專(zhuān)利名稱(chēng)：使用互補(bǔ)模式映射的卷積碼的數(shù)字音頻廣播方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于編碼數(shù)字信息的方法和設(shè)備，并具體涉及在數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)中所使用的這些方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
數(shù)字音頻廣播(DAB)為一種提供優(yōu)于現(xiàn)有的模擬廣播格式的數(shù)字品質(zhì)音頻的媒體。AM和FM二者的帶內(nèi)信道上(IBOC)DAB信號(hào)能夠以混合的格式發(fā)送，其中數(shù)字化調(diào)制的信號(hào)與當(dāng)前的廣播模擬信號(hào)共存，或以全數(shù)字格式而沒(méi)有模擬信號(hào)來(lái)發(fā)送。IBOC DAB不要求新的頻譜分配，因?yàn)樵诂F(xiàn)存信道分配的頻譜掩蔽內(nèi)可同時(shí)發(fā)送數(shù)字化調(diào)制的信號(hào)以及模擬信號(hào)。IBOC DAB提高了頻譜的利用率，同時(shí)使廣播者能夠?yàn)槠淠壳盎鶖?shù)的聽(tīng)眾提供數(shù)字品質(zhì)的音頻。
已經(jīng)描述了用于IBOC DAB的正交頻分多路復(fù)用(OFDM)技術(shù)。OFDM信號(hào)包括以公共符號(hào)速率所調(diào)制的正交空分的載波。用于符號(hào)脈沖的頻率間隔(例如，BPSK、QPSK、8PSK或QAM)與符號(hào)速率成比例。對(duì)于可兼容AM的DAB信號(hào)的混合IBOC發(fā)送而言，OFDM副載波的集合位于共存的模擬AM載波任何一側(cè)的大約5kHz到15kHz的范圍內(nèi)，其他的OFDM副載波則位于模擬調(diào)制的AM載波所占用的±5kHz的頻帶內(nèi)。
DAB系統(tǒng)使用前向糾錯(cuò)(FEC)和交織來(lái)提高在損壞的信道上發(fā)送的數(shù)字信息的可靠性。大多數(shù)常規(guī)的卷積碼已經(jīng)被設(shè)計(jì)利用加性高斯白噪聲(AWGN)信道中的雙態(tài)傳信來(lái)良好地實(shí)現(xiàn)。最簡(jiǎn)單的碼具有1/n的速率，這里每個(gè)輸入信息比特產(chǎn)生n個(gè)輸出比特。通過(guò)從速率為1/N的“母碼”中刪除多個(gè)編碼比特來(lái)構(gòu)造收縮碼以產(chǎn)生更高速率的碼。在S.Kallel所發(fā)表的“互補(bǔ)收縮卷積碼及其應(yīng)用”(“Complementary Punctured Convolutional(CPC) Codes andTheir Applications”)(IEEE通信學(xué)報(bào)，第43卷，No.6，第2005-2009頁(yè)，1995年6月)描述了一種用于產(chǎn)生互補(bǔ)碼的技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用一種收縮技術(shù)以產(chǎn)生優(yōu)良的分量碼。
在B.Kroeger，D.Cammarata所發(fā)表的“用于FM混合IBOCDAB的健壯調(diào)制解調(diào)器和編碼技術(shù)”(“Robust Modem and CodingTechniques for FM Hybrid IBOC DAB”)(IEEE廣播學(xué)報(bào)，第43卷，No.4，第412-420頁(yè)，1997年12月)描述了一種產(chǎn)生重疊分量碼的技術(shù)，該技術(shù)不需要Kallel對(duì)互補(bǔ)特性的要求。在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第09/438822號(hào)(WIPO國(guó)際公開(kāi)第WO01/35555號(hào))中，Kroeger等人還描述了能夠使用一種實(shí)用格碼調(diào)制(PTCM)技術(shù)將這些碼映射到QAM符號(hào)上，盡管還保留了類(lèi)似互補(bǔ)的特性，該技術(shù)在A.Viterbi等人所發(fā)表的“一種實(shí)用的格碼調(diào)制方法”(“A Pragmatic Approach toTrellis-Coded Modulation”)進(jìn)行了描述(IEEE通信雜志，第11-19頁(yè)，第27卷，No.7，1989年7月)。
(收縮或非收縮的)卷積碼的間隔(dfree)為對(duì)具有雙態(tài)傳信(例如，BPSK或QPSK)的AWGN信道中的糾錯(cuò)性能的方便度量。二次度量諸如以該間隔的路徑數(shù)量，以及在這些路徑上的錯(cuò)誤數(shù)量用于解析更精確的性能區(qū)別。最佳距離概要也是有用的，特別是對(duì)于具有大的約束長(zhǎng)度的碼來(lái)說(shuō)。當(dāng)使用非雙態(tài)傳信時(shí)，諸如AWGN信道中的QAM，穿過(guò)格柵路徑的最小歐幾里得距離度量顯然更合適。不幸的是，格碼調(diào)制(TCM)和PTCM設(shè)計(jì)用于AWGN信道并且在脈沖噪聲中不能正常工作。這是由于，PTCM(或TCM)編碼不提供對(duì)具有QAM構(gòu)象中的較大未編碼歐幾里得距離的最高有效位的任何差錯(cuò)防護(hù)。漢明距離對(duì)于脈沖噪聲信道中的差錯(cuò)防護(hù)更為重要。
因此，需要一種克服這些限制并適于在IBOD DAB系統(tǒng)中使用的編碼技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種發(fā)送數(shù)字信息的方法，該方法包括以下步驟使用互補(bǔ)模式映射的卷積碼前向糾錯(cuò)數(shù)字信息的多個(gè)比特，利用前向糾錯(cuò)的比特調(diào)制多個(gè)載波信號(hào)，并發(fā)送所述載波信號(hào)。
通過(guò)定義多個(gè)的碼分組，選擇與這些分組兼容的收縮大小，尋找非惡性的分組碼，以及將非惡性碼的同相和正交分量映射到QAM構(gòu)象，能夠?qū)崿F(xiàn)前向糾錯(cuò)。調(diào)制優(yōu)選包括以下步驟利用格雷碼幅度電平來(lái)獨(dú)立地幅移鍵控QAM構(gòu)象的同相和正交分量。
前向糾錯(cuò)還能夠包括以下步驟刪除多個(gè)比特中的預(yù)定比特以產(chǎn)生修改的多個(gè)比特，在多個(gè)分組中分配修改的多個(gè)比特，以及將修改的多個(gè)比特的同相和正交分量映射到QAM構(gòu)象上。
本發(fā)明還包括發(fā)送機(jī)，該發(fā)送機(jī)包括用于使用互補(bǔ)模式映射的卷積碼前向糾錯(cuò)數(shù)字信息的多個(gè)比特的裝置，用于利用前向糾錯(cuò)的比特調(diào)制多個(gè)載波信號(hào)的裝置，以及發(fā)送所述載波信號(hào)的裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)方面還包括一種接收信息信號(hào)的方法，該方法包括以下步驟接收通過(guò)多個(gè)互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特調(diào)制的多個(gè)載波信號(hào)，解調(diào)載波信號(hào)以恢復(fù)互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特，以及根據(jù)互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特產(chǎn)生輸出信號(hào)。該解調(diào)步驟能夠包括將互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特通過(guò)非線(xiàn)性限幅器的步驟。
