УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ МДКР Российский патент 2004 года по МПК H04B7/216 H03M13/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится вообще к устройству и способу кодирования в системе связи и, в частности, к устройству и способу кодирования в системе связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР).

Уровень техники

Активно выполнено исследование по передаче кадров с высокой скоростью в системе мобильной связи МДКР. Система со структурой канала для передачи кадров с высокой скоростью называется системой с высокой скоростью передачи данных (ВСПД).

Система ВСПД передает кадры данных с фиксированной скоростью передачи данных или с переменной скоростью передачи данных. Так как скорость передачи данных может изменяться в услугах с переменной скоростью передачи, структура кадров (скорость передачи кода, повторение кода и т.д.), определяемая скоростью передачи, должна быть известна в приемнике.

Так называемый ОИС (обратный индикатор скорости) обеспечивает структуру кадра, передаваемого в текущий момент, когда кадры передаются с различными скоростями. Услуги с различными скоростями передачи надежно обеспечиваются с помощью ОИС. Пример использования ОИС проиллюстрирован на фиг.1.

Фиг.1 - блок-схема передатчика для подвижной станции в традиционной системе МДКР. Здесь предполагается, что система МДКР является системой ВСПД, один кадр передачи имеет 16 временных интервалов, и 16 кодовых символов передаются в одном временном интервале (т.е., 256 кодовых символов передаются в одном кадре для передачи ОИС).

Ссылаясь на фиг.1, кодер 100 кодирует информационные биты ОИС. Для входного сигнала из трех бит ОИС кодер 100 выводит восемь кодовых символов в 0 (нулях) или 1 (единицах) посредством ортогонального кодирования (8, 3). Повторитель 110 повторяет кодовые символы 32 раза (каждый символ встречается 32 последовательных раза) и выводит общее количество из 256 символов (32×8). Преобразователь 120 сигнала преобразует 0 (нули) и 1 (единицы) в 1 (единицы) и -1 (единицы) соответственно. Умножитель 135 расширяет преобразованные символы с помощью преобразованных элементарных посылок (+1, +1, +1, +1) кода Уолша №0 длиной 4 посредством умножения и выводит расширенные символы в единицах элементарных посылок.

Мультиплексор (МУЛЬТ) 140 мультиплексирует во времени символы на основе элементарных посылок с другими сигналами 1 и 2. Сигналы 1 и 2 могут быть информацией управления скоростью данных (УСД). Выходной сигнал I' мультиплексора 140 и сигнал Q' данных подаются на вход комплексного расширителя 150. Комплексный расширитель 150 комплексно умножает сигналы I' и Q' на расширяющие коды псевдошума (ПШ) ПШI и ПШQ. To есть, комплексный расширитель 150 умножает входной сигнала (I'+jQ') на расширенный код ПШ (ПШI+jПШQ) и выводит действительную составляющую I сигнала и мнимую составляющую Q сигнала. Фильтры 160 и 165 основной полосы частот выполняют фильтрацию в основной полосе частот относительно действительной составляющей I сигнала и мнимой составляющей Q сигнала соответственно. Умножители 170 и 175 умножают действительную составляющую I сигнала и мнимую составляющую Q сигнала, принятые из фильтров 160 и 165 основной полосы частот, на несущие cos(2πf_ct) и sin(2πf_ct) соответственно. Сумматор 180 суммирует результаты умножения и выводит сумму в качестве сигнала передачи.

Фиг.2 - блок-схема приемника, который предназначен для работы с передатчиком фиг.1 для базовой станции в системе МДКР ВСПД. Предполагается, что кадр, передаваемый из передатчика, имеет 16 временных интервалов, и 16 кодовых символов передаются для передачи ОИС в одном временном интервале (т.е., 256 кодовых символов передаются в одном кадре).

Ссылаясь на фиг.2, умножители 270 и 275 умножают входной сигнал на cos(2πf_ct) и sin(2πf_ct) соответственно. Согласующие фильтры 260 и 265 фильтруют результаты умножения умножителей 270 и 275 и выводят согласованные отфильтрованные сигналы I и Q. Устройство 250 комплексного сжатия сигнала сжимает сигналы I и Q в сигналы I' и Q'. Демультиплексор 240 демультиплексирует во времени сигнал I' в другие сигналы 1 и 2 и сигнал для ОИС. Накопитель 235 накапливает сигналы ОИС на основе 4 элементарных посылок и выводит 256 символов. Накопитель 210 символов принимает накопленные символы. Накопитель 210 символов является элементом, противоположным по функции повторителю 110, изображенному на фиг.1. Декодер 200, элемент, противоположный по функции кодеру 100 фиг.1, декодирует восемь символов, принятых из накопителя 210 символов, и выводит информационные биты ОИС. Если кодер 100 является ортогональным кодером (8, 3), декодер 200 может вычислять обратное быстрое преобразование Адамара.

