Устройство и способ генерации кодов в системе связи

Устройство и способ генерации кодов в системе связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится в общем случае к генерации кода в системе передачи данных и, в частности, к устройству и способу генерации двухмерных квазидополнительных турбокодов (КДТК) и адаптивных КДТК, рассматривая характеристики турбокодов в системе пакетной передачи данных, использующей схему повторной передачи, или в общей системе связи, использующей схему повторной передачи.

Уровень техники

В общем случае система, использующая схему повторной передачи (например, гибридная схема автоматического запроса повторения АЗП, ARQ) выполняет объединение с мягким решением для улучшения пропускной способности при передаче. Методы объединения с мягким решением делятся на объединение разнесенных пакетов и объединение кодов пакетов. Эти две схемы объединения обычно называются объединением пакетов с мягким решением. Хотя схема объединения разнесенных пакетов имеет пропускную способность ниже оптимальной по сравнению со схемой объединения кодов пакетов, но она предпочтительна из-за более легкого осуществления при небольшой потере в пропускной способности.

Как указано выше, система пакетной передачи использует схему объединения кодов пакетов для улучшения пропускной способности при передаче. Передатчик передает код с различной скоростью кодирования при каждой передаче пакета. Если в принятом пакете обнаружена ошибка, то приемник запрашивает повторную передачу и выполняет объединение с мягким решением первоначального пакета и повторно переданного пакета. Повторно переданный пакет может иметь код, отличающийся от кода предыдущего пакета. Схема объединения кодов пакетов представляет собой процесс объединения N принятых пакетов со скоростью R кодирования в код с эффективной скоростью кодирования R/N до декодирования, чтобы таким образом достичь эффективности кодирования.

Что касается схемы объединения разнесенных пакетов, то передатчик передает тот же самый код со скоростью R кодирования при каждой передаче пакета. Если в принятом пакете обнаружена ошибка, то приемник запрашивает повторную передачу и выполняет объединение с мягким решением первоначального пакета и повторно переданного пакета. Повторно переданный пакет имеет код, идентичный коду предыдущего пакета. В этом смысле схема объединения разнесенных пакетов может рассматриваться как усреднение символа в канале со случайно изменяющимися параметрами. Схема объединения разнесенных пакетов уменьшает мощность шума с помощью усреднения выходных сигналов с мягким решением входных символов и достигает такого увеличения разнесения, какое предлагается каналом с многолучевым распространением, потому что тот же самый код неоднократно передается по каналу с замираниями. Однако схема объединения разнесенных пакетов не обеспечивает такую дополнительную эффективность кодирования, какая получается для структуры кода, которую предлагает схема объединения кодов пакетов.

Из-за простоты исполнения большинство систем пакетной передачи используют схему объединения разнесенных пакетов, которая в настоящее время развивается для использования с синхронными IS-2000 системами и асинхронными универсальными системами мобильной связи (УСМС, UMTS). Причиной является то, что существующие системы пакетной передачи, использующие сверточные коды и даже объединение кодов пакетов, не предлагают большую эффективность, когда используются сверточные коды со скоростью передачи кодовых данных. Если система с R=1/3 поддерживает повторную передачу, то нет большого различия в пропускной способности между схемой объединения кодов пакетов и схемой объединения разнесенных пакетов. Таким образом, выбирается схема объединения разнесенных пакетов, принимая во внимание меньшую сложность ее осуществления. Однако использование турбокодов, как кодов прямой коррекции ошибок (ПКО, FEC), требует другого механизма объединения пакетов, потому что турбокоды, разработанные как коды исправления ошибок, имеют рабочие характеристики, очень близкие к “ограничению Шеннона пропускной способности канала” и, очевидно, их пропускная способность изменяется при изменении скорости кодирования, в отличие от сверточных кодов. Поэтому можно прийти к заключению, что объединение кодов пакетов выполнимо для системы пакетной передачи, которая использует турбокоды в схеме с повторной передачей для достижения цели оптимальной пропускной способности.

В этом контексте для увеличения пропускной способности в системах, использующих объединение с мягким решением, были предложены КДТК. Для подробного ознакомления с КДТК см. патентную заявку Кореи номер Р2000-62151, поданную данным заявителем.

