專利名稱：編碼設(shè)備、編碼方法、編碼程序、解碼設(shè)備、解碼方法、和解碼程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及編碼設(shè)備、編碼方法、編碼程序、解碼設(shè)備、解碼方法、和解碼程序。具體地說，本發(fā)明可應(yīng)用于串行連接編碼和串行連接格狀編碼調(diào)制。在本發(fā)明中，在作為內(nèi)部編碼的第二編碼中，輸出未加以編碼或加以編碼以便生成有限脈沖響應(yīng)的序列和加以編碼以便生成無限脈沖響應(yīng)的序列，和在第二編碼之前的交織中，置換序列以便不相互混合，從而使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著包括移動(dòng)通信和空間通信的通信領(lǐng)域、包括地面數(shù)字廣播和衛(wèi)星數(shù)字廣播的廣播領(lǐng)域、記錄和回放設(shè)備等的最新探索和發(fā)展，為了有效糾錯(cuò)編碼或解碼的目的，人們已經(jīng)廣泛地進(jìn)行了對(duì)編碼理論的研究。
在這樣的編碼理論中，所謂的香農(nóng)(Shannon)極限是眾所周知的，香農(nóng)極限是通過香農(nóng)信道編碼定理給出的。香農(nóng)信道編碼定理表明代碼性能的一個(gè)理論極限，它指出了允許無錯(cuò)誤發(fā)送的發(fā)送速率的理論極限。香農(nóng)信道編碼定理是“如果R≤C，那么存在得出盡可能接近“0”的出錯(cuò)概率的編碼方案，其中，利用信道容量C[位/碼元]的通信信道以發(fā)送速率R[位/碼元]發(fā)送信息”。
表明性能接近香農(nóng)極限的一種已知編碼方案是串行連接卷積碼(下文稱為SCCC)的編碼，例如，S.Benedetto、G.Montorsi、D.Divsalar、和F.Pollara在“交織碼的串行連接性能分析、設(shè)計(jì)、和疊代解碼”中對(duì)此作了描述(S.Benedetto，G.Montorsi，D.Divsalar，and F.Pollara，″SerialConcatenation of Interleaved CodesPerformance Analysis，Design，andIterative Decoding″，TDA Progress Report 42-126，Jet Propulsion Labo-ratory，Pasadena，California，Aug.15，1996)。
串行連接卷積碼的編碼由包括串行連接的第一卷積編碼器、交織器、和第二卷積編碼器的設(shè)備進(jìn)行。串行連接卷積碼的解碼由包括通過解交織器和交織器連接、輸出軟輸出的兩個(gè)解碼電路的設(shè)備進(jìn)行。
串行連接卷積碼的編碼的一種已知應(yīng)用是串行連接格狀編碼調(diào)制(下文稱為SCTCM)，例如，D.Divsalar和F.Pollara在“串行和混合連接碼以及應(yīng)用”中對(duì)此作了描述(D.Divsalar and F.Pollara，″Serial and HybridConcatenation Codes with Application″，in Proc.，Int.Symp.on TurboCodes and Related Topics，Brest，F(xiàn)rance，pp.80-87，Sept.1997)。SCTCM編碼是串行連接卷積碼的編碼和多級(jí)調(diào)制的組合，并且全面考慮了調(diào)制碼的代碼構(gòu)象和糾錯(cuò)碼的解碼特性。
圖1是SCCC和SCTCM中通信模型的方塊圖。在這樣的通信模型中，發(fā)送器中的編碼設(shè)備2利用串行連接卷積碼編碼數(shù)字信息D1，并且，通過有噪聲無存儲(chǔ)信道3將編碼輸出D2發(fā)送到接收器，然后，接收器中的解碼設(shè)備4解碼發(fā)送的輸出D3。在SCCC和SCTCM中，分別使用了與編碼設(shè)備2和解碼設(shè)備4相對(duì)應(yīng)的SCCC編碼設(shè)備2A和解碼設(shè)備4A和SCTCM編碼設(shè)備2B和解碼設(shè)備4B。
圖2是SCCC編碼設(shè)備2A的方塊圖。編碼設(shè)備2A包括串行連接的編碼作為外部代碼的第一代碼的卷積編碼器5、交織器6、和編碼作為內(nèi)部代碼的第二代碼的卷積編碼器7。在編碼設(shè)備2A中，卷積編碼器5以代碼率1/2對(duì)輸入數(shù)據(jù)D1進(jìn)行卷積編碼，以便把1-位輸入數(shù)據(jù)D1轉(zhuǎn)換成2-位編碼輸出數(shù)據(jù)D6，并且輸出結(jié)果。
圖3是顯示卷積編碼器5的結(jié)構(gòu)的方塊圖。在卷積編碼器5中，將輸入數(shù)據(jù)D1輸入到異或電路8和移位寄存器9和10的串聯(lián)電路。異或電路11對(duì)移位寄存器9和10的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算，然后，將所得異或運(yùn)算結(jié)果輸入到異或電路8。異或電路12對(duì)異或電路8和移位寄存器10的輸出進(jìn)行異或運(yùn)算。卷積編碼器5將輸入數(shù)據(jù)D1和異或電路12的輸出數(shù)據(jù)輸出到隨后的交織器6。因此，在卷積編碼器5中，以代碼率1/2卷積編碼輸入數(shù)據(jù)D1，和輸出兩位輸出數(shù)據(jù)的序列D6。
交織器6交織和置換從卷積編碼器5輸出的輸出數(shù)據(jù)D6的次序，并且輸出結(jié)果。圖4是交織器6的示范性結(jié)構(gòu)的方塊圖。在交織器6中，將卷積編碼器5的輸出數(shù)據(jù)D6臨時(shí)存儲(chǔ)在輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器15中，然后，將它輸入到隨后的數(shù)據(jù)置換電路16。數(shù)據(jù)置換電路16根據(jù)記錄在置換數(shù)據(jù)ROM(只讀存儲(chǔ)器)17中的數(shù)據(jù)置換位置信息，置換來自輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器15的輸出數(shù)據(jù)的次序，并且輸出結(jié)果。將數(shù)據(jù)置換電路16的輸出數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在隨后的輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器18，然后，輸出它。
卷積編碼器7以代碼率2/2對(duì)交織器6的輸出數(shù)據(jù)D7進(jìn)行卷積編碼，并且輸出輸出數(shù)據(jù)D2。圖5是顯示卷積編碼器7的示范性結(jié)構(gòu)的方塊圖。在卷積編碼器7中，將來自交織器6的輸出數(shù)據(jù)6的序列分別輸入到異或電路21和移位寄存器22的串聯(lián)電路，和異或電路23和移位寄存器24的串聯(lián)電路。移位寄存器22和24的輸出數(shù)據(jù)反饋到異或電路21和23。此外，在一個(gè)序列側(cè)上，使另一個(gè)序列側(cè)上移位寄存器24的輸出數(shù)據(jù)反饋到異或電路21，和在另一個(gè)序列側(cè)上，使一個(gè)序列側(cè)上移位寄存器21的輸出數(shù)據(jù)反饋到異或電路23。這樣，卷積編碼器7以代碼率2/2對(duì)交織器6的輸出數(shù)據(jù)D7進(jìn)行卷積編碼。
于是，卷積編碼器5和7以代碼率1/2和2/2進(jìn)行編碼，最后，編碼設(shè)備2A以代碼率(1/2)*(2/2)＝1/2進(jìn)行串行連接卷積編碼。通過無存儲(chǔ)信道3將串行連接卷積編碼輸出數(shù)據(jù)輸入到接收器中的解碼設(shè)備4A。
圖6是顯示SCCC解碼設(shè)備4A的示范性結(jié)構(gòu)的方塊圖。解碼設(shè)備4A包括通過解交織器31和交織器32連接、分別解碼內(nèi)部代碼和外部代碼的軟輸出解碼電路33和34。在解碼設(shè)備4A中，將來自無存儲(chǔ)信道3的數(shù)據(jù)D 3輸入到解碼內(nèi)部代碼的軟輸出解碼電路33。來自無存儲(chǔ)信道3的數(shù)據(jù)D3包含在無存儲(chǔ)信道3中生成的噪聲。在解碼設(shè)備4A中，將采取模擬值的數(shù)據(jù)D3和交織器32的輸出數(shù)據(jù)作為軟輸入輸入到軟輸出解碼電路33。
軟輸出解碼電路33對(duì)應(yīng)于編碼設(shè)備2A的卷積編碼器7，并且，根據(jù)所謂的BCJR(Bahl、Cocke、Jelinek、和Raviv)算法，進(jìn)行MAP(最大后驗(yàn)(a-posteriori)概率)解碼、SOVA(軟輸出維特比算法)解碼等。軟輸出解碼電路33接收交織器32提供的軟輸入信息位D8，作為先驗(yàn)(a-priori)概率信息，并且，按照代碼約束條件，依次處理先驗(yàn)概率信息和無存儲(chǔ)信道3的接收字，即，輸出數(shù)據(jù)D3，從而對(duì)內(nèi)部代碼進(jìn)行軟輸出解碼。這樣，軟輸出解碼電路33輸出與編碼設(shè)備2A中的交織器6的輸出數(shù)據(jù)D7相對(duì)應(yīng)的軟輸出D9。
解交織器31對(duì)應(yīng)于編碼設(shè)備2A的交織器6，將從軟輸出解碼電路33輸出的軟輸出D9沿著相反方向重新排序成像交織器6中那樣的輸入/輸出次序，并且輸出結(jié)果。
隨后的軟輸出解碼電路34對(duì)應(yīng)于編碼設(shè)備2A的卷積編碼器5。與軟輸出解碼電路33一樣，軟輸出解碼電路34根據(jù)BCJR算法，進(jìn)行MAP解碼、SOVA解碼等。具體地說，軟輸出解碼電路34利用作為解交織器31的軟輸入D10的先驗(yàn)概率信息、和與值“0”的信息位相對(duì)應(yīng)的先驗(yàn)概率信息，對(duì)外部代碼進(jìn)行軟輸出解碼，以便輸出硬輸出解碼數(shù)據(jù)D4。在處理過程中，軟輸出解碼電路34按照代碼約束條件，生成與編碼位相對(duì)應(yīng)的后驗(yàn)概率信息D11，并且，將后驗(yàn)概率信息D作為軟輸出輸出到交織器32。交織器32根據(jù)與編碼設(shè)備2A的交織器6中相同的次序，置換后驗(yàn)概率信息D11，并且把先驗(yàn)概率信息D8輸出到軟輸出解碼電路34。
根據(jù)如上所述的結(jié)構(gòu)，一旦接收到接收字D3，解碼設(shè)備4A將軟輸出解碼電路33到軟輸出解碼電路34的解碼處理疊代預(yù)定次數(shù)(例如，幾次到數(shù)十次)，并且，根據(jù)通過疊代解碼獲得的軟輸出外在信息，輸出解碼數(shù)據(jù)D4。
圖7是顯示SCTCM編碼設(shè)備2B的示范性結(jié)構(gòu)的方塊圖。編碼設(shè)備2B包括串行連接的外部代碼卷積編碼器41、交織器42、內(nèi)部代碼卷積編碼器43、和多級(jí)調(diào)制映射電路44。
外部代碼卷積編碼器41以代碼率2/3對(duì)輸入數(shù)據(jù)D1進(jìn)行卷積編碼，以便將2-位輸入數(shù)據(jù)D1轉(zhuǎn)換成3-位編碼輸出數(shù)據(jù)D21，并且輸出結(jié)果。
如圖8所示，在卷積編碼器41中，異或電路51確定輸入數(shù)據(jù)D1(D11和D12)的異或，并且，通過移位寄存器52將異或電路51的結(jié)果輸入到異或電路53。異或電路53確定這個(gè)結(jié)果和輸入數(shù)據(jù)D1的位序列D11的異或。通過移位寄存器54將異或電路53的結(jié)果輸入到異或電路55。異或電路55確定異或電路53的結(jié)果和輸入數(shù)據(jù)D1的兩位序列D11和D12的異或，生成位序列D213。卷積編碼器41輸出位序列D213和輸入數(shù)據(jù)D1的兩位序列D11和D12(即，D211和D212)，從而進(jìn)行代碼率2/3的卷積編碼。
交織器42具有與上面參照?qǐng)D4所述的交織器6相似的結(jié)構(gòu)，并且在輸出數(shù)據(jù)之前，置換從卷積編碼器41輸出的輸出數(shù)據(jù)D21的次序。
