本發(fā)明屬于信息傳輸和信息記錄的領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及在其中以高可靠性來(lái)傳輸或記錄高速率數(shù)據(jù)的應(yīng)用，尤其是在光通信或磁記錄方面。

背景技術(shù)：

在信息理論中，已經(jīng)證實(shí)，在任何給定的有噪通信信道上，借助于信道編碼有可能幾乎無(wú)誤地傳輸信息直到最大速率，也就是所謂的容量，它取決于信道轉(zhuǎn)移概率。這一結(jié)果最早由克勞德·香農(nóng)(claudeshannon)在1948年提出，因此，對(duì)應(yīng)的理論最大信息傳送速率通常被稱(chēng)為“香農(nóng)極限”。

運(yùn)行接近于香農(nóng)極限的實(shí)際代碼經(jīng)常出現(xiàn)所謂的“錯(cuò)誤平層”?！板e(cuò)誤平層”是在利用迭代解碼的現(xiàn)代錯(cuò)誤校正碼(像是ldpc碼或渦輪碼)中遇到的現(xiàn)象，其中一般隨著信噪比(snr)增加而降低的誤碼率(ber)在某一些點(diǎn)不像以前那樣地快速下降。ber隨著snr變平的區(qū)域被稱(chēng)為“錯(cuò)誤平層區(qū)域”。

另一方面，沒(méi)有呈現(xiàn)出錯(cuò)誤流的代碼(像是限制距離解碼下的代數(shù)碼)通常達(dá)不到香農(nóng)極限。

例如，如在2009年4月etsien302307的dvb-s2標(biāo)準(zhǔn)(v1.2.1)中所描述地，除去錯(cuò)誤平層的常見(jiàn)解決方案是使用代數(shù)外碼來(lái)清理高性能內(nèi)碼的錯(cuò)誤平層。然而，這種方法意味著速率損失，因此意味著解碼器閾值(即，解碼器所能忍受的最大噪聲電平)與錯(cuò)誤平層之間的權(quán)衡。另外，這種方法需要具有較長(zhǎng)時(shí)延的深度交織，以打破在內(nèi)部解碼器之后出現(xiàn)的錯(cuò)誤群并且避免外部解碼器過(guò)載。

如果不需要代數(shù)外碼，那么錯(cuò)誤平層必須針對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)而位于目標(biāo)誤碼率以下。這通常由具有較大漢明距離的分量碼的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。然而，這個(gè)解決方案可導(dǎo)致明顯的解碼復(fù)雜性，尤其是在高速率數(shù)據(jù)的應(yīng)用中。

非常高效的代碼結(jié)構(gòu)由d·特魯海瑟夫(d.truhacev)、m·蘭特梅爾(m.lentmaier)和k·茲岡洛夫(k.zigangirov)于2003年6月至7月在ieeeisit發(fā)表的“關(guān)于編織塊碼(onbraidedblockcodes)”中介紹的編織塊碼(bbc)提供。bbc是從兩個(gè)塊碼的正交級(jí)聯(lián)中獲得的卷積碼，并且取得優(yōu)良的糾錯(cuò)性能。在a·西蒙尼斯·菲爾特斯道姆(a.jiménez)、d·特魯海瑟夫(d.truhacev)、m·蘭特梅爾(m.lentmaier)和k·sh·茲岡洛夫(k.sh.zigangirov)在2009年6月的《ieee信息理論匯刊》上發(fā)表的“編織塊碼(braidedblockcodes)”中，描述沿著其他代碼系的類(lèi)似推導(dǎo)的線(xiàn)來(lái)計(jì)算bbc的綜合距離界限的方法。然而，最小距離上的綜合界限并不保證具體代碼的錯(cuò)誤平層。因此，從工程師的角度來(lái)看，針對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)而確定考慮實(shí)施的代碼的最小漢明距離的下限將更有用。此外，bbc的界限表明它們的整體約束長(zhǎng)度(因此，不幸的是也表明它們的時(shí)延和復(fù)雜性)隨著分量碼的長(zhǎng)度和速率而快速增長(zhǎng)。

在一些情況下，最小漢明距離不是對(duì)出現(xiàn)錯(cuò)誤平層起支配作用的參數(shù)。例如，對(duì)于消息傳遞解碼下的ldpc碼，錯(cuò)誤平層通常由與二分圖中的吸收集相關(guān)聯(lián)的病理模式確定，而不是由最小漢明距離確定，這可以從z·張(z.zhang)、l·杜雷恰克(l.dolecek)、b·尼克利奇(b.nikolic)、v·阿南薩萊姆(v.anantharam)和m·溫賴(lài)特(m.wainwright)在2006年11月的ieeeglobecom上發(fā)表的“借助硬件模擬的結(jié)構(gòu)化低密度奇偶校驗(yàn)碼的錯(cuò)誤平層的調(diào)查(investigationoferrorfloorsofstructuredlow-densityparity-checkcodesbyhardwareemulation)”中看出。該文獻(xiàn)中已經(jīng)描述了對(duì)吸收集進(jìn)行識(shí)別和后處理的若干技術(shù)。然而，它們需要冗長(zhǎng)的模擬，所述模擬通常在fpga上實(shí)施。由于fpga速度有限，因此，仍存在忽視一些關(guān)鍵模式的殘余風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在目標(biāo)誤碼率非常低(諸如，ber≤10^-12)的高速率應(yīng)用中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明潛在的問(wèn)題是提供編碼器和卷積編碼方案，所述編碼器和卷積編碼方案允許按照設(shè)計(jì)而確定最小漢明距離的下限，并且由此來(lái)排除錯(cuò)誤平層的存在，直至給定的目標(biāo)ber，同時(shí)仍允許保持得到的約束長(zhǎng)度較低。

