專利名稱：在通信系統(tǒng)中使用正交碼的二進(jìn)制線性碼產(chǎn)生裝置和方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明通常涉及用于產(chǎn)生最佳碼字的裝置和方法。該碼字由發(fā)射機(jī)發(fā)送，并由對該碼字進(jìn)行解碼的接收機(jī)接收。
2.相關(guān)技術(shù)描述由于發(fā)射機(jī)的發(fā)送方法和編碼方法對接收機(jī)來說都是已知的，所以接收機(jī)可以接收碼字，并將該碼字解碼成發(fā)射機(jī)所發(fā)送的原始信息比特。如果通信信道具有很低的誤碼率條件，那么本身可以直接發(fā)送信息比特。但是如果通信信道具有高誤碼率條件或者信息比特是很重要的比特，那么在編碼后再發(fā)送信息比特。有諸如線性碼和非線性碼的幾種碼?？梢詮幕a的組合中產(chǎn)生線性碼。
發(fā)送通過編碼信息比特所產(chǎn)生的碼字的目的在于經(jīng)過在接收機(jī)中進(jìn)行的解碼，而從在傳輸過程中產(chǎn)生的誤碼中恢復(fù)信息比特。有諸如塊碼、卷積碼和Turbo碼的幾種編碼/解碼方法。通常如果其使用相同的編/解碼方法，那么當(dāng)編碼速率低時，糾錯率高。這意味著，如果信息比特短，則糾錯概率高。如果編碼速率低，編碼器和解碼器的復(fù)雜性就會提高，且傳輸吞吐量就會下降。
通常在通信標(biāo)準(zhǔn)文本中已經(jīng)預(yù)先定義了幀的傳輸時間間隔。傳輸數(shù)據(jù)速率由在該幀的傳輸時間間隔中所發(fā)送的數(shù)據(jù)的數(shù)量來確定。因此在實(shí)際通信系統(tǒng)中，根據(jù)傳輸時間間隔、數(shù)據(jù)率、調(diào)制方法、延遲時間、復(fù)雜性和適當(dāng)?shù)恼`碼率來確定某些信息比特的編碼速率。
被稱為(2a，a)線性塊碼，就意味著二進(jìn)制信息比特的個數(shù)(長度)為“a”，且所產(chǎn)生的碼字的個數(shù)(長度)為2a。線性塊碼的性能是用由線性塊碼所產(chǎn)生的碼字的最小距離(dmin)來限定的。最小距離是通過對每個碼字計(jì)1所獲得的最小值，該碼字可由線性塊碼產(chǎn)生。當(dāng)最小距離大時，糾錯率大。但是最小距離是有限的。在特定長度下，與其它塊碼的最小距離相比，具有最大最小距離的塊碼被稱為最佳碼。在實(shí)際通信系統(tǒng)中，建議使用最佳碼和復(fù)雜性低的編碼器和解碼器。如果在通信系統(tǒng)中已經(jīng)確定了編碼速率，還需要進(jìn)行研究以便找到在給定編碼速率下，所有碼中具有最大最小距離的碼。從所有碼中找到最佳碼的方法被成為全搜索方法。但是在使用全搜索方法時，由于最佳碼本身的長度就長，所以該方法實(shí)質(zhì)上并不能找到最佳碼。隨著碼的長度變長，碼的種類成指數(shù)增長。Walsh(沃爾什)碼，一種具有與每個碼字都正交的特性的正交碼是已知的一種碼。 Walsh碼的長度(列)是2的倍數(shù)(2a)且其碼字的種類也是2的倍數(shù)(2a)(a是正整數(shù))。Walsh碼被認(rèn)為是一種(2a，a)線性塊碼。可以通過作為一種解碼方法的反向快速哈達(dá)碼變換(IFHT)來對Walsh碼、碼字進(jìn)行解碼。與其它解碼方法相比，IFHT解碼器的復(fù)雜性很低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了一種方法，其用于在信息的長度為“a”且碼字(編碼比特)的長度為2a-2b(b小于a)時，找到線性二進(jìn)制碼(2a-2b，a)中的最佳碼。
本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生和/或解碼所提出的最佳碼的裝置和方法。