专利名称：数字通信系统中编码和解码信息的方法和装置的利记博彩app
技术领域：
本发明通常涉及数字通信系统，特别涉及数字通信系统中编码和解码信息的方法和装置。
在数字无线通信系统中，普遍采用比特交织来改进在与同播和信道衰落相关的突发差错的情况下的误码率。比特交织是一种对码字的传输进行时分复用以使各码字的顺序比特不顺序发送的处理。而各码字的顺序比特由称作交织深度(interleaving depth)的许多比特按时间分离开来。
常规交织方法将许多码字的比特存储在一个存储器中，作为一个矩阵处理，其中各码字形成阵列的一行，而阵列的每列对应于所有码字的一个比特位中的比特。然后，通过按逐列的方式发送阵列的比特，很容易地实现了交织，从而达到与阵列中码字数目相等的交织深度。
但是，在采用2M调制电平上的2M符号来发送信息的系统(其中每个符号代表M个符号比特)中，常规交织方法会出现一个问题。如果M是一个偶数(如四电平或十六电平调制)时和如果矩阵中码字数目是M的整数倍，则出现这个问题。如果遇到这两种情形，常规交织方法将通过重复使用一个单个的符号比特位来发送各码字。这是不理想的，因为一些“弱”符号比特位始终比其它比特位具有更高的误码率。通过重复使用一个“弱”符号比特位来发送的码字将比其中“弱”符号比特位间置在“强”符号比特位中的码字具有更高的不可纠正差错的频率。
虽然对这个问题的一个普通的解决办法似乎可以是简单地选择一个包括许多非M的整数倍的码字的矩阵尺寸，但由于以下原因，这种解决办法是不理想的。处理矩阵中的数据的效率是一个重要的考虑。为维持处理效率，码字长度和交织深度应为8比特(一字节)的倍数。这个要求导致码字数目在M＝2，4，8等等时为M的整数倍。而且，M的值通常由系统要求来支配并且不容易改变。
因此，需要一种用于交织发送采用符合数据处理效率的矩阵尺寸的码字比特的方法和装置，同时防止一个单个符号比特位专门用于发送任何码字。这种方法和装置最好对发送各码字提供符号比特位的均等分布。
本发明的一个方面是一种在一个采用至少四个调制电平来将信息作为符号而发送的数字通信系统中编码和解码信息的方法。各符号代表位于许多符号比特位中的许多符号比特。许多符号比特位中至少一个符号比特位的误码率高于许多符号比特位中的其它符号比特位的误码率。该方法包括将信息编码成包括位于许多码字比特位中的许多码字比特的偶数数目码字，和将偶数数目码字作为交织数据流发送的步骤。以一种预定的方式重新排列许多码字比特的发送顺序以形成一个修改的发送顺序，使得许多码字以基本相同的误码率发送。该方法还包括接收和解调交织数据流以提取许多码字比特，和在接收之后对许多码字比特重新排序以恢复修改发送顺序导致的比特修改，从而恢复许多码字的步骤。该方法还包括在恢复之后解码许多码字以恢复信息的步骤。
本发明的另一方面是编码和解码信息的数字通信系统。数字通信系统采用至少四个调制电平来将信息作为符号而发送。各符号代表位于许多符号比特位中的许多符号比特。许多符号比特位中的至少一个符号比特位的误码率高于许多符号比特位中的其它符号比特位的误码率。该数字通信系统包括一个用于将信息编码成包括位于许多码字比特位中的许多码字比特的偶数数目码字的编码器，和一个连接到编码器上、用于将偶数数目码字作为交织数据流发送的交织器(interleaver)。以一种预定的方式重新排列许多码字比特的发送顺序以形成一个修改的发送顺序，使得许多码字以基本相同的误码率发送。数字通信系统还包括一个连接到交织器上、用于接收和解调交织数据流以提取许多码字比特的接收器，和一个连接到接收器上、用于在接收之后对许多码字比特重新排序以恢复修改的发送顺序导致的比特修改，从而恢复许多码字的重新排序器。数字通信系统还包括一个连接到重新排序器上、用于在恢复之后解码许多码字以恢复信息的解码器。
本发明的另一方面是一个在一个采用至少四个调制电平来将信息作为符号而发送的数字通信系统中编码信息的控制器。各符号代表位于许多符号比特位中的许多符号比特。许多符号比特位中的至少一个符号比特位的误码率高于许多符号比特位中的其它符号比特位的误码率。控制器包括一个用于将信息编码成包括位于许多码字比特位中的许多码字比特的偶数数目码字的编码器，和一个连接到编码器上、用于将偶数数目码字作为交织数据流发送的交织器。以一种预定的方式重新排列许多码字比特的发送顺序以形成一个修改的发送顺序，使得许多码字以基本相同的误码率发送。
