專利名稱:根據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量處理幀數(shù)據(jù)的快速編碼/解碼裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明背景1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總體上涉及一種在移動通信系統(tǒng)中對信道數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼/解碼的裝置和方法,尤其涉及一種使用turbo(快速)碼對信道數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼/解碼的裝置和方法。
2.相關(guān)技術(shù)描述使用turbo碼的編碼器(后稱“turbo編碼器”)使用兩個簡單并行級聯(lián)碼將N比特輸入幀編碼成奇偶符號,其中使用RSC(遞歸系統(tǒng)卷積)碼作為分量碼。
圖1和圖2表示傳統(tǒng)并行turbo編碼器和解碼器的結(jié)構(gòu),它們公開于Berrou的美國專利No.5,446,747中,引用于此以資參考。
圖1是表示傳統(tǒng)turbo編碼器配置的框圖。圖1的turbo編碼器包括第一分支編碼器12、第二分支編碼器14和連接在它們之間的交織器16。對于第一和第二分支編碼器12和14,可使用RSC編碼器,這在本技術(shù)領(lǐng)域中是熟知的。交織器16的尺寸與輸入數(shù)據(jù)的幀長(即N比特)相同,并且降低了提供給第二分支編碼器14的輸入數(shù)據(jù)比特流dk的相關(guān)性。因此,輸入數(shù)據(jù)比特流dk的并行級聯(lián)碼變成xk(即無變化的dk)以及y1k和y2k(即第一和第二分支編碼器12和14的輸出)。
圖2表示傳統(tǒng)turbo解碼器配置的框圖。turbo解碼器包括加法器18、減法器20和22、軟判決電路24、延遲器26、28和30、以及MAP(最大后驗(yàn)概率)解碼器32和34。turbo解碼器還包括交織器36以及去交織器38和40,其中交織器36與圖1的交織器16相同。turbo解碼器采用MAP解碼算法重復(fù)地對以幀為單位接收到的數(shù)據(jù)解碼,從而加大了誤碼率(BER)。為了實(shí)現(xiàn)turbo解碼器,可使用SOVA(軟輸出維特比算法),而不使用MAP解碼算法。
圖1的turbo編碼器的交織器16的使用意指應(yīng)以幀為單位進(jìn)行編碼和解碼。因此,可理解的是,所需存儲器容量以及MAP解碼器32和34(如圖2所示)的計(jì)算量與幀尺寸和圖1的第一及第二分支編碼器12及14的狀態(tài)數(shù)之積成正比。
在移動通信系統(tǒng)中,話音和數(shù)據(jù)是以幾Kbps到幾Mbps的數(shù)據(jù)率發(fā)送的,并且輸入到信道編碼器的數(shù)據(jù)的幀長可在幾ms(毫秒)到幾百ms的范圍內(nèi)。例如有數(shù)據(jù)以超過32Kbps的數(shù)據(jù)率傳送的情況。輸入到turbo編碼器的數(shù)據(jù)數(shù)目由于高數(shù)據(jù)率而較大,turbo解碼器需要更多的存儲器容量和計(jì)算量來對接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。turbo編碼器的特性表現(xiàn)為隨著輸入數(shù)據(jù)的幀長變大,糾錯性能提高,但同時也增加了解碼器所需的存儲器容量和計(jì)算量。
另外,如果輸入幀的長度過短,如小于8kbps/10ms,則turbo編碼器中的交織器16不能充分增大各輸入數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性,從而使糾錯性能變差。亦即,當(dāng)輸入數(shù)據(jù)的幀長較長(或輸入數(shù)據(jù)率高)時,圖1所示構(gòu)成的turbo編碼器和圖2所示構(gòu)成的turbo解碼器需要較多的計(jì)算和存儲器容量來進(jìn)行編碼和解碼。否則,當(dāng)輸入數(shù)據(jù)的幀長較短或輸入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)率較低時,與卷積編碼器或級聯(lián)編碼器(卷積編碼器+RS編碼器)相比,turbo編碼器表現(xiàn)出的性能較差,從而加大了BER。
因此,可通過適當(dāng)改變輸入到turbo編碼器的數(shù)據(jù)的處理尺寸來減小所需計(jì)算量和解碼所需的存儲器容量,這與相應(yīng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)率無關(guān),同時完全保證通信系統(tǒng)中所需的低BER。
根據(jù)本發(fā)明(如這里所體現(xiàn)和廣義地描述的),提供了一種信道編碼/解碼裝置,它包括第一分支編碼器,用于對超幀或多個子幀的數(shù)據(jù)比特進(jìn)行編碼;交織器,用于對超幀或各子幀的數(shù)據(jù)比特進(jìn)行交織;及第二分支編碼器,用于對交織過的超幀和各子幀的數(shù)據(jù)比特進(jìn)行編碼。第二分支編碼器與交織器的輸出端耦接。
信道編碼/解碼裝置可用作基站或移動臺的一部分。根據(jù)示意性實(shí)施例,本發(fā)明的turbo編碼器可作為信道發(fā)射器的一部分。turbo編碼器確定是將一個輸入幀分段成幾個子幀還是將幾個輸入幀組合成一個超幀。
本發(fā)明概述因此,本發(fā)明的一個目的是提供一種信道編碼裝置和方法,用于根據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)的QoS(業(yè)務(wù)品質(zhì))將輸入數(shù)據(jù)幀編碼成適當(dāng)長度的子或超幀。
本發(fā)明的另一目的是提供一種信道解碼裝置和方法,用于根據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)的QoS(業(yè)務(wù)品質(zhì))對其幀長適當(dāng)變化的編碼過的幀數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
