專利名稱：：編碼調(diào)制方案中的非均勻錯誤保護的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明有關(guān)用于通信系統(tǒng)中的編碼調(diào)制方案，更具體地，有關(guān)編碼調(diào)制方案中乘積碼和其它鏈接碼的使用。編碼調(diào)制，例如多級編碼或分組編碼調(diào)制(BCM)，可被用來提高一個通信系統(tǒng)的信息率(頻譜效率)，而不降低功率效率。信息率的這一提高在這樣一個通信系統(tǒng)中是很有用的，在該系統(tǒng)中，語音信號在被發(fā)射之前，被數(shù)字化并壓縮。較高的壓縮率能節(jié)省帶寬，但復現(xiàn)質(zhì)量會受通信信道中不利條件的影響。利用編碼調(diào)制提高的信息率允許使用較少的壓縮，從而可以提高復現(xiàn)質(zhì)量。一個更大的信息率，即，一個更大的信息容量，也使一個通信系統(tǒng)能容納更多的用戶。對多級編碼方案，例如BCM，的描述，見于H．Imai等人的，“ANewMulti-LevelCodingMethodUsingErrorCorrectingCodes”，發(fā)表在IEEETransactionsonInformationTheroyVol．IT-23，pp．371-377(May1977)；S．Sayegh的“AClassofOptimumBlockCodesinSignalSpace”，發(fā)表在IEEETransactionsonCommunicationsVol．com-34，pp．1043-45(Oct．1986)；A．R．Calderbank，“Multi-LevelCodesandMultistageDecoding”，IEEETransactionsonCommunicationsvol．COM-37，pp．222-229(Mar．1989)；G．Karam等人的，“Block-CodedModulationUsingReed-MullerComponentCodeswithMultistageDecoding”，發(fā)表在EuropeanTransactionsonCommunicationsvol．4，pp．267-275(May1993)，和T．Woerzetal．，“DecodingofM-PSKMulti-levelcodes”，EuropeanTransactiononcommunicationvol．4，pp．299-308(May，1993)。最近，有關(guān)BCM對瑞利衰減信道的適用性的出版物包括N．Seshadri等人的，“Multi-LevelCodedModulationsforFadingChannels”，發(fā)表在ProceedingsoftheFifthTirenniaInternationalworkshoponDigitalCommunications(E．Biglierietal．eds)pp．341-352(1992)；N，Seshadri等人的，“CodedModulationwithTimeDiversity，UnequalErrorProtectionandLowDelayfortheRayleighFadingChannel”，發(fā)表在ProceedingsofFirstUniversalConferenceonPortableandMobileCommunicationspp．283-287(Sept．1992)；和N．seshadri等人的“Multi-LevelBlockCodedModulationswithunequalErrorProtectionfortheRayleighFadingChannel”，發(fā)表在EuropeanTransactionsonCommunicationVol．4，pp．325-334(May1993)。對于組合調(diào)制和編碼來說，多級BCM是一個很有吸引力的方案，特別是對于瑞利衰減環(huán)境，其中，交錯深度是決定比特誤差率(BER)性能的決定性因素。圖1a中示出了一個發(fā)射機，它使用BCM和8點移相鍵控(8-psk)調(diào)制，其中，一個語音或其它信息源11生成一個代表語音或其它信息的模擬信號。連續(xù)的模擬語音信號由一個數(shù)字化轉(zhuǎn)換器12，例如一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為一個數(shù)字數(shù)據(jù)流，例如二進制位，數(shù)字化數(shù)據(jù)由數(shù)字化轉(zhuǎn)換器傳送給一個語音編碼器13。語音編碼器13將來自數(shù)字化轉(zhuǎn)換器12的數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多個編碼數(shù)字數(shù)據(jù)單元流i0，i1，i2…，每個流都代表信息信號中相應的一個信息子集。在這個8-psk的例子中，有三個這樣的流i0，i1，i2，但可以理解，可以使用不同于8-psk的一個M元調(diào)制，例如16-psk或16元正交調(diào)幅(QAM)，并可使用不同于三個流的編碼數(shù)字數(shù)據(jù)元。