專利名稱：卷積編碼器及其編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信方法和通信裝置，具體涉及一種卷積編碼器(convolutional encoder)及其編碼方法，尤其涉及一種適用于瑞利(Rayleigh)衰落信道的卷積編碼器及其編碼方法。
背景技術(shù)：
在目前的3GPP 3.84/1.28Mcps(Mcps兆碼片/秒)TDD(時分復(fù)用)系統(tǒng)中，卷積編碼器及其編碼方法是抗擊衰落、降低噪聲干擾、提高系統(tǒng)性能的一種重要手段。


圖1所示為當(dāng)前3GPP TDD規(guī)范中采用的一種卷積編碼器。如圖中所示，按照當(dāng)前3GPP TDD規(guī)范中的規(guī)定，該卷積編碼器的約束長度(constraint length)為9(即編碼器中用于記錄關(guān)于輸入比特的狀態(tài)的比特數(shù)目)，卷積編碼率為1/3(即一個輸入信號對應(yīng)于三個輸出信號)，該卷積編碼器對應(yīng)的生成多項式為G0，G1，G2557，663，771，其中557、663和771均為八進制數(shù)。
圖2所示為當(dāng)前3GPP TDD通信系統(tǒng)、在仿真環(huán)境下、以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為發(fā)送端、以移動終端為接收端的用于承載語音業(yè)務(wù)的專用信道DCH(Dedicated Channel)的鏈路層模型，其中的信道編碼器100即可采用圖1所示的卷積編碼器。
下面結(jié)合附圖2簡要介紹在經(jīng)由專用信道DCH傳輸語音業(yè)務(wù)的過程中，信道編碼器100及其他部件協(xié)作以克服信道衰落和降低噪聲干擾的工作原理。
首先，在發(fā)送端，可以由多個用戶或一個用戶共享的信息數(shù)據(jù)在信道編碼器100中進行編碼。在經(jīng)過生成多項式為G0，G1，G2557，663，771的卷積編碼器的處理后，編碼后的信息數(shù)據(jù)經(jīng)過第一交織器102的幀間交織，被送入無線幀分割模塊104。在無線幀分割模塊104中，信息數(shù)據(jù)被劃分到一個無線幀的兩個子幀中。然后，每一幀數(shù)據(jù)在經(jīng)過速率匹配模塊106的收縮匹配(puncture)、業(yè)務(wù)復(fù)用模塊108添加專用控制信道(DCCH)信息數(shù)據(jù)后，經(jīng)由第二交織器110得到經(jīng)過幀內(nèi)交織的信息數(shù)據(jù)。該交織數(shù)據(jù)在通過TFCI和TPC嵌入模塊112添加了TFCI(Transport Format Combination Indicator傳輸格式組合指示)和TPC(Transmitter Power Control發(fā)射功率控制)信息后，在符號映射器114中被映射成符號。之后，再分別經(jīng)過OVSF(正交可變擴頻因子)擴頻器116的擴頻處理和擾碼器118的加擾處理，在時隙構(gòu)建模塊120中，該擴頻數(shù)據(jù)被嵌入訓(xùn)練序列(midamble)信息，以構(gòu)成滿足專用物理信道(DPCH)要求的時隙。以上述方式在發(fā)送端所形成的多個時隙中的符號，在經(jīng)過調(diào)制模塊122的調(diào)制和合并單元124的合并后，被發(fā)送到無線空間，并經(jīng)由多條路徑的無線信道的傳輸?shù)竭_(dá)接收端。
在接收端，匹配濾波和過采樣模塊300所接收的無線信號，通常帶有加白高斯噪聲(AWGN)，并且具有多徑衰落的特性，其中時變和頻選是多徑衰落的主要特征。由匹配濾波和過采樣模塊300所生成的時域離散信號，被送入信道估計單元302和活動碼檢測模塊304，以產(chǎn)生信道估計信息和活動碼檢測信息。利用該信道估計信息和活動碼檢測信息，聯(lián)合檢測模塊306，對該時域離散信號進行聯(lián)合檢測處理，處理后的信號先后輸出到符號解映射器308進行解映射、TFCI和TPC去除模塊310以去除TFCI和TPC信息、第一解交織器312以解除幀內(nèi)交織、業(yè)務(wù)解復(fù)用模塊314以提取專用控制信道的信息數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、嵌入零模塊316以消除打孔(de-punching)效應(yīng)、無線幀合并模塊318以將劃分在兩個子幀中的語音業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)合并、第二解交織器320以解除幀間交織、和信道譯碼器322中以通過譯碼得到發(fā)送端所發(fā)送的語音數(shù)據(jù)。