本發(fā)明的再一目的是提供一種turbo信道編碼/解碼裝置和方法,用于將長輸入幀或高數(shù)據(jù)率分段成多個要編碼的子幀,并用于分別地對分離的編碼過的子幀進(jìn)行解碼,然后將解碼后的子幀重組為原始幀長。
本發(fā)明的又一目的是提供一種turbo信道編碼/解碼裝置和方法,用于將短輸入幀或低數(shù)據(jù)率組合成具有適當(dāng)長度的超幀,以對組合后的超幀進(jìn)行編碼,對組合的編碼過的超幀進(jìn)行解碼,然后將解碼后的超幀重組成原始幀。
本發(fā)明的又一目的是提供一種turbo信道編碼/解碼裝置和方法,用于通過分析業(yè)務(wù)品質(zhì)(QoS)(如幀長、容許延時、容許差錯、接收機(jī)復(fù)雜性(尤其是接收機(jī)存儲器)、對應(yīng)于要發(fā)送的輸入幀數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)類型)來確定子/超幀的最佳長度,并根據(jù)確定結(jié)果來將輸入數(shù)據(jù)幀分段或組合成子或超幀。
附圖簡述參照附圖的如下詳細(xì)描述,本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚,各附圖中的相同標(biāo)號表示相同部件,附圖中圖1是傳統(tǒng)turbo編碼器的框圖;圖2是傳統(tǒng)turbo解碼器的框圖;圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例包括turbo編碼器的信道發(fā)射機(jī)的框圖;圖4是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例組合turbo碼并且對輸入編碼進(jìn)行編碼的方法的示意圖;圖5是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例對輸入幀分段和對分段后的幀進(jìn)行turbo編碼的方法的示意圖;以及圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例包括turbo解碼器的信道接收機(jī)的框圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述下面將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在下面的描述中,將不對熟知的功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述,因?yàn)檫@就有礙于對本發(fā)明的細(xì)節(jié)的描述。
未來的通信系統(tǒng)將具有用于提供有可變QoS(業(yè)務(wù)品質(zhì))特性的多種業(yè)務(wù)的容量,QoS參數(shù)包括延時、BER和幀差錯率(FER)。業(yè)務(wù)一般可分為高差錯率業(yè)務(wù)和低差錯率業(yè)務(wù)??梢愿卟铄e率提供的業(yè)務(wù)包括話音業(yè)務(wù),它需要相對短的延時;和短消息業(yè)務(wù)(SMS),它允許長延時。另一方面,需要低差錯率的業(yè)務(wù)包括電視會議業(yè)務(wù),它需要短延時;和靜止圖像或因特網(wǎng)(Internet)文件傳送業(yè)務(wù),它允許相對較長的延時。另外,相同的業(yè)務(wù)可具有不同的延時和數(shù)據(jù)率。
例如,在發(fā)送和接收運(yùn)動畫面信息的圖像業(yè)務(wù)中,數(shù)據(jù)率是32-2048Kbps,可允許的延時在10-400ms的范圍內(nèi),但是,該數(shù)據(jù)率和可允許延時可根據(jù)多個規(guī)范或相應(yīng)業(yè)務(wù)期間的信道條件而有所變化,這些規(guī)范包括一類是使用該業(yè)務(wù)的用戶或終端,另一類是提供業(yè)務(wù)的基站。尤其是在CDMA移動通信系統(tǒng)中,由于基站或移動臺的輸出功率受限,因此,不足以為了高品質(zhì)業(yè)務(wù)而僅增加某個用戶的發(fā)送功率。這是因?yàn)?,?dāng)特定用戶的發(fā)送功率增加時,對其他用戶的干擾將與所增加的發(fā)送功率成比例地增加。因此,有能夠在使發(fā)送功率的增加最小以降低對其他用戶的干擾的前提下提供各種多媒體業(yè)務(wù)的方法的需求。
在另一示例中,短幀分組數(shù)據(jù)發(fā)送業(yè)務(wù)需要低數(shù)據(jù)率和極低差錯率。但是,如果延時不足道,則即使延時有些增大,也合理降低差錯率。因此,本發(fā)明提出超幀的概念。
與此同時,對于前向糾錯,turbo編碼器表現(xiàn)出的特性為誤碼率(BER)和幀差錯率(FER)隨由輸入數(shù)據(jù)幀的長度和數(shù)據(jù)率確定的幀的數(shù)據(jù)尺寸(要一次處理的數(shù)據(jù)比特的個數(shù))而發(fā)生變化。turbo編碼器由具有短約束長度的分支編碼器組成,但是,糾錯能力隨輸入到各分支編碼器的數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性的減少而提高,這是因?yàn)閠urbo編碼器中存在交織器。隨著輸入到turbo編碼器的幀的數(shù)據(jù)尺寸變大,輸入到各分支編碼器的數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性變低。因此,輸入數(shù)據(jù)的幀長的增大改善了糾錯性能。但是,輸入幀的長度的增大將引起編碼器和解碼器的延時的增大。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例包括turbo編碼器的信道發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)。圖3中所示的tutbo編碼器根據(jù)所提供的消息信息通過對輸入用戶數(shù)據(jù)的比特計(jì)數(shù)將一個輸入幀分段成幾個子幀或?qū)讉€輸入幀組合成一個超幀,此后以turbo碼對分段的或組合的幀進(jìn)行編碼,以通過發(fā)送信道發(fā)送編碼過的幀。