本发明还有另一方面是一个用于在一个采用至少四个调制电平来将信息作为符号而发送的数字通信系统中解码信息的通信接收器。各符号代表位于许多符号比特位中的许多符号比特。许多符号比特位中的至少一个符号比特位的误码率高于许多符号比特位中的其它符号比特位的误码率。数字通信系统包括一个用于将信息编码成包括位于许多码字比特位中的许多码字比特的偶数数目码字的编码器。数字通信系统还包括一个连接到编码器上、用于将偶数数目码字作为交织数据流发送的交织器。以一种预定的方式重新排列许多码字比特的发送顺序以形成一个修改的发送顺序，使得许多码字以基本相同的误码率发送。通信接收器包括一个连接到交织器上、用于接收和解调交织数据流以提取许多码字比特的接收器，和一个连接到接收器上、用于在接收之后对许多码字比特重新排序以恢复修改发送顺序导致的比特修改，从而恢复许多码字的重新排序器。通信接收器还包括一个连接到重新排序器上、用于在恢复之后解码许多码字信息以恢复信息的解码器。
图1是根据本发明优选实施例的数字无线通信系统的电气框图。
图2是根据本发明的优选实施例和另一个实施例的控制器的电气框图。
图3是根据本发明优选实施例的通信接收器的电气框图。
图4是描述常规比特交织方法的一个现有交织技术简图。
图5是描述根据本发明优选实施例、用于四电平调制的比特交织方法的交织简图。
图6是描述根据本发明优选实施例、用于十六电平调制的比特交织方法的交织简图。
图7是描述根据本发明优选实施例的编码和解码信息方法的流程图。
图8是描述在比特移位之前根据本发明另一替代实施例的比特交织方法的四电平调制的交织简图。
图9是描述在比特移位之后根据本发明另一替代实施例的比特交织方法的四电平调制的交织简图。
图10是描述在比特移位之前根据本发明另一替代实施例的比特交织方法的十六电平调制的交织简图。
图11是描述在比特移位之后根据本发明另一替代实施例的比特交织方法的十六电平调制的交织简图。
图12是描述根据本发明另一替代实施例的编码和解码信息的方法的流程图。
参照图1，根据本发明优选实施例的数字通信系统100的电气框图包括许多由通信链路106连接到控制器104上的常规选择呼叫基站102，控制器104控制选择呼叫基站102。各选择呼叫基站102经发送天线109向许多通信接收器110发送无线信号。无线信号包括发送给通信接收器110的选择呼叫地址和消息。控制器104由常规本地链路107连接到一个本地输入设备114(例如常规键盘/显示终端)上用于接收选择呼叫方，并由常规远程链路105连接到公用交换电话网(PSTN)116上。来自PSTN116的选择呼叫方可以以本领域众所周知的方式从例如连接到PSTN116的常规电话118、常规计算机/调制解调器120或常规传真机122产生。
选择呼叫基站102和通信接收器110之间的传输最好采用一种众所周知的选择呼叫信号协议，例如Motorola的FLEXTM协议。也能采用象戈莱顺序码(GSC)或邮政总局寻呼码标准化咨询组(POCSAG)协议这些其它的协议。这些协议采用众所周知的检错和纠错技术，并因此在比特差错在任何一个码字中不是太大时容许在传输期间出现的比特差错。例如，FLEXTM采用包括21个信息比特和11个奇偶校验比特的32/21博斯-乔赫里-霍克文黑姆(BCH)码字。可以以一种众所周知的方式来处理该码字以纠正码字中出现的多至两比特的差错。
来自选择呼叫基站102的传输最好采用四电平频移键控(FSK)调制，根据业务量要求工作在每秒1600至3200符号的范围内。也能采用其它的信号协议、调制方式和传输速率。最好是选择呼叫基站102类似于C73PURC5000型发射机，控制器104的硬件类似于MPS 2000TM寻呼控制中心的硬件，通信接收器110的硬件类似于A03KLB5962CA ADVISOR型寻呼机的硬件，它们均由Schaumburg，Illinois的Motorola公司生产。也可使用其它类似硬件来构造数字通信系统100。
