專利名稱：語(yǔ)音編碼系統(tǒng)的糾錯(cuò)譯碼器的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明的技術(shù)背景本發(fā)明涉及語(yǔ)音編碼系統(tǒng)，尤其涉及在改進(jìn)的多頻帶激勵(lì)(IMBF)語(yǔ)音編碼系統(tǒng)內(nèi)關(guān)于執(zhí)行譯碼和誤差估計(jì)處理的高性能實(shí)施。
相關(guān)技術(shù)說(shuō)明IMBE語(yǔ)音編碼系統(tǒng)有關(guān)IMBE語(yǔ)音編碼系統(tǒng)以及其它語(yǔ)音通信系統(tǒng)的更多的信息可從以下參考文獻(xiàn)中獲得美國(guó)專利5,081,681，題目為“語(yǔ)音處理的相位合成方法和設(shè)備”；美國(guó)專利5,226,084，題目為“語(yǔ)音量化和糾錯(cuò)的方法”；美國(guó)專利5,247,579，題目為“語(yǔ)音傳輸方法”；美國(guó)專利5,491,772,題目為“語(yǔ)音傳輸方法”。
這些參考文獻(xiàn)的內(nèi)容在此援引作為參考。
現(xiàn)在參看

圖1，該圖示出改進(jìn)的多頻帶激勵(lì)(IMBE)語(yǔ)音編碼系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)側(cè)10的方框圖。對(duì)于待編碼的每一個(gè)20ms的語(yǔ)音段(包含L次諧波)，量化器12產(chǎn)生多個(gè)量化值b0至bL+2。量化器值b0包括該語(yǔ)音段的音調(diào)。量化器值b1包括該語(yǔ)音段的發(fā)聲/不發(fā)聲比特矢量。量化器值b2包括該語(yǔ)音段的增益。最后，量化器值b3至bL+2包括該語(yǔ)音段L次諧波的其余頻譜振幅。
發(fā)射機(jī)側(cè)10的比特矢量按優(yōu)先序排列單元14接收這些量化器值b0至bL+2，將它們重新排列成為一組p個(gè)按優(yōu)先序排列的比特矢量u0至up。這一按優(yōu)先序排列是根據(jù)各比特重要性來(lái)進(jìn)行的。在這里，重要比特是指這樣的比特，即如果其被錯(cuò)誤地接收，它將造成再現(xiàn)語(yǔ)音的較大失真。各個(gè)20ms的語(yǔ)音段被比特矢量按優(yōu)先序排列單元14相應(yīng)地壓縮成為由比特矢量u0至up組成的n個(gè)按優(yōu)先序排列比特。
發(fā)射機(jī)側(cè)10還包括采用能力不同的誤差控制碼把比特矢量u0至up變換成為編碼矢量v0至vp的多個(gè)前向糾錯(cuò)(FEC)編碼器16。這些FEC編碼器16給由比特矢量u0至up組成的n′個(gè)按優(yōu)先序排列語(yǔ)音比特添加另外m′個(gè)奇偶校驗(yàn)和/或糾錯(cuò)比特，輸出編碼矢量v0至vp。如果比特矢量v0至vp中的語(yǔ)音比特的重要性是遞減的，則FEC編碼器16提供給編碼矢量v0至vp的誤差控制能力也相應(yīng)地遞減。
在例如滿足INMARSAT-M衛(wèi)星通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的普通6.4kbps的IMBE語(yǔ)音編碼器中，n′＝83，m′＝45，而p＝7。比特矢量u0和u1分別被第一和第二FEC編碼器16(1)和16(2)進(jìn)行編碼，這兩個(gè)編碼器采用(24，12)擴(kuò)展戈萊碼來(lái)產(chǎn)生編碼矢量v0和v1。比特矢量u2至u6分別被第三至第七FEC編碼器16(3)-16(7)進(jìn)行編碼，這五個(gè)編碼器采用(15，11)漢明碼來(lái)產(chǎn)生編碼矢量v2至v6。余下的比特矢量u7沒(méi)有被編碼，就這樣作為編碼矢量v7進(jìn)行傳送。
被建議用于愛(ài)立信DLMR通信系統(tǒng)的7.1kbps的IMBE語(yǔ)音編碼器(見(jiàn)圖1的具體說(shuō)明)有兩種操作模式。在第一種操作模式中，n′＝88，m′＝54，而p＝6。比特矢量u0被采用(19，7)截短戈萊碼的第一FEC編碼器16(1)編碼，產(chǎn)生編碼矢量v0。比特矢量u1被采用(24，12)擴(kuò)展戈萊碼的第二FEC編碼器16(2)編碼，產(chǎn)生編碼矢量v1。比特矢量u2和u3分別被采用(23，12)戈萊碼的第三和第四FEC編碼器16(3)和16(4)編碼，產(chǎn)生編碼矢量v2和v3。最后，比特矢量u4和u5分別被采用(15，11)漢明碼的第五和第六FEC編碼器16(5)和16(6)編碼，產(chǎn)生編碼矢量v4和v5。余下的比特矢量u6沒(méi)有被編碼，就這樣作為編碼矢量v6進(jìn)行傳送。