在上述的無線通信系統(tǒng)中，由于在發(fā)送端的信道編碼器100中，采用了卷積編碼對欲發(fā)送的語音數(shù)據(jù)進行卷積編碼處理，因而在接收端的信道譯碼器322中，通過采用與信道編碼器100使用的編碼方法對應(yīng)的譯碼方法，不僅能夠從接收的信號中還原出發(fā)送端發(fā)送的語音業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，而且可以有效地降低接收信號中產(chǎn)生誤碼的幾率，從而提高了通信系統(tǒng)的性能。其中，接收信號的誤碼率或塊錯誤率，可以通過將發(fā)送端發(fā)送的語音業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與接收端經(jīng)由信道譯碼器還原的語音業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，在一個BER/BLER(誤碼率或塊錯誤率)檢測模塊324中進行檢測而得到。
然而，在上述的通信系統(tǒng)中，所采用的圖1所示的這種卷積編碼器是針對BPSK(Binary Phase Shift Keying二相相移鍵控)調(diào)制模式和AWGN(加白高斯噪聲)傳播信道設(shè)計的，因此，只有當(dāng)通信系統(tǒng)采用BPSK模式對所發(fā)送的信號進行調(diào)制，并且在傳播信道中只存在高斯噪聲的情況下，該通信系統(tǒng)才能取得最佳的性能。
但是，在3GPP 3.84/1.28Mcps TDD通信系統(tǒng)中，事實上采用的是QPSK(Quadrature Phase Shift Keying四相相移鍵控)調(diào)制模式，而且在實際的通信環(huán)境中，經(jīng)常遇到的是多徑衰落信道且各徑的衰落近似為瑞利(Rayleigh)衰落的情況。因此，若將圖1所示的這種卷積編碼器，應(yīng)用到實際的3GPP 3.84/1.28Mcps TDD通信系統(tǒng)中，將不能保持最佳的系統(tǒng)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種卷積編碼器及其編碼方法，在該編碼器及其編碼方法中，通過將QPSK調(diào)制模式和多徑衰落信道對通信系統(tǒng)的整體效應(yīng)納入到該編碼器及其編碼方法的設(shè)計中，提出了一種適用于3GPP 3.84/1.28Mcps TDD通信系統(tǒng)的優(yōu)化的卷積編碼器及其編碼方法。
按照本發(fā)明的一種編碼方法，包括步驟根據(jù)通信協(xié)議中的規(guī)定，設(shè)置編碼器的卷積編碼率和約束長度；在該卷積編碼率和約束長度下，按照預(yù)定準(zhǔn)則生成卷積編碼；利用該卷積編碼對欲發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，以使得該編碼后的數(shù)據(jù)能夠適合具有瑞利衰落的多徑衰落信道傳輸。其中，該預(yù)定準(zhǔn)則是沿著最短錯誤路徑的各個支路與相應(yīng)的正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離之和最大化，其中該最短錯誤路徑是指與正確譯碼路徑相比，具有最少的非零歐氏距離支路的譯碼路徑。
按照本發(fā)明的一種卷積譯碼方法，包括步驟接收經(jīng)由多徑衰落信道傳輸?shù)囊灶A(yù)定準(zhǔn)則生成的卷積編碼處理過的數(shù)據(jù)；根據(jù)該卷積編碼，設(shè)置相應(yīng)的譯碼器的卷積譯碼率和約束長度；在該卷積譯碼率和約束長度下，對所接收的數(shù)據(jù)進行譯碼，以使得譯碼后的數(shù)據(jù)能夠消除經(jīng)由該多徑衰落信道傳輸時的瑞利衰落。其中，該預(yù)定準(zhǔn)則是沿著最短錯誤路徑的各個支路與相應(yīng)的正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離之和最大化，其中該最短錯誤路徑是指與正確譯碼路徑相比，具有最少的非零歐氏距離支路的譯碼路徑。
通過參考以下結(jié)合附圖的說明以及權(quán)利要求書中的內(nèi)容，并且隨著對本發(fā)明的更全面的理解，本發(fā)明的其他目的及效果將變得更加清楚和易于理解。
附圖簡述以下將參照附圖，通過實施例詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1是當(dāng)前3GPP TDD規(guī)范中采用的卷積編碼器的結(jié)構(gòu)圖；圖2是當(dāng)前3GPP TDD通信系統(tǒng)中專用信道DCH的鏈路層模型；圖3A是按照本發(fā)明的一個實施例的卷積編碼器的結(jié)構(gòu)圖；圖3B是按照本發(fā)明的一個實施例的卷積編碼器的網(wǎng)格圖；圖4是在3GPP規(guī)范中建議的三種信道情況下，分別采用本發(fā)明的一個實施例的卷積編碼器與現(xiàn)有卷積編碼器，針對TD-SCDMA下行鏈路系統(tǒng)的性能比較；圖5是在ITU標(biāo)準(zhǔn)中建議的信道情況下，分別采用本發(fā)明的一個實施例的卷積編碼器與現(xiàn)有卷積編碼器，針對TD-SCDMA下行鏈路系統(tǒng)的性能比較。
