不能分辨2π/M整數倍的相位多義性。因此，對于使用M一元PSK調制的高速數據通信系統(tǒng)而言，就不能獲得格式編碼的能力。
因此，本發(fā)明的目的就是提供一種新穎的方法和系統(tǒng)。用于在M一元PSK通信系統(tǒng)中判定是4π/M整數倍的以格式編碼并調制后的數據的相位多義性。
本發(fā)明是一種在數據的編碼和譯碼中利用格式編碼的新穎的和改進的方法和裝置。根據本發(fā)明，當使用格編碼數據時，編碼器和譯碼器能夠克服在M一元PSK調制中存在的傳輸相位多義性的問題。
編碼器接收若干集輸入數據位，分別對每一集的一個輸入數據位進行編碼，然后，卷積地對結果位編碼，以產生相應的符號。在8-PSK調制模式中，每一集由2位組成，而在16-PSK調制模式中，每一集由3位組成。對于8-PSK調制，根據從卷積編碼導出的最高有效符號結果的狀態(tài)，每一集輸入數據位的一個其它輸入數據位被引入兩個數據通道中的一個。每個數據通道上的數據被分別獨立地微分編碼，然后重新合并到單一輸出位流上。若干卷積編碼的符號和一個相應的重新合并的位，(在16-PSK調制情況下是多個位)，形成了載波調制中所使用的一個信號或相位點。在最佳變換模式中，相位點的最低有效位由卷積編碼器的輸出組成，而更多有效位由若干微分的編碼位多重組合而成。
使用Viterbi譯碼器和微分譯碼器的譯碼器產生相應于原始數據一個位的誤差校正估計。在由所接收信號相位中包含的信息發(fā)展而來的譯碼處理過程中，Viterbi譯碼器使用轉移度量。Viterbi譯碼器的輸出位也被卷積地編碼，以產生在其它相應位再生過程中使用的相應符號。在8-PSK調制的情況下，每一個最高有效數據位依據該卷積重新編碼的符號對輸出的最高有效符號的狀態(tài)被導入兩個數據通道中的一個。類似地，在16-PSK調制的情況下，每個數據位對的若干最高有效位依據該卷積重新編碼的符號對輸出的最高有效符號的狀態(tài)，被導入兩個數據位對通道中的一個。在上述兩種情況下，兩個通道上的數據被分別獨立地微分譯碼，然后合并入單一的輸出位流上。編碼器的輸出被恢復成原輸入數據的一個數據位和其它一個位或多個位。
當參考附圖對本發(fā)明作進一步詳述時，本發(fā)明的特性、目的和優(yōu)點將變得更加明顯。在這些附圖中，同樣的參考字符標明相應的同一物件，其中

圖1的圖形表示了用于8-PSK調制的信號間隔; 圖2的方框圖表示了用于8-PSK調制的本發(fā)明編碼器的典型實施例; 圖3的方框圖表示了用于由圖2所示編碼器編碼的數據的本發(fā)明譯碼器的典型實施例; 圖4的圖形表示了用于16-PSK調制的信號間隔; 圖5的圖形示出了在16-PSK調制中，數據的兩個最高有效位的數據變換; 圖6的方框圖示出了用于16-PSK調制的本發(fā)明編碼器的典型實施例; 圖7的方框圖示出了用于由圖5所示編碼器編碼的數據的本發(fā)明譯碼器的一個典型實施例。
下面參考附圖，圖1示出了用于格式編碼數據采用8-PSK調制的信號間隔。在8-PSK調制中使用的信號正比于 Si＝Sin〔 (πi)/4 〕 (1) i＝0、1、……、7 其中信號間隔被劃分成8個扇形區(qū)Zi，信號Si落在扇形區(qū)Zi的起點處。在圖1中，扇形區(qū)Zi被編號為由每個扇區(qū)內相應劃線上數字所指示的號。扇區(qū)Zi中任一點的相位可由下述關系來表達 (πi)/4 ≤Φ＜ (π(i+1))/4 (2) i＝0、1、……、7 在8-PSK調制模式中，與信號Si相對應的每個扇區(qū)Zi依據圖1所示的典型的變換模式，由代表那個扇區(qū)的三位扇區(qū)值(a、b、c)來表示。換句話說，表示該扇區(qū)值最高有效位即位a的位值a確定了半個平面，而位(b、c)確定了該半個平面內的該扇區(qū)。如圖1變換模式所示，三位扇區(qū)值111將表明相應于扇區(qū)號6(Z6)的一個信號并作為載波相移270°被傳輸。同樣，如果在傳輸通道中沒有產生相移，那么所接收到的具有270°相移的載波信號也相應于扇區(qū)值111。
應當了解，每一個扇區(qū)值都對應于圖1和圖4IQ平面的一個扇區(qū)或楔形。理解下面一點是必須的，那就是該扇區(qū)值不同于傳統(tǒng)的“判定區(qū)”。由于變換到臨近于該扇區(qū)中心順時針一側的該扇區(qū)的相位點，所以，用于給定扇區(qū)的扇區(qū)值對8-PSK而言是3位值，對于16-PSK而言是4位值。判定區(qū)通常中心定位所傳輸的相位點上，而在討論中，扇區(qū)直接從該相位點逆時針。通常涉及到的PSK調制解調設計的判定與本討論無關。
如前所述，在所接收載波中的相位多義性是由傳輸通道中的相位移產生的。在使用數據格式編碼調制的8-PSK情況下，需要利用前所未知的技術去判定π/2整數倍的相位多義性。這里所披露的編碼器和譯碼器利用了能夠判別這種相位多義性的技術。
在利用具有M-元PSK調制而沒有絕對相位基準的TCM的通信系統(tǒng)中，接收器(譯碼器)相位可能會不同于發(fā)射器(編碼器)的相位，即如上所述，就所接收的數據而言，在傳輸數據中會出現(xiàn)一個相位移。在8-PSK調制情況下，接收器可能與發(fā)射器有0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°或315°的相位差。由于這種情況下在無噪聲通道的有效誤差速率為50%，所以，45°、135°、225°和315°的相位移可以被Viterbi譯碼器或卷積譯碼器檢測出來。用于檢測這種特定相移的一種技術就是監(jiān)視狀態(tài)度量的增長，即監(jiān)視狀態(tài)度量的標準速率是否已經變得異常的高。相根據該相位狀態(tài)的檢測，通過移動該轉移度量，諸如通過在信號間隔內簡單地向前步進π/4可以進行校正。
然而，利用Viterbi譯碼器不能檢測出90°、180°和270°的相移，因此就必須利用其它的裝置來校正這種狀態(tài)。表Ⅰ示出了以90°增量作相位移的傳輸數據和相應的接收數據。在本討論中由于只有90°、180°和270°的相移并假定沒有其它噪聲，所以，符號(

)能夠被用于表示所接收的相位點或相應的扇區(qū)值。
表Ⅰ
通過表Ⅰ可以看出，當在傳輸通道中存在相移時，所接收的相位點的兩個最低有效位，即利用透明卷積碼編碼的位

和

?？偸遣皇窍嗤褪窍喾?。在TCM譯碼器中卷積編碼器之前和在TCM譯碼器中Viterbi譯碼器之后，使用標準的二進制微分譯碼器能夠校正這兩個最低有效位中的相位多義性。由于接收時所產生的該相位點最高有效位上相移的影響，位

是個最難于克服的問題，特別是對于始終不互補的90°和270°相移而言更是如此。
就相應的傳輸位而言，相移180°的編碼位

和

是正確的，而相移90°和270°的編碼位則被變換到它們的相反值。如前所述，使用編碼器中的微分編碼器和譯碼器中的微分譯碼器將保證所接收的位

和

是正確的。
對于8-PSK調制，Viterbi譯碼器隨著符號

產生一個所傳輸相移點的最高有效位a的估計

’，δ的估計將在下面討論。Viterbi譯碼器的操作方式是指定給本發(fā)明代理人代理的美國專利申請，申請?zhí)朹，發(fā)明名稱為“Viterbi譯碼器位有效鏈返回存儲方法和包括有相同內容的譯碼器”的發(fā)明主題。在無噪聲情況下，

