Передача пакетных данных в системе мобильной связи

Патент 2237977

Авторы

Классы МПК

H04L12/56 - системы с коммутацией пакетов

Реферат

Изобретение относится с радиосвязи и предназначено для передачи пакетных данных в системе мобильной связи. Технический результат - повышение пропускной способности при передаче данных. Для этого формирователь субкодов формирует множество субкодов с одинаковой или различными кодовыми скоростями для входного потока информационных битов пакета физического уровня (ПФУ). Контроллер определяет минимальную скорость передачи данных, при которой число модулированных символов субкода, сформированного согласно заданному способу модуляции, оказывается большим или равным числу модулированных символов, которые можно передать за каждый интервал времени. В случае, если число модулированных символов данного субкода оказывается большим числа модулированных символов, которые можно передать за данный интервал времени, устройство отсечения символов отсекает часть модулированных символов субкода, чтобы сделать число модулированных символов данного субкода равным числу модулированных символов, которые можно передать за данный интервал времени. 6 н. и 13 з.п. ф-лы, 25 ил., 10 табл.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к передаче данных в системе мобильной связи и, в частности, к устройству и способу передачи пакетных данных.

Уровень техники

Для прямой передачи пакетных данных в системе мобильной связи базовая станция назначает мобильной станции прямой выделенный канал. К системам мобильной связи относятся системы спутниковой связи, цифровая сеть связи с комплексными услугами (ЦСКУ), цифровые системы сотовой связи, системы широкополосного множественного доступа с кодовым разделением каналов (ШМДКР), универсальная система мобильных телекоммуникаций (УСМТ) и IMT-2000. При получении пакетных данных по прямому каналу мобильная станция определяет, был ли прием успешным, и в случае успешного приема данная мобильная станция пересылает пакетные данные на вышестоящий уровень. С другой стороны, при обнаружении ошибок в полученных пакетных данных мобильная станция запрашивает повторную их передачу посредством схемы гибридного автоматического запроса на повторение (ГАЗП). ГАЗП представляет собой схему повторной передачи, в которой для запроса на повторную передачу пакета данных с ошибкой используется как прямая коррекция ошибок (ПКО), так и автоматический запрос на повторение (АЗП). С помощью ГАЗП достигается повышение пропускной способности при передаче и улучшается эффективность системы посредством кодирования каналов, предназначенного для исправления ошибок. К основным способам кодирования каналов относятся сверточное кодирование и турбокодирование.

Для повышения пропускной способности система ГАЗП задействует мягкое объединение. Имеются два типа мягкого объединения: объединение по пакетам с разнесением и объединение по кодам пакетов. Данные типы мягкого объединения также называются мягким объединением пакетов. Несмотря на то, что для объединения по пакетам с разнесением характерны более низкие рабочие характеристики по сравнению с объединением по кодам пакетов, в силу простоты реализации объединение по пакетам с разнесением широко используется в случае, когда потери эффективности невелики.

В системе с пакетной передачей объединение по кодам пакетов используется для повышения пропускной способности при передаче. Передатчик передает код со скоростью передачи данных, различной для каждой передачи пакета. В случае, когда в принятом пакете обнаруживается ошибка, приемник запрашивает повторную передачу и выполняет мягкое объединение изначально переданного пакета и повторно переданного пакета. Для повторно переданного пакета может использоваться код, отличный от кода, использованного для предыдущего пакета. Объединение по кодам пакетов представляет собой выполняемый перед декодированием процесс объединения N принятых пакетов, кодированных с кодовой скоростью R, в код с эффективной кодовой скоростью R/N. В результате достигается выигрыш при кодировании.

Что касается объединения по вариантам пакета, то в этом случае передатчик передает код с одной и той же кодовой скоростью R для каждой передачи пакета. В случае, когда в принятом пакете обнаруживается ошибка, приемник запрашивает повторную передачу и выполняет мягкое объединение изначально переданного пакета и повторно переданного пакета. При этом коды повторно переданного пакета и предыдущего пакета идентичны. В этом смысле объединение по пакетам с разнесением можно рассматривать как усреднение по символам в произвольном канале. С помощью схемы объединения по пакетам с разнесением достигается снижение мощности шумов посредством усреднения выходных данных мягкого объединения, применяемого к входным символам, и достигается усиление как при разнесенном приеме по каналу многолучевого распространения, так как один и тот же код повторно передается по каналу с замираниями. Однако объединение по пакетам с разнесением не обеспечивает такого же дополнительного выигрыша при кодировании, что достигается в соответствии со структурой кодов в схеме объединения по кодам пакетов.

