專利名稱：通過收縮非有效符號(hào)提供不等誤差保護(hù)的編碼系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來說涉及數(shù)字通信系統(tǒng)的收縮編碼系統(tǒng)，更具體來說涉及用于提供在數(shù)字信息中所選符號(hào)的不等誤差防護(hù)的收縮編碼系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
數(shù)字通信系統(tǒng)通過在傳輸信道上從發(fā)射機(jī)向接收機(jī)傳送符號(hào)流來傳遞數(shù)字信息。傳輸信道常常包含噪聲，它往往會(huì)惡化所傳送的符號(hào)流，導(dǎo)致傳輸錯(cuò)誤和部分所傳送的數(shù)字信息丟失。所傳送的符號(hào)流的惡化是由于在無線傳輸信道中高的噪聲電平所導(dǎo)致的無線傳輸信道的一個(gè)特殊問題。
為了減小噪聲對(duì)被傳送數(shù)字信息的影響，各種不同的編碼技術(shù)，常稱之為前向誤差校正(FEC-forward error correction)技術(shù)，可被用于編碼數(shù)字。信息編碼數(shù)字信息的具有代表性的FEC技術(shù)包括BCH碼、循環(huán)碼、漢明(Hamming)碼、Reed-Solomon碼和Golay碼。一篇討論FEC技術(shù)的參考書是Shu Lin和Daniel Costello，“ErrorControl CodingFundamentals & Applications”，Prentice Hall，它被包括進(jìn)了參考文獻(xiàn)內(nèi)。當(dāng)適當(dāng)設(shè)計(jì)時(shí)，用FEC技術(shù)編碼數(shù)字信息改善在接收機(jī)上接收到的數(shù)字信息的質(zhì)量。
編碼數(shù)字信息的一個(gè)問題是，被增加的符號(hào)數(shù)被用于代表數(shù)字，信息，因此，在傳輸信道上所傳送的符號(hào)流的符號(hào)率也必須增加。當(dāng)符號(hào)率增加時(shí)，傳送代表數(shù)字信息的符號(hào)流所要求的帶寬數(shù)也被增加。為傳送數(shù)字信息增加帶寬的要求可能是一個(gè)問題，因?yàn)榭衫玫膸挼臄?shù)目有限，使用帶寬的成本高。因此，編碼數(shù)字信息的好處至少部分地被為傳送編碼信息需要增加帶寬的缺點(diǎn)所抵銷。
在以前的技術(shù)中通過只編碼被傳送數(shù)字信息的所選擇的有效符號(hào)來著手解決增加帶寬要求的問題。這些部分編碼系統(tǒng)利用數(shù)字信息常常包括有效符號(hào)和非有效符號(hào)的事實(shí)。有效符號(hào)代表數(shù)字信息的更基本的信息，非有效符號(hào)代表相對(duì)較少基本的信息。部分編碼系統(tǒng)編碼有效符號(hào)而留下非有效符號(hào)不編碼。因而，部分編碼方案有助于保護(hù)有效符號(hào)不產(chǎn)生傳輸錯(cuò)誤而對(duì)非有效符號(hào)不加保護(hù)。部分編碼方案被用在下列場(chǎng)合，即編碼所必需的帶寬增加僅認(rèn)為對(duì)有效符號(hào)是值得的地方。在有效符號(hào)被保護(hù)而非有效符號(hào)不被保護(hù)的場(chǎng)合，這導(dǎo)致數(shù)字信息的不等誤差防護(hù)。因?yàn)榉怯行Х?hào)被保護(hù)，所以影響非有效符號(hào)的傳輸誤差至少在某種程度上惡化所接收數(shù)字信息的質(zhì)量。
發(fā)明概要本發(fā)明是對(duì)數(shù)字系統(tǒng)從發(fā)射機(jī)傳送到接收機(jī)的數(shù)字信息的非有效符號(hào)和有效符號(hào)都進(jìn)行誤差防護(hù)的一個(gè)編碼系統(tǒng)。通過對(duì)構(gòu)成數(shù)字信息的信息塊的有效符號(hào)和非有效符號(hào)都編碼來提供既對(duì)非有效符號(hào)又對(duì)有效符號(hào)的誤差防護(hù)。通過收縮編碼信號(hào)的每個(gè)代碼字的非有效符號(hào)的所選擇數(shù)目，來減小被傳送編碼信號(hào)的符號(hào)率并對(duì)有效符號(hào)提供不等誤差防護(hù)。在接收機(jī)上，根據(jù)所接收代碼字的擦除和誤差是否可校正，對(duì)每個(gè)所接收的代碼字進(jìn)行校正確定。校正確定是誤差的數(shù)目、擦除的數(shù)目和代碼的最小距離的函數(shù)。根據(jù)這個(gè)校正確定，所接收的代碼字被(解)除收縮和被譯碼。