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于對(2a-2b，a)線性塊碼進(jìn)行編碼的裝置和方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于產(chǎn)生(2a-2b，a)線性塊碼的裝置和方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于對(2a-2b，a)線性塊碼進(jìn)行解碼的裝置和方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所提供的方法包括步驟產(chǎn)生與長度為“a”的信息比特相關(guān)的Walsh碼；確定Walsh碼中的刪除比特位置以便刪除2b個比特；和刪除位于刪除比特位置的2b個比特；其中，刪除比特位置是由“b”個線性獨(dú)立基的組合和Walsh碼的第一比特限定的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所提供的用于對信息比特進(jìn)行編碼的裝置包括Walsh碼發(fā)生器，用于產(chǎn)生Walsh碼，該Walsh碼的長度是由信息比特的長度確定的；和刪除器，用于從Walsh碼中刪除包括第一比特的預(yù)定2b個比特。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所提供的用于解碼的裝置包括接收機(jī)，用于從發(fā)射機(jī)接收通過刪除Walsh碼中位于刪除比特位置上的2b個比特所產(chǎn)生的編碼比特；插入器，用于在刪除比特位置上插入2b個比特；和反向快速哈達(dá)碼變換器，用于解碼插入器的輸出。


圖1是表示具有行和列的Walsh碼結(jié)構(gòu)的圖。索引、即行數(shù)是信息比特。
圖2是表示本發(fā)明的編碼器的圖。
圖3是表示本發(fā)明的解碼器的圖。
具體實(shí)施例方式
當(dāng)需要將信息從發(fā)射機(jī)發(fā)送到接收機(jī)時，整個本發(fā)明假設(shè)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都用相應(yīng)信息比特表示信息。通常，發(fā)射機(jī)發(fā)送通過編碼信息比特所產(chǎn)生的編碼比特(碼字)。發(fā)射機(jī)包括編碼器，其具有Walsh碼發(fā)生器，用于輸入信息比特并產(chǎn)生Walsh碼；和刪除器，其用于刪除Walsh碼中位于刪除比特位置上的預(yù)定比特。刪除之后所剩的比特就是將在有線線路或無線璉路上被發(fā)送的編碼比特(碼字)。在有線通信、衛(wèi)星通信、GSM(全球移動系統(tǒng))、DCS(數(shù)字蜂窩系統(tǒng))、PCS(個人通信系統(tǒng))、IMT-2000系統(tǒng)、CDMA 2000系統(tǒng)WCDMA(寬帶碼分多址)、UMTS(通用移動地面系統(tǒng))或其它移動系統(tǒng)中，可以使用，但不限于使用本發(fā)明的編碼器和解碼器。當(dāng)確定了信息比特的長度時，將描述用于搜索最佳碼的方法。如果將被發(fā)送的各種信息都等于或小于2a，那么二進(jìn)制信息比特的長度(數(shù)量)是“a”。本發(fā)明描述了一種方法，其用于在編碼比特(碼字)的長度是2a-2b，且信息比特是“a”(a大于b)時，搜索最佳線性塊碼(2a-2b，a)的方法。
正交碼是長度(列)為2a且碼字(行)數(shù)是2a的最佳碼。該正交碼，即Walsh碼被表示成具有2a列和2a行的矩陣。本發(fā)明考慮了從正交碼的2a比特中刪除2b比特以產(chǎn)生長度為的2a-2b最佳碼的情況。通過草率地刪除Walsh碼的2b列并不能產(chǎn)生最佳碼。為了產(chǎn)生最佳碼，選擇長度為b的二進(jìn)制線性獨(dú)立基“b”，通過獲得與二進(jìn)制數(shù)相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)來確定刪除比特位置，該二進(jìn)制數(shù)是從長度為b的基碼(basis code)的各種組合中得到的。該基(basis)是在組合中被添加的二進(jìn)制數(shù)。
本發(fā)明的一個實(shí)例假定“a”是5且“b”是3以便描述用于搜索(24，5)塊碼的方法。圖1是具有32列和行的Walsh碼。由于b是3，所以選擇長度為3的3個二進(jìn)制線性獨(dú)立基(001，010，100)。二進(jìn)制線性獨(dú)立基的所有組合是(001，010，011，100，10l，110，111)。刪除比特位置是二進(jìn)制線性獨(dú)立基的所有組合和(000)。刪除比特位置的十進(jìn)制數(shù)是0、1、2、3、4、5、6、7。因此，刪除Walsh碼的0到7列。圖1中有下劃線的比特表示刪除比特。通過上述方法產(chǎn)生的(24，5)塊碼的最小距離是1 2。它是長度為24的碼的一個最佳碼。