本發(fā)明還包括用于接收信息信號(hào)的接收機(jī)，該接收機(jī)包括用于接收通過(guò)多個(gè)互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特調(diào)制的多個(gè)載波信號(hào)的裝置，用于解調(diào)載波信號(hào)以恢復(fù)互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特的裝置，以及根據(jù)互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特產(chǎn)生輸出信號(hào)的裝置。
本發(fā)明通過(guò)利用收縮模式中的每個(gè)比特對(duì)碼間隔的貢獻(xiàn)，當(dāng)給這些比特分配非二進(jìn)制值時(shí)，這些值與映射到傳信構(gòu)象上的比特的歐幾里得距離相關(guān)，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)用格碼調(diào)制的限制。


圖1為分配給混合AM帶內(nèi)信道上數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的副載波的示意圖；圖2為分配給全數(shù)字帶內(nèi)信道上數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的副載波的示意圖；圖3為能夠包含本發(fā)明方法的IBOC DAB發(fā)送機(jī)相關(guān)部分的簡(jiǎn)化方框圖；圖4示例了用于30kHz AM IBOC系統(tǒng)的核心層的前向糾錯(cuò)(FEC)交織器的功能方框圖；圖5示例了用于30kHz AM IBOC系統(tǒng)的混合增強(qiáng)層的前向糾錯(cuò)(FEC)交織器的功能方框圖；圖6示例了30kHz AM IBOC系統(tǒng)的全數(shù)字增強(qiáng)層的功能方框圖；圖7示例了用于AM IBOC系統(tǒng)中綜合數(shù)字業(yè)務(wù)(IDS)信道的前向糾錯(cuò)(FEC)交織器的功能方框圖；圖8為能夠接收根據(jù)本發(fā)明方法編碼的信號(hào)的IBOC DAB接收機(jī)相關(guān)部分的簡(jiǎn)化方框圖；圖9示例了允許快速獲取核心音頻的AM IBOC混合去交織器和FEC解碼器配置的功能方框圖；圖10示例了另一個(gè)允許快速獲取核心音頻的AM IBOC混合去交織器和FEC解碼器配置的功能方框圖；圖11為用于八幅移鍵控(8-ASK)、64-正交調(diào)幅(64-QAM)信號(hào)的同相或正交分量的健壯軟度量F(y)的示意圖；圖12為用于四幅移鍵控(4-ASK)、16-正交調(diào)幅(16-QAM)信號(hào)的同相或正交分量的健壯軟度量F(y)的示意圖；以及圖13為用于二相相移鍵控(BPSK)、正交相移鍵控(QPSK)信號(hào)的同相或正交分量的健壯軟度量F(y)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了能夠應(yīng)用于可兼容AM的IBOC(帶內(nèi)信道上)DAB(數(shù)字音頻廣播)系統(tǒng)的前向糾錯(cuò)(FEC)技術(shù)。該FEC技術(shù)在這里被稱(chēng)為互補(bǔ)模式映射的格碼調(diào)制(CPTCM)。該CPTCM編碼被設(shè)計(jì)來(lái)適應(yīng)在AM IBOC DAB信道中所出現(xiàn)的可能的干擾情形。
參考附圖，圖1為分配給混合AM帶內(nèi)信道上(IBOC)數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的副載波的示意圖?；旌螴BOC DAB信號(hào)10包括頻率為f0的主載波12，所述載波根據(jù)傳統(tǒng)的AM廣播技術(shù)由廣播節(jié)目信號(hào)模擬調(diào)制。該信號(hào)還包括多個(gè)均勻空間分開(kāi)的在與模擬調(diào)制信號(hào)所相同的信道上發(fā)送的副載波。第一和第二組副載波分別位于上邊帶和下邊帶14和16上，并被稱(chēng)之為核心副載波。稱(chēng)為增強(qiáng)副載波的第三組副載波位于中心頻帶18，該頻帶也由模擬調(diào)制的載波所占用。第一和第二組中的副載波都相對(duì)于模擬調(diào)制的載波同相和正交調(diào)制。第三組的副載波以互補(bǔ)對(duì)的形式安排并與模擬調(diào)制的載波正交調(diào)制。最接近信道中心的第三組的兩個(gè)副載波20和22被稱(chēng)之為定時(shí)副載波并使用BPSK調(diào)制以調(diào)制上述副載波。在美國(guó)專(zhuān)利第5859876號(hào)中公開(kāi)了一種利用互補(bǔ)載波的數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)，其內(nèi)容在此包含引作參考。
圖2為分配給全數(shù)字帶內(nèi)信道上(IBOC)數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)的副載波的示意圖。全數(shù)字IBOC DAB信號(hào)30包括被稱(chēng)之為核心副載波的第一和第二組間隔均勻的副載波32和34，所述副載波位于上邊帶和下邊帶36和38上。被稱(chēng)之為增強(qiáng)副載波的第三和第四組副載波40和42，也位于上邊帶和下邊帶36和38上。使用BPSK調(diào)制調(diào)制該最接近信道中心的第三組的兩個(gè)定時(shí)載波44和46。
使用COFDM(編碼正交頻分復(fù)用)數(shù)字調(diào)制AM IBOC DAB信號(hào)。使用64-QAM符號(hào)調(diào)制每個(gè)副載波。在分組中交織數(shù)字信息(例如，音頻)，然后使用互補(bǔ)模式映射的格碼調(diào)制(CPTCM)將其FEC編碼。前向糾錯(cuò)(FEC)的CPTCM方法基于新編碼模式映射技術(shù)，和應(yīng)用互補(bǔ)收縮碼到IBOC DAB系統(tǒng)中的組合，擴(kuò)展類(lèi)似于互補(bǔ)的特性到二維。
用于IBOC DAB系統(tǒng)的CPTCM碼的基本要求包括，有能力在各種重疊分組中收縮原始碼，這些分組包括主頻帶、備用頻帶、上邊帶和下邊帶。四個(gè)重疊分組中的每一個(gè)必須作為優(yōu)良碼而存在。應(yīng)該優(yōu)化上邊帶和下邊帶為一對(duì)互補(bǔ)非重疊的分組。類(lèi)似地，備用頻帶和主分組應(yīng)該獨(dú)立地存在。當(dāng)然，全部的分組應(yīng)該為非惡性碼。在上述美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第09/438822號(hào)中公開(kāi)了一種使用分組的數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)，其內(nèi)容在此包含引作參考。