至少有一個編碼數(shù)據(jù)元的流比其它流代表的信息重要。流i0，i2，i2被作為輸入信號提供給BCM編碼器14，它包括多個并行連接的分組編碼器15和一個比特-符號映象器16。輸入流按各自的分組碼C0，C1，C2編碼，生成相應的代碼字輸出流，其中包括相應的編碼比特流b0，b1，b2。代碼c被稱為部件代碼，具有相應的速率ki／N，i=0，1，2，…，其中N是分組長度ki是在N代碼符號的每個塊中被編碼的輸入符號的個數(shù)。這個方案提供了一個總的信息率R=(k0+k1+k2)／(N)信息位／編碼符號。例如，使代碼C0作為最強代碼，后面是代碼C1，然后是代碼C2。以這種組織方式，比特流i0將代表最重要的信息類，被稱為類0；比特流i1將代表次重要類，被稱為類1；且比特流i2將代表最小重要類，被稱為類2。映象器16按照一個預定方案，利用分組編碼器15生成的每個連續(xù)的三元編碼位{b2，b1，b0}，挑選八個8-psk符號的一個相應構(gòu)象。在該例中，b2是最高有效位(MSB)，b0是低有效位(LSB)。一個常規(guī)的比特-符號映象器(它可以是一個對照表或一個邏輯單元的組合)，使用自然二進制映象或Gray編碼映象。以這種方式，由三個分組編碼器15生成的三個N位分組代碼字，被轉(zhuǎn)換為一個調(diào)制代碼字，包含N個調(diào)制符號。比特-符號映象器16生成一個通常為復數(shù)值(I+jQ)的調(diào)制符號流，它是調(diào)制符號的序數(shù)，預先在時間上分割連續(xù)符號。交錯有助于將噪聲以及物理通信信道中的其它損害的作用分散到調(diào)制符號中，以使一個代碼字的所有符號都受影響的可能性最小，并能利用多級分組代碼的內(nèi)建時間分集。符號交錯器17還將交錯符號劃分為同相(I)和正交(Q)部分，它們經(jīng)濾波器18進行脈沖整形，然后，濾波后的部分經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換器19由數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量形式。模擬信號又由濾波器20作進一步的頻譜整形，濾波器輸出信號被送給一個I，Q調(diào)制器21，它將一個載波信號與這些信號進行正交調(diào)制。隨后，調(diào)制載波信號由一個合適的放大器22放大，且放大后的載波信號經(jīng)一個天線23發(fā)射出去。對接收機收到調(diào)制載波信號作類似的處理以對其解碼，并恢復被發(fā)送的信息信號。如圖1b中的例子，由天線25收集的調(diào)制載波信號經(jīng)一個合適的帶通濾波器26進行挑選，并經(jīng)一個合適的放大器27放大。然后，由一個向下變頻器28將放大信號進行頻率變換，向下變頻器通常是一個均衡混頻器和合適的振蕩器，放大信號要么被直接變換為基帶頻率，要么如圖所示被變換為中間頻率(IF)，然后，IF信號經(jīng)一個IF向下變頻器29轉(zhuǎn)換為基帶頻率信號。在這兩種情況下，基帶信號都包括I′和Q′部分，它們經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換器30由模擬形式轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。數(shù)字化的I′和Q′部分被送給一個采樣定時選擇器31，其輸出是一個復數(shù)值的8-psk調(diào)制符號流，該符號流被送給一個去交錯器32。去交錯器32將符號交錯器17執(zhí)行的混合顛倒過來，并生成一個調(diào)制符號流，該符號流等同于比特-符號映象器16生成的流。由去交錯器32生成的去交錯符號被送給一個BCM解碼器33，它將去交錯符號轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)符號流i0，i1，i2。然后，數(shù)據(jù)符號流被送給語音解碼器34，它將語音編碼器13執(zhí)行的編碼過程顛倒過來，并生成一個語音信號。如以上所述，BCM編碼器14將分組代碼符號的三元組{b2，b1，b0}作為8-psk符號的地址，該符號被存儲在內(nèi)存中由該地址所定義的位置。該三元組和調(diào)制符號間的關(guān)系被稱為一個“映象”，通常使用的是自然順序二進制映象或Gray代碼映象。圖2舉例說明了一個BCM編碼器14，其中C0是一個(4，1)重復碼，c1和c2是(4，3)單奇偶校驗碼，圖3舉例說明了三元組與8-psk符號的自然二進制映象。在圖2所示的編碼器中，代碼c0，c1，c2的分組長度N為4，這樣，使用分組代碼符號的四個三元組{111}，{100}，{110}和{101}來挑選組成BCM代碼字{s1s2s3s4}的四個8-psk符號。在這個自然二進制映象的例子中，比特-符號映象器16使用下列規(guī)則將代碼位三元組轉(zhuǎn)換為8-psk調(diào)制符號調(diào)制符號號=4b2+2b+b0其中，八個8-psk調(diào)制符號(由復平面中的“x”標記)，是從正實軸開始逆時針連續(xù)標記的，如圖3所示。