在第二種操作模式中，n′＝74，m′＝68，而p＝6。比特矢量u0被采用(19，7)截短戈萊碼的第一FEC編碼器16(1)編碼，產(chǎn)生編碼矢量v0。比特矢量u1被采用(18，6)截短戈萊碼的第二FEC編碼器16(2)編碼，產(chǎn)生編碼矢量v1。比特矢量u2、u3和u4分別被采用(18，7)截短戈萊碼的第三、第四和第五FEC編碼器16(3)、16(4)和16(5)編碼，產(chǎn)生編碼矢量v2、v3和v4。最后，比特矢量u5被采用(23，12)戈萊碼的第六FEC編碼器16(6)編碼，產(chǎn)生編碼矢量v5。余下的比特矢量u6沒(méi)有被編碼，就這樣作為編碼矢量v6進(jìn)行傳送。
對(duì)于任一種IMBE語(yǔ)音編碼器，發(fā)射機(jī)側(cè)10產(chǎn)生的編碼矢量v0至vp都被交錯(cuò)單元20進(jìn)行交錯(cuò)，然后被調(diào)制器22進(jìn)行調(diào)制，以便通過(guò)通信信道(作為矢量c)進(jìn)行傳輸。這種調(diào)制器22的一個(gè)例子是任何公知的具有M元信號(hào)群集(例如正交調(diào)幅(QAM)或移相鍵控(PSK))的調(diào)制器。傳送被交錯(cuò)和被調(diào)制代碼矢量v0至vp的通信信道24會(huì)引入產(chǎn)生被交錯(cuò)和被調(diào)制代碼矢量z的一些隨機(jī)和/或突發(fā)差錯(cuò)。
現(xiàn)在參看圖2，該圖示出改進(jìn)的多頻帶激勵(lì)(IMBE)語(yǔ)音編碼系統(tǒng)的接收機(jī)側(cè)30的方框圖。合適的解調(diào)器32被用來(lái)解調(diào)通信信道24傳送的通信矢量z，以便在導(dǎo)線34上輸出在接收代碼矢量z0至zp內(nèi)的各比特的估算值。該解調(diào)器32還輸出相應(yīng)的由接收代碼矢量z0至zp內(nèi)的每一比特的可靠性值組成的可靠性矢量r。這些可靠性值表示解調(diào)器32以某一接收的解調(diào)比特的估算值表示的可信程度。因此，矢量r內(nèi)的較大的可靠性值就表示了在正在被正確估算的接收代碼矢量z內(nèi)的相應(yīng)比特的較高似然性。產(chǎn)生比特估算值和可靠性值的類似上述解調(diào)器的解調(diào)器在本領(lǐng)域是眾所周知的，因此不在贅述。接收代碼矢量z和相應(yīng)的可靠性矢量r然后被解交錯(cuò)單元38解交錯(cuò)，產(chǎn)生編碼矢量v0至vp。
接收機(jī)側(cè)30包括把編碼矢量v0至vp變換成為比特矢量u0至up的多個(gè)誤差控制譯碼器40。例如，對(duì)于6.4kbps的IMBE語(yǔ)音編碼系統(tǒng)，去除在編碼矢量v0至v7內(nèi)的添加的45個(gè)糾錯(cuò)比特，恢復(fù)包含比特矢量u0至u7的83個(gè)按優(yōu)先序排列的語(yǔ)音比特。特別參看圖2所示7.1kbps的IMBE語(yǔ)音編碼系統(tǒng)，在第一種模式中，去除在編碼矢量v0至v6內(nèi)的添加的44個(gè)奇偶校驗(yàn)比特，恢復(fù)包含比特矢量u0至u6的88個(gè)按優(yōu)先序排列的語(yǔ)音比特。相反地，在第二種模式中，去除在編碼矢量v0至v6內(nèi)的添加的68個(gè)奇偶校驗(yàn)比特，恢復(fù)包含比特矢量u0至u6的74個(gè)按優(yōu)先序排列的語(yǔ)音比特。
可被給定代碼校正的比特個(gè)數(shù)t是固定的。例如，漢明碼只能校正一個(gè)比特。相反地，戈萊碼、擴(kuò)展戈萊碼和截短戈萊碼能夠校正三個(gè)比特。誤差控制譯碼器40不僅接收待被譯碼的適當(dāng)?shù)木幋a矢量v0至vp，而且接收它們相應(yīng)的可靠性矢量r的比特可靠性值?？梢圆捎帽绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員都知道的幾種譯碼技術(shù)中的任何一種譯碼技術(shù)。例如，可以忽略可靠性矢量r，利用硬判決方法譯碼接收矢量v，這種譯碼技術(shù)的復(fù)雜程度相當(dāng)?shù)?。