Для ОИС из трех бит существует восемь значений. ОИС является существенной информацией для интерпретации кадров обслуживания в приемнике. Следовательно, если встречается ошибка передачи, приемник не может надежно интерпретировать кадры обслуживания. Для того чтобы дать возможность приемнику исправить ошибку передачи в ОИС, ОИС обычно кодируется с исправлением ошибок.

Фиг.3 иллюстрирует традиционное устройство кодирования для кодера 100 в системе ВСПД, изображенной на фиг.1. Значения ОИС из трех бит против их кодовых слов после кодирования с исправлением ошибок изображены на фиг.3. Например, кодер 100 может быть памятью для запоминания ряда значений ОИС и их кодовых слов после кодирования с исправлением ошибок.

Как изображено на фиг.3, значения ОИС от 0 до 7 выражены тремя битами, находящимися в диапазоне от 000 до 111. Ортогональный кодер 300 (8, 3) выводит кодовое слово ОИС из восьми символов для входного сигнала значения ОИС. То есть, значение ОИС из трех бит вводится в кодер 100, а код длиной 8 выбирается из памяти (или другого запоминающего устройства) в соответствии с входным значением ОИС. Минимальное расстояние между кодами равно 4 в ортогональном кодере 300. После того, как кодовые символы повторяются 31 раз (каждый кодовый символ появляется 32 последовательных раза) в повторителе 110 фиг.1, минимальное расстояние равно 128 (4×32) с точки зрения кода (256, 3).

Способность исправления ошибок двоичных линейных кодов определяется минимальным расстоянием между линейными кодами. Для подробностей информации о минимальном расстоянии между двоичными линейными кодами как оптимальными кодами смотри "An Updated Table of Minimum-Distance Bounds for Binary Linear Codes" ("Обновляемая таблица границ минимального расстояния для двоичных линейных кодов"), А.Е. Brouwer and Tom Verhoeff, IEEE Transactions of Information Theory, vol. 39, № 2, March 1993.

Если входная информация (например, значение ОИС) равна трем битам, а выходное кодовое слово равно 256 битам, минимальное расстояние между кодами, необходимое для оптимальных кодов, равно 146 в соответствии с вышеприведенным документом. Однако, так как минимальное расстояние между кодами в традиционном устройстве кодирования равно 128, не существует оптимальный код для кодирования с исправлением ошибок. Следовательно, вероятность передачи информации, имеющей ошибки, является большой в тех же самых условиях канала. Кроме того, если кадры данных декодируются на основании неправильной скорости данных из-за ошибок в информации передачи, частота ошибок кадров данных будет увеличиваться. Следовательно, важно минимизировать частоту ошибок в кодере с исправлением ошибок.

Сущность изобретения

Следовательно, задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа кодирования/декодирования информации (например, ОИС) в системе связи МДКР ВСПД.

Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа кодирования/декодирования, которые могут уменьшить частоту ошибок информации передачи (например, ОИС) в тех же самых условиях канала в системе связи МДКР ВСПД.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа кодирования/декодирования, которые дают возможность точного определения переменной скорости передачи кадров данных в системе связи МДКР ВСПД.

Вышеупомянутые и другие задачи решаются с помощью создания устройства для кодирования входной информации последовательности k бит и генерирования кодового слова длиной N>(2^k-1). Кодер кодирует входную информацию с использованием симплексного кода (r, k) и генерирует последовательность кодовых символов длиной r (r=2-1). Повторитель повторяет последовательность кодовых символов t раз (t=[N/r]+1), a устройство прокалывания выполняет прокалывание А раз в t повторенных последовательностях кодовых символов так, чтобы результирующие коды имели длину N (A=rt-N). Проколотые символы распределяются равномерно по повторенным последовательностям кодовых символов или ограничиваются t-ой повторенной последовательностью кодовых символов.

Краткое описание чертежей

Вышеупомянутые и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из следующего подробного описания, взятого совместно с сопровождающими чертежами, на которых:

фиг.1 - блок-схема передатчика для подвижной станции в традиционной системе МДКР;

фиг.2 - блок-схема приемника для базовой станции в традиционной системе МДКР;

фиг.3 - вид, иллюстрирующий зависимость между ОИС и кодовыми символами в традиционном ортогональном кодере (8, 3);

фиг.4 - блок-схема устройства кодирования в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.5 - блок-схема устройства декодирования в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.6 - блок-схема передатчика для подвижной станции в системе МДКР, к которой применяется настоящее изобретение;

фиг.7 - блок-схема приемника для базовой станции в системе МДКР, к которой применяется настоящее изобретение.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи. В следующем описании хорошо известные функции или конструкции не описаны подробно, так как они затеняли бы изобретение ненужными деталями.

Настоящее изобретение генерирует оптимальные коды для кодирования информации передачи в системе МДКР, особенно для кодирования информационных битов ОИС, которые указывают структуру кадра в системе ВСПД. В настоящем изобретении проколотые ортогональные коды (7, 3) используются вместо ортогональных кодов (8, 3) фиг.3.