分組編碼調(diào)制方案的一個主要特點是，每個比特類都由一個不同的代碼編碼，這樣，可以很容易地獲得非均勻錯誤保護，非均勻錯誤保護對于語音數(shù)據(jù)來說特別有用，在語音數(shù)據(jù)中，所有位在感覺上不是同等重要的。優(yōu)化一個編碼調(diào)制方案以獲得一個期望的BER性能的步驟包括挑選分量代碼并挑選能獲得期望性能指標的合適的比特-符號映象方案。常常希望能夠提高一個指定的比特類的BER性能，而不必明顯地增加解碼復雜度，或影響其它比特類的BER性能。設(shè)計一個編碼調(diào)制方案時應重點考慮的是如何挑選分量代碼，它對總BER性能有顯著影響，并決定了解碼復雜度。按本發(fā)明，一個乘積碼可以提高編碼調(diào)制方案中一個選定的信息類的BER性能，而不影響解碼復雜度或其它信息類的BER性能。進一步，在一個乘積碼的內(nèi)碼和外碼的解碼器之間傳送軟信息是很有利的。按照本發(fā)明的一個方面，一個編碼調(diào)制方法包括這樣的步驟根據(jù)相應的代碼，對多組數(shù)據(jù)比特流的每一個進行編碼，從而生成相應的編碼比特流，并根據(jù)相應的編碼位組，挑選調(diào)制符號。至少一個數(shù)據(jù)比特流是按照乘積碼編碼的，且至少一個其它的數(shù)據(jù)比特流是按照至少一個其它代碼編碼的。用于挑選調(diào)制符號的每組編碼位都包括來自所有編碼比特流的編碼位。乘積碼和其它代碼可以是有預定分組長度的分組代碼。另外，編碼步驟可以包括這樣的步驟根據(jù)一個外碼對數(shù)據(jù)比特流編碼，從而生成一個外碼比特流，并根據(jù)一個內(nèi)碼對外碼比特流進行編碼，從而生成乘積代碼比特流。內(nèi)碼可以有預定的分組長度。本方法還包括對外碼比特進行交錯的步驟，其中，交錯外碼位是按照內(nèi)碼編碼的。調(diào)制符號可以是相移鍵控符號。按本發(fā)明的另一方面，一個編碼調(diào)制器包括一個編碼設(shè)備，用來按照相應的代碼對多組數(shù)據(jù)比特流的每一個進行編碼，并生成相應的編碼比特流，并包括一個選擇設(shè)備，用來根據(jù)相應的編碼位組選擇調(diào)制符號。至少一個數(shù)據(jù)比特流是按照一個乘積碼編碼的，余下的數(shù)據(jù)比特流是按照至少一個其它代碼編碼的。每一組都包括來自所有的編碼比特流的編碼位。乘積碼的內(nèi)碼和其它代碼或代碼組可以是有預定分組長度的分組碼。編碼裝置可以包括一個用來根據(jù)一個外碼編碼一個數(shù)據(jù)比特流的裝置，該裝置生成一個外碼比特流，并包括一個根據(jù)內(nèi)碼對外碼比特流編碼的裝置，該裝置生成乘積碼比特流。內(nèi)碼可以有預定的分組長度。編碼設(shè)備還可以包括一個對外碼比特進行交錯的設(shè)備，從而生成交錯的外碼比特，可根據(jù)內(nèi)碼對該交錯的外碼比特編碼。挑選設(shè)備可以包含一個存儲器，它有多個由相應的地址標記的存儲單元。每個調(diào)制符號都可被存儲在相應的一個存儲單元中，選擇設(shè)備可以檢索出存儲在由編碼比特組標記的存儲單元中的調(diào)制符號。在本發(fā)明的另一方面，一個通信設(shè)備包括一個生成多個數(shù)據(jù)比特流的設(shè)備，該比特流包括第一數(shù)據(jù)比特流和其它數(shù)據(jù)比特流；并包括一個編碼設(shè)備，用來根據(jù)一個乘積碼對第一數(shù)據(jù)比特流編碼，并生成一個乘積碼比特流；還包括至少一個編碼設(shè)備，用來按照至少一個其它代碼對其它數(shù)據(jù)比特流編碼，并生成至少一個其它代碼比特流；還包括一個選擇設(shè)備，用來根據(jù)相應的乘積代碼位和其它代碼位組，選擇調(diào)制符號。每一組都包括至少一個乘積代碼位和至少一個其它代碼位。該通信設(shè)備還包括一個將所選調(diào)制符號進行交錯的設(shè)備；還包括一個發(fā)射設(shè)備，用于將由已交錯選定調(diào)制符號調(diào)制的載波信號發(fā)射出去；還包括一個設(shè)備，用于接收由已交錯選定調(diào)制符號調(diào)制的載波信號，并用于恢復交錯選定調(diào)制符號。該通信設(shè)備還包括一個用來將交錯選定調(diào)制符號去交錯的設(shè)備；及一個用來對去交錯選定調(diào)制符號解碼，從而恢復多個數(shù)據(jù)比特流的設(shè)備。乘積編碼設(shè)備可以包括一個根據(jù)外碼對數(shù)據(jù)比特流編碼，從而生成一個外碼比特流的裝置，及一個根據(jù)內(nèi)碼對外碼比特流編碼，從而生成乘積碼比特流的裝置。外碼，內(nèi)碼，及至少一個其它代碼可以是分組代碼。乘積編碼設(shè)備還包括一個用來交錯外碼位的裝置。此外，用于對調(diào)制符號去交錯的設(shè)備可以包括一個有一組地址的存儲器。交錯調(diào)制符號可被存儲在相應的存儲單元中，且解碼裝置可以根據(jù)一個Viterbi算法對存儲在存儲器中的調(diào)制符號解碼。調(diào)制符號可被存儲在存儲器中，這樣，由內(nèi)碼生成的所有編碼位都存儲在相應的行中，且解碼設(shè)備，在對存儲在每行中的編碼位解碼時，生成軟信息，在對由外碼生成的編碼位解碼時，使用該軟信息。