內(nèi)部代碼卷積編碼器43以代碼率3/3對(duì)交織器42的輸出數(shù)據(jù)D22進(jìn)行卷積編碼，以便輸出數(shù)據(jù)D23。如圖9所示，在卷積編碼器43中，將構(gòu)成交織器42的輸出數(shù)據(jù)D22的三位序列D221-D223輸入到異或電路56，以確定這些位序列和移位寄存器57的輸出數(shù)據(jù)的異或。將異或電路56的輸出反饋到移位寄存器57。卷積編碼器43輸出經(jīng)過異或的位序列D233和輸入數(shù)據(jù)D22的兩位序列D222和D223(即，D231和D232)，從而進(jìn)行以代碼率3/3的卷積編碼。
多級(jí)調(diào)制映射電路44利用預(yù)定調(diào)制方法映射信號(hào)點(diǎn)。具體地說，多級(jí)調(diào)制映射電路44利用，例如，8PSK(8-相移鍵控)調(diào)制將從卷積編碼器43輸出的3-位輸出數(shù)據(jù)D23映射到發(fā)送碼元上。編碼設(shè)備2B把多級(jí)調(diào)制映射電路44的輸出數(shù)據(jù)D2發(fā)送到通信對(duì)方。
于是，卷積編碼器41和43分別以代碼率2/3和3/3進(jìn)行編碼，最后，編碼設(shè)備2B以代碼率2/3進(jìn)行串行連接卷積編碼，以輸出輸出數(shù)據(jù)D2。
圖10是顯示SCTCM解碼設(shè)備4B的示范性結(jié)構(gòu)的方塊圖。解碼設(shè)備4B包括通過解交織器61和交織器62連接、分別解碼內(nèi)部代碼和外部代碼的軟輸出解碼電路63和64。在解碼設(shè)備4B中，將來自無存儲(chǔ)信道3的數(shù)據(jù)D3輸入到解碼內(nèi)部代碼的軟輸出解碼電路63。來自無存儲(chǔ)信道3的數(shù)據(jù)D3包含在無存儲(chǔ)信道3中生成的噪聲。在解碼設(shè)備4B中，將采取模擬值的數(shù)據(jù)D3和交織器62的輸出數(shù)據(jù)D34作為軟輸入輸入到軟輸出解碼電路63。
軟輸出解碼電路63對(duì)應(yīng)于編碼設(shè)備2B的卷積編碼器43和多級(jí)調(diào)制映射電路44，并且，根據(jù)所謂的BCJR算法，通過MAP解碼、SOVA解碼等依次處理從交織器62提供的軟輸入信息位D34、和無存儲(chǔ)信道3的接收數(shù)據(jù)，即，輸出數(shù)據(jù)D3，以便對(duì)內(nèi)部代碼進(jìn)行軟輸出解碼。這樣，軟輸出解碼電路63輸出與編碼設(shè)備2B中的交織器42的輸出數(shù)據(jù)D22相對(duì)應(yīng)的軟輸出D31。
解交織器61對(duì)應(yīng)于編碼設(shè)備2B的交織器42，將從軟輸出解碼電路63輸出的軟輸出D31沿著相反方向重新排序成像交織器42中那樣的輸入/輸出次序，并且輸出結(jié)果。
隨后的軟輸出解碼電路64對(duì)應(yīng)于編碼設(shè)備2B的卷積編碼器41。與軟輸出解碼電路63一樣，軟輸出解碼電路64根據(jù)BCJR算法，進(jìn)行MAP解碼、SOVA解碼等，對(duì)外部代碼進(jìn)行軟輸出解碼，以便輸出硬輸出解碼數(shù)據(jù)D4。軟輸出解碼電路64進(jìn)一步生成與編碼位相對(duì)應(yīng)的后驗(yàn)概率信息D33，并且，將后驗(yàn)概率信息D33作為軟輸出輸出到交織器62。交織器62根據(jù)與編碼設(shè)備2B的交織器42中相同的次序，置換后驗(yàn)概率信息D33，并且把先驗(yàn)概率信息D34輸出到軟輸出解碼電路63。
根據(jù)如上所述的結(jié)構(gòu)，一旦接收到接收字D3，同樣地，解碼設(shè)備4B將軟輸出解碼電路63到軟輸出解碼電路64的解碼處理疊代預(yù)定次數(shù)，并且，根據(jù)通過疊代解碼獲得的軟輸出外在信息輸出解碼數(shù)據(jù)D4。
但是，這樣的SCCC和SCTCM系統(tǒng)存在的問題在于，在邏輯極限和實(shí)際性能之間存在巨大差異，因此，仍然存在改善性能的空間。
圖11和12分別顯示了SCCC和SCTCM系統(tǒng)的性能，其中，x-軸和y-軸分別表示信噪功率比(Eb/No)每位和位錯(cuò)率。SCTCM系統(tǒng)的性能是在多級(jí)調(diào)制映射電路44將信號(hào)點(diǎn)映射到如圖13所示的構(gòu)象上的情況下獲得的，其中，碼字之間的輸入距離之和，即，最小歐幾里得(Euclidean)距離是16。
如圖11所示，SCCC系統(tǒng)在大約2.0dB的信噪功率比(Eb/No)下呈現(xiàn)出所謂的瀑布現(xiàn)象。瀑布現(xiàn)象是隨著信噪功率比(Eb/No)增大，出錯(cuò)率從高達(dá)約10-1處迅速下降的現(xiàn)象。這種系統(tǒng)的代碼率的理論極限是大約0.2dB，因此，仍然存在改善性能的空間。
如圖12所示，SCTCM系統(tǒng)在大約3.4dB的信噪功率比(Eb/No)下呈現(xiàn)出瀑布現(xiàn)象。這種系統(tǒng)的代碼率的理論極限是大約2.8dB，因此，也仍然存在改善性能的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是在考慮了上述情況之后作出的，本發(fā)明的目的是提供使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)的編碼設(shè)備、編碼方法、編碼程序、解碼設(shè)備、解碼方法、和解碼程序。
為了克服如上所述的問題，本發(fā)明提供了對(duì)k位輸入數(shù)據(jù)的序列進(jìn)行串行連接編碼的編碼設(shè)備，其中，第二編碼裝置輸出數(shù)據(jù)，其中，不編碼或編碼從置換裝置輸出的p位數(shù)據(jù)的序列的一個(gè)或多位序列，以便生成有限脈沖響應(yīng)，和編碼其余位數(shù)據(jù)的序列，以便生成無限脈沖響應(yīng)，并且，置換裝置置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便第二編碼裝置加以編碼以便生成無限脈沖響應(yīng)的位序列不與另一位序列或其它位序列混合，和輸出置換數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，在編碼設(shè)備中，第二編碼裝置輸出數(shù)據(jù)，其中，不編碼或編碼從置換裝置輸出的p位數(shù)據(jù)的序列的一個(gè)或多位序列，以便生成有限脈沖響應(yīng)，和編碼其余位數(shù)據(jù)的序列，以便生成無限脈沖響應(yīng)。因此，在信噪功率比低的區(qū)域中呈現(xiàn)出瀑布現(xiàn)象。此外，置換裝置置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便第二編碼裝置加以編碼從而生成無限脈沖響應(yīng)的位序列不與另一位序列或其它位序列混合，和輸出置換數(shù)據(jù)。因此，防止了出錯(cuò)平臺(tái)的發(fā)生。從而，使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)。
并且，本發(fā)明提供了對(duì)k位輸入數(shù)據(jù)的序列進(jìn)行串行連接編碼的編碼方法，其中，第二編碼步驟包括輸出數(shù)據(jù)，其中，不編碼或編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列的一個(gè)或多位序列，以便生成有限脈沖響應(yīng)，和編碼其余位數(shù)據(jù)的序列，以便生成無限脈沖響應(yīng)，并且，置換步驟包括置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便在第二編碼步驟中編碼以生成無限脈沖響應(yīng)的位序列不與另一位序列或其它位序列混合并輸出置換數(shù)據(jù)。
因此，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，提供了使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)的編碼方法。
并且，本發(fā)明提供了使計(jì)算機(jī)執(zhí)行預(yù)定過程以對(duì)k位輸入數(shù)據(jù)的序列進(jìn)行串行連接編碼的編碼程序，其中，第二編碼步驟包括輸出數(shù)據(jù)，其中，不編碼或編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列的一個(gè)或多位序列，以便生成有限脈沖響應(yīng)，和編碼其余位數(shù)據(jù)的序列，以便生成無限脈沖響應(yīng)，并且，置換步驟包括置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便在第二編碼步驟中編碼以生成無限脈沖響應(yīng)的位序列不與另一位序列或其它位序列混合、和輸出置換數(shù)據(jù)。
因此，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，提供了使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)的編碼程序。
并且，本發(fā)明提供了解碼通過預(yù)定編碼方法生成的代碼的解碼設(shè)備。在編碼方法中，第二編碼步驟包括輸出數(shù)據(jù)，其中，不編碼或編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列的一個(gè)或多位序列，以便生成有限脈沖響應(yīng)，和編碼其余位數(shù)據(jù)的序列，以便生成無限脈沖響應(yīng)，并且，置換步驟包括置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便在第二編碼步驟中編碼以生成無限脈沖響應(yīng)的位序列不與另一位序列或其它位序列混合、和輸出置換數(shù)據(jù)。解碼設(shè)備包括第一軟輸出解碼裝置，用于與第二編碼步驟相對(duì)應(yīng)，根據(jù)軟輸入接收字和先驗(yàn)概率信息對(duì)與p位數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息進(jìn)行軟輸出解碼；與第一軟輸出解碼裝置串行連接的第一置換裝置，用于與置換步驟相對(duì)應(yīng)，置換與p位數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息和輸出置換數(shù)據(jù)；與第一置換裝置串行連接的第二軟輸出解碼裝置，用于與第一編碼步驟相對(duì)應(yīng)，根據(jù)從第一置換裝置輸出的外在信息對(duì)與k位輸入數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息和后驗(yàn)概率信息進(jìn)行軟輸出解碼；和第二置換裝置，用于置換后驗(yàn)概率信息和輸出先驗(yàn)概率信息。
因此，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，提供了使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)的解碼設(shè)備。
并且，本發(fā)明提供了解碼通過預(yù)定編碼方法生成的代碼的解碼方法。在編碼方法中，第二編碼步驟包括輸出數(shù)據(jù)，其中，不編碼或編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列的一個(gè)或多位序列，以便生成有限脈沖響應(yīng)，和編碼其余位數(shù)據(jù)的序列，以便生成無限脈沖響應(yīng)，并且，置換步驟包括置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便在第二編碼步驟中編碼以生成無限脈沖響應(yīng)的位序列不與另一位序列或其它位序列混合、和輸出置換數(shù)據(jù)。解碼方法包括第一軟輸出解碼步驟，與第二編碼步驟相對(duì)應(yīng)，根據(jù)軟輸入接收字和先驗(yàn)概率信息對(duì)與p位數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息進(jìn)行軟輸出解碼；與第一軟輸出解碼步驟串行連接的第一置換步驟，與置換步驟相對(duì)應(yīng)，置換與p位數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息和輸出置換數(shù)據(jù)；與第一置換步驟串行連接的第二軟輸出解碼步驟，與第一編碼步驟相對(duì)應(yīng)，根據(jù)在第一置換步驟中置換的外在信息對(duì)與k位輸入數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息和后驗(yàn)概率信息進(jìn)行軟輸出解碼；和第二置換步驟，置換后驗(yàn)概率信息和輸出先驗(yàn)概率信息。