或者，可用可靠性矢量r來(lái)執(zhí)行對(duì)接收矢量v的軟判決譯碼(或許包括誤差和刪除譯碼)，這種譯碼技術(shù)的復(fù)雜程度中等。還有，可用可靠性矢量r執(zhí)行對(duì)接收矢量v的最大似然譯碼，這種譯碼技術(shù)的復(fù)雜程度相當(dāng)高。誤差控制譯碼器40還計(jì)算最接近的候選矢量(相應(yīng)于選定的輸出比特矢量u)和接收矢量v之間的漢明距離dH，并將其與比特矢量u一道輸出。這一漢明距離表明了該候選矢量和該接收矢量v的比特不相同的位置的數(shù)目，由此提供了與比特矢量u一道被輸出的誤差估算值。到目前還應(yīng)注意到在這幾種譯碼技術(shù)中，對(duì)于編碼矢量vp，不需要誤差控制譯碼器，編碼矢量vp作為比特矢量up進(jìn)行傳送。
接收機(jī)側(cè)30還包括比特矢量再現(xiàn)單元44，它接收按優(yōu)先序排列的比特矢量u0至up，同時(shí)還接收相應(yīng)的由所確定的漢明距離dH表示的誤差估算信息，輸出與20ms語(yǔ)音段相關(guān)的多個(gè)量化值b0至bL+2。單元44把漢明距離dH作為誤差估算信息進(jìn)行處理，以便判別按優(yōu)先序排列的比特矢量u0至up的可靠性。如果認(rèn)為比特矢量u是可靠的，就用它們來(lái)再現(xiàn)與相應(yīng)20ms語(yǔ)音段相關(guān)的量化值b0至bL+2。相反地，如果認(rèn)為比特矢量u是不可靠的，就放棄它們，利用內(nèi)插再現(xiàn)與相應(yīng)20ms語(yǔ)音段相關(guān)的量化值b0至bL+2。然后用去量化器46處理所產(chǎn)生的量化值b0至bL+2，獲得供輸出用的語(yǔ)音。
使用最接近的候選矢量(相應(yīng)于選定的輸出比特矢量u)和接收矢量v之間的漢明距離dH作為定位譯碼操作中的可能差錯(cuò)的手段不是較佳的，這是因?yàn)檫@種計(jì)算往往會(huì)丟棄過(guò)多可用的重要信息的緣故。這種計(jì)算也沒(méi)有利用可用的信道抽頭(channel tap)估算信息。因此需要更好的誤差估算技術(shù)，這種技術(shù)最好采用歐幾里德距離計(jì)算。
Conway-Sloane譯碼在接收機(jī)側(cè)30，因?yàn)橐紤]實(shí)施的復(fù)雜性，系統(tǒng)10中每一個(gè)誤差控制譯碼器40通常由軟判決譯碼器(和尤其是誤差和刪除譯碼器)組成。這種譯碼器在估算傳送的碼字時(shí)利用(來(lái)自可靠性矢量r的)可靠性值。在沒(méi)有衰落但存在高斯噪聲的情況下，最佳軟判決譯碼器是最大似然譯碼器。在存在衰落(假定可很好地對(duì)衰落進(jìn)行估算)情況下它通常也是最好的譯碼器。但是，對(duì)于一般分組碼，例如在圖1中采用的分組碼，最大似然譯碼會(huì)復(fù)雜到根本無(wú)實(shí)施的可能。因此，譯碼過(guò)程最好采用軟判決譯碼方法，但需要不那么復(fù)雜的最大似然譯碼方法。
對(duì)于上述IMBE語(yǔ)音編碼系統(tǒng)，編碼器16在某些情況下采用(24，12)擴(kuò)展戈萊碼和(23，12)戈萊碼。對(duì)于(24，12)擴(kuò)展戈萊碼和(23，12)戈萊碼的特殊情況，Conway和Sloane已設(shè)計(jì)了復(fù)雜程度非常低的最大似然譯碼器(見(jiàn)IEEE會(huì)刊“信息理論”，32卷41-50頁(yè)，1986年)。在這兩種情況下最好使用Conway-Sloane譯碼器來(lái)提高性能，而處理的復(fù)雜程度沒(méi)有顯著增大。
在Conway-Sloane譯碼方法中，組合接收矢量v和其相應(yīng)可靠性矢量r來(lái)產(chǎn)生修改的接收矢量w。矢量w的第i個(gè)分量由下式給出wi＝(1-2vi)ri(1)其中vi是v的第i個(gè)分量，ri是r的第i個(gè)分量?，F(xiàn)在對(duì)修改的接收矢量w而不是對(duì)接收矢量r執(zhí)行最大似然譯碼。