此外，解碼設(shè)備可以使用一個迭代解碼過程，其中，通過對存儲在每行中的編碼位解碼，生成軟信息，該軟信息用在對由外碼生成的編碼位解碼的過程中，且這個由外碼生成的解碼位又被用于對存儲在每行中的編碼位解碼。在本發(fā)明的另一方面，還提供有一種裝置，用于對分別代表編碼位的調(diào)制符號流解碼，其中，編碼位是由相應的代碼生成的，且其中，相應的代碼中至少有一個是一個乘積代碼，包括至少一個內(nèi)碼和至少一個外碼。該裝置包括一個存儲器，該存儲器有一組由各個地址標記的存儲單元；還包括一個用于在各個存儲單元中存儲調(diào)制符號的設(shè)備；并包括一個用來按照一個Viterbi算法將存儲在存儲器中的調(diào)制符號解碼的設(shè)備。調(diào)制符號存儲在存儲器中，這樣，由至少一個內(nèi)碼生成的所有編碼位都存儲在各行中，且解碼設(shè)備在對存儲在每行中的編碼位解碼時，生成軟信息，該軟信息用在對外碼生成的編碼位進行解碼的過程中。解碼設(shè)備可以使用一個迭代解碼過程，其中，在對存儲在每行中的編碼位解碼時生成軟信息，該軟信息用在對由至少一個外碼生成的編碼位解碼的過程中，且由至少一個外碼生成解碼代碼位又被用于對存儲在每行中的編碼位解碼。此外，由至少一個外碼生成的編碼位可被存儲在存儲器的不相鄰行中。結(jié)合附圖，通過以下具體描述，可以理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點圖1a，1b舉例說明了一個包括一個BCM編碼器的發(fā)射機和一個包括一個BCM解碼器的接收機，圖2舉例說明了一個BCM編碼器，圖3舉例說明了一個用于圖2的BCM編碼器的自然二進制映象方案；圖4舉例說明了一個乘積碼，包含一組嵌套碼；圖5a舉例說明了一個使用一個乘積碼的BCM編碼器，該乘積碼由一個外碼和一個內(nèi)碼構(gòu)成，圖5b舉例說明了一個具有一個交錯器的BCM編碼器，交錯器布置在外碼編碼器和內(nèi)碼編碼器之間；圖6a舉例說明了信號衰減和一個發(fā)射符號流；圖6b舉例說明了一個交錯發(fā)射符號流；圖7舉例說明了一個交錯器；圖8舉例說明了按本發(fā)明的一個BCM方案的解碼格構(gòu)；圖9舉例說明了交錯器及使用乘積碼時的比特分隔。在一個舉例的通信系統(tǒng)中，例如圖1a，1b所示的通信系統(tǒng)，一個模擬語音信號可以利用一個標準的八位脈沖碼調(diào)制(PCM)，以64千位／秒(kbps)的速率被數(shù)字化。然后，一個語音編碼器按照一個語音編碼算法，將數(shù)字化語音信號壓縮，隨后，包含在編碼數(shù)字語音信號中的位，根據(jù)其在復現(xiàn)模擬語音信號時的重要性，被劃分為類。較重要的比特類應保持較小的失真或誤差，失真或誤差是在這些位通過一個通信信道傳輸時引起的。例如，通過一個元線電信道發(fā)送的信息會受到發(fā)射機噪聲，環(huán)境噪聲，來自其它信道用戶的干擾，信號強度波動(衰減)，接收機噪聲等的影響。圖1a，1b，2和3舉例說明了一個基于8-psk調(diào)制的BCM方案，有三個分組代碼c0，c1和c2，分別用于對比特類0，類1和類2編碼。以下描述假設(shè)語音編碼器有三個比特類，對應于比特的感官意義，并由相應的BCM方案保護，且下列描述討論的8-psk。盡管如此，對本技術(shù)有一般常識的人士也能認識到，本發(fā)明并不局限于這個所舉的例子。本發(fā)明通常適用于M元調(diào)制方案，例如M-元PSK，對于這種方案，M調(diào)制符號的地址可由M元組{bM-2bM-2…b1b0}標記。本發(fā)明也適用于不同于分組編碼方案的編碼方案，并適用于不同的語音編碼器，這些編碼器的類可以不是了。按本發(fā)明，通過使用以下所述的乘積碼或鏈接碼，可以提高信息的一個選定類，例如類0，的BER性能。一個乘積碼或鏈接碼包含一組嵌套碼。如圖4所示，輸出是由嵌套代碼1，代碼2，…，代碼N的乘積形成的。如以下將詳細介紹的，代碼c0和c1可以很方便地被用作嵌套碼。在圖2所示的BCM方案中，代碼c0是一個(4，1)重復碼(速率=1／4)，這樣，每個輸入位被重復4次；代碼c1和c2是一個(4，3)單奇偶校驗代碼(速率=3／4)，這樣，三個輸入位和一個奇偶校驗位的組合是輸出位，且奇偶校驗位被選為使各個組中四個位的模2和為零。作為本發(fā)明的一個例子，圖1a和2中所示的BCM編碼器14被作了一些修改，這樣，(4，1)重復碼c0被一個乘積碼c0代替，乘積碼c0是由，例如，(4，1)重復碼和(4，3)單奇偶校驗碼的乘積形成的。在這樣一個系統(tǒng)中，乘積碼c0的速率是嵌套碼的速率的乘積，即，速率=1／4*3／4=3／16。在該例中，兩個嵌套碼通?？梢杂梢粋€外碼C0(O)和一個內(nèi)碼C0(I)定義，且外碼是(4，3)單奇偶校驗代碼，內(nèi)碼是(4，1)重復碼。象以前一樣，C1代碼是(4，3)單奇偶校驗碼(速率=3／4)，C代碼是(4，3)單奇偶校驗碼(速率=3／4)。不過，可以理解，許多其它的代碼也可被用作嵌套碼。利用一個乘積碼來對0類信息流i0編碼有幾種優(yōu)點。