因此，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，提供了使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)的解碼方法。
并且，本發(fā)明提供了使計(jì)算機(jī)執(zhí)行預(yù)定過程以解碼通過預(yù)定編碼方法生成的代碼的解碼程序。在編碼方法中，第二編碼步驟包括輸出數(shù)據(jù)，其中，不編碼或編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列的一個(gè)或多位序列，以便生成有限脈沖響應(yīng)，和編碼其余位數(shù)據(jù)的序列，以便生成無限脈沖響應(yīng)，并且，置換步驟包括置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便在第二編碼步驟中編碼以生成無限脈沖響應(yīng)的位序列不與另一位序列或其它位序列混合并輸出置換數(shù)據(jù)。預(yù)定過程包括第一軟輸出解碼步驟，與第二編碼步驟相對(duì)應(yīng)，根據(jù)軟輸入接收字和后驗(yàn)概率信息對(duì)與p位數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息進(jìn)行軟輸出解碼；與第一軟輸出解碼步驟串行連接的第一置換步驟，與置換步驟相對(duì)應(yīng)，置換與p位數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息和輸出置換數(shù)據(jù)；與第一置換步驟串行連接的第二軟輸出解碼步驟，與第一編碼步驟相對(duì)應(yīng)，根據(jù)在第一置換步驟中置換的外在信息對(duì)與k位輸入數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息和后驗(yàn)概率信息進(jìn)行軟輸出解碼；和第二置換步驟，置換后驗(yàn)概率信息和輸出先驗(yàn)概率信息。
因此，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，提供了使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)的解碼程序。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的SCCC數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)的方塊圖；圖2是如圖1所示的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)中編碼設(shè)備的方塊圖；圖3是如圖2所示的編碼設(shè)備的卷積編碼器5的方塊圖；圖4是如圖2所示的編碼設(shè)備的交織器6的方塊圖；圖5是如圖2所示的編碼設(shè)備的卷積編碼器7的方塊圖；圖6是如圖1所示的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)中解碼設(shè)備的方塊圖；圖7是現(xiàn)有技術(shù)的SCTCM數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)中編碼設(shè)備的方塊圖；圖8是如圖7所示的編碼設(shè)備的卷積編碼器41的方塊圖；圖9是如圖7所示的編碼設(shè)備的卷積編碼器43的方塊圖；圖10是與如圖7所示的編碼設(shè)備相對(duì)應(yīng)的解碼設(shè)備的方塊圖；圖11是顯示如圖1所示的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)的特性的特性曲線圖；圖12是顯示如圖7所示的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)的特性的特性曲線圖；圖13是顯示呈現(xiàn)出如圖12所示的特性的映射構(gòu)象(constellation)的特性曲線圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)的方塊圖；圖15是如圖14所示的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)中編碼設(shè)備的方塊圖；圖16是顯示如圖14所示的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)的特性的特性曲線圖；圖17是顯示呈現(xiàn)出如圖16所示的特性曲線圖的映射構(gòu)象的特性曲線圖；圖18是顯示如圖14所示的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)的特性的特性曲線圖；圖19是如圖15所示的卷積編碼器105的方塊圖；圖20是如圖15所示的交織器106的方塊圖；圖21是如圖15所示的卷積編碼器107的方塊圖；圖22是如圖14所示的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)中解碼設(shè)備的方塊圖；圖23是如圖22所示的解碼設(shè)備的軟輸出解碼電路143的方塊圖；圖24是如圖22所示的解碼設(shè)備的軟輸出解碼電路145的方塊圖；圖25是顯示在與圖18中的那些不同的條件下數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)的特性的特性曲線圖；圖26是顯示呈現(xiàn)出如圖25所示的特性曲線圖的映射構(gòu)象的特性曲線圖；
圖27是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)中編碼設(shè)備的方塊圖；圖28是顯示利用如圖27所示的編碼設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)的特性的特性曲線圖；圖29是顯示利用如圖27所示的編碼設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)的特性的特性曲線圖；圖30是如圖27所示編碼設(shè)備的卷積編碼器207的方塊圖；圖31是顯示利用如圖27所示的編碼設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)的特性的特性曲線圖；圖32是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)部編碼器的方塊圖；圖33是與如圖32所示內(nèi)部編碼器不同的根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)內(nèi)部編碼器的方塊圖；圖34是另一個(gè)示范性交織器的方塊圖；圖35是與如圖34所示交織器不同的又一個(gè)示范性交織器的方塊圖；圖36是顯示圖35中的交織的圖表；和圖37是顯示計(jì)算機(jī)實(shí)施例的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照可應(yīng)用的附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(1)第一實(shí)施例(1-1)第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖14是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)的方塊圖。在數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)101中，編碼設(shè)備102根據(jù)SCTCM方案，對(duì)數(shù)字信息D101進(jìn)行串行連接卷積編碼，并且通過有噪聲無存儲(chǔ)信道103將編碼輸出D102發(fā)送到接收器，然后，接收器中的解碼設(shè)備104解碼發(fā)送的輸出D103。
圖15是顯示編碼設(shè)備102的結(jié)構(gòu)的方塊圖。在編碼設(shè)備102中，用作第一編碼裝置的外部代碼卷積編碼器105以代碼率k/p卷積編碼數(shù)字信息D101，然后，用作置換裝置的交織器106交織輸出數(shù)據(jù)D105。用作第二編碼裝置的內(nèi)部代碼卷積編碼器107以代碼率p/n進(jìn)一步卷積編碼所得數(shù)據(jù)，然后，多級(jí)調(diào)制映射電路1088PSK調(diào)制和輸出所得數(shù)據(jù)。因此，最后，編碼設(shè)備102以代碼率k/n進(jìn)行串行連接卷積編碼，生成n位編碼數(shù)據(jù)的序列D107。將n個(gè)序列的n位映射到編碼發(fā)送碼元上，然后輸出它。在本實(shí)施例中，k、p、和n分別被設(shè)置成2、3、和3。
也就是說，編碼設(shè)備102的卷積編碼器105接收兩位輸入數(shù)據(jù)的序列D101，并且進(jìn)行外部編碼，以輸出三位輸出數(shù)據(jù)的序列D105。
卷積編碼器107從交織器106接收三位輸入數(shù)據(jù)的序列D106，并且進(jìn)行內(nèi)部編碼，以輸出三位輸出數(shù)據(jù)的序列D107。在這個(gè)處理中，卷積編碼器107對(duì)構(gòu)成輸入數(shù)據(jù)D106的p位序列的至少一個(gè)不進(jìn)行卷積編碼；而是，它把這位序列用作有限脈沖響應(yīng)(下文稱為FIR)代碼，而將其余序列用作供遞歸系統(tǒng)性卷積編碼用的無限脈沖響應(yīng)(下文稱為IIR)代碼。
因此，在本實(shí)施例中，在從交織器106輸出的p位數(shù)據(jù)的序列中，不編碼或編碼一個(gè)或多位序列，以便生成隨后輸出的有限脈沖響應(yīng)，而編碼其余位數(shù)據(jù)的序列，以便生成隨后輸出的無限脈沖響應(yīng)。
正如代表信噪功率比(Eb/No)每位和位錯(cuò)率之間的關(guān)系、如圖16所示的性能曲線所指的那樣，與如圖11所示的性能曲線相比，編碼設(shè)備102在信噪功率比(Eb/No)比現(xiàn)有技術(shù)中的信噪功率比(Eb/No)低的區(qū)域中呈現(xiàn)出所謂的瀑布現(xiàn)象。
如圖16所示的特性是在應(yīng)用上面參照?qǐng)D7所述的交織器42，而不是應(yīng)用交織器106，分別利用通過如下方程給出的生成度量G0和GI進(jìn)行外部編碼和內(nèi)部編碼，和由多級(jí)調(diào)制映射電路108將信號(hào)點(diǎn)映射到如圖17所示的構(gòu)象上的情況下獲得的，其中，最小歐幾里得距離之和是12GO=1D1+DD211+D+D2---(1)]]>GI=100011/(1+D)011/(1+D)---(2)]]>從如圖16所示的性能曲線可以看出，在信噪功率比(Eb/No)低的區(qū)域中呈現(xiàn)出瀑布現(xiàn)象；但是，特性曲線的梯度在大約10-3的位錯(cuò)率下發(fā)生改變，呈現(xiàn)出信噪功率比(Eb/No)的增大引起的出錯(cuò)率下降中途變慢的現(xiàn)象(出錯(cuò)平臺(tái)現(xiàn)象)。
考慮到這一點(diǎn)，編碼設(shè)備102的交織器106交織位序列，以便卷積編碼器107中IIR代碼的位序列不與其余的序列相混合，從而抑制了出錯(cuò)平臺(tái)現(xiàn)象的發(fā)生。
如圖17所示的映射構(gòu)象表明，進(jìn)行這樣的映射，以便使發(fā)送碼元之間的歐幾里得距離達(dá)到最小的輸出碼字之間的漢明(Hamming)距離小于其它碼字之間的距離，并且，在外部編碼中，輸出加以編碼使輸出碼字之間的最小距離大的數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，這也有助于使瀑布現(xiàn)象發(fā)生在信噪功率比(Eb/No)低的區(qū)域中。