Квазидополнительные турбокоды (КДТК)

Далее будет дано описание системы, которая выбирает схему объединия кодов пакетов или схему объединения разнесенных пакетов при использовании обычных КДТК в зависимости от скорости передачи данных.

Например, в системе, использующей R=1/5 турбокоды, применяется объединение кодов пакетов, пока полная скорость кодирования для кодов, произведенных объединением с мягким решением повторно передаваемых пакетов, не достигнет 1/5. Для последующих повторно передаваемых пакетов выполняется объединение разнесенных пакетов и затем объединение кодов пакетов. Если первый пакет передается со скоростью передачи данных 1/3, то требуемые избыточные символы обеспечиваются при запросе на повторную передачу, чтобы сделать полную скорость кодирования 1/5. Таким образом, когда приемник принимает оба пакета, полная скорость кодирования становится равной 1/5. Каждый из последующих пакетов повторяется до передачи, и приемник выполняет объединение разнесенных пакетов и затем объединение кодов пакетов повторно переданных пакетов со скоростью передачи данных 1/5.

Фиг.1 - график, иллюстрирующий различие производительности между объединением кодов пакетов и объединением разнесенных пакетов в случае турбокодов. Как показано на фиг.1, турбокод с низкой скоростью передачи данных 1/6 показывает больший выигрыш в производительности, чем турбокод с высокой скоростью кодирования 1/3 при той же самой энергии Es символа, и достигает выигрыша в производительности 3 дБ при объединении кодов пакетов. Следовательно, генерация турбокодов с R=1/3 с помощью объединения кодов пакетов субкодов с R=1/6 создает выигрыш, который показывают турбокоды со скоростью кодирования ниже, чем 1/3, и одновременно выигрыш, который предлагает объединение различных кодов.

Более конкретно, для той же самой энергии Es кодового символа и той же самой скорости кодирования турбокоды обеспечивают производительность, близкую к “ограничению Шеннона пропускной способности канала”, в зависимости от скорости кодирования, только если итерационное декодирование полностью осуществлено, в отличие от сверточных кодов. Из предшествующего уровня техники известно, что турбокод с низкой скоростью кодирования предлагает большее увеличение производительности, чем турбокод с высокой скоростью кодирования при той же самой энергии Es кодового символа. Например, когда R=1/3 уменьшается до R=1/6, изменение производительности может быть оценено, анализируя изменение в “ограничении Шеннона пропускной способности канала”. Причиной для принятия той же самой энергии Es символа независимо от R=1/3 или 1/6 для кривых на фиг.1 является то, что та же самая энергия Es символа используется для каждой повторной передачи в гибридной системе с автоматическим запросом повторения (ГАЗП).

Если код с R=1/2 повторяется однажды и к двум данным кодам применяется “объединение разнесенных пакетов” в канале с аддитивным белым гауссовым шумом (АБГШ AWGN), то получается максимальный выигрыш 3 дБ с точки зрения отношения энергии символа к шуму (Es/No). Тот же самый результат происходит в случае кода с R=1/6. Таким образом, кривая производительности для турбокода с R=1/3 сдвигается влево параллельно на +3 дБ из-за выигрыша при объединении разнесенных пакетов и кривая производительности для турбокода с R=1/6 также сдвигается влево параллельно на +3 дБ, когда задается та же самая энергия символа. Здесь, кривые производительности получаются в зависимости от отношения “энергия к шуму” (Eb/No), которое измеряется для сравнения производительности кода в зависимости от скорости кодирования. Как следствие, различие между кривыми производительности турбокода эквивалентно различию производительности между объединением разнесенных пакетов и объединением кодов пакетов. Различие производительности в зависимости от скорости кодирования может быть оценено из “ограничения Шеннона пропускной способности канала”, и минимальное различие в производительности может быть получено при использовании минимального требуемого отношения сигнал-шум (ОСШ, SNR).

В системе, использующей турбокоды со скоростью кодирования R и очень большой размер блока кодирования L, минимальное отношение Eb/No, требуемое для обеспечения свободного от ошибок канала, выражается следующим образом:

Согласно вышеприведенному уравнению минимальные требования по Eb/No в канале с АБГШ при каждой скорости кодирования для турбокодов перечислены в таблице 1, расположенной ниже. В таблице 1 типичное отношение Eb/No показывает отношение Eb/No, которое требуется для коэффициента битовой ошибки (КБО) ниже 0,00001, когда размер L блока кодирования турбокодов равен 1024.