這里所采用的術(shù)語“消息信息”是指關(guān)于QoS的信息(即,業(yè)務(wù)類型,諸如話音、字符、圖像和運(yùn)動畫面數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)速率,輸入數(shù)據(jù)幀的尺寸,可允許延時,以及可允許差錯)。消息信息在呼叫建立期間在基站和移動臺之間交換,消息信息的交換一直持續(xù)到相應(yīng)業(yè)務(wù)終止。另外,呼叫建立期間預(yù)定的基站和移動臺之間的預(yù)定信息也可在相應(yīng)業(yè)務(wù)期間通過數(shù)據(jù)交換來改變。亦即,根據(jù)要提供服務(wù)的數(shù)據(jù)率,可對包括表示要在turbo編碼器中處理的幀尺寸的信息的消息信息復(fù)位。例如,當(dāng)以2048Kbps的數(shù)據(jù)率提供10ms幀數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)時,有關(guān)數(shù)據(jù)幀由20480比特組成。在這種情況下,本發(fā)明的turbo編碼器將該10ms幀分段(或分割)成10/4ms的子幀,然后,對4個5120比特的子幀進(jìn)行turbo編碼,隨后將4個編碼過的子幀重組成10ms幀用于信道交織。turbo編碼器然后對4個編碼過的子幀進(jìn)行解碼,并將它們重組成一個20480比特、10ms的幀。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一示意性實(shí)施例包括turbo編碼器的信道發(fā)射機(jī)的框圖。
如圖3所示,源數(shù)據(jù)編碼器42接收用戶數(shù)據(jù)(UD)。用戶數(shù)據(jù)UD具有超過幾十Kbps的數(shù)據(jù)率,該用戶數(shù)據(jù)諸如字符、圖像和運(yùn)動畫面數(shù)據(jù),與具有幾Kbps量級的極低數(shù)據(jù)率的話音數(shù)據(jù)相區(qū)別。源數(shù)據(jù)編碼器42采用其長度根據(jù)業(yè)務(wù)類型確定的固定長度幀來對接收到的用戶數(shù)據(jù)UD進(jìn)行編碼,然后將編碼過的固定長度幀數(shù)據(jù)提供給比特計(jì)數(shù)器50的輸入端。例如,源數(shù)據(jù)編碼器42通常用10ms幀格式的話音數(shù)據(jù)、20ms幀格式的字符數(shù)據(jù)、80ms幀格式的圖像數(shù)據(jù)、及40ms幀格式的運(yùn)動畫面數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼,并將各編碼過的數(shù)據(jù)提供給比特計(jì)數(shù)器50。處理尺寸隨數(shù)據(jù)率或幀長而不同。幀長單位可以是固定的10ms或固定的20ms。中央處理器(CPU)46將有關(guān)QoS的信息(即,要發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)類型)(如話音、字符、圖像或運(yùn)動畫面)和數(shù)據(jù)率通過消息信息發(fā)射機(jī)44傳送給圖6的消息信息接收機(jī)108。圖3的信道發(fā)送裝置可同樣地應(yīng)用于基站和移動臺。
盡管以采用分離的發(fā)射機(jī)將消息信息發(fā)送到解碼器的實(shí)施例描述了本發(fā)明,但也可通過在數(shù)據(jù)持續(xù)期將數(shù)據(jù)尺寸信息裝載到發(fā)送幀的首標(biāo)區(qū)來發(fā)送數(shù)據(jù)尺寸信息。
參照圖3,CPU 46從幀分段/組合信息存儲單元48讀取QoS信息,該QoS信息包括有關(guān)要發(fā)送的數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)類型、相應(yīng)的數(shù)據(jù)率、可允許延時、可允許差錯率(BER或FER)和幀長的信息,還包括有關(guān)基站或移動臺的業(yè)務(wù)類型的信息。接下來,CPU 46確定要對接收到的幀進(jìn)行分段,并因此還必須采用所讀取的信息來確定分段的幀的尺寸和數(shù)目。另一方面,當(dāng)構(gòu)建超幀時,CPU46可確定組合所需幀,并因此還必須采用所讀取的信息來確定要組合的幀數(shù)。根據(jù)確定結(jié)果,CPU 46將幀分段/組合控制信號和交織模式信號分別提供給比特計(jì)數(shù)器50和可編程交織器52,以執(zhí)行turbo編碼。亦即,根據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)的QoS,CPU 46確定應(yīng)組合多少連貫的輸入幀,或另一方面確定通過對一個輸入幀分段所產(chǎn)生的子幀數(shù)。turbo編碼器然后對超幀的數(shù)據(jù)比特或各子幀的數(shù)據(jù)比特進(jìn)行turbo編碼。如前所述,QoS可包括輸入幀長、用戶數(shù)據(jù)率、可允許延時、可允許差錯率等??筛鶕?jù)輸入幀長和用戶數(shù)據(jù)率來確定輸入幀的尺寸。
在CPU46確定是對幀進(jìn)行分段還是組合時,要考慮如下準(zhǔn)則。
通常,為了發(fā)送分組數(shù)據(jù),移動通信系統(tǒng)使用低于幾十Kbps的低數(shù)據(jù)率,發(fā)送延時從幾十到幾百ms(毫秒),并且需要BER在10-2-10-4的量級。例如,如果源數(shù)據(jù)編碼器42的輸出幀為10ms長,并且在turbo編碼器中允許的可允許延時為40ms,則可將從源數(shù)據(jù)編碼器42輸出的4個10ms組合成一個超幀,該超幀可輸入到turbo編碼器。因此,可降低組合的分組數(shù)據(jù)的差錯率。