为了便于对根据本发明的各种实施例进行一般描述，于是规定数字通信系统采用对应于2M符号的2M调制电平，并且各符号代表M符号比特位中的M符号比特。M最好是一个大于1的正整数。例如，在四电平系统中M＝2。这样，发送的每个符号将代表两比特的信息。在十六电平系统中M＝4。这样，发送的每个符号将代表四比特的信息。最好采用格雷码，其中相邻符号有一个单个比特的不同。例如，在一个具有按调制频率上升顺序的符号A，B，C和D的四电平系统中，各符号可分别代表比特组合00，01，11和10。在这样一个系统中，码字0111001011101101(看作01-11-00-10-11-10-11-01)可作为符号B-C-A-D-C-D-C-B发送。
参照图2，根据本发明的优选实施例和另一替代实施例的控制器104的电气框图包括一个连接到本地和远程链路107、105上的输入接口202，用于接收来自那里的选择呼叫方。输入接口202还连接到一个用于控制控制器104的工作的处理器204上。处理器204连接到发射机接口上用于控制许多选择呼叫基站102和通过通信链路106发送选择呼叫信号到那里。处理器204还连接到一个用于暂时存储象码字比特209的矩阵这样的工作变量的随机存取存储器(RAM)208上。此外，处理器204还连接到一个包括根据本发明优选实施例的固件部件的只读存储器(ROM)210上。
固件部件包括一个用于将要向许多通信接收器110之一发送的信息编码到一个包括许多位于许多码字比特位中的码字比特的偶数数目码字中的编码器212。尤其是，为了提高处理效率，编码器最好编码许多码字，其数目为一字节中比特数量的倍数，如8、16、24、32等等。
固件部件还包括一个用于将偶数数目的许多码字作为交织数据流发送的交织器214。以一种预定的方式重新排列许多码字比特的发送顺序以形成一个修改的发送顺序，使得许多码字以基本相同的误码率发送。最好通过这样形成修改的发送顺序来实现，以便对应于许多码字中的每个码字的许多码字比特在许多符号比特位中的每个符号比特位上以基本上等同的分布发送出去。此处，“基本上”意味着“最大可能地”。例如，如果码字长度是偶数例如32比特，且在每个符号的两个符号比特位中有两个符号比特，则可能在两个符号比特位的每个符号比特位中发送各码字的码字比特的一半，从而在两个符号比特位中的每个符号比特位中以正好等同的分布来发送各码字的码字比特。另一方面，如果码字的长度为奇数，例如33比特，且在每个符号的两个符号比特位中有两个符号比特，则不可能在两个符号比特位的每个符号比特位中发送各码字的码字比特的一半。这样，在两个符号比特位的每个符号比特位中不能以正好等同的分布而只是以基本等同的分布来发送奇数长度码字的码字比特，例如在一个符号比特位中发送16个码字比特，在另一个符号比特位中发送17个码字比特。
交织器214包括一个用于将许多码字排列到一个具有行和列的矩阵中的排列器216(arranger)，其中许多码字中的每个码字形成矩阵的一行，许多码字比特形成矩阵的列，各列对应于许多码字比特位中的一个码字比特位。交织器214还包括一个用于以一种预定方式将列内各部分中的许多码字比特移至新位置上以重新排列许多码字比特的移位器218。此外，交织器214还包括一个用于如重新排列的那样以逐列的顺序发送许多码字比特的发送器224，其中在一列的传输中，该列的许多码字比特以线性逐行的顺序发送。
移位器218包括一个用于将许多码字比特分类组合成M类组群的组合器220，M类组群的每类由一个范围在0到M-1内的类型整数来标记，各组群由以单个符号发送的许多码字比特的部分组成。M类组群的分布是这样的许多码字的每个码字具有基本相同数目的来自各M类组群的许多码字比特。如上所述，“基本上”意味着“最大可能地”。移位器218还包括一个用于在各组群内以循环方式将组群中许多码字比特部分的位置移动一个比特位数目的移动器222(mover)，其中比特位数目等于组群的类型整数。
在根据本发明的另一替代实施例中，组合器220用于将许多码字比特组合成M类组群，M类组群中的每个组群由一个范围在0到M-1内的类型整数标记，各组群由包括8比特的整数倍的许多码字比特的列部分组成。M类组群的分布是这样的许多码字的每个码字具有基本相同数目的来自各M类组群的许多码字比特。如上所述，使得各组群包括8比特的整数倍的优点是8比特是一个字节中的比特数。如果数据组织成字节大小的组群，则处理器能有效地处理数据。