圖3為能夠包含本發(fā)明方法的IBOC DAB發(fā)送機(jī)50相關(guān)部分的簡(jiǎn)化方框圖。發(fā)送機(jī)包括一個(gè)音頻編碼器52，該編碼器接收線(xiàn)路54上的采樣的音頻信號(hào)。通過(guò)所示例的FEC編碼器56對(duì)線(xiàn)路54上的已編碼信號(hào)執(zhí)行前向糾錯(cuò)。然后，通過(guò)所示例的交織器60交織在線(xiàn)路58上產(chǎn)生的前向糾錯(cuò)信號(hào)。調(diào)制器62調(diào)制該交織的信號(hào)。在混合系統(tǒng)中，采樣的音頻源64提供AM信號(hào)給求和點(diǎn)66，在該點(diǎn)上，組合線(xiàn)路68上的AM信號(hào)和線(xiàn)路70上的數(shù)字調(diào)制信號(hào)以在線(xiàn)路72上產(chǎn)生一個(gè)復(fù)合信號(hào)，然后由調(diào)制器74調(diào)制該信號(hào)并通過(guò)天線(xiàn)76廣播調(diào)制的信號(hào)。將會(huì)意識(shí)到盡管圖3所示的功能以單獨(dú)的方框形式示出，但是能夠使用一個(gè)或更多的處理器來(lái)執(zhí)行所述功能，其中在一個(gè)處理器中執(zhí)行多個(gè)功能。
圖4示例了用于30kHz AM IBOC系統(tǒng)的核心層的前向糾錯(cuò)(FEC)交織器80的功能方框圖。在線(xiàn)路82上提供數(shù)字信號(hào)并將其匯編到調(diào)制解調(diào)器幀核心中，如方框84所示例，該幀核心例如包括3000比特。然后，如方框86所示例，將調(diào)制解調(diào)器幀劃分為多個(gè)的比特組，其中所示為將調(diào)制解調(diào)器幀劃分為6000個(gè)5比特組。接著，如方框88所示例，使這些組經(jīng)歷前向糾錯(cuò)編碼和收縮。
根據(jù)速率為1/N的“母碼”通過(guò)刪除一些編碼比特而導(dǎo)出收縮的卷積碼。然后，能夠周期性重復(fù)地以收縮模式識(shí)別收縮的編碼比特。收縮周期P為收縮模式中信息比特的數(shù)量。收縮模式中的比特總數(shù)為P·N。產(chǎn)生的收縮碼的碼率為kn=PP·N-x;]]>其中x為收縮的編碼比特的數(shù)量。
應(yīng)該仔細(xì)地選擇要收縮的特定比特以最小化所產(chǎn)生的收縮碼的糾錯(cuò)性能損耗。而且，通過(guò)收縮避免產(chǎn)生惡性的碼也是重要的。例如，刪除一個(gè)特定比特可能導(dǎo)致間隔損耗1，而刪除一個(gè)不同的比特可能導(dǎo)致?lián)p耗3，并且刪除再一個(gè)不同的比特可能導(dǎo)致惡性的碼。顯然，收縮模式中的所有編碼比特位置對(duì)于收縮的碼的糾錯(cuò)性能而言其作用并不等同。在映射編碼比特到非雙態(tài)傳信諸如ASK或QAM時(shí)能夠應(yīng)用這種特性。
在圖4所示例的實(shí)例中，每一個(gè)5-比特組都產(chǎn)生一個(gè)12比特輸出。然后，例如通過(guò)給每個(gè)分組分配每個(gè)12-比特組中的3比特，將12-比特組劃分為如方框90、92、94和96所示例的主上、主下、備用上和備用下分組。如方框98和100所示，延遲備用上和備用下比特，并如方框102所示將這些比特映射到核心交織器中。
圖5示例了用于AM混合IBOC系統(tǒng)的增強(qiáng)交織器104的前向糾錯(cuò)(FEC)的功能方框圖。在線(xiàn)路106上提供數(shù)字信號(hào)并將其匯編到調(diào)制解調(diào)器幀核心中，如方框108所示例，該幀核心例如包括24000比特。然后，如方框110所示例，將調(diào)制解調(diào)器幀劃分為多個(gè)的比特組，其中所示為將調(diào)制解調(diào)器幀劃分為4000個(gè)6-比特組。接著，如方框112所示例，使這些組經(jīng)歷前向糾錯(cuò)編碼和收縮。在一個(gè)實(shí)例中，每個(gè)6-比特組產(chǎn)生12-比特輸出。然后，如方框114和116所示例，例如通過(guò)給每個(gè)分組分配每個(gè)12-比特組中的6比特，將12-比特組劃分為增強(qiáng)上和增強(qiáng)下分組。如方框118和120所示例，延遲增強(qiáng)上和增強(qiáng)下比特，并如方框122所示將這些比特映射到增強(qiáng)交織器。
圖6示例了用于全數(shù)字AM IBOC系統(tǒng)增強(qiáng)層的前向糾錯(cuò)(FEC)交織器124的功能方框圖。在線(xiàn)路126上提供數(shù)字信號(hào)并將其匯編到調(diào)制解調(diào)器幀核心中，如方框128所示例，該幀核心例如包括30000比特。然后，如方框130所示例，將調(diào)制解調(diào)器幀劃分為多個(gè)的比特組，其中所示為將調(diào)制解調(diào)器幀劃分為6000個(gè)5-比特組。接著，如方框132所示例，使這些組經(jīng)歷前向糾錯(cuò)編碼和收縮。在圖6的實(shí)例中，每個(gè)5-比特組產(chǎn)生12-比特輸出。然后，如方框134、136、138和140所示例，例如通過(guò)給每個(gè)分組分配每個(gè)12-比特組中的3比特，將12-比特組劃分為主上和主下、備用上和備用下分組。如方框142和144所示例，延遲備用上和備用下比特，并如方框146所示將這些比特映射到核心交織器。
圖7示例了用于AM混合IBOC系統(tǒng)的綜合數(shù)字業(yè)務(wù)(IDS)交織器148的前向糾錯(cuò)(FEC)的功能方框圖。在線(xiàn)路150上提供數(shù)字信號(hào)并將其匯編到調(diào)制解調(diào)器幀核心中，如方框152所示例，該幀核心例如包括80比特。然后，如方框154所示例，將調(diào)制解調(diào)器幀劃分為多個(gè)的比特組，其中所示為將調(diào)制解調(diào)器幀劃分為10個(gè)8-比特組。接著，如方框156所示例，使這些組經(jīng)歷前向糾錯(cuò)編碼和收縮。在一個(gè)實(shí)例中，每個(gè)8-比特組產(chǎn)生24-比特輸出。然后，如方框158和160所示例，例如通過(guò)給每個(gè)分組分配每個(gè)12-比特組中的6比特，將24-比特組劃分為IDS-上和IDS-下分組。然后如方框162所示將IDS-上和IDS-下比特映射到增強(qiáng)交織器中。
圖8為能夠接收根據(jù)本發(fā)明方法編碼的信號(hào)的IBOC DAB接收機(jī)170相關(guān)部分的示意方框圖。由天線(xiàn)172接收復(fù)合的廣播信號(hào)并通過(guò)前端電路176將其轉(zhuǎn)換為線(xiàn)路174上的中頻(IF)信號(hào)。然后通過(guò)包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)180和處理器的數(shù)字下變換器178處理該IF信號(hào)以產(chǎn)生線(xiàn)路184上的復(fù)合基帶信號(hào)，其中如方框182所示例，該處理器執(zhí)行混頻、抽取和濾波。自動(dòng)增益控制(AGC)186將基帶信號(hào)饋送回?cái)?shù)字下變換器中的乘法器188。解調(diào)器190解調(diào)復(fù)合基帶信號(hào)的模擬調(diào)制的部分，以及解調(diào)器192解調(diào)復(fù)合基帶信號(hào)的數(shù)字調(diào)制的部分。在如方框194和196所示的去交織、FEC解碼、和音頻解碼之后，如方框202所示混合線(xiàn)路198上產(chǎn)生的DAB立體聲信號(hào)和線(xiàn)路200上的模擬信號(hào)，以產(chǎn)生線(xiàn)路204上的音頻輸出。