對(duì)于(n，k)二進(jìn)制碼Λ，設(shè)y＝(y1…yn)代表Λ中的碼字，這里y1∈(0，1)，l＝1，…，n。還設(shè)y代表具有如下元素的對(duì)映形式(+1，-1)的yy1＝(1-2y1)(2)這里的l＝1，…，n。最大似然譯碼器找到碼字y*，使得y*在歐幾里德距離方面最接近w。這就如同說(shuō)y*具有由下式給出的最大內(nèi)積w1y1*+w2y2*+…+wnyn*(3)現(xiàn)在考慮(n，k)二進(jìn)制線性碼Λ的生成矩陣G。把該矩陣看作如下式所示具有上矩陣G′和下矩陣G″是有用的G=G′G′″----(4)]]>其中G′具有k′行，而G″具有k″行。設(shè)Λ′表示G′產(chǎn)生的碼字yj′的集合，這里的j＝0，…，2k’-1。同樣，設(shè)yi″表示G″產(chǎn)生的碼字，這里的i＝0，…2k”-1。則Λi′＝{yi″+yi′，yi′∈Λ′)(5)被稱為Λ中Λ′的陪集。陪集Λi′是分離的，但它們的“或”等于代碼Λ。
還要指出的是將接收矢量v與Λi′的元素作比較等價(jià)于將w*yi″與Λ′的元素作比較，這里
w*yi″＝{v1yi1″，…，vnyin″} (6)并且yi″＝(yi1″，…yin″)是對(duì)映形式的yi″?，F(xiàn)在如下地執(zhí)行對(duì)y*的搜索對(duì)yi″執(zhí)行外循環(huán)，而對(duì)Λ′的元素執(zhí)行內(nèi)循環(huán)。
(24，12)擴(kuò)展戈萊碼的生成矩陣G可方便地用以下的上矩陣G′和下矩陣G″來(lái)表示G′=111111110000000000000000111100001111000000000000111100000000111100000000111100000000000011110000111100000000000000001111----(7)]]>G′″=110011001100110000000000101010101010101000000000101010011100000011000000100111001010000010100000011110001000100010001000000000001100110011001100011110001000100010001000000000001010101010101010----(8)]]>注意上矩陣G′的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。實(shí)際上，Λ′是重復(fù)4次的偶檢驗(yàn)代碼。在Λ′范圍內(nèi)對(duì)矢量w進(jìn)行最大似然譯碼是通過(guò)形成6個(gè)4元組之和(I至VI)來(lái)實(shí)現(xiàn)的αI＝w1+w2+w3+w4，…，αVI＝w21+w22+w23+w24(9)如果負(fù)αN′的個(gè)數(shù)是奇數(shù)，就確定具有最小幅值的αN并改變其符號(hào)。現(xiàn)在設(shè)β1＝sign(αI)，…，βVI＝sign(αVI) (10)最大似然碼字則由下式確定
(βIβIβIβI，…，βVIβVIβVIβVI) (11)內(nèi)積是p＝|αi|+…+|αVI| (12)代替搜索的內(nèi)循環(huán)。
關(guān)于外循環(huán)，為了產(chǎn)生公式(9)的和，需要計(jì)算w的128個(gè)修改形式。觀察下矩陣G″將注意到w1至w4全部可能的符號(hào)組合都已產(chǎn)生。除w12、w16、w20和w24不改變符號(hào)外，對(duì)余下的5個(gè)4元組的每一個(gè)同樣如此。在這種情況下，通過(guò)在全部符號(hào)組合下預(yù)先計(jì)算αI至αVI并將結(jié)果存儲(chǔ)在6個(gè)表(稱為σI至σVI)內(nèi)就可提高效率。然后在外循環(huán)的每一步驟中提取這6個(gè)表的合適入口。為了進(jìn)一步改善外循環(huán)的操作處理，按照格雷碼順序計(jì)算6個(gè)表的入口，以便利用一次減法而不是三次加法/減法根據(jù)先前的和確定當(dāng)前的和。
為了實(shí)施這種譯碼算法，以某種方式排列多個(gè)yi″項(xiàng)，然后對(duì)于每一個(gè)yi″，在它們的格雷碼號(hào)yNi中映射4元組。格雷碼號(hào)的表存儲(chǔ)在譯碼器的只讀存儲(chǔ)器(ROM)內(nèi)。一旦接收到w，就預(yù)先計(jì)算6個(gè)和表σN。在(24，12)擴(kuò)展戈萊碼的例子中，和表σI和σII每一個(gè)都有16個(gè)入口，余下的和表σIII至αVI每一個(gè)有8個(gè)入口。過(guò)程的主循環(huán)執(zhí)行如下-設(shè)p′＝0，i′＝0，δ＝(δ1，…，δn)＝(0，…，0)-對(duì)于i＝0至127，-設(shè)αI＝σI(γIi)，…，αVI＝σVI(γVIi)-設(shè)p＝|αI|+…+|αVI|-如果負(fù)αN′的個(gè)數(shù)是奇數(shù)-改變最小幅值αN的符號(hào)-設(shè)p＝p-2minN|αN|-計(jì)算βI＝sign(αI)，…，βVI＝sign(αVI)-如果p＞p′，設(shè)p′＝p，i′＝i，并且δ′＝(βIβIβIβI，…，βVIβVIβVIβVI)-對(duì)映形式的最大似然碼字是y*＝(δ1yi1″，…，δnyin″)，