和

相同。
就180°相移而言，未編碼位，位

總是和相應的傳輸位反相，而就90°和270°相移而言，僅有某些未編碼位是反相的。表1中為了表示的目的，每個存在反相未編碼位

處都被加重了。未編位

是否被反相由三位(

)的中間位

來鑒別。雖然最好是使用位

的誤差校正形式，但用于說明目的的表1認為位

不需要校正，并且和誤差校正位

’是相同的。
參見表Ⅰ，在90°相移情況下，當編碼的中間位

的誤差校正形式為“0”時，未編碼的位

被反相。當編碼的中間位

的誤差校正形式為“1”時，未編碼的位

不變。在180°相移的情況下，不考慮編碼中間位

的誤差校正形式的狀態(tài)，未編碼的位

都被反相。在270°相移情況下，當編碼的中間位

為“1”時，未編碼的位

被反相。而當編碼的中間位

為“0”時，未編碼位

不變。
相移180°情況下，未編碼的位

的標準微分編碼將被看成是穩(wěn)定反相。然而，對于90°和270°相移來講，僅僅是這樣一種技術還不能判定未編碼的中間位

中不合理的反相。在這些情況下，編碼的中間位

，恐怕還有它的誤差校正形式就作為反相指示器而被使用，從而對微分編碼加以補充。
在TCM編碼中，編碼的中間位b被用來將位α流分成兩個流α1和α2，利用標準的二進制微分編碼器，未編碼位α1和α2兩個流中的每一個彼此相互獨立地被微分編碼。然后利用編碼的中間位b將兩個微分編碼的位流a1和a2重新合并起來以產生每一個位a。
在TCM譯碼器中，利用與誤差校正和檢測相關的Viterbi譯碼器對編碼的位b和c進行譯碼。Viterbi譯碼的一個結果，即位

被卷積編碼從而產生位

’和

’。利用位

’將由Viterbi譯碼器提供的最高有效位

’的流分成兩個流

1’和

2’。利用標準的二進制微分譯碼器，未編碼位

’和

2’這兩個流中的每一個被分別獨立地進行微分譯碼，以產生相應的位流

1和

2。然后，利用編碼的中間位

’把兩個微分編碼的位流

2和

1重新合并起來以產生每一個位

。這種涉及到微分編碼器/譯碼器選擇的，使用中間編碼的位

分離位流的微分編碼和譯碼的技術，允許位

’中的反相被判定出來。
在使用格式編碼調制的通信系統(tǒng)中，需要以如下方式對數據進行編碼，即它能夠允許在克服由傳輸通道引起的相位多義性的同時對數據進行譯碼。因而，圖2示出了本發(fā)明用于8-PSK調制的格式編碼調制(TCM)編碼器10的典型實施例，其中未提供相位基準。編碼器10接收兩位輸入數據(α、β)并產生相應的三位相位點值(a、b、c)。
譯碼器10輸出相位點值給8-PSK相位變換儀或調制解調器12，其中，載波信號的相位依據圖1所示的數據扇區(qū)變換形式移動。調制解調器12輸出一個具有相移的載波信號(Φ)，其中， Φ＝Acos(2πfct+θ) (3) A是信號幅值(通常為常數)， fc是載波頻率，和 θ是相應于扇區(qū)值的相位偏移， 其中 θ＝(a·180°)+(b·90°)+((b-c)2·45°) (4) 調制解調器12的結構可以是利用公知的移相技術構成的通常的相移鍵控(PSK)數字傳輸調制解調器。例如，調制解調器通常被構成以等式(1)的形式來傳輸載波信號。使用公知的三角方程 cos(x+y)＝(cosx·cosy)-(sinx·siny)(5) 并利用對應于圖1的I和Q去表示載波相移，其中 I＝cosθ和(6) Q＝-sinθ(7) 可以構成QPSK調制解調器。
在第一混頻器中，I分量和載波(cos2πfct)直接混頻，而在第二混頻器中，Q分量和90°相移載波(sin2πfct)混頻。每個信號混頻的結果在加法器中相加以產生信號Φ，其中， Φ＝Acos(2πfct+θ)＝(cosθ·cos2πfct)-(sinθ·sin2πfct) (8) Φ＝Acos(2πfct+θ)＝(I·cos2πfct)+(Q·sin2πfct) (9) 調制解調器12也可以是由公知的用于將基帶信號轉換成RF頻率的轉換電路，RF傳輸電路以及天線系統(tǒng)構成的調制解調器。
圖1中典型的編碼器10是由多路轉換器14和16、微分編碼器18、20和22，以及卷積編碼器24組成的。編碼器10是具有與傳統(tǒng)設計無關的元器件的優(yōu)異的VLSI結構。兩位(α、β)數據同時輸入給編碼器10，其中位α輸入給多路轉換器14，而位β輸入給微分編碼器20。
在每2位數據(α、β)輸入過程中，位β被輸入給微分編碼器22，并被微分編碼。除了用于微分編碼器的電路設計以外，位β的微分編碼技術是公知的。相應于一個輸入位β的每個微分編碼的位或符號(δ)從微分編碼器22輸出并傳送給卷積編碼器24，用作為輸入信號。實施例中的卷積編碼器24是一個速率為1/2、K＝7的卷積編碼器，它對每一個輸入位δ進行卷積編碼從而提供兩個相應輸出位或符號(b、c)。除了用于卷積編碼器的電路設計以外，有關位δ卷積編碼的技術是公知的。編碼器10輸出的位(b、c)提供給調制解調器12的輸入端。
位對(b、c)的最高有效位b由編碼器24輸出并作為一個選擇信號提供給每個多路轉換器14和16的選擇輸入端。多路轉換器14通常是一種1∶2多路轉換器，它能根據在其選擇輸入端出現(xiàn)的選擇信號的狀態(tài)，把其數據輸入端出現(xiàn)的數據提供給兩個輸出端中所選定的一個。在這種特定情況下，多路轉換器14輸入端上出現(xiàn)的數據是當前位對(α、β)中的位α。由于選擇信號輸入端耦合到卷積編碼器24的位b輸出端上，所以由當前位對(α、β)中的位β所產生的位b的狀態(tài)就確定了位α在多路轉換器14的哪一個輸出端上產生。當位b的狀態(tài)處于一種邏輯狀態(tài)，例如邏輯“0”時，多路轉換器14在第一輸出端輸出位α作為位α1。類似地，當位b的狀態(tài)是另外一種邏輯狀態(tài)，例如是邏輯“1”時，多路轉換器14的第二輸出端輸出位α作為位α2。實際上，根據卷積編碼器24的位對(b、c)的最高有效位，即位b的狀態(tài)，位α流被分成兩個位流。
多路轉換器14的每個輸出被分別耦合到微分編碼器18和20的各自輸入端。位α1被提供給微分編碼器18，而位α2被提供給微分編碼器20。微分編碼器18和20中的每一個就前面相應接收的位對各自接收的位α1或α2進行微分編碼。利用任一種有關的公知技術都可以實現(xiàn)位α1和α2的微分編碼，只有在被提供有新的輸入位時，微分編碼器18和20才被使用一次。微分編碼器18和20中的每一個分別提供輸出位a1或a2，以用于所接收的每個相應位α1或α2。微分編碼器18和20分別提供位a1或a2用以去分離多路轉換器16的數據輸入。
多路轉換器16通常是個2∶1多路轉換器，它能根據選擇輸入端提供的選擇信號，在由兩個輸入端上的數據所選擇出來的一個輸出端上提供數據。存在于多路轉換器16輸入端上的位a1和a2被提供給多路轉換器16的輸出端上時，就作為位或符號a。位a是根據由當前位對(α、β)的位β所產生的位b的狀態(tài)來確定的。實際上，位流a1和a2被合并為相應于由卷積編碼器24輸出的位對(b、c)的最高有效位，即位b的單一位流。
在調制解調器12的各輸入端，除了位b和c以外，還提供了位a。調制解調器12以分別為三位相位點值的最高和最低有效位的位a和c的次序組合數據位a、b、c。調制解調器12提供如上所述的移相載波信號(Φ)。
圖3示出了本發(fā)明用于沒有相位基準的8-PSK信號解調的調制解調器30和TCM譯碼器32。調制解調器30接收相移載波信號