Таблица 1
Скорость кодирования	Требуемое отношение Eb/No (дБ)	Типичное отношение Eb/No (дБ) для КБО=10-5
3/4	0,86	3,310
2/3	0,57	2,625
1/2	0,00	1, 682
3/8	-0,414	1,202
1/3	-0,55	0, 975
1/4	-0,82	0,756
1/5	-0,975	0, 626
1/6	-1,084	0,525
0	-1,62	Нет данных

Как показано в таблице 1, требуемое отношение Eb/No равно 0,86, 0,57, 0,0, - 0,414, - 0,55, - 0,82, - 0,975 и - 1,084 дБ соответственно для скоростей кодирования 3/4, 2/3, 1/2, 3/8, 1/3, 1/4, 1/5 и 1/6. Существует разница по меньшей мере в 0,53 дБ в производительности между системой, использующей код с R=1/3 и системой, использующей код с R=1/6. Это минимальное различие в производительности, основанное на “ограничении Шеннона пропускной способности канала”. Рассматривая осуществление реального декодера и среды системы, различие становится большим. При моделировании наблюдалось различие в производительности приблизительно 1/12 дБ между системой, использующей объединение кодов пакетов для кодов с R=2/3, и системой, использующей объединение разнесенных пакетов для кодов с R=1/3.

Таблица 2 показывает различие в производительности между объединением кодов пакетов и объединением разнесенных пакетов после одной повторной передачи в системе со скоростью кодирования субкода 2/3. Как показано в таблице 2, минимальное различие в производительности - 1,12 дБ, и схема объединения кодов пакетов создает более высокий выигрыш в производительности в системе, использующей турбокод.

Таблица 2
Элементы	Объединение пакетов	Объединение кодов
Родительская скорость кодирования Rm	1/3 (X, Y0, Y'0) на фиг.2	1/3 (X, Y0, Y'0) на фиг.2
Размер блока (L)	496	496
Максимальное число итераций	8	8
Число передач	2	2
Фактическая Тх скорость кодирования Re для каждой передачи	2/3 (с помощью выкалывания)	2/3(с помощью выкалывания)
Выбор избыточности	Идентичный шаблон для всех передач	Различный шаблон для всех передач
Объединение с мягким решением	Объединение разнесенных пакетов	Объединение кодов пакетов
Выигрыш через повторную передачу	Выигрыш в повторении символа	Выигрыш в кодировании для низкой скорости кодирования
Минимальное требуемое отношение Eb/No в таблице 1	+ 0,57(дБ)	R-2/3 + 0,57 (дБ)R-2/6-0,55 (дБ)
Требуемое отношение Eb/No при 2-х повторных передачах	+ 0,57-3,0 (дБ)	-0,55-3/0 (дБ)
Относительный выигрыш в производительности	0	1,12 (=0,57 + 0,55)дБ
Моделируемый относительный выигрыш (КБО=10-5)	0	2,5 (дБ)

Как описано выше, схема объединения кодов пакетов предоставляет превосходную производительность в системе с повторной передачей, использующей турбокод. Поэтому настоящее изобретение предлагает способ генерации субкода для оптимального объединения кодов пакетов в системе с повторной передачей, использующей турбокод. Генерация субкодов для объединения кодов пакетов согласно заданному правилу создает вышеупомянутый выигрыш при объединении кодов и максимизацию производительности системы, которая требует, чтобы субкоды были того же самого размера для каждой повторной передачи.

Фиг.2 - структурная схема типичного устройства генерации субкодов с использованием турбокодов. Как показано на фиг.2, устройство генерации субкодов включает в себя турбокодер, генератор 204 субкода и контроллер 205.