按照本發(fā)明的一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)包括一個(gè)編碼電路、一個(gè)收縮電路、一個(gè)(解)除收縮電路和一個(gè)譯碼電路。編碼電路根據(jù)傳輸之前的一個(gè)預(yù)定代碼編碼一個(gè)數(shù)字信息以產(chǎn)生具有有效信息符號(hào)、非有效信號(hào)符號(hào)和冗余符號(hào)。冗余符號(hào)既對(duì)有效信息符號(hào)又以對(duì)非有效信息符號(hào)進(jìn)行誤差防護(hù)。收縮電路在傳輸之前收縮每個(gè)代碼字的τ非有效符號(hào)，以便在代碼字中產(chǎn)生擦除。然后在通信信道上從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)傳送所收縮的代碼字。
在接收機(jī)中一個(gè)除收縮電路解除所接收的收縮代碼字的收縮，以便產(chǎn)生除收縮的代碼字。對(duì)每個(gè)所接收的收縮代碼字，除收縮電路確定收縮代碼字是否可校正。如果確定代碼字是可校正的，收縮字被校正并產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)校正的除收縮代碼字。如果確定收縮代碼字不可校正，收縮代碼字不被校正并產(chǎn)生一個(gè)未校正的除收縮代碼字。
除收縮代碼字被譯碼電路譯碼，以便產(chǎn)生所接收的信息符號(hào)。從經(jīng)校正的除收縮代碼字產(chǎn)生的所接收的信息塊是與它們相應(yīng)的所傳送信息塊是等同的，而從未校正的除收縮代碼字產(chǎn)生的所接收的信息塊包括誤差。
附圖簡(jiǎn)介

圖1是按照本發(fā)明的數(shù)字通信系統(tǒng)的方塊圖。
圖2是按照本發(fā)明的除收縮電路的方塊圖。
圖3a和3b是說明按照本發(fā)明的數(shù)字通信系統(tǒng)的操作步驟的流程圖。
圖4a～4f示出按照本發(fā)明的被編碼和被譯碼的示例數(shù)字信息。
優(yōu)選實(shí)施例詳述本發(fā)明是一個(gè)收縮編碼系統(tǒng)，用于對(duì)在通信信道上所傳送的數(shù)字信息提供誤差保護(hù)。本發(fā)明收縮編碼系統(tǒng)被設(shè)計(jì)在通信信道中的噪聲可能惡化所傳送的數(shù)字信息的數(shù)字通信系統(tǒng)中實(shí)施。這樣的通信系統(tǒng)包括無線電通信系統(tǒng)，諸如基于陸地的蜂窩系統(tǒng)和基于衛(wèi)星的蜂窩系統(tǒng)。
參見圖1，數(shù)字通信系統(tǒng)10的一個(gè)原理圖，其中示出可以實(shí)施的本發(fā)明的收縮編碼系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)10包括用于編碼和發(fā)射數(shù)字信息的發(fā)射機(jī)12以及用于接收和譯碼被接收數(shù)字信息的接收機(jī)14。發(fā)射機(jī)12和接收機(jī)14包括如下面所述的通信部件，其被選擇、安排和配置，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的收縮編碼系統(tǒng)。
發(fā)射機(jī)12包括信息源16、信道編碼器20以及調(diào)制器22，信息源16產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字信息，它由包含有效符號(hào)和非有效符號(hào)的信息塊的流構(gòu)成。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，信息源16是一個(gè)聲碼器，如VCELP(或CELP)聲碼器。這樣的一個(gè)聲碼器產(chǎn)生具有代表語(yǔ)音的有效符號(hào)和非有效符號(hào)的信息塊的流，并被用于在歐洲廣泛使用的GSM標(biāo)準(zhǔn)中。信道編碼器20有一個(gè)編碼電路24，用于編碼數(shù)字信息以構(gòu)成一個(gè)由代碼字組成的編碼信號(hào)，以及有一個(gè)收縮電路26，用于收縮代碼字以產(chǎn)生一個(gè)收縮信號(hào)。數(shù)字信息被按照一個(gè)所選擇的代碼編碼以便既對(duì)數(shù)字信息的有效符號(hào)又對(duì)數(shù)字信息的非有效符號(hào)提供誤差防護(hù)。每個(gè)代碼字被按照一個(gè)所選擇的收縮刪除圖案收縮以產(chǎn)生具有擦除的一個(gè)相應(yīng)的收縮代碼字。調(diào)制器22使用收縮信號(hào)以產(chǎn)生一個(gè)在通信信道上被傳送的已調(diào)制信號(hào)。