可以認(rèn)為，出現(xiàn)出錯(cuò)平臺(tái)是因?yàn)橥獠拷豢棿a的所有權(quán)重在內(nèi)部編碼中未被編碼的概率，即，在本例中，其最小權(quán)重是“4”的外部代碼的所有權(quán)重在卷積編碼器107沒有任何卷積運(yùn)算的情況下按原樣輸出的概率是(1/3)4。在技術(shù)上一般都知道，如果編碼設(shè)備對(duì)三位序列進(jìn)行內(nèi)部編碼，外部代碼的權(quán)重不是集中的。
因此，如果不把外部代碼的所有權(quán)重作為FIR代碼輸入到卷積編碼器107，可以認(rèn)為，出錯(cuò)平臺(tái)的出現(xiàn)受到抑制。在這種情況下，交織器106可能具有各種各樣的配置，例如，其中逐個(gè)地交織數(shù)據(jù)的位，與FIR代碼分開地交織數(shù)據(jù)的位等。舉例來說，這里假設(shè)逐個(gè)地交織輸入數(shù)據(jù)的三位序列。正如圖18所示的那樣，與圖16相比，可以抑制出錯(cuò)平臺(tái)的出現(xiàn)。與如圖16所示的特性不同，如圖18所示的特性是在交織器106逐個(gè)地交織輸入數(shù)據(jù)的三位序列的情況下獲得的。
正如這條性能曲線所指的那樣，與如圖11所示的那條性能曲線相比，瀑布現(xiàn)象呈現(xiàn)在信噪功率比(Eb/No)比現(xiàn)有技術(shù)中低的區(qū)域中，并且，沒有出現(xiàn)出錯(cuò)平臺(tái)，使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)。
圖19是顯示編碼設(shè)備102的卷積編碼器105的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方塊圖。在卷積編碼器105中，異或電路111確定輸入數(shù)據(jù)D101(即，D11和D12)的異或，并且，通過移位寄存器112將異或電路111的結(jié)果輸入到異或電路113。異或電路113確定這個(gè)結(jié)果和輸入數(shù)據(jù)D101的位序列D11的異或。通過移位寄存器114將異或電路113的結(jié)果輸入到異或電路115。異或電路115確定異或電路113的結(jié)果和輸入數(shù)據(jù)D101的兩位序列D11和D12的異或，生成位序列D53。卷積編碼器105輸出位序列D53和輸入數(shù)據(jù)D101的兩位序列D11和D12(即，D51和D52)，從而進(jìn)行代碼率2/3的卷積編碼。
在編碼設(shè)備102中，通過交織器106將所得三位序列D51-D53的兩位序列D51和D52輸入到卷積編碼器107的IIR-代碼側(cè)，并且將兩位序列D51和D52的最小漢明距離設(shè)置成2。這也有助于使瀑布現(xiàn)象發(fā)生在信噪功率比Eb/No低的區(qū)域中。將最小漢明距離設(shè)置成2或更大，尤其，將最小漢明距離設(shè)置成2，以便減少呈現(xiàn)出瀑布現(xiàn)象的信噪功率比Eb/No在技術(shù)上被認(rèn)為是經(jīng)驗(yàn)法則。這種經(jīng)驗(yàn)法則也可應(yīng)用在本實(shí)施例中。
圖20是交織器106的方塊圖。在交織器106中，為從卷積編碼器105輸出的三位序列D51-D53分別配備交織器106A-106C，和交織器106A-106C逐個(gè)地交織各自的序列，以便卷積編碼器107中IIR代碼的序列不與其余序列相混合。除了按需要，將不同置換位置信息記錄在置換數(shù)據(jù)ROM 121A-121C中之外，交織器106A-106C具有相同的結(jié)構(gòu)。因此，將描述交織器106A，而給予交織器106B和106C的部件以相同的標(biāo)號(hào)，并且省略對(duì)它們的描述。記錄在置換數(shù)據(jù)ROM 121A-121C中的置換位置信息按需要，具有不同的設(shè)置，以便交織器106進(jìn)行這樣的置換，使得不與其它位序列相關(guān)地輸出輸入數(shù)據(jù)的相同位序列，其中，以相同的次序置換所有序列或一些序列，或者，以不同次序置換所有序列。
在交織器106A中，將卷積編碼器105的輸出數(shù)據(jù)D105的相應(yīng)位序列D51臨時(shí)存儲(chǔ)在輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器122A中，然后，將它輸入到隨后的數(shù)據(jù)置換電路123A。數(shù)據(jù)置換電路123A根據(jù)記錄在置換數(shù)據(jù)ROM 121A中的數(shù)據(jù)置換位置信息，置換來自輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器122a的輸出數(shù)據(jù)的次序，并且輸出結(jié)果。將數(shù)據(jù)置換電路123A的輸出數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在隨后的輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器124A，然后，輸出它。以預(yù)定數(shù)據(jù)量為單位進(jìn)行一系列從輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器122A到數(shù)據(jù)置換電路123A的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)置換電路123A的數(shù)據(jù)置換、和從數(shù)據(jù)置換電路123A到輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器124A的數(shù)據(jù)傳輸。
圖21是卷積編碼器107的方塊圖。在卷積編碼器107中，在構(gòu)成交織器106的輸出數(shù)據(jù)D106的三位序列D61-D63當(dāng)中，將指定給IIR代碼的兩位序列D62和D63輸入到異或電路131，以確定輸入位序列和移位寄存器132的輸出數(shù)據(jù)的異或，并且使所得異或結(jié)果反饋到移位寄存器132。卷積編碼器107向隨后的多級(jí)調(diào)制映射電路108輸出未指定給IIR代碼的、三位序列D61-D63的位序列D61(即，D71)、指定給IIR代碼的兩位序列D62和D63的序列D62(即，D72)、和經(jīng)過異或的位序列D73。因此，卷積編碼器107輸出未編碼的位序列D61、和被編碼成IIR代碼的其余兩個(gè)序列，從而進(jìn)行代碼率3/3的卷積編碼。
多級(jí)調(diào)制映射電路108以，例如，8PSK調(diào)制，將從卷積編碼器107輸出的編碼數(shù)據(jù)D107映射到發(fā)送碼元上。在這種情況下，多級(jí)調(diào)制映射電路108將從卷積編碼器107輸出的3-位編碼數(shù)據(jù)D71-D73映射到發(fā)送碼元上，以生成單個(gè)編碼發(fā)送碼元。
于是，最后，編碼設(shè)備102在滿足交織器106和內(nèi)部代碼卷積編碼器107如上所述的要求的同時(shí)，以代碼率2/3編碼輸入數(shù)據(jù)D101，并且通過噪聲無存儲(chǔ)信道103將所得數(shù)據(jù)D107發(fā)送到接收器。
在處理過程中，多級(jí)調(diào)制映射電路108以2n-級(jí)調(diào)制，即，8PSK調(diào)制，將n位數(shù)據(jù)的序列的n位映射到一個(gè)發(fā)送碼元上。這也改善了出錯(cuò)率。
圖22是顯示接收器中解碼設(shè)備104的方塊圖。解碼設(shè)備104包括通過解交織器141和交織器142連接分別解碼內(nèi)部代碼和外部代碼的軟輸出解碼電路143和145。在解碼設(shè)備104中，將來自無存儲(chǔ)信道103的數(shù)據(jù)D103作為8PSK調(diào)制下的I-輸出Q-輸出軟輸入輸入到解碼內(nèi)部代碼的軟輸出解碼電路143。
軟輸出解碼電路143對(duì)應(yīng)于編碼設(shè)備102的卷積編碼器107。如圖23所示，MAP解碼器146根據(jù)BCJR算法，進(jìn)行最大后驗(yàn)概率解碼，并且，由減法器147-149處理解碼結(jié)果。一旦接收到軟輸入接收字D103和對(duì)應(yīng)于卷積編碼器107的輸入數(shù)據(jù)146的來自交織器142的3-序列先驗(yàn)概率信息D110(即，D101-D103)，MAP解碼器146就根據(jù)BCJR算法，進(jìn)行MAP解碼，以生成與先驗(yàn)概率信息D110對(duì)應(yīng)的后驗(yàn)概率信息D111。在軟輸出解碼電路143中，減法器147-149確定后驗(yàn)概率信息D111和相應(yīng)先驗(yàn)概率信息D110之間的差值D112(即，D121-D123)。軟輸出解碼電路143將差值D112(即，D121-D123)輸出到隨后的解交織器141，作為與接收字D103的信息位相對(duì)應(yīng)的外在信息。
更具體地說，設(shè)u是信息位，c是編碼位，和y是接收字D103。將通過如下方程給出的先驗(yàn)概率信息D110(L(u))輸入到軟輸出解碼電路143中的MAP解碼器146L(u)=logP(u=1)P(u=0)---(3)]]>
其中，P(u＝1)表示信息位u是1的概率，和P(u＝0)表示信息位u是0的概率。因此，將用自然對(duì)數(shù)表達(dá)的和不受代碼約束條件影響的先驗(yàn)概率信息D110(L(u))、和接收字D103輸入到MAP解碼器146。
根據(jù)先驗(yàn)概率信息D110(L(u))和接收字D103，MPA解碼器146生成通過如下方程給出的后驗(yàn)概率信息D111(L*(u))L*(u)=logP(u=1|y)P(u=0|y)---(4)]]>其中，P(u＝1|y)表示當(dāng)接收到接收字D103(y)時(shí)，信息位u是“1”的概率，和P(u＝0|y)表示當(dāng)接收到接收字D103(y)時(shí)，信息位u是0的概率。
因此，軟輸出解碼電路143生成用自然對(duì)數(shù)表達(dá)和遵從如下列方程給出的代碼約束條件的后驗(yàn)概率信息D111(L*(u))。后驗(yàn)概率信息D111(L*(u))也被稱為對(duì)數(shù)似然比，表示當(dāng)接收到接收字D103(y)時(shí)，信息位u的似然性。因此，軟輸出解碼電路143利用減法器147-149確定差值，并且把通過如下方程給出的外在信息D112(Le(u))輸出到解交織器141Le(u)＝L*(u)-L(u) (5)解交織器141被配置成與編碼設(shè)備102的交織器106相對(duì)應(yīng)。解交織器141根據(jù)與交織器106的輸入/輸出特性相反的輸入/輸出特性解交織軟輸出外在信息D112，并且輸出與接收器102中的交織器106的輸入數(shù)據(jù)D105相對(duì)應(yīng)的軟輸出外在信息D113。
軟輸出解碼電路145被配置成與編碼設(shè)備102的卷積編碼器105相對(duì)應(yīng)。如圖24所示，在軟輸出解碼電路145中，將從解交織器141輸出的軟輸入先驗(yàn)概率信息D113輸入到MAP解碼器151。MAP解碼器151進(jìn)一步接收與值0的信息位相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)軟值先后驗(yàn)概率信息D114(D141和D142)。MAP解碼器151根據(jù)BCJR算法，進(jìn)行MAP解碼，以生成與值0的信息位相對(duì)應(yīng)的后驗(yàn)概率信息D115(即，D151和D152)和與先驗(yàn)概率信息D113(即，D131-D133)相對(duì)應(yīng)的后驗(yàn)概率信息D116(即，D161-D163)。
在軟輸出解碼電路145中，將與先驗(yàn)概率信息D113(即，D131-D133)相對(duì)應(yīng)的后驗(yàn)概率信息D116(即，D161-D163)輸入到減法器152-154，以確定后驗(yàn)概率信息D116(即，D161-D163)和相應(yīng)先驗(yàn)概率信息D113(即，D131-D133)之間的差值。因此，軟輸出解碼電路145獲得與先驗(yàn)概率信息D113(即，D131-D133)相對(duì)應(yīng)的軟值外在信息D117(即，D171-D173)，并且將它輸出到交織器142。
交織器142(參見圖22)以與編碼設(shè)備102的交織器106相同的方式，交織從軟輸出解碼電路145輸出的軟輸入外在信息D117，以生成先驗(yàn)概率信息110，并且將先驗(yàn)概率信息110輸出到軟輸出解碼電路143。