為了發(fā)送字符、圖像和運(yùn)動畫面數(shù)據(jù),移動通信系統(tǒng)的可允許發(fā)送延時范圍為從幾十ms到幾百ms,并且要求BER為10-6-10-7。turbo編碼器的性能隨著輸入數(shù)據(jù)的幀長的增大而得到提高。但是,在turbo解碼器中需要額外的計(jì)算和存儲器。這樣,在性能與解碼器復(fù)雜性之間就要有所折衷。例如,在分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的情況下,通過啟動CPU 46來產(chǎn)生子/超幀控制信號,以將來自源數(shù)據(jù)編碼器42的M比特長輸出數(shù)據(jù)分段/組合成N比特長的子/超幀,可滿足所需的BER和適度的解碼器復(fù)雜性。
亦即,幀分段/組合信息存儲單元48存儲幀分段/組合信息,以增加需要低BER業(yè)務(wù)的子/超幀的長度N,并降低需要短延時和高BER業(yè)務(wù)的子/超幀的長度N。CPU 46根據(jù)業(yè)務(wù)類型和輸入數(shù)據(jù)的幀長從幀分段/組合信息存儲單元48讀取幀分段/組合信息。
通過如下示例,可更容易地理解對輸入到turbo編碼器的幀進(jìn)行分段/組合。假設(shè)對于數(shù)據(jù)率2048Kbps的低BER業(yè)務(wù),輸入到turbo編碼器的輸入的幀尺寸為20480比特/10ms。在提供上述業(yè)務(wù)的移動臺中,turbo解碼器所需的存儲器容量與20480比特和軟判決比特?cái)?shù)的乘積成正比。移動臺存儲器容量的增加引起移動臺的復(fù)雜性和成本的提高。
但是,在數(shù)據(jù)率為2048Kbps/10ms的業(yè)務(wù)情況下,如果信道編碼器將輸入到turbo編碼器的幀分割(分段)成4個子幀(即10ms/4),并且對子幀編碼,然后信道解碼器中的turbo解碼器對各子幀進(jìn)行解碼,并將解碼后的子幀組合成原始幀,則turbo解碼器所需的存儲器容量與5120比特和軟判決比特?cái)?shù)的乘積成正比,從而使所需存儲器容量降低。
另外,在具有32Kbps/10ms的低數(shù)據(jù)率的低BER(例如10-6-10-7)業(yè)務(wù)情況下,輸入到turbo編碼器的每個數(shù)據(jù)幀將由320個比特組成。如果以32Kbps/80ms的數(shù)據(jù)率(即,每幀由2560個比特組成)進(jìn)行編碼,則與以32Kbps/10ms的數(shù)據(jù)率(即,每幀由320個比特組成)進(jìn)行編碼的情況相比,延時有些增大。但是,可以在相同信噪比(Eb/No)下降低BER或在相同BER下降低Eb/No值,從而增加整個系統(tǒng)的容量。
在移動通信系統(tǒng)中,并不是向所有用戶或移動臺提供同等程度的業(yè)務(wù)。反之,可用數(shù)據(jù)率根據(jù)用戶類型、移動臺或基站而受到限制。另外,由于根據(jù)各移動臺類型確定的存儲器容量的緣故,可限制可用數(shù)據(jù)率。因此,當(dāng)數(shù)據(jù)率根據(jù)業(yè)務(wù)類型(或業(yè)務(wù)選項(xiàng))在32Kbps到2048Kbps之間變化并且可允許延時也在10ms到40ms之間變化時,本發(fā)明的裝置可根據(jù)用戶或移動臺的類型、基站類型、業(yè)務(wù)類型或信道條件來改變輸入到turbo編碼器的幀長,同時還滿足相應(yīng)業(yè)務(wù)所需的差錯率。例如,當(dāng)信道條件不良時,本發(fā)明的裝置可通過增加輸入到turbo編碼器的幀長來滿足相應(yīng)業(yè)務(wù)所需的差錯率,從而允許增加延時而不增加發(fā)送功率。
作為在基站和移動臺之間進(jìn)行交換的消息信息的幀分段/組合信息具有有關(guān)要編碼/解碼的幀的尺寸的信息,其中可根據(jù)用戶數(shù)據(jù)率、輸入幀長、可允許延時、可允許差錯率、和信道條件等來確定幀尺寸。
比特計(jì)數(shù)器50根據(jù)從CPU 46輸出的N比特幀分段/組合控制信號對N比特輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù),并將所計(jì)數(shù)的N比特提供給可編程交織器52,和第一和第二輸入緩沖器54和56。每當(dāng)比特計(jì)數(shù)器50計(jì)數(shù)N比特輸入數(shù)據(jù)時,它還產(chǎn)生比特計(jì)數(shù)終止信號給CPU 46。因此,可理解的是,在CPU 46的控制下,比特計(jì)數(shù)器50將輸入幀分段或組合成具有特定長度的子或超幀,并將子或超幀提供給可編程交織器52,和第一和第二輸入緩沖器54和56,其中CPU 46使用存儲在幀分段/組合信息存儲單元48中的QoS信息,如業(yè)務(wù)類型和輸入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)率。
作為可編程交織器52一部分的交織處理器72,根據(jù)從CPU 46輸出的交織模式控制信號從交織參數(shù)存儲器70讀取交織參數(shù),對所讀取的交織參數(shù)進(jìn)行處理,并將處理結(jié)果提供給交織地址映射器74。這里,CPU 46向交織處理器72提供如下交織信息。
首先,在將采用單交織方法的turbo交織器用作交織器52的情況下,將最佳參數(shù)值作為交織信息提供。根據(jù)要交織的數(shù)據(jù)信息比特長度確定該最佳參數(shù)值具有最高性能。該參數(shù)值可采用試驗(yàn)獲得值來確定。
其次,在將采用一種或多種交織方法的turbo交織器用作交織器52的情況下,在相應(yīng)交織模式中,最佳參數(shù)值被作為交織信息提供,并根據(jù)用于交織的信息比特的長度和交織器的可變長度通過試驗(yàn)被確定為具有最高性能。例如,在所需發(fā)送延時短并且turbo編碼器的輸入數(shù)據(jù)幀(即,源數(shù)據(jù)編碼器42的輸出數(shù)據(jù)幀)尺寸(或長度)小的情況下,將均勻交織器如塊交織器或循環(huán)移位交織器用作交織器52。反之,在所需發(fā)送延時相對長并且輸入數(shù)據(jù)幀尺寸大的情況下,使用非均勻交織器如隨機(jī)交織器作為交織器52。從前面的描述可理解的是,可根據(jù)要交織的數(shù)據(jù)尺寸類使用各種交織器。