在所有附圖中，相同的標(biāo)號表示相似或相應(yīng)的特征或功能。
發(fā)明詳述由于本發(fā)明提出的卷積編碼器是基于3GPP 3.84/1.28Mcps TDD通信系統(tǒng)中采用的QPSK調(diào)制模式和信號在多徑傳輸過程中受到的瑞利衰落的作用而設(shè)計的，因此在結(jié)合附圖具體描述本發(fā)明的一個卷積編碼器之前，有必要對本發(fā)明的卷積編碼器的設(shè)計準(zhǔn)則進行說明。
為了更清楚地說明本發(fā)明的卷積編碼器的設(shè)計準(zhǔn)則，首先，將接收端收到的碼片形式的接收信號以矩陣方式表示為r＝Ad+n (1)其中矩陣d＝[d(1)T，d(2)T，…d(N)T]T是一個數(shù)據(jù)域內(nèi)所有激活用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)矢量，N是該數(shù)據(jù)域中所傳送的符號數(shù)目，[.]T表示對矩陣進行轉(zhuǎn)置運算；d(n)=[d1(n),d2(n),···dM(n)]T,]]>n＝1，2，…，N，d(n)表示屬于相同符號標(biāo)示的所有激活用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)矢量；M是激活的信道化碼數(shù)目。
矩陣n是對接收信號產(chǎn)生干擾的噪聲矢量。
廣義信道矩陣A的結(jié)構(gòu)可以表示如下 其中，每個陰影矩形代表一列矢量，例如bn(m)=h(m)*c(m)]]>(1≤m≤M，1≤n≤N)。bn(m)是活動碼m的信道沖激響應(yīng)矢量h(m)和與該活動碼m相關(guān)的OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor正交可變擴頻因子)碼片矢量c(m)的卷積結(jié)果；Q是擴頻因子；W是以碼片為單位估測的或存在的傳輸路徑的最大時延。
上述等式(2)中涉及的傳輸信道參數(shù)h(m)通?？梢酝ㄟ^對嵌在時隙(TS)中的導(dǎo)頻序列(midamble)進行估算而得到。該信道沖激響應(yīng)的估算可以表示為
h^=M-1·r---(3)]]>表達(dá)式(3)中的矩陣M是該導(dǎo)頻序列的右循環(huán)方陣，[.]-1表示矩陣的逆運算。
根據(jù)估算的傳輸信道參數(shù)h(m)和檢測的活動碼，當(dāng)對接收到的信號r執(zhí)行例如迫零線性快均衡(ZF-BLE)的聯(lián)合檢測算法時，執(zhí)行聯(lián)合檢測后的該數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)矢量可以表示為d^=(AHA)-1·AH·r---(4)]]>由于信號在傳輸過程中會產(chǎn)生信號衰落，并會受到噪聲信號的干擾，因此，該檢測出的數(shù)據(jù)矢量 有可能存在誤判的情況，即檢測出的數(shù)據(jù)矢量 與應(yīng)當(dāng)?shù)玫降恼_的數(shù)據(jù)矢量d之間存在著誤差。
設(shè)計卷積編碼器，利用該卷積編碼對欲發(fā)送的信號進行編碼處理的目的就是在于當(dāng)接收端對所收到的無線信號執(zhí)行聯(lián)合檢測算法時，使得檢測出的數(shù)據(jù)矢量 產(chǎn)生誤差的幾率最小化。
為了實現(xiàn)該卷積編碼的目的，本發(fā)明提出了一種卷積編碼器的設(shè)計準(zhǔn)則，即沿著最短錯誤路徑的各個支路與正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離(Euclidean distance)的統(tǒng)計之和最大化，該設(shè)計準(zhǔn)則是在綜合考慮了以下幾方面因素的基礎(chǔ)上提出的1、各傳輸?shù)姆栔g相互獨立由于在3GPP 3.84/1.28Mcps TDD的下行鏈路系統(tǒng)中存在兩種類型的交織器，即幀間交織器和幀內(nèi)交織器，因此，欲發(fā)送的數(shù)據(jù)在經(jīng)過這兩次交織后，可以近似地認(rèn)為實現(xiàn)了理想地交織。尤其對于快速衰落的信道，經(jīng)過該理想交織的各個數(shù)據(jù)在該信道中的傳播基本上是相互獨立的。換言之，針對每個被傳送的符號，上述等式(2)中的信道沖激響應(yīng)h(m)都是近乎獨立的。
2、多徑傳輸信道中的各徑都是瑞利衰落信道對于3GPP 3.84/1.28Mcps TDD的下行鏈路系統(tǒng)，傳輸信號的無線信道通常為多徑信道，且各徑信道是瑞利衰落信道。而對于經(jīng)過理想交織的瑞利衰落信道，通過附圖2所示的仿真實驗表明若沿著最短錯誤路徑的各個支路與相應(yīng)的正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離的乘積越大，則執(zhí)行聯(lián)合檢測后數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼的幾率越低，即在附圖2的仿真實驗中，通過BER/BLER檢測模塊324檢測得到的誤碼率或塊誤碼率越低。其中，該最短錯誤路徑是指與正確譯碼路徑相比，具有最少的非零歐氏距離支路的譯碼路徑，可以通過例如維特比譯碼的方法找到該最短錯誤路徑。此外，可以進一步將上述的計算歐氏距離的乘積替代為計算歐氏距離之和，以簡化運算。