在軟輸出解碼電路145中，還將與值0的信息位相對(duì)應(yīng)的后驗(yàn)概率信息D115(即，D151和D152)輸入到減法器155和156，以確定后驗(yàn)概率信息D115(即，D151和D152)和相應(yīng)先驗(yàn)概率信息D114(即，D141和D142)之間的相減值。因此，輸出兩個(gè)軟值的外在信息D118(即，D181和D182)。
更具體地說，設(shè)u是信息位，和c是編碼位。將分別通過如下方程給出的先驗(yàn)概率信息D114(L(u))和D113(L(c))輸入到軟輸出解碼電路145中的MAP解碼器151(u)=logP(u=1)P(u=0)---(6)]]>和L(c)=logP(c=1)P(c=0)---(7)]]>其中，P(u＝1)表示信息位u是1的概率，P(u＝0)表示信息位u是0的概率，P(c＝1)表示編碼位c是1的概率，和P(u＝0)表示編碼位c是0的概率。
因此，將用自然對(duì)數(shù)表達(dá)和遵從代碼約束條件的先驗(yàn)概率信息D114(L(u))、和用自然對(duì)數(shù)表達(dá)和遵從代碼約束條件的先驗(yàn)概率信息D113(L(c))輸入到MAP解碼器151。在方程(6)和(7)中，省略了右側(cè)的代碼約束條件。因?yàn)樾畔⑽籾是“0”或“1”的概率是1/2，所以先驗(yàn)概率信息D141(L(u))是“0”。
根據(jù)先驗(yàn)概率信息D114(L(u))、和D113(L(c))，MPA解碼器151生成分別通過如下方程給出的后驗(yàn)概率信息D115(L*(u))和D116(L*(c))L*(u)=logP(u=1)P(u=0)---(8)]]>和L*(c)=logP(c=1)P(c=0)---(9)]]>因此，軟輸出解碼電路145生成用自然對(duì)數(shù)表達(dá)和遵從代碼約束條件的后驗(yàn)概率信息D115(L*(u))和D116(L*(c))。后驗(yàn)概率信息D115(L*(u))和D116(L*(c))也被稱為對(duì)數(shù)似然比，分別表示信息位u和編碼位c的似然性。在方程(8)和(9)中，省略了右側(cè)的代碼約束條件。
因此，軟輸出解碼電路145根據(jù)減法器152-156確定的差值，確定通過如下方程給出的外在信息D118(Le(u))和D117(Le(c))，并且把結(jié)果輸出到解交織器142和二進(jìn)制化電路161(參見圖22)Le(u)＝L*(u)-L(u)(10)和Le(c)＝L*(c)-L(c)(11)與信息位c相對(duì)應(yīng)的先驗(yàn)概率信息D114是“0”，因此，可以從軟輸出解碼電路145中除去減法器155和156。
根據(jù)如上所述的結(jié)構(gòu)，一旦接收到接收字D103，解碼設(shè)備104將軟輸出解碼電路143到軟輸出解碼電路145的解碼處理疊代預(yù)定次數(shù)(例如，幾次到數(shù)十次)，并且，由二進(jìn)制化電路161處理所得的軟輸出外在信息D118。二進(jìn)制化電路161將從軟輸出解碼電路145輸出的軟輸出外在信息D118二進(jìn)制化，并且輸出硬輸出解碼數(shù)據(jù)D104。于是，在解碼設(shè)備104中，分別與編碼設(shè)備102的卷積編碼器107和105相對(duì)應(yīng)的軟輸出解碼電路143和145疊代處理接收字，以便將高解碼復(fù)雜度代碼分解成可供處理的低復(fù)雜度代碼，從而由于軟輸出解碼電路143和145之間的交互而不斷改善特性。
(1-2)第一實(shí)施例的操作在如上所述的結(jié)構(gòu)中，在數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)101(參見圖14)中，由發(fā)送器中的編碼設(shè)備102編碼和8PSK調(diào)制發(fā)送數(shù)據(jù)D102，然后，通過無存儲(chǔ)信道103將發(fā)送數(shù)據(jù)D102發(fā)送到接收器，由接收器中的解碼設(shè)備104解碼數(shù)據(jù)D102。
在編碼設(shè)備102(參見圖15)中，用作第一編碼裝置的外部代碼卷積編碼器105以代碼率2/3編碼數(shù)據(jù)D102，然后交織器106置換它。用作第二編碼裝置的內(nèi)部代碼卷積編碼器107以代碼率3/3編碼所得數(shù)據(jù)，然后多級(jí)調(diào)制映射電路108將它映射到然后輸出的發(fā)送碼元上。
在數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)101中，在這個(gè)第二編碼處理過程中，編碼三位序列當(dāng)中的兩位序列，以便生成然后輸出的無限脈沖響應(yīng)，和不編碼或編碼其余的一個(gè)序列，以便生成隨后輸出的有限脈沖響應(yīng)。因此，如圖16所示，與圖11相比，所謂的瀑布現(xiàn)象呈現(xiàn)在比現(xiàn)有技術(shù)中低的信噪功率比(Eb/No)中，使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)。
此外，由交織器106加擾有關(guān)無限脈沖響應(yīng)的序列和其它序列，以便不相互混合，并且進(jìn)行如上所述的第二編碼處理。如圖18所示，與圖16相比，抑制了信噪功率比(Eb/No)的增大引起的出錯(cuò)率下降中途變慢的現(xiàn)象(出錯(cuò)平臺(tái)現(xiàn)象)。
圖25是顯示數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)101的性能曲線的特性曲線圖。在圖25中，L1表示如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)的特性，和L2表示根據(jù)本實(shí)施例的系統(tǒng)的特性。如圖25所示的特性是在分別利用通過如下方程給出的生成度量GO和GI進(jìn)行外部編碼和內(nèi)部編碼的情況下獲得的。在多級(jí)調(diào)制映射中，將信號(hào)點(diǎn)映射到如圖26所示的構(gòu)象上。
GO=1D1+DD+D211+D2---(12)]]>
GI=10001D/(1+D+D2)011/(1+D+D2)---(13)]]>從圖25可以看出，即使生成(generator)度量GO和GI發(fā)生改變，性能也得到改善。交織器106的置換范圍越寬，瀑布區(qū)中性能曲線的梯度就越大，導(dǎo)致低的出錯(cuò)平臺(tái)。
在本例中，映射n位數(shù)據(jù)的序列，以便使發(fā)送碼元之間的歐幾里得距離達(dá)到最小的輸出碼字之間的漢明距離大于其它碼字之間的距離。因此，第一編碼裝置輸出加以編碼以便輸出碼字之間的最小距離小的p位數(shù)據(jù)的序列。與上面參照?qǐng)D17所述的情況一樣，這也有助于瀑布現(xiàn)象呈現(xiàn)在信噪功率比(Eb/No)低的區(qū)域中。
此外，在本實(shí)施例中，以如上所述的方式進(jìn)行交織和內(nèi)部編碼，以便分別以代碼率k/(k+1)(k是任意自然數(shù))和1實(shí)現(xiàn)外部代碼和內(nèi)部代碼的編碼，從而使利用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)保持高達(dá)k/(k+1)的最后代碼率成為可能。
解碼設(shè)備104包括相互連接的軟輸出解碼電路143和145。軟輸出解碼電路143和145處理和解碼通過編碼設(shè)備102的處理發(fā)送的數(shù)據(jù)D103。因此，利用基本上與現(xiàn)有技術(shù)相同規(guī)模的電路就可以取得高性能。
在如上所述的基本結(jié)構(gòu)的編碼設(shè)備102中，外部代碼卷積編碼器105(參見圖19)編碼依次輸入的數(shù)據(jù)D101。同時(shí)，以2的最小漢明距離編碼要為無限脈沖響應(yīng)提供的輸出數(shù)據(jù)。因此，可以最有效地編碼輸入數(shù)據(jù)D101的兩位序列，并且，可以充分地防止出錯(cuò)率的變差。可以以2或更大的最小漢明距離編碼輸入數(shù)據(jù)D101的兩位序列。在這種情況下，也可以充分地防止出錯(cuò)率的變差。
在代碼率為k/p和p/n的編碼中，為無限脈沖響應(yīng)提供k個(gè)或更多位序列，具體地說，在本實(shí)施例中，在代碼率為p/n＝3/3(＝1)的編碼中，為無限脈沖響應(yīng)提供k位序列。因此，最后代碼率不高，并且充分地改善了出錯(cuò)率。
在交織器106(參見圖20)進(jìn)行的隨后交織中，由每一個(gè)置換一位序列的數(shù)個(gè)電路塊(交織器106A-106C)置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便有關(guān)無限脈沖響應(yīng)的位序列不與其它位序列相混合，從而允許屬于同一輸入位數(shù)據(jù)的序列屬于同一輸出位序列。將置換數(shù)據(jù)輸出到編碼器107。
在編碼設(shè)備102中，取決于發(fā)送數(shù)據(jù)的特征等，可以修改存儲(chǔ)在置換數(shù)據(jù)ROM 121A-121C中的、用于交織器106A-106C的置換次序的設(shè)置，并且可以靈活地改變系統(tǒng)配置。也就是說，確定這樣的設(shè)置，使屬于同一輸入位數(shù)據(jù)的序列屬于同一輸出位序列，和以隨序列而不同的次序置換數(shù)據(jù)，或以在所有序列上或在一些序列上相同的次序置換數(shù)據(jù)；要不然，以在各個(gè)序列上隨機(jī)的次序置換數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)配置。
隨后的內(nèi)部代碼卷積編碼器107(參見圖21)輸出加以編碼以便生成無限脈沖響應(yīng)的兩位序列、和不加以編碼的其余一位序列。然后，多級(jí)調(diào)制映射電路108把這些位序列映射到發(fā)送碼元上，并且輸出結(jié)果。
在一系列操作中，在本實(shí)施例中，這些序列是這樣被映射的，使發(fā)送碼元之間的歐幾里得距離達(dá)到最小的輸出碼字之間的漢明距離小于其它碼字之間的距離，并且，在外部編碼中，輸出加以編碼使輸出碼字之間的最小距離大的數(shù)據(jù)?？蛇x地，映射n位數(shù)據(jù)的序列，以便發(fā)送碼元之間的歐幾里得距離達(dá)到最小的輸出碼字之間的漢明距離小于其它碼字之間的距離，并且，在外部編碼中，輸出加以編碼使輸出碼字之間的最小距離小的數(shù)據(jù)。這也使瀑布現(xiàn)象可以呈現(xiàn)在信噪功率比(Eb/No)低的區(qū)域中，導(dǎo)致性能改善。
(1-3)第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)如上所述的結(jié)構(gòu)，在作為內(nèi)部編碼的第二編碼中，輸出不加以編碼或加以編碼以便生成有限脈沖響應(yīng)的序列和加以編碼以便生成無限脈沖響應(yīng)的序列，并且，在第二編碼之前的交織中，置換這些序列以便不相互混合。因此，實(shí)現(xiàn)了使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)的SCTCM編碼設(shè)備和編碼方法。
此外，將所得n位數(shù)據(jù)的序列映射到發(fā)送碼元上，從而實(shí)現(xiàn)使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)的SCTCM編碼設(shè)備和編碼方法。
此外，與這樣的編碼相對(duì)應(yīng)，利用軟輸出解碼電路、解交織器、和交織器進(jìn)行解碼，從而實(shí)現(xiàn)使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)的解碼設(shè)備和解碼方法。
提供給第二編碼裝置的無限脈沖響應(yīng)方的位序列是以2或更大的最小漢明距離輸出的?？蛇x地，可以以2的最小漢明距離輸出提供給第二編碼裝置的無限脈沖響應(yīng)方的位序列。因此，可以最有效地編碼整個(gè)數(shù)據(jù)，并且，可以充分地防止出錯(cuò)率的變差。