接收機(jī)14包括一個(gè)解調(diào)器30和信道譯碼器32，用于接收和譯碼所接收的已調(diào)制信號(hào)。所接收的已調(diào)制信號(hào)是信道中噪聲的函數(shù)，并可以看作為一個(gè)信道輸出信號(hào)。解調(diào)器32解調(diào)信道輸出信號(hào)，以產(chǎn)生一個(gè)已解調(diào)的信號(hào)。已解調(diào)信號(hào)相當(dāng)于在被傳送的收縮信號(hào)已受通信信道中噪聲惡化之后的被傳送收縮信號(hào)。信道譯碼器32包括一個(gè)除收縮電路，用于解除已調(diào)制信號(hào)的收縮，以及一個(gè)譯碼電路36，用于譯碼除收縮信號(hào)。除收縮電路34使用收縮電路26的刪除模型以解除已解調(diào)信號(hào)的收縮，而譯碼電路36使用編碼電路24的代碼以譯碼信號(hào)。信道編碼器20和信道譯碼器32以及信道編碼器20可以采用在無線電通信系統(tǒng)中目前使用的普通微處理器來實(shí)現(xiàn)。
一個(gè)除收縮電路34的原理圖示于圖2。除收縮電路34通常包括一個(gè)校正確定電路40、一個(gè)代碼字校正電路42和一個(gè)存儲(chǔ)器44。校正確定電路40包括一個(gè)誤差計(jì)算器46和誤差比較器48，以及確定每個(gè)代碼字是否可校正的功能。一個(gè)可校正的代碼字是在代碼字中的所有誤差和擦除可以被校正的代碼字。
為了確定一個(gè)代碼字是否可校正，誤差計(jì)算器46確定每個(gè)代碼字的誤差符號(hào)的數(shù)目。誤差符號(hào)的數(shù)目被輸出到誤差比較器48，它將在所接收代碼字中由傳輸所引起的誤差符號(hào)數(shù)目與一個(gè)預(yù)定的最大門限值相比較。預(yù)定的最大門限值是代碼的最小距離和擦除數(shù)目的函數(shù)。預(yù)定最大門限值被保存在存儲(chǔ)器44中并被輸出到校正確定電路40，用于確定每個(gè)代碼字是否可校正。如果誤差符號(hào)的數(shù)目小于給定代碼字的預(yù)定最大門限值，則誤差比較器48輸出一個(gè)可校正確定信號(hào)到代碼字校正電路42。如果誤差符號(hào)的數(shù)目大于給定代碼字的預(yù)定最大門限值，則誤差比較器48輸出一個(gè)不可校正確定信號(hào)到代碼字校正電路42。
代碼字校正電路42根據(jù)可校正確定信號(hào)校正在所接收代碼字中的誤差和擦除，并輸出一個(gè)經(jīng)校正的除收縮代碼字。在代碼字中通過采用有界距離(bounded distance)譯碼算法(如Berlekamp-Massey算法)校正誤差和擦除。經(jīng)校正的除收縮代碼字是一個(gè)誤差和擦除被校正的代碼字。在優(yōu)選實(shí)施例中，在所接收的代碼字中所有誤差和擦除根據(jù)可校正確定信號(hào)被校正。當(dāng)代碼字的一個(gè)不可校正確定信號(hào)被輸入到代碼字校正電路42時(shí)，在代碼字中的誤差和擦除不能被校正。在本例中，代碼字校正電路42用任意的或相關(guān)的符號(hào)填充擦除，并輸出一個(gè)不可校正的除收縮代碼字。
經(jīng)校正和未校正的除收縮代碼字構(gòu)成除收縮信號(hào)，它被輸出到譯碼電路36供譯碼。譯碼電路36譯碼除收縮信號(hào)并輸出一個(gè)由經(jīng)校正的信息塊和未校正的信息塊構(gòu)成的估計(jì)信息。
說明數(shù)字通信系統(tǒng)10的整個(gè)操作和由信道編碼器20與信道譯碼器32提供的不等誤差保護(hù)的流程圖被示于圖3a和3b中。參照?qǐng)D3，首先由信息源16輸出數(shù)字信息到信道編碼器20(步驟50)。數(shù)字信息是具有包括許多信息符號(hào)的每個(gè)信息塊的信息塊的流。每個(gè)信息塊的信息符號(hào)按有效符號(hào)和非有效符號(hào)的已知符號(hào)模型來排列。