在另一替代实施例中，发送器224包括一个用于在发送由较高类型整数标记的列的许多码字比特之前发送由较低类型整数标记的列的许多码字比特的排序器226。也在另一实施例中，移动器222包括一个用于在每个由大于0的类型整数标记的列内将许多码字比特的部分(各列的最顶上的N个比特除外)上移的旋转器223(rotator)，最顶上的N个比特旋转到列中的最低位，从而填补其它比特上移所产生的空白。
又如以上所述，控制器104的硬件类似于MPS 2000TM寻呼控制中心的硬件。可知其它类型的存储器，如磁盘存储器、光存储器、电可擦写编程随机存取存储器(EEPROM)，也能替代RAM 208和ROM 210。
参照图3，根据本发明优选实施例的通信接收器110的电气框图包括一个用于接收作为交织数据流从选择呼叫基站102发送来的消息的天线302。天线302连接到一个用于接收和解调交织数据流以提取包含于其中的许多码字比特的接收器304上。接收器304连接到一个用于解码和处理无线信号所承载信息的微处理器306上。微处理器306连接到一个用于存储接收码字的常规随机存取存储器(RAM)314。将码字作为码字比特矩阵328存储起来。微处理器306还连接到一个输出部件310上，例如一个常规液晶显示器(LCD)或一个扬声器，用于可视或可听地输出接收到的消息。
微处理器306还连接到一个控制部分312上，包括众所周知的开关和按钮，用于使用户能控制通信接收器110。此外，微处理器306还连接到一个告警发生器308上，例如一个常规的压电变换器(PZT)或一个根据接收发往通信接收器110的信息而产生可听或可视告警的灯。此外，微处理器306连接到一个包含用于控制根据本发明实施例的通信接收器110的工作的固件部件的只读存储器(ROM)316上。
固件部件包括一个用于在恢复之后解码许多码字以恢复信息的解码器318。固件部件还包括一个用于在接收之后对许多码字比特重新排序以恢复修改传输顺序而导致的比特修改、从而恢复许多码字的重新排序器320。重新排序器320包括一个用于在接收之后以这样一种方式存储交织数据流的存储器(storer)322重构包括在传输期间重新排列的许多码字比特的矩阵。重新排序器还包括一个用于以与移位器218所使用的预定方式相反的方式对诸列部分内的许多码字比特进行移位以恢复原始比特位、从而恢复许多码字的反移位器324。固件部件还包括一个用于选择性地识别通信接收器110的接收器选择呼叫地址326。
可知其它类型的非易失存储器，例如EEPROM、电池备份RAM、可编程只读存储器(PROM)等等，能替代ROM 316。而且微处理器306、RAM 314和ROM 316能完全或部分组合成一个整体集成电路器件。
参照图4，现有交织技术简图400描述了一种常规的比特交织方式，其中为说明起见，码字比特被组装到一个8×8矩阵中。矩阵的行各包括一个8比特码字401-408。矩阵的列410各包括各码字401-408中的一个码字比特，该码字比特对应于一个恒定比特位。用列编号418对各列从1-8进行编号。粗水平线420表示符号边界，各符号代表对应于两个码字比特的两个符号比特的信息(M＝2)。
现有交织技术简图400采用编号1-64来标记码字比特。由于比特是逐列发送的，所以编号还代表码字比特以常规比特交织方法发送的顺序。注意，在各列内码字比特以线性逐行的顺序发送。例如，码字401的码字比特在第一、第九、第十七、第二十五、第三十三、第四十一、第四十九和第五十七传输位被发送。通过以所示方式交织码字比特，在出现与信道衰落相关的突发误码时改进了码字误码率。
可知也可采用另一尺寸的矩阵，尺寸由码字比特长度和在传输期间码字比特的有足够的时间分隔所需的交织深度来确定。例如，当工作在每秒6400比特时，Motorola的FLEXTM协议优选32×32比特的阵列。这在属于一个单个码字的相邻码字比特之间提供了5微秒的间隔，间隔被认为是在突发差错保护中提供基本的改进。
如上所述，在采用2M符号在2M调制电平上发送信息的系统中(其中各符号代表M个符号比特)，常规交织方法可能会出现问题。如果M是偶数(例如，四电平或十六电平调制)且如果矩阵中码字401-408的数目是M的整数倍时，就出现问题。如果满足这两个条件，则常规交织方法将通过重复使用同一符号比特位来发送各码字401-408。这是不理想的，因为一些“弱”符号比特位总是比其它符号比特位具有更高的误码率。重复使用“弱”符号比特位来发送的码字401-408将比“弱”符号比特位间置在“强”符号比特位之间的码字具有更大的不可纠差错频率。