В силу простоты реализации в большинстве пакетных систем связи используется схема объединения по пакетам с разнесением, применение которой в контексте синхронной системы IS-2000 (особенно для передачи пакетных данных) и асинхронной системы УСМТ является предметом изучения. Причиной этого является нижеследующий факт. В существующих пакетных системах связи используются сверточные коды, и даже объединение по кодам пакетов не обеспечивает значительного усиления в случае, когда используются сверточные коды с низкой скоростью передачи данных. Если в системе с R=1/3 поддерживается повторная передача, то нет большой разницы в эффективности между объединением по кодам пакетов и объединением по пакетам с разнесением. Таким образом, объединение по пакетам с разнесением выбирается из соображений простоты реализации. Однако при использовании турбокодов в качестве кодов ПКО требуется другой механизм объединения пакетов в силу того, что турбокоды разработаны как коды с коррекцией ошибок с функциональными характеристиками, очень близкими к "пределу Шеннона пропускной способности канала". При этом очевидно, что в отличие от сверточных кодов эффективность данных кодов зависит от кодовой скорости. Таким образом можно сделать вывод, что с целью достижения оптимальных рабочих характеристик объединение по кодам пакетов является предпочтительным для пакетной системы связи, у которой в схеме повторной передачи используются турбокоды.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа пакетной передачи данных в системе мобильной связи.

Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа формирования субкодов с использованием турбокодов и передачи этих субкодов при передаче пакетных данных в системе мобильной связи.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа передачи пакетных данных, отличающихся тем, что в системе мобильной связи число модулированных символов, соответствующих субкодам, сформированным с использованием турбокодов, устанавливается равным числу доступных для передачи модулированных символов.

Вышеизложенные и иные задачи настоящего изобретения решаются посредством создания устройства и способа пакетной передачи данных в системе мобильной связи.

В соответствии с первым положением настоящего изобретения генератор субкодов формирует для входного потока информационных битов пакета физического уровня (ПФУ) множество субкодов с одинаковой или различными кодовыми скоростями. Контроллер определяет минимальную скорость передачи данных, при которой число модулированных символов субкода, сформированного согласно заданному способу модуляции, оказывается большим или равным числу модулированных символов, которые можно передать за каждый интервал времени. В случае, если число модулированных символов данного субкода оказывается большим числа модулированных символов, которые можно передать за данный интервал времени, устройство отсечения символов отсекает часть модулированных символов субкода, чтобы сделать число модулированных символов данного субкода равным числу модулированных символов, которые можно передать за данный интервал времени.

Предпочтительно, чтобы устройство отсечения символов отсекало часть второй половины модулированных символов субкода.

Предпочтительно, чтобы в случае, если сумма числа символов заголовка и числа модулированных символов первого субкода оказывается больше числа доступных для передачи модулированных символов, устройство отсечения символов отсекало часть символов первого субкода, чтобы сделать сумму числа символов заголовка и числа модулированных символов первого субкода равной числу модулированных символов, которые можно передать за первый интервал времени.

В соответствии с другим положением настоящего изобретения генератор субкодов формирует для входного потока информационных битов ПФУ множество субкодов с одинаковой или различными кодовыми скоростями и последовательно передает субкоды за интервалы времени. Контроллер определяет минимальную скорость передачи данных, при которой число модулированных символов субкода, сформированного согласно заданному способу модуляции, оказывается большим или равным числу модулированных символов, которые можно передать за интервал времени. Блок перемежения по каналам перемежает по каналам символы субкода, сформированного при минимальной кодовой скорости. Модулятор модулирует перемеженные по каналам символы согласно заданному способу модуляции. В случае, если число модулированных символов данного субкода оказывается больше числа модулированных символов, которые можно передать за данный интервал времени, устройство отсечения символов отсекает часть модулированных символов субкода, чтобы сделать число модулированных символов рассматриваемого субкода равным числу модулированных символов, которые можно передать за данный интервал времени.