Вначале, что касается турбокодера, первый составляющий кодер 201 (составляющий кодер 1) кодирует битовый поток входной информации и выводит первые кодовые символы, т.е. информационные символы X и первые символы четности Y₀ и Y₁. Перемежитель 202 перемежает битовый поток входной информации согласно заданному правилу. Второй составляющий кодер 203 (составляющий кодер 2) кодирует данный перемеженный информационный битовый поток и выводит вторые кодовые символы, т.е. информационные символы X' и вторые символы четности Y₀' и Y₁'. Таким образом, выходными символами турбокодера являются первые и вторые кодовые символы. Так как информационные символы X', сгенерированные вторым составляющим кодером 203, в действительности не передаются, скорость кодирования турбокодера равна 1/5.

Генератор 204 субкода генерирует субкоды из первых и вторых кодовых символов, принятых от первого и второго составляющих кодеров 201 и 203, с помощью выкалывания и повторения под управлением контроллера 205. Контроллер 205 сохраняет матрицы выкалываний (и повторений), сгенерированные по алгоритмам, показанным на фиг.4, 5 и 6, и выводит сигналы выбора символа в соответствии с матрицами выкалываний в генератор 204 субкода. Затем генератор 204 субкода выбирает заданное число кодовых символов в пределах заданного диапазона выкалывания в ответ на сигналы выбора символа.

Используемые знаки, на которые сделана ссылка, X, Y0, Y1, Y'0 и Y'1, определяются следующим образом.

X: систематический кодовый символ или информационный символ

Y0: символ избыточности от верхнего составляющего кодера данного турбокодера

Y1: символ избыточности от верхнего составляющего кодера данного турбокодера

Y’0: символ избыточности от нижнего составляющего кодера данного турбокодера

Y'1: символ избыточности от нижнего составляющего кодера данного турбокодера

Фиг.4, 5 и 6 - последовательности операций, которые показывают процедуры генерации субкода (или матрицы выкалываний) согласно обычной технологии. Более конкретно, фиг.4 показывает процедуру генерации первого субкода С_о в наборе субкодов, фиг.5 показывает процедуру генерации средних субкодов от C₁ до С_s-2 в наборе субкодов, и фиг.6 показывает процедуру генерации последнего субкода C_s-1 в наборе субкодов.

Здесь и далее ENC1 (упоминается как первые кодовые символы) указывает на информационные символы Х и первые символы четности Y0 и Y1, которые выводятся из первого составляющего кодера 201, и ENC2 (упоминается, как вторые кодовые символы) указывает на вторые символы четности Y'0 и Y'1, которые выводятся из второго составляющего кодера 203.

Переходя к фиг.4, максимальная скорость кодирования (Rmax), доступная передатчику, устанавливается при операции 401. Это значение главным образом задается в соответствии со скоростью передачи данных, используемой в системе. Минимальная скорость кодирования (Rmin) устанавливается таким образом, чтобы она была целым кратным от Rmax (=k/n). Здесь k - число входных символов и n - число выходных символов. Хотя Rmin может определяться произвольно, обычно она равна 1/6, 1/7 или ниже, поскольку эффективность кодирования насыщается при уменьшении скорости кодирования до значения, равного или меньшего R=4/7 для турбокодов. Кроме того, реальная скорость кодирования, т.е. родительская скорость кодирования (R) декодера в приемнике, определена. R устанавливается больше, чем Rmin.

В реальных осуществлениях систем Rmax и Rmin устанавливаются предварительно. В некотором смысле Rmax - скорость кодирования субкодов, которые будут сгенерированы, и Rmin - окончательная скорость кодирования после кодового объединения субкодов. В общем случае Rmin - скорость кодирования кодера в передатчике.

При операции 403 число субкодов (S) рассчитывается с помощью следующего уравнения, используя Rmax и Rmin. Здесь число субкодов или число матриц выкалываний - это минимальное целое число, превышающее отношение Rmax к Rmin.

где представляет минимальное целое число, равное или большее чем *.

При операции 405 переменная m устанавливается в начальное значение 1 и при операции 407 определяется С (=m× k). С - число столбцов каждой матрицы выкалываний, определяемое Rmax. Например, для Rmax=3/4 С может быть 3, 6, 9,... и устанавливается в минимально доступное значение для первого субкода, который будет передаваться. Здесь С устанавливается в 3 для Rmax=3/4.

При операции 407 число символов, которые будут выбраны из матрицы выкалываний, Ns рассчитывается с помощью умножения переменной m на длину кода, т.е. число кодовых символов n из Rmax=k/n. Ns - число выбранных символов или число выбранных позиций в каждой матрице выкалываний, и оно вычисляется с помощью C/Rmax.