首先，增加了代碼c0的有效分組長度(在本例中，增加到了16)，而不必增加BCM代碼字的長度，這樣，0類比特被更強地保護起來。這一優(yōu)點的獲得不會影響到就代碼c1和c2來說的系統(tǒng)解碼復雜度。另外，由于BCM代碼字的長度沒有改變，所以，用一個有限規(guī)模交錯器可以獲得的交錯深度沒有改變。使用一個乘積碼可能帶來的一個缺點是選定比特類的信息率被降低了。依靠指定的應用和內(nèi)碼與外碼的特定選擇，選定類的BER性能的提高將校正信息率的降低。圖5a示出了一個按照本發(fā)明的改進的編碼器14′，它對一個選定的信息類使用一個乘積碼。按圖5a，首先，0類信息i0由一個外碼編碼器15-1編碼，它生成一個外碼比特流i0′，送入一個內(nèi)碼編碼器15-2。內(nèi)碼編碼器15-2生成的乘積碼比特流b0，與按照代碼c1和c2，對1類和2類信息流編碼的相應的編碼器所生成的代碼比特流b1，b2一起，被送給比特-符號映象器16(如圖1a所示)。比特-符號映象器16將這些代碼比特流用作地址，以便從存儲器中相應的存儲單元中檢索出復數(shù)值8-psk符號。由比特-符號映象器檢索出的調(diào)制符號被送給符號交錯器17(如圖1a所示)，用于按上面結(jié)合圖1a所述的方式作進一步的處理。圖5b中示出了圖5a的一種替換組織方式，它示出了一個附加交錯器17-1，放在外碼編碼器15-1和內(nèi)碼編碼器15-2之間，用于對外碼比特重排。如以下將詳細介紹的，這種安排是有利的，因為它有助于避免外碼利益的丟失。如以上所述，一個無線電信道會經(jīng)歷衰減，這將使接收信號電平降低，如果降低程度足夠大，則在有接收機噪聲和干擾出現(xiàn)時，解碼將非常困難，由于信噪比降低，故障概率增大。圖6a舉例說明了信號幅度電平的衰減及由該衰減信號傳輸?shù)陌l(fā)射符號s1，s2，s3，…流的一個相應部分。如例中所示，一個衰減將影響大量連續(xù)的符號，如果沒有交錯的話，這將是一個或多個發(fā)射代碼字的符號的一個連續(xù)部分(在圖6a中示出了三個BCM代碼字，每一個都包含四個符號S)。如果一個代碼字中有太多符號在接收時信噪比很差，則該代碼字將無法被正確地解碼。交錯使得符號流重排，這樣，組成一個給定代碼字的符號被分地足夠開，從而，它們很難受同一衰減的影響。換句話說，構(gòu)成一個代碼字的符號經(jīng)受不同的射頻傳播條件，從而使該代碼字更容易被正確地解碼。在圖6b中描述了這一例子，該圖與圖6a相對應。交錯的結(jié)果是，衰減影響到的符號s5，s9，s13，s17來自不同的BCM代碼字。一個簡單形式的交錯可以用一個存儲單元陣列來實現(xiàn)。一個矩形交錯器包含Nr行和Nc列存儲單元，每個單元存儲一個調(diào)制符號S，如以上所述，該符號通常是復數(shù)值的。如圖7所述，符號流s1，s2，s3…，s100是以行方向?qū)懭虢诲e器并以列方向讀出交錯器的。列數(shù)Nc通常被選為是調(diào)制代碼字的分組長度(在該例中為四)。行數(shù)Nr的選擇要保證一個代碼字的兩個連續(xù)符號分開得足夠遠，以最小化衰減的影響。這樣，構(gòu)成代碼字1的四個符號s1，s2，s3，s4形成數(shù)組的第一行；構(gòu)成代碼字2的四個符號s5，s6，s7，s8形成數(shù)組的第二行；等等。以列方向讀出使符號順序得以重排，生成交錯符號流s1，s5，s9，…，s97，s2，s6，s10，…，s100。可以指出的是，在輸出流中，連續(xù)的輸入符號由25個符號周期分開(Nr=25)?？梢岳斫?，Nr，Nc數(shù)可以改變，這是由所選編碼調(diào)制方案和所期望的交錯深度決定的。為了提高使用乘積碼所帶來的BER性能的改善，解碼器33(圖1b)所執(zhí)行的解碼過程應充分利用乘積碼的優(yōu)點，這是通過使用軟信息對外碼解碼來做到的，該軟信息是在對內(nèi)碼解碼時導出的。以下詳細介紹了一個有利的解碼過程，其中，內(nèi)碼保護存儲陣列中每行內(nèi)的位，外碼保護沿每列分布的位(跨躍許多行)。在存儲在一個交錯器的每行中的符號(如圖7所示)被解碼(使用以下將詳細描述的Applicant’strellis解碼過程)時，完成內(nèi)碼的解碼。格構(gòu)解碼過程將由接收機中的一個設(shè)備執(zhí)行，該設(shè)備在接收機中的位置等同于圖1b所示的BCM解碼器33的位置。應理解的是，該設(shè)備可被實現(xiàn)為一個專用集成電路(ASIC)中的硬連線邏輯電路，或被實現(xiàn)為集成數(shù)字信號處理器。當然，應該理解，一個ASIC可以包括硬連線邏輯電路，該電路最適于執(zhí)行一個所需的功能，當速度或其它性能參數(shù)比可編程數(shù)字信號處理器的通用性更重要時，通常選擇這種安排。圖8示出了一個格構(gòu)，它是適用于一個BCM方案的解碼過程的一個完整的圖形表示，該BCM方案使用三個成員代碼c0(信息率1／4，重復碼)c1(信息率3／4，單奇偶校驗代碼)，和c2(信息率3／4，單奇偶校驗碼)，這些代碼的位被映射到八個8-psk符號的構(gòu)象上。此外，待定的映象并不重要，一個有利的映象見于在_____，1997申請，名為“ImprovedBits-to-SymbolMappingsforCodedModulations”(AttorneyDocketNo。