圖2表示通過上述方法獲得的(2a-2b，a)線性塊碼的編碼器。信息比特“a”(“a”的長度是5)被輸入到Walsh碼發(fā)生器(22)中。Walsh碼發(fā)生器(22)可以產(chǎn)生與信息比特對應(yīng)的2a(＝32)個(行)Walsh碼。Walsh碼發(fā)生器(22)響應(yīng)于輸入信息比特，將一個Walsh碼(Walsh碼的長度是32)輸出到刪除器(24)。由控制器(未示出)控制的刪除器(24)刪除位于刪除比特位置(0，1，2，3，4，5，6，7)上的2b(＝8)比特。編碼器(20)響應(yīng)于長度為“a”(＝5)的信息比特的輸入，產(chǎn)生長度2a-2b(＝24)為的編碼比特(碼字)。編碼比特0(1)被轉(zhuǎn)換成+1(-1)以便進(jìn)行無線傳輸。數(shù)字信號處理(DSP)軟件也可被用來實(shí)現(xiàn)與編碼器(20)的功能相同的功能。如果微處理器具有用于存儲如上所述所生成的編碼比特(碼字)的存儲器，那么就可以響應(yīng)于該信息比特，輸出相應(yīng)的編碼比特?？梢詮腤alsh碼基中獲得圖1中的Walsh碼，(例如，01010101010101010101010101010101，00110011001100110011001100110011，00001111000011110000111100001111，00000000111111110000000011111111，00000000000000001111111111111111)。
因此，響應(yīng)于可以用基碼(00001，00010，00100，01000，10000)的組合表示的信息比特，DSP或在其存儲器中存儲了Walsh碼基的微處理器可以通過逐位添加與基碼相應(yīng)的Walsh碼基，來產(chǎn)生相應(yīng)的Walsh碼。DSP和微處理器輸出除位于刪除比特位置的比特之外的編碼比特(碼字)。
圖3表示用于對來自編碼器(20)的接收信號(碼字)進(jìn)行解碼的解碼器(30)。2a-2b(＝24)個接收比特被輸入到插入器(32)中。插入器(32)將2b(＝8)個0比特(“0”)插入到刪除比特位置(接收信號之前)中。在接收信號中包括2b(＝8)個“0”的信號被輸入到反向快速哈達(dá)碼變換器IFHT(34)。IFHT(34)輸出通過執(zhí)行反向哈達(dá)碼變換所得的2a(＝32)個相關(guān)值。該相關(guān)值被輸入到比較器(36)中。比較器(36)在相關(guān)值彼此之間進(jìn)行比較，并確定與最大相關(guān)值相應(yīng)的索引。與最大相關(guān)值相應(yīng)的索引是已解碼的信息比特。
可以通過軟件算法來實(shí)現(xiàn)圖3的解碼器。本發(fā)明的實(shí)際值僅用作例子。其技術(shù)領(lǐng)域與本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域相同的任何人可以根據(jù)其需要來改變這些值。當(dāng)值“a”大于值“b”時，本發(fā)明的概念可以用于本發(fā)明的其它變化中。并且如果選擇用于刪除比特位置的其它線性獨(dú)立基碼，編碼器的刪除比特位置將不同于上述的實(shí)例。因此，插入比特位置也會不同。
假設(shè)發(fā)射機(jī)使用(24，5)塊碼，并發(fā)送作為信息比特的“01000”(＝16)，Walsh碼發(fā)生器(22)產(chǎn)生相應(yīng)的索引號為16、長度為32的Wa1sh碼，(00000000111111110000000011111111)。刪除器(24)刪除Walsh碼的前面8比特部分，然后輸出24比特的碼字(編碼比特；111111110000000011111111)。發(fā)射機(jī)將比特“0”轉(zhuǎn)換成該碼字的+1(“1”轉(zhuǎn)換成-1)，并通過使用BPSK、QPSK、8PSK或QAM來調(diào)制所轉(zhuǎn)換的信號以便將其發(fā)送到空中。接收機(jī)接收該24個信號。插入器(32)在該24個所接收的信號之前插入8比特，并輸出包括8個插入比特和24個接收信號的32個信號。IFHT(34)對插入器的輸出執(zhí)行反向哈達(dá)碼變換，并輸出32個相關(guān)值。比較器(36)比較這32個相關(guān)值，并輸出這32個相關(guān)值中的最大相關(guān)值。接收機(jī)(30)將索引(01000)確定為與最大相關(guān)值想對應(yīng)的解碼比特。