編碼信號(hào)被輸出到編碼電路24，數(shù)字信息被編碼，產(chǎn)生一個(gè)由接連的代碼字構(gòu)成的編碼信號(hào)(步驟52)。每個(gè)代碼字相應(yīng)于一個(gè)信息塊。在優(yōu)選實(shí)施例中，編碼信號(hào)按照一個(gè)系統(tǒng)碼(或信息符號(hào)可以以特定坐標(biāo)在代碼字中放置的任何編碼方案)被編碼。系統(tǒng)地編碼數(shù)字信息導(dǎo)致一個(gè)由n符號(hào)的代碼字所代表的k符號(hào)的信息塊，其中n大于k。每個(gè)代碼字有相應(yīng)于信息塊的k信息符號(hào)和n-k冗余符號(hào)。K信息符號(hào)以有效符號(hào)和非有效符號(hào)的已知符號(hào)模型排列。冗余符號(hào)提供既對(duì)有效信息符號(hào)又對(duì)非有效信息符號(hào)的誤差防護(hù)。
編碼信號(hào)被輸出到收縮電路26，每個(gè)代碼字的τ非有效符號(hào)根據(jù)一個(gè)刪除模型被收縮，產(chǎn)生一個(gè)收縮信號(hào)(步驟54)。收縮信號(hào)由具有τ擦除的代碼字構(gòu)成。收縮代碼字的刪除圖形被選擇以收縮τ非有效符號(hào)，其中τ等于所選擇的非有效符號(hào)的數(shù)目。所選擇的被收縮的τ非有效符號(hào)的數(shù)目取決于如代碼字n的長(zhǎng)度、所希望的代碼的比特率以及在信道中所預(yù)期的噪聲大小等因素。刪除模型根據(jù)規(guī)定哪些代碼符號(hào)是非有效符號(hào)以及哪些代碼符號(hào)是有效符號(hào)的符號(hào)模型來選擇。收縮符號(hào)然后被輸出到調(diào)制器22，調(diào)制器產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)于收縮信號(hào)的已調(diào)制信號(hào)(步驟56)。已調(diào)制信號(hào)然后在通信信道上被傳送(步驟58)。
接收機(jī)14的解調(diào)器30接收一個(gè)信道輸出信號(hào)，該信號(hào)是它已被信道改變之后的已調(diào)制信號(hào)(步驟60)。解調(diào)器30解調(diào)信道輸出信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)已解調(diào)信號(hào)或所接收的收縮信號(hào)。所接收的收縮信號(hào)由所接收的收縮代碼字構(gòu)成。由于信道中的噪聲，誤差往往被引入到所接收的收縮代碼字的符號(hào)中。在所接收的收縮代碼字中誤差內(nèi)的符號(hào)被稱之為誤差符號(hào)。
所接收的收縮信號(hào)被輸出到除收縮電路34，在其中所接收的收縮信號(hào)的每個(gè)代碼字被一個(gè)挨一個(gè)代碼字地順序處理如下。，首先，一個(gè)所接收的代碼字由校正確定電路40的誤差計(jì)算器46處理，以確定在所接收的代碼字中誤差符號(hào)es的數(shù)目(步驟62)。確定在所接收的代碼字中誤差符號(hào)es的數(shù)目的方法是本專業(yè)技術(shù)人員知道的，可以在優(yōu)選實(shí)施例中用有界距離譯碼確定。所確定的誤差符號(hào)es的數(shù)目則被輸出到誤差比較器48，其將誤差符號(hào)es與所保存的最大誤差門限值et相比較(步驟54)。當(dāng)使用有界距離譯碼時(shí)，誤差計(jì)算器46可以計(jì)算直到最大誤差門限值et的實(shí)際誤差符號(hào)數(shù)目。對(duì)于所接收的代碼字具有許多大于最大誤差門限值et的誤差符號(hào)的情況，誤差計(jì)算器46確定誤差符號(hào)的數(shù)目是大于最大誤差門限值et的某個(gè)數(shù)目。因此，誤差計(jì)算器可以確定誤差符號(hào)es的數(shù)目等于如下的任一個(gè)1，2，…，et，＞et。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所保存的最大誤差門限值et被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器44中，并根據(jù)最大誤差門限值議程導(dǎo)出et=[dmin-l-τ2]]]>式中dmin是代碼的最小距離，τ是擦除的數(shù)目，以及
表示階(floor)函數(shù)，因而et等于小于