Для лучшего понимания содержания настоящего изобретения зависимость между кодами с исправлением ошибок и эффективностью исправления ошибок будет описана ниже. Эффективность линейных кодов с исправлением ошибок измеряется с помощью распределения расстояния Хемминга для их кодовых слов. Расстояние Хемминга относится к числу ненулевых символов в кодовом слове. Для кодового слова "0111" число 1 (единиц) в кодовом слове, а именно расстояние Хемминга в кодовом слове, равно 3. Наименьшее из расстояний Хемминга называется минимальным расстоянием. Хорошо известно, что, когда минимальное расстояние увеличивается, эффективность исправления ошибок линейных кодов с исправлением ошибок становится отличной, как раскрыто в "Теории кодов с исправлением ошибок", Ф.Дж. Маквильямс, Н. Дж. Слоун, Северная Голландия.

Сначала будет сделано описание расстояний и минимальных расстояний Хемминга для традиционных ортогональных кодов (8, 3) и проколотых ортогональных кодов (7, 3) в соответствии с настоящим изобретением. Зависимость между входными битами, кодовыми словами и расстояниями Хемминга для ортогональных кодов (8, 3) проиллюстрирована в таблице 1

Как указано в таблице 1, все кодовые слова имеют 0 (нули) в своих первых столбцах, что не имеет влияния на их расстояния Хемминга. Следовательно, коды (8, 3) повторяются 32 раза (коды (8, 3) появляются 32 последовательных раза), повторенные 32 символа первого столбца не оказывают влияния на расстояния Хемминга. Следовательно, оптимальное расстояние Хемминга не может быть получено.

С другой стороны, коды с оптимальным расстоянием Хемминга могут быть достигнуты с помощью повторения кодов (7, 3) 32 раза, которые создаются с помощью прокалывания первых столбцов кодовых слов (8, 3). Таблица 2 изображает зависимость между входными битами, кодовыми словами и их расстояниями Хемминга для проколотых кодов (7, 3).

Теперь описание будет сосредоточено на кодовых словах длиной 32 для того, чтобы сравнить предшествующий уровень техники с настоящим изобретением. Для ссылки, теоретически оптимальное минимальное расстояние равно 18 для кодов (32, 3). После того, как коды (8, 3) повторяются 4 раза (коды (8, 3) появляются 4 последовательных раза), результирующие кодовые слова длиной 32 изображаются следующим образом (см. таблицу 3).

Замечено из таблицы 3, что столбцы с жирными 0 (нулями) (т.е., первые столбцы повторяемых кодовых слов) появляются четыре последовательных раза без влияния на расстояния Хемминга на кодовые слова после повторения ортогональных кодов (8, 3). Следовательно, минимальное расстояние, равное 16, является не оптимальным.

Все 0 (нули) первых столбцов ортогональных кодов (8, 3) проколоты. Затем проколотые коды (7, 3) повторяются пять раз (проколотые коды (7, 3) появляются пять последовательных раз) и три жирных подчеркнутых столбца каждого пятого повторяемого кодового слова являются проколотыми. В результате создаются кодовые слова длиной 32. Код, получающийся в результате прокалывания всех 0 (нулевых) столбцов в матрице ортогональных кодов, называется симплексным кодом. Иначе говоря, симплексный код является ортогональным кодом (2^k, k) (или кодом Рида-Мюллера первого порядка) с первым столбцом, имеющим все удаленные 0 (нули). Следовательно, симплексный код имеет длину (2^k-1, k). Симплексные коды включают в себя коды (3, 2), коды (15, 4), коды (31, 5), коды (63, 6), коды (127, 7) и коды (255, 8), а также коды (7, 3).

Как замечено в таблице 4, коды с минимальным расстоянием 18 могут быть образованы с помощью повторения проколотых кодов (7, 3). Распределение расстояния Хемминга для кодовых слов изменяется в соответствии с позициями столбцов проколотых символов. Наилучшая эффективность получается с помощью прокалывания символов в позициях, изображенных в таблице 4. Как изображено в таблице 4, первый, второй и третий столбцы каждого пятого повторяемого кодового слова являются проколотыми в проколотых кодах (7, 3). Так как кодовые слова получаются в результате из повторения проколотых кодовых слов (7, 3), распределение расстояния Хемминга не изменяется, если первые столбцы любых других повторяемых кодовых слов проколоты вместо первых столбцов пятых повторяемых кодовых слов. Например, когда столбцы 1-ый (7×0+1), 16-ый (7×2+2) и 31-ый (7×4+3) проколоты, в результате получается вышеупомянутое распределение расстояния Хемминга.

Как отмечено выше, настоящее изобретение относится к способу генерирования оптимальных кодов с помощью повторения симплексных кодов, проколотых ортогональных кодов (7, 3) и к устройству оптимального кодирования/декодирования для кодирования/декодирования информации, такой как бит ОИС в системе МДКР, использующей способ генерирования оптимального кода. В вышеприведенном описании значения ОИС из трех бит закодированы с использованием кодов (7, 3), образованных с помощью прокалывания столбцов со всеми 0 (нулями) без влияния на расстояния Хемминга в кодах (8, 3). Каждый код (7, 3) повторяется пять раз (каждый код (7, 3) появляется пять последовательных раз) для того, чтобы сгенерировать кодовые слова длиной 35, и три символа каждого конкретного кодового слова проколоты.

