УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПРОКАЛЫВАНИЯ ДЛЯ ТУРБОКОДЕРА В МОБИЛЬНОЙ СИСТЕМЕ СВЯЗИ Российский патент 2002 года по МПК H03M13/17 H04B7/26 

Настоящее изобретение относится к устройству и способу прокалывания для турбокодера в мобильной системе связи и, в частности, к устройству и способу прокалывания для минимизации прокалывания хвостовых символов.

В мобильных системах связи, таких как спутниковая цифровая система сети с интеграцией услуг (ISDN), цифровая сотовая система, широкополосная система множественного доступа с кодовым разделением и система IMT-2000, канальный кодер прокалывает кодированные данные для того, чтобы выровнять скорости передачи символов при передаче данных с различными скоростями передачи данных. В частности, система IMT-2000 может использовать либо сверточный кодер, либо турбокодер. Однако в любом случае скорости выходных символов должны быть одинаковыми друг с другом, поскольку перемежитель обычно следует за кодером и имеет ту же самую емкость памяти для хранения символов.

Обычно число выходных узлов сверточного кодера равно скорости кода. Однако в турбокодере число выходных узлов не равно скорости кода и поэтому должно быть выполнено прокалывание для выравнивания скорости кода. Здесь хвостовые символы, выдаваемые из турбокодера, также прокалываются, в соответствии с той же самой схемой прокалывания, что и схема, используемая для части контроля четности символа кода.

В сверточном кодере и турбокодере число хвостовых символов, требуемых для завершения, изменяется в зависимости от скорости кода. Например, сверточный кодер постоянной длины К=9 требует (8•(1/скорость кода) хвостовых символов, столбец А табл. 1, а турбокодер при К=4 требует 3•6=18 хвостовых символов, независимо от скорости кода (при использовании двухкомпонентных кодеров и отдельного завершения), столбец В табл.1. Поэтому турбокодер имеет дополнительные символы (или резервные символы, столбец С табл.1), за исключением случая скорости кода 1/2, по сравнению со сверточным кодером. Дополнительные символы соответствуют разности между столбцами А и В и равны 0, если она отрицательна. При использовании турбокодера для выравнивания скорости символов недействительная информация ("0" или "1", которая известна принимающей стороне) добавляется к принимаемым символам для создания кадра. Здесь недействительная информация, добавляемая для выравнивания скорости символов, будет упоминаться как недействительные символы. В столбце С табл.1 показано число недействительных символов.

Фиг. 1 изображает концептуальную блок-схему обычного турбокодера. Операция прокалывания турбокода описана ниже со ссылками на фиг.1.

Турбокодер содержит первый кодер 110, перемежитель 130 и второй кодер 120 и принимает информационный кадр Х из L битов. Первый кодер 110 кодирует один информационный кадр Х из L битов, который представляет исходные данные, с получением первого систематического символа, первого символа Y0 четности из L битов, второго символа Y1 четности из L битов и m хвостовых символов для каждого из сигналов четности Y0, Y1 и m хвостовых символов для первого систематического символа X. m хвостовых символов для первого систематического символа L образованы самим хвостовым битом, генерируемым посредством первого кодера. m хвостовых символов генерируются, когда первый кодер получает последние три бита из хвостовых битов, чтобы тем самым возвратить в исходное состояние сдвиговый регистр в первом кодере 110. Информационный кадр Х выводится, как он есть, без кодирования, и только m хвостовых символов для информационного кадра Х создаются первым кодером 110. Перемежитель 130 перемежает входные данные Х одного кадра и выдает перемеженные исходные данные X'. Второй кодер 120 кодирует перемеженные исходные данные X' с образованием третьего символа Y'0 контроля четности, четвертого символа Y'1 контроля четности и m хвостовых символов для каждого символа Y'0, Y'1 контроля четности и m хвостовых символов для второго систематического символа L'. m хвостовых символов для второго систематического символа L' образованы самим хвостовым битом, генерируемым посредством памяти второго кодера. Второй кодер может выдать второй систематический символ X', но весь второй систематический символ X' прокалывается при всякой скорости кода. Это эквивалентно отсутствию выдачи второго систематического символа X'. В этом описании представлен турбокодер, который выдает различные кадры X, Y0, Y1, Y'0 и Y'1 кодированных символов в ответ на входной кадр и исключающий перемеженный информационный кадр X', и m хвостовых символов для каждого из сигналов X, Y0, Y1, Y'0, Y'1 и X'. Обычно предусмотрены 3 хвостовых символа для каждого кадра кодированных символов. Однако, также возможно выдать перемеженный кадр X', как он есть, а затем удалить его на следующей стадии прокалыванием.