這個(gè)問(wèn)題由根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器和權(quán)利要求16所述的編碼方法解決。本發(fā)明進(jìn)一步提供對(duì)應(yīng)的解碼器。從屬權(quán)利要求中限定優(yōu)選實(shí)施例。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供用于對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼的編碼器。該編碼器包括：

-一個(gè)或多個(gè)分量編碼器，每個(gè)分量編碼器是適合對(duì)本地信息字進(jìn)行編碼以生成包括本地信息字和多個(gè)奇偶校驗(yàn)位在內(nèi)的本地碼字的系統(tǒng)塊編碼器；

-一個(gè)或多個(gè)互連，所述互連連接所述分量編碼器中的不同分量編碼器或者將分量編碼器與它自己連接；

-一個(gè)或多個(gè)輸入端，其用于將外部數(shù)字信息輸入到分量編碼器中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)分量編碼器；以及

-一個(gè)或多個(gè)輸出端，其用于從分量編碼器中的至少一個(gè)子集中輸出編碼后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

在本文中，術(shù)語(yǔ)“信息字”一般是指數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的塊。術(shù)語(yǔ)“外部數(shù)字信息”是指從編碼器的外部輸入的數(shù)字信息，換言之，是指尚未由分量編碼器中的任一個(gè)分量編碼器處理的數(shù)字信息。術(shù)語(yǔ)“本地信息字”是指將由總編碼器內(nèi)的給定的分量編碼器處理的字，并且從對(duì)于這個(gè)給定的分量編碼器而言是本地的意義上來(lái)說(shuō)，是“本地的”。盡管本地碼字被說(shuō)成包括本地信息字，但這并不暗示各個(gè)位布置在本地碼字的緊湊塊中，而是只限定本地信息字的所有位被包含在本地碼字中的某些地方。

編碼器被配置成實(shí)施一系列的處理步驟，其中每個(gè)處理步驟包括以下步驟：

-在所述分量編碼器的至少一個(gè)子集處將經(jīng)由所述互連中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)互連接收的內(nèi)部輸入位和經(jīng)由對(duì)應(yīng)的輸入端接收的外部輸入位(如果存在的話(huà))進(jìn)行組合，以組成本地信息字；

-對(duì)本地信息字進(jìn)行編碼，以生成包括本地信息和多個(gè)奇偶檢驗(yàn)位的本地碼字；以及

-從所述分量編碼器中的至少一些分量編碼器中經(jīng)由對(duì)應(yīng)的輸出端來(lái)輸出精簡(jiǎn)本地碼字，并且將相同的精簡(jiǎn)本地碼字交給所述互連，以用于經(jīng)由所述互連將所述相同的精簡(jiǎn)碼字轉(zhuǎn)發(fā)到另一分量編碼器或它自己，其中所述精簡(jiǎn)本地碼字對(duì)應(yīng)于奇偶校驗(yàn)位和外部輸入位，而不對(duì)應(yīng)于經(jīng)由互連接收的內(nèi)部輸入位。

因此，盡管分量編碼器對(duì)本地信息字進(jìn)行編碼，以生成包括本地信息和從中生成的多個(gè)奇偶校驗(yàn)位的本地碼字，但只有精簡(jiǎn)本地碼字輸出到外部，并且只有這個(gè)精簡(jiǎn)本地碼字經(jīng)由互連轉(zhuǎn)發(fā)到另一分量編碼器。在每個(gè)處理步驟期間，將精簡(jiǎn)碼字交給互連，然而經(jīng)由互連轉(zhuǎn)發(fā)精簡(jiǎn)碼字的位一般將在連續(xù)處理步驟的過(guò)程中發(fā)生，并且由于下文描述的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中的按位延遲，精簡(jiǎn)碼字的單獨(dú)位將在不同時(shí)間到達(dá)相應(yīng)的分量編碼器。經(jīng)由互連而在分量編碼器處接收的位在本文中被稱(chēng)為“內(nèi)部輸入位”，因?yàn)樗鼈兪且呀?jīng)由分量編碼器處理過(guò)的位。這些內(nèi)部輸入位與經(jīng)由對(duì)應(yīng)的輸入端接收的外部輸入位進(jìn)行組合，以形成用于下一處理步驟的本地碼字。精簡(jiǎn)本地碼字對(duì)應(yīng)于奇偶校驗(yàn)位和外部輸入位，而經(jīng)由互連已經(jīng)接收到的內(nèi)部輸入位則被丟棄。