В соответствии с еще одним положением настоящего изобретения генератор субкодов формирует для входного потока информационных битов ПФУ множество субкодов с одинаковой или различными кодовыми скоростями и последовательно передает субкоды за интервалы времени. Контроллер определяет минимальную скорость передачи данных, при которой число модулированных символов субкода, сформированного согласно заданному способу модуляции, оказывается большим или равным числу модулированных символов, которые можно передать за интервал времени. Блок перемежения символов по каналам перемежает по каналам символы субкода, сформированного при минимальной кодовой скорости. В случае, если число перемеженных по каналам символов оказывается больше числа доступных для передачи модулированных символов, устройство отсечения символов отсекает часть перемеженных по каналам символов, чтобы сделать число перемеженных по каналам символов равным числу доступных для передачи модулированных символов. Модулятор модулирует оставшиеся перемеженные по каналам символы согласно заданному способу модуляции.

Предпочтительно, чтобы устройство отсечения символов отсекало часть второй половины перемеженных по каналам символов.

Предпочтительно, чтобы в случае, если сумма числа символов заголовка и числа перемеженных по каналам символов первого субкода оказывается больше числа доступных для передачи модулированных символов, устройство отсечения символов отсекало часть символов первого из субкодов, сформированного при минимальной кодовой скорости, чтобы сделать сумму числа символов заголовка и числа перемеженных по каналам символов первого субкода равной числу модулированных символов, которые можно передать за данный интервал времени.

Перечень чертежей

Вышеупомянутые и иные задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения становятся более очевидны при подробном описании, приведенном ниже совместно с сопровождающими его чертежами, на которых:

на фиг.1 приведен график, показывающий разницу в эффективности между объединением по кодам пакетов и объединением по пакетам с разнесением в системе с пакетной передачей данных, в которой используются турбокоды;

на фиг.2 приведена блок-схема соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения устройства, формирующего субкоды;

на фиг.3 приведена блок-схема, иллюстрирующая соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения способ формирования первого субкода из набора субкодов квазикомплементарных турбокодов (ККТК);

на фиг.4 приведена блок-схема, иллюстрирующая соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения способ формирования серединных субкодов (т.е. всех за исключением первого и последнего) из набора субкодов ККТК;

на фиг.5 приведена блок-схема, иллюстрирующая соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения способ формирования последнего субкода из набора субкодов ККТК;

на фиг.6 приведена соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в единичном формате;

на фиг.7 приведена соответствующая второму варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в единичном формате;

на фиг.8 приведена соответствующая третьему варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в единичном формате;

на фиг.9 приведена соответствующая четвертому варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в единичном формате;

на фиг.10 приведена соответствующая пятому варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в единичном формате;

на фиг.11 приведена соответствующая шестому варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в единичном формате;

на фиг.12 приведена соответствующая седьмому варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в единичном формате;

на фиг.13 приведена соответствующая восьмому варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в единичном формате;

на фиг.14 приведена соответствующая девятому варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в единичном формате;

на фиг.15 приведена соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в двойном формате;

на фиг.16 приведена соответствующая второму варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в двойном формате;

на фиг.17 приведена соответствующая третьему варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в двойном формате;

на фиг.18 приведена соответствующая четвертому варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в двойном формате;

на фиг.19 приведена соответствующая пятому варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в двойном формате;

на фиг.20 приведена соответствующая шестому варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в двойном формате;

на фиг.21 приведена соответствующая седьмому варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в двойном формате;

на фиг.22 приведена соответствующая восьмому варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в двойном формате;

на фиг.23 приведена соответствующая девятому варианту осуществления настоящего изобретения структура передаваемого пакета в двойном формате;

на фиг.24 приведена блок-схема, иллюстрирующая соответствующее варианту осуществления настоящего изобретения устройство пакетной передачи данных;

на фиг.25 приведена блок-схема, иллюстрирующая соответствующее другому варианту осуществления настоящего изобретения устройство пакетной передачи данных.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Ниже описывается предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи. В нижеизложенном описании детальное описание широко известных функций или конструкций опущено, так как излишние подробности могут затенить само изобретение.