3、QPSK調(diào)制在3GPP 3.84/1.28Mcps TDD的下行鏈路系統(tǒng)中，對于語音業(yè)務(wù)通信，通常采用的是QPSK調(diào)制模式，即當(dāng)將欲發(fā)送的比特形式的數(shù)據(jù)映射到星座圖上時，每次將輸入的兩個比特映射到星座圖上的一個相位點(一個相位點為一個符號)。而在3GPP 3.84/1.28Mcps TDD規(guī)范中，由于規(guī)定的卷積編碼率為1/3，所以當(dāng)將編碼后的數(shù)據(jù)映射到星座圖上時，卷積編碼器的3位輸出，對應(yīng)QPSK調(diào)制模式下的一次只有2位輸入，因此，要綜合考慮所有譯碼路徑的輸出，才能得到與正確譯碼路徑之間的歐氏距離，即應(yīng)考慮歐氏距離的統(tǒng)計之和。
圖3A是本發(fā)明的按照上述準(zhǔn)則設(shè)計的一種卷積編碼器。如圖3A所示，根據(jù)當(dāng)前3GPP TDD規(guī)范中的規(guī)定，該卷積編碼器的約束長度設(shè)置為9，卷積編碼率為1/3。按照上述設(shè)計準(zhǔn)則，該卷積編碼器對應(yīng)的卷積編碼為G0，G1，G2535，652，745，其中535、652和745均為八進制數(shù)。根據(jù)該卷積編碼器的結(jié)構(gòu)，對應(yīng)的網(wǎng)格圖參見附圖3B。在圖3B中，從第1行到第256行的空心圓圈表示從0到第255種狀態(tài)，且時間是隨著從左列向右列而遞增。圖3B中從一個狀態(tài)遷移到另一狀態(tài)時所形成的支路，取決于圖3A中對應(yīng)每輸入一位信號而輸出的編碼信號。例如圖3B中的支路1/111(1/111是卷積編碼器的輸入信號/輸出信號)，其初始位置在第0狀態(tài)，表示圖3A中所有的移位寄存器D在初始狀態(tài)時全為0；當(dāng)向圖3A的卷積編碼器輸入1時，通過計算得到該卷積編碼器的輸出信號為111，此時，在圖3B的網(wǎng)格圖中，支路1/111從初始狀態(tài)0遷移到狀態(tài)128，如圖中支路1/111的箭頭所示。
當(dāng)將采用圖3A所示的卷積編碼器生成的編碼信號映射到QPSK星座圖上時，計算得到的沿著最短錯誤路徑的各個支路與相應(yīng)的正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離的統(tǒng)計之和為ΣdE2=44,]]>其中dE表示歐氏距離。
下面，以圖3B中的最短錯誤路徑的第一條支路1/111與相應(yīng)的正確譯碼路徑的第一條支路0/000為例，簡要說明歐氏距離的計算。
在將比特位映射到QPSK星座圖中時，由于在星座圖中，一個二維坐標(biāo)點對應(yīng)于兩個比特位，因此，若二進制數(shù)00對應(yīng)坐標(biāo)(0，j)，二進制數(shù)01對應(yīng)(1，0)，二進制數(shù)10對應(yīng)(-1，0)，二進制數(shù)11對應(yīng)(0，-j)，則支路1/111的輸出信號111的前兩位11在星座圖中對應(yīng)(0，-j)位置，支路0/000的輸出信號的前兩位00在星座圖中對應(yīng)(0，j)位置，這兩個坐標(biāo)點(0，-j)和(0，j)之間的距離， 既是兩條支路之間的歐氏距離。由于QPSK星座圖中的一個坐標(biāo)點對應(yīng)于兩個比特位，因此，需要將最短錯誤路徑的各個支路的輸出信號組合在一起，每兩個比特一組，按照各組比特映射到該星座圖上的位置，相對于也組合在一起的正確譯碼路徑的各個支路的輸出信號，計算各組的歐氏距離。由于需要先將所有支路的輸出信號組合在一起，再計算每一組比特的歐氏距離，并將各組計算得到的歐氏距離相加，因此，也稱為歐氏距離的統(tǒng)計之和。按照上述方法，通過計算可以得到上述的歐氏距離的統(tǒng)計之和ΣdE2=44.]]>按照上述方法，當(dāng)將采用圖1所示的卷積編碼器生成的編碼信號映射到QPSK星座圖上時，計算得到的沿著最短錯誤路徑的各個支路與正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離的統(tǒng)計之和為ΣdE2=36.]]>由于按照本發(fā)明的卷積編碼器計算得到的沿著最短錯誤路徑的各個支路與正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離的統(tǒng)計之和，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前3GPP TDD系統(tǒng)中采用的卷積編碼器，因此，應(yīng)用本發(fā)明的卷積編碼器可以取得更好的系統(tǒng)性能，這在仿真實驗中得到了進一步的證實。