此外，如上文所述，本發(fā)明的編碼器被配置成在每個(gè)互連上并行地轉(zhuǎn)發(fā)精簡(jiǎn)本地碼的位，但具有延遲，所述延遲對(duì)于精簡(jiǎn)本地碼字位的至少一個(gè)子集而言是彼此不同的，優(yōu)選對(duì)于所有的精簡(jiǎn)本地碼字位而言是彼此不同的。從功能角度來(lái)看，互連因而可以被視為并行總線(xiàn)，所述并行總線(xiàn)具有與精簡(jiǎn)本地碼字中的位一樣多的通道并且每個(gè)通道與特有的延遲相關(guān)聯(lián)。然而，本發(fā)明不限于編碼器的任何具體物理實(shí)施方式，并且尤其可以在適當(dāng)?shù)某绦蚩刂葡掠啥嘤猛咎幚砥餍纬伞Ｒ虼?，像互連、輸入端和輸出端等術(shù)語(yǔ)在本公開(kāi)中應(yīng)被視作純功能的。

最后，分量編碼器的數(shù)量是一，或者分量編碼器的數(shù)量可以是二或更多，在這種情況下，分量編碼器中的至少一個(gè)分量編碼器不具有用于輸入外部數(shù)字信息的輸入端。

上文引用的特征限定新一類(lèi)的編碼器，其中可以選擇分量編碼器的數(shù)量、互連的數(shù)量和拓?fù)?、輸入端的?shù)量以及輸出端的數(shù)量，以針對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)而確定最小漢明距離的下限，并且由此排除錯(cuò)誤平層的存在，直至給定的目標(biāo)ber。具體地，借助于互連和用于生成并轉(zhuǎn)發(fā)精簡(jiǎn)本地碼字的規(guī)則，這個(gè)編碼器允許利用代碼級(jí)聯(lián)技術(shù)，該代碼級(jí)聯(lián)技術(shù)以對(duì)應(yīng)的低的時(shí)延和復(fù)雜性得到較大最小距離和較低約束長(zhǎng)度。也就是，通過(guò)選擇分量碼的數(shù)量和它們的互連，盡管使用比較簡(jiǎn)單的分量碼，但仍可以獲得所需的最小自由距離，從而保持得到的約束長(zhǎng)度較低。此外，如下文將詳細(xì)地示出，這種類(lèi)型的編碼器允許針對(duì)利用本發(fā)明的編碼器獲得的代碼來(lái)得到高效的解碼器架構(gòu)。

在優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)分量編碼器被連接為經(jīng)由至少一個(gè)互連來(lái)接收精簡(jiǎn)碼字。然而，如上文所述，除了只使用單個(gè)分量編碼器的情況之外，存在不具有用于輸入外部數(shù)字信息的輸入端的至少一個(gè)分量編碼器。這導(dǎo)致編碼器中的不對(duì)稱(chēng)，從而產(chǎn)生下列結(jié)果：在編碼器內(nèi)的不同互連上并行地轉(zhuǎn)發(fā)的位的數(shù)量將不同。如下文將更詳細(xì)地說(shuō)明，這在編碼方案的實(shí)施和進(jìn)一步發(fā)展中有多個(gè)實(shí)踐優(yōu)勢(shì)。

在優(yōu)選實(shí)施例中，用于輸入外部數(shù)字信息的輸入端的數(shù)量只是分量編碼器的數(shù)量的一半或甚至少于一半。

在優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)分量編碼器卻具有用于輸出精簡(jiǎn)碼字的對(duì)應(yīng)的輸出端。

在優(yōu)選實(shí)施例中，分量編碼器的數(shù)量是一、二或四。

在最簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，精簡(jiǎn)碼字的一個(gè)位將在沒(méi)有延遲的情況下或者以恒定的偏移經(jīng)由互連進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并且所有其他位將以一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)……單位延遲的額外延遲進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，其中單位延遲可以例如對(duì)應(yīng)于時(shí)鐘周期。在這種情形下，單位延遲同時(shí)將是在互連上并行地轉(zhuǎn)發(fā)的兩個(gè)位之間的“最小延遲”，并且在最簡(jiǎn)單的情況下，編碼器內(nèi)的所有互連上的最小延遲是相同的。其他延遲則可以是所述最小延遲的整數(shù)倍。

然而，偏離這個(gè)最簡(jiǎn)單的情況，在優(yōu)選實(shí)施例中，將編碼器內(nèi)的至少兩個(gè)不同互連中的每個(gè)互連上的位之間的最小延遲選擇成彼此不同。此外或作為替代，至少兩個(gè)不同互連上的延遲的集合可以具有不同的恒定偏移。在本文中，最小延遲的差異和/或偏移的差異優(yōu)選地進(jìn)行選擇，以便與運(yùn)行具有相同最小延遲和/或相同恒定偏移的相同編碼器相比，增大得到的代碼的最小自由距離。也就是，如下文參考具體示例而證明地，總的來(lái)說(shuō)可以通過(guò)選擇合適的最小延遲和/或合適的偏移來(lái)增大編碼器的最小自由距離。

例如，在一個(gè)實(shí)施例中，在第一互連上轉(zhuǎn)發(fā)的精簡(jiǎn)碼字的寬度是m，并且這個(gè)第一互連上的位之間的最小延遲是s·t0。此外，在第二互連上轉(zhuǎn)發(fā)的精簡(jiǎn)碼字的寬度是n，并且第二互連上的位之間的最小延遲是至少m·s·t0，其中s是正整數(shù)并且t0是單位時(shí)間，具體地，是時(shí)鐘周期時(shí)間。以圖形來(lái)說(shuō)，這意味著第二互連的延遲的粒度比第一互連上的大。在本文中，優(yōu)選地，m小于n。