交織地址映射器74接收由比特計(jì)數(shù)器50分段或組合的N比特長的子或超幀,交織地址映射器74將輸入比特映射成對應(yīng)于交織處理結(jié)果的交織輸入數(shù)據(jù)緩沖器地址,以便執(zhí)行交織,并且將第一交織過的子或超幀數(shù)據(jù)提供給第一緩沖器54中的交織輸入數(shù)據(jù)緩沖器(ILIB)78,或者將第二交織過的子或超幀數(shù)據(jù)提供給第二緩沖器56中的ILIB 90。
第一和第二輸入緩沖器54和56每個均包括兩個輸入開關(guān)、兩個輸出開關(guān)、其輸入和輸出端連接到一個輸入和輸出開關(guān)的輸入數(shù)據(jù)保存緩沖器(IDSB)、以及其輸入和輸出端連接到其他輸入和輸出開關(guān)的ILIB。圖中,標(biāo)號76和88表示IDSB,標(biāo)號78和90表示ILIB,標(biāo)號80、84、92和96表示輸入開關(guān),標(biāo)號82、86、94和98表示輸出開關(guān)。所有開關(guān)均由CPU 46控制。第一輸入緩沖器54中的開關(guān)80、82、84和86與第二輸入緩沖器56中的開關(guān)92、94、96和98輪流地作為鏡像操作。亦即,第一輸入緩沖器54中的輸入開關(guān)80和84處于接通(ON)狀態(tài)并且輸出開關(guān)82和86處于關(guān)閉(OFF)狀態(tài),而第二輸入緩沖器56中的輸入開關(guān)92和96處于關(guān)閉狀態(tài)并且輸出開關(guān)94和98處于接通狀態(tài)。
因此,當(dāng)比特計(jì)數(shù)器50在CPU46的控制下對N比特的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)時,從該比特計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)首先通過最初處于接通狀態(tài)的輸入開關(guān)80存儲于第一緩沖器54中的IDSB 76中。此時,從比特計(jì)數(shù)器50產(chǎn)生的計(jì)數(shù)過的數(shù)據(jù)比特由可編程交織器52進(jìn)行交織,然后通過開關(guān)84存儲于第一輸入緩沖器54中的ILIB 78中。如果比特計(jì)數(shù)器50產(chǎn)生用于N比特長度的子/超幀的比特計(jì)數(shù)終止信號,則CPU 46在將第一輸入緩沖器54切換到輸出狀態(tài)并將第二輸入緩沖器56切換到輸入狀態(tài)后,重復(fù)上述處理過程。結(jié)果,從比特計(jì)數(shù)器50計(jì)數(shù)的下面的N個比特以及來自可編程交織器52的交織數(shù)據(jù)分別存儲在第二輸入緩沖器56中的IDSB 88和ILIB 90中。
在該操作期間,第一RSC(RSC1)58和第二RSC(RSC2)60通過輸出開關(guān)82和86分別接收從第一輸入緩沖器中的IDSB76和ILIB 78輸出的N比特子/超幀數(shù)據(jù)和相應(yīng)的交織過的數(shù)據(jù),然后,以與圖1的turbo編碼器相同的方式以N比特幀單位進(jìn)行turbo編碼。
接下來,當(dāng)N比特幀數(shù)據(jù)完全存儲在第二輸入緩沖器56時,第一輸入緩沖器54再次切換到輸入狀態(tài)而第二輸入緩沖器56切換到輸出狀態(tài)。因此,RSC1 58和RSC2 60對從第一和第二輸入緩沖器54和56以N比特幀為單位交替輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行turbo編碼。
來自RSC1 58和RSC2 60的turbo編碼過的比特被復(fù)用器62復(fù)用,然后由信道交織器64交織。在將幾個輸入幀組合成一個超幀并且將數(shù)據(jù)以超幀為單位進(jìn)行turbo編碼的情況下,信道交織器64以超幀為單位執(zhí)行信道交織,如圖4所示。另一方面,當(dāng)一個輸入幀被分段成幾個子幀并且以子幀為單位對數(shù)據(jù)進(jìn)行turbo編碼時,以輸入幀為單位執(zhí)行信道交織,如圖5所示。亦即,信道交織器64通過組合turbo編碼器的輸出符號而執(zhí)行信道交織,該輸出符號以超幀或子幀為單位進(jìn)行編碼,其尺寸與輸入幀相同。交織數(shù)據(jù)由調(diào)制器66調(diào)制,然后通過發(fā)送信道68發(fā)送。
因此,當(dāng)根據(jù)對諸如用戶業(yè)務(wù)類型(例如,話音、字符、圖像和運(yùn)動畫面)的QoS信息的分析而需要低BER時,圖3所示本發(fā)明的信道發(fā)送裝置將輸入數(shù)據(jù)幀組合成超幀,以增加比特?cái)?shù)N。反之,當(dāng)需要較低的解碼器復(fù)雜性時,本發(fā)明的信道發(fā)送裝置將輸入數(shù)據(jù)幀分段成子幀,以減小每幀的比特?cái)?shù)N。以這種方式,信道發(fā)送裝置可使turbo編碼器/解碼器效率最大。
圖4是解釋本發(fā)明操作的示意圖,其中以低或中等數(shù)據(jù)率組合各幀,然后對各幀進(jìn)行turbo編碼。例如,根據(jù)要組合的幀數(shù),參數(shù)J可在1到8的范圍內(nèi)變化。在turbo編碼器中,輸入數(shù)據(jù)幀的比特?cái)?shù)(通過將原始幀的比特?cái)?shù)與幀數(shù)J相乘而確定)受到用戶數(shù)據(jù)率和解碼器復(fù)雜性的限制。
圖5是解釋本發(fā)明操作的示意圖,其中以高數(shù)據(jù)率提供的幀數(shù)據(jù)被分段,然后被turbo編碼。根據(jù)分段的子幀數(shù),參數(shù)I可在1到4的范圍內(nèi)變化。類似地,在turbo編碼器中,輸入數(shù)據(jù)幀的比特?cái)?shù)(通過將原始幀的比特?cái)?shù)除以分段的子幀數(shù)I而得到的值)受到用戶數(shù)據(jù)率和可允許差錯率的限制。
由圖3的turbo信道編碼器在發(fā)送信道上發(fā)送的數(shù)據(jù)由圖6的turbo信道解碼器(將在下面的描述中更全面地描述)解碼成原始數(shù)據(jù)。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的turbo信道解碼器結(jié)構(gòu)。圖6的turbo信道解碼器根據(jù)消息信息對以N比特子幀為單位輸入的用戶數(shù)據(jù)的比特進(jìn)行計(jì)數(shù),以對輸入用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼,此后,將解碼數(shù)據(jù)組合成具有原始長度的幀,從而重組用戶數(shù)據(jù)。