仿真實驗是在3GPP TDD的下行鏈路系統(tǒng)的基礎(chǔ)上完成的，仿真實驗中使用的各項參數(shù)詳見表1。
表13GPP TDD的下行鏈路系統(tǒng)的仿真參數(shù)

表2列出了3GPP推薦的在三種信道情況下，用于測試多徑衰落環(huán)境的無線傳輸信道參數(shù)。
在這三種情況下，分別采用圖1所示的目前3GPP的卷積編碼器和采用本發(fā)明的一個實施例的圖3A所示的卷積編碼器，得到的仿真結(jié)果如圖4所示。
表2用于多徑衰落環(huán)境中的傳輸情況

在圖4中，縱坐標(biāo)表示塊錯誤率(BLER)的對數(shù)坐標(biāo)，橫坐標(biāo)表示Ior/Ioc，其中Ior是在用戶設(shè)備天線處測量得到的接收功率譜密度，Ioc是在用戶設(shè)備天線處測量得到的帶寬有限的白噪聲源的功率譜密度。圖4中分別用不同的標(biāo)記標(biāo)識出了三種情況下，采用圖3A所示的本發(fā)明的卷積編碼器與采用圖1所示的目前3GPP的卷積編碼器，測試得到的系統(tǒng)性能曲線。如圖4所示，以用戶設(shè)備移動速度最快的第三種情況為例，當(dāng)BLER＝10-1時，采用本發(fā)明的卷積編碼器，系統(tǒng)性能可以提高約4dB。
表3是ITU推薦的用于測試多徑衰落環(huán)境的無線傳輸信道參數(shù)。
表3用于多徑衰落環(huán)境中的傳輸情況

在表3所示信道情況下，分別采用圖1所示的目前3GPP的卷積編碼器和采用本發(fā)明的一個實施例的圖3A所示的卷積編碼器，得到的仿真結(jié)果如圖5所示。
在圖5中，縱坐標(biāo)仍表示塊誤碼率(BLER)的對數(shù)坐標(biāo)，橫坐標(biāo)仍表示Ior/Ioc，其中Ior是在用戶設(shè)備天線處測量得到的接收功率譜密度，Ioc是在用戶設(shè)備天線處測量得到的帶寬有限的白噪聲源的功率譜密度。圖5中也分別用不同的標(biāo)記標(biāo)識出了不同情況下，采用圖3A所示的本發(fā)明的卷積編碼器與采用圖1所示的目前3GPP的卷積編碼器，測試到的系統(tǒng)性能曲線。如圖5所示，在VA120的情況下，當(dāng)BLER＝10-1時，采用本發(fā)明的卷積編碼器，系統(tǒng)性能可以提高約4dB；在VA30和PB3的情況下，當(dāng)BLER＝10-2時，采用本發(fā)明的卷積編碼器，系統(tǒng)性能分別可以提高約1.5dB和1dB。
圖4和圖5顯示的仿真結(jié)果，進一步驗證了采用本發(fā)明的設(shè)計準(zhǔn)則而構(gòu)建的卷積編碼器，與當(dāng)前3GPP TDD系統(tǒng)中使用的卷積編碼器相比，在克服瑞利衰落、降低噪聲影響方面具有顯著的進步。
按照本發(fā)明的設(shè)計準(zhǔn)則沿著最短錯誤路徑的各個支路與正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離的統(tǒng)計之和最大化，不僅可以得到卷積編碼G0，G1，G2535，652，745，還可以得到其他的卷積編碼，詳見表4。表4中列出的各個卷積編碼的生成多項式，均為八進制數(shù)，且計算得到的統(tǒng)計歐氏距離之和均為ΣdE2=44,]]>因此，采用該表4中的任意一個卷積編碼對欲發(fā)送的信號進行編碼處理，都能夠取得比目前的3GPP TDD系統(tǒng)中采用的卷積編碼更佳的系統(tǒng)性能。
表4本發(fā)明提供的卷積編碼

當(dāng)然，在按照本發(fā)明的上述設(shè)計準(zhǔn)則得到各個卷積編碼的過程中，不僅需要考慮編碼后的信號在傳輸過程中應(yīng)該能夠克服瑞利衰落信道的影響，而且在一定程度上還考慮了該編碼后的信號能夠抵抗高斯(Gauss)噪聲信道的影響。
針對無線信號在傳輸過程中克服高斯噪聲的設(shè)計準(zhǔn)則有多種。例如可以采用編碼后的信號的漢明距(Hamming distance)大于一定的閾值的方法。
仿真實驗結(jié)果表明，本發(fā)明的上述表4中列出的各個卷積編碼，在克服瑞利衰落和高斯噪聲兩方面，均能夠體現(xiàn)出良好的系統(tǒng)性能。
以上描述了本發(fā)明的卷積編碼的設(shè)計準(zhǔn)則，及按照該設(shè)計準(zhǔn)則得到的各個卷積編碼。當(dāng)利用本發(fā)明的上述卷積編碼處理過的無線信號經(jīng)由多徑傳輸?shù)浇邮斩藭r，接收端中的譯碼器，同樣按照3GPPTDD系統(tǒng)的規(guī)定，設(shè)置相應(yīng)的卷積譯碼率和約束長度，并采用與發(fā)送端中的卷積編碼器對應(yīng)的譯碼方法和解碼，對所接收的數(shù)據(jù)進行譯碼，從而得到能夠克服經(jīng)由該多徑傳輸時的瑞利衰落的輸出信號。