二進(jìn)制形式的最大似然碼字是y*＝1/2-y*/2，相應(yīng)信息比特用u*表示。總之，y*就是修改的接收碼字w的最大似然估算值。
已把上述過(guò)程推廣用于譯碼(23，12)戈萊碼。通過(guò)分別從公式(7)和(8)表示的上矩陣G′和下矩陣G″中去除第一列形成生成矩陣G1。然后同樣使用用于(24，12)擴(kuò)展戈萊碼的上述算法譯碼修改的接收矢量w。為此，給接收矢量w添加零。由于接收矢量w是標(biāo)稱對(duì)映的，所以零值等價(jià)于刪除。
在譯碼(24，12)擴(kuò)展戈萊碼或(23，12)戈萊碼時(shí)使用Conway-Sloane算法明顯優(yōu)于使用其它公知技術(shù)(尤其是采用“強(qiáng)力”搜索法的技術(shù))。但是，應(yīng)當(dāng)指出，許多IMBE語(yǔ)音編碼系統(tǒng)(例如7.1kbpsIMBE語(yǔ)音編碼系統(tǒng))中的接收機(jī)側(cè)30包括多個(gè)單獨(dú)的誤差控制譯碼器40，它們必須譯碼各種截短戈萊碼，例如(19，7)戈萊碼、(18，7)戈萊碼和(18，6)戈萊碼。目前正在使用不如Conway-Sloane算法那么有效的譯碼算法來(lái)執(zhí)行這些截短戈萊碼所必需的譯碼操作。但是，如果能把有效的Conway-Sloane算法推廣用于譯碼這樣的截短戈萊碼將是有益的。
發(fā)明概要為了滿足上述對(duì)于被譯碼比特矢量改進(jìn)的誤差估算值的計(jì)算的需要，本發(fā)明的誤差控制譯碼器接收待譯碼的接收矢量。該譯碼器計(jì)算碼字選擇和該接收矢量之間的歐幾里德距離作為誤差估算值。根據(jù)該譯碼器所采用的具體代碼恰當(dāng)?shù)囟?biāo)和量化輸出的誤差估算值。
為了滿足上述把有效的Conway-Sloane算法推廣用于譯碼截短戈萊碼的需要，本發(fā)明改進(jìn)戈萊碼的生成矩陣，產(chǎn)生專門(mén)用來(lái)譯碼每一種截短碼的改進(jìn)生成矩陣。然后在Conway-Sloane算法中有效地利用該改進(jìn)生成矩陣來(lái)識(shí)別最佳碼字以便變換到其相應(yīng)的信息比特進(jìn)行輸出。尤其是，該改進(jìn)生成矩陣包括刪除了特定行和列的戈萊碼生成矩陣。
附圖概述參看以上發(fā)明背景和以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述可更徹底理解本發(fā)明的方法和設(shè)備，附圖中圖1是改進(jìn)的多頻帶激勵(lì)(IMBE)語(yǔ)音編碼系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)側(cè)的方框圖；圖2是改進(jìn)的多頻帶激勵(lì)(IMBE)語(yǔ)音編碼系統(tǒng)的接收機(jī)側(cè)的方框圖；圖3是本發(fā)明采用Conway-Sloane算法譯碼截短戈萊編碼信息的譯碼器的方框圖；圖4是本發(fā)明采用基于歐幾里德距離的誤差估算判定的譯碼器的方框圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述現(xiàn)在參看圖3，該圖是本發(fā)明的譯碼器的方框圖，推廣Conway-Sloane技術(shù)供合適的譯碼器40在譯碼(19，7)截短戈萊碼編碼的矢量時(shí)使用。修改(24，12)擴(kuò)展戈萊碼的生成矩陣G來(lái)形成譯碼(19，7)擴(kuò)展戈萊碼所使用的改進(jìn)生成矩陣G2100。具體來(lái)說(shuō)，從生成矩陣G中去除列20、21、22、23和24，只保留生成矩陣G的行1、2、3、6、7、8和9。