，該信號包括有載波中移相形式存在的信息。然而，通道的條件可能在所傳輸信號Φ上導致相移，所接收的信號

可以寫成下述形式
其中ψ是由傳輸通道引入的相移。
調制解調器30將所接收的信號

轉換成量化的I和Q分量，其中
I和Q分量被提供給譯碼器32，并在這里被轉換成3位扇區(qū)值(

)，根據等式(3)和(4)，扇區(qū)值(

)再一次涉及到所接收信號的相位。公知的調制解調電路和技術被用于將所接收信號的相位轉換成I和Q分量。如公知的調制解調器30還可以包括一個天線系統(tǒng)、RF電路和一個將所接收的信號轉換成基帶所需的降頻轉換電路。
調制解調器30提供I和Q分量的輸出給譯碼器32，以用于譯碼和誤差校正。譯碼器32包括轉移度量和扇區(qū)確定電路34、轉移度量和扇區(qū)轉動電路36、標準速率檢測電路38、Viterbi譯碼器40、多路轉換器42和44、微分譯碼器46、48、和50，以及卷積編碼器52。除了電路34和38以外，譯碼器32最好也是具有常規(guī)設計元器件的VLSI結構。雖然電路34和38可以在單片VLSI上提供，但最好它能單獨提供元器件給終端用戶，以使其具有靈活性并具有常規(guī)設計。也應當理解，卷積編碼器52可以集成在Viterbi譯碼器40之內。
I和Q分量被提供給確定電路34，該電路通常包括一個余切查尋表(未示出)，而該表通常是由用于存儲值

的只讀存儲器提供的。

值也被提供給一個只讀存儲器的扇區(qū)值和轉移度量查尋表(未示出)，該表除了相應于每個

值的轉移度量以外，還存儲三位扇區(qū)值。確定電路34輸出扇區(qū)值和轉移度量給轉動電路36。
假如利用在Viterbi評碼器40中的通常是高標準速率的檢測電路38進行檢測，那么轉動電路36就要轉動三位扇區(qū)值和相應的轉移度量。在8-PSK系統(tǒng)中，執(zhí)行相應于扇區(qū)值移動45°和相關轉移度量的轉動。轉動電路36可以再次構成為一個查詢表，該表響應來自檢測電路38的信號，用以移動扇區(qū)值和轉移度量。下面對此還要詳述。
轉動電路36還包含一個延遲元件(未示出)，用以在扇區(qū)值傳輸過程中提供一個延遲，該延遲作為轉動電路36的輸出，該延遲是因為Viterbi譯碼器40需要計算時間而要求的。
使用在需要時可以轉動的轉移度量和扇區(qū)值(

)，譯碼器40分別產生δ和a的最佳估計，記作

和

’。在譯碼處理過程中，可以使用實際譯碼的簡化處理，這正是前述專利申請的目的。
如前所述的譯碼器40提供一個由標準速率檢測電路38使用的標準數據輸出去檢測具有45°、135°、225°和315°通道相移的高標準速率。根據對高標準速率的檢測，檢測電路38向轉動電路36提供一個控制信號，除了在扇區(qū)值位(

)內的相應移動以外，轉動電路36響應上述控制信號，還要在轉移度量方面提供相應于移動π/4信號間隔的移動。這種扇區(qū)值的移動導致了相應于0°、90°、180°和270°相移的扇區(qū)值。在每一個這樣的相移處，Viterbi譯碼器能夠恢復數據。然而，除了0°相移以外的情況(所謂“0”相移情況就是在這種情況下，數據被通道相位移是清楚的)，Viterbi譯碼器不能檢測出數據是否由于通道相移的結果出現(xiàn)了誤差，因此，Viterbi譯碼器將產生一個原始信號的錯誤估計。本發(fā)明擴大了Viterbi譯碼器，從而允許判定數據中由通道相位移引起的相位多義性誤差。
譯碼器40提供位

輸出給微分譯碼器50和卷積編碼器52作為它們的輸入。由于在傳輸端位δ在卷積編碼以前就被微分編碼了，所以在接收端位

的微分編碼必須被譯碼從而去恢復位

。位

是該原編碼的位β的一個估計。
為了恢復所傳輸位α的一個估計(該傳輸位總是由

指定的)，

’位流必須被分成兩個位流，每個位流能夠獨立地微分譯碼，然后再把它們重新組合成一個單一的位流。一個位流分解成兩個位流和它們的重新組合，其方式與圖2所示編碼器相同。已分離的位流的分離和組合位流的控制是由扇區(qū)值的中間位提供的。然而，由于在接收時，扇區(qū)值的中間位的位置，即位b，可能會產生誤差，所以最好在位流

’譯碼過中使用該位以前校正該誤差。因此，間接相應于校正扇區(qū)值的位

被卷積編碼以產生位(

)。
作為對位

重新編碼從而取得位(

)(其中位

’的使用方法如上所述)的取代方法，可以從I和Q輸入直接獲得這些位的不太可靠的估計。就由I和Q分量直接產生的相應位而言，使用由Viterbi譯碼器40產生的誤差校正數據產生的位

’將導致該位誤差的減少。
使用所提供的技術，由于位(

)是原來所傳輸位(b、c)的估計，所以在這些估計中有可能發(fā)生誤差。該位

’的誤差將導致位

中三個誤差的最大誤差，然而，使用所提供的重新編碼技術，將導致位

中誤差可能數量的最小值。
因此，譯碼器40輸出位

也被提供給卷積編碼器52的輸入端以產生位

，這些位是傳輸相位點位(b、c)的經校正后的估計。卷積編碼器52輸出的位(

)的最高有效位(

’)作為選擇信號被提供給多路轉換器42和44中每一個的選擇輸入端。盡管卷積編碼器52也產生位

’，但這個位未被使用。
多路轉換器42通常是個1∶2多路轉換器，它根據其選擇選入端提供的選擇信號的狀態(tài)，把存在于其數據輸入端上的數據提供給兩個輸出端中被選擇的一個。在該特定情況下，多路轉換器42該輸入端上的數據是來自Viterbi譯碼器的位

’。由于選擇信號輸入端被耦合到卷積編碼器52的位

2’輸出端，所以，由位

產生的位

’的狀態(tài)確定了在多路轉換器42的哪一個輸出端上出現(xiàn)位

’。當位

’的狀態(tài)處于一種邏輯狀態(tài)，例如為邏輯“0”時，多路轉換器42在第一輸出端上輸出位

’作為位

1’，類似地，當位

’的狀態(tài)處于另一種邏輯狀態(tài)，例如邏輯“1”時，多路轉換器42在第二輸出端上輸出位

’作為位

2’。實際上，根據由卷積編碼器52所輸出的位對(

)的最高有效位，即位(

’)的狀態(tài)，位流

’被分成為兩個位流。
多路轉換器42的每個輸出端被分別耦合到微分譯碼器46和48各自的輸入端。因此，位

1’被提供給譯碼器46，而位

’被提供給譯碼器48。微分譯碼器46和48每個都就前面相應接收的位對所接收的位

1’或

2’進行微分譯碼。位

1’和

2’的微分譯碼可由公知的任一種技術完成。僅有當新的輸入位提供給微分譯碼器46和48時，它們才會被再次使用。微分譯碼器46和48中的每一個分別提供輸出位

1’和

2’，以用于每一相應的輸入位

1’或

2’。位α1或α2分別由微分譯碼器46和48提供，以用于分離多路轉換器44的數據輸入。
多路轉換器44通常是一個2∶1多路轉換器，根據在選擇輸入端上所提供的選擇信號，它在由兩個輸入端上所存在的數據，在所選擇出來的輸出端上提供數據。當在多路轉換器44的輸出端上提供多路轉換器44輸入端上的位

1’和

2’時，它就作為位

。為輸出而選擇的位

1’和

2’是依據由位

所產生的位

’的狀態(tài)來確定的。實際上，位流

1和

2依據由卷積編碼器52所輸出的位對(

)的最高有效位，即位

’被合并成單一的位流

。
下面轉過來看16-PSK調制的情況，圖4示出了信號間隔和相應的數據變換。信號間隔被劃分為在扇區(qū)起始處具有信號降落的16個扇區(qū)。在16-PSK調制模式下，與信號相對應的每個扇區(qū)由4位扇區(qū)值(W、X、Y、Z)表示。
在16-PSK調制情況下，接收器和發(fā)射器之間的相位差可以是0°、22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°、180°、202.5°、225°、247.5°、270°、292.5°、315°或337.5°。由于在這些情況下無噪聲通道的有效誤差速率仍為50%，所以，利用Viterbi譯碼器在接收機中就能檢測出22.5°、67.5°、112.5°、157.5°、202.5°、247.5°、292.5°、315°或337.5°的相移。用于檢測這些特定相移的技術仍然是監(jiān)視狀態(tài)度量的增長，即狀態(tài)度量的標準速率是否已經異常的高。根據這個相位狀態(tài)的檢測，校正可以通過移動轉移度量，諸如在相位間隔中簡單地步進π/8來實現(xiàn)。
然而，利用Viterbi譯碼器不能檢測出45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°的相移，因此，就必須利用另外的裝置去校正這些狀態(tài)。表Ⅱ示出了用于45°增量相移的傳輸數據和相應接收的數據。由于本討論中僅假定相移45°、90°、135°、180°、225°、270°、和315°，以及沒有其它噪聲，所以符號(