有益效果通過上述結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的詳細(xì)描述，從中可以看出通過將QPSK調(diào)制模式和多徑衰落信道對通信系統(tǒng)的整體效應(yīng)納入到編碼器及其編碼方法的設(shè)計中，當(dāng)將本發(fā)明所提出的卷積編碼器及其編碼方法應(yīng)用到3GPP 3.84/1.28Mcps TDD通信系統(tǒng)時，可以有效地克服瑞利衰落、降低噪聲干擾，提供系統(tǒng)的性能。
本發(fā)明所提出的卷積編碼方法及其相應(yīng)的譯碼方法，無論是應(yīng)用在發(fā)送端的信道編碼模塊，還是應(yīng)用在接收端的信道譯碼模塊，都不必對現(xiàn)有設(shè)備進行過多的改動，卻可以顯著地提高系統(tǒng)的通信性能。
此外，本發(fā)明所提出的卷積編碼方法及其相應(yīng)的譯碼方法，既適用于3.84M碼片/秒的TDD系統(tǒng)，也適用于1.28M碼片/秒的TDD系統(tǒng)，例如TD-SCDMA系統(tǒng)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對上述本發(fā)明所公開的在3GPP TDD系統(tǒng)中使用的本發(fā)明所提出的卷積編碼方法及其相應(yīng)的譯碼方法，還可以在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出各種改進。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容確定。
權(quán)利要求
1.一種編碼方法，包括步驟根據(jù)預(yù)先設(shè)定的編碼器的卷積編碼率和約束長度，按照預(yù)定準(zhǔn)則生成卷積編碼；利用該卷積編碼對欲發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，以使得該編碼后的數(shù)據(jù)能夠適合具有瑞利(Rayleigh)衰落的多徑衰落信道傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟根據(jù)通信協(xié)議中的規(guī)定，設(shè)置所述卷積編碼率和約束長度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述預(yù)定準(zhǔn)則是沿著最短錯誤路徑的預(yù)定數(shù)目的支路與各個相應(yīng)的正確譯碼路徑的預(yù)定數(shù)目的支路之間的歐氏距離(Euclidean distance)之和最大化，其中該最短錯誤路徑是指與正確譯碼路徑相比，具有最少的非零歐氏距離支路的譯碼路徑。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述預(yù)定數(shù)目的支路是構(gòu)成最短錯誤路徑的全部支路和構(gòu)成正確譯碼路徑的全部支路。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中當(dāng)所述通信協(xié)議采用QPSK(四相相移鍵控)的調(diào)制模式時，所述歐氏距離之和是所述歐氏距離的統(tǒng)計之和。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述編碼后的數(shù)據(jù)還適合在具有高斯(Gauss)噪聲的加白高斯噪聲(AWGN)信道傳輸。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其中所述卷積編碼是以下編碼中的任何一個G0，G1，G2535，652，745；G0，G1，G2535，652，715；G0，G1，G2527，652，761；G0，G1，G2525，676，725；G0，G1，G2525，676，724；G0，G1，G2535，653，725；G0，G1，G2535，653，724。
8.一種卷積譯碼方法，包括步驟接收經(jīng)由多徑衰落信道傳輸?shù)囊灶A(yù)定準(zhǔn)則生成的卷積編碼處理過的數(shù)據(jù)；利用與該卷積編碼對應(yīng)的卷積譯碼，對所接收的數(shù)據(jù)進行譯碼，以使得譯碼后的數(shù)據(jù)能夠消除經(jīng)由該多徑衰落信道傳輸時的瑞利(Rayleigh)衰落。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述預(yù)定準(zhǔn)則是沿著最短錯誤路徑的預(yù)定數(shù)目的支路與各個相應(yīng)的正確譯碼路徑的預(yù)定數(shù)目的支路之間的歐氏距離之和最大化，其中該最短錯誤路徑是指與正確譯碼路徑相比，具有最少的非零歐氏距離支路的譯碼路徑。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所述預(yù)定數(shù)目的支路是構(gòu)成最短錯誤路徑的全部支路和構(gòu)成正確譯碼路徑的全部支路。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中當(dāng)所述接收數(shù)據(jù)的調(diào)制模式是QPSK(四相相移鍵控)模式時，所述歐氏距離之和是所述歐氏距離的統(tǒng)計之和。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述譯碼后的數(shù)據(jù)能夠消除經(jīng)由加白高斯噪聲(AWGN)信道傳輸時的高斯(Gauss)噪聲。