На самом деле в случае кодера (N,k) с N>2^k повторяемые кодовые слова ортогональных кодов длиной 2^k являются нежелательными в распределении расстояния Хемминга, так как они имеют кодовые символы с 0 (нулями) без влияния на расстояния Хемминга. Особенно, когда N>k2^k, кодер (N, k) выводит отличные коды с точки зрения минимального расстояния с помощью повторения проколотых ортогональных кодов (7, 3), а не с помощью повторения ортогональных кодов (8, 3). Если длина кода N не кратна 7, кодовые символы должны быть проколоты после повторения проколотых ортогональных кодов (7, 3), и эффективность изменяется в зависимости от позиций прокалывания.

Например, если остаток от деления N на 7 равен 1, оптимальные коды (N, 3) создаются с помощью повторения кодовых символов N/7+1 раз, а затем прокалывания шести различных кодовых символов. Если остаток от деления N на 7 равен 2, оптимальные коды (N, 3) создаются с помощью повторения кодовых символов N/7+1 раз, а затем прокалывания пяти различных кодовых символов. Если остаток от деления N на 7 равен 5, оптимальные коды (N, 3) создаются с помощью повторения кодовых символов N/7+1 раз, а затем прокалывания двух различных кодовых символов. Если остаток от деления N на 7 равен 6, оптимальные коды (N, 3) создаются с помощью повторения кодовых символов N/7+1 раз, а затем прокалывания одного кодового символа.

С другой стороны, если остаток от деления N на 7 равен 3 или 4, позиции прокалывания определяются следующим образом. Для остатка 3 кодовые символы повторяются N/7+1 раз, а затем 1 до 7 выражаются как двоичные числа 001 до 111. Рассматривая семь двоичных чисел, трехмерные векторы со своими цифрами, используемыми в качестве координат, четыре элемента, отличные от трех линейно независимых элементов, прокалываются, таким образом, получаются оптимальные коды. Например, 1 (001), 2 (010) и 4 (100) являются линейно независимыми, так как сумма каждого двоичного числа в двоичной шкале не равна 0. Кодовые символы в 3-ей, 5-ой, 6-ой и 7-ой позициях, отличных от 1-ой, 2-ой, 4-ой и 7-ой позиций, прокалываются. Следовательно, достигаются оптимальные коды (N, 3).

Для остатка 4 ортогональные коды повторяются N/7+1 раз, а затем 1 до 7 выражаются как двоичные числа 001 до 111. Рассматривая семь двоичных чисел, трехмерные векторы со своими цифрами, используемыми в качестве координат, три элемента, отличные от трех линейно независимых элементов, и элемент, полученный с помощью суммирования трех линейно независимых элементов с помощью цифр в двоичной шкале, прокалываются, таким образом, получаются оптимальные коды. Например, 1 (001), 2 (010) и 4 (100) являются линейно независимыми, так как сумма каждого двоичного числа в двоичной шкале не равна 0. Затем 7 (=111) получается с помощью сложения 1 (=001), 2 (=010) и 4 (=100) с помощью цифр в двоичной шкале. Кодовые символы в 3-ей, 5-ой и 6-ой позициях, отличных от 1-ой, 2-ой, 4-ой и 7-ой позиций, прокалываются. Следовательно, достигаются оптимальные коды (N, 3).

Вышеупомянутый способ пригоден только для проколотых кодов (7, 3), то есть симплексных кодов. Если кодовые слова кодов (N, 3) расположены в заданном порядке, каждый столбец образует ортогональный код длиной 2³ (=8). Семь ортогональных кодов имеют длину 2³ и, по меньшей мере, один кодовый символ 1. Коды (N, 3) являются ортогональными кодами, повторенными (N-1) раз, причем каждый ортогональный код имеет длину 2³ и, по меньшей мере, один кодовый символ 1. Следовательно, если N равно 7 или больше, некоторые ненулевые ортогональные коды встречаются, по меньшей мере, дважды. Так как определенные ортогональные коды используются повторно, коды становятся менее оптимальными. Следовательно, проколотые коды (7, 3) должны использоваться для того, чтобы минимизировать повторение конкретных кодов в пределах данной длины и повторять семь ортогональных кодов одинаковое число раз. Тогда оптимальные коды (N, 3) могут быть сгенерированы с помощью вышеупомянутого повторения и прокалывания.

Между тем оптимальные коды не могут быть получены из проколотых кодов (6, 3) или проколотых кодов (5, 3) с помощью повторения и прокалывания любым способом, так как только некоторые из семи кодов повторяются.

Выше описан способ генерирования оптимальных кодов с помощью повторения проколотых ортогональных кодов (7, 3) и устройство оптимального кодирования/декодирования для кодирования/декодирования бит ОИС в системе МДКР. Однако следует заметить, что число бит ОИС является просто примерным применением, и информация, отличная от ОИС, может быть закодирована в соответствии с настоящим изобретением.