027545-073)的美國專利申請NO．081_____，在此引入以供參考。每個可能的BCM代碼都對應于格構(gòu)中的一個相應的路徑。在該例中，每個BCM分量代碼都有一個分組長度四，為每個BCM代碼字生成四個編碼位三元組(為四個8-psk符號定址)，每個BCM代碼字都代表7個信息位。每個BCM代碼字代表的信息位數(shù)決定了可能出現(xiàn)在該BCM代碼中的BCM代碼字的數(shù)量。在該例中，由于每個信息位只能取兩個值中的一個(0和1)，可能的BCM代碼字的數(shù)量為27=128。這128個可能的BCM代碼字中的每一個都由圖8中的格構(gòu)的一個相應路徑表示?？梢钥吹剑駱?gòu)中的每個路徑，例如路徑ABCDO，都包含一組分支，例如AB，BC，CD和DO。每個分支都由相應的三元組{b2，b1，b0}的十進制值標記，該值可由三個分量代碼編碼器在每個信號區(qū)間生成。例如，分支AB，BC，CD和D0分別被標記為值0，0，0和0。這樣，在該例中，跨徑ABCD0代表由全0組成的BCM代碼字。作為另一個例子，路徑AXPZO代表由全7組成的BCM代碼字。最好利用一個已知的Viterbi算法對這樣一個BCM代碼字解碼，該算法也被模型化為格構(gòu)。按Viterbi算法，格構(gòu)的每個分支都代表一個符號，且為每個分支分配了一個量度，它對應于該分支所代表的符號是實際發(fā)射符號的似然性。一種這樣的量度是接收信號和該信號的一個估計值間的平方Euclidean距離，這時，假設(shè)對應于該分支的符號是實際發(fā)射的符號。在格構(gòu)中的每個節(jié)點處分支合并，且在每個節(jié)點處，被分配了最小值量度的分支被挑選出來，用于更新一個節(jié)點量度，或路徑量度。通過格構(gòu)重復這一過程。最終選出有最佳路徑量度的路徑。由所選路徑代表的符號所代表的信息位被作為解碼位。以下描述了由一個改進解碼器33′所實施的過程，用于對使用一個乘積碼形成的BCM代碼字解碼。如圖5a中所示的例子中，一個(4，1)重復碼是內(nèi)碼，一個(4，3)單奇偶校驗碼是外碼。發(fā)射機中的符號交錯器17(如圖1a)被構(gòu)造為一個有4列，68行的存儲單元陣列，構(gòu)成每個BCM代碼字的四個調(diào)制符號按行寫入交錯器17并按列讀出。這樣，一個BCM代碼字中的連續(xù)符號被分隔68個符號周期，這提供了衰減環(huán)境中的保護。接收機包括一個去交錯器32，用于還原發(fā)射機中的圖像。去交錯器32也被構(gòu)造為有4列68行的存儲單元陣列。采樣定時選擇器31生成的接收符號按行寫入去交錯器32，這樣，每一行都存儲一個由連續(xù)符號構(gòu)成的BCM代碼字，影響這些連續(xù)符號的射頻傳播條件在時間上被68個符號周期分開。存儲在去交錯器32中的每行符號都由一個改進解碼器33′利用以上所述的Viterbi算法解碼。由于內(nèi)碼是一個重復碼，它在整個分組長度(格構(gòu))上生成同樣的位，所以只有去交錯器陣列的每個解碼行的末尾的兩個路徑量度需被保留。這兩個路徑量度是在對外碼解碼時所用的軟信息．以下將描述對按乘積碼編碼的流b0的解碼。位b0受乘積碼的保護，乘積碼由內(nèi)碼和外碼組成，如圖5a所示。在這種安排方式下，內(nèi)碼的代碼字存儲在去交錯器存儲器的行中，而外碼的代碼字沿列存儲(即，跨躍多個行)，如圖9中的代碼字901。對由該示例乘積碼生成的代碼字的解碼是由對第1行解碼開始的，最后，位b0有兩個可能值b0=0或b0=1。如果最佳路徑，即，有最佳路徑量度的路徑處于圖8所示格構(gòu)的下半部分，則解碼出的值為1，如果最佳路徑處于格構(gòu)的上半部分，則解碼出的值為0。這可由圖9確定。盡管如此，借助于二級編碼。外碼，可以改進對該位的確定。于是，在對每行解碼的最后，來自每半個格構(gòu)的最佳路徑量度被用于代表比特值為1或0的概率。這些概率分別被記為P1j和P0j，其中j代表被解碼的行號碼(在這種情況下為行1)。這些概率值被存儲為軟信息，然后，接著執(zhí)行對行2，3和4的解碼。對一個乘積碼代碼字的這一處理的結(jié)果是概率值P11，P12，P13，P14和P01，P02，P03，P04，然后，將其按以下規(guī)則之一進行組合以得出解碼代碼字Cd規(guī)則1Cd=imin{Σk=1NblockP0ik+Cijk(P1jk-P0jk)}]]>規(guī)則2Cd=imax{Σk=1Nblock(1-2Cijk)(P1jk-P0jk)}]]>這里，Cijk是外碼Ci={Cij1Cij2…CijNblock}]]>的第i個代碼字的第jk行中的比特值(0或1)，且Nblock，是外碼的分組長度。規(guī)則1和2可利用一個常規(guī)對數(shù)似然函數(shù)導出。以上所示規(guī)則1和2示出了怎樣使用軟信息確定對外碼的代碼字(為外碼的代碼字的每一位)。這樣，規(guī)則1和2可適用于所有情況該方法可總結(jié)如下通過內(nèi)碼(B(M))代碼字的解碼過程，可以生成與外碼的每一位相關(guān)的軟信息(量度)。然后，該軟信息可被用于對外碼代碼字解碼。