)能夠適用于所接收的相位點或相應的扇區(qū)值。
表Ⅱ
從表Ⅱ可以看出，在傳輸通道中存在相移時，所接收相位點的兩個最低有效位，即利用透明卷積碼編碼的位

和

仍然是不是相同的就是相反的。在TCM編碼器中，恰在卷積編碼器之前并在TCM譯碼器中Viterbi譯碼器之后使用標準的二進制微分編碼器能夠校正這兩個最低有效位中的相位多義性。然而，克服在接時相位點最高有效位，即位

和

相移的影響，特別是對于這些位中的一個、兩個或沒有一個是互補的45°、135°、225°、和315°相移的影響是特別困難的。
對于90°、180°和270°相移而言，編碼后的位(

和

)是正確的，而對于相移45°、135°、225°、和315°，編碼后的位(

和

)卻被變換成了與相應傳輸位相反的值。如前所述，在編碼器和譯碼器中使用微分編碼器將保證所接收的位(

和

)是正確的。
對于16-PSK調制，除了將在后面討論的ζ估計符號

之外，Viterbi譯碼器產生一個所傳輸相位點最高有效位(w、x)的估計(

’、

’)。Viterbi譯碼器的工作方式是前述專利申請的主題。在無噪聲情況下，(

’和

’)與(

、

)是相同的。
就90°、180°和270°相移而言，未編碼的位，即位(

和

)都相對于相應的傳輸位旋轉地移動一個固定量。參見圖5，未編碼位(

、

)可以由反射碼(格雷編碼)表示。對于90°、180°和270°相移，未編碼位依據圖5所示變換模式分別旋轉一個固定量、即-90°、180°和+90°。但對45°、135°、225°、和270°相移，在未編碼位(

)中不存在固定旋轉量。
在表Ⅱ中，為了說明起見，突出了未編碼位(

)的一旋轉對。在90°、180°和270°相移情況下，利用4相(4Φ)微分編碼/譯碼來校正固定旋轉。無論在未編碼位(

)中是否發(fā)生了旋轉，依據圖5所示變換的位的旋轉都可以由4個位(


)中的位

來識別。盡管最好使用位

的誤差校正形式，但用于說明目的，表Ⅱ認為位

不需要校正并且和經誤差校正的位

’是相同的。
參見表Ⅱ，在45°相移情況下，當編碼的位

的誤差校正形式為“1”時，未編碼位(

)旋轉-90°，而當編碼位

誤差校正形式為“0”時，未編碼位(

)不變。在90°相移情況下，不考慮編碼位

誤差校正形式的狀態(tài)，未編碼位(

)旋轉-90°。在135°相移情況下，當編碼位 誤差校正形式為“1”時，未編碼位(

)旋轉180°。當編碼位

的誤差校正形式為“0”時，未編碼位(

)旋轉-90°。在180°相移情況下，不考慮編碼位

誤差校正形式的狀態(tài)，未編碼位(

)旋轉180°。
在225°相移情況下，當編碼位

誤差校正形式為“1”時，未編碼位(

)旋轉+90°。當編碼位

的誤差校正形式為“0”時，未編碼位(

)旋轉180°。在270°相移情況下，不考慮編碼位

誤差校正形式的狀態(tài)，未編碼位(

)旋轉+90°。最后，在315°相移情況下，當編碼位

誤差校正形式為“1”時，未編碼位(

)不變，但當編碼位

誤差校正形式為“0”時，未編碼位(

)旋轉+90°。
在90°、180°和270°相移情況下的未編碼位(

)的連續(xù)4相微分編碼將判定該位的旋轉。但對于45°、135°、225°、和225°相移來講，僅僅是這樣一種技術還不能判定未編碼位(

)中存在的不相容的旋轉。在這種情況下，編碼位

，最好是使用誤差校正形式

’作為旋轉指示以對微分編碼加以補充。
在TCM編碼器中，利用編碼位y將位對(η、ε)流分成兩個獨立的位對流(η、ε)1和(η、ε)2。每個未編碼位(η、ε)1和(η、ε)2的位對流利用標準的4相微分編碼器彼此相互獨立地被微分編碼。編碼位y然后被用于合并兩個微分編碼的位流(η、ε)1和(η、ε)2以產生位(w、x)。
在TCM譯碼器中，使用用于誤差檢測和校正的Viterbi譯碼器對編碼的位(y、z)譯碼。由Viterbi譯碼器導出的位ζ然后被卷積編碼產生位

’和

’。位

’被用于將一對位流(

)分成兩個位流(

)1和(

)2，并從Viterbi譯碼器輸出端輸出。兩個未編碼位流(

和

)1和(

、

)2中的每一個利用標準的4相微分譯碼器被分別獨立地微分譯碼，以產生相應的位流(

)1和(

)2。然后，編碼的位

’被用于將兩個微分編碼的位流(

)1和(

)2合并起來以產生位

。使用用于微分編碼器/譯碼器選擇的們

’對分別的位流進行微分編碼和譯碼的技術允許位對(

’和

’)中存在的旋轉被判定出來。
在使用格式編碼調制的通信系統(tǒng)中，必須以允許對數據進行譯碼而又能克服由傳輸、通道引起的相位多義性的方式對數據進行編碼。因此，圖6示出了用于16-PSK調制并不具有相位基準的本發(fā)明格式編碼調制編碼器100的典型實施例。編碼器100接收3位輸入數據(η、ε、ρ)并產生相應的4位相位點值(w、x、y、z)。
相位點值從編碼器100輸出給其中載波信號的相位依據圖4所示數據扇區(qū)變換模式移動的16-PSK變換器或調制解調器102。調制解調器102輸出相移載波信號(Φ)，其中， Φ＝Acos(2πfct+θ) (12) A是該信號的幅值(通常是常數); fc是載波頻率;和 θ是相應于該扇區(qū)值的相位偏移， 其中 θ＝(w·180°)+((w-x)2·90°)+(y·45°)+((y-z)2·22.5°) (13) 調制解調器102可以是由使用公知相移技術傳統(tǒng)相移鍵控(PSK)數字傳輸調制解調器。
舉例用編碼器100包括多路轉換器104和106、4相微分編碼器108和110、二進制微分編碼器112和卷積編碼器114。編碼器100最好是一種具有與傳統(tǒng)設計不同的元件的VLSI結構。3位數據(η、ε、ρ)同時輸入給編碼器100，位(η、ε)輸入給多路轉換器104，位ρ輸入給微編碼器112。
在每3個輸入位(η、ε、ρ)中，微分編碼器112接收每個位ρ，并對所接收的每個位ρ進行微分編碼。除了微分編碼器的電路設計以外，用于對位ρ進行微分編碼的技術是公知的。相應于一個輸入位ρ的每個微分編碼位或符號(ζ)從微分編碼器112輸出并作為卷積編碼器114的輸入。所舉實施例中的卷積編碼器114是一個1/2速率、K＝7的卷積編碼器，它對每個輸入位δ進行卷積編碼從而提供兩個相應的輸出位或符號(y、z)。除卷積編碼器的電路設計以外，對位ζ進行卷積編碼的技術是公知的。編碼器100輸出位(y、z)，作為輸入給調制解調器102的輸入端。
位對(y、z)的最高有效位，即位y從卷積編碼器114輸出給多路轉換器104和106中每一個的選擇輸入端，作為選擇信號。多路轉換器104通常是個1∶2多路轉換器，它依據其選擇輸入端上選擇信號的狀態(tài)，將其數據對輸入端上的數據提供給所選擇的兩個數據對輸出端中的一個。在該特定情況下，多路轉換器104數據對輸入端上出現(xiàn)的數據是當前位組(η、ε、ρ)的位(η、ε)。由于選擇信號輸入端耦合到卷積編碼器114的位y輸出端，所以由當前位組(η、ε、ρ)的位ρ所產生的位y的狀態(tài)就確定了位對(η、ε)出現(xiàn)在多路轉換器104的哪個數據對輸出端上。當位y的狀態(tài)處于一種邏輯狀態(tài)，例如邏輯“0”時，多路轉換器104在第一輸出端輸出位對(η、ε)作為位對(η、ε)1。類似地，當位y的狀態(tài)是另一種邏輯狀態(tài)，如邏輯“1”時，多路轉換器104在第二輸出端輸出位對(η、ε)作為位對(η、ε)2。實際上，根據卷積編碼器114所輸出的位對(y、z)的最高有效位，即位y，位對(η、ε)流被分成兩個位流。
多路轉換器104的每個位對輸出被耦合到微分編碼器108和110各自的位對輸入端上，位對(η、ε)1被提供給微分編碼器108，而位對(η、ε)2相應地被提供給微分編碼器110。微分編碼器108和110中的每一個就前面所接收的位對各自接收的位對(η、ε)1或(η、ε)2進行微分編碼。對位對(η、ε)1或(η、ε)2進行的微分編碼可由任一公知技術完成。只有在新的輸入位對提供給微分編碼器108和110時，它們才被再次使用。微分編碼器108和110中的每一個分別提供與所接收的每一相應位對(η、ε)1或(η、ε)2相關的輸出位對(w、x)1或(w、x)2。微分編碼器108和110向多路轉換器106的各數據對輸入端分別提供位對(w、x)1和(w、x)2。
多路轉換器106通常是2∶1多路轉換器，它根據在選擇輸入端所提供的選擇信號，在由兩個數據對輸入端上存在的數據所選擇的數據對輸出端上提供數據。當多路轉換器106數據對輸入端上出現(xiàn)的位對(w、x)1和(w、x)2出現(xiàn)在多路轉換器106的數據對輸出端上時，就作為位或符號對(w、x)。位對(w、x)是根據由當前位組(η、ε、ρ)的位ρ所產生的位y及狀態(tài)確定的。實際上，位對流(w、x)1和(w、x)2被合并成相應于從卷積編碼器114輸出的位對(y、z)的最高有效位，即位y的單一位流。
除了位對(y、z)以外，在調制解調器102的各自輸入端上還提供有位對(w、x)。調制解調器102以從4相位點值的最高有效位到最低有效位的位順序(w、x、y和z)組合數據位w、x、y和z。如前所述，調制解調器102提供移相載波信號(Φ)。
圖7示出了本發(fā)明用于16-PSK信號解調并不帶有相位基準的調制解調器120和TCM譯碼器122的實施例。調制解調器120接收相移載波信號