Такой турбокодер внутренним образом создает пять кадров кодированных символов и шесть наборов хвостовых символов с использованием одного информационного кадра. Пять кадров закодированных символов и шесть наборов хвостовых символов должны подвергаться одной и той же схеме прокалывания при формировании кадра передачи для передачи с ранее определенной скоростью кода.

Для выравнивания скорости кода предложенная система IMT-2000 выполняет выбор (иначе говоря, прокалывание), как изображено в табл.2.

В табл.2 "m" обозначает данный момент времени, а "i" в выражении m+i (i= 1, 2, 3, 4, 5...) обозначает порядок выбора в момент m. Например, для скорости кода R=1/2 в момент m сначала выбирается систематический кадр X, кодированный информационный кадр Y0 весь прокалывается, а один из кодированных символов Y1 и Y'1 выбирается, а не выбранный символ (Y1 или Y'1) прокалывается. Затем, после того как выбираются хвостовые символы для систематического кадра X, один из хвостовых символов для кадров Y1 и Y'1 кодированных символов контроля четности выбирается, а не выбранный символ (Y1 или Y'1) прокалывается, а затем выбираются хвостовые символы для перемеженного кадра X'. После такого прокалывания выполняется мультиплексирование для передачи кадра.

Фиг.2А-2С иллюстрируют способы прокалывания в соответствии с табл. 2 для R= 1/2, 1/3 и 1/4 соответственно. На чертежах заштрихованные прямоугольники обозначают хвостовые символы, а прямоугольники, отмеченные "X", обозначают прокалываемые биты. Прямоугольники, соответствующие X'(t), окружены пунктирной линией, так как они не выдаются на выход. Это может быть выражено коэффициентами (см. схему 1 в конце текста), выводимыми из турбокодера следующим образом, где подчеркнутые коэффициенты обозначают прокалываемые коэффициенты (т.е. не выбираемые).

В табл.1 представлено число резервных символов при каждой скорости кода, а в табл.2 - способы прокалывания. Как показано в табл.1 и 2, даже при прокалывании хвостовых символов турбокода резервные символы генерируются, за исключением случая R= 1/2. Когда хвостовые символы проколоты, 6 недействительных символов вставляются для R=1/3, как изображено на фиг.2В, и когда 3 хвостовых символа проколоты, 14 недействительных символов вставляются для R= 1/4, как изображено на фиг.2С и в табл.1.

Как описано выше, даже если остаются резервные символы, способ прокалывания кодированного информационного кадра одинаковым образом применяется для хвостовых символов, чтобы выровнять скорость символов, добавляемых для увеличения точности декодирования, тем самым снижая возможность декодирования в приемнике.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа прокалывания для турбокодера, которые позволяют минимизировать или исключить прокалывание хвостовых символов при использовании резервных символов, генерируемых при выполнении турбокодирования.

Также задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа выбора (прокалывания) для турбокодера, согласно которым правило выбора (прокалывания) является различным для интервала кадра кодированных символов и интервала выбора символа для минимизации прокалывания хвостовых символов.

Вышеуказанный результат достигается в устройстве прокалывания для турбокодера в мобильной системе связи, имеющей турбокодер, осуществляющий турбокодирование входных исходных данных для получения множества кадров кодированных символов и хвостовых символов с заданной скоростью кода. Устройство прокалывания содержит генератор кадра для генерирования кадра передачи путем выполнения прокалывания и добавления недействительных символов; и контроллер для выполнения прокалывания в кадрах символов в соответствии со скоростью кодирования и прокалывания хвостовых символов только в том случае, когда число кадров выбранных символов и хвостовых символов превышает число бит, соответствующее скорости символов.