(2)第二實(shí)施例圖27是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)中編碼設(shè)備的方塊圖。在數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)中，編碼設(shè)備202根據(jù)SCCC方案對(duì)數(shù)字信息D201進(jìn)行串行連接卷積編碼，并且，通過有噪聲無存儲(chǔ)信道將編碼輸出D204發(fā)送到接收器，然后，接收器中的解碼設(shè)備解碼發(fā)送的輸出。
在編碼設(shè)備202中，用作第一編碼裝置的外部代碼卷積編碼器205以代碼率k/p卷積編碼數(shù)字信息D101，然后，交織器206交織輸出數(shù)據(jù)D205。用作第二編碼裝置的內(nèi)部代碼卷積編碼器207以代碼率p/n進(jìn)一步卷積編碼所得數(shù)據(jù)，然后，將其輸出到無存儲(chǔ)信道。因此，最后，編碼設(shè)備202以代碼率k/n進(jìn)行串行連接卷積編碼，生成n位編碼數(shù)據(jù)的序列的。在本實(shí)施例中，k、p、和n分別被設(shè)置成1、2、和2。
在這個(gè)處理過程中，在編碼設(shè)備202中，內(nèi)部代碼卷積編碼器207不對(duì)輸入數(shù)據(jù)D206的p位序列的至少一個(gè)進(jìn)行卷積編碼；而是，它將這位序列用作FIR代碼，而將其余序列用作供遞歸系統(tǒng)性卷積編碼用的IIR代碼。
因此，正如代表信噪功率比(Eb/No)每位和位錯(cuò)率之間的關(guān)系、如圖28所示的性能曲線所指的那樣，編碼設(shè)備202在信噪功率比(Eb/No)比現(xiàn)有技術(shù)中的信噪功率比(Eb/No)低的區(qū)域中呈現(xiàn)出所謂的瀑布現(xiàn)象。
如圖28所示的特性是在應(yīng)用上面參照?qǐng)D2所述的交織器6，而不是應(yīng)用交織器206，和利用通過如下方程給出的生成度量GO和GI進(jìn)行外部編碼和內(nèi)部編碼的情況下獲得的 GI=1001/(1+D+D2)---(15)]]>從如圖28所示的性能曲線可以看出，在信噪功率比(Eb/No)低的區(qū)域中呈現(xiàn)出瀑布現(xiàn)象；但是，特性曲線的梯度在大約10-3的位錯(cuò)率下發(fā)生改變，呈現(xiàn)出出錯(cuò)平臺(tái)現(xiàn)象。
考慮到這一點(diǎn)，編碼設(shè)備202的交織器106交織位序列，以便卷積編碼器207中IIR代碼的位序列不與其余的序列相混合，從而抑制了出錯(cuò)平臺(tái)的出現(xiàn)。
在本實(shí)施例中，可以認(rèn)為，出現(xiàn)出錯(cuò)平臺(tái)是因?yàn)橥獠拷豢棿a的所有權(quán)重在內(nèi)部編碼中未被編碼的概率，即，在本例中，在卷積編碼器207沒有任何卷積運(yùn)算的情況下其最小權(quán)重是“5”的外部代碼的所有權(quán)重按原樣輸出的概率是(1/3)5。
因此，如果不把外部代碼的所有權(quán)重作為FIR代碼輸入到卷積編碼器207，可以認(rèn)為，出錯(cuò)平臺(tái)的出現(xiàn)受到抑制。在這種情況下，交織器206可能具有各種各樣的配置，例如，其中逐個(gè)地交織數(shù)據(jù)的位，與FIR代碼分開地交織數(shù)據(jù)的位等。如果逐個(gè)地交織輸入數(shù)據(jù)的兩位序列，正如圖29所示的那樣，與圖28相比，可以抑制出錯(cuò)平臺(tái)的出現(xiàn)。
從這條性能曲線可以看出，瀑布現(xiàn)象呈現(xiàn)在與現(xiàn)有技術(shù)相比信噪功率比(Eb/No)低的區(qū)域中，并且，甚至在高位錯(cuò)率下也不會(huì)出現(xiàn)出錯(cuò)平臺(tái)，使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)。
更具體地說，可以通過上面參照?qǐng)D3所述的卷積編碼器5實(shí)現(xiàn)編碼設(shè)備202的外部代碼卷積編碼器205?？梢砸耘c上面參照?qǐng)D20所述的結(jié)構(gòu)相似的方式配置交織器206，也就是說，將交織器指定給每個(gè)序列。
另一方面，內(nèi)部代碼卷積編碼器207具有如圖30所示的結(jié)構(gòu)。在卷積編碼器207中，將輸入數(shù)據(jù)D206的一個(gè)序列D262輸入到異或電路211和移位寄存器212和213的串聯(lián)電路，和異或電路214對(duì)移位寄存器212和213的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算。然后，把所得的異或結(jié)果輸出到異或電路211。卷積編碼器207輸出輸入數(shù)據(jù)D206的另一個(gè)序列D261和異或電路211的輸出數(shù)據(jù)。這樣，以代碼率2/2卷積編碼了輸入數(shù)據(jù)D206，和輸出了兩位輸出數(shù)據(jù)的序列D207。
因此，在卷積編碼器207中，沒有任何卷積編碼地按原樣輸出位序列D261，而其余位序列D262用作供遞歸系統(tǒng)性卷積編碼用的FIR代碼。
解碼設(shè)備具有與上面參照?qǐng)D6所述的解碼設(shè)備4A相同的結(jié)構(gòu)，除了這個(gè)解碼設(shè)備包括與編碼設(shè)備303的卷積編碼器和交織器相對(duì)應(yīng)的軟輸出解碼電路33、解交織器31、軟輸出解碼電路34、和交織器32之外。
圖31是顯示根據(jù)本實(shí)施例的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收系統(tǒng)的性能典線的特性曲線圖。在圖31中，L1表示如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)的特性，和L2表示根據(jù)本實(shí)施例的系統(tǒng)的特性。如圖31所示的特性是在分別利用通過方程(14)和(15)給出的生成度量GO和GI進(jìn)行外部編碼和內(nèi)部編碼的情況下獲得的。根據(jù)本實(shí)施例，從圖31可以看出，性能得到改善。
根據(jù)第二實(shí)施例，當(dāng)分別以代碼率1/2和2/2進(jìn)行外部編碼和內(nèi)部編碼時(shí)，獲得了與第一實(shí)施例的那些相似的優(yōu)點(diǎn)。
(3)其它實(shí)施例。
在前述實(shí)施例中，內(nèi)部代碼卷積編碼器不進(jìn)行編碼；但是，本發(fā)明不局限于此。而是，內(nèi)部代碼卷積編碼器可以進(jìn)行編碼，以便生成有限脈沖響應(yīng)。在這種情況下，取代上面參照?qǐng)D21所述卷積編碼器107，如，例如，圖32和33等所示的卷積編碼器257和287可以用作示范性卷積編碼器。
在如圖32所示的卷積編碼器257中，將第一位序列D31輸入到異或電路258、移位寄存器259、和異或電路260的串聯(lián)電路。在卷積編碼器257中，最后一級(jí)的異或電路260確定移位寄存器259的輸出數(shù)據(jù)和第一到第三位序列D31-D33的異或，然后，使所得的異或結(jié)果反饋到第一級(jí)的異或電路258，以確定這個(gè)異或結(jié)果和第一位序列D31之間的異或。作為編碼的結(jié)果，卷積編碼器257輸出第一位序列D31、第二位序列D32、和最后一級(jí)的異或電路260的輸出。
另一方面，在如圖33所示的卷積編碼器287中，將第一位序列D31輸入到移位寄存器288和異或電路289的串聯(lián)電路，和由異或電路289確定移位寄存器288的輸入數(shù)據(jù)和移位寄存器288的輸出數(shù)據(jù)的異或。將第二和第三位序列D32和D33進(jìn)一步輸入到異或電路290，和通過移位寄存器291使異或電路290的輸出數(shù)據(jù)反饋到異或電路290。在卷積編碼器287中，異或電路290確定移位寄存器291的反饋輸出數(shù)據(jù)和第二和第三位序列D32和D33的異或。作為編碼的結(jié)果，卷積編碼器287輸出異或電路289的輸出數(shù)據(jù)、第二位序列D32、和異或電路290的輸出數(shù)據(jù)。
因此，當(dāng)進(jìn)行編碼以便生成有限脈沖響應(yīng)時(shí)，獲得了與如上所述的實(shí)施例的那些相似的優(yōu)點(diǎn)。
在如上所述的實(shí)施例中，為每位序列提供了交織器。但是，本發(fā)明不局限于此，數(shù)個(gè)序列可以由單個(gè)交織器來處理。
在如圖34所示的交織器306中，處理一個(gè)序列的交織器306A和處理兩個(gè)序列的交織器306B用于置換三位序列D51-D53，以輸出位序列D61-D63。在交織器306A中，將位序列D51臨時(shí)存儲(chǔ)在輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器311A中，然后將它輸出到數(shù)據(jù)置換電路313A。數(shù)據(jù)置換電路313A根據(jù)記錄在置換數(shù)據(jù)ROM312A中的置換位置信息，置換輸入數(shù)據(jù)，并且輸出結(jié)果。將數(shù)據(jù)置換電路313A的輸出數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器314A中，然后輸出它。在交織器306B中，將位序列D52和D53臨時(shí)存儲(chǔ)在輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器311B中，然后將它們輸出到數(shù)據(jù)置換電路313B。數(shù)據(jù)置換電路313B根據(jù)存儲(chǔ)在置換數(shù)據(jù)ROM 312B中的置換位置信息，置換輸入數(shù)據(jù)，并且輸出結(jié)果。將數(shù)據(jù)置換電路313B的輸出數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器314B中，然后輸出它。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，交織器306B在共享置換數(shù)據(jù)ROM 312B的同時(shí)，以相同的方式交織兩位序列，從而實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。
如圖35所示，可以將輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器411、置換數(shù)據(jù)ROM 412、數(shù)據(jù)置換電路413、和輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器414做成單個(gè)電路塊。在這種情況下，可以以位序列為單位分塊輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器411、數(shù)據(jù)置換電路413、和輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器414的每一個(gè)，以處理每位序列?？蛇x地，如圖36所示，可以將相繼區(qū)域遞歸地指定給加以處理的位序列。在圖36中，位序列用符號(hào)a、b和c表示。如果將相繼區(qū)域遞歸地指定給如分別顯示數(shù)據(jù)置換電路413中位序列的置換之前和之后的(A)和(B)所指的、加以處理的位序列，相應(yīng)序列的置換需要地址控制。
這種交織可以根據(jù)所謂的S-隨機(jī)置換的概念來實(shí)現(xiàn)。也就是說，在根據(jù)記錄在置換數(shù)據(jù)ROM中的信息置換位的過程中，如果以前置換過的S位的目的地的位置號(hào)在±S內(nèi)，可以將置換位進(jìn)一步置換到不同的目的地，以便在位之間保證一定距離。因此，可以提高對(duì)突發(fā)噪聲的抵抗力。這種處理可以只對(duì)有關(guān)無限脈沖響應(yīng)的序列進(jìn)行。
可以重新排列數(shù)據(jù)，以便數(shù)據(jù)序列中的輸入次序和輸出次序可以相互無關(guān)。這也可以提高對(duì)突發(fā)噪聲的抵抗力。
在如上所述的實(shí)施例中，置換所有的位序列；但是，本發(fā)明不局限于此。可以為有限脈沖響應(yīng)的序列提供只用于同步的延遲電路，和未必置換這樣的序列。