При операции 409 (Ns-C) сравнивается с количеством составляющих кодеров турбокодера в передатчике. Настоящий турбокодер в общем случае обеспечивается двумя составляющими кодерами. Таким образом, предполагается, что используются два составляющих кодера. При операции 409 определяется, является ли (Ns-C) большим или равным 2, потому что турбокодер имеет два составляющих кодера, связанные параллельно с перемежителем, установленным, как показано на фиг.2, в отличие от обычных кодеров, использующих другие одиночные коды. Другими словами, по меньшей мере один символ четности от каждого составляющего кодера должен быть передан после того, как все информационные символы переданы, для того, чтобы сохранить характеристики, свойственные турбокодеру.

Если (Ns-C) меньше чем 2, то только один символ выбирается или из первого набора символов четности, или из второго набора символов четности. С точки зрения турбокодов любой случай может вызвать проблемы. В первом случае субкоды, сгенерированные без вторых символов четности, являются не турбокодами, а сверточными кодами с длиной ограничения К=4 от кодера, имеющего только первый составляющий кодер, и не предлагают никакого выигрыша от наличия перемежителя, который доступен в турбокодере. С другой стороны, во втором случае, передача только систематических символов без символов четности из первого составляющего кодера приводит к субкодам со скоростью кодирования 1. Это эквивалентно некодированной системе без повышения эффективности кодирования. Соответственно, разность (Ns-C) должна быть больше или равной 2 для того, чтобы обеспечить производительность турбокодера.

Если при операции 409 значение (Ns-С) больше или равно 2, то при операции 411 из матрицы выкалываний выбираются С систематических информационных символов, а остальные символы выбираются согласно заданному типу. Для типа 1 при операции 413 остальные символы выбираются из первых и вторых символов четности с помощью уравнения (3). Число выбранных первых символов четности больше или равно числу выбранных вторых символов четности. Например, если число остальных символов (Ns-C) равно 3, то первый и второй символы четности выбираются с помощью уравнения (3) и затем еще один символ выбирается из первых символов четности.

где [*] представляет максимальное целое число, меньшее или равное *.

Для типа 2 при операции 415 остальные символы выбираются из первых и вторых символов четности с помощью уравнения (4). Если а и b задаются как нормы распределения символа для первых символов четности и вторых символов четности, соответственно, столько символов, каково минимальное целое число, равное или большее, чем отношение а(Ns-C) к (a+b), выбирается из первых символов четности, и столько символов, каково максимальное целое число, равное или меньшее, чем отношение b(Ns-C) к (a+b), выбирается из вторых символов четности.

где a+b=1 и а и b указывают коэффициенты распределения символов для ENC1 и ENC2 соответственно.

Если условие, заданное при операции 409, не выполняется, т.е. (Ns-C) меньше, чем 2, то при операции 417 переменная m увеличивается на 1 и процедура возвращается к операции 407. Назначением операции 409 является определение того, могут ли субкоды, способные сохранять свойство турбокодов, быть сгенерированы в пределах настоящего диапазона выкалываний (при данном размере матрицы выкалываний). Если свойство турбокодов не может быть сохранено, то при операции 417 расширяется диапазон выкалываний.

Как описано выше, начальная матрица выкалываний создается таким образом, что выбираются все информационные символы и по меньшей мере один символ выбирается из каждого, первого и второго, наборов символов четности в турбокодере.

Сейчас будет дано описание способа генерации промежуточной матрицы выкалываний со ссылкой на фиг.5. С помощью повторения процедуры, показанной на фиг.5, генерируются матрицы выкалываний с C₁ до C_s-2.

Ссылаясь на фиг.5, в зависимости от заданного типа выполняется операция 501 или 503. Для типа 1 при операции 501 Ns символов выбираются из первого и второго наборов символов четности с помощью уравнения (5). Ns является произведением m и n, определенным из Rmax (=k/n). Число выбранных первых символов четности больше или равно числу выбранных вторых символов четности. Здесь выбираются невыбранные символы из предыдущих матриц выкалываний.