然后，利用外碼代碼字的解碼位，可以對內(nèi)碼代碼字的剩余位解碼。在該例中，Nblock=4，(4，3)單奇偶校驗代碼有八個可能的代碼字，它們是代碼符號四元組{0000}，{0011}，{0101}，{0110}，{1001}，{1010}，{1100}和{1111}。按規(guī)則1或2選出最優(yōu)代碼字，且由BCM解碼器生成其各個位，作為相應的數(shù)據(jù)位i0這樣，對內(nèi)碼和外碼的比特流b0的解碼過程結(jié)束。與使用一個單一代碼C0相比，以這種方式使用一個乘積碼可以為流b0提供一個顯著的性能增益。不過，使外碼的代碼位位于相鄰位置(沿交錯器和去交錯器陣列)會引起問題。一個衰減極有可能消去外碼的所有代碼位，從而使外碼無效。這可從圖9中看出來，其中，外碼位按列分布，但連續(xù)的外碼位，例如外碼位901，位于連續(xù)的行中。于是，如圖5b所示，最好將一個附加的交錯器17-1放在外碼編碼器15-1和內(nèi)碼編碼器15-2之間，以分隔外碼的位。不必改變交錯器17和去交錯器32的大小，就可以作到這一點。附加的交錯器17-1沿列攪亂外碼位，其結(jié)果是，一個衰減很少有機會影響一個外碼代碼字的所有位，從而很容易利用其它的正確位校正孤立的誤差。組成第二代碼字903的比特集舉例說明了在一個引入附加交錯器17-1的實例中，怎樣重構(gòu)一個外碼代碼字。實際上，如果在外碼和內(nèi)碼間沒有交錯器，則來自外碼代碼字的位處于連續(xù)的行(j，j+1，j+2，…j+Nblock-1)中，如外碼代碼字901所示。如果有一個交錯器，則來自外碼代碼字的位處于行(j1，j2，jN-block)中，其中，jk行是不連續(xù)的，如外碼代碼字903所示。在后一種情況中，外碼的每個代碼字的特定jk是由附加交錯器17-1確定的，不能由任何一般的應用公式確定。包含附加交錯器17-1的實例的解碼過程與以上所述大體相同，只有一點除外，即，按照規(guī)則1或2對來自適當?shù)男械穆窂搅慷萈0j和P1j進行組合，以便對各位解碼。附加交錯器17-1得出了能產(chǎn)生外碼代碼字903的方法，該交錯器是一個十七行四列的矩形交錯器，它將外碼的連續(xù)位分開十七個符號周期。如以上所述，內(nèi)碼位是由一個有68行4列的分組交錯器17交錯的。按本發(fā)明的另一面，使用以上所述乘積碼，可以改善對每個符號中的剩余位的解碼。這是因為，一旦乘積編碼位已被解碼，則由于知道了其各個組成位，所以在對其它代碼生成的剩余編碼位解碼時，可以作出更好的決定。例如，返回來參照圖9，其中已描述了對代碼字0的解碼首先，對第1到第4行生成軟信息；然后，0，b0′，b05，b09和b013的軟信息被用于執(zhí)行外碼解碼。不過，一旦它們已被解碼，則可以更好地了解這些特定位的值。于是，根據(jù)本發(fā)明的這一方面，返回來再次對第1和第4行解碼，這一次，利用對b0位應該是什么值的認識。以這種方式，b1和b2位的解碼可以獲得對b0位施加外碼編碼和交錯所帶來的好處。按照本發(fā)明，一個乘積碼被用于改善編碼調(diào)制方案中一個比特類的性能，而不增加解碼復雜度，或降低其它比特類的BER性能。乘積碼的解碼過程使用了在乘積碼的內(nèi)碼和外碼解碼器間傳送的軟信息。使用乘積碼能提供比特類的顯著的性能增益，其代價是，信息率有邊緣降低。對本技術(shù)有一般常識的人士可以認識到，在不脫離其本質(zhì)的前提下，本發(fā)明可以其它的特定形式實現(xiàn)。所以，上述實例只是一個例子，并非限制形式。本發(fā)明范圍由以下權(quán)利要求定義，而不是由前面的描述定義的，在權(quán)利要求的含義和等價范圍內(nèi)的所有變化都被認為是包含在本發(fā)明中的。權(quán)利要求1．一種編碼調(diào)制方法，包括以下步驟根據(jù)一個相應的代碼，對多元數(shù)據(jù)比特流的每一個編碼，從而生成相應的編碼比特流，其中，一個數(shù)據(jù)比特流是根據(jù)一個乘積碼編碼的，且至少一個其它的數(shù)據(jù)比特流是根據(jù)至少一個其它的代碼編碼的，及根據(jù)相應的編碼位組挑選調(diào)制符號，其中，每組都包括來自所有編碼比特流的編碼位。2．如權(quán)利要求1的方法，其中，乘積碼的一個內(nèi)碼和至少一個其它代碼是具有預定分組長度的分組代碼。3．如權(quán)利要求2的方法，其中，編碼步驟包括這樣的步驟，即根據(jù)一個外碼對數(shù)據(jù)比特流編碼，從而生成一個外碼比特流，并根據(jù)內(nèi)碼對外碼比特流編碼，從而生成一個乘積碼比特流，且內(nèi)碼有預定的分組長度。4．如權(quán)利要求3的方法，還包括將外碼位交錯的步驟，其中，根據(jù)內(nèi)碼對交錯外碼位編碼，以生成乘積碼位。5．如權(quán)利要求1的方法，其中調(diào)制符號是相移鍵控符號。6．一種編碼調(diào)制器，包括一個裝置，用來根據(jù)一個相應的代碼，對多元數(shù)據(jù)比特流的每一個進行編碼，并生成相應的編碼比特流，其中，至少一個數(shù)據(jù)比特流是根據(jù)一個乘積碼編碼的，剩余的數(shù)據(jù)比特流是根據(jù)至少一個其它代碼編碼的；和用來根據(jù)相應的編碼比特組，挑選調(diào)制符號的裝置，其中，每一組都包含來自所有編碼比特流的編碼位。