圖9示例了AM IBOC混合去交織器和FEC解碼器的功能方框圖。在線(xiàn)路206上輸入交織和前向糾錯(cuò)的核心信號(hào)并如方框208所示例將該信號(hào)解調(diào)為同相(I)和正交(Q)分量。方框210所示為確定用于I和Q分量的軟判決并且分別在方框212和214中去交織I和Q軟判決。如方框216所示例，延遲用于主上和主下分組的去交織正交分量，然后如方框218所示例解碼該去交織的前向糾錯(cuò)核心信號(hào)以產(chǎn)生線(xiàn)路220上的核心數(shù)據(jù)。
在線(xiàn)路222上輸入去交織的前向糾錯(cuò)增強(qiáng)信號(hào)并如方框224所示例，將其解調(diào)為同相(I)和正交(Q)分量。方框226所示為確定用于I和Q分量的軟判決，并在方框228中去交織I和Q軟判決。如方框230所示例，前向糾錯(cuò)解碼該去交織的增強(qiáng)信號(hào)以產(chǎn)生線(xiàn)路232上的該增強(qiáng)數(shù)據(jù)。
在線(xiàn)路234上輸入去交織的前向糾錯(cuò)IDS信號(hào)并如方框236所示例，將其解調(diào)為同相(I)和正交(Q)分量。方框238所示為確定用于I和Q分量的軟判決，并在方框240中去交織I和Q軟判決。如方框242所示例，解碼該去交織的前向糾錯(cuò)IDS信號(hào)以產(chǎn)生線(xiàn)路244上的該綜合數(shù)字業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
圖10示例了可替換的AM IBOC混合去交織器和FEC解碼器的功能方框圖。在線(xiàn)路246上輸入交織和前向糾錯(cuò)的核心信號(hào)并如方框248所示例將該信號(hào)解調(diào)為同相(I)和正交(Q)分量。方框250所示為確定用于I和Q分量的軟判決，并且分別在方框252和254中去交織I和Q軟判決。如方框256所示例，延遲用于主上和主下分組的去交織正交分量，然后如方框258所示例解碼該去交織的前向糾錯(cuò)核心信號(hào)以產(chǎn)生線(xiàn)路260上的核心數(shù)據(jù)。
在線(xiàn)路262上輸入交織和前向糾錯(cuò)的增強(qiáng)信號(hào)并如方框264所示例將該信號(hào)解調(diào)為同相(I)和正交(Q)分量。方框266所示為確定用于I和Q分量的軟判決并且分別在方框268和270中去交織I和Q軟判決。如方框272所示例，延遲用于主上和主下分組的去交織正交分量，然后如方框274所示例前向糾錯(cuò)解碼該去交織的增強(qiáng)信號(hào)以產(chǎn)生線(xiàn)路276上的增強(qiáng)數(shù)據(jù)。
在線(xiàn)路278上輸入去交織的前向糾錯(cuò)IDS信號(hào)并如方框280所示例，將其解調(diào)為同相(I)和正交(Q)分量。方框282所示為確定用于I和Q分量的軟判決，并在方框284中去交織I和Q軟判決。如方框286所示例，解碼該去交織的前向糾錯(cuò)IDS信號(hào)以產(chǎn)生線(xiàn)路288上的IDS數(shù)據(jù)。
設(shè)計(jì)CPTCM碼為一種多步驟的處理。首先，將這些分組例如規(guī)定為主、備用、下和上分組。在編碼的正交頻分復(fù)用(COFDM)實(shí)例中，這些分組規(guī)定為副載波組，由于干擾場(chǎng)景這些副載波組一起作用為一組。具體而言，如果編碼的副載波位于下邊帶和上邊帶上，其中一個(gè)邊帶能夠被干擾波占用，而期望另一個(gè)邊帶獨(dú)自存在。換言之，每個(gè)邊帶中的碼不應(yīng)該為惡性的，而是應(yīng)該其本身具有優(yōu)良的糾錯(cuò)特性。所以，每個(gè)分組必須構(gòu)成一個(gè)小于或等于1的碼率。同理，一對(duì)分組可以為時(shí)分，首先發(fā)送其中的一個(gè)分組(例如主分組)，多個(gè)秒之后再發(fā)送另一個(gè)分組(例如備用分組)。在這種情況下，信號(hào)經(jīng)歷一秒鐘的中斷(例如，接收機(jī)通過(guò)一座橋下)或者備用或主分組由于時(shí)分而不經(jīng)歷相同內(nèi)容信息的中斷，因此將會(huì)存在。不同對(duì)或集合的分組可重疊。例如，上/下和主/備用分組對(duì)能夠相互重疊。更具體而言，下分組能夠由一半主分組比特加上一半備用分組比特構(gòu)成，而上分組包括剩余的比特。
接下來(lái)，選擇收縮模式規(guī)格(碼率和收縮周期)以適應(yīng)這些分組。如果一個(gè)碼由兩個(gè)互斥的每個(gè)碼率都為R的分組(例如主分組、備用分組)構(gòu)成。那么，復(fù)合碼的速率為R/2。通過(guò)收縮形成這些分組的母碼必須具有不大于R/2的碼率。典型地，母碼的卷積碼率為1/n。這些分組不需要包括互斥的編碼比特的集合。收縮模式的周期必須足夠大以形成每個(gè)分組。
理想地利用最大間隔dfree找到非惡性的分組分量。這將會(huì)包括一個(gè)計(jì)算機(jī)搜索，從可能的多個(gè)好結(jié)果及組合中選擇。
對(duì)于非二進(jìn)制編碼比特調(diào)制而言，將確定用于可能非惡性分組的最佳比特映射。二進(jìn)制調(diào)制諸如BPSK或QPSK不能受益于從編碼比特到調(diào)制符號(hào)的映射。QAM為一種非二進(jìn)制調(diào)制，其中在這種碼設(shè)計(jì)中，分別將QAM符號(hào)的同相(I)和正交(Q)相位分量視為ASK符號(hào)。每個(gè)ASK符號(hào)攜帶有b個(gè)編碼比特，這些編碼比特形成一個(gè)m＝2b個(gè)格雷編碼的幅度電平的m-列ASK符號(hào)。這包括給比特分配不同的軟加權(quán)，而不是硬判決(±1)。以下描述一種確定相對(duì)“軟”間隔的方法。
然后選擇產(chǎn)生最大“軟”間隔的與劃分兼容的最佳映射。不幸的是，每個(gè)分組中比特到符號(hào)的理想映射不可能與其他分組中的比特映射相一致。例如，不是全部的分組能夠使用最大平均歐幾里得距離的比特。當(dāng)分組重疊時(shí)，存在附加的限制。這些限制將可能導(dǎo)致每個(gè)分組的比特映射損耗。在某些情況下，可能期望一個(gè)分組較另一個(gè)分組具有較好的映射(例如，能夠以主性能為代價(jià)而改進(jìn)備用分組)。
通過(guò)將I和Q分量視為獨(dú)立編碼的ASK信號(hào)，把CPTCM技術(shù)應(yīng)用于QAM符號(hào)。具體而言，利用獨(dú)立的8-ASK信號(hào)調(diào)制I或Q分量產(chǎn)生64-QAM符號(hào)。根據(jù)具體選擇的3比特組生成8-ASK符號(hào)，然后使用該比特組尋址格雷映射的構(gòu)象點(diǎn)。格雷映射通過(guò)最小化ASK映射中判決邊界的數(shù)量而最大化了性能。這也最大化了平均歐幾里得距離。顯然，這不同于Ungerboeck在“利用多電平/相位信號(hào)信道編碼”(“Channel Coding with Multilevel/phase Signals”)中所建議的集合劃分(IEEE信息論學(xué)報(bào)，第IT-28卷，NO.1，1982年1月，第55-67頁(yè))，或者不同于在Viterbi等人的上述文章中所建議的多電平編碼和PTCM映射。表1中所示為編碼比特三個(gè)一組到8-ASK符號(hào)的8個(gè)電平的映射。