，該信號

包含有載波中相移形式存在的信息。但可能出現(xiàn)導致傳輸信號Φ相移的通道狀態(tài)。所接收的信號

仍可由等式(10)來表示。
調制解調器120根據等式(10)將所接收的信號

轉換成量化的I和Q分量。I和Q分量被提供給譯碼器122，并在其中被轉換成4位扇區(qū)值(

)。根據等式(12)和(13)，扇區(qū)值(

)再一次涉及到所接收信號的相位。利用公知的調制解調電路和技術可以將所接收信號的相位轉換成I和Q分量。調制解調器120可以進一步包括天線系統(tǒng)、RF電路以及在公知技術中所知的將所接收信號轉換成基帶所必須的降頻轉換電路。
調制解調器120向譯碼器122提供用于譯碼和誤差校正的I和Q分量輸出。譯碼器122包括轉移度量和扇區(qū)確定電路124、轉移度量和扇區(qū)旋轉電路126、標準速率檢測電路128、Viterbi譯碼器130、多路轉換器132和134、4相微分譯碼器136和138二進制微分譯碼器140和卷積編碼器142。除電路124和128以外，譯碼器122最好仍然是具有傳統(tǒng)設計元件的VLSI結構。雖然也可以在VLSI單芯片上提供電路124和128，但最好這些元件能單獨提供以增加終端用戶的靈活性并具有傳統(tǒng)設計。同樣，卷積編碼器142可以集成在Viterbi譯碼器130中。
I和Q分量提供給確定電路124，該電路通常含有一個由用于存儲

值的只讀存儲器構成的余切查尋表(未示出)。

的值被提供給扇區(qū)值和轉移度量查詢表(未示出)，該查詢表通常也是由只讀存儲器構成的，該只讀存儲器除了存儲相應于每個

值的轉移度量以外，還存儲4位扇區(qū)值。扇區(qū)值和轉移度量從確定電路輸出給旋轉電路126。
若檢測電路128在Viterbi譯碼器130中檢測出一個通常的高標準速率，那么，旋轉電路126將旋轉4位扇區(qū)值和相應的轉移度量。在16-PSK系統(tǒng)中，執(zhí)行相應于在扇區(qū)值和相關轉移度量方面的22.5°移位的旋轉。旋轉電路仍然可由一個查詢表構成，它響應來自檢測電路128的信號以用于使扇區(qū)值和轉移度量移位。有關旋轉的細節(jié)下面將予以討論。
旋轉電路126也包含一個延遲元件，用于根據Viterbi譯碼器130所需的計算時間在扇區(qū)值從旋轉電路126輸出的傳送過程中提供延時。
如果需要旋轉，那么，使用轉移度量和扇區(qū)值(

)，譯碼器130產生分別表示為ζ和(

)的ζ和(w、x)的最佳估計。前述專利申請所披露的方法可以用于去產生這些值。
前述譯碼器130還可以提供一個由用于標準速率檢測電路128的標準數據輸出去檢測指示22.5°、67.5°、112.5°、157.5°、202.5°、247.5°、292.5°、315°或337.5°通道相移的高標準速率。根據對高標準速率的檢測，檢測電路128提供一個控制信號給旋轉電路126，該電路響應上述控制信號，除了扇區(qū)值位(

)的相應移位以外，還要提供相應于π/8信號間隔移位的轉移度量移位。該扇區(qū)值的移位導致了相應于0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°中一個的相位移。在每一個這種相位移上，Viterbi譯碼器可以恢復數據。但除對0°相移以外的情況(所謂0°相移就是指在這種情況下，數據未發(fā)生通道相移)，Viterbi譯碼器是不能檢測出該數據由于通道相移的結果而處于錯誤的狀態(tài)，因此，Viterbi譯碼器將產生一個原信號的錯誤估計。本發(fā)明擴大了Viterbi譯碼器，使其能判定數據中由通道相移引起的相位多義性誤差。
譯碼器130輸出位

并將該位

同時提供給微分譯碼器140和卷積編碼器142的各自輸入端。由于在傳輸終端中位ζ是在卷積編碼以前進行微分編碼的，所以在接收終端中，位

的微分編碼必須被譯碼以恢復位

，該位

是原編碼位ρ的一個估計。
為恢復所傳輸位對(η、ε)的估計，即位對(

)，成對的位流(

)必須首先被分成兩個位流，其中的每一個位流都被獨立地進行微分譯碼，然后，再把它們重新組合成一個單一的位對流。把該位對流分成兩個位對流以及把它們重新組合起來的方式類似于圖6所示編碼器所使用的方式?？刂票环蛛x位對流的分離和組合是由扇區(qū)值位

提供的。但是，由于在接收時該扇區(qū)值的這個位可能產生誤差，所以在使用位對流(


)譯碼過程中的該位以前，最好對該誤差進行校正。因此，與校正后扇區(qū)值間接相對應的位

’被卷積編碼以產生該位(


)。
另外，作為取代如上所討論的，利用位

’對位

重新編碼以獲得位(

)的方法，還可以直接通過I和Q輸入來獲得這些位的不太可靠的估計。使用由Viterbi譯碼器130輸出的經誤差校正后的數據所產生的位

’，還導致了這個位相對于直接由I和Q分量產生的相應位的誤差減少。
利用所提供的技術，應當看到由于位(

)是原傳輸位(y、z)的一個估計，所以在這些估計中可能產生錯誤，但使用所提供的重新編碼技術導致了位對(

)中所可能產生誤差量的最小值。
因此，譯碼器130輸出的位

也提供給卷積編碼器142的輸入端，以產生一個所傳輸相位點位(y、z)經校正后的估計位(

)。卷積編碼器142輸出該位對(

)的最高有效位(

’)，并作為選擇信號提供給多路轉換器132和134中每一個的選擇輸入端。雖然卷積編碼器142也產生位

’，但該位

’沒有使用。
多路轉換器132通常是1∶2多路轉換器，它根據其選擇輸入端所提供的選擇信號的狀態(tài)，將其數據對輸入端上出現(xiàn)的數據提供給兩個數據對輸出端中被選中的一個。在該特定情況下，多路轉換器132輸入端上出現(xiàn)的數據是來自Viterbi譯碼器的位對(

