專利名稱：使用截短格形編碼調(diào)制的靈活的比特選擇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信領(lǐng)域，特別涉及一種按照可適用于傳輸條件的靈活方式實(shí)施截短格形碼調(diào)制的方法。
在一個數(shù)字通信信道中，通常的做法是包括某些形式的增加數(shù)據(jù)流通量的編碼方案。最近，截短碼由于其大編碼增益而受到歡迎。參見Berrou和A.Glavieux所著的“Near Optimum Erroe CorrectingCoding and DecodingTurbo-Codes”，IEEE Trans.onCommunications(通信會報(bào))，Vol.44，No.10，Oct.，1996。截短碼編碼器是兩個簡單編碼器的組合。輸入是K個信息比特的字塊。這兩個編碼器從兩個簡單遞歸卷積碼中生成碼元，其中每個簡單遞歸卷積碼具有少量狀態(tài)。未編碼的信息比特也被發(fā)送。截短碼的主要特點(diǎn)是交織器(數(shù)字復(fù)用器)，交織器改變原始的K個信息比特的序列，然后輸入給第二編碼器。序列變換能夠保證使一個編碼器產(chǎn)生低加權(quán)碼字的輸入序列通常導(dǎo)致其它編碼器產(chǎn)生高加權(quán)碼字。因而，盡管組成碼單獨(dú)地看很弱，但是組合起來則很強(qiáng)大。
截短碼已經(jīng)被應(yīng)用于DMT(離散多音頻)系統(tǒng)，例如，被用在xDSL系統(tǒng)。在xDSL系統(tǒng)中，截短碼可以用來替代其它類型的格形碼，以得到更好的比特誤差(BER)性能。參見Hamid R.Sadjadpour所著的“Application of Turbo Codes for Discrete Multi-ToneModulation Schemes”，AT & T Shannon Labs.，1999。然而，當(dāng)合成體的尺寸增加時(shí)，截短碼的編碼增益優(yōu)點(diǎn)開始減小。這是因?yàn)槿哂啾忍厥购铣审w尺寸均勻變大。截短格形編碼調(diào)制僅僅對合成體中的最低有效位(比特)進(jìn)行編碼，目前已經(jīng)采用該編碼方式實(shí)現(xiàn)比其它格形編碼調(diào)制更好的性能。
DMT是多載波調(diào)制的一種類型。多載波調(diào)制后面的基本思想是，可以借助使用了快速傅里葉變換(FFT)的數(shù)字信號處理技術(shù)建立多載波信道。DMT調(diào)制解調(diào)器將諸多比特編碼成諸多碼元，并且經(jīng)過一個逆FFT發(fā)送它們，然后把把數(shù)字信號變換成模擬信號，使其通過銅線電話線路。接收調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行相反處理。許多子信道被用來發(fā)送數(shù)據(jù)，每個子信道具有一個不同的載波和一個不同的QAM(正交調(diào)幅)合成體，每個合成體含有不同數(shù)量的比特。多個載波經(jīng)過離散傅里葉變換來實(shí)現(xiàn)。每個DMT碼元發(fā)送的數(shù)據(jù)數(shù)量從用于ADSL上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿看a元16比特至用于VDSL系統(tǒng)的接近每碼元15000比特。由于截短碼適合采用大規(guī)模交織器(通常大于1000比特)工作，低數(shù)據(jù)速率傳輸更多比特，可能是所有比特，所以必須要發(fā)送滿足系統(tǒng)的等待時(shí)間需求的數(shù)據(jù)傳輸。高數(shù)據(jù)速率傳輸，成本則太高以致不能對所有數(shù)據(jù)編碼。此外，如果對所有數(shù)據(jù)編碼，則性能將因高合成體而受到損失。
因此，需要一種適合DMT應(yīng)用的有效編碼器。
根據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)編碼增益性能、等待時(shí)間、數(shù)據(jù)速率以及硬件容量對任意數(shù)量比特進(jìn)行編碼。
所以，本發(fā)明提供了一種在DMT通信系統(tǒng)中使用的編碼器結(jié)構(gòu)，所述編碼器結(jié)構(gòu)包括一個截短編碼器，用于對數(shù)據(jù)流的一部分編碼并且生成一個被編碼輸出；一個數(shù)據(jù)組合器，具有一個接收所述數(shù)據(jù)流剩余的未編碼部分的輸入，和至少另一個接收所述被編碼輸出的輸入，以及一個產(chǎn)生一個被組合的數(shù)據(jù)流的輸出；和一個選擇器，用于選擇適于所述截短編碼器的所述數(shù)據(jù)流的部分。