Ниже будет обоснована необходимость использования объединения по кодам пакетов для турбокодов, применяемых для передачи или повторной передачи пакетных данных в системе мобильной связи (такой как, например, IS-2000 или УСМТ). Приведено описание формирования субкодов из турбокодов и передачи пакетов с использованием этих субкодов в соответствии с настоящим изобретением. А именно в случае, когда число модулированных символов, соответствующих субкодам, превосходит число доступных для передачи модулированных символов, при передаче пакетных данных отсекаются символы в количестве, равном разности двух вышеупомянутых чисел. Субкоды представляют собой коды с кодовой скоростью, меньшей чем у базового кода турбокодов, и к которым следует применять объединение по кодам пакетов. Иными словами, когда для повторной передачи исходный пакет сегментируется на меньшие пакеты для повышения пропускной способности, для повторной передачи каждого из сегментов исходного пакета используется субкод. Кодовая скорость этих субкодов идентична или отличается от кодовой скорости предшествующих субкодов, что будет пояснено в нижеследующем описании.

А. Необходимость объединения по кодам пакетов

1. Объединение по кодам пакетов и объединение по пакетам с разнесением

Как было отмечено при описании предшествующего уровня техники, для сверточных кодов с низкой скоростью передачи данных не наблюдается большой разницы в эффективности между схемами объединения по пакетам с разнесением и объединения по кодам пакетов. В то же время в отличие от сверточных кодов для турбокодов имеет место очевидная разница в эффективности между данными схемами. По сравнению с объединением по пакетам с разнесением объединение по кодам пакетов обеспечивает больший прирост эффективности в случае использования турбокодов. В силу вышеописанной природы турбокодов схемы ГАЗП Типа II/III могут заметно повысить пропускную способность.

На фиг.1 приведен график, показывающий разницу в эффективности между объединением по кодам пакетов и объединением по пакетам с разнесением в случае использования турбокодов. Как следует из фиг.1, при одинаковом значении энергии e_s, приходящейся на символ, для турбокодов с низкой скоростью передачи данных, равной 1/6, характерен больший прирост эффективности, чем для турбокодов с высокой кодовой скоростью, равной 1/3. При этом для турбокодов с низкой скоростью передачи данных получается прирост эффективности, равный 3 дБ, при использовании объединения по кодам пакетов. В результате формирование турбокодов с R=1/3 посредством объединения по кодам пакетов, применяемого к субкодам с R=1/6, обеспечивает прирост эффективности, характерный для турбокодов со скоростью передачи данных меньшей 1/3, и вместе с тем прирост эффективности, получаемый при объединении различных кодов.

Более подробно, в отличие от сверточных кодов при одинаковой энергии Е_S, приходящейся на кодовый символ, и одинаковой заданной кодовой скорости турбокоды обеспечивают эффективность, близкую к "пределу Шеннона пропускной способности канала" в соответствии с кодовыми скоростями только лишь в случае, когда закончено выполнение итерационного декодирования. Хорошо известно, что при одинаковом значении энергии E_S, приходящейся на кодовый символ, турбокод с низкой кодовой скоростью обеспечивает больший прирост эффективности, чем турбокод с высокой кодовой скоростью. Например, когда кодовая скорость уменьшается с R=1/3 до R=1/6, разницу в эффективности можно оценить посредством анализа "предела Шеннона пропускной способности канала". По сравнению с общепринятым анализом эффективности турбокодов, основанным на проверке обусловленного снижением кодовой скорости уменьшения энергии, приходящейся на кодовый символ, в основе предположения о том, что для кривых по фиг.1 энергия _S, приходящаяся на кодовый символ, одинакова независимо от значения кодовой скорости (R=1/3 или R=1/6), лежит тот факт, что для каждой повторной передачи в системе ГАЗП используется одно и тоже значение энергии Е_s, приходящейся на кодовый символ.

Если код с R=1/3 однократно повторяется, а затем для этих двух кодов выполняется объединение по пакетам с разнесением по каналу аддитивного белого гауссовского шума (АБГШ), то реализуется максимальное усиление в 3 дБ в единицах отношения энергии, приходящейся на символ, к уровню шумов (E_S/No). Та же ситуация имеет место и для кода с R=1/6. Таким образом, вследствие усиления при объединении по пакетам с разнесением кривая эффективности для турбокода с R=1/3 параллельно сдвигается влево на +3 дБ. При том же самом значении энергии, приходящейся на символ, кривая эффективности для турбокода с R=1/6 также параллельно сдвигается влево на +3 дБ. В рассматриваемом случае кривые эффективности приведены на примере отношения энергии к уровню шумов (Е_b/No), которое измеряется для сравнения эффективности кодов в зависимости от кодовых скоростей. В результате, разница между кривыми эффективности турбокодов эквивалентна разнице в эффективности между объединением по пакетам с разнесением и объединением по кодам пакетов. Разницу в эффективности в соответствии с кодовыми скоростями можно оценить на основе "предела Шеннона пропускной способности канала", причем минимальную разницу в эффективности можно получить, используя минимальное требуемое отношение уровня сигнала к уровню шумов (ОСШ).