注意，例如，码字401的码字比特全在奇数编号的传输位中发送，而码字402的码字比特全在偶数数目的传输位中发送。在一个采用四电平调制(每符号两比特)的系统中，码字401的每一码字比特将通过第一符号比特来发送，而码字402的每一码字比特将通过第二符号比特来发送。对于其余的码字，出现同样的情况。各在全奇或全偶符号比特位中发送。这是不理想的，因为一半的码字401-408将在“弱”符号比特位中发送，并因此较可能包含太多的比特差错，使纠错码不能纠正。
参照图5，交织简图500描述了根据本发明优选实施例的用于四电平调制的比特交织方法。如现有交织技术简图400那样，码字比特首先组装成一个矩阵。各行包含一个码字501-508，而列510、512各包含一个来自公共比特位中的所有码字501-508的码字比特。根据本发明的优选实施例，码字比特被组合成两种类型的组群，且最好各列仅包含两类组群中的一类。各列中组群的类型由一个范围为0到1的类型整数518来标记。粗水平线520表示符号边界，各符号代表对应于两个码字比特(M＝2)的两个信息符号比特。替代方法中，可知列也能包含多于单个类型的组群，理想的要求是各码字501-508应包含基本相同数目的来自两类组群中的每类的比特。显然，交织简图500满足该要求，其中各码字501-508包含来自每类组群的4比特。
根据本发明的优选实施例，码字比特在各列内组合成包括将在一个单个符号中发送的码字比特的组群。例如，码字比特1和2形成一个组群；比特3和4形成一个组群；比特5和6形成一个组群等等。矩阵单元(cell)内的编号1-64代表与现有交织技术简图400中编号1-64相同的比特。注意，编号1-64在类型整数等于1的组群中的编号的传输位不同于现有交织技术简图400的传输位。
类型整数等于1的组群的码字比特的传输位最好相互交换。例如，在第二列512中，比特9和10的传输位进行了交换。这意味着通常在第10传输位中发送的比特在第9位中发送，而通常在第9传输位中发送的比特在第10传输位中发送。在码字比特由通信接收器110接收到之后，它们被组装成类似的矩阵，且先前交换了的码字比特被交换回到其原始位置，以恢复原始码字(在交换回到其原始位置之后，码字比特将位于在现有交织技术简图400中所描述的矩阵中，这样码字可以以常规方式解码)。其结果是各恢复的码字包括相同数目的在奇和偶编号的传输位中发送的码字比特。这样，各码字便利地包括了相同数目的“强”、“弱”符号比特，从而降低了任何单个码字具有多于两个差错的概率，并因此改进了总码字差错率。
可知传输位的交换也能通过将码字比特不改变地保留在矩阵中其原始位置上而改变码字比特从矩阵中发送的顺序来实现。实现在各组群内交换传输位的精确方法并不重要，只要修改传输位使得接收到的各码字包括基本相同数目的在各符号比特位中发送的码字比特。可知还有许多不同的交换传输位的方法。例如，头四列可以不交换而发送出去，而后四列交换后发送出去。如果在一个给定符号中发送的比特不移动到另一符号上，则任何均衡用于传送各码字的奇偶符号比特位数目的交换方法将根据本发明的优选实施例来实现。
参照图6，交织简图600描述了根据本发明优选实施例的用于十六电平调制的比特交织方法。如交织简图500所示，码字比特首先组装成一个矩阵。各行包含一个码字601-608，而列610、612、614和616各包含一个来自公共比特位中所有码字601-608的码字比特。根据本发明的优选实施例，码字比特被组合成四种类型的组群，并且各列610-616最好仅包括四类组群中的一类。各列610-616中组群的类型由一个范围为0到3的类型整数618来标记。粗水平线620表明符号边界，各符号代表对应于四个码字比特(M＝4)的四个信息符号比特。在替代方法中，可知61 0-616能包含多于单个类型的组群，理想的要求是各码字601-608应包含基本相同数目的来自四类组群中的每类的比特。显然，由交织简图600满足该要求，其中各码字601-608包含来自每类组群的2比特。