Вышеупомянутые и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются в последующем подробном описании, иллюстрируемом чертежами, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - блок-схема, иллюстрирующая турбокодер, выполненный в соответствии с предшествующим уровнем техники;
фиг. 2А - схема, иллюстрирующая способ прокалывания обычного турбокодера при R=1/2 в соответствии с предшествующим уровнем техники;
фиг. 2В - схема, иллюстрирующая способ прокалывания обычного турбокодера при R=1/3 в соответствии с предшествующим уровнем техники;
фиг. 2С - схема, иллюстрирующая способ прокалывания обычного турбокодера при R=1/4 в соответствии с предшествующим уровнем техники;
фиг. 3 - блок-схема, иллюстрирующая устройство прокалывания для турбокодера в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.4А - схема, иллюстрирующая способ прокалывания турбокодера при R=1/2 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.4В - схема, иллюстрирующая способ прокалывания турбокодера при R=1/3 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.4С - схема, иллюстрирующая способ прокалывания турбокодера при R=1/4 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; и
фиг.5 - блок-схема, иллюстрирующая способ прокалывания для турбокодера в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже со ссылками на чертежи. В последующем описании хорошо известные функции или конструкции подробно не описываются, чтобы не затенять сущность изобретения ненужными деталями.

На фиг.3 показана блок-схема, иллюстрирующая устройство прокалывания для турбокодера, выполненное в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Согласно фиг. 3, после приема 5 кадров символов и 6 хвостовых символов, кодированных турбокодером по фиг.1, генератор 133 кадра выполняет прокалывание для выравнивания скорости кода и выравнивания скорости символов в принимаемых кодированных символах для получения на выходе кадра со скоростью символов. Однако, поскольку общее число кодированных символов больше, чем число передаваемых символов, соответствующее заранее определенной скорости кода, необходимо выровнять скорость кода и скорость символов прокалыванием некоторых кодированных символов. Для этого генератор 133 кадра в соответствии с настоящим изобретением управляется для выполнения прокалывания для выравнивания скорости кода в кадре символов и выполняет прокалывание для выравнивания скорости символов в хвостовых символах. Кроме того, генератор 133 кадра добавляет недействительные символы к резервным символам для генерирования кадра в соответствии со скоростью символов. Память 137 имеет информацию о схеме прокалывания для скорости кода и информацию о числе добавляемых недействительных символов. Контроллер 135, в котором заранее может быть известна скорость кода турбокодера, управляет генератором 133 кадра в соответствии с информацией о схеме прокалывания и числе добавляемых недействительных символов, таким образом выполняя прокалывание для выравнивания скорости кода, прокалывание для выравнивания скорости символов и вставление недействительных символов.

Фиг. 4А-фиг.4С иллюстрируют способы прокалывания устройства прокалывания для турбокодера в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Более конкретно, фиг.4А иллюстрирует способ прокалывания турбокодера при R=1/2 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг.4В иллюстрирует способ прокалывания турбокодера при R=1/3 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг.4С иллюстрирует способ прокалывания турбокодера при R=1/4 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Согласно фиг.4А, прокалывание для выравнивания скорости кода выполняется в кадре кодированных символов, соответствующем входному информационному кадру, а затем два символа прокалываются из 18 кодированных хвостовых символов для хвостовых битов для получения на выходе 16 хвостовых символов, которые может передать сверточный код. То есть резервных символов нет. Согласно фиг. 4В, прокалывание для выравнивания скорости кода выполняется в кодированных символах кадра, соответствующих входному информационному кадру, а затем 6 недействительных символов вставляются без прокалывания хвостовых символов, так как остается 6 резервных символов, поскольку 18 хвостовых символов для турбокода меньше, чем 24 хвостовых символа для сверточного кода, которые он может передать. Согласно фиг.4С, при сравнении со сверточным кодом турбокод имеет 14 резервных символов. Поэтому 14 недействительных символов вставляются без прокалывания хвостовых символов. То есть прокалывание хвостовых символов минимизируется для увеличения точности декодирования. В общем случае хвостовые символы являются более важными, чем символы контроля четности при декодировании. Поэтому предпочтительно повторять хвостовые символы, а не вставлять недействительные символы.

Это может быть выражено коэффициентами, получаемыми на входе турбокодера (см. схему 2 в конце текста).