2. Минимальное требуемое отношение Е_b/No для кодовых скоростей

В системе, использующей турбокоды с кодовой скоростью R и очень большой размер L блока данных кодера, минимальное отношение Е_b/No, требуемое для обеспечения канала, свободного от ошибок, выражается следующим образом

Согласно вышеприведенному выражению в таблице 1 приведены значения минимального требуемого отношения Е_b/No в АБГШ для каждой кодовой скорости турбокодов. В таблице 1 типичное отношение Е_b/No обозначает требуемое отношение Е_b/No для обеспечения частоты появления ошибочных битов (ЧПОБ), меньшей 0,00001, в случае, когда для турбокодов размер L блока кодируемых данных равен 1024.

Как следует из таблицы 1, значения требуемого отношения Е_b/No равны 0,86; 0,57; 0,00; -0,414; 0,55; 0,82; 0/975 и -1,084 соответственно, для значений кодовой скорости 3/4; 2/3; 1/2; 3/8; 1/3; 1/4; 1/5 и 1/6. Между системой, использующей код с R=1/3 и системой, использующей код с R=1/6, наблюдается разница в эффективности по меньшей мере в 0,53 дБ. Это минимальная разница в эффективности, основанная на "пределе Шеннона пропускной способности канала". Более того, при рассмотрении реализации реального декодера и системного окружения данная разница увеличивается. В процессе численного моделирования между системой, использующей объединение по кодам пакетов для кодов с R=2/3, и системой, использующей объединение по пакетам с разнесением для кодов с R=2/3, наблюдалась разница в эффективности, приблизительно равная 1,12 дБ.

В таблице 2 приведена разница в эффективности между объединением по кодам пакетов и объединением по пакетам с разнесением после одной повторной передачи в системе с кодовой скоростью субкода, равной 2/3. Как следует из таблицы 2, минимальная разница в эффективности составляет 1,12 дБ, а схема объединения по кодам пакетов обеспечивает более высокий прирост эффективности в системе, использующей турбокоды.

Как было описано выше, для схемы объединения по кодам пакетов характерна высокая эффективность в контексте системы с повторными передачами, использующей турбокоды. Таким образом, в настоящем изобретении представлен способ формирования субкодов, предназначенный для оптимального объединения по кодам пакетов в системе с повторными передачами, использующей турбокоды. Формирование субкодов для объединения по кодам пакетов в соответствии с заданным правилом обеспечивает вышеупомянутый выигрыш при объединении кодов и максимизирует эффективность системы, запрашивающей субкоды одного и того же размера для каждой повторной передачи.

В настоящем изобретении предложен способ формирования субкодов, предназначенный для оптимального объединения по кодам пакетов в системе с повторными передачами, использующей турбокоды, и в системе, которая в зависимости от значения скорости передачи данных выборочно задействует схему объединения по кодам пакетов или схему объединения по пакетам с разнесением. Ниже приведено описание преимуществ и прироста эффективности предложенной системы, а также протокола ГАЗП функционирования системы.

Сначала дается описание системы, которая в зависимости от значения скорости передачи данных выборочно задействует схему объединения по кодам пакетов или схему объединения по пакетам с разнесением.

В системе, использующей, например, турбокоды с R=1/5 применение объединения по кодам пакетов продолжается до тех пор, пока общая кодовая скорость кодов, сформированных посредством мягкого объединения повторно переданных пакетов, достигает 1/5. Для последующих повторно переданных пакетов выполняется объединение по пакетам с разнесением, а затем выполняется объединение по кодам пакетов. Если первый пакет был передан на скорости 1/3, в ответ на запрос на повторную передачу выдаются требуемые избыточные символы, дабы общая кодовая скорость стала равной 1/5. Таким образом, в случае, когда приемник принимает оба пакета, общая кодовая скорость становится равной 1/5. Перед передачей каждый из следующих пакетов дублируется, а приемник выполняет объединение по пакетам с разнесением, а затем выполняется объединение по кодам пакетов для повторно переданных пакетов при скорости передачи данных, равной 1/5.