本發(fā)明提供了改變比特?cái)?shù)量的能力，這些比特以音調(diào)(tone)接著音調(diào)為基礎(chǔ)，發(fā)送給截短編碼器。根據(jù)傳輸條件，一些音調(diào)將攜帶比其它音調(diào)更多的每碼元比特，并且經(jīng)過截短編碼器的比特?cái)?shù)量可以被改變。在一個典型實(shí)例中，可以有750個音調(diào)，具有每個音調(diào)六個比特的平均值。這些(音調(diào))中的兩個通過截短編碼器，但是，根據(jù)本發(fā)明，該數(shù)量(兩個)可以依據(jù)特定需求而改變。
選擇器通常被實(shí)施為一個音調(diào)多路復(fù)用器。這樣，在數(shù)字域中生成DMT音調(diào)，分配對每個音調(diào)的比特群，然后根據(jù)選擇輸入將一個比特群送至截短編碼器，以及將剩余部分送至數(shù)據(jù)組合器，該數(shù)據(jù)組合器將它們與截短編碼器的輸出組合，使之成為輸出到QAM調(diào)制器的公共數(shù)據(jù)流。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種解碼器結(jié)構(gòu)，用于一個包含至少被部分截短編碼的數(shù)據(jù)DMT調(diào)制的信號，所述解碼器結(jié)構(gòu)包括一個硬解碼器，用于接收輸入數(shù)據(jù)流的一部分，和生成一個輸出比特流；一個軟解碼器，用于接收輸入數(shù)據(jù)流的剩余部分，并生成一個軟解碼輸出；一個截短解碼器，用于對所述軟解碼器的輸出進(jìn)行解碼；和一個選擇器，用于選擇所述軟解碼器中的比特?cái)?shù)量。
本發(fā)明還提供了一種使用DMT調(diào)制經(jīng)一個通信信道發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括接收一個輸入比特流；將比特群分配給相應(yīng)的音調(diào)，形成所述DMT調(diào)制方案的部分；對于每個音調(diào)，從它的所分配的群中確定將被編碼的多個比特；從每個群中選擇所述確定數(shù)量的比特，并且將它們傳遞到一個截短編碼器；將所述截短編碼器的輸出與每群的剩余比特組合，使之成為經(jīng)所述通信信道進(jìn)行傳輸?shù)墓脖忍亓鳌?br> 下面結(jié)合附圖通過實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，其中

圖1是截短編碼器的方框圖；圖2是截短解碼器的方框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的用于截短格形碼調(diào)制的一個編碼器結(jié)構(gòu)的方框圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的一個解碼器結(jié)構(gòu)的方框圖。
如圖1所示，截短編碼器包括一個交織器10，在其輸入端接收數(shù)據(jù)流；和一對遞歸體系卷積(RSC)編碼器12、14。一個RSC編碼器12依次取數(shù)據(jù)流作為其輸入。另一個RSC編碼器14取被交織的數(shù)據(jù)作為其輸入。
正如本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)的熟練技術(shù)人員所知，兩個RSC編碼器12、14的輸出被穿孔，以建立誤差檢驗(yàn)位(比特)。最終的編碼器輸出比特流ck1和ck2，所輸出的比特流包括根據(jù)所需的編碼器速率插入到數(shù)據(jù)流中的誤差檢驗(yàn)比特。然后，將這些輸出流ck1和ck2組合，并作為一個輸出流ck發(fā)送。
編碼和未編碼的數(shù)據(jù)被組合并且發(fā)送給QAM(正交調(diào)幅)編碼器，用于經(jīng)一個通信信道的傳輸。
圖2中示出了一個解碼器。所接收的輸入流Pck1和Pck2被饋送給相應(yīng)的解碼器20、22。解碼器20的輸出經(jīng)交織器24饋送給解碼器22的輸入，解碼器22的輸出通過解交織器26，以產(chǎn)生被解碼的輸出流bd。
圖1和圖2所示的編碼器和解碼器是卷積的，本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)的熟練技術(shù)人員能夠理解其工作原理。
在如圖3所示的本發(fā)明一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，輸入數(shù)據(jù)流在比特選擇器31的控制下通過音調(diào)復(fù)用器30，比特選擇器31確定將對多少比特編碼。未編碼比特直接到達(dá)數(shù)據(jù)組合器34，而待編碼的比特被送至截短編碼器32的輸入，產(chǎn)生從相應(yīng)RSCs的兩個輸出，這兩個輸出又連接到數(shù)據(jù)組合器34的相應(yīng)輸入。數(shù)據(jù)組合器34將輸入組合成一個適于正交調(diào)幅器36的輸入的組合流。QAM36經(jīng)傳輸信道輸出一個被組合的信號。