當(dāng)用戶數(shù)據(jù)由b個N比特超幀組成時,turbo解碼器對輸入用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼,此后將解碼數(shù)據(jù)分段成具有原始長度的幀,從而對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行分段。
參照圖6,當(dāng)通過發(fā)送信道68接收N比特長的幀時,解調(diào)器100解調(diào)接收到的幀數(shù)據(jù),并將解調(diào)數(shù)據(jù)提供給信道去交織器102。信道去交織器102對解調(diào)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解擾,并將其施加到去復(fù)用器104,該去復(fù)用器104對復(fù)用的數(shù)據(jù)符號和奇偶符號進(jìn)行去復(fù)用,并將去復(fù)用的符號提供給比特計(jì)數(shù)器106。這里,消息信息接收機(jī)108接收由圖3的消息信息發(fā)射機(jī)44發(fā)送的有關(guān)用戶業(yè)務(wù)類型和數(shù)據(jù)率的消息信息,并將接收到的消息信息提供給CPU112。
CPU 112分析從消息信息接收機(jī)108提供的消息信息,并根據(jù)分析結(jié)果從幀分段/組合信息存儲器110讀取幀分段/組合信息。另外,CPU 112分析消息信息中所包含的交織信息,根據(jù)分析結(jié)果,將交織模式信號和參數(shù)值提供給turbo解碼器116中的交織器和去交織器,從而執(zhí)行turbo交織。此外,當(dāng)接收數(shù)據(jù)為子幀時(實(shí)際上,接收到的數(shù)據(jù)為原始幀尺寸,但以子幀為單位進(jìn)行編碼),根據(jù)所讀取的消息信息,CPU 112在turbo解碼之前輸出比特幀分段控制信號,而在turbo解碼之后,CPU 112輸出幀重組控制信號。這里,存儲在幀分段/組合信息存儲器110中的信息類似于存儲于圖3的幀分段/組合信息存儲器48中的信息。
當(dāng)接收數(shù)據(jù)為超幀時,CPU 112根據(jù)所讀取的消息信息控制turbo解碼器,以對接收到的幀原樣地解碼,然后在turbo解碼后輸出幀分段控制信號。
根據(jù)N比特幀分段控制信號,比特計(jì)數(shù)器106連貫地以N比特子幀為單位將從去復(fù)用器104輸出的數(shù)據(jù)提供給幀緩沖器114。最初,幀緩沖器114中的開關(guān)126和132處于接通狀態(tài),而其他開關(guān)128和130最初處于關(guān)閉狀態(tài)。
因此,從比特計(jì)數(shù)器106輸出的計(jì)數(shù)過的數(shù)據(jù)比特最初存儲于第一N幀緩沖器(N-FB1)112中。當(dāng)將從比特計(jì)數(shù)器106輸出的N比特?cái)?shù)據(jù)存儲到N-FB1112中之后,比特計(jì)數(shù)器106產(chǎn)生N比特計(jì)數(shù)終止信號。當(dāng)檢測到N比特計(jì)數(shù)終止信號時,CPU 112關(guān)閉幀緩沖器114中的開關(guān)126和132,而接通其他開關(guān)130和128。然后,從比特計(jì)數(shù)器106輸出的N比特?cái)?shù)據(jù)存儲在第二N幀緩沖器(N-FB2)124中。此時,由其結(jié)構(gòu)與圖2的turbo解碼器相同的turbo解碼器116對存儲在N-FB1 112中的接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
因此,在CPU 112的控制下,幀緩沖器114中的N-FB1 112和N-FB2 114交替接收和存儲從比特計(jì)數(shù)器106以N比特為單位輸出的數(shù)據(jù),并由turbo解碼器116對存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。當(dāng)以子幀為單位對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼時,由受CPU 112控制的幀重組器118將從turbo解碼器116輸出的解碼數(shù)據(jù)重組成原始長度的幀,然后將其通過源數(shù)據(jù)解碼器120作為用戶數(shù)據(jù)輸出。
總之,廣義地描述的turbo解碼器116接收由多個幀組成的超幀或由一幀分段成的多個子幀,對接收到的幀進(jìn)行turbo解碼。當(dāng)以子幀為單位對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼時,在CPU 112的控制下,根據(jù)有關(guān)幀尺寸和由構(gòu)成子幀的幀的數(shù)目的信息或有關(guān)由輸入幀分段成的子幀的數(shù)目及子幀尺寸的信息,幀重組器118將turbo解碼器116的輸出重組成原始幀。
當(dāng)以超幀為單位對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼時,在CPU 112的控制下,根據(jù)有關(guān)幀尺寸和構(gòu)成超幀的幀的數(shù)目的信息,幀重組器118將turbo解碼器116的輸出分段成原始幀。
根據(jù)本發(fā)明的另一發(fā)明,本發(fā)明的turbo編碼器還包括一方法,其中不需要比特計(jì)數(shù)器50及用于交織的緩沖器54和56。在幀組合操作中,數(shù)據(jù)比特被順序地存入存儲器中(即緩沖器54或56),以對要組合的幀數(shù)進(jìn)行交織。數(shù)據(jù)比特被順序地輸出到turbo編碼器中的RSC1,其數(shù)量與未交織的組合幀尺寸數(shù)相當(dāng)。數(shù)據(jù)被輸出到RSC2,其數(shù)量與組合幀尺寸數(shù)(它們根據(jù)由交織處理器產(chǎn)生的交織地址映射器的地址而交織)相當(dāng)。