Б. Формирование субкодов

1. Устройство формирования субкодов

На фиг.2 приведена блок-схема соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения устройства, формирующего субкоды с использованием турбокодов. Как следует из фиг.2, устройство, формирующее субкоды, включает в себя турбокодер, формирователь 204 субкодов и контроллер 205. Турбокодер включает в себя первый составляющий кодер 201, второй составляющий кодер 203 и блок 202 перемежения.

Во-первых, что касается турбокодера, первый компонентный кодер 201 (или первый составляющий кодер) кодирует входной поток информационных битов и выдает первые кодовые символы, то есть символы Х информации и первые символы Y0 и Y1 контроля четности. Блок 202 перемежения перемежает входной поток информационных битов в соответствии с заданным правилом. Второй компонентный кодер (или второй составляющий кодер) 203 кодирует входной поток перемеженных битов и выдает вторые кодовые символы, то есть символы X' информации и вторые символы Y0' и Y1' контроля четности. Таким образом, выходными символами турбокодера являются первые и вторые кодовые символы. В силу того, что символы X' информации, сформированные вторым компонентным кодером 203, на самом деле не передаются, кодовая скорость данного турбокодера составляет 1/5.

Посредством исключения и повторения символов под управлением контроллера 205 формирователь 204 субкодов формирует субкоды из первых и вторых кодовых символов, полученных соответственно от первого и второго компонентных кодеров 201 и 203. В контроллере 205 хранятся матрицы исключения (и повторения) символов, генерируемые с помощью алгоритмов по фиг.3, 4 и 5. Данный контроллер выдает в формирователь 204 субкодов сигналы выбора символов по матрицам исключения символов. Далее, формирователь 204 субкодов выбирает заданное число кодовых символов из заданного диапазона исключения в соответствии с вышеупомянутыми сигналами выбора символов.

Символы, используемые в данном документе, определены следующим образом.

X: систематический кодовый символ или символ информации;

Y0: избыточный символ (символ контроля четности), выдаваемый верхним компонентным кодером турбокодера;

Y1: избыточный символ (символ контроля четности), выдаваемый верхним компонентным кодером турбокодера;

Y'0: избыточный символ (символ контроля четности), выдаваемый нижним компонентным кодером турбокодера;

Y'1: избыточный символ (символ контроля четности), выдаваемый нижним компонентным кодером турбокодера.

2. Формирование субкодов

На фиг.3, 4 и 5 приведены блок-схемы, иллюстрирующие соответствующие варианту осуществления настоящего изобретения процедуры формирования субкодов (или матриц исключения). А именно фиг.3 иллюстрирует процедуру формирования первого субкода С_о из набора субкодов. Фиг.4 иллюстрирует процедуру формирования серединных субкодов с C₁ no C_S-2 из набора субкодов, а фиг.5 иллюстрирует процедуру формирования последнего субкода C_S-1 из набора субкодов.

Ниже обозначение ENC1 (соответствует первым кодовым символам) обозначает символы Х информации и первые символы Y0 и Y1 контроля четности, выдаваемые первым компонентным кодером 201, а обозначение ENC2 (соответствует вторым кодовым символам) обозначает вторые символы Y'0 и Y'1 контроля четности, выдаваемые вторым компонентным кодером 203.

Согласно фиг.3 максимальная скорость передачи данных (R_max), обеспечиваемая передатчиком, задается на этапе 401. Данная величина, как правило, задается в соответствии с используемой в рассматриваемой системе скорости передачи данных. Минимальная скорость R_min передачи данных устанавливается таким образом, чтобы она равнялась частному от деления R_max на целое число (k/n). Хотя R_min может быть определена произвольным образом, она обычно устанавливается равной 1/6 или меньшему значению или 1/7 или меньшему значению в силу того, что предельное значение усиления при кодировании достигается посредством уменьшения кодовых скоростей турбокодов до R=1/7 или меньшего значения. Помимо этого, определяется фактическая скорость передачи данных, то есть базовая кодовая скорость (R) декодера из состава приемника. При этом R задается большим R_min.

В фактической реализации системы R_max и R_min являются заданными параметрами. В этом смысле R_max представляет собой кодовую скорость субкодов, которые должны быть сформированы, а R_min представляет собой целевую кодовую скорость, получаемую после объединения субкодов. В общем случае R_min представляет собой кодовую скорость кодера в передатчике.