音調(diào)復(fù)用器30工作于數(shù)字域，它創(chuàng)建一連串音調(diào)，通常約為750個，并且將數(shù)據(jù)的輸入字塊上的比特分配給各個音調(diào)。通常，每個音調(diào)可以有六個被分配的比特。音調(diào)復(fù)用器30，正如它的名字所暗示的那樣，依據(jù)該音調(diào)的多少比特將被編碼的判決，將來自每個音調(diào)的比特或者傳送到截短編碼器或者傳送到數(shù)據(jù)組合器。例如，比特選擇器31也許確定分配給該音調(diào)的兩個最低位比特到達(dá)編碼器32和剩余的比特直接到達(dá)數(shù)據(jù)組合器34。數(shù)據(jù)組合器34將剩余比特與隨后傳送到的編碼比特進(jìn)行組合，以作為送至QAM36的組合比特流。截短編碼器以數(shù)據(jù)塊進(jìn)行工作，通常累積用于每個截短編碼操作的數(shù)據(jù)的1000個比特。
比特選擇通常在一個數(shù)字信號處理器中進(jìn)行(執(zhí)行)，該處理器根據(jù)特定需要，即，等待時(shí)間要求、編碼增益性能和電路復(fù)雜度，確定將要為每個音調(diào)編碼的比特?cái)?shù)量。根據(jù)本發(fā)明，任何一個適合的方法都可以用于控制音調(diào)復(fù)用器30，使預(yù)期數(shù)目的比特分別送至數(shù)據(jù)組合器34和截短編碼器32。
通過仔細(xì)地選擇組合地址，在任何一個所需的QAM合成體位置輸入被編碼的數(shù)據(jù)是可能的。此外，在數(shù)據(jù)組合器34上，用于編碼數(shù)據(jù)的任何組合邏輯可以適用于進(jìn)一步改善性能。
在編碼器側(cè)，比特選擇器41將確定接收的QAM合成體的I和Q分量的那些比特進(jìn)入軟編碼器40以及那些比特將進(jìn)入硬編碼器42。硬編碼器42確定未編碼的數(shù)據(jù)是0還是1，而軟編碼器40輸出是0或者1的每個編碼數(shù)據(jù)比特的概率。
截短解碼器44接受來自軟編碼器的軟判決，并且啟動在某種意義上本身是已知的迭代MAP(最大后驗(yàn)概率)解碼器。
截短解碼器44實(shí)際上包括如圖2所示的兩個解碼器，其每個解碼器對應(yīng)于截短編碼器中的一個RSC編碼器。解碼器20采用軟數(shù)據(jù)流和對應(yīng)的用于編碼器12的誤差檢驗(yàn)比特，并且執(zhí)行一個MAP解碼器操作。解碼器22把一個MAP解碼器算法應(yīng)用于交織的軟數(shù)據(jù)流以及對應(yīng)的編碼器14的誤差檢驗(yàn)比特。在某些數(shù)量的迭代之后，進(jìn)行編碼數(shù)據(jù)的硬判決，以給出一個未編碼的輸出比特。
具有比特流控制的音調(diào)解復(fù)用器46組合編碼數(shù)據(jù)和未編碼數(shù)據(jù)，然后發(fā)送它們，作為一個解碼數(shù)據(jù)流的輸出。音調(diào)解復(fù)用器46是音調(diào)復(fù)用器的逆變換裝置。對于每個音調(diào)，它獲得因解碼比特和截短解碼器22的輸出，并且產(chǎn)生一個與對音調(diào)復(fù)用器30輸入相對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)流。比特流控制單元48確保來自截短解碼器44的當(dāng)前數(shù)量比特與用于每個音調(diào)的硬解碼比特相結(jié)合。例如，該單元可以被實(shí)施為數(shù)字信號處理器。
本發(fā)明包括一個截短編碼器和格形編碼調(diào)制，其中所述編碼器可以選擇被編碼和不編碼的數(shù)據(jù)的任何組合。該結(jié)構(gòu)是靈活的，它可以選擇一個QAM信號中的任何數(shù)量的比特進(jìn)行編碼。
所述靈活的解碼器結(jié)構(gòu)允許選擇I和Q分量中的任何比特或者進(jìn)入硬解碼器或者經(jīng)歷MAP解碼器程序(過程)。進(jìn)行編碼的比特的數(shù)量由數(shù)據(jù)速率、等待時(shí)間要求、編碼增益性能以及電路復(fù)雜度來確定。