13.如權(quán)利要求11或12所述的方法，其中所述譯碼是以下譯碼中的任何一個G0，G1，G2535，652，745；G0，G1，G2535，652，715；G0，G1，G2527，652，761；G0，G1，G2525，676，725；G0，G1，G2525，676，724；G0，G1，G2535，653，725；G0，G1，G2535，653，724。
14.一種編碼器，包括一個編碼模塊，用于利用卷積編碼對欲發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，以使得該編碼后的數(shù)據(jù)能夠適合具有瑞利(Rayleigh)衰落的多徑衰落信道傳輸，其中該卷積編碼是按照沿著最短錯誤路徑的各個支路與相應(yīng)的正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離之和最大化的準(zhǔn)則產(chǎn)生的，該最短錯誤路徑是指與正確譯碼路徑相比，具有最少的非零歐氏距離支路的譯碼路徑。
15.如權(quán)利要求14所述的編碼器，其中當(dāng)通信協(xié)議采用QPSK(四相相移鍵控)的調(diào)制模式時，所述歐氏距離之和是所述歐氏距離的統(tǒng)計之和。
16.如權(quán)利要求15所述的編碼器，其中所述卷積編碼是以下編碼中的任何一個G0，G1，G2535，652，745；G0，G1，G2535，652，715；G0，G1，G2527，652，761；G0，G1，G2525，676，725；G0，G1，G2525，676，724；G0，G1，G2535，653，725；G0，G1，G2535，653，724。
17.一種譯碼器，包括一個譯碼模塊，用于利用卷積譯碼，對所接收的經(jīng)過卷積編碼處理的數(shù)據(jù)進行譯碼，以使得譯碼后的數(shù)據(jù)能夠消除經(jīng)由該多徑衰落信道傳輸時的瑞利(Rayleigh)衰落，其中該卷積譯碼與該卷積編碼對應(yīng)，且該卷積編碼是按照沿著最短錯誤路徑的各個支路與相應(yīng)的正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離之和最大化的準(zhǔn)則產(chǎn)生的，該最短錯誤路徑是指與正確譯碼路徑相比，具有最少的非零歐氏距離支路的譯碼路徑。
18.如權(quán)利要求17所述的譯碼器，其中當(dāng)通信協(xié)議采用QPSK(四相相移鍵控)的調(diào)制模式時，所述歐氏距離之和是所述歐氏距離的統(tǒng)計之和。
19.如權(quán)利要求18所述的譯碼器，其中所述譯碼是以下譯碼中的任何一個G0，G1，G2535，652，745；G0，G1，G2535，652，715；G0，G1，G2527，652，761；G0，G1，G2525，676，725；G0，G1，G2525，676，724；G0，G1，G2535，653，725；G0，G1，G2535，653，724。
20.一種用戶終端，包括一個編碼器，該編碼器利用卷積編碼對欲發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，以使得該編碼后的數(shù)據(jù)能夠適合具有瑞利衰落的多徑衰落信道傳輸，其中該卷積編碼是按照沿著最短錯誤路徑的各個支路與相應(yīng)的正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離的統(tǒng)計之和最大化的準(zhǔn)則產(chǎn)生的，該最短錯誤路徑是指與正確譯碼路徑相比，具有最少的非零歐氏距離支路的譯碼路徑；一個發(fā)送單元，用于發(fā)送經(jīng)過編碼處理后的數(shù)據(jù)。
21.如權(quán)利要求20所述的用戶終端，其中所述卷積編碼是以下編碼中的任何一個G0，G1，G2535，652，745；G0，G1，G2535，652，715；G0，G1，G2527，652，761；G0，G1，G2525，676，725；G0，G1，G2525，676，724；G0，G1，G2535，653，725；G0，G1，G2535，653，724。