Фиг. 5 иллюстрирует способ прокалывания турбокодера в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Согласно фиг.5, контроллер 135 анализирует на этапе 501, вводятся ли данные из турбокодера. В контроллере 135 скорость кода турбокодера может быть известна заранее или контроллер 135 сам определяет скорость кода данных. После приема данных из турбокодера контроллер 135 определяет скорость кода принимаемых данных на этапе 503, используя вышеупомянутые способы. После определения скорости кода контроллер 135 на этапе 504 считывает данные схемы прокалывания для полученной скорости кода. Например, если полученная скорость кода соответствует 1/3, контроллер 135 выбирает схему прокалывания, соответствующую фиг.4В. После считывания данных схемы прокалывания контроллер 135 управляет прокалыванием в символах контроля четности в соответствии с выбранной схемой прокалывания и на этапе 505 вставляет недействительные символы в резервные символы, если они имеются. Например, если полученная скорость кода равна 1/2, контроллер 135 управляет генератором 133 кадра для осуществления прокалывания в символах контроля четности для выравнивания скорости кода и в хвостовых символах контроля четности для выравнивания скорости символов. Для выравнивания скорости символов прокалываются два из хвостовых символов для сигналов контроля четности. Если выравнивание скорости кода соответствует 1/4, контроллер 135 управляет генератором 133 кадра для прокалывания символа контроля четности для выравнивания скорости кода. При этом отсутствует прокалывание в хвостовом символе, но вводятся резервные биты.

Как описано выше, новое устройство прокалывания может минимизировать или исключить прокалывание хвостовых символов в соответствии со скоростью кода, таким образом увеличивая декодирующую способность приемника. Изобретение обеспечивает различную схему прокалывания в периоде одного кадра для минимизации или исключения прокалывания хвостового символа.

Хотя изобретение описано со ссылками на определенные предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники ясно, что могут быть осуществлены различные изменения по форме и в деталях без изменения сущности и объема изобретения, как определяется формулой изобретения.

Изобретение относится к области кодирования, в частности к турбокодеру в мобильной системе связи. Устройство прокалывания для турбокодера в мобильной системе связи, имеющей турбокодер, который турбокодирует входные исходные данные для получения множества информационных кадров и хвостовых символов с заданной скоростью кода, содержит генератор кадра для генерирования кадра передачи путем прокалывания кодированного символа, контроллер для управления упомянутым генератором кадра путем управления упомянутым прокалыванием кадров символов в соответствии со скоростью кода и прокалывания хвостовых символов только в том случае, когда число выбранных символов из кадров символов и хвостовых символов превышает число битов, соответствующее скорости символов. Достигаемый технический результат - создание устройства и способа выбора, прокалывания для турбокодера, согласно которым правило выбора, прокалывания является различным для интервала кадра кодированных символов и интервала выбора символа для минимизации прокалывания хвостовых символов. 6 с. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