于是，(19，7)擴(kuò)展戈萊碼的生成矩陣G2可方便地用如下的上矩陣G2′和下矩陣G2″來(lái)表示G2′=111111110000000000011110000111100000001111000000001111000----(13)]]>G2″′=1100110011001100000101010101010101000010101001110000001101001110010100000101----(14)]]>在Conway-Sloane算法中使用(19，7)擴(kuò)展戈萊碼的生成矩陣G2將獲得三種處理效率。首先，由于上矩陣G2″的最后3列是零，所以只需要響應(yīng)接收矢量v預(yù)先計(jì)算前4個(gè)和表σN102并存儲(chǔ)這些和表。其次，由于下矩陣G2″共用下矩陣G″的前4行，所以算法的循環(huán)長(zhǎng)度是16而不是128。還有，算法實(shí)際上只使用這4個(gè)和表σN的偶入口，因此只需預(yù)先計(jì)算和存儲(chǔ)這些偶入口。還存儲(chǔ)格雷碼值104。
然后根據(jù)生成矩陣G2對(duì)接收矢量w(或矢量v)執(zhí)行Conway-Sloane算法。該過(guò)程的主循環(huán)如下-設(shè)p′＝0，i′＝0，δ＝(δ1，…，δn)＝(0，…，0)-對(duì)于i＝0，8，16，…，至120-設(shè)αI＝σI(γIi)，…，αIV＝σIV(γIVi)-設(shè)p＝|αI|+…+|αIV|-如果負(fù)αN′的個(gè)數(shù)是奇數(shù)-改變最小幅值αN的符號(hào)-設(shè)p＝p-2minN|αN|-計(jì)算βI＝sign(αI)，…，βIV＝sign(αIV)-如果p＞p′，設(shè)p′＝p，i′＝i，并且δ′＝(βIβIβIβI，…，βIVβIVβIVβIV+1，+1，+1)-對(duì)映形式的最大似然碼字是y*＝(δ1yi1″，…，δnyin″)，二進(jìn)制形式的最大似然碼字是y*＝1/2-y*/2，相應(yīng)信息比特用u*表示?？傊?，y*就是修改的接收矢量w的最大似然估算值。
再參看圖3，根據(jù)本發(fā)明，推廣Conway-Sloane技術(shù)供合適的譯碼器40在譯碼(18，6)截短戈萊碼編碼的矢量時(shí)使用。修改(24，12)擴(kuò)展戈萊碼的生成矩陣G來(lái)形成譯碼(18，6)擴(kuò)展戈萊碼所使用的改進(jìn)生成矩陣G3100。具體來(lái)說(shuō)，從生成矩陣G中去除列16、20、21、22、23和24，只保留生成矩陣G的行1、2、6、7、8和9。于是，(18，6)擴(kuò)展戈萊碼的生成矩陣G3可方便地用如下的上矩陣G3′和下矩陣G3″來(lái)表示G3′=111111110000000000111100001111000000----(15)]]>G3″′=110011001100110000101010101010101000101010011100000110100111001010000101----(16)]]>在Conway-Sloane算法中使用(18，6)擴(kuò)展戈萊碼的生成矩陣G3將獲得三種處理效率。首先，由于上矩陣G3′的最后6列是零，所以只需要響應(yīng)接收矢量v預(yù)先計(jì)算前3個(gè)和表σN102并存儲(chǔ)這些和表。其次，由于下矩陣G3″共用下矩陣G″的前4行，所以算法的循環(huán)長(zhǎng)度是16而不是128。還有，算法實(shí)際上只使用這4個(gè)和表σN的偶入口，因此只需預(yù)先計(jì)算和存儲(chǔ)這些偶入口。還存儲(chǔ)格雷碼值104。
然后根據(jù)生成矩陣G3對(duì)接收矢量w(或接收矢量v)執(zhí)行Conway-Sloane算法。該過(guò)程的主循環(huán)如下-設(shè)p′＝0，i′＝0，δ＝(δ1，…，δn)＝(0，…，0)-對(duì)于i＝0，8，16，…，至120-設(shè)αI＝σI(γIi)，…，αIII＝σIII(γIIIi)-設(shè)p＝|αI|+…+|αIII|-如果負(fù)αN′的個(gè)數(shù)是奇數(shù)-改變最小幅值αN的符號(hào)-設(shè)p＝p-2minN|αN|-計(jì)算βI＝sign(αI)，…，βIII＝sign(αIII)-如果p＞p′，設(shè)p′＝p，i′＝i，并且δ′＝(βIβIβIβI，…，βIIIβIIIβIIIβIII+1，…，+1)-對(duì)映形式的最大似然碼字是y*＝(δ1yi1″，…，δnyin″)，二進(jìn)制形式的最大似然碼字是y*＝1/2-y*/2，相應(yīng)信息比特用u*表示?？傊瑈*就是修改的接收矢量w的最大似然估算值。