7．如權(quán)利要求6的編碼調(diào)制器，其中，乘積碼的一個內(nèi)碼和至少一個其它代碼是具有預定分組長度的分組代碼。8．如權(quán)利要求7的編碼調(diào)制器，其中，編碼裝置包含用來根據(jù)外碼對數(shù)據(jù)比特流編碼的裝置，從而生成一個外碼比特流，并包含用來根據(jù)內(nèi)碼對外碼比特流編碼的裝置，從而生成一個乘積碼比特流，且內(nèi)碼具有預定的分組長度。9．如權(quán)利要求8的編碼調(diào)制器，其中，編碼裝置還包含用來將外碼比特交錯以生成交錯外碼位的裝置，并根據(jù)內(nèi)碼對交錯外碼位編碼。10．如權(quán)利要求6的編碼調(diào)制器，其中，選擇裝置包括一個存儲器，該存儲器具有許多由相應的地址標記的存儲單元，每個調(diào)制符號都被存儲在相應的存儲單元中，且選擇裝置檢索存儲在由編碼比特組定義的存儲單元中的調(diào)制符號。11．一種通信設(shè)備，包括生成多元數(shù)據(jù)比特流的裝置，該數(shù)據(jù)比特流由第一數(shù)據(jù)比特流和其它數(shù)據(jù)比特流組成；第一裝置，用來根據(jù)乘積碼對第一數(shù)據(jù)比特流編碼，并生成一個乘積碼比特流；至少一個第二裝置，用來根據(jù)至少一個其它代碼對其它數(shù)據(jù)比特流編碼，并生成至少一個其它代碼比特流；選擇裝置，根據(jù)相應的乘積碼比特和其它代碼位組，挑選調(diào)制符號，其中，每組都包括至少一個乘積碼位和至少一個其它代碼位；用于將所選調(diào)制符號交錯的裝置；發(fā)射裝置，用于將一個由已交錯選定調(diào)制符號調(diào)制的載波信號發(fā)現(xiàn)出去；接收裝置，用于接收由交錯選定調(diào)制符號調(diào)制的載波信號，并恢復交錯選定調(diào)制符號，去交錯裝置，用于將交錯選定調(diào)制符號去交錯；和解碼裝置，用于對去交錯選定調(diào)制符號解碼，從而恢復多元數(shù)據(jù)比特流。12．如權(quán)利要求11的通信裝置，其中，第一裝置包括外部裝置，用于根據(jù)一個外碼對數(shù)據(jù)比特流編碼，從而生成外碼比特流，并包括一個內(nèi)裝置，用于根據(jù)一個內(nèi)碼對外碼比特流編碼，從而生成乘積碼比特流。13．如權(quán)利要求12的通信設(shè)備，其中，外碼，內(nèi)碼，和至少一個其它代碼是分組碼。14．如權(quán)利要求12的通信設(shè)備，其中，第一裝置還包括用于將外裝置生成的外碼位進行交錯的裝置，且內(nèi)裝置對交錯外碼位編碼。15．如權(quán)利要求11的通信設(shè)備，其中，去交錯裝置包含一個存儲器，該存儲器包含一個由相應的地址標記的存儲單元陣列，且交錯選定調(diào)制符號被存儲在各個存儲單元中，且解碼裝置按照一個Viterbi算法對存儲在存儲器中的調(diào)制符號解碼。16．如權(quán)利要求15的通信設(shè)備，其中，調(diào)制符號被存儲在存儲器中，這樣，由內(nèi)碼生成的所有編碼位都存儲在各行中，且解碼裝置在對存儲在每行中的編碼位解碼時，生成軟信息，該軟信息被用于對外碼生成的編碼位解碼。17．如權(quán)利要求16的通信設(shè)備，其中，解碼裝置使用一個迭代解碼過程，其中，通過對存儲在每行中的編碼位解碼，生成軟信息，該軟信息被用于對由外碼生成的編碼位解碼，且由外碼生成的解碼位又被用于對存儲在每行中的編碼位解碼。18．一個裝置，用于對分別代表編碼位的一個調(diào)制符號流解碼，其中，編碼位是由相應的代碼生成的，且相應的代碼中，至少有一個是乘積碼，包括至少一個內(nèi)碼和至少一個外碼，該裝置包括一個存儲器，具有一組由相應的地址標識的存儲單元；用于將調(diào)制符號存入相應存儲單元的裝置；和按照Viterbi算法，對存儲在存儲器中的調(diào)制符號解碼的裝置；其中，調(diào)制符號被存儲在存儲器中，這樣，由至少一個內(nèi)碼生成的所有編碼位都被存儲在各行中，解碼裝置在對存儲在每行中的編碼位解碼時，生成軟信息，該軟信息用于對由外碼生成的編碼位解碼。19．如權(quán)利要求18的裝置，其中，解碼裝置使用一個迭代解碼過程，其中，通過對存儲在每行中的編碼位解碼，生成軟信息，軟信息被用于對由至少一個外碼生成的編碼位解碼，且由至少一個外碼生成的該解碼代碼位又被用于對存儲在每行中的編碼位解碼。20．如權(quán)利要求18的設(shè)備，其中，由至少一個外碼生成的編碼位被存儲在存儲器的不相鄰行中。全文摘要編碼調(diào)制方案中的一個重要因素是對組分代碼的選擇,它對總的比特誤差率性能有顯著影響,并決定解碼復雜度。此外描述了使用乘積碼的方法和設(shè)備,它可以改善編碼調(diào)制方案中所選信息類的性能,而不影響解碼復雜性或其它信息類的性能。文檔編號H04L1/00GK1280725SQ98811597公開日2001年1月17日申請日期1998年9月25日優(yōu)先權(quán)日1997年9月26日發(fā)明者S·陳納克舒,R·D·科伊皮萊申請人:艾利森公司