)。由于選擇信號輸入端被耦合給卷積編碼器142的位

’輸出端，所以由位

所產生的位

’的狀態(tài)確定了在多路轉換器132的哪一個數據對輸出端上出現(xiàn)位對(

)。當位

’的狀態(tài)處于一種邏輯狀態(tài)，如邏輯“0”時，多路轉換器132的第一數據對輸出端上輸出位對(

)，作為位對(

)1，類似的，當位

’的狀態(tài)是另一種邏輯狀態(tài)，如邏輯“1”時，多路轉換器132的第二數據對輸出端上輸出位對(

)作為位對(

)2。實際上，根據由卷積編碼器142所輸出的位對(

)的最高有效位，即位

’的狀態(tài)，位對流(

)被分成兩個位對流。
多路轉換器132的每個數據對輸出端被耦合到4相微分譯碼器136和138各自的輸入端上。位對(

)1被提供給譯碼器136，而位對(

)2被提供給譯碼器138。微分譯碼器136和138中的每一個就它們前面所相應接收的位對，利用4相技術對分別接收的位對(

)1或位對(

)2進行微分譯碼。位對(

)1或(

)2的微分譯碼可以由公知的任一種4相微分譯碼技術來實現(xiàn)。然后，僅當有一個新的輸入位對提供給它時，微分譯碼器136和138才被再次使用。微分譯碼器136和138中的每一個分別提供一個與相應輸出位對(

)1或(

)2中的每一個相關的輸出位對(

)1或(


)2去分離多路轉換器134的數據輸入。
多路轉換器134通常是2∶1多路轉換器，該多路轉換器134根據在選擇輸入端所提供的選擇信號在由兩個數據對輸入端上的數據對所選擇的數據對輸出端上提供一個數據對。當在多路轉換器134的數據對輸入端上存在的位對(

)1和(

)2出現(xiàn)在多路轉換器134的數據對輸出端上時，就作為位對(

)。選擇用于輸出的位對(

)1或(

)2是根據由位

所產生的位

’的狀態(tài)確定的。實際上，位對流(

)1或(

)2被合并成相應于來自卷積編碼器142的位對(

)最高有效位，即位

’的單一位對流(

)。
利用前述編碼器和譯碼器模式使得格式編碼調制在數據通信系統(tǒng)成為一種切實可行的技術。因此，本發(fā)明允許在格編碼數據的編碼和譯碼中執(zhí)行一個可行的判定，從而克服由傳輸通道所導致的相位多義性。編碼器和譯碼器可以VLSI形式在各個芯片上，最好是在單個芯片上構成。另外，由于8-PSK和16-PSK調制的編碼器可以通過共用一些公共元件來集成化形成，對于譯碼器也是如此。雖然本發(fā)明所舉實施例僅披露了1/2速率，限制長度K＝7，且僅用于8-PSK和16-PSK調制，但本發(fā)明技術可以擴展成包括另外的編碼速率、限制長度和更高等級的M一元調制。
還應當理解，本發(fā)明不僅僅適用于卷積編碼，也適用于透明分程序編碼。在圖2和圖6所示編碼器10和100的另一實施例中，編碼器24和114就是分程序編碼器。在該實施例中，必須考慮為通過編碼器10和100的數據定時。分程序編碼器必須具有位β或ρ的全部輸入分程序以產生相應的輸出分程序。由于來自分程序編碼器的輸出位控制位α和(η、ε)的多路轉換編碼，所以必須保證分程序編碼器的輸出和相應位α和(η、ε)多路轉換器的輸入之間的協(xié)調。在多路轉換器14和104輸入前面的存儲器或移位寄存器這樣的電路，應當接收α或(η、ε)位。當利用適當的尋址和定時邏輯來提供時，移位寄存器以外的這些位的計時應與分程序編碼器輸出的編碼位相協(xié)調。這種技術應保證在這些位多路轉換編碼的控制過程中，來自分程序編碼器的編碼位的分程序與輸入α或(η、ε)中的一個相對應。
在譯碼器終端，應當用具有把作為軟判定數據直接輸入給分程序譯碼器的扇區(qū)值的最低有效位(

)或(

)的相應分程序譯碼器替換Viterbi譯碼器40和130。編碼器52和142也應當是分別與相應編碼器10或100中的分程序編碼器相同的分程序編碼器。另外，還必須控制通過多路轉換器譯碼電路的位