Допуская, что последовательность из k бит кодируется и выводится кодовое слово длиной N>(2^k-1), входная информация кодируется с использованием симплексного кода (r, k), и генерируется последовательность кодовых символов длины r. Здесь r=(2-1). Последовательность кодовых символов появляется t последовательных раз (t=N/r+1). Прокалывание выполняется А раз на t повторенных символах, так чтобы результирующие коды имели длину N. A (A=rt-N). Проколотые символы могут распределяться равномерно по повторенным последовательностям кодовых символов или держаться в пределах t-ой повторенной последовательности кодовых символов.

Описание вариантов осуществления устройства кодирования ОИС и устройства декодирования ОИС в системе МДКР, где биты ОИС передаются в соответствии с настоящим изобретением, будет дано ниже. Фиг.4 и фиг.5 - блок-схемы устройства кодирования ОИС и устройства декодирования ОИС соответственно в соответствии с настоящим изобретением. Фиг.6 - блок-схема передатчика с устройством кодирования в подвижной станции, который может быть составлен путем удаления повторителя 110 из передатчика, изображенного на фиг.1. Фиг.7 - блок-схема приемника с устройством декодирования в базовой станции, который может быть составлен путем удаления накопителя 210 символов из приемника, изображенного на фиг.2. Устройство кодирования и устройство декодирования рассматриваются в двух вариантах осуществления в соответствии со структурами кадров. Первый вариант осуществления основан на структуре кадра, в которой один кадр передачи включает в себя 16 временных интервалов (один кадр передачи равен по длительности 26,76 мс), а второй вариант осуществления основан на структуре кадра, в которой один кадр передачи включает в себя 12 временных интервалов (один кадр передачи равен по длительности 20 мс).

Первый вариант осуществления

Первый вариант осуществления применяется к системе ВСПД, в которой один кадр передачи включает в себя 16 временных интервалов, 16 кодовых символов передаются в одном временном интервале для информации ОИС и все символы 256 (16×16) передаются в одном кадре. Способ генерирования оптимального кода (256, 3) и устройство кодирования ОИС, использующее оптимальные коды (256, 3), будут сосредоточены в первом варианте осуществления. Более конкретно, коды (256, 3) генерируются с помощью повторения проколотых кодов (7, 3) 37 раз и прокалывания части результирующих 259 символов (7×37) в таких позициях, чтобы сделать минимальное расстояние оптимальным. Символами в этих позициях, а именно прокалываемыми символами, являются три жирных подчеркнутых символа, то есть 1-ый, 128-ой и 255-ый символы, изображенные в таблице 5. Позиции прокалываемых символов определяются с помощью n1×7+1, n2×7+2 и n3×7+3 (0≤n1, n2, n3≤36 и n1, n2 и n3 являются индексами повторяемых блоков). В таблице 5 позиции прокалывания №1, №128 и №125 определяются, когда n1=0, n2=18, n3=36 соответственно.

Коды (256, 3) становятся оптимальными кодами с минимальным расстоянием 146 ((4×36)+2) с помощью прокалывания жирных подчеркнутых символов в таблице 5.

Минимальное расстояние является одинаковым, независимо от n1, n2 и n3, если символы прокалываются в позициях, которые удовлетворяют формуле n1×7+1, n2×7+2, n3×7+3 (0≤n1, n2, n3 ≤ 36). Если n1, n2 и n3 равны 36 для простоты вычисления, первый второй и третий символы из семи символов прокалываются в 37-ом повторенном блоке, после того как коды (7, 3) повторяются 37 раз. Здесь, так как минимальное расстояние кодов (7, 3) равно 4, а минимальное расстояние в 37-ом повторенном блоке, за исключением первого, второго и третьего символов, равно 2, минимальное расстояние кодов (256, 3) равно 146 ((4×36)+2). Эти коды (256, 3) являются оптимальными. Устройство кодирования ОИС, использующее коды (256, 3), передатчик с устройством кодирования и приемник будут описаны ниже.

Предполагается, что три информационных бита ОИС, выраженные в 0 (нулях) и 1 (единицах), подаются на вход кодера 600 на фиг.6. В соответствии с настоящим изобретением кодер 600 составляется как изображено на фиг.4.

Ссылаясь на фиг.4, генератор 400 кодовых слов кодирует три информационных бита ОИС с проколотыми ортогональными кодами (7, 3), изображенными в таблице 2, и выводит семь кодовых символов. Повторитель 410 символов повторяет кодовые символы 36 раз и выводит 259 повторенных кодовых символов. Устройство 420 прокалывания символов прокалывает 1-ый, 128-ой ((7×18)+2) и 255-ый ((7×37)+3) символы из 259 символов и выводит 256 символов. 256 кодовых символов вводятся в устройство 620 преобразования сигнала, изображенное на фиг.6.