的最大整數(shù)。最大誤差門限值et是τ擦除和es誤差符號(hào)可以被校正的誤差的最大數(shù)目。在優(yōu)選實(shí)施例中，如果在代碼字中每個(gè)es誤差符號(hào)可以被校正以及τ擦除可以被校正，則所接收的代碼字是可校正的。
如果誤差符號(hào)ed的數(shù)目小于或等于最大誤差門限值et，則誤差符號(hào)和擦除被校正，產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)校正的除收縮代碼字(步驟56)。在優(yōu)選實(shí)施例中，通過使用有界距離譯碼算法處理代碼字。所有es誤差符號(hào)和τ擦除被校正。在另一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)質(zhì)上所有es誤差符號(hào)和τ擦除通過使用有界距離譯碼算法處理代碼字來校正。經(jīng)校正的除收縮代碼字被輸出到譯碼電路36。經(jīng)校正的除收縮代碼字由譯碼電路36譯碼(步驟60)。譯碼電路36輸出一個(gè)誤差經(jīng)校正的信息塊，該信息塊由與發(fā)射機(jī)12發(fā)射的相應(yīng)信息塊的信息符號(hào)等同的信息符號(hào)構(gòu)成。
如果誤差符號(hào)的數(shù)目最大誤差門限值et，則代碼字是不可校正的。當(dāng)代碼字是不可校正的時(shí)，替代符號(hào)被產(chǎn)生并被用于填充在收縮符號(hào)中(步驟58)，同時(shí)符號(hào)誤差不被校正。替代符號(hào)可以是任意符號(hào)或者可以經(jīng)由相關(guān)技術(shù)如信息符號(hào)的內(nèi)插法來產(chǎn)生。未校正的除收縮代碼字則被輸出到譯碼電路36，其譯碼除收縮代碼字(步驟64)。在優(yōu)選實(shí)施例中，未校正的除收縮代碼字通過輸出與所發(fā)射信息塊中信息符號(hào)的坐標(biāo)相應(yīng)的除收縮代碼字的符號(hào)來譯碼。例如，當(dāng)采用系統(tǒng)編碼時(shí)，除收縮代碼字(帶替代符號(hào))的第一個(gè)k符號(hào)被輸出。由于代碼字是不可校正的，所以譯碼電路36輸出一個(gè)未校正的信息塊(步驟66)。未校正信息塊包括與相應(yīng)的所發(fā)射信息塊的信息符號(hào)不等同的信息符號(hào)。
參照?qǐng)D4，從發(fā)射機(jī)12被發(fā)射和由接收機(jī)14所接收的示例數(shù)字信息的原理表示法被示出。數(shù)字信息在發(fā)射機(jī)12和接收機(jī)14中按逐塊的原則被加工。數(shù)字信息由k符號(hào)的許多連續(xù)的信息塊構(gòu)成。在圖4a中示出，第一個(gè)信息塊具有符號(hào)i1l到i1k，第二個(gè)信息塊具有符號(hào)i2l至i2k。每個(gè)信息塊的頭兩個(gè)符號(hào)被表示為非有效符號(hào)，其余的符號(hào)被表示為有效符號(hào)。如圖4a所示，在第一個(gè)信息塊中，符號(hào)i11和i12是非有效符號(hào)，而符號(hào)i13至i1k是有效符號(hào)。同樣，在第二個(gè)信息塊中，符號(hào)i21和i22是非有效符號(hào)，而符號(hào)i23至i2k是有效符號(hào)。
第一和第二個(gè)信息塊被編碼電路24編碼，產(chǎn)生相應(yīng)于第一個(gè)信息塊的第一個(gè)代碼字和相應(yīng)于第二個(gè)信息塊的第二個(gè)代碼字。每個(gè)代碼字由信息符號(hào)(即非有效符號(hào)和有效符號(hào))和冗余符號(hào)構(gòu)成。如圖4b所示，在第一個(gè)代碼字中，符號(hào)c11和c12是非有效符號(hào)，c13至c1k是有效符號(hào)，以及c1(k+1)至c1n是冗余符號(hào)。同樣，在第二個(gè)代碼字中，符號(hào)c21和c22是非有效符號(hào)，c23至c2k是有效符號(hào)，以及c2(k+1)至c2n是冗余符號(hào)。
第一和第二個(gè)代碼字由收縮電路26逐個(gè)收縮，因而第一個(gè)代碼字的非有效符號(hào)c11和c12被收縮以及第二個(gè)代碼字的非有效符號(hào)c21和c22被收縮。代碼字的收縮符號(hào)在圖4c中已被刪除。收縮信號(hào)被調(diào)制并被發(fā)射到接收機(jī)14。