在優(yōu)選實(shí)施例中，第一互連上的延遲具有第一恒定偏移δ1·t0，并且所述第二互連上的延遲具有第二恒定偏移δ2·t0，其中δ1和δ2是經(jīng)過(guò)選擇的非負(fù)整數(shù)，使得2(δ1+δ2)不是s的倍數(shù)，并且優(yōu)選地使得(δ2+δ1)不是s的倍數(shù)。

此外，本發(fā)明涉及用于對(duì)由根據(jù)上述實(shí)施例中的一個(gè)實(shí)施例的編碼器生成的代碼進(jìn)行解碼的解碼器，該解碼器包括與所述編碼器的每個(gè)分量編碼器對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)分量解碼器，每個(gè)分量解碼器具有對(duì)應(yīng)的分量編碼器的兩倍數(shù)量的端口。在本文中，解碼器可以包括與相同分量編碼器對(duì)應(yīng)的分量解碼器的若干實(shí)例，以提供若干次解碼迭代。

在該解碼器中，分量解碼器的端口優(yōu)選由與潛在的編碼器中的互連對(duì)應(yīng)的互連連接，其中在與潛在的編碼器相比方向相反的互連上，延遲的符號(hào)相反。在本文中，由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正負(fù)的延遲，因此，可以引入所有互連上的適當(dāng)?shù)难舆t偏移。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的編碼器的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的最簡(jiǎn)單編碼器的示意圖，該最簡(jiǎn)單編碼器包括單個(gè)分量編碼器、單個(gè)輸入端以及繞回到單個(gè)分量編碼器的互連；

圖3是示出在格子圖中的從零狀態(tài)的最短可能繞道中，圖2的編碼器的輸出端和互連中可如何出現(xiàn)非零位的圖；

圖4是圖3中所識(shí)別的最小權(quán)重繞道的圖形說(shuō)明；

圖5是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的bbc的示意圖；

圖6是示出圖5的bbc的最小權(quán)重繞道的示意圖，其中分量碼的漢明距離d：d＝3；

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用兩個(gè)分量編碼器但只有一個(gè)輸入端的另一編碼器；

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用四個(gè)分量編碼器但只有兩個(gè)輸入端的另一編碼器；

圖9是與圖2的編碼器對(duì)應(yīng)的解碼器的示意圖；

圖10是與圖7的編碼器對(duì)應(yīng)的解碼器的示意圖；以及

圖11是與圖8的編碼器對(duì)應(yīng)的解碼器的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了幫助理解本發(fā)明的原理，現(xiàn)在將參考附圖所示的優(yōu)選實(shí)施例，使用具體語(yǔ)言對(duì)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。然而本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域的技術(shù)人員將要理解的是，這并不意圖限制本發(fā)明的范圍，并且現(xiàn)在或?qū)?lái)會(huì)正常地產(chǎn)生本文中預(yù)期對(duì)所示裝置和方法的此類(lèi)修改和其他更改以及如本文所述的本發(fā)明的原理的此類(lèi)進(jìn)一步應(yīng)用。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的編碼器的示例性實(shí)施例。在圖1中，每個(gè)黑色圓表示分量塊碼的分量編碼器。在圖1的實(shí)施例中，示出四個(gè)分量編碼器a、b、c和d。黑色細(xì)箭頭表示輸入端，該輸入端用于將外部數(shù)字信息輸入到分量編碼器中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)分量編碼器。例如，黑色細(xì)線(xiàn)可以表示將外部位字xa、xb和xd分別攜載到分量編碼器a、b和d的總線(xiàn)。

黑色粗箭頭表示將分量編碼器中的不同分量編碼器互連的互連，或者將分量編碼器與它自己連接的互連，如在分量編碼器b處開(kāi)始和終止的互連的情況。在以下描述中，假設(shè)互連由并行總線(xiàn)形成，多個(gè)位可以在所述互連上并行地轉(zhuǎn)發(fā)。然而，應(yīng)理解的是，并不意圖由此限制編碼器的實(shí)際物理實(shí)施方式，并且整個(gè)編碼器可以由在合適的處理器上運(yùn)行的軟件具體地實(shí)施，其中，單獨(dú)的總線(xiàn)、輸入端和輸出端都不歸屬于下文描述的部件。

圖1中還示出由虛線(xiàn)粗箭頭表示的輸出端，以用于從分量編碼器中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)分量編碼器中輸出編碼后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，在本示例中，從分別攜載輸出碼字ya、yb、yc和yd的編碼器a、b、c和d中輸出。

在圖1中，互連和輸出端各自在所對(duì)應(yīng)的由正方形表示的輸出端口處出現(xiàn)。進(jìn)一步地，每個(gè)互連在接收分量編碼器的由圓(在所有四個(gè)分量編碼器a至d的情況下)或三角形(在分量編碼器b和d的情況下)表示的輸入端口處終止。