1. Устройство прокалывания для турбокодера в мобильной системе связи, которое кодирует данные входного кадра для получения кодированных символов, причем множество кадров символов включает в себя кадр систематического символа и кадры символов контроля четности и хвостовые символы при данной скорости кода, причем устройство содержит генератор кадра для генерирования кадра передачи путем прокалывания кодированного символа, и контроллер для управления упомянутым генератором кадра путем управления упомянутым прокалыванием кадров символов в соответствии со скоростью кода и прокалыванием хвостовых символов только в том случае, когда число выбранных символов из кадров символов и хвостовых символов превышает число битов, соответствующее скорости символов. 2. Устройство прокалывания по п. 1, отличающееся тем, что упомянутый генератор кадра при управлении от упомянутого контроллера прокалывает два символа из хвостовых символов, кадров символов контроля четности в соответствии со скоростью кода, когда скорость кода равна 1/2, причем упомянутые хвостовые символы соответствуют кадрам кодированных символов. 3. Устройство прокалывания по п. 1, отличающееся тем, что систематический символ не прокалывается. 4. Устройство прокалывания по п. 1, отличающееся тем, что упомянутый контроллер дополнительно управляет упомянутым генератором кадра путем считывания данных схемы прокалывания, соответствующей скорости кода и информации о числе недействительных символов. 5. Способ прокалывания в мобильной системы связи, содержащей кодер для турбокодирования входных исходных данных для получения множества кадров символов и хвостовых символов с данной скоростью кода, причем способ включает этапы определения скорости кода турбокодера, считывания из памяти информации о схеме прокалывания для полученной скорости кода и информации о числе добавляемых недействительных символов, и выполнения прокалывания в соответствии со считанной информацией. 6. Способ прокалывания по п. 5, отличающийся тем, что при осуществлении прокалывания прокалывают два бита их хвостовых символов сигналов контроля четности и три символа из кадров символов, когда скорость кода равна 1/2. 7. Способ прокалывания по п. 5, отличающийся тем, что прокалывают только биты кадров символов, если скорость кода ниже чем 1/2. 8. Устройство прокалывания в системе связи, содержащее турбокодер для кодирования входного информационного кадра, содержащего L последовательных информационных битов, и генерирования n кодированных параллельных кадров символов для получения на выходе n(L+M) кодированных символов, состоящих из nL кодированных символов и nМ кодированных хвостовых кодированных символов, и генератор кадра, имеющий скорость кода R, для прокалывания (n(L+M) (1/R) (L+M') символов из nL кодированных символов, если n(L+M) ≥ (1/R) (L+M'), для генерирования кадра передачи, состоящего из информационного символа передачи ((1/R)*L) и хвостовых кодированных символов передачи ((1/R)*M). 9. Устройство прокалывания по п. 8, отличающееся тем, что для скорости кода R= 1/2 прокалываются два из хвостовых кодированных символов сигналов контроля четности. 10. Устройство прокалывания по п. 8, отличающееся тем, что для скорости кода R= 1/3 прокалываются только биты кадров символов и вставляются (1/R)*M-nM недействительных символов. 11. Устройство прокалывания по п. 8, отличающееся тем, что для скорости кода R= 1/4 прокалываются только биты кадров символов и вставляются (1/R)*M-nM недействительных символов. 12. Устройство прокалывания по п. 10, отличающееся тем, что М= 3. 13. Устройство прокалывания по п. 10, отличающееся тем, что М'= 8. 14. Способ прокалывания в системе связи, включающий турбокодер для кодирования входного информационного кадра, состоящего из L последовательных информационных битов, и генерирования n кодированных параллельных кадров символов для получения на выходе n(L+M) кодированных символов, состоящий из nL кодированных символов и nМ кодированных хвостовых символов, и прокалывание (n(L+M) - (1/R) (L+M') символов из nL кодированных символов, если число кодированных символов n(L+M) больше, чем число символов (1/R) (L+M') передачи, для генерирования кадра передачи, состоящего из информационного символа ((1/R)L) передачи и кодированных хвостовых символов (1/R)M' передачи. 15. Способ прокалывания по п. 14, отличающийся тем, что для скорости кода R= 1/2 прокалываются два из хвостовых кодированных символов сигналов контроля четности. 16. Способ прокалывания по п. 14, отличающийся тем, что для скорости кода R= 1/3 прокалываются только биты кадров символов и вставляются (1/R)*M-nM недействительных символов. 17. Способ прокалывания по п. 14, отличающийся тем, что для скорости кода R= 1/4 прокалываются только биты кадров символов и вставляются (1/R)*M-nM недействительных символов. 18. Способ прокалывания по п. 17, отличающийся тем, что М= 3. 19. Способ прокалывания по п. 17, отличающийся тем, что М'= 8. 20. Устройство прокалывания для турбокодера в мобильной системе связи, которое кодирует данные входного кадра для получения кадра символа систематического кода, множества кадров символов контроля четности и множества кадров хвостовых кодированных символов с заданной скоростью кода, причем устройство содержит генератор кадра для генерирования кадра передачи путем прокалывания по меньшей мере одного из упомянутых символов, и контроллер для управления упомянутым генератором кадра для прокалывания упомянутых кадров символов контроля четности в соответствии с первой схемой прокалывания и упомянутых наборов хвостовых кодированных символов - со второй схемой прокалывания, причем упомянутое число прокалываемых символов во второй схеме прокалывания меньше, чем число прокалываемых символов первой схемы прокалывания. 21. Устройство прокалывания по п. 20, отличающееся тем, что первая схема прокалывания предназначена для выравнивания скорости кода. 22. Устройство прокалывания по п. 20, отличающееся тем, что вторая схема прокалывания предназначена для выравнивания скорости символов. 23. Устройство прокалывания для турбокодера в мобильной системе связи, которое кодирует данные входного кадра для получения кадра символа систематического кода, множества кадров символов контроля четности и множества наборов хвостовых кодированных символов с заданной скоростью кода, причем устройство содержит генератор кадра для генерирования кадра передачи путем выравнивания скорости кода и выравнивания скорости символов, и контроллер для управления упомянутым генератором кадра для прокалывания только упомянутых кадров символов контроля четности для выравнивания скорости кода и для повторения упомянутых хвостовых кодированных символов, соответствующих числу избыточных битов.