表1.CPTCM編碼比特到8-ASK符號(hào)的8個(gè)電平的映射。

利用獨(dú)立的4-ASK信號(hào)調(diào)制I或Q分量生成一個(gè)16-QAM符號(hào)。根據(jù)具體選擇的2-比特組生成該4-ASK符號(hào)，然后使用該比特組來(lái)尋址格雷映射的構(gòu)象點(diǎn)。表2所示為編碼比特對(duì)到4-ASK符號(hào)的4個(gè)電平的映射。
表2.CPTCM編碼比特到4-ASK符號(hào)的4個(gè)電平的映射。

下文將描述編碼比特到ASK電平的映射。格雷編碼映射用于給比特三元組或比特對(duì)分配ASK電平。格雷映射為一種給地址電平(在該實(shí)例中為ASK電平)分配比特的公知方法，其中排序電平需要最小數(shù)量的比特變化。具體而言，確切地在連續(xù)電平的地址之間產(chǎn)生一比特變化。相反，地址的二進(jìn)制數(shù)分配卻沒(méi)有這種限制。在8-ASK的實(shí)例中，格雷編碼產(chǎn)生了8電平之間的7比特改變，但是不計(jì)算結(jié)束點(diǎn)。電平的二進(jìn)制數(shù)字排序包括11比特變化，但不計(jì)算結(jié)束點(diǎn)。
公知當(dāng)檢測(cè)噪聲中的ASK信號(hào)時(shí)格雷編碼是有益的，因?yàn)楫?dāng)該電平接近一個(gè)位轉(zhuǎn)移時(shí)，實(shí)現(xiàn)最大可能的比特估計(jì)誤差。進(jìn)一步觀察到，盡管在最高有效位(MSB)中只發(fā)生一次轉(zhuǎn)移，但是在格雷映射的m-ASK符號(hào)的最低有效位(LSB)中發(fā)生更多次轉(zhuǎn)移(m/2)。所以LSB比MSB更易于由噪聲引起誤差。因此，MSB比LSB更加可靠，并且其他的比特位于這些極端之間。在本發(fā)明的方法中利用了這種特性。
除了利用通過(guò)收縮的編碼比特的不均衡糾錯(cuò)特性以外，本發(fā)明還使用這種特性將編碼比特映射到ASK符號(hào)(比特地址三元組或?qū)?。最有用的編碼比特位于最可靠的MSB位置，以及最沒(méi)有價(jià)值的比特位于LSB位置中。這應(yīng)該旨在最小化所產(chǎn)生編碼和調(diào)制的糾錯(cuò)能力的衰減。這種技術(shù)對(duì)于TCM或PTCM的主要益處是能夠獲得優(yōu)良的漢明距離。設(shè)計(jì)TCM或PTCM以最大化MSB上的歐幾里得距離，同時(shí)還考慮只為1的漢明距離。所以，MSB沒(méi)有任何差錯(cuò)防護(hù)，這對(duì)于脈沖噪聲來(lái)說(shuō)是不可接受的并且在衰落中提供了差的性能。相反，這里建議的CPTCM技術(shù)被設(shè)計(jì)用于保持潛在二進(jìn)制碼的優(yōu)良漢明距離，同時(shí)在這些約束下最大化了歐幾里得距離。而且，由于CPTCM碼僅需要單級(jí)的解碼和去交織，而不象TCM或PTCM的其他多級(jí)解碼/去交織技術(shù)，因此它易于實(shí)現(xiàn)。
CPTCM要求估計(jì)收縮模式內(nèi)的各種編碼比特的相對(duì)值。例如，假設(shè)在收縮其他碼之后在剩余的分組中有6個(gè)編碼比特，這6個(gè)比特將被映射到用于生成64-QAM符號(hào)的8-ASK符號(hào)的比特三元組中。然后，將6個(gè)編碼比特分為三種類(lèi)別的可靠性，其中給2個(gè)MSB分配最有效的2個(gè)比特，給2個(gè)LSB分配最低有效的2個(gè)比特，以及給中間的ASK地址比特分配中間的2個(gè)比特。由于將會(huì)期望比特交織分散在一個(gè)符號(hào)內(nèi)的突發(fā)錯(cuò)誤，因此沒(méi)有必要在相同的符號(hào)內(nèi)將這些比特進(jìn)行分組。
接下來(lái)，為了隨后映射編碼比特到調(diào)制符號(hào)，估計(jì)收縮模式中的每個(gè)編碼比特的值。根據(jù)是否要分別地優(yōu)化每個(gè)分組的映射，或者根據(jù)是否優(yōu)化全部碼的映射更為重要，以識(shí)別碼分組或使用全部的碼。這不同的兩種優(yōu)化通常將產(chǎn)生不同的映射結(jié)果。在優(yōu)選為優(yōu)化各個(gè)分組的情況下，通過(guò)多個(gè)方法來(lái)估計(jì)編碼比特的值。
例如，能夠從編碼中刪除每個(gè)比特以及估計(jì)糾錯(cuò)能力的損耗。在重要性方便度量級(jí)中包括惡性損耗、間隔損耗、在該距離增加的路徑數(shù)量。最低有效的比特產(chǎn)生了最小的損耗。然后，排序這些比特以映射該最低有效的比特到調(diào)制符號(hào)的LSB，或最脆弱的比特?？商鎿Q地，在該分組中可刪除多個(gè)比特而不是每次刪除一個(gè)。另一種解決途徑將是使用Viterbi算法估計(jì)與編碼的歐幾里得距離相關(guān)的某種類(lèi)型的軟間隔。
當(dāng)碼分組重疊時(shí)，通常對(duì)于比特映射必須作出一個(gè)折衷。這是因?yàn)橐粋€(gè)分組可能優(yōu)選將特定比特映射到MSB調(diào)制符號(hào)地址，而在重疊分組中的相同比特可能優(yōu)選LSB映射。兩種優(yōu)化都不能包含在這些例子中，并且必須估計(jì)和建立一種折衷。
下面將使用上述的方法描述多個(gè)示意的編碼設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)包括用于AM IBOC系統(tǒng)的交織器設(shè)計(jì)。能夠?yàn)镃PTCM設(shè)計(jì)具有可縮放(2-層)音頻編譯碼器的交織器。該交織器將由兩部分組成生成50個(gè)副載波的核心交織器(25個(gè)上邊帶加上25個(gè)下邊帶)和生成50個(gè)副載波的增強(qiáng)交織器(用于混合系統(tǒng)的50個(gè)互補(bǔ)副載波對(duì)，各25個(gè)上“翼”和下“翼”用于全數(shù)字系統(tǒng))。增強(qiáng)區(qū)域中的兩個(gè)附加的副載波對(duì)(+-27和+-53)能夠用于IDS信息并且獨(dú)立于增強(qiáng)編碼。在該實(shí)例中，在30kHz系統(tǒng)中使用主載波任何一側(cè)的副載波2到82。圖1示例了用于混合系統(tǒng)的交織器分組的位置，而圖2示例了用于全數(shù)字系統(tǒng)的交織器分組的位置。
通過(guò)收縮速率為1/3的卷積碼可生成CPTCM碼。速率為1/3卷積碼提供了收縮模式中足量的比特以形成用于上述實(shí)例速率為5/12的碼。盡管有可能使用幾乎任何的碼發(fā)生器多項(xiàng)式，但是開(kāi)始搜索的最佳位置將使用標(biāo)準(zhǔn)的多項(xiàng)式，因?yàn)樗鼈兏赡墚a(chǎn)生更好的收縮碼。FEC碼要求合適的收縮模式以及編碼比特映射，以在混合系統(tǒng)和全數(shù)字系統(tǒng)中提供令人滿(mǎn)意的結(jié)果。對(duì)于混合系統(tǒng)，收縮模式將為上邊帶和下邊帶互補(bǔ)分量提供編碼比特。在其他邊帶被占用的情況下，要求每個(gè)邊帶提供高質(zhì)量的碼。核心碼也必須劃分為主分量和備用分量。使用速率為5/6的碼來(lái)編碼每個(gè)互補(bǔ)分量，該碼率產(chǎn)生了5/12的組合碼率。核心FEC收縮模式還可以分布在主音頻信道和備用音頻信道之間。備用信道用于快速調(diào)諧并提供時(shí)分以減輕間歇阻斷的影響。以速率5/6可編碼每個(gè)主信道和備用信道，該碼率產(chǎn)生了5/12的組合碼率。上/下分組對(duì)重疊主/備用分組對(duì)。