圖1的編碼器被配置成實(shí)施一系列的處理步驟，其中每個(gè)處理步驟包括以下步驟：

1.在編碼器a至d中的每一個(gè)編碼器處，將經(jīng)由互連(粗箭頭)中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)互連接收的內(nèi)部輸入位和經(jīng)由對(duì)應(yīng)的輸入端(細(xì)箭頭)接收的外部輸入位(如果存在的話(huà))進(jìn)行組合，以組成本地信息字。

如在圖1中看出，在編碼器a、b和d的情況下，將外部輸入位xa、xb和xd與經(jīng)由一個(gè)互連(在分量編碼器a的情況下)或兩個(gè)互連(在編碼器b和d的情況下)而接收的內(nèi)部輸入位進(jìn)行組合。應(yīng)注意，分量編碼器c不具有用于輸入外部數(shù)字信息的輸入端，使得本地信息字只基于內(nèi)部輸入位，即，輸入位從分量編碼器a提供并且經(jīng)由分量編碼器a與c之間的互連而轉(zhuǎn)發(fā)。

2.進(jìn)一步地，分量編碼器a至d中的每一個(gè)分量編碼器對(duì)本地信息字進(jìn)行編碼，以生成包括本地信息和多個(gè)奇偶校驗(yàn)位的本地碼字。

3.分量編碼器a至d中的每一個(gè)分量編碼器經(jīng)由對(duì)應(yīng)的輸出端(粗的虛線(xiàn))而輸出精簡(jiǎn)本地碼字ya、yb、yc和yd，并且還將相同的精簡(jiǎn)本地碼字交給對(duì)應(yīng)的外出互連，以用于經(jīng)由所有的互連將相同的精簡(jiǎn)本地碼字轉(zhuǎn)發(fā)給另一分量編碼器，或者在分量編碼器b的情況下，轉(zhuǎn)發(fā)給它自己。在本文中，“精簡(jiǎn)本地碼字”只對(duì)應(yīng)于奇偶校驗(yàn)位和外部輸入位，而不對(duì)應(yīng)于已經(jīng)在前一步驟中經(jīng)由互連接收到的內(nèi)部輸入位。在本文中，術(shù)語(yǔ)“交給互連以用于轉(zhuǎn)發(fā)”應(yīng)概括地表明精簡(jiǎn)本地碼字的各個(gè)位將在之后的處理步驟的過(guò)程中以精簡(jiǎn)本地碼字的單獨(dú)位之間的不同延遲而沿著互連進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。這個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)將與上述三個(gè)步驟一起按照由單獨(dú)互連通道的延遲控制的定時(shí)而并行地實(shí)施。換種說(shuō)法，精簡(jiǎn)本地碼字被“輸出到互連”。應(yīng)注意，上文所述的三個(gè)步驟通常將并行地實(shí)施：在每個(gè)單位時(shí)間期間，例如，在潛在時(shí)鐘的每個(gè)時(shí)鐘周期期間，將內(nèi)部位和外部位進(jìn)行組合以組成本地信息字并且提供到編碼器，而同時(shí)將所生成的本地碼字交給互連。

接下來(lái)，參照?qǐng)D2，將更詳細(xì)地描述并分析與上文介紹的規(guī)則相容的最簡(jiǎn)單分量編碼器。圖2的編碼器由(n，k)塊碼的單個(gè)分量編碼器構(gòu)成，其中k是本地信息字中的位的數(shù)量并且n是包括本地信息和多個(gè)n-k奇偶校驗(yàn)位的本地碼字中的位的數(shù)量。在本文中，假設(shè)k大于n/2，換言之，分量編碼器的碼率k/n大于1/2。

在圖2中，每個(gè)互連的旁邊示出對(duì)應(yīng)的位寬度，所述互連在下文中被稱(chēng)為“總線(xiàn)”。如在圖中所示地，在每個(gè)時(shí)鐘周期中，將k-n/2個(gè)外部輸入位的數(shù)據(jù)塊或字x輸入到分量編碼器a。這些k-n/2個(gè)位與經(jīng)由互連接收的n/2個(gè)內(nèi)部位進(jìn)行組合，以組成長(zhǎng)度k的本地信息字。應(yīng)注意，此“本地信息字”因此包括經(jīng)由輸入端接收的外部位(即，來(lái)自級(jí)聯(lián)碼的外部的位)以及經(jīng)由互連接收的內(nèi)部位(換言之，來(lái)自級(jí)聯(lián)碼內(nèi)部的位)。對(duì)這樣組成的長(zhǎng)度k的本地信息字進(jìn)行編碼，以生成長(zhǎng)度n的本地碼字，所述本地碼字包括本地信息和n-k個(gè)奇偶校驗(yàn)位。然而，盡管本地碼字(即，編碼器a的編碼結(jié)果)具有n個(gè)位的長(zhǎng)度，但只有長(zhǎng)度為n/2位的精簡(jiǎn)本地碼字y從輸出端(圖2中的正方形符號(hào))輸出和轉(zhuǎn)發(fā)，更確切地說(shuō)，經(jīng)由互連(以位之間的單獨(dú)延遲)繞回。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明，精簡(jiǎn)本地碼字只對(duì)應(yīng)于k-n/2個(gè)輸入位和n-k個(gè)奇偶校驗(yàn)位，而源自進(jìn)入互連的本地信息字的那部分則被丟棄。因此，可以看出，級(jí)聯(lián)卷積碼具有速率(k-n/2)/(n/2)＝(2·k/n-1)。