在另一示意性方法中,在幀分段操作中,輸入數(shù)據(jù)比特被順序地存入存儲器中,以進(jìn)行交織。數(shù)據(jù)比特被順序地輸出到turbo解碼器中的RSC1,其數(shù)量與分段的幀尺寸的尺寸相當(dāng)。數(shù)據(jù)比特被交織到RSC2并輸出,其數(shù)量與組合幀尺寸的尺寸相當(dāng)。
因此,當(dāng)輸入數(shù)據(jù)幀太短時,圖3的turbo信道編碼器和圖6的turbo信道解碼器將輸入數(shù)據(jù)幀組合成超幀,以便以超幀為單位對輸入幀進(jìn)行編碼和解碼,而當(dāng)輸入幀太長時,將輸入幀分段成各子幀,以便以子幀為單位對輸入幀進(jìn)行編碼和解碼,從而提高發(fā)送效率。
如上所述,當(dāng)輸入數(shù)據(jù)幀極長或極短時,本發(fā)明的實(shí)施例將輸入幀分段/組合成適當(dāng)長度的子/超幀,然后對該子/超幀進(jìn)行編碼和解碼。以這種方式,可以減少所需計(jì)算量和解碼器中所需的存儲器容量,而同時還保證了turbo碼編碼器的性能。
盡管已參照特定優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了表示和描述,但應(yīng)理解的是,本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可在不背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明宗旨和范圍的情況下進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)上的修改。
權(quán)利要求
1.一種移動通信系統(tǒng),包括中央處理器(CPU),用于根據(jù)QoS(業(yè)務(wù)品質(zhì))參數(shù)來確定組合超幀所需的連貫輸入幀的數(shù)目;及turbo編碼器,用于對所確定數(shù)目的連貫輸入幀進(jìn)行turbo編碼。
2.如權(quán)利要求1所述的移動通信系統(tǒng),其中該turbo編碼器包括第一分支編碼器,用于對超幀的數(shù)據(jù)尺寸進(jìn)行編碼;交織器,用于對超幀的數(shù)據(jù)尺寸進(jìn)行交織;及第二分支編碼器,與所述交織器操作地相連,用于對交織過的超幀的數(shù)據(jù)尺寸進(jìn)行編碼。
3.如權(quán)利要求2所述的移動通信系統(tǒng),其中所述交織器包括交織地址映射器,用于對所述幀尺寸單元進(jìn)行交織。
4.如權(quán)利要求2所述的移動通信系統(tǒng),還包括復(fù)用器,用于對第一和第二分支編碼器的各輸出進(jìn)行復(fù)用;及信道交織器,用于對復(fù)用器的輸出進(jìn)行交織。
5.如權(quán)利要求4所述移動通信系統(tǒng),其中所述復(fù)用器對所述編碼符號的一些比特進(jìn)行穿孔,以便匹配速率。
6.如權(quán)利要求1所述的移動通信系統(tǒng),其中所述QoS參數(shù)至少包括可定義幀的數(shù)據(jù)尺寸的信息。
7.如權(quán)利要求6所述移動通信系統(tǒng),其中所述QoS參數(shù)至少包括數(shù)據(jù)率,并且要組合成超幀的輸入幀的數(shù)目由所述輸入幀數(shù)據(jù)率和輸入幀長確定。
8.如權(quán)利要求7所述的移動通信系統(tǒng),其中所述輸入幀數(shù)據(jù)尺寸小于320比特。
9.如權(quán)利要求1所述的移動通信系統(tǒng),其中所述QoS參數(shù)至少包括可允許延時,并且要組合成超幀的輸入幀的數(shù)目由可允許延時確定。
10.如權(quán)利要求7所述的移動通信系統(tǒng),其中所述QoS參數(shù)至少包括可允許差錯率,并且要組合成超幀的輸入幀的數(shù)目由可允許差錯率確定。
11.如權(quán)利要求7所述的移動通信系統(tǒng),其中所述QoS參數(shù)至少包括接收機(jī)存儲器尺寸,并且要組合成超幀的輸入幀的數(shù)目根據(jù)接收機(jī)存儲器尺寸確定。
12.如權(quán)利要求1所述的移動通信系統(tǒng),其中所述系統(tǒng)安裝在基站中。
13.如權(quán)利要求1所述的移動通信系統(tǒng),其中所述系統(tǒng)安裝在移動臺中。
14.一種用于移動通信系統(tǒng)的信道編碼方法,包括如下步驟根據(jù)QoS參數(shù)來確定組合超幀所需的連貫輸入幀的數(shù)目;及對通過組合連貫輸入幀的輸入幀數(shù)而確定的超幀單元的數(shù)據(jù)尺寸進(jìn)行turbo編碼。
15.如權(quán)利要求14所述的信道編碼方法,還包括根據(jù)超幀的turbo編碼過的符號尺寸執(zhí)行信道交織的步驟。
16.如權(quán)利要求14所述的信道編碼方法,其中所述QoS參數(shù)至少包括數(shù)據(jù)率,并且要組合成超幀的輸入幀的數(shù)目由所述輸入幀數(shù)據(jù)率和輸入幀長確定。
17.如權(quán)利要求16所述的信道編碼方法,其中所述輸入幀數(shù)據(jù)尺寸小于320比特。
18.如權(quán)利要求16所述的信道編碼方法,其中所述QoS參數(shù)至少包括可允許延時,并且要組合成超幀的輸入幀的數(shù)目由可允許延時確定。
19.如權(quán)利要求16所述的信道編碼方法,其中所述QoS參數(shù)至少包括可允許差錯率,并且要組合成超幀的輸入幀的數(shù)目由可允許差錯率確定。
20.一種移動通信系統(tǒng),包括CPU,用于根據(jù)QoS參數(shù)確定可通過將一個輸入幀分段所產(chǎn)生子幀的數(shù)目和尺寸;及turbo編碼器,用于根據(jù)所述確定的子幀的尺寸對輸入幀進(jìn)行編碼。
21.如權(quán)利要求20所述的移動通信系統(tǒng),其中所述turbo編碼器包括第一分支編碼器,用于對子幀的數(shù)據(jù)尺寸進(jìn)行編碼;交織器,用于對子幀的數(shù)據(jù)尺寸進(jìn)行交織;及第二分支編碼器,與所述交織器操作地相連,用于對交織過的子幀的數(shù)據(jù)尺寸進(jìn)行編碼。