Для типа 2, при операции 503 Ns символов выбираются из первого и второго наборов символов четности согласно заданным отношениям с помощью уравнения (6). Если а и b задаются как отношения распределения символа для первых символов четности и вторых символов четности соответственно, то столько символов, каково минимальное целое число, большее или равное, чем отношение a(Ns) к (а+b), выбирается из первых символов четности и столько символов, каково максимальное целое число, меньшее или равное отношению b(Ns) к (а+b), выбирается из вторых символов четности. Здесь выбираются невыбранные символы из предыдущих матриц выкалываний.

Способ генерации последней матрицы выкалываний C_s-1 будет описан ниже со ссылкой на фиг.6.

Ссылаясь на фиг.6, при операции 601 выбираются все оставшиеся невыбранные символы из предыдущих матриц выкалываний. Число выбранных символов определяется как Ns2. При операции 603 новое число Ns определяется с помощью (Ns-Ns2). Так как символы во всех позициях выбираются из матриц выкалываний в процессе операций, показанных на фиг.4, 5 и 6, новое число Ns является числом символов, которые должны быть повторно выбраны. При операции 605 определяется, является ли новое число Ns большим, чем 0. Если новое число Ns равно 0, то процедура заканчивается. Если оно больше, чем 0, то повторно выбирается столько символов из информационных символов, каково новое число Ns. Другими словами, эти выбранные символы передаются повторно.

Описанный выше способ генерации субкода согласно настоящему изобретению будет пояснен ниже с помощью конкретных числовых примеров.

Для Rmax=3/4 и R=1/5, Rmin=l/6 и S=6/(4/3)=4,5 → 5. Таким образом, создаются пять матриц выкалываний.

{С₀, C₁, C₂, С₃, С₄}:Rmax=3/4.

Поскольку скорость кодирования субкодов равна 3/4 и число субкодов равно 5, после объединения кодов субкоды имеют скорость кодирования 3/20 ((1/S) × Rmax=(1/5)× (3/4)=3/20). Это подразумевает, что для 3 информационных битов приемник принимает 20 кодовых символов. Однако, так как 15 символов генерируются из S× n=5× 4=20 и S× k=5× 3=15, то 5 символов среди этих 15 символов передаются повторно. Повторяющиеся символы являются предпочтительно информационными символами. В вышеприведенном примере, если информационный символ Х повторяется однажды в каждом субкоде, то, когда все S субкодов приняты, декодер принимает турбокоды с R=1/5, в которых информационные символы появляются дважды для каждого из S субкодов.

Результирующие субкоды после процедур, показанных на фиг.4, 5 и 6, являются своего рода дополнительными кодами, но они не являются дополнительными кодами в строгом смысле этого термина, потому что существуют повторяющиеся символы, и каждый субкод имеет отличающуюся характеристику. Ввиду того, что данные субкоды производятся из турбокодов, они будут называться квазидополнительными турбокодами (КДТК).

Фиг.3 - график, показывающий сравнение между производительностью схем ГАЗП, использующих объединение кодов пакетов и производительностью схем ГАЗП, использующих объединение разнесенных пакетов, с точки зрения пропускной способности канала передачи данных для КДТК с R=2/3 и 3=4 согласно обычной технологии. Как показано на фиг.3, схема ГАЗП 301, использующая объединение кодов пакетов для КДТК, и схема ГАЗП 302, использующая объединение разнесенных пакетов для КДТК, показывают лучшую производительность, чем схема ГАЗП 303 без КДТК. Для той же самой пропускной способности данных в реальном времени (например, 0,25) около -4 дБ Es/No требуется для схемы ГАЗП 301, около -1,3 дБ для схемы 302 ГАЗП и около 1 дБ для схемы 303 ГАЗП. Следовательно, использование КДТК согласно настоящему изобретению гарантирует более высокую пропускную способность канала при меньшей энергии символа.

Вышеописанный способ генерации субкода будет пояснен ниже с помощью конкретных числовых примеров.

Для Rmax=3/4, R=1/5 и Rmin=1/6, S=6/(4/3)=4,5→ 5. Таким образом создается пять матриц выкалываний.

{СО, С1, С2, С3, С4}: Rmax=3/4.