Ссылаясь на фиг.6, устройство 620 преобразования сигнала преобразует 0 (нули) и 1 (единицы) в 1 (единицы) и -1 (единицы) соответственно. Умножитель 635 умножает преобразованные символы с помощью преобразованных элементарных посылок (+1, +1, +1, +1) кода Уолша №0 длиной 4 для расширения. Мультиплексор 640 мультиплексирует во времени символы, принятые в элементарных посылах из умножителя 635, с другими сигналами 1 и 2. Сигналы 1 и 2 могут быть информацией УСД. Выходной сигнал I’ мультиплексора 640 и сигнал Q' данных подаются в комплексный расширитель 650. Комплексный расширитель 650 комплексно умножает сигналы I' и Q' на расширяющие коды ПШ ПШI и ПШQ. То есть, комплексный расширитель 650 умножает входной сигнал (I'+jQ') на расширяющий код ПШ (ПШI+jПШQ) и выводит действительную составляющую I сигнала и мнимую составляющую Q сигнала. Фильтры 660 и 665 основной полосы частот выполняют фильтрацию в основной полосе частот относительно действительной составляющей I сигнала и мнимой составляющей Q сигнала соответственно. Умножители 670 и 675 умножают отфильтрованную действительную составляющую I сигнала и отфильтрованную мнимую составляющую Q сигнала, принятые из фильтров 660 и 665 основной полосы частот, на несущие cos(2πf_ct) и sin(2πf_ct) соответственно. Сумматор 680 суммирует результаты умножения и выводит сумму в качестве сигнала передачи.

Фиг.7 - блок-схема приемника для приема сигнала передачи из передатчика, включающего устройство кодирования, изображенное на фиг.4.

Ссылаясь на фиг.7, умножители 770 и 775 умножают входной сигнал на cos(2πf_ct) и sin(2πf_ct) соответственно. Согласующие фильтры 760 и 765 фильтруют результаты умножения умножителей 770 и 775 и выводят согласованные отфильтрованные сигналы I и Q. Устройство 750 комплексного сжатия сигнала сжимает сигналы I и Q в сигналы I' и Q'. Демультиплексор 740 демультиплексирует во времени сигнал I' в другие сигналы 1 и 2 и сигнал для ОИС. Накопитель 735 накапливает сигналы ОИС на основе 4 элементарных посылок и выводит 256 символов. Декодер 700, являясь элементом, противоположным по функции кодеру 600, изображенному на фиг.6, декодирует символы, принятые из накопителя 735.

Фиг.5 - блок-схема устройства декодирования, используемого в качестве декодера 700 для приемника в базовой станции, изображенного на фиг.1, в соответствии с настоящим изобретением.

Ссылаясь на фиг.5, для входного сигнала из 256 символов накопитель 500 символов, как элемент, противоположный по функции повторителю 410 символов и устройству 420 прокалывания символов, изображенных на фиг.4, выводит 7 символов. Устройство 510 вставки нуля вставляет 0 перед 7 символами и выводит 8 символов в виде кодов Уолша. Например, если 7 символов с1, с2, с3, с4, с5, с6, с7 подаются на вход устройства 510 вставки нуля, 0 добавляется перед последовательностью символов, и выводятся 8 символов 0, с1, с2, с3, с4, с5, с6, с7. Устройство 520 обратного быстрого преобразования Адамара (ОБПА) декодирует восемь символов с помощью обратного быстрого преобразования Адамара и выводит декодированные биты.

Второй вариант осуществления

Второй вариант осуществления применяется к системе ВСПД, в которой один кадр передачи включает в себя 12 временных интервалов, 16 кодовых символов передаются в одном временном интервале для информации ОИС и все из 192 (12×16) символов передаются в одном кадре. Способ генерирования оптимального кода (192, 3) и устройство кодирования ОИС, использующее оптимальные коды (192, 3), будут сосредоточены во втором варианте осуществления. Более конкретно, коды (192, 3) генерируются с помощью повторения проколотых кодов (7, 3) 28 раз и прокалывания части результирующих 196 символов (7×28) в таких позициях, чтобы сделать минимальное расстояние оптимальным. Символами в этих позициях, а именно прокалываемыми символами, являются четыре жирных подчеркнутых символа, 3-ий, 54-ый, 104-ый и 154-ый символы, изображенные в таблице 6. Позиции прокалываемых символов определяются с помощью n1×7+3, n2×7+5, n3×7+6 и n4×7+7 (0≤n1, n2, n3, n4 ≤27 и n1, n2, n3 и n4 являются индексами повторяемых блоков). В таблице 6 позиции прокалывания №3, №54, №104 и №154 определяются, когда n1=0, n2=7, n3=14 и n4=21 соответственно.