接收機(jī)14包括一個(gè)解調(diào)器，其解調(diào)所接收的已調(diào)制信號(hào)并輸出一個(gè)所接收的收縮信號(hào)或信道輸出信號(hào)。如圖4d所示，所接收的收縮信號(hào)包括具有符號(hào)o13和o1n的第一個(gè)所接收的代碼字和具有符號(hào)o23至o2n的第二個(gè)所接收的代碼字。如果在傳輸過程中沒有誤差被引入，則第一個(gè)所接收的代碼字的符號(hào)o13至o1n，等于所發(fā)射的第一個(gè)收縮代碼字的符號(hào)c13至c1n，第二個(gè)所接收的代碼字的符號(hào)o23至o2n等于以發(fā)射的第二個(gè)收縮代碼字的符號(hào)c23至c2n。
如圖4e所示，此接收的收縮信號(hào)由除收縮電路34解除收縮，產(chǎn)生第一個(gè)除收縮代碼字
至
和第二個(gè)除收縮代碼字
到
。假設(shè)第一至
和第二個(gè)除收縮代碼字
到
。假設(shè)第一個(gè)所接收的代碼字是可校正的，則誤差和擦除在所接收的代碼字中被校正，第一個(gè)除收縮代碼字的
到
等于待傳輸編碼信號(hào)的符號(hào)c11至c1n，假設(shè)第二個(gè)所接收的代碼字是不可校正的，則誤差和擦除在所接收的第二個(gè)代碼字中是不可校正的，第二個(gè)除收縮代碼字的符號(hào)
到
將包含誤差。因此，第二個(gè)除收縮代碼字的符號(hào)
到
不等于相應(yīng)的待傳輸代碼字的符號(hào)c21至c2n。
第一和第二個(gè)除收縮代碼字由譯碼電路36譯碼，同時(shí)從譯碼電路36輸出第一個(gè)估計(jì)信息塊和第二個(gè)估計(jì)信息塊。如圖4f所示，第一個(gè)估計(jì)信息塊包括符號(hào)e11至e1k，第二個(gè)估計(jì)信息塊包括符號(hào)e21至e2k。一個(gè)估計(jì)信息塊的質(zhì)量取決于相應(yīng)的被接收的代碼字是否可校正。例如，如果第一個(gè)信息塊是可校正的，則符號(hào)e11至e1k等于第一個(gè)信息塊的符號(hào)i11至i1k，且第一個(gè)估計(jì)信息塊不受損害。作為第二個(gè)例子，假設(shè)第二個(gè)被接收的代碼字是不可校正的。如果第二個(gè)被接收的代碼字是不可校正的，則符號(hào)e21至e2k不等于第二個(gè)信息塊的符號(hào)i21至i2k。因此，第二個(gè)估計(jì)信息塊將包括對(duì)第二個(gè)估計(jì)信息塊的質(zhì)量的一些降低。雖然第二個(gè)估計(jì)信息塊將包括一定數(shù)目的誤差，但有效符號(hào)的誤差比不上非有效符號(hào)的誤差，因?yàn)橹挥蟹怯行Х?hào)被收縮。
總而言之，本發(fā)明的編碼系統(tǒng)編碼數(shù)字信息，以便既對(duì)數(shù)字信息的非有效符號(hào)又對(duì)數(shù)字信息的有效符號(hào)提供誤差防護(hù)。通過僅收縮τ非有效符號(hào)，對(duì)有效符號(hào)提供不等的誤差防護(hù)。收縮信號(hào)被傳送到接收機(jī)，在接收機(jī)中所接收的信號(hào)被處理以便確定擦除和所引入的誤差是否可校正。如果所接收的信號(hào)是可校正的，則產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)校正的信息塊，如果所接收的信號(hào)是不可校正的，則產(chǎn)生一個(gè)未校正的信息塊。
上述的數(shù)字通信系統(tǒng)10的方塊元件的特定細(xì)節(jié)可以在以前發(fā)表的許多參考資料中找到，對(duì)它們加以詳細(xì)討論是不必要。除這里所說明和描述的實(shí)施例外，不同的實(shí)施例和改編以及許多變化的、修改的和等效的裝置目前將被出現(xiàn)或?qū)⒂缮鲜鎏匦院透綀D所建議，而不本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。雖然這里已相對(duì)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)明白，這個(gè)公布的內(nèi)容僅是本發(fā)明的闡述和示例，不只是為了提供本發(fā)明的全部和可能的揭示之目的。因此，意味著本發(fā)明僅被這里所追加的權(quán)利要求的精神和范圍所限制。
權(quán)利要求