再參看圖3，根據(jù)本發(fā)明，推廣Conway-Sloane技術(shù)供合適的譯碼器40在譯碼(18，7)截短戈萊碼編碼的矢量時(shí)使用。修改(24，12)擴(kuò)展戈萊碼的生成矩陣G來(lái)形成譯碼(18，7)擴(kuò)展戈萊碼所使用的改進(jìn)生成矩陣G4100。具體來(lái)說(shuō)，從生成矩陣G中去除列1、20、21、22、23和24，只保留生成矩陣G的行1、2、3、6、7、8和9。于是，(18，7)擴(kuò)展戈萊碼的生成矩陣G4可方便地用如下的上矩陣G4′和下矩陣G4″來(lái)表示G4′=111111100000000000111000011110000000111000000001111000----(17)]]>G4″′=100110011001100000010101010101010000010100111000000110001110010100000101----(18)]]>在Conway-Sloane算法中使用(18，7)擴(kuò)展戈萊碼的生成矩陣G將獲得三種處理效率。首先，由于上矩陣G4′的最后3列是零，所以只需要預(yù)先計(jì)算前4個(gè)和表σN102并存儲(chǔ)這些和表。其次，由于下矩陣G4″共用下矩陣G″的前4行，所以算法的循環(huán)長(zhǎng)度是16而不是128。還有，算法實(shí)際上只使用這4個(gè)和表σN的偶入口，因此只需預(yù)先計(jì)算和存儲(chǔ)這些偶入口。還存儲(chǔ)格雷碼值104。
然后根據(jù)生成矩陣G4對(duì)接收矢量w(或接收矢量v)執(zhí)行Conway-Sloane算法。該過(guò)程的主循環(huán)如下-設(shè)p′＝0，i′＝0，δ＝(δ1，…，δn)＝(0，…，0)-對(duì)于i＝0，8，16，…，至120-設(shè)αI＝σI(γIi)，…，αIV＝σIV(γIVi)-設(shè)p＝|αI|+…+|αIV|-如果負(fù)αN′的個(gè)數(shù)是奇數(shù)-改變最小幅值αN的符號(hào)-設(shè)p＝p-2minN|αN|-計(jì)算βI＝sign(αI)，…，βIV＝sign(αIV)-如果p＞p′，設(shè)p′＝p，i′＝i，并且δ′＝(βIβIβIβI，…，βIVβIVβIVβIV+1，+1，+1)-對(duì)映形式的最大似然碼字是y*＝(δ1yi1″，…，δnyin″)，
二進(jìn)制形式的最大似然碼字是y*＝1/2-y*/2，相應(yīng)信息比特用u*表示?？傊?，y*就是修改的接收矢量w的最大似然估算值。實(shí)際上，作為另一種方案，在此通過(guò)給接收矢量w添加零，可再次使用與以上討論過(guò)的對(duì)于(19，7)擴(kuò)展戈萊碼所采用的處理算法相同的處理算法。
如上所述，普通糾錯(cuò)譯碼器40計(jì)算候選矢量(相應(yīng)于選定的最接近的比特矢量u)和接收矢量v之間的漢明距離dH。這一漢明距離表明了候選矢量和接收矢量v的比特不相同的位置的數(shù)目，由此提供了與比特矢量u一道被輸出的誤差估算值。但是，使用漢明距離不是較佳的，這是因?yàn)闈h明距離計(jì)算往往會(huì)丟棄過(guò)多可用的重要信息的緣故。它也沒(méi)有利用可用的信道抽頭(channel tap)估算信息。歐幾里德距離計(jì)算提供好于漢明距離計(jì)算的結(jié)果。
現(xiàn)在參看圖4，該圖是本發(fā)明采用基于歐幾里德距離的誤差估算判定的譯碼器40的方框圖。設(shè)y*表示對(duì)映形式的選定的碼字選擇y*100。譯碼操作的誤差估算值通過(guò)如下地計(jì)算接收矢量w和y*之間的歐幾里德距離dE114來(lái)確定e=dE(w,y‾*)=Σm=1n|wn-y‾m*|2----(19)]]>然后根據(jù)所使用的代碼類型恰當(dāng)?shù)囟?biāo)和量化該誤差估算值e。例如，對(duì)于譯碼漢明碼的誤差控制譯碼器40，將e定標(biāo)和量化為0或1。相反地，對(duì)于戈萊碼，將e定標(biāo)和量化為0、1、2或3。
去交錯(cuò)單元38、譯碼器40(包括它們示于圖3和4的功能部件)以及比特矢量重構(gòu)單元44最好都用專用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)懂得，去交錯(cuò)單元38、譯碼器40(包括它們示于圖3和4的功能部件)以及比特矢量重構(gòu)單元44要不然也可用分立元件以及可能的分布處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這兩種情況下，去交錯(cuò)單元38、譯碼器40(包括它們示于圖3和4的功能部件)以及比特矢量重構(gòu)單元44各執(zhí)行以上描述的功能操作。