在如上所述的實(shí)施例中，外部代碼卷積編碼器包括2級(jí)移位寄存器。但是，本發(fā)明不局限于此，移位寄存器的級(jí)數(shù)可以是，例如，1或3，甚至更多，以構(gòu)成外部代碼卷積編碼器。
在如上所述的實(shí)施例中，內(nèi)部代碼卷積編碼器包括1級(jí)移位寄存器；但是，本發(fā)明不局限于此，內(nèi)部代碼卷積編碼器可以包括2級(jí)或更多級(jí)。
可以使用除了如上所述的實(shí)施例中的構(gòu)象之外的其它各種信號(hào)構(gòu)象。
在第一實(shí)施例中，分別以代碼率k/p＝2/3和p/n＝3/3(＝1)進(jìn)行外部編碼和內(nèi)部編碼。但是，本發(fā)明不局限于此，可以按需要修改外部和內(nèi)部編碼的代碼率，例如，可以將外部和內(nèi)部編碼的代碼率分別設(shè)置成k/p(k＜p)和p/n(p≥n)。如果k/p小于1，具體地說，當(dāng)p＝k+1時(shí)，最后代碼率不高，出錯(cuò)率得到充分改善。為了進(jìn)行處理，可以設(shè)置值p＝(k+a)，和可以將外部編碼的代碼率設(shè)置成k/p＝ak1/(k1+1)，其中，a是2或更大的整數(shù)和k是a的倍數(shù)。
在如上所述的實(shí)施例中，以2的最小漢明距離從外部代碼卷積編碼器輸出無限脈沖響應(yīng)。但是，本發(fā)明不局限于此，最小漢明距離可以是，例如，3或4，只要它是2或更大即可。
如果有關(guān)無限脈沖響應(yīng)的序列的個(gè)數(shù)是k或更大，那么，最小漢明距離為2或更大的輸出要求得到滿足。如果代碼率為k/k和最小輸出漢明距離為2的災(zāi)難碼的k個(gè)輸出位序列、和生成這個(gè)代碼的k位輸入數(shù)據(jù)的序列的(p-k)位序列用于形成p位數(shù)據(jù)的序列，那么，最小漢明距離為2或更大的輸出要求得到滿足。如果代碼率為1的災(zāi)難碼用于無限脈沖響應(yīng)，如上所述的要求也得到滿足。此外，如果通過置換裝置提供給第二編碼裝置、有關(guān)非無限脈沖響應(yīng)的位序列相差1位，可以進(jìn)行編碼，以便加以編碼以便生成無限脈沖響應(yīng)和通過置換裝置提供給第二編碼裝置的位序列不相差一定位數(shù)或更多。在這種情況下，如上所述的要求也得到滿足。
在如上所述的實(shí)施例中，在用作最小歐幾里得距離的輸入距離之和是“14”的情況下進(jìn)行內(nèi)部編碼和映射。但是，本發(fā)明不局限于此，可以使用小于這個(gè)值的代碼和具有大最小距離的外部代碼的組合，或者，可以使用比如上所述的值大的代碼和具有小最小距離的外部代碼的組合。
在如上所述的實(shí)施例中，將8PSK調(diào)制用作多級(jí)調(diào)制；但是，本發(fā)明不局限于此，可以使用諸如16-QAM和64-QAM之類，包括正交調(diào)制方案的各種各樣其它多級(jí)調(diào)制方案。
在如上所述的實(shí)施例中，解碼設(shè)備的軟輸出解碼電路根據(jù)BCJR算法進(jìn)行MAP解碼。但是，本發(fā)明不局限于此，可以使用各種各樣的軟輸出解碼技術(shù)，例如，所謂的SOVA(軟輸出維特比算法)解碼。
在如上所述的實(shí)施例中，在發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)；但是，本發(fā)明不局限于此，在像磁盤(例如，軟盤)、光盤(例如，CD-ROM(只讀光盤存儲(chǔ)器)盤)、和磁光盤(例如，MO(磁光)盤)那樣的各種記錄媒體上記錄和回放所需數(shù)據(jù)的各種各樣的應(yīng)用也是想得到的。
在如上所述的實(shí)施例中，編碼設(shè)備和解碼設(shè)備通過硬件來配置。但是，本發(fā)明不局限于此，各種各樣的應(yīng)用，例如，實(shí)現(xiàn)編碼設(shè)備和/或解碼設(shè)備的圖37所示的計(jì)算機(jī)也是想得到的。
在如圖37所示的計(jì)算機(jī)450的配置中，與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)一樣，磁盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)451、隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM)452、只讀存儲(chǔ)器(ROM)453、中央處理單元(CPU)454、和輸入/輸出接口455通過總線BUS相互連接，和輸入/輸出接口455還與用于光盤的驅(qū)動(dòng)器459、諸如調(diào)制解調(diào)器之類的通信單元456、諸如鍵盤之類的輸入單元457、和諸如液晶顯示板之類的顯示單元458相連接。因此，計(jì)算機(jī)450被配置成記錄在磁盤驅(qū)動(dòng)器451中的各種程序由中央處理單元454來執(zhí)行，以便在根據(jù)記錄在只讀存儲(chǔ)器453中的設(shè)置，在隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器452中保證工作區(qū)的同時(shí)，進(jìn)行各種各樣的處理過程。
在計(jì)算機(jī)450中，除了這樣的標(biāo)準(zhǔn)配置之外，通信單元456還包括8PSK調(diào)制電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。在計(jì)算機(jī)450中，當(dāng)用戶通過通信單元456發(fā)出數(shù)據(jù)發(fā)送或接收指令時(shí)，中央處理單元454根據(jù)與如上所述的硬件配置相對(duì)應(yīng)的處理過程依次處理發(fā)送數(shù)據(jù)，以生成編碼數(shù)據(jù)，并且，利用編碼數(shù)據(jù)啟動(dòng)通信單元456的8PSK調(diào)制電路，以便將數(shù)據(jù)發(fā)送到通過通信單元456連接的通信對(duì)方。相反，通信單元456模數(shù)轉(zhuǎn)換從通信對(duì)方接收的數(shù)據(jù)，以獲得I和Q軸上的軟輸出，并且，為了解碼，根據(jù)與如上所述的硬件配置相對(duì)應(yīng)的處理過程依次處理這個(gè)軟輸出接收字。
因此，當(dāng)通過這樣的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)編碼和解碼時(shí)，獲取了與如上所述的實(shí)施例的那些相似的優(yōu)點(diǎn)。不用說，通過硬件或軟件，磁盤驅(qū)動(dòng)器451和驅(qū)動(dòng)器459也可以實(shí)現(xiàn)這樣的編碼和解碼配置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在作為內(nèi)部編碼的第二編碼中，輸出不加以編碼或加以編碼以便生成有限脈沖響應(yīng)的序列和加以編碼以便生成無限脈沖響應(yīng)的序列，并且，在第二編碼之前的交織中，對(duì)序列加以置換，以便不相互混合，從而使性能改善到超過現(xiàn)有技術(shù)。
工業(yè)可應(yīng)用性本發(fā)明涉及編碼設(shè)備、編碼方法、編碼程序、解碼設(shè)備、解碼方法、和解碼程序。具體地說，本發(fā)明可應(yīng)用于串行連接編碼和串行連接格狀編碼調(diào)制。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)k位輸入數(shù)據(jù)的序列進(jìn)行串行連接編碼的編碼設(shè)備，所述編碼設(shè)備包括第一編碼裝置，用于以代碼率k/p編碼輸入數(shù)據(jù)，以便輸出p位數(shù)據(jù)的序列；置換裝置，用于置換p位數(shù)據(jù)的序列和輸出置換數(shù)據(jù)；和第二編碼裝置，用于以代碼率p/n編碼從置換裝置輸出的p位數(shù)據(jù)的序列，以便輸出n位數(shù)據(jù)的序列，其中，第二編碼裝置輸出n位數(shù)據(jù)的序列，其中，不編碼或編碼從置換裝置輸出的p位數(shù)據(jù)的序列的一個(gè)或多位序列，以便生成有限脈沖響應(yīng)，和編碼其余位數(shù)據(jù)的序列，以便生成無限脈沖響應(yīng)，和置換裝置置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便第二編碼裝置加以編碼從而生成無限脈沖響應(yīng)的位序列不與另一位序列或其它位序列混合，并輸出置換數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，進(jìn)一步包括映射裝置，用于根據(jù)預(yù)定調(diào)制方案，將n位數(shù)據(jù)的序列映射到發(fā)送碼元上，其中，進(jìn)行串行連接格狀編碼調(diào)制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，置換裝置不置換然后輸出的另一位序列或其它位序列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，第一編碼裝置以2或更大的最小漢明距離通過置換裝置輸出由第二編碼裝置加以編碼以便生成無限脈沖響應(yīng)的位序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，第一編碼裝置以2的最小漢明距離通過置換裝置輸出由第二編碼裝置加以編碼以便生成無限脈沖響應(yīng)的位序列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，由第二編碼裝置加以編碼以便生成無限脈沖響應(yīng)的位序列的個(gè)數(shù)是k或更大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，由第二編碼裝置加以編碼以便生成無限脈沖響應(yīng)的位序列的個(gè)數(shù)是k。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，第一編碼裝置輸出由代碼率是k/k和最小輸出漢明距離是2的k個(gè)輸出位序列的災(zāi)難碼組成的p位數(shù)據(jù)的序列、和k位輸入數(shù)據(jù)的序列的(p-k)位序列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，第二編碼裝置將代碼率為1的災(zāi)難碼用作進(jìn)行編碼的代碼，以便生成無限脈沖響應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，當(dāng)通過置換裝置提供給第二編碼裝置的另一位序列或其它位序列相差1位時(shí)，第一編碼裝置進(jìn)行編碼，以便加以編碼從而生成無限脈沖響應(yīng)和通過置換裝置提供給第二編碼裝置的位序列不相差一定位數(shù)或更多。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，置換裝置置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便屬于同一輸入位數(shù)據(jù)的序列屬于同一輸出位序列。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的編碼設(shè)備，其中，置換裝置以隨序列不同的次序置換p位數(shù)據(jù)的序列。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的編碼設(shè)備，其中，置換裝置以在所有序列上都相同的次序置換p位數(shù)據(jù)的序列。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的編碼設(shè)備，其中，置換裝置以在一些序列上相同的次序置換p位數(shù)據(jù)的序列。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的編碼設(shè)備，其中，置換裝置以在每個(gè)序列上隨機(jī)的次序置換p位數(shù)據(jù)的序列。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的編碼設(shè)備，其中，置換裝置置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便輸入次序在預(yù)定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)具有預(yù)定范圍之外的輸出次序。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，置換裝置由每一個(gè)置換一個(gè)或數(shù)位序列的數(shù)個(gè)電路塊構(gòu)成。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，置換裝置由單個(gè)電路塊構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，第一和/或第二編碼裝置包括卷積編碼裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，代碼率k/p小于1。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，p是(k+1)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，p是(k+a)，其中，a是2或更大的整數(shù)，以及k是a的倍數(shù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，代碼率p/n是1或更大。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼設(shè)備，其中，代碼率p/n是1。