任何組合邏輯都可以應(yīng)用于該編碼數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種在DMT通信系統(tǒng)中使用的編碼器結(jié)構(gòu)，所述編碼器結(jié)構(gòu)包括一個截短編碼器，用于對數(shù)據(jù)流的一部分編碼并且生成一個被編碼輸出；一個數(shù)據(jù)組合器，具有一個接收所述數(shù)據(jù)流剩余的未編碼部分的輸入，和至少另一個接收所述被編碼輸出的輸入，以及一個產(chǎn)生一個組合的數(shù)據(jù)流的輸出；和一個選擇器，用于選擇適用于所述截短編碼器的所述數(shù)據(jù)流的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器結(jié)構(gòu)，其中所述選擇器確定適用于所述編碼器的所述數(shù)據(jù)流的比特?cái)?shù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼器結(jié)構(gòu)，其中所述選擇器在一個音調(diào)復(fù)用器中實(shí)施，所述音調(diào)復(fù)用器接收所述數(shù)據(jù)流并且將所述選擇器確定的大量比特送至所述截短編碼器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的編碼器結(jié)構(gòu)，其中所述數(shù)據(jù)組合器包括一對所述的另外輸入，它們接收所述截短編碼器的編碼輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的編碼器結(jié)構(gòu)，還包括一個連接所述數(shù)據(jù)組合器輸出的正交調(diào)幅器，用于接收所述組合數(shù)據(jù)流。
6.一種解碼器結(jié)構(gòu)，用于一個包含至少被部分截短編碼的數(shù)據(jù)DMT調(diào)制的信號，所述解碼器結(jié)構(gòu)包括一個硬解碼器，用于接收輸入數(shù)據(jù)流的一部分，和生成一個輸出比特流；一個軟解碼器，用于接收輸入數(shù)據(jù)流的剩余部分，并生成一個軟解碼輸出；一個截短解碼器，用于對所述軟解碼器的輸出進(jìn)行解碼；和一個解復(fù)用器，用于組合所述截短解碼器和所述硬解碼器的輸出，使之成為組合的數(shù)據(jù)流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的解碼器結(jié)構(gòu)，其中所述解復(fù)用器是一個音調(diào)解復(fù)用器，用于為每個音調(diào)組合所述截短解碼器和所述硬解碼器的輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的解碼器結(jié)構(gòu)，還包括一個數(shù)據(jù)流控制單元，用于控制所述解復(fù)用器將來自所述截短解碼器的適當(dāng)數(shù)量比特與所述硬解碼器的所述輸出比特流中的適當(dāng)數(shù)量比特相結(jié)合。
9.一種使用DMT調(diào)制經(jīng)一個通信信道發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括接收一個輸入比特流；將比特群分配給相應(yīng)的音調(diào)，形成所述DMT調(diào)制方案的部分；對于每個音調(diào)，從它的所分配的群中確定將被編碼的多個比特；從每個群中選擇所述確定數(shù)量的比特，并且將它們傳至一個截短編碼器；和將所述截短編碼器的輸出與每群的剩余比特組合，使之成為經(jīng)所述通信信道進(jìn)行傳輸?shù)墓脖忍亓鳌?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中將所述公共比特流送至一個QAM調(diào)制器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中經(jīng)所述通信信道的傳送之后從一個QAM合成體接收的比特被送至一個軟解碼器或者一個硬解碼器，所述硬解碼器的輸出直接送至一個解復(fù)用器，所述軟解碼器的輸出被送至被送至一個截短解碼器，所述截短解碼器的輸出被送至所述解復(fù)用器，與所述硬解碼器的所述輸出相混合形成公共輸出流，所述解復(fù)用器具有一個比特流控制輸入，用于確定在每一群中來自所述截短解碼器的將與所述硬解碼器的輸出混合的比特?cái)?shù)量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述解復(fù)用器是一個以音調(diào)接著音調(diào)為基礎(chǔ)組合所述比特的音調(diào)解復(fù)用器。
全文摘要
一種用于DMT通信系統(tǒng)的編碼器結(jié)構(gòu),具有一個對數(shù)據(jù)流的一部分編碼并且生成一個編碼輸出的截短編碼器,一個數(shù)據(jù)組合器具有一個接收數(shù)據(jù)流剩余的未編碼部分的第一輸入,以及至少一個接收截短編碼器的編碼輸出的另外輸入,一個選擇器根據(jù)數(shù)據(jù)速率、等待時(shí)間要求、編碼增益性能和電路復(fù)雜度,確定適用于截短編碼器的數(shù)據(jù)流部分。
文檔編號H04L1/00GK1377163SQ0210801
公開日2002年10月30日 申請日期2002年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月23日
發(fā)明者靳取 申請人:扎爾林克半導(dǎo)體股份有限公司