22.如權(quán)利要求21所述的用戶終端，還包括一個接收單元，用于接收來自網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的卷積編碼處理的數(shù)據(jù)；一個譯碼器，該譯碼器利用與該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的卷積編碼對應(yīng)的卷積譯碼，對所接收的數(shù)據(jù)進行譯碼，以使得譯碼后的數(shù)據(jù)能夠消除經(jīng)由該多徑衰落信道傳輸時的瑞利衰落，其中該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的卷積編碼是按照沿著最短錯誤路徑的各個支路與相應(yīng)的正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離的統(tǒng)計之和最大化的準(zhǔn)則產(chǎn)生的，該最短錯誤路徑是指與正確譯碼路徑相比，具有最少的非零歐氏距離支路的譯碼路徑。
23.如權(quán)利要求22所述的用戶終端，其中所述譯碼是以下譯碼中的任何一個G0，G1，G2535，652，745；G0，G1，G2535，652，715；G0，G1，G2527，652，761；G0，G1，G2525，676，725；G0，G1，G2525，676，724；G0，G1，G2535，653，725；G0，G1，G2535，653，724。
24.一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括一個編碼器，該編碼器利用卷積編碼對欲發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，以使得該編碼后的數(shù)據(jù)能夠適合具有瑞利衰落的多徑衰落信道傳輸，其中該卷積編碼是按照沿著最短錯誤路徑的各個支路與相應(yīng)的正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離的統(tǒng)計之和最大化的準(zhǔn)則產(chǎn)生的，該最短錯誤路徑是指與正確譯碼路徑相比，具有最少的非零歐氏距離支路的譯碼路徑；一個發(fā)送單元，用于發(fā)送經(jīng)過編碼處理后的數(shù)據(jù)。
25.如權(quán)利要求24所述的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中所述卷積編碼是以下編碼中的任何一個G0，G1，G2535，652，745；G0，G1，G2535，652，715；G0，G1，G2527，652，761；G0，G1，G2525，676，725；G0，G1，G2525，676，724；G0，G1，G2535，653，725；G0，G1，G2535，653，724。
26.如權(quán)利要求25所述的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，還包括一個接收單元，用于接收來自用戶終端的經(jīng)過用戶終端的卷積編碼處理的數(shù)據(jù)；一個譯碼器，該譯碼器利用與該用戶終端的卷積編碼對應(yīng)的卷積譯碼，對所接收的數(shù)據(jù)進行譯碼，以使得譯碼后的數(shù)據(jù)能夠消除經(jīng)由該多徑衰落信道傳輸時的瑞利衰落，其中該用戶終端的卷積編碼是按照沿著最短錯誤路徑的各個支路與相應(yīng)的正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離的統(tǒng)計之和最大化的準(zhǔn)則產(chǎn)生的，該最短錯誤路徑是指與正確譯碼路徑相比，具有最少的非零歐氏距離支路的譯碼路徑。
27.如權(quán)利要求26所述的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中所述譯碼是以下譯碼中的任何一個G0，G1，G2535，652，745；G0，G1，G2535，652，715；G0，G1，G2527，652，761；G0，G1，G2525，676，725；G0，G1，G2525，676，724；G0，G1，G2535，653，725；G0，G1，G2535，653，724。
全文摘要
一種卷積編碼器及其使用的編碼方法，其中該編碼方法包括步驟根據(jù)預(yù)先設(shè)定的編碼器的卷積編碼率和約束長度，按照預(yù)定準(zhǔn)則生成卷積編碼；利用該卷積編碼對欲發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，以使得該編碼后的數(shù)據(jù)能夠適合具有瑞利(Rayleigh)衰落的多徑衰落信道傳輸，其中該預(yù)定準(zhǔn)則是沿著最短錯誤路徑的各個支路與各個相應(yīng)的正確譯碼路徑的各個支路之間的歐氏距離的統(tǒng)計之和最大化，該最短錯誤路徑是指與正確譯碼路徑相比，具有最少的非零歐氏距離支路的譯碼路徑。
文檔編號H03M13/00GK1934815SQ200580009228
公開日2007年3月21日 申請日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月25日
發(fā)明者鄔鋼, 李岳衡 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司