На этапе 403 число (S) субкодов вычисляется с помощью нижеследующего выражения с использованием R_max и R_min. Здесь число субкодов или число матриц исключения символов представляет собой минимальное целое число, превосходящее отношение R_max к R_min.

где - это минимальное целое, большее или равное * (здесь * обозначает R_max/R_min).

На этапе 405 начальное значение переменной m устанавливается равным 1, а на этапе 407 определяется параметр C=(mk). С представляет собой число столбцов каждой из матриц исключения символов, определяемое с помощью R_max. Например, для R_max=3/4 С может быть равно 3, 6, 9,... и устанавливается равным минимальному возможному значению для первого субкода, который должен быть передан. Здесь С устанавливается равным 3 для R_max=3/4.

На этапе 409 (N_S-C) сравнивается с числом компонентных кодеров турбокодера из состава передатчика. Обычно современные турбокодеры включают в себя два компонентных кодера. Следовательно, предполагается, что используются два компонентных кодера. На этапе 409 проводится определение, является ли величина (N_S-C) большей или равной 2 в силу того, что в отличие от обычных кодеров, использующих другие одиночные коды, рассматриваемый турбокодер включает в себя два компонентных кодера, соединенных параллельно с блоком перемежения символов, помещенным между ними, как показано на фиг.2. Иными словами, для того, чтобы сохранить характеристики турбокодера неизменными, по окончании передачи всех символов информации нужно передать по меньшей мере один символ контроля четности от каждого компонентного кодера.

Если величина (N_S-C) меньше 2, то выбирается, по меньшей мере, один символ либо из набора первых символов контроля четности, либо из набора вторых символов контроля четности. С точки зрения турбокодов, для каждого из этих вариантов могут возникнуть проблемы. Турбокоды, сформированные без вторых символов контроля четности, являются не турбокодами, а сверточными кодами с К=4, выдаваемыми кодером, включающим в себя только первый компонентный кодер и не обеспечивающим усиления при перемежении, характерного для турбокодера. С другой стороны, результатом передачи первым компонентным кодером только систематических символов без символов контроля четности являются субкоды с кодовой скоростью, равной 1. Это соответствует системе без кодирования и, следовательно, без какого-либо усиления при кодировании. Таким образом, величина (N_S-C) должна быть большей или равной 2 для обеспечения эффективности турбокодера.

Если на этапе 409 величина (N_S-C) оказывается большей или равной 2, то с помощью матрицы исключения символов выбираются С систематических символов, а остальные символы выбираются на этапе 411 в соответствии с заранее заданным типом. Для типа 1 остальные символы выбираются на этапе 413 с помощью выражения (3) из первых и вторых символов контроля мощности. Число выбранных первых символов контроля четности больше или равно числу выбранных вторых символов контроля четности. Например, если число остальных символов (N_S-С) равно 3, то первые и вторые символы контроля четности выбираются посредством выражения (3), а из вторых символов контроля четности выбирается еще один символ

где - это минимальное целое, меньшее или равное *. В рассматриваемом случае * есть (N_S-C)/2.

Для типа 2 остальные символы выбираются на этапе 415 с помощью выражения (4) из первых и вторых символов контроля четности. Если параметры а и b заданы как частоты распределения символов для первых символов контроля четности и вторых символов контроля четности соответственно, то из первых символов контроля четности выбираются символы в количестве, равном минимальному целому, большему или равному отношению (N_S-C) к (а+b), а из вторых символов контроля четности выбираются символы в количестве, равном минимальному целому, меньшему или равному отношению (N_S-C) к (а+b)

где а+b=1, а и b обозначают частоты распределения символов для первых символов контроля четности и вторых символов контроля четности соответственно.

Если условие, задаваемое на этапе 409, не удовлетворяется, т.е. (N_S-C) меньше 2, на этапе 417 значение переменной m увеличивается на 1 и процедура возвращается на этап 407. Назначение этапа 409 - определить, можно ли в пределах заданного диапазона исключения символов (размерность матрицы исключения символов) сформировать субкоды, сохраняя при этом основные свойства турбокодов. Если основные свойства турбокодов сохранить не удается, тогда на этапе 417 происходит увеличение диапазона исключения символов.

Как описывалось ранее, исходная матрица исключения символов строится таким образом, что в турбокодере выбираются все символы информации и, по меньшей мере, один символ выбирается из каждого набора первых и вторых символов контроля четности.

Ни