和(

)的定時，諸如具有適當尋址/定時邏輯的存儲器或移位寄存器電路應當保證分程序譯碼器 輸出的譯碼位分程序中的每一位與α和(η、ε)位原始譯碼控制過程中所使用的位b或y的重新編碼估計中的一個相對應。
前述實施例使得本專業(yè)技術領域以內的任何人能夠制造或使用本發(fā)明。對于本專業(yè)技術領域的人而言，上述實施例可以很容易地予以修改，但這里所規(guī)定的基本原理也可以應用到其它實施例中而不需要發(fā)明技巧。因此，本發(fā)明并不受限于這里所舉實施例，并且具有與這里所披露的原理和新穎特性相符合的最寬的范圍。
權利要求
1、一種對用戶數據進行格式編碼的裝置，該用戶數據作為相位點數據用于通信通道的M-元調制和傳輸過程中，包括
第一編碼器裝置，用于以輸入用戶數據位設置的順序接收來自每集輸入用戶數據位的第1數據位組，并根據第一編碼格式對每一第1數據位組進行編碼，從而提供第1編碼的位組，并根據第二編碼格式對每一個第1編碼的位組進行編碼，從而提供相應的第2編碼的位組；
第二編碼器裝置，用于接收來自每集輸入用戶數據位的第2數據位組，并響應上述第2編碼位組的一個特定位，從而在多個數據通道中所選擇出來的一個數據通道上提供每一第2數據位組，當在每一選定數據通道提供上述位組時，依據第三編碼格式對每個第2數據位組進行編碼，并從每個選定數據通道提供一個輸出作為第3編碼的位組，和
其中相應的第2和第3編碼的位組總起來表示用于相應輸入用戶數據位集的相位點數據。
2、根據權利要求1的裝置，其中所述第2和第3編碼的位組分別表示相位點數據的最低和最高有效位。
3、根據權利要求1的裝置，其中每個輸入用戶數據集由具有每一個都分別包含所述數據位對的不同數據位的所述第1數據位組和所述第2數據位組的一對數位組成。
4、根據權利要求1的裝置，其中每一輸入用戶數據位集由3個數據位組成，該3個數據具有由一個單一數據位組成的一個數據位組和一個由剩下的一對數據位組成的另一個數據位組。
5、根據權利要求1的裝置，其中所述的第一和第三編碼格式為二進制微分編碼，所述第二編碼格式為卷積編碼。
6、根據權利要求1的裝置，其中所說的第一編碼格式是二進制微分編碼，所說的第二編碼格式是卷積編碼，所說的第三編碼格式是4相微分編碼。
7、根據權利要求1的裝置，其中所說的第一和第三編碼格式是二進制微分編碼，所說的第二編碼格式為透明分程序編碼。
8、根據權利要求1的裝置，其中所述的第一編碼格式是二進制微分編碼，所述的第二編碼格式為透明分程序編碼，所述的第三編碼格式是4相微分編碼。
9、根據權利要求3的裝置，其中所述的第一編碼器裝置包括
第一微分編碼器裝置，用于接收和微分編碼所述第1數據位組的數據位組的數據位，并提供一個相應的第1輸出位，和
卷積編碼器裝置，用于接收和卷積編碼所述第1輸出位，并提供一對第2輸出位作為所述第2編碼的位組。
10、根據權利要求9的裝置，其中所述第二編碼器裝置包括
第一多路轉換器裝置，用于接收所述第2數據位組的數位和一個所述第2輸出位，所述第一多路轉換器裝置響應所述第2輸出位中的一個，在第一多路轉換器裝置兩個輸出端中所選定的一個上提供所述第2數據位組的所述數據位，并作為第3輸出位;
第二微分編碼器裝置，用于當來自第一多路轉換器兩個輸出的另一個提供給它時，接收和微分編碼所述第3輸出位，并提供相應的第4輸出位，和
第二多路轉換器裝置，用來分別接收所述的第3和第4輸出位，所述第二多路轉換器裝置響應所述第2輸出位中的一個，以提供第3和第4輸出位中選定一個的輸出。
11、根據權利要求4的裝置，其中所述第一編碼器裝置包括
第一微分編碼器裝置，用于接收和微分編碼所述1數據位組的所述數據位，并提供相應的第1輸出位;和
卷積編碼器裝置，用于接收和卷積編碼所述第1輸出位，并提供一對第2輸出位，作為所述第2編碼的位組。
12、根據權利要求11的裝置，其中所述第二編碼器裝置包括
第一多路轉換器裝置，用于接收所述第2數據位組的一對數據位和一個所述第2輸出位，所述第一多路轉換器裝置響應所述第2輸出位中的一個，用于在第一多路轉換器兩個輸出端中選定的一個上提供一對數據位，作為第1輸出位對;
第二微分編碼器裝置，用于當第一多路轉換器裝置兩個位對輸出中的一個分別提供給它時，接收和微分編碼所述第1輸出位對，并提供相應的第2輸出位對;
第三微分編碼器裝置，用于當所述第一多路轉換器兩個位對的另一個輸出提供給它時，接收和4相微分編碼所述第2輸出位對，并提供相應的第3輸出位對;和
第二多路轉換器裝置，用于分別接收所述第3和第4輸出位對，所述第二多路轉換器裝置響應所述的第2輸出位的一個，以提供所述第3和第4輸出位對中選定的一個輸出。
13、根據權利要求1的裝置，還包括調制解調器裝置，以和相位點數據相同的予定順序接收和組合所述第2和第3編碼的位組，提供載波信號，并根據予定的相位點數據/相位移變換模式使用于每個相位點數據的所述載波信號相位移。
14、用于8-PSK調制的格式編碼器，包括
第一微分編碼器，它具有能夠接收一集兩個輸入數據位中一個數據位的輸入端和一個輸出端;
卷積編碼器，它具有一個耦合到所述第一微分編碼器輸出端的一個輸入端，最高有效位輸出端和最低有效位輸出端;
第一多路轉換器，它具有能夠接收上述具有兩個輸入數據位集中的另一個數據位的數據輸入端，耦合到所述卷積編碼器最高有效位輸出端的選擇輸入端和一對輸出端;
第二微分編碼器，具有耦合到所述第一多路轉換器一個輸出端上的輸入端。
第三微分編碼器，每個都具有耦合到所述第一多路轉換器另一個輸出端上的輸入端;和
第二多路轉換器，具有一對數據輸入端，每一個分別耦合到所述第二和第三微分編碼器輸出端中不同的一個，還具有一個耦合到所述卷積編碼器最高有效位輸出端的選擇輸入端及一個輸出端。
15、根據權利要求14的編碼器，其中所述的卷積編碼器是1/2速率卷積編碼器。
16、根據權利要求14的編碼器，其中所述第一、第二和第三微分編碼器是二進制微分編碼器。
17、根據權利要求15的編碼器，其中所述第一、第二和第三微分編碼器是二進制微分編碼器。
18、用于16-PSK調制的格式編碼器，包括
第一微分編碼器，具有能夠接收一集3個輸入數據位中一個數據位的輸入端和一個輸出端;
卷積編碼器，具有一個耦合到所述第一微分編碼器輸出端的一個輸入端，一個最高有效位輸出端和一個最低有效位輸出端;
第一多路轉換器，具有能夠接收所述3個輸入數據位集中一對其它數據位的數據位對輸入端，一個耦合到所述卷積編碼器最高有效位輸出端的選擇輸入端和一對數據位對輸出端;
第二微分編碼器，具有耦合到所述第一多路轉換器數據位對輸出端中一個上的數據位對輸入端;
第三微分編碼器，每一個都具有耦合到所述第一多路轉換器數據位對輸出端中另一個上的數據位對輸入端;和
第二多路轉換器，具有一對數據位對輸入端，其中每一個都耦合到所述第二和第三微分編碼器數據位對輸出端中不同的一個，另外還具有耦合到所述卷積編碼器最高有效位輸出端的選擇輸入端和一個數據位對輸出端。
19、根據權利要求18的編碼器，其中所述的卷積編碼器是1/2速率卷積編碼器。
20、根據權利要求18的編碼器，其中所述的第一微分編碼器是二進制微分編碼器，所述的第二和第三微分編碼器是4相微分編碼器。
21、根據權利要求19的編碼器，其中所述第一微分編碼器是二進制微分編碼器，所述第二和第三編碼器是4相微分編碼器。
22、一種將用戶數據編碼成格式編碼數據的方法，其步驟包括
以輸入用戶數據位集的順序，從每一集輸入用戶數據位集中接收第1數據位組;
根據第一編碼格式對每一第1數據位組編碼，從而提供第1編碼的位組;
根據第二編碼格式對每一第1編碼的位組編碼，從而提供相應的第2編碼的位組;
從每一集輸入用戶數據位中接收第2數據位組;
在多個數據通道中選定的數據通道上有選擇地提供每個第2數據位組，以響應所述第2編碼的位組的予定位;
當在每個所選定數據通道上提供數據時，根據第三編碼格式，對每個選定的數據通道第2數據位組編碼;
將來自每個選定數據通道的輸出作為第3編碼的位組;和
其中相應的第2和第3編碼的位組總合起來表示用于相應輸入用戶數據位集的相位點數據。
23、根據權利要求22的方法，其中對每個第1數據位組編碼的步驟包括對每個第1數據位組微分編碼的步驟。
24、根據權利要求22的方法，其中對每個第1編碼的位組編碼的步驟包括對每個第1編碼的位組卷積編碼的步驟。
25、根據權利要求22的方法，其中根據第3編碼格式對每個選定的數據通道第2數據位組編碼的步驟包括對每個第2編碼的位組微分編碼的步驟。
26、根據權利要求22的方法，其中，對每個第1編碼的位組編碼的步驟包括對每個第1編碼的位組透明分程序編碼的步驟。
27、根據權利要求22的方法，還包括如下步驟
提供1個載波信號;和
根據予定的相位點數據/相移變換模式，使用于每個相位點數據的所述載波信號移位。
28、在用于為所接收的用戶數據進行譯碼的譯碼器中，用戶數據被格編碼成M-元調制模式的相位點數據，以在傳輸通道上進行傳輸，傳輸通道易受通道狀態(tài)變化的影響而在所述M一元調制信號中引入相位多義性，并在所接收的相位點數據中導致相應的誤差，用于判定由于所述格編碼的用戶數據的譯碼引起的在所述相位點數據中相位多義性誤差的影響的裝置包括