使用核心FEC復(fù)合收縮模式發(fā)生器多項(xiàng)式G＝[G1＝561，G2＝753，G3＝711]得到包括兩個(gè)分組重疊對(duì)的優(yōu)質(zhì)碼。在表3中規(guī)定了用于核心FEC碼的組合的主、備用、上和下收縮模式。以下將描述使用這些技術(shù)所生成的一些優(yōu)質(zhì)碼的某些實(shí)例。
表3.收縮模式

在表3中，B＝備用，M＝主，L＝下邊帶，U＝上邊帶，A、B以及C為比特位置。表4提供核心碼參數(shù)的歸納。
表4.參數(shù)的核心FEC歸納

混合上和下增強(qiáng)FEC編碼的總速率為速率2/3。表5中規(guī)定了收縮模式和編碼比特分配。
表5.收縮模式

在表5中，E＝擴(kuò)展，L＝下邊帶，U＝上邊帶，I＝同相，Q＝正交，以及A和B＝比特位置。使用發(fā)生器G[G1＝561，G2＝753，G3＝711]產(chǎn)生混合增強(qiáng)FEC組合收縮模式。表6提供了混合增強(qiáng)碼參數(shù)的歸納。
表6.混合增強(qiáng)FEC參數(shù)歸納

用于全數(shù)字增強(qiáng)的FEC編碼能夠相同于核心編碼設(shè)計(jì)。但是，要求修改用于成幀和延遲的交織器。以下參考全數(shù)字增強(qiáng)交織器來(lái)描述這種修改。
如增強(qiáng)副載波一樣可使用16-QAM符號(hào)調(diào)制IDS副載波。副載波27和53(-27和-53為互補(bǔ))為混合系統(tǒng)中的IDS副載波。副載波27和-27為全數(shù)字系統(tǒng)中的非互補(bǔ)IDS副載波。在本實(shí)例所使用的特定交織器中，IDS序列為32個(gè)符號(hào)長(zhǎng)(符號(hào)0到31)，并且分配有32個(gè)OFDM符號(hào)的塊長(zhǎng)。指定符號(hào)位置10和26作為訓(xùn)練符號(hào)。剩余的30個(gè)符號(hào)攜帶有120比特的速率為2/3的編碼信息。因此，每個(gè)IDS序列攜帶有80個(gè)信息比特，其中包括一個(gè)8-比特CRC?？蔀樗俾?/3碼應(yīng)用速率2/3的互補(bǔ)分量。全數(shù)字IDS副載波的上和下互補(bǔ)碼分量分別對(duì)應(yīng)于混合的混合內(nèi)和外IDS互補(bǔ)副載波對(duì)。表7示例了全數(shù)字IDS收縮模式。
表7.收縮模式

在表7中，IDS＝綜合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，L＝下邊帶，U＝上邊帶，I＝同相，Q＝正交，以及A和B為比特位置。使用發(fā)生器G＝[G1＝156，G2＝753，G3＝711]生成IDS FEC組合收縮模式。表8提供了IDS碼參數(shù)的歸納。
表8.核心FEC參數(shù)歸納

交織塊能夠包括32個(gè)COFDM符號(hào)(波特)。在用于主和增強(qiáng)分組的調(diào)制解調(diào)幀(交織跨距)中將存在8個(gè)塊。只在一個(gè)塊跨距上能夠交織備用分組以允許快速調(diào)諧。核心交織塊包括一個(gè)上邊帶和一個(gè)下邊帶(每個(gè)為25個(gè)副載波)。增強(qiáng)交織塊還包括用于全數(shù)字系統(tǒng)的一個(gè)上邊帶和一個(gè)下邊帶(每個(gè)邊帶為25個(gè)副載波，除了IDS副載波之外)，或等同用于混合系統(tǒng)的內(nèi)和外增強(qiáng)分組。每個(gè)交織塊擁有800個(gè)QAM符號(hào)的總量(750數(shù)據(jù)符號(hào)+50訓(xùn)練符號(hào))。
本實(shí)例中的可縮放音頻編解碼由兩層(核心層和增強(qiáng)層)構(gòu)成。核心層映射到50個(gè)QAM副載波(每個(gè)邊帶上有25個(gè)副載波)上，而增強(qiáng)層映射到50個(gè)QAM互補(bǔ)副載波(混合對(duì))上。核心層和增強(qiáng)層獨(dú)立地編碼。另外，還有一些分配用于攜帶16-QAM IDS數(shù)據(jù)的副載波。
使用以下用于行和列索引的表達(dá)式，能夠在生成25個(gè)副載波和32個(gè)OFDM符號(hào)的每個(gè)塊內(nèi)執(zhí)行交織。
row(k)=mod[11·mod(9·k,25)+16·floor(k25)+11·floor(k50),32]]]>col(k)＝mod[9·k，25]k＝0...749索引k指塊內(nèi)(核心或增強(qiáng))的750個(gè)QAM符號(hào)的其中之一。核心塊的64-QAM符號(hào)的每一個(gè)都攜帶有在一個(gè)塊內(nèi)映射的6個(gè)編碼比特。類(lèi)似地，增強(qiáng)或IDS交織器塊的16-QAM符號(hào)中的每一個(gè)攜帶有4個(gè)編碼比特，該比特使用相同的表達(dá)式映射到這些塊內(nèi)。在一個(gè)塊中總共800個(gè)符號(hào)中，剩余的50個(gè)QAM符號(hào)用于訓(xùn)練符號(hào)。訓(xùn)練符號(hào)可位于最后的50個(gè)QAM符號(hào)位置(k＝750...799)。
表9.一個(gè)塊內(nèi)的符號(hào)索引；訓(xùn)練符號(hào)＝“T”

A＝
編碼包含每個(gè)調(diào)制解調(diào)幀的30000個(gè)核心信息比特，并根據(jù)收縮模式，如上所規(guī)定以及圖4的功能性示例，將上述比特匯編為多個(gè)比特組。使用表10中所示的表達(dá)式將這些組映射到核心交織塊中。
如下規(guī)定核心交織塊索引k＝塊符號(hào)索引，在每個(gè)核心塊中從0到749個(gè)符號(hào)；b＝塊編號(hào)，在每個(gè)調(diào)制解調(diào)幀內(nèi)從0到7；以及p＝每個(gè)64-QAM符號(hào)內(nèi)的PTCM比特映射，(IA＝0，IB＝1，IC＝2，QA＝3，QB＝4，QC＝5)。
表10.核心交織塊映射

三個(gè)調(diào)制解調(diào)幀的分集延遲添加到備用信號(hào)中。
編碼包括每個(gè)調(diào)制解調(diào)幀的24000個(gè)增強(qiáng)信息比特，并根據(jù)收縮模式，如上所規(guī)定以及如圖6所示例，將上述比特匯編為多個(gè)比特組。使用表11中所示的表達(dá)式將這些組映射到核心交織塊中。
如下規(guī)定增強(qiáng)交織塊索引k、b、p和pk＝塊索引，在每個(gè)核心塊中從0到750個(gè)符號(hào)；b＝塊編號(hào)，在每個(gè)調(diào)制解調(diào)幀內(nèi)從0到7；以及p＝每個(gè)16-QAM符號(hào)內(nèi)的16-QAM比特映射，(IA＝0，IB＝1，QA＝2，QB＝3)；以及p＝每個(gè)QPSK符號(hào)內(nèi)的QPSK比特映射，(I＝0，Q＝1)。
表11.混合增強(qiáng)交織塊映射

2個(gè)調(diào)制解調(diào)幀的分集延遲添加到備用信號(hào)中。
編碼包括每個(gè)調(diào)制解調(diào)幀的30000個(gè)全數(shù)字增強(qiáng)信息比特，并根據(jù)收縮模式，如上所規(guī)定以及圖7所示例，將上述比特匯編為多個(gè)比特組。使用表12中所示的表達(dá)式將這些組映射到全數(shù)字增強(qiáng)交織塊中。