雖然用附圖表示了并在以上的詳細(xì)說(shuō)明中描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但應(yīng)懂得本發(fā)明不受所公開(kāi)的這些實(shí)施例的限制，不違背權(quán)利要求書(shū)所限定的發(fā)明的精髓可對(duì)之作出各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.接收待譯碼的接收矢量的譯碼器，包括確定最接近該接收矢量的碼字選擇的裝置；和確定該接收矢量和該碼字選擇之間的歐幾里德距離的裝置，被確定的歐幾里德距離作為被譯碼的接收矢量的誤差估算值被輸出。
2.權(quán)利要求1的譯碼器，還包括根據(jù)已知類型的代碼定標(biāo)和量化誤差估算值的裝置。
3.權(quán)利要求2的譯碼器，其中已知類型的代碼包括漢明碼，誤差估算值被定標(biāo)和量化為0或1的值。
4.權(quán)利要求2的譯碼器，其中已知類型的代碼包括戈萊碼，誤差估算值被定標(biāo)和量化為0、1、2或3的值。
5.權(quán)利要求1的譯碼器，該譯碼器計(jì)算對(duì)映形式的接收矢量和同樣為對(duì)映形式的碼字選擇之間的歐幾里德距離。
6.譯碼按照(n′，k′)截短戈萊碼被編碼的接收矢量的譯碼器，該譯碼器對(duì)該接收矢量執(zhí)行Conway-Sloane算法來(lái)確定最接近該接收矢量的碼字選擇，被執(zhí)行的Conway-Sloane算法使用該截短戈萊碼的生成矩陣Gm，該生成矩陣Gm包括(n，k)戈萊碼的生成矩陣G的修改，其中n′＜n， k′＜k，生成矩陣G包括多個(gè)行和多個(gè)列，修改生成矩陣G形成生成矩陣Gm包括去除生成矩陣G中的某些行和列。
7.權(quán)利要求6的譯碼器，其中(n，k)戈萊碼包括(24，12)戈萊碼，而(n′，k′)截短戈萊碼包括(19，7)截短戈萊碼。
8.權(quán)利要求7的譯碼器，其中生成矩陣G包括12行和24列，形成生成矩陣Gm的修改包括去除列20、21、22、23和24，以及去除行4、5、10、11和12。
9.權(quán)利要求6的譯碼器，其中(n，k)戈萊碼包括(24，12)戈萊碼，而(n′，k′)截短戈萊碼包括(18，6)截短戈萊碼。
10.權(quán)利要求9的譯碼器，其中生成矩陣G包括12行和24列，形成生成矩陣Gm的修改包括去除列16、20、21、22、23和24，以及去除行3、4、5、10、11和12。
11.權(quán)利要求6的譯碼器，其中(n，k)戈萊碼包括(24，12)戈萊碼，而(n′，k′)截短戈萊碼包括(18，7)截短戈萊碼。
12.權(quán)利要求11的譯碼器，其中生成矩陣G包括12行和24列，形成生成矩陣Gm的修改包括去除列1、20、21、22、23和24，以及去除行4、5、10、11和12。
13.權(quán)利要求11的譯碼器，其中生成矩陣G包括12行和24列，形成生成矩陣Gm的修改包括去除列20、21、22、23和24，以及去除行4、5、10、11和12，還包括在執(zhí)行Conway-Sloane算法之前給接收矢量添加零。
全文摘要
誤差控制譯碼器接收待譯碼的接收矢量。譯碼器然后計(jì)算碼字選擇和接收矢量之間的歐幾里德距離作為誤差估算值。按照正在被譯碼器處理的具體代碼恰當(dāng)?shù)囟?biāo)和量化輸出的誤差估算值。推廣有效的Conway－Sloane算法來(lái)譯碼截短戈萊碼。修改戈萊碼的生成矩陣形成每種截短代碼所特有的改進(jìn)生成矩陣。然后在Conway－Sloane算法中采用改進(jìn)生成矩陣確定變換到其相應(yīng)信息比特進(jìn)行輸出的最佳碼字。用于改進(jìn)的多頻帶激勵(lì)語(yǔ)音編碼。
文檔編號(hào)G10L19/00GK1247648SQ97181859
公開(kāi)日2000年3月15日 申請(qǐng)日期1997年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月18日
發(fā)明者A·S·哈伊拉拉, R·L·托伊, S·欽納克舒 申請(qǐng)人:艾利森公司