第一譯碼器裝置，用于接收第1編碼的用戶數據位的若干組的誤差校正估計，每一第1編碼的用戶數據位組估計來自相應所接收的相位點，該裝置還根據第一譯碼格式為每個第1編碼的用戶數據位組估計譯碼，從而提供一個第1用戶數據位組的輸出估計，另外，該裝置還根據第一編碼格式對每個第1編碼的用戶數據位組估計編碼以提供第1編碼的位的相應組;
第二譯碼器裝置，用于接收第2編碼的用戶數據位的若干組的估計，每個第2編碼的用戶數據位組估計來自相應接收的相位點，所述第二譯碼器裝置響應每個第1編碼的位組的予定位，以在多個數據通道的選定通道上提供每個第2編碼的用戶數據位組估計，當在每個選定的數據通道上提供數據時，該裝置根據第二譯碼格式分別對每個第2編碼的用戶數據位組估計進行譯碼，并從每個選定的數據通道輸出第2用戶數據位組的估計;和
其中所述第1和第2用戶數據位組代表所述用戶數據的一個估計。
29、根據權利要求28的裝置，其中所述每個第1編碼的用戶數據位組估計和第1用戶數據位組估計分別由一個單一的數據位組成，每個所述第1編碼的位組由一對數據位組成，和所說的第一譯碼器裝置包括
第一微分譯碼器裝置，用于接收和微分編碼所述的第1編碼的用戶數據位組估計的所述數據位和提供一個輸出作為第1用戶數據位的估計;和
卷積編碼器裝置，用于接收和卷積編碼所述第1編碼的用戶數據位組估計的數據位和輸出所述第1編碼的位組的一對數據位。
30、根據權利要求29的裝置，其中每個第2編碼的用戶數據位組估計由單一數據位組成，且所述第二譯碼器裝置包括
第一多路轉換器裝置，用于接收每個第2編碼的用戶數據位組估計的所述數據位和所述第1編碼的位組的一個予定數據位，所述第一多路轉換器裝置響應第1編碼的位組的所述予定數據位，在第一多路轉換器兩個輸出端中選定的一個提供每個第2編碼的用戶數據位組估計的所述數據位，作為第1輸出位;
第二微分編碼器裝置，用于當來自第一多路轉換器裝置兩個輸出中的一個提供給它時，接收和微分編碼所述的第1輸出位，并提供一個相應的第2輸出位;
第三微分編碼器裝置，用于當來自第一多路轉換器裝置兩個輸出中的另一個提供給它時，接收和微分編碼所述的第1輸出位，并提供相應的第3輸出位;和
第二多路轉換器裝置，用于分別接收所述第3和第4輸出位，所述第二多路轉換器裝置響應所術第1編碼的位組的予定數據位輸出所述第2和第3輸出位中選定的一個。
31、根據權利要求29的裝置，其中每個第2編碼的用戶數據位組估計由一對數據位組成，所述第二譯碼器裝置包括
第一多路轉換器裝置，用于接收每個第2編碼的用戶數據位組估計和所述第1編碼的位組的予定數據位，所述第一多路轉換器裝置響應所述第1編碼的位組的所述予定數據位，在第一多路轉換器兩個輸出端中選定的一個上提供所述每個第2編碼的用戶數據位組估計的所述數據位對，作為第1輸出位對;
第二微分編碼器裝置，用于當所述第一多路轉換器裝置的兩個輸出中的一個提供給它時，接收和微分編碼所述的第1輸出位對，并提供相應的第2輸出位對;
第三微分編碼器裝置，用于當所述第一多路轉換器兩個輸出的另一個提供給它時，接收和微分編碼所述第1輸出位對，并提供相應的第3輸出位對;和
第二多路轉換器裝置，用于分別接收所述的第3和第4輸出位對，所述第二多路轉換器裝置響應所述第1編碼的位組的予定數據位以輸出所述第2和第3輸出位對中選定的一個。
32、根據權利要求28的裝置，其中每個所述第1編碼的用戶數據位組估計和所述第1用戶數據位組估計分別由一個單一的數據位組成，每個所述第1編碼的位組由一對數據位組成，所述第一譯碼器裝置包括
第一微分譯碼器裝置，用于接收和微分編碼所述第1編碼的用戶數據位組估計的所述數據位，并提供一個輸出作為第1用戶數據位的估計;和
分程序編碼器，用于接收和透明分程序編碼所述第1編碼的用戶數據位組估計的所述數據位，并提供第1編碼的位組的一對數據位作為輸出。
33、在用于對格編碼用戶數據進行譯碼的譯碼器中，上述數據在8-PSK調制格式中是作為相位點數據進行傳輸的，在譯碼器中，Viterbi譯碼器提供如下兩種估計(1)依次已經過微分和卷積編碼的第1微分編碼的數據位的估計并用作所述相位點數據的一對位;(2)依次已經過多路轉換微分編碼的微分編碼的第2數據位的估計并用作所述相位點數據另一位，在所述譯碼器中用于判定導致所接收相位點數據中相位多義性的傳輸通道的電路包括
第一微分譯碼器，具有能夠接收所述第1位估計的一個輸入端和一個輸出端;
卷積編碼器，具有能夠接收所述第1位估計的一個輸入端，一個最高有效位輸出端和一個最低有效位輸出端;
第一多路轉換器，具有能夠接收所述第2位估計的一個數據輸入端、一個耦合到所述卷積編碼器最高有效位輸出端的選擇輸入端和一個輸出端;
第二微分譯碼器，具有一個耦合到所述第一多路轉換器輸出端中一個的輸入端;
第三微分譯碼器，具有一個耦合到所述第一多路轉換器另一輸出端上的輸入端;和
第二多路轉換器，具有一對數據輸入端，每一個都分別耦合到所述第二和第三微分譯碼器輸出端中不同的一個上，及耦合到卷積編碼器最高有效位輸出端的一選擇輸入端和一輸出端。
34、根據權利要求33的電路，其中所述卷積編碼器是1/2速率編碼器。
35、根據權利要求33的電路，其中所述第一、第二和第三微分編碼器是二進制微分編碼器。
36、根據權利要求34的電路，其中第一、第二和第三微分編碼器是二進制微分編碼器。
37、在用于對格式編碼的用戶數據譯碼的譯碼器中，上述數據是以16-PSK調制格式作為相位點數據傳輸的，在該譯碼器中，Viterbi譯碼器提供如下兩種估計(1)依次已經過微分和卷積編碼的第1微分編碼的數據位的估計，并用作為所述相位點數據的一對位;(2)依次已經過多路轉換編碼的微分編碼的第1數據位對的估計，并用作為所述相位點數據其它位;用于判定導致所述譯碼器所接收相位點數據中相位多義性的傳輸通道的電路包括
第一微分譯碼器，具有一個能夠接收所述第1位估計的輸入端和一個輸出端;
卷積編碼器，具有一個能夠接收所述第1位估計的輸入端、最高有效位輸出端和最低有效位輸出端;
第一多路轉換器，具有一個能夠接收所述第1位估計的數據輸入端、一個耦合到所述卷積編碼器最高有效位輸出端的選擇輸入端和一對輸出端;
第二微分譯碼器，具有耦合到所述第一多路轉換器一個輸出端上的輸入端;
第三微分譯碼器，具有耦合到所述第一多路轉換器另一個輸出端上的輸入端;和
第二多路轉換器，具有一對數據輸入端，其中的每一個都被分別耦合到所述二和第三微分譯碼器輸出端中不同的一個上，及耦合到所述卷積編碼器最高有效位輸出端的一選擇輸入端和一個輸出端。
38、根據權利要求37的編碼器，其中所述卷積編碼器是1/2速率編碼器。
39、根據權利要求37的編碼器，其中所述的第一微分編碼器是二進制微分編碼器，所述第二和第三微分編碼器是4相微分編碼器。
40、根據權利要求38的編碼器，其中所述第一微分編碼器是二進制微分編碼器，所述第二和第三微分編碼器是4相微分編碼器。
41、在所接收的用戶數據譯碼的譯碼器中，用戶數據以M-元調制模式被格式編碼成相位點數據，并在通信通道上傳輸，該通信通道在通道狀態(tài)方面存在著變化，從而在所述M-元調制信號中引起相位多義性，并導致在所接收的相位點數據中存在相應的誤差，一種判定在所述格式編碼的用戶數據譯碼過程中，在所述相位點數據中存在的相位多義性誤差的影響的方法包括
接收第1編碼的用戶數據位若干組的誤差校正估計，其中每個第1編碼的用戶數據位組估計來自相應所接收的相位點;
根據第一譯碼格式對每個第1編碼的用戶數據位組估計譯碼，從而提供第1用戶數據位組的輸出估計;
根據第一編碼格式，對每一個第1編碼的用戶數據位組估計編碼，從而提供第1編碼的位的相應組;
接收第2編碼的用戶數據位若干組的估計，其中每個第2編碼的用戶數據位組估計來自一個相應所接收的相位點;
響應每個第1編碼位組的一個預定位，在多個數據通道中所選定的一個數據通道上提供每個第2編碼的用戶數據位組估計;
當在每個選定數據通道上提供數據時，根據第二譯碼格式對每個第2編碼的用戶數據位組估計譯碼;
提供來自每個選定數據通道的輸出作為第2用戶數據位組的估計;和
其中所述第1和第2用戶數據位組表示所述用戶數據的估計。
42、根據權利要求41的方法，其中所述對每個第1編碼的用戶數據位組估計譯碼的步驟包括對每個第1編碼的用戶數據位組估計微分譯碼的步驟。
43、根據權利要求41的方法，其中所述對每個第1編碼的用戶數據位組估計編碼的步驟包括對每個第1編碼的用戶數據位組估計卷積編碼的步驟。
44、根據權利要求41的方法，其中所述對每個第2編碼的用戶數據位組譯碼的步驟包括對每個第2編碼的用戶數據位組估計微分譯碼的步驟。
45、根據權利要求41的方法，其中所述對每個第1編碼的用戶數據位組估計編碼的步驟包括對每個第1編碼的用戶數據位組估計透明分程序編碼的步驟。
全文摘要
一種用于判定格編碼數據的M-元調制過程中傳輸相位多義性的編碼器，除了多路轉換微分編碼器以外，格編碼器還使用微分編碼器和卷積編碼器，以從輸入數據位集中產生相應的相位點值。用于M-元PSK載波調制過程中，除了多路轉換微分譯碼器外，格譯碼器使用Viterbi譯碼器和微分譯碼器，以從接收的信號扇區(qū)值中產生原始輸入數據位的估計。
文檔編號H04L27/18GK1072302SQ92104299
公開日1993年5月19日 申請日期1992年5月3日 優(yōu)先權日1991年5月3日
發(fā)明者杰克·凱爾·沃爾夫 申請人:夸爾柯姆股份有限公司