22.如權(quán)利要求21所述的移動通信系統(tǒng),還包括信道交織器,用于一次對所述編碼過的子幀進(jìn)行交織。
23.如權(quán)利要求20所述的移動通信系統(tǒng),其中所述QoS參數(shù)至少包括延時、數(shù)據(jù)率和差錯率。
24.如權(quán)利要求23所述的移動通信系統(tǒng),其中分段的子幀數(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)率和幀長來確定。
25.如權(quán)利要求24所述的移動通信系統(tǒng),其中所述輸入幀數(shù)據(jù)的尺寸至少包括20480個比特。
26.如權(quán)利要求24所述的移動通信系統(tǒng),其中所述QoS參數(shù)至少包括可允許延時,并且分段的子幀的數(shù)目由可允許延時確定。
27.如權(quán)利要求24所述的移動通信系統(tǒng),其中所述QoS參數(shù)至少包括可允許差錯率,并且分段的子幀的數(shù)目由可允許差錯率確定。
28.如權(quán)利要求20所述的移動通信系統(tǒng),其中所述系統(tǒng)安裝在基站中。
29.如權(quán)利要求20所述的移動通信系統(tǒng),其中所述系統(tǒng)安裝在移動臺中。
30.一種用于移動通信系統(tǒng)的信道編碼方法,包括如下步驟根據(jù)QoS參數(shù),確定可通過將一個輸入幀分段所產(chǎn)生子幀的數(shù)目;將輸入幀分段成所確定數(shù)目的子幀,并對各子幀進(jìn)行編碼,采用以子幀為單位對輸入幀進(jìn)行編碼;及對子幀數(shù)據(jù)尺寸單位進(jìn)行編碼。
31.如權(quán)利要求30所述的信道編碼方法,還包括對以子幀為單位編碼的符號進(jìn)行組合并且對組合的符號進(jìn)行信道交織的步驟。
32.如權(quán)利要求20所述的信道編碼方法,其中所述QoS參數(shù)至少包括可允許延時、數(shù)據(jù)率和差錯率。
33.如權(quán)利要求32所述的信道編碼方法,其中所述分段的子幀的數(shù)目是根據(jù)由所述數(shù)據(jù)率和幀長定義的輸入幀數(shù)據(jù)的尺寸確定的。
34.如權(quán)利要求33所述的信道編碼方法,其中所述輸入幀數(shù)據(jù)的尺寸至少包括20480個比特。
35.如權(quán)利要求33所述的信道編碼方法,其中所述分段的子幀的數(shù)目是由可允許延時確定的。
36.如權(quán)利要求33所述的信道編碼方法,其中所述分段的子幀的數(shù)目是由差錯率確定的。
37.一種移動通信系統(tǒng),包括解碼器,用于對以超幀接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行turbo解碼,其中所述超幀以多個連貫的原始數(shù)據(jù)幀組合;及幀重組器,用于根據(jù)有關(guān)構(gòu)成所述超幀的原始幀數(shù)的消息信息,將解碼器的輸出重組為多個數(shù)據(jù)幀。
38.如權(quán)利要求37所述的移動通信系統(tǒng),其中所述消息信息在呼叫建立期間接收。
39.如權(quán)利要求37所述的移動通信系統(tǒng),還包括CPU,用于根據(jù)所接收到的有關(guān)組合成超幀的原始幀數(shù)和各幀尺寸的消息信息,確定構(gòu)成所述超幀的原始幀數(shù),并將確定的數(shù)和尺寸信息提供給幀重組器。
40.如權(quán)利要求37所述的移動通信系統(tǒng),其中所述系統(tǒng)安裝在基站中。
41.如權(quán)利要求37所述的移動通信系統(tǒng),其中所述系統(tǒng)案在移動臺中。
42.一種用于移動通信系統(tǒng)的信道解碼方法,包括如下步驟對以超幀接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行turbo解碼,其中所述超幀以多個連貫的原始數(shù)據(jù)幀組合;及根據(jù)有關(guān)構(gòu)成所述超幀的幀的數(shù)目的消息信息,將turbo解碼數(shù)據(jù)重組成多個連貫的原始輸入數(shù)據(jù)幀。
43.一種移動通信系統(tǒng),包括解碼器,用于將所接收到的包括多個子幀單元數(shù)據(jù)幀分段成多個子幀,對所述分段的子幀單元進(jìn)行turbo解碼;及幀重組器,用于根據(jù)有關(guān)子幀數(shù)的消息信息,將解碼器的輸出重組成原始幀。
44.如權(quán)利要求43所述的移動通信系統(tǒng),還包括CPU,用于在接收有關(guān)子幀數(shù)和各子幀尺寸的消息信息時,確定子幀數(shù)和各子幀尺寸,并將確定的數(shù)和尺寸信息提供給幀重組器。
45.如權(quán)利要求43所述的移動通信系統(tǒng),其中所述系統(tǒng)安裝在基站中。
46.如權(quán)利要求43所述的移動通信系統(tǒng),其中所述系統(tǒng)安裝在移動臺中。
47.一種用于移動通信系統(tǒng)的信道解碼方法,包括如下步驟根據(jù)所接收到的消息信息,將接收數(shù)據(jù)分段成多個子幀;對所述子幀單元進(jìn)行turbo解碼;及根據(jù)有關(guān)子幀數(shù)的消息信息,將turbo解碼的數(shù)據(jù)重組成接收幀。
全文摘要
一種用于CDMA通信系統(tǒng)的turbo信道編碼/解碼裝置。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)幀極長時,該裝置將輸入幀分段成多個適當(dāng)長度的子幀,然后對各子幀進(jìn)行編碼和解碼。反之,當(dāng)輸入數(shù)據(jù)幀極短時,該裝置將輸入幀組合成一個適當(dāng)長度的超幀,然后對超幀進(jìn)行編碼和解碼。在進(jìn)行幀編碼/解碼后,將各幀重組成原始輸入幀。
文檔編號H03M13/49GK1269084SQ99800417
公開日2000年10月4日 申請日期1999年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月31日
發(fā)明者樸昌洙, 鄭仲浩, 李炫又 申請人:三星電子株式會社