通過(guò)分析格子圖中的從零狀態(tài)的繞道，可以確定級(jí)聯(lián)卷積碼的自由距離的下限。出于說(shuō)明的目的，考慮二進(jìn)制分量塊碼并且將它的最小漢明距離表示為d。在從零狀態(tài)離開(kāi)時(shí)，在最壞的情況下，即，在最短可能繞道的情況下，編碼器a因而必須發(fā)出至少d個(gè)非零位。這在圖3中示出d＝4的情況。在時(shí)間0處，分量編碼器a發(fā)出包括至少四個(gè)非零位“a”、“b”、“c”和“d”的本地碼字。這些非零位(即，“1”)轉(zhuǎn)發(fā)到輸出端和轉(zhuǎn)發(fā)到外出互連總線(xiàn)。由于互連總線(xiàn)內(nèi)的所有延遲不同，因此，d個(gè)非零位在不同的時(shí)鐘周期返回到編碼器a。當(dāng)位“a”再繞回到編碼器a時(shí)，它生成權(quán)重至少為d的新非零碼字，即，再次具有至少四個(gè)非零位。當(dāng)位“a”沒(méi)有再次發(fā)送到輸出端時(shí)，將至少三個(gè)新生成的1(在圖3中被稱(chēng)為位“e”、“f”和“g”)轉(zhuǎn)發(fā)到輸出端和互連總線(xiàn)。在最不利的情況下，這些位通過(guò)互連總線(xiàn)到達(dá)編碼器a的到達(dá)時(shí)間分別與位“b”、“c”和“d”的到達(dá)時(shí)間沖突。這是“最壞的情況”，因?yàn)樵蕉嗟?經(jīng)由互連同時(shí)到達(dá)(這將在下一編碼步驟中丟棄)，就需要生成越少的1(“h”和“i”)作為對(duì)位“b”和“e”的響應(yīng)。如果類(lèi)似的最壞情況條件也應(yīng)用于新生成的位，那么當(dāng)編碼器a通過(guò)互連總線(xiàn)接收位“d”、“g”、“i”和“h”并且這些在沒(méi)有發(fā)出額外非零位的情況下形成有效的碼字時(shí)，繞道再次合并到零狀態(tài)。

顯然，在沒(méi)有徹底且復(fù)雜地分析互連總線(xiàn)中的交織和分量編碼器中的映射的情況下，無(wú)法排除這些最壞情況事件。因此，在一般情況下，可以將圖2中的結(jié)構(gòu)的自由距離的至少下限提供為d·(d+1)/2。

圖4中呈現(xiàn)最小權(quán)重繞道的圖形說(shuō)明，其中連接表示隨時(shí)間推移的編碼器的非零輸入和輸出位。應(yīng)注意，編碼器在每個(gè)時(shí)刻具有d個(gè)連接；在離開(kāi)時(shí)間，所有的連接都外出；在合并時(shí)間，所有的連接都進(jìn)入。圖中的連接分支的總數(shù)就是繞道的權(quán)重。由于互連總線(xiàn)中的所有延遲彼此不同，因此，分支無(wú)法形成長(zhǎng)度2的環(huán)。然而，長(zhǎng)度3的環(huán)是可能的，例如，a-b-e或b-c-h。在識(shí)別環(huán)時(shí)，連接分支的取向是無(wú)關(guān)緊要的。

基于上述一般標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)選擇分量編碼器的數(shù)量、輸入端的數(shù)量以及互連上的單獨(dú)延遲，可以構(gòu)建全新一類(lèi)的編碼器(將在下文更詳細(xì)地描述)。針對(duì)每個(gè)可能的代碼，可以采用與上文參照?qǐng)D2的實(shí)施例表明的方式類(lèi)似的方式來(lái)計(jì)算所需的最小自由距離，并且可以估計(jì)對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤平層。重要的是，編碼器架構(gòu)可以進(jìn)行適配，使得盡管使用比較簡(jiǎn)單的分量碼，但仍能獲得所需的最小自由距離，從而保持得到的約束長(zhǎng)度和解碼復(fù)雜性較低。

這里應(yīng)注意的是，d·特魯海瑟夫(d.truhacev)、m·蘭特梅爾(m.lentmaier)和k·茲岡洛夫(k.zigangirov)的bbc的并行版本實(shí)際上與多數(shù)的上述構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)一致，但它仍然沒(méi)有落入如上文限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。然而，為了突出與根據(jù)本發(fā)明的碼的相似和差異之處，值得在下文中參照?qǐng)D5更詳細(xì)地論述bbc。

出于這個(gè)目的，假設(shè)特魯海瑟夫等人的bbc使用相同二進(jìn)制(n，k)碼的兩個(gè)分量編碼器，其中碼率大于1/2，則級(jí)聯(lián)卷積碼具有2·k/n-1的碼率。圖6示出d＝3的情況下的最小權(quán)重繞道。繞道圖中的最小環(huán)長(zhǎng)度是4。在一般情況下，bbc的自由距離可以以d²作為下限。