如上所述，本發(fā)明提供了一種用于搜索(2a-2b，a)塊碼的最佳碼的方法和用于實(shí)際通信系統(tǒng)的簡單編碼器和解碼器。本發(fā)明在使用8PSK調(diào)制的窄帶時分雙工系統(tǒng)中，可被直接應(yīng)用于傳輸格式組合指示器的編碼器/解碼器。
權(quán)利要求
1.一種用于接收長度為“a”的輸入信息比特并輸出2a-2b(a＞b)個編碼比特的編碼器，包括Walsh碼發(fā)生器，用于響應(yīng)于“a”信息比特而產(chǎn)生長度為2a的Walsh碼；和刪除器，用于刪除位于Walsh碼前部的2b個比特。
2.如權(quán)利要求1所述的編碼器，其中，所述Walsh碼發(fā)生器在存儲器中存儲Walsh碼。
3.如權(quán)利要求1所述的編碼器，其中，所述Walsh碼發(fā)生器具有Walsh碼基，并通過組合與信息比特相應(yīng)的Walsh碼基來產(chǎn)生碼字。
4.一種用于編碼長度為“a”的輸入信息比特并輸出2a-2b(a＞b)個編碼比特的編碼器，包括Walsh碼發(fā)生器，用于響應(yīng)于信息比特，而通過使用Walsh碼基來產(chǎn)生長度為2a的Walsh碼；和刪除器，用于刪除在每個十進(jìn)制數(shù)位置上的2b個比特，該十進(jìn)制數(shù)是從二進(jìn)制數(shù)獲得的，該二進(jìn)制數(shù)是從長度為“b”的基碼的各種組合中得到的。
5.一種用于對由編碼器編碼的2a-2b個接收信號進(jìn)行解碼的解碼器，上述編碼器編碼長度為“a”的信息比特并輸出長度為2a-2b(a＞b)的編碼比特，包括插入器，用于將2b個“0”比特插入到接收信號之前，然后輸出2a個信號；和反向快速哈達(dá)碼變換器，用于對插入器的輸出信號執(zhí)行反向哈達(dá)碼變換，并輸出2a個相關(guān)值；和比較器，用于比較相關(guān)值，并確定2a個相關(guān)值中的最大相關(guān)值；其中解碼器將與最大相關(guān)值相對應(yīng)的索引確定為信息比特。
6.一種用于對長度為“a”的輸入信息比特進(jìn)行編碼并輸出2a-2b個編碼比特的方法，包括步驟產(chǎn)生與信息比特相應(yīng)的Walsh碼；和刪除位于Walsh碼的前部的2b個比特。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中該Walsh碼是通過逐位添加存儲在存儲器中的Walsh碼基而產(chǎn)生的。
8.一種用于對長度為“a”的輸入信息比特進(jìn)行編碼并輸出2a-2b(a＞b)個編碼比特的方法，包括步驟響應(yīng)于信息比特，而通過使用Walsh碼基來產(chǎn)生長度為2a的Walsh碼；和刪除在每個十進(jìn)制數(shù)位置上的2b個比特，該十進(jìn)制數(shù)是從二進(jìn)制數(shù)獲得的，該二進(jìn)制數(shù)是從長度為“b”的基碼的各種組合中得到的。
9.一種用于對通過編碼長度為“a”的信息比特而被編碼的2a-2b個接收信號進(jìn)行解碼并輸出長度為2a-2b(a＞b)的編碼比特的方法，包括步驟將2b個“0”比特插入到接收信號之前，然后輸出2a個信號；對插入器的輸出信號執(zhí)行反向哈達(dá)碼變換，并輸出2a個相關(guān)值；比較相關(guān)值，以便從2a個相關(guān)值中搜索出最大相關(guān)值；和將與最大相關(guān)值相對應(yīng)的序號確定為信息比特。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于通過使用正交碼組來產(chǎn)生線性塊碼的裝置和方法。發(fā)射機(jī)發(fā)送碼字而不是表示信息的信息比特。碼字的長度大于信息比特的長度。可以基于所允許的誤碼率和在通信幀中該碼字的傳輸空間來確定碼字的長度L。這就意味著在通信系統(tǒng)中編碼速率是預(yù)定的?？梢韵薅ㄕ淮a組，其中正交碼長度為文檔編號H03M13/00GK1470106SQ01817470
公開日2004年1月21日 申請日期2001年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月17日
發(fā)明者李昊奎 申請人:李昊奎