Так как скорость кодирования субкодов равна 3/4 и количество субкодов равно 5, то после объединения кодов субкоды имеют скорость кодирования 3/20 ((1/S)× Rmax=(1/5)× (3/4)=3/20). Это подразумевает, что для 3 информационных битов приемник принимает 20 кодовых символов. Однако, так как 15 символов сгенерированы из S× n=5× 4=20 и S× k=5× 3=15, то 5 заданных символов среди этих 15 символов передаются повторно. Повторяющиеся символы являются предпочтительно информационными символами. В вышеприведенном примере, если информационный символ Х повторяется однажды в каждом субкоде, то декодер принимает турбокоды с R=1/5, в которых информационные символы появляются дважды в каждом из S субкодов.

Результирующие субкоды после процедур, показанных на фиг.4, 5 и 6, являются своего рода дополнительными кодами, хотя они не являются дополнительными кодами в строгом смысле этого термина, потому что существуют повторяющиеся символы, и каждый субкод имеет отличающуюся характеристику. Ввиду того, что данные субкоды производят от турбокодов, они будут называться КДТК.

В обычной технологии субкоды КДТК имеют заданную скорость кодирования. Для передачи блока из одного информационного слова используются субкоды КДТК с определенной скоростью кодирования. Другими словами, обычный КДТК является одномерным КДТК.

При изменении среды передачи канала или при изменении длины входного информационного слова должен передаваться субкод с другой скоростью кодирования. Однако не существует способа выбора и передачи КДТК с различной скоростью кодирования. В действительности, предпочтительно использовать субкод нового КДТК с высокой скоростью кодирования (низкой скоростью кодирования), отличающейся от предыдущих субкодов КДТК в хорошей среде передачи канала (в плохой среде передачи канала). Другими словами, имеется потребность в способе определения КДТК в зависимости от среды передачи канала или других факторов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поэтому задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа использования множества КДТК с различными скоростями кодирования в системе связи, поддерживающей повторную передачу.

Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа для переупорядочения субкодов в наборе субкодов с различной скоростью кодирования, которые должны быть переданы после субкода с заданной скоростью кодирования для того, чтобы достичь оптимального объединения кодов в приемнике системы связи, поддерживающей повторную передачу при помощи множества КДТК.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа генерации субкода с назначенной скоростью кодирования с помощью группирования субкодов КДТК с определенной скоростью кодирования столько раз, каково число группирования, определенное назначенной скоростью кодирования, и передачи сгенерированного субкода для достижения оптимального объединения кодов в приемнике системы связи, поддерживающей повторную передачу при помощи множества КДТК.

Предшествующие и другие задачи настоящего изобретения решаются с помощью создания устройства и способа генерации двухмерного КДТК. Согласно одному аспекту настоящего изобретения генерируют наборы субкодов КДТК, соответствующие множеству данных скоростей кодирования. Здесь каждый субкод является матрицей с элементами, которые представляют повторение и выкалывание. Затем генерируют новые наборы субкодов таким образом, чтобы матрица каждого субкода имела столько столбцов, каков наименьший общий множитель числа столбцов субкодов в наборах субкодов. Приоритет матриц субкодов определяется в каждом новом наборе субкодов таким образом, чтобы матрица, сгенерированная с помощью объединения матриц двух новых наборов субкодов, имела КДТК характеристику. Затем данные матрицы переупорядочиваются в каждом новом субкоде согласно приоритету.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения КДТК с самой высокой скоростью кодирования среди КДТК со скоростями кодирования, находящимися в целом кратном соотношении, устанавливают как примитивный код в группе и генерируют субкоды примитивного кода. Число субкодов, которые будут сгруппированы в примитивном коде, определяют для генерации каждого из остальных КДТК. Субкод, который будет передан, генерируют с помощью группирования стольких субкодов примитивного кода, каково число группирования, соответствующее данной скорости кодирования, начиная с субкода, следующего за предварительно переданным субкодом в примитивном коде. Затем передается сгенерированный субкод.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеупомянутые и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из следующего подробного описания совместно с сопроводительными чертежами, в которых

фиг.1 - график, иллюстрирующий различие в производительности между объединением кодов пакетов и объединением разнесенных пакетов в системе пакетной передачи данных, использующей турбокоды;