應(yīng)注意的是，圖5的bbc沒(méi)有落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，因?yàn)樗褂脙蓚€(gè)分量編碼器和兩個(gè)輸入端。圖7中示出根據(jù)本發(fā)明的類(lèi)似代碼。至于bbc，它也將兩個(gè)編碼器用于二進(jìn)制(n，k)碼，其中碼率大于1/2。然而，從只有編碼器a連接到外部輸入總線(xiàn)并且兩個(gè)互連總線(xiàn)具有不同寬度的意義上來(lái)說(shuō)，級(jí)聯(lián)是不對(duì)稱(chēng)的。也就是，從a到b的互連總線(xiàn)具有k個(gè)位的寬度，所述寬度略大于n/2，而從b到a的互連總線(xiàn)只具有n-k個(gè)位的寬度，所述寬度通常比較小。級(jí)聯(lián)的碼率仍是2·k/n-1。

對(duì)于可以被視作最類(lèi)似于bbc的本發(fā)明的實(shí)施例的這個(gè)新代碼，通過(guò)將互連延遲的額外要求限定如下，可以顯著增大最小自由距離：

從b到a的互連總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)延遲{0；1、……、n-k-1}·s+δba，并且

從a到b的互連總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)延遲{0；1、……、k-1}·(n-k)·s+δab。

在本文中，延遲由整數(shù)限定并且將需要與單位時(shí)間t0(例如，時(shí)鐘周期)相乘，然而為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，這在以下描述中被省略。

δba和δab是兩個(gè)非負(fù)整數(shù)，并且s是不能除盡δba+δab的任何正整數(shù)。這個(gè)要求可以例如通過(guò)設(shè)置s>δba+δab來(lái)滿(mǎn)足。因此，從b到a的互連總線(xiàn)上的任兩個(gè)位之間的最小延遲為s，而從a到b的互連總線(xiàn)上的任兩個(gè)位之間的最小延遲是(n-k)·s。可以看出，這些條件保證路徑a→b→a→b上的累計(jì)延遲不與路徑a→b上的延遲沖突，類(lèi)似地，兩個(gè)不同的環(huán)路a→b→a經(jīng)歷不同的延遲。換言之，長(zhǎng)度4的環(huán)是不可能，并且排除確定bbc的漸近性能的最小權(quán)重繞道。事實(shí)上，可以通過(guò)d+d·(d-1)+d·(d-1)²來(lái)確定代碼的自由距離的下限。應(yīng)注意，自由距離相應(yīng)地是d的三次項(xiàng)，這意味著它比bbc的自由距離大得多，所述bbc的自由距離只是d的二次項(xiàng)。還應(yīng)強(qiáng)調(diào)，如果分量碼具有較高碼率，那么差異n-k會(huì)相當(dāng)小，使得所需的延遲可行。這表明總線(xiàn)寬度的不對(duì)稱(chēng)如何允許有利實(shí)施方式，這對(duì)于普通bbc而言是不可能的。

圖8示出將四個(gè)相同分量編碼器a、b、d、c用于二進(jìn)制(n，k)塊碼的又一示例性編碼器，其中碼率大于1/2。得到的級(jí)聯(lián)具有2·k/n-1的碼率。圖8的編碼器是根據(jù)如上文限定的相同規(guī)則而構(gòu)建的，因此，省略它的詳細(xì)描述。

如果選擇不同互連上的不同最小延遲和對(duì)延遲的合適的恒定偏移，那么可以顯著增大代碼的自由距離。例如，在圖8的編碼器中，從b到c和從d到a的互連總線(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)延遲{0；1、……、n-k-1}·s+δ1，而從a到b和從c到d的互連總線(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)延遲{0；1、……、k-1}·(n-k)·s+δ2，其中δ1和δ2是兩個(gè)非負(fù)整數(shù)，并且s是不能除盡2·(δ1+δ2)的任何正整數(shù)。在本文中，延遲再次由整數(shù)表示，所述延遲在實(shí)踐中可以與單位時(shí)間t0(諸如，時(shí)鐘周期)相乘。

可以看出，從b到c和從d到a的總線(xiàn)上的任兩個(gè)位之間的最小延遲共計(jì)達(dá)到s，而從a到b和從c到d的總線(xiàn)上的最小延遲共計(jì)達(dá)到(n-k)·s。利用這些延遲，可以通過(guò)d+d·(d-1)+d·(d-1)²+d·(d-1)³來(lái)確定代碼的自由距離的下限。換言之，代碼的最小自由距離與分量編碼器a至d的最小漢明距離d的四次方成比例。這說(shuō)明如何通過(guò)增加根據(jù)上文限定的一般構(gòu)建方案的額外分量編碼器，隨著d的變化最小自由距離可以增大，以及如何可以以直接的方式確定最小自由距離的下限。因此，如果某一應(yīng)用要求給定的ber，那么可以基于上文呈現(xiàn)的一般規(guī)則相應(yīng)地構(gòu)建代碼，以滿(mǎn)足這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。此外，通過(guò)使用更大數(shù)量的分量碼，甚至使用簡(jiǎn)單的代碼就可以實(shí)現(xiàn)所需的最小自由距離，從而保持得到的約束長(zhǎng)度和復(fù)雜性較低。