該實(shí)例中的全數(shù)字增強(qiáng)交織塊除了備用部分交織在相同于主部分的幀(不是塊)邊界上以外，非常類(lèi)似于核心交織塊。這有必要稍微修改核心交織塊。核心備用塊交織產(chǎn)生了I(同相)QAM分量，而主幀交織產(chǎn)生了Q(正交)QAM分量。為了適應(yīng)幀增強(qiáng)交織，使得備用I(同相)交織塊與主Q交織塊表達(dá)式相同。然后，必須提前核心備用幀一幀以發(fā)送增強(qiáng)備用幀，而同時(shí)發(fā)送主核心和增強(qiáng)幀。
如下規(guī)定全數(shù)字增強(qiáng)交織塊索引k、b和pk＝塊符號(hào)索引，在每個(gè)塊中從0到749個(gè)符號(hào)；b＝塊編號(hào)，在每個(gè)調(diào)制解調(diào)幀內(nèi)從0到7；以及p＝每個(gè)64-QAM符號(hào)內(nèi)的PTCM比特映射，(IA＝0，IB＝1，IC＝2，QA＝3，QB＝4，QC＝5)。
表12.全數(shù)字增強(qiáng)交織塊映射

兩個(gè)或三個(gè)調(diào)制解調(diào)幀的分集延遲添加到備用信號(hào)中。
編碼包括每個(gè)塊的80個(gè)IDS信息比特，并根據(jù)收縮模式，如上所規(guī)定以及如圖7所示例，將上述比特匯編為多個(gè)比特組。使用表13中所示的表達(dá)式將這些組映射到增強(qiáng)交織塊中。
如下規(guī)定IDS交織塊索引k和pk＝塊索引，在每個(gè)塊中從0到29個(gè)符號(hào)，跳躍了總共32個(gè)符號(hào)中的兩個(gè)訓(xùn)練符號(hào)(8和24)；以及p＝每個(gè)16-QAM符號(hào)內(nèi)的16-QAM比特映射，(IA＝0，IB＝1，QA＝2，QB＝3)。
表13.IDS交織塊映射

使用以下用于行(向量)索引的表達(dá)式，能夠在每個(gè)產(chǎn)生32個(gè)OFDM符號(hào)的IDS序列內(nèi)執(zhí)行交織。
row(k)=mod[11·(k+floor(k15))+3,32]]]>
k＝0...29索引k指IDS序列內(nèi)的32個(gè)16-QAM符號(hào)的其中之一。每個(gè)16-QAM符號(hào)攜帶4個(gè)編碼比特。總共32個(gè)符號(hào)，其中有30個(gè)符號(hào)攜帶IDS信息，而剩余的2個(gè)符號(hào)用于訓(xùn)練符號(hào)(位置8和24)。
在圖9中所示為接收機(jī)的去交織器和FEC解碼器部分的功能方框圖。輸入端的構(gòu)象數(shù)據(jù)包括用于每個(gè)QAM符號(hào)的I和Q值，這些數(shù)據(jù)已被解調(diào)和歸一化構(gòu)象格雷。為每個(gè)I和Q值分配信道狀態(tài)信息(CSI)以允許接下來(lái)的比特軟判決檢測(cè)。由于在發(fā)送機(jī)已延遲了主信息和增強(qiáng)信息，因此該圖中的延遲單元是為了時(shí)間對(duì)準(zhǔn)備用音頻信息與主信息和增強(qiáng)音頻信息。在利用BU和BL比特塊去交織之前，在整個(gè)調(diào)制解調(diào)幀中累積MU和ML比特塊。圖中的塊208、210、212、218、236、238、240和242指示必須在交織塊邊界上(與調(diào)制解調(diào)幀邊界相對(duì))處理的功能，以便最小化處理備用或IDS數(shù)據(jù)中的延遲。
由于二進(jìn)制碼用于利用非二進(jìn)制調(diào)制的CPTCM，因此將會(huì)受益的是從存在噪聲的M-列符號(hào)中獲得某種類(lèi)型的軟二進(jìn)制度量。假設(shè)接收的噪聲符號(hào)為yi＝si+ni，i＝1....N假設(shè)每個(gè)符號(hào)有K信息比特，用于第k個(gè)比特的二進(jìn)制度量如下給出λi,k=lnpr(bk=1|yi)pr(bk=0|yi)=lnΣallsj1,kfn(yi-sj1,k)Σallsj0,tfn(yi-ssj0,k),k=1,...K]]>其中sj1，k表示構(gòu)象中的第j個(gè)符號(hào)，該符號(hào)中第k個(gè)比特位置的比特值為1(同理用于sj0，k，這表示構(gòu)象中第j個(gè)符號(hào)中的第k個(gè)比特位置的比特值為0)以及fn(x)=12πσ2exp[-x22σ2]]]>為噪聲的概率密度函數(shù)，假設(shè)這種噪聲為AWG噪聲。用于軟比特度量的上述公式可應(yīng)用于任何構(gòu)象。這種解決途徑的主要缺點(diǎn)是，它要求指數(shù)計(jì)算。通過(guò)用最大指數(shù)近似指數(shù)和能夠獲得一種近似度量，以便λi,k≅lnmaxallsj1,kexp[-12σi2(yi-sj1,k)2]maxallsj0,kexp[-12σi2(yi-sj0,k)2],k=1,...K]]>≅1σi2[yi(s1,kmin-s0,kmin)-0.5(s1,kmin2-s0,kmin2)]]]>其中舍掉不相關(guān)項(xiàng)和常量，smin1，k表示最近于yi的符號(hào)，該符號(hào)的第k個(gè)比特位置的值為1(同理用于smin0，k)。因此，通過(guò)這種近似(所謂的最大對(duì)數(shù)近似)從而避免了指數(shù)計(jì)算。但是，作為使用該近似的一個(gè)結(jié)果，能夠使性能損失1dB的多個(gè)分之一。
現(xiàn)在考慮改進(jìn)用于脈沖噪聲環(huán)境下的可能的軟度量。假設(shè)噪聲符號(hào)采樣通過(guò)非線(xiàn)性的形式(軟限幅器或線(xiàn)性限幅器)。期望構(gòu)造一種軟度量，這種軟度量在AWGN中近似地執(zhí)行與上述考慮的度量所相同的功能，但是在脈沖噪聲環(huán)境下將具有較小的惡化。即，它必須足夠的“軟”以最大化AWGN中的性能并當(dāng)出現(xiàn)脈沖噪聲時(shí)限制度量采樣，即當(dāng)出現(xiàn)巨大的噪聲采樣時(shí)防止過(guò)度的度量增加。為了該目標(biāo)，考慮如圖11中所示的8-ASK構(gòu)象和非線(xiàn)性。在圖11中，線(xiàn)290表示用于比特A的輸出軟度量，線(xiàn)292表示用于比特B的輸出軟度量，以及線(xiàn)294表示用于比特C的輸出軟度量。圖12和13分別示例了用于4-ASK和QPSK的非線(xiàn)性。在圖12中，線(xiàn)296表示用于比特A的輸出軟度量，以及線(xiàn)298表示用于比特B的輸出軟度量。在圖13中，線(xiàn)300表示用于比特A的輸出軟度量。
根據(jù)接收的噪聲信號(hào)的值，如圖11到13所示，通過(guò)不同的非線(xiàn)性處理該接收的采樣以構(gòu)造軟度量。構(gòu)造的軟比特值進(jìn)一步除以為符號(hào)所估計(jì)的相應(yīng)平均噪聲功率值?？傊?，通過(guò)以下式子能夠表示該軟度量軟輸出i=F(yi)σi2]]>其中y表示接收的噪聲符號(hào)，F(xiàn)(.)為從圖11到13中所期望的非線(xiàn)性，以及σ為噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
本發(fā)明使用“互補(bǔ)模式映射的卷積碼”(CPCC)。這些碼的特性為能夠?qū)⒃即a分割為多個(gè)分量碼，每個(gè)分量碼的速率都高于原始碼。分量碼被設(shè)計(jì)用于在特定干擾條件或信道衰落中正常執(zhí)行。而且，編碼比特能夠有效地映射到帶寬有效信號(hào)上，該信號(hào)攜帶每一維數(shù)不止一個(gè)比特(例如，QAM)。