1.對(duì)在一信道上從發(fā)射機(jī)傳送到接收機(jī)的數(shù)字信息進(jìn)行誤差保護(hù)的一種編碼方法，包括a)在傳送之前按照預(yù)定代碼編碼數(shù)字信息以產(chǎn)生具有有效信息符號(hào)、非有效信息符號(hào)和冗余符號(hào)的代碼字，其中冗余符號(hào)既對(duì)有效信息符號(hào)又對(duì)非有效信息符號(hào)進(jìn)行誤差防護(hù)；b)在傳送之前收縮每個(gè)代碼字的τ非有效符號(hào)，以便產(chǎn)生在代碼字中的擦除；c)在傳送之后解除收縮代碼字的收縮，以便產(chǎn)生除收縮代碼字，解除所接收的收縮代碼字的收縮的步驟包括1)確定每個(gè)所接收的收縮代碼字如果收縮代碼字是可校正的，以及2)校正被確這為可校正的收縮代碼字，以便產(chǎn)生經(jīng)校正的除收縮代碼字；d)譯碼除收縮代碼字。
2.權(quán)利要求1的編碼方法，其中確定收縮代碼字是否可校正的步驟包括確定在代碼字中誤差符號(hào)的數(shù)目。
3.權(quán)利要求1的編碼方法，其中確定收縮代碼字是否可校正的步驟是誤差符號(hào)es的的數(shù)目、它擦除的數(shù)目以及預(yù)定代碼的最小距離dmin的函數(shù)。
4.權(quán)利要求3的編碼方法，其中確定收縮代碼字是否可校正的步驟包括將誤差符號(hào)e的數(shù)目與最大門限值相比較，其中最大門限值確定為最大門限值方程
的函數(shù)，式中dmin是預(yù)定代碼的最小距離，τ是在代碼字中擦除的數(shù)目。
5.權(quán)利要求4的編碼方法，其中如果
，則代碼字是可校正的。
6.權(quán)利要求1的編碼方法，其中當(dāng)所接收的收縮代碼字被確定為可校正的時(shí)，在所接收的收縮代碼字中擦除被用相應(yīng)的τ收縮符號(hào)填充，以及誤差符號(hào)被校正，因而經(jīng)校正的除收縮代碼字的信息符號(hào)等同于相應(yīng)的所傳送代碼字的信息符號(hào)，以及當(dāng)所接收的收縮代碼字被確定為不可校正的時(shí)，在所接收的收縮代碼字中擦除被用替代符號(hào)填充，以及誤差不被校正，因而未校正的除收縮代碼字的信息符號(hào)不等同于相應(yīng)的所傳送代碼字的信息符號(hào)。
7.權(quán)利要求1的編碼方法，其中預(yù)定代碼是一個(gè)系統(tǒng)代碼。
8.對(duì)在一信道上從發(fā)射機(jī)傳送到接收機(jī)的數(shù)字信息進(jìn)行誤差保護(hù)的一種編碼系統(tǒng)，包括a)一個(gè)編碼電路，用于在傳送之前按照預(yù)定代碼編碼數(shù)字信息，以產(chǎn)生具有有效信息符號(hào)、非有效信息符號(hào)和冗余符號(hào)的代碼字，其中冗余符號(hào)既對(duì)有效信息符號(hào)又對(duì)非有效信息符號(hào)進(jìn)行誤差保護(hù)；b)一個(gè)收縮電路，用于在傳送之前收縮每個(gè)代碼字的τ非有效符號(hào)，以便產(chǎn)生在代碼字中的擦除；c)一個(gè)除收縮電路，用于在傳送之后解除收縮被收縮的代碼字，以便產(chǎn)生除收縮代碼字，除收縮電路包括1)校正確定裝置，用于確定每個(gè)所接收的收縮代碼字，如果收縮代碼字是可校正的，以及2)校正裝置，用于校正被確定為可校正的收縮代碼字，以便產(chǎn)生經(jīng)校正的除收縮代碼字；以及d)一個(gè)譯碼電路，用于譯碼除收縮代碼字。
9.權(quán)利要求8的編碼系統(tǒng)，其中校正確定裝置包括用于確定在代碼字中誤差符號(hào)es的數(shù)目。
10.權(quán)利要求9的編碼系統(tǒng)，其中用于確定收縮代碼字是否可校正的校正確定裝置是誤差符號(hào)es的數(shù)目、τ擦除的數(shù)目和預(yù)定代碼的最小距離dmin的函數(shù)。
11.權(quán)利要求10的編碼系統(tǒng)，其中用于確定收縮代碼字是否可校正的校正確定裝置包括將誤差符號(hào)es的數(shù)目與最大門限值相比較，其中最大門限值確定為最大門限值方程
的函數(shù)，式中dmin是預(yù)定代碼的最小距離，τ是在代碼字中擦除的數(shù)目。
12.權(quán)利要求11的編碼系統(tǒng)，其中如果
，則代碼字是可校正的。
13.權(quán)利要求8的編碼系統(tǒng)，其中當(dāng)所接收的收縮代碼字被確定為可校正的時(shí)，在所接收的收縮代碼字中擦除被用τ收縮符號(hào)填充，以及誤差符號(hào)被校正，因而經(jīng)校正的除收縮代碼字的信息符號(hào)等同于相應(yīng)的所傳送代碼字的信息符號(hào)，以及當(dāng)所接收的收縮代碼字被確定為不可校正的時(shí)，在所接收的收縮代碼字中擦除被用替代符號(hào)填充，以及誤差不被校正，因而未校正的除收縮代碼字的信息符號(hào)不等同于相應(yīng)的所傳送代碼字的信息符號(hào)。