圖2、圖7和圖8的編碼器只是由本發(fā)明限定的新一類(lèi)編碼器的三個(gè)說(shuō)明性示例?；谏衔南薅ǖ脑O(shè)計(jì)規(guī)則，可以構(gòu)建很多另外的編碼器，以滿(mǎn)足所需的錯(cuò)誤平層要求。

在下文中，說(shuō)明與本發(fā)明的編碼器對(duì)應(yīng)的可能的解碼器架構(gòu)的示例。技術(shù)人員將理解，不同的解碼算法可以應(yīng)用于相同的代碼，并且由上述編碼器提供的代碼并不限于利用下文介紹的任一具體解碼器進(jìn)行解碼。然而，從解碼器可以容易地從任一對(duì)應(yīng)的編碼器結(jié)構(gòu)中得到的意義上來(lái)說(shuō)，接下來(lái)描述的解碼器架構(gòu)在它們的簡(jiǎn)單性和一般性方面尤其有利。

圖9示出利用圖2的編碼器獲得的自級(jí)聯(lián)塊碼的解碼器。由兩個(gè)連接的黑色圓構(gòu)成的符號(hào)表示分量解碼器，而白色小正方形和圓表示分量解碼器的端口。每個(gè)分量具有對(duì)應(yīng)的分量編碼器的兩倍數(shù)量的端口。在圖中，左側(cè)示出輸入端并且右側(cè)示出輸出端。在解碼器的兩個(gè)輸入端口中，一個(gè)用正方形表示，表明它對(duì)應(yīng)于圖2的輸出端口，并且一個(gè)用圓表示，表明它對(duì)應(yīng)于圖2的輸入端口。圖9的解碼器經(jīng)由它的各個(gè)輸入端口接收n個(gè)位，也就是n/2，并且經(jīng)由它的各個(gè)輸出端口輸出n個(gè)位，同樣是n/2。任何類(lèi)型的硬判決或軟判決解碼器可以在這個(gè)架構(gòu)中使用。由互連總線(xiàn)攜載的信號(hào)的性質(zhì)和迭代解碼器的性能(例如，它對(duì)多達(dá)一半最小自由距離進(jìn)行解碼的能力)取決于所使用的分量解碼器。

信號(hào)z是與圖2的編碼序列y對(duì)應(yīng)的信道輸出。圖9示出與三次解碼迭代對(duì)應(yīng)的分量解碼器的三個(gè)實(shí)例。在最后一次迭代之后，解碼器返回y的估計(jì)est[y]，所述估計(jì)也包括信息字x的估計(jì)，因?yàn)榉至烤幋a器是系統(tǒng)的。解碼器由與對(duì)應(yīng)的編碼器的互連總線(xiàn)(見(jiàn)圖2)相對(duì)應(yīng)的互連總線(xiàn)i和“顛倒的”互連總線(xiàn)i^-1連接，具體取決于它們相對(duì)于分量解碼器的端口的取向。也就是，如圖9所示(同樣也如圖10和圖11所示)，一個(gè)解碼器的正方形輸出端口與下一解碼器的圓形輸入代碼之間的每個(gè)互連對(duì)應(yīng)于直接互連，從而與對(duì)應(yīng)的編碼器中的互連中的一個(gè)互連相對(duì)應(yīng)，其中互連始終將編碼器輸出端口(正方形端口)與編碼器輸入端口(圓形端口)連接。然而，將解碼器的圓形輸出端口與另一解碼器的正方形輸入端口連接的互連具有相反取向，因此對(duì)應(yīng)于“顛倒的互連總線(xiàn)i^-1”。直接連接i實(shí)現(xiàn)如在編碼器中的相同的延遲集合，而顛倒的連接i^-1本著原則實(shí)現(xiàn)顛倒的延遲集合。然而，由于“負(fù)延遲”是不可能的，因此在實(shí)踐中，需要在顛倒的互連上引入一些額外的延遲，并且為了維持正確的定時(shí)對(duì)齊，也在直接連接中引入一些額外的延遲。這個(gè)延遲增加了解碼時(shí)延，但不影響計(jì)算負(fù)擔(dān)和性能。

如果使用硬判決解碼器，那么互連總線(xiàn)攜載初步判決，所述初步判決在每個(gè)后續(xù)階段傳播并改善。在軟判決解碼的情況下，采用置信傳播方法?；ミB總線(xiàn)攜載信道概率和在前一階段計(jì)算的外來(lái)概率。解碼器更新外來(lái)概率并且將它們與信道概率一起轉(zhuǎn)發(fā)到下一階段?；ミB總線(xiàn)保證每個(gè)分量解碼器在任一階段接收正確延遲的輸入。

圖10示出用于圖7的兩個(gè)塊碼的不對(duì)稱(chēng)級(jí)聯(lián)的解碼器，所述解碼器是采用與圖9的解碼器類(lèi)似的方式構(gòu)建的。

此外，圖11示出用于圖8所示的編碼器的迭代解碼器。在本文中，每次迭代使用四個(gè)分量解碼器，以獲得最大程度的并行處理和最小的時(shí)延。然而，每次迭代利用單個(gè)解碼器的實(shí)施方式也是可能的，并且可以直接從編碼器的方案中得到。

上文所述的實(shí)施例和附圖僅僅用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法，而不應(yīng)用來(lái)表明任何限制。專(zhuān)利的范圍只由所附權(quán)利要求書(shū)確定。