фиг.2 - структурная схема типичного устройства генерации субкода;

фиг.3 - график, иллюстрирующий производительность схемы с повторной передачей без использования субкодов, производительность схемы с повторной передачей, реализующей объединение разнесенных пакетов с использованием субкодов, и схемы с повторной передачей, реализующей объединение кодов с использованием субкодов;

фиг.4 - последовательность операций, иллюстрирующая обычный способ генерации первого субкода в наборе субкодов квазидополнительных турбокодов;

фиг.5 - последовательность операций, иллюстрирующая обычный способ генерации промежуточных субкодов в наборе субкодов квазидополнительных турбокодов;

фиг.6 - последовательность операций, иллюстрирующая обычный способ генерации последнего субкода в наборе субкодов квазидополнительных турбокодов;

фиг.7 - последовательность операций, иллюстрирующая способ генерации двухмерного КДТК согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.8 - последовательность операций, иллюстрирующая способ генерации адаптивного КДТК согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.9 - диаграмма, иллюстрирующая выполнение генерации адаптивного КДТК согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.10 - диаграмма, иллюстрирующая другой вариант выполнения генерации адаптивного КДТК согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.11 - последовательность операций, иллюстрирующая передачу субкода с использованием адаптивного КДТК согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.12 - последовательность операций, иллюстрирующая передачу субкода с использованием двухмерного КДТК согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.13 - структурная схема устройства передачи для передачи двухмерного КДТК и адаптивного КДТК согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны здесь и далее со ссылкой на сопроводительные чертежи. В последующем описании известные функции или конструкции подробно не описываются, так как они затенили бы изобретение ненужными подробностями.

Настоящее изобретение предлагает способ передачи КДТК с различными скоростями кодирования в соответствии с характеристиками турбокодов, среды передачи канала и скорости передачи входных данных. Предлагаются два вида КДТК: двухмерный КДТК и адаптивный КДТК. В прежней схеме субкод КДТК выбирают среди множества КДТК с различными скоростями кодирования в каждом промежутке времени передачи, а в последней схеме субкоды конкретного КДТК группируют до передачи в соответствии с заданной скоростью передачи данных.

Двухмерные КДТК

Рассмотрение будет выполнено для случая, когда система связи, использующая КДТК, изменяет скорость передачи данных в зависимости от среды передачи данных канала до того, как один КДТК полностью передан. Пусть 1k будет информационным словом или блоком данных, который будет передан. В случае КДТК информационное слово кодируется следующим образом:

где QCTC_ENC относится к КДТК кодированию, Cj(k) (j=0, 1, 2, 3,... , Si-1) является j-тым субкодом КДТК, сгенерированным из 1k, и S - размер набора КДТК, т.е. число субкодов, которые формируют КДТК, определяемое скоростью кодирования субкода и родительской скоростью кодирования.

Как можно заметить из вышеприведенного уравнения, существующая схема с одномерным КДТК передает символы, используя субкоды одного КДТК последовательно, пока 1k полностью не передан. Таким образом, субкоды передают в таком порядке C₀(k), C₁(k), C₂(k),... , C_s-1 и изменение скорости кодирования (строго говоря, скорости кодирования субкодов) между передачами рассматривалось без представления конкретного способа. Если система связи, использующая КДТК, должна использовать КДТК с новой скоростью кодирования из-за изменения среды передачи данных канала до того, как все субкоды КДТК переданы со скоростью передачи данных, то она должна быть способна генерировать множество КДТК с различными скоростями кодирования.

где QCTC_ENC относится к кодированию КДТК, Ci](k) (i=0, 1, 2, 3,... , NS-1, j=0, 1, 2, 3,... , S_i-1) является j-тым субкодом i-того КДТК, сгенерированным из 1k, и Si является размером набора i-го КДТК, который определяется скоростью кодирования субкода и родительской скоростью кодирования.

Согласно уравнению (11), передатчик в двухмерной системе связи, использующей КДТК, выбирает один из NS КДТК адаптивно к изменениям в среде передачи данных, которые включают в себя изменение условий канала или изменение скорости передачи данных. Чтобы оптимизировать производительность, система должна определить оптимальный порядок передачи с помощью анализа отношений между NS КДТК. Так как приемн