Проколотые символы имеют одинаковое минимальное расстояние, независимо от n1, n2, n3 и n4 в формуле при n1×7+3, n2×7+5, n3×7+6 и n4×7+7 (0≤n1, n2, n3, n4 <27). Если n1, n2, n3 и n4 равны 27 для простоты вычисления, третий, пятый, шестой и седьмой символы из 7 символов прокалываются в 27-ом повторенном блоке, после того как коды (7, 3) повторяются 27 раз. Здесь, так как минимальное расстояние кодов (7, 3) равно 4, а минимальное расстояние между символами в 28-ом повторенном блоке, за исключением третьего, пятого, шестого и седьмого символов, равно 1, минимальное расстояние кодов (192, 3) равно 109 ((4×27)+1). Эти коды (192, 3) являются оптимальными. Устройство кодирования ОИС, использующее коды (192, 3), передатчик с устройством кодирования и приемник будут описаны ниже.

Предполагается, что три информационных бита ОИС, выраженные в 0 (нулях) и 1 (единицах), подаются на вход кодера 600 на фиг.6. В соответствии с настоящим изобретением кодер 600 составляется как изображено на фиг.4.

Ссылаясь на фиг.4, генератор 400 кодовых слов кодирует три информационных бита ОИС с проколотыми ортогональными кодами (7, 3), изображенными в таблице 2, и выводит семь кодовых символов. Повторитель 410 символов повторяет кодовые символы 27 раз и выводит 196 повторенных кодовых символов. Устройство 420 прокалывания символов прокалывает 3-ий ((7×0)+3), 54-ый ((7×7)+5), 104-ый ((7×14)+6) и 154-ый ((7×21)+7) символы из 196 символов и выводит 192 символа. 192 кодовых символа вводятся в устройство 620 преобразования сигнала, изображенное на фиг.6.

Ссылаясь на фиг.6, устройство 620 преобразования сигнала преобразует 0 (нули) и 1 (единицы) в 1 (единицы) и -1 (единицы) соответственно. Умножитель 635 умножает преобразованные символы с помощью преобразованных элементарных посылок (+1, +1, +1, +1) кода Уолша №0 длиной 4 для расширения. Мультиплексор 640 мультиплексирует во времени символы, принятые в элементарных посылах от умножителя 635, с другими сигналами 1 и 2. Сигналы 1 и 2 могут быть информацией УСД. Выходной сигнал I' мультиплексора 640 и сигнал Q' данных подаются в комплексный расширитель 650. Комплексный расширитель 650 комплексно умножает сигналы I' и Q' на расширяющие коды ПШ ПШI и ПШQ. То есть, комплексный расширитель 650 умножает входной сигнал (I'+jQ') на расширяющий код ПШ (ПШI+jПШQ) и выводит действительную составляющую I сигнала и мнимую составляющую Q сигнала. Фильтры 660 и 665 основной полосы частот выполняют фильтрацию в основной полосе частот относительно действительной составляющей I сигнала и мнимой составляющей Q сигнала соответственно. Умножители 670 и 675 умножают отфильтрованную действительную составляющую I сигнала и отфильтрованную мнимую составляющую Q сигнала на несущие cos(2πf_ct) и sin(2πf_ct) соответственно. Сумматор 680 суммирует результаты умножения и выводит сумму в качестве сигнала передачи.

Фиг.7 - блок-схема приемника для приема сигнала передачи из передатчика, включающего в себя устройство кодирования, изображенное на фиг.4.

Ссылаясь на фиг.7, умножители 770 и 775 умножают входной сигнал на cos(2πf_ct) и sin (2πf_ct) соответственно. Согласующие фильтры 760 и 765 фильтруют результаты умножения умножителей 770 и 775 и выводят согласованные отфильтрованные сигналы I и Q. Устройство 750 комплексного сжатия сигнала сжимает сигналы I и Q в сигналы I' и Q'. Демультиплексор 740 демультиплексирует во времени сигнал I в другие сигналы 1 и 2 и сигнал для ОИС. Накопитель 735 накапливает сигналы ОИС на основе 4 элементарных посылок и выводит 192 символа. Декодер 700 декодирует символы, принятые из накопителя 735, как элемента, противоположного по функции кодеру 600, изображенному на фиг.6.

Фиг.5 - блок-схема устройства декодирования, используемого в качестве декодера 700 для приемника в базовой станции, изображенного на фиг.7, в соответствии с настоящим изобретением.

Ссылаясь на фиг.5, для входного сигнала из 192 символов накопитель 500 символов, как элемент, противоположный по функции повторителю 410 символов и устройству 420 прокалывания символов, изображенных на фиг.4, выводит семь символов. Устройство 510 вставки нуля вставляет 0 перед 7 символами и выводит 8 символов в виде кодов Уолша. Например, если 7 символов с1, с2, с3, с4, с5, с6, с7 подаются на вход устройства 510 вставки нуля, 0 добавляется перед последовательностью символов, и выводятся 8 символов 0, с1, с2, с3, с4, с5, с6, с7. Устройство 520 ОБПА декодирует восемь символов с помощью обратного быстрого преобразования Адамара и выводит декодированные биты.

Как описано выше, настоящее изобретение может увеличить эффективность с помощью максимизации минимального расстояния, которое определяет эффективность кодера с исправлением ошибок в информации кодирования, подобной ОИС, указывающей скорость передачи данных кадров передачи в системе связи МДКР.