14.權(quán)利要求8的編碼系統(tǒng)，其中預(yù)定代碼是一個(gè)系統(tǒng)代碼。
15.一個(gè)數(shù)字通信方法包括a)接收包括k信息符號(hào)的信息塊，其中信息塊具有有效信息符號(hào)和非有效信息符號(hào)；b)編碼數(shù)字信息，產(chǎn)生相應(yīng)于信息塊的代碼字，代碼字具有n代碼符號(hào)，其中n＞k且每個(gè)代碼字包括相應(yīng)信息塊的信息符號(hào)和冗余符號(hào)；c)收縮每個(gè)代碼字的τ非有效符號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)收縮信號(hào)，收縮信號(hào)包括收縮的代碼字，每個(gè)收縮的代碼字具有τ擦除；d)在信道上傳送收縮信號(hào)；e)接收在信道上所傳送的收縮信號(hào)，所接收的收縮信號(hào)包括所接收的收縮代碼字；f)確定每個(gè)所接收的收縮代碼字，如果代碼字是可校正的；g)校正被確定為可校正的代碼字。
16.權(quán)利要求15的編碼方法，其中確定收縮代碼字是否可校正的步驟包括確定在代碼字中誤差符號(hào)es的數(shù)目。
17.權(quán)利要求16的編碼方法，其中確定收縮代碼字是否可校正的步驟是誤差符號(hào)es的數(shù)目、τ擦除的數(shù)目和預(yù)定代碼的最小距離dmin的函數(shù)。
18.權(quán)利要求17的編碼方法，其中確定收縮代碼字是否可校正的步驟包括將誤差符號(hào)es的數(shù)目與最大門限值相比較，其中最大門限值確定為最大門限值方程
的函數(shù)，式中dmin是預(yù)定代碼的最小距離，τ是在代碼字中擦除的數(shù)目。
19.權(quán)利要求18的編碼方法，其中如果
，則代碼字是可校正的。
20.權(quán)利要求15的編碼方法，其中當(dāng)所接收的收縮代碼字被確定為可校正的時(shí)，在所接收的收縮代碼字中擦除被用τ收縮符號(hào)填充，以及誤差符號(hào)被校正，因而經(jīng)校正的除收縮代碼字的信息符號(hào)等同于相應(yīng)的所傳送代碼字的信息符號(hào)，當(dāng)所接收的收縮代碼字被確定為不可校正的時(shí)，在所接收的收縮代碼字中擦除被用替代符號(hào)填充，以及誤差不被校正，因而未校正的除收縮代碼字的信息符號(hào)不等同于相應(yīng)的所傳送代碼字的信息符號(hào)。
21.權(quán)利要求15的編碼方法，其中預(yù)定代碼是一個(gè)系統(tǒng)代碼。
全文摘要
一個(gè)編碼系統(tǒng)用于對(duì)從數(shù)字系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)傳送到接收機(jī)的數(shù)字信息的非有效和有效符號(hào)都起誤差保護(hù)。通過在發(fā)射機(jī)上對(duì)構(gòu)成數(shù)字信息的信息塊的有效和非有效符號(hào)都進(jìn)行編碼,提供對(duì)非有效和有效符號(hào)的誤差保護(hù)。通過收縮編碼信號(hào)的每個(gè)代碼字的非有效符號(hào)的一些選擇數(shù)目,對(duì)有效符號(hào)提供不等的誤差保護(hù)。在接收機(jī)上,根據(jù)所接收的代碼字的擦除和誤差是否可校正,對(duì)每個(gè)所接收的代碼字進(jìn)行校正確定。校正確定是誤差數(shù)目、擦除數(shù)目和代碼的最小距離的函數(shù)。基于這個(gè)校正確定,所接收的代碼字被解除收縮和譯碼。除收縮最好采用收縮符號(hào)被當(dāng)作為擦除的似Reed-Solomon的Berlekamp可譯碼的代碼來進(jìn)行。這樣一來,除收縮信息用順序估計(jì)似Viterbi譯碼法來譯碼。
文檔編號(hào)H04L1/00GK1203707SQ96198759
公開日1998年12月30日 申請(qǐng)日期1996年10月11日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月12日
發(fā)明者B·D·莫爾納, S·L·雷霍爾德, A·A·哈桑 申請(qǐng)人:艾利森公司