盡管已經(jīng)就特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所顯而易見(jiàn)的是，能夠?qū)ι鲜龅膶?shí)施例進(jìn)行各種變化，而不脫離如以下權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)送數(shù)字信息的方法，包括以下步驟使用互補(bǔ)模式映射的卷積碼來(lái)前向糾錯(cuò)數(shù)字信息的多個(gè)比特；利用所述前向糾錯(cuò)的比特調(diào)制多個(gè)載波信號(hào)；和發(fā)送所述載波信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中前向糾錯(cuò)比特的步驟包括以下步驟規(guī)定多個(gè)碼分組；找到非惡性的分組碼；以及映射所述非惡性的碼到一個(gè)QAM構(gòu)象。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中利用前向糾錯(cuò)的比特調(diào)制多個(gè)載波信號(hào)的步驟包括以下步驟獨(dú)立地幅移鍵控QAM構(gòu)象的同相和正交分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中幅移鍵控QAM構(gòu)象的同相和正交分量的步驟使用對(duì)應(yīng)于多個(gè)幅度電平的格雷碼映射的構(gòu)象點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括以下步驟估計(jì)將要映射到構(gòu)象點(diǎn)上的編碼比特的相對(duì)值；以及給構(gòu)象點(diǎn)中的最高有效位分配更有價(jià)值的比特。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中分組碼包括收縮的碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中碼分組包括上主分組、下主分組、上備用分組以及下備用分組，其中上主分組和下主分組不重疊，上備用分組和下備用分組不重疊，上備用分組重疊上主分組和下主分組的第一部分，以及下備用分組重疊上主分組和下主分組的第二部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中前向糾錯(cuò)比特的步驟包括以下步驟刪除多個(gè)比特中的預(yù)定比特以產(chǎn)生修改的多個(gè)比特；在多個(gè)分組之間分配修改的多個(gè)比特；將修改的多個(gè)比特的同相和正交分量映射到一個(gè)QAM構(gòu)象上；使用對(duì)應(yīng)于多個(gè)幅度電平的格雷碼映射的構(gòu)象點(diǎn)獨(dú)立地幅移鍵控QAM構(gòu)象的同相和正交分量；估計(jì)將要映射到構(gòu)象點(diǎn)上的編碼比特的相對(duì)值；以及給構(gòu)象點(diǎn)中的最高有效位分配更有價(jià)值的比特。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中其中碼分組包括上主分組、下主分組、上備用分組以及下備用分組，其中上主分組和下主分組不重疊，上備用分組和下備用分組不重疊，上備用分組重疊上主分組和下主分組的第一部分，以及下備用分組重疊上主分組和下主分組的第二部分。
10.一種發(fā)送機(jī)，包括使用互補(bǔ)模式映射的卷積碼來(lái)前向糾錯(cuò)數(shù)字信息的多個(gè)比特的裝置；利用所述前向糾錯(cuò)的比特調(diào)制多個(gè)載波信號(hào)的裝置；和發(fā)送所述載波信號(hào)的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)送機(jī)，其中互補(bǔ)模式映射的卷積碼包括映射到一個(gè)QAM構(gòu)象的多個(gè)非惡性分組碼。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)送機(jī)，其中利用前向糾錯(cuò)的比特調(diào)制多個(gè)載波信號(hào)的裝置包括用于獨(dú)立地幅移鍵控QAM構(gòu)象的同相和正交分量的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)送機(jī)，其中獨(dú)立地幅移鍵控QAM構(gòu)象的同相和正交分量的裝置使用對(duì)應(yīng)于多個(gè)幅度電平的格雷碼映射的構(gòu)象點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)送機(jī)，其中前向糾錯(cuò)比特的裝置包括用于刪除多個(gè)比特中的預(yù)定比特以產(chǎn)生修改的多個(gè)比特的裝置；用于在多個(gè)分組之間分配修改的多個(gè)比特的裝置；以及用于將修改的多個(gè)比特的同相和正交分量映射到一個(gè)QAM構(gòu)象上的裝置。
15.一種接收信息信號(hào)的方法，包括以下步驟接收通過(guò)多個(gè)互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特所調(diào)制的多個(gè)載波信號(hào)；解調(diào)所述載波信號(hào)以恢復(fù)互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特；以及根據(jù)互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中解調(diào)載波信號(hào)的步驟包括以下步驟使互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特通過(guò)非線(xiàn)性限幅器。
17.一種用于接收信息信號(hào)的接收機(jī)，包括用于接收通過(guò)多個(gè)互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特所調(diào)制的多個(gè)載波信號(hào)的裝置；用于解調(diào)所述載波信號(hào)以恢復(fù)互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特的裝置；以及用于根據(jù)互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的接收機(jī)，其中用于解調(diào)載波信號(hào)的裝置包括使互補(bǔ)模式映射的卷積編碼比特通過(guò)非線(xiàn)性限幅器的裝置。
全文摘要
一種發(fā)送數(shù)字信息的方法包括以下步驟利用互補(bǔ)模式映射的卷積碼前向糾錯(cuò)編碼(56)數(shù)字信息(54)的多個(gè)比特，利用前向糾錯(cuò)編碼的比特調(diào)制(62)多個(gè)載波信號(hào)，以及發(fā)送(76)該調(diào)制的載波信號(hào)。調(diào)制可包括步驟利用對(duì)應(yīng)于幅度電平的格雷碼以獨(dú)立地幅移鍵控QAM構(gòu)象的同相和正交分量。另外還描述了用于這些信號(hào)的接收機(jī)。
文檔編號(hào)H03M13/00GK1650527SQ03810062
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2003年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月3日
發(fā)明者布萊恩·W.·克羅格 申請(qǐng)人:艾比奎蒂數(shù)字公司