25.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼設(shè)備，其中，映射裝置以22-級(jí)調(diào)制將同時(shí)輸出的、n位數(shù)據(jù)的序列的n位映射到一個(gè)發(fā)送碼元上。
26.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼設(shè)備，其中，映射裝置進(jìn)行映射，以便使發(fā)送碼元之間的歐幾里得距離達(dá)到最小的n位數(shù)據(jù)的序列的輸出碼字之間的漢明距離小于其它碼字之間的距離，和第一編碼裝置輸出加以編碼以便使輸出碼字之間的最小距離大的p位數(shù)據(jù)的序列。
27.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼設(shè)備，其中，映射裝置進(jìn)行映射，以便使發(fā)送碼元之間的歐幾里得距離達(dá)到最小的n位數(shù)據(jù)的序列的輸出碼字之間的漢明距離大于其它碼字之間的距離，和第一編碼裝置輸出加以編碼以便使輸出碼字之間的最小距離小的p位數(shù)據(jù)的序列。
28.一種對(duì)k位輸入數(shù)據(jù)的序列進(jìn)行串行連接編碼的編碼方法，所述編碼方法包括第一編碼步驟，以代碼率k/p編碼輸入數(shù)據(jù)，和輸出p位數(shù)據(jù)的序列；置換步驟，置換p位數(shù)據(jù)的序列的次序和輸出置換數(shù)據(jù)；和第二編碼步驟，以代碼率p/n編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列，和輸出n位數(shù)據(jù)的序列，其中，第二編碼步驟包括輸出n位數(shù)據(jù)的序列，其中，不編碼或編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列的一個(gè)或多位序列，以便生成有限脈沖響應(yīng)，和編碼其余位數(shù)據(jù)的序列，以便生成無限脈沖響應(yīng)，和置換步驟包括置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便在第二編碼步驟中加以編碼以便生成無限脈沖響應(yīng)的位序列不與另一位序列或其它位序列混合、和輸出置換數(shù)據(jù)。
29.一種使計(jì)算機(jī)執(zhí)行預(yù)定過程以對(duì)k位輸入數(shù)據(jù)的序列進(jìn)行串行連接編碼的編碼程序，該過程包括第一編碼步驟，以代碼率k/p編碼輸入數(shù)據(jù)，和輸出p位數(shù)據(jù)的序列；置換步驟，置換p位數(shù)據(jù)的序列的次序和輸出置換數(shù)據(jù)；和第二編碼步驟，以代碼率p/n編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列，和輸出n位數(shù)據(jù)的序列，其中，第二編碼步驟包括輸出n位數(shù)據(jù)的序列，其中，不編碼或編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列的一個(gè)或多位序列，以便生成有限脈沖響應(yīng)，和編碼其余位數(shù)據(jù)的序列，以便生成無限脈沖響應(yīng)，和置換步驟包括置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便在第二編碼步驟中加以編碼以便生成無限脈沖響應(yīng)的位序列不與另一位序列或其它位序列混合并輸出置換數(shù)據(jù)。
30.一種解碼通過預(yù)定編碼方法生成的代碼的解碼設(shè)備，該編碼方法包括第一編碼步驟，以代碼率k/p編碼輸入數(shù)據(jù)，和輸出p位數(shù)據(jù)的序列；置換步驟，置換p位數(shù)據(jù)的序列的次序和輸出置換數(shù)據(jù)；和第二編碼步驟，以代碼率p/n編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列，和輸出n位數(shù)據(jù)的序列，其中，第二編碼步驟包括輸出n位數(shù)據(jù)的序列，其中，不編碼或編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列的一個(gè)或多位序列，以便生成有限脈沖響應(yīng)，和編碼其余位數(shù)據(jù)的序列，以便生成無限脈沖響應(yīng)，和置換步驟包括置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便在第二編碼步驟中加以編碼以便生成無限脈沖響應(yīng)的位序列不與另一位序列或其它位序列混合并輸出置換數(shù)據(jù)，所述解碼設(shè)備包括第一軟輸出解碼裝置，用于與第二編碼步驟相對(duì)應(yīng)，根據(jù)軟輸入接收的字和先驗(yàn)概率信息對(duì)與p位數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息進(jìn)行軟輸出解碼；與第一軟輸出解碼裝置串行連接的第一置換裝置，用于與置換步驟相對(duì)應(yīng)，置換與p位數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息和輸出置換數(shù)據(jù)；與第一置換裝置串行連接的第二軟輸出解碼裝置，用于與第一編碼步驟相對(duì)應(yīng)，根據(jù)從第一置換裝置輸出的外在信息對(duì)與k位輸入數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息和后驗(yàn)概率信息進(jìn)行軟輸出解碼；和第二置換裝置，用于置換后驗(yàn)概率信息和輸出先驗(yàn)概率信息。
31.一種解碼通過預(yù)定編碼方法生成的代碼的解碼方法，該編碼方法包括第一編碼步驟，以代碼率k/p編碼輸入數(shù)據(jù)，和輸出p位數(shù)據(jù)的序列；置換步驟，置換p位數(shù)據(jù)的序列的次序和輸出置換數(shù)據(jù)；和第二編碼步驟，以代碼率p/n編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列，和輸出n位數(shù)據(jù)的序列，其中，第二編碼步驟包括輸出n位數(shù)據(jù)的序列，其中，不編碼或編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列的一個(gè)或多位序列，以便生成有限脈沖響應(yīng)，和編碼其余位數(shù)據(jù)的序列，以便生成無限脈沖響應(yīng)，和置換步驟包括置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便在第二編碼步驟中加以編碼以便生成無限脈沖響應(yīng)的位序列不與另一位序列或其它位序列混合并輸出置換數(shù)據(jù)，所述解碼方法包括第一軟輸出解碼步驟，與第二編碼步驟相對(duì)應(yīng)，根據(jù)軟輸入接收字和先驗(yàn)概率信息對(duì)與p位數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息進(jìn)行軟輸出解碼；與第一軟輸出解碼步驟串行連接的第一置換步驟，與置換步驟相對(duì)應(yīng)，置換與p位數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息和輸出置換數(shù)據(jù)；與第一置換步驟串行連接的第二軟輸出解碼步驟，與第一編碼步驟相對(duì)應(yīng)，根據(jù)在第一置換步驟中置換的外在信息對(duì)與k位輸入數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息和后驗(yàn)概率信息進(jìn)行軟輸出解碼；和第二置換步驟，置換后驗(yàn)概率信息和輸出先驗(yàn)概率信息。
32.一種使計(jì)算機(jī)執(zhí)行預(yù)定過程以解碼通過預(yù)定編碼方法生成的代碼的解碼程序，該編碼方法包括第一編碼步驟，以代碼率k/p編碼輸入數(shù)據(jù)，并輸出p位數(shù)據(jù)的序列；置換步驟，置換p位數(shù)據(jù)的序列的次序和輸出置換數(shù)據(jù)；和第二編碼步驟，以代碼率p/n編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列，和輸出n位數(shù)據(jù)的序列，其中，第二編碼步驟包括輸出n位數(shù)據(jù)的序列，其中，不編碼或編碼在置換步驟中置換的p位數(shù)據(jù)的序列的一個(gè)或多位序列，以便生成有限脈沖響應(yīng)，和編碼其余位數(shù)據(jù)的序列，以便生成無限脈沖響應(yīng)，和置換步驟包括置換p位數(shù)據(jù)的序列，以便在第二編碼步驟中加以編碼從而生成無限脈沖響應(yīng)的位序列不與另一位序列或其它位序列混合并輸出置換數(shù)據(jù)，該預(yù)定過程包括第一軟輸出解碼步驟，與第二編碼步驟相對(duì)應(yīng)，根據(jù)軟輸入接收字和先驗(yàn)概率信息對(duì)與p位數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息進(jìn)行軟輸出解碼；與第一軟輸出解碼步驟串行連接的第一置換步驟，與置換步驟相對(duì)應(yīng)，置換與p位數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息和輸出置換數(shù)據(jù)；與第一置換步驟串行連接的第二軟輸出解碼步驟，與第一編碼步驟相對(duì)應(yīng)，根據(jù)在第一置換步驟中置換的外在信息對(duì)與k位輸入數(shù)據(jù)的序列相對(duì)應(yīng)的外在信息和后驗(yàn)概率信息進(jìn)行軟輸出解碼；和第二置換步驟，置換后驗(yàn)概率信息和輸出先驗(yàn)概率信息。
全文摘要
本發(fā)明可應(yīng)用于有關(guān)串行連接編碼和串行連接編碼調(diào)制的處理。在作為內(nèi)部編碼的第二編碼過程(107)中，輸出脈沖響應(yīng)有限的未通過編碼或通過編碼獲得的序列和輸出脈沖響應(yīng)無限的通過編碼獲得的序列。在第二編碼處理(107)之前的再排列(106)中，使這種序列不相混合。
文檔編號(hào)H04L1/00GK1692557SQ20038010017
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2003年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月23日
發(fā)明者橫川峰志, 官內(nèi)俊之, 飯?zhí)锟挡? 山本耕平, 服部雅之 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社