Несмотря на то, что изобретение изображено и описано со ссылкой на его предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения по форме и деталям могут быть сделаны в нем, не выходя за рамки сущности и объема изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к устройствам кодирования в системе связи. Технический результат заключается в уменьшении частоты ошибок информации передачи и в возможности точного определения переменной скорости передачи кадров данных в системе связи МДКР. Для того, чтобы кодировать входную информацию последовательности из k бит и генерировать кодовое слово, кодер кодирует входную информацию с использованием симплексного кода (r, k) и генерирует последовательность кодовых символов длиной r=2^k-1, повторитель повторяет последовательность кодовых символов t=N/r+l раз и устройство прокалывания выполняет прокалывание A=rt-N раз в t повторенных последовательностях кодовых символов так, чтобы результирующие коды имели длину N. 3 с. и 15 з.п. ф-лы, 6 табл., 7 ил.

1. Способ генерирования кодового слова путем ввода входной информации последовательности из k бит, заключающийся в том, что кодируют входную информацию с использованием симплексного кода (r, k) и генерируют последовательность кодовых символов длиной r (r=2^k-1), повторяют последовательность кодовых символов t раз (t=[N/r]+l) и прокалывают А раз (A=rt-N) в t повторенных последовательностях кодовых символов так, чтобы результирующие коды имели длину N.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что проколотые символы распределяют равномерно по повторенным последовательностям кодовых символов.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что проколотые символы находятся в пределах t-ой повторенной последовательности кодовых символов.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что последовательность из k бит является информацией, указывающей скорость передачи данных мобильной станции.5. Устройство для генерирования кодового слова путем ввода входной информации последовательности из k бит, содержащее кодер для кодирования входной информации с использованием симплексного кода (r, k) и генерирования последовательности кодовых символов длиной r (r=2^k-1), повторитель для повторения последовательности кодовых символов t раз (t=[N/r]+l) и устройство прокалывания для прокалывания А раз (A=rt-N) в t повторенных последовательностях кодовых символов так, чтобы результирующие коды имели длину N.6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что проколотые символы распределены равномерно по повторенным последовательностям кодовых символов.7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что проколотые символы находятся в пределах t-ой повторенной последовательности символов.8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что последовательность из k бит является информацией, указывающей скорость передачи данных мобильной станции.9. Способ кодирования, заключающийся в том, что кодируют входную информацию длиной 3 с использованием симплексного кода (7, 3) и генерируют последовательность кодовых символов длиной 7, повторяют последовательность кодовых символов длиной 7t раз (t=[N/r]+l, r=2^k-1) и выполняют прокалывание А раз (A=rt-N) в t повторенных последовательностях кодовых символов в заданном шаблоне прокалывания так, чтобы результирующие коды имели длину n, которая не является кратной 7.10. Способ кодирования по п.9, отличающийся тем, что, если остаток от деления N на 7 равен 1, заданный шаблон прокалывания устанавливают так, чтобы прокалывать шесть произвольных символов.11. Способ кодирования по п.9, отличающийся тем, что, если остаток от деления N на 7 равен 2, заданный шаблон прокалывания устанавливается так, чтобы прокалывать 5 произвольных символов.12. Способ кодирования по п.9, отличающийся тем, что, если остаток от деления N на 7 равен 3, заданный шаблон прокалывания устанавливают так, чтобы прокалывать третий, пятый, шестой и седьмой символы t-ой повторенной последовательности кодовых символов.13. Способ кодирования по п.9, отличающийся тем, что, если остаток от деления N на 7 равен 4, заданный шаблон прокалывания устанавливают так, чтобы прокалывать третий, пятый и шестой символы t-ой повторенной последовательности кодовых символов.14. Способ кодирования по п.9, отличающийся тем, что, если остаток от деления N на 7 равен 5, заданный шаблон прокалывания устанавливают так, чтобы прокалывать два произвольных символа.15. Способ кодирования по п.9, отличающийся тем, что, если остаток от деления N на 7 равен 6, заданный шаблон прокалывания устанавливают так, чтобы прокалывать один произвольный символ.16. Способ кодирования по п.9, отличающийся тем, что, если остаток от деления N на 7 равен 3, заданный шаблон прокалывания устанавливают так, чтобы прокалывать (n1х7+3)-ий, (n2х7+5)-ый, (n3×7+6)-ой и (n4×7+7)-ой символы повторяемых кодовых символов (0<n1, n2, n3, n4<(t-l)).17. Способ кодирования по п.9, отличающийся тем, что, если остаток от деления N на 7 равен 4, заданный шаблон прокалывания устанавливают так, чтобы прокалывать (n1×7+1)-ый, (n2×7+2)-ой, (n3×7+3)-ий символы повторяемых кодовых символов (0≤n1, n2, n3 ≤ (t-1)).18. Способ кодирования по п.9, отличающийся тем, что последовательность из k бит является информацией, указывающей скорость передачи данных мобильной станции.