根据本发明的优选实施例，码字比特在各列内组合成包括将在一个单个符号中发送的码字比特的组群。例如，码字比特1、2、3和4形成一个组群；比特5、6、7和8形成一个组群；比特9、10、11和12形成一个组群等等。矩阵单元(cell)内的编号1-64代表与现有交织技术简图400中编号1-64相同的比特。注意，在类型整数大于0的组群中编号1-64的传输位不同于现有交织技术简图400的传输位。类型整数大于零的组群中的码字比特被垂直循环移位，移位次数等于类型整数。垂直移位的方向(向上和向下)对于所有组群最好是恒定的。循环方式是这样的在移位之后，溢出比特移至各组群中因移位产生的空隙中。例如，在第二列612中，比特9、10和11向下移至第10、第11和第12传输位，而溢出比特12移至第9传输位中的空隙中。
一种描述移位的普通方法是码字比特被组合成M种类型的组群，M类组群中的各组群由一个范围为0到M-1的类型整数标记。各组群由以单个符号发送的码字比特的部分组成，且组群分布成使得各码字具有基本相同数目的来自M类组群中各类组群的比特。组合之后，在各组群内以循环方式将各组群的码字比特移位若干比特位。移位次数等于该组群的类型整数。
通过如上所述将码字比特在各符号比特位中循环，对应于各码字的码字比特以在M个符号比特位中的各符号比特位上相同的分布而便利地发送出去，从而防止“弱”符号比特位被连续用于任何一个码字。还有便利的是，根据本发明优选实施例的交织方法不改变符号交织深度，因为码字比特不从一个符号循环到下一符号。
参照图7，流程图700描述了根据本发明优选实施例编码和解码信息的方法。流程图700以控制器104的处理器204访问编码器212以将信息编码702成码字而开始。然后处理器204访问RAM 208和排列器216，以将码字排列704成一个码字比特的矩阵。接着处理器204访问组合器220并将码字比特组合706成由一个从0到M-1的类型整数所标记的M类组群。各组群以单个符号被发送。组群分布成使得各码字具有相同数目的来自各类组群的比特。处理器204然后访问移动器222，以循环方式将各组群的码字比特垂直移动708与组群的类型整数相等的若干比特位。处理器204然后访问发送器224和发射机接口206，以将移位的码字比特作为交织数据流而发送出去710。
通信接收器110的接收器304接收并解调712交织数据流的码字比特。微处理器306访问存储器322，以将从数据流中恢复的码字比特存储起来714并将矩阵重构成重新排列用于发送的矩阵。然后，微处理器306访问反移位器324，以与步骤708相反的方式垂直移位716码字比特以将码字恢复成如步骤702中初始编码的那样。微处理器306然后访问解码器318以解码718码字。在步骤720中，处理器204检验是否有更多的信息要发送。如果有，流程返回到步骤702。否则处理器204等待722更多的信息，且当有更多的信息到达时，流程返回到步骤702。
根据本发明优选实施例编码和解码信息的方法的比特重新排列部分已在上面描述成由处理器204和微处理器306在固件的控制下来实现。本领域一般技术人员懂得，如果需要，该方法的比特重新排列部分可完全以专用硬件来实现。为了降低处理器204和微处理器306上的处理负荷，象数据传输速率这样的系统要求会导致优选专用硬件实现比特重新排列部分。
参照图8，一个描述在比特移位之前根据本发明另一替代实施例的比特交织方法的用于四电平调制的交织简图800示出了排列成矩阵802的码字比特1-64。如交织简图400、500、600中那样，矩阵802的水平行各包含一个8比特码字。矩阵802的垂直列各包含一个来自各码字的码字比特，码字比特对应于一个恒定比特位。为了增强处理效率，码字比特被组合成8个各包含8比特的柱形组群，且组群由范围为0到1的8个类型整数804标记。类型整数804等于0的组群的码字比特不移位。类型整数804等于1的组群的码字比特将以循环方式移动一个比特位。即，类型整数8 04等于1的各列最好向上移动一个比特位，且溢出比特33、41、49和57将如箭头所示移动到列的底部。
参照图9，一个描述在比特移位之后根据本发明另一替代实施例的比特交织方法的用于四电平调制的交织简图900示出了为发送而移位时的码字比特。符号边界由粗线902表明。码字比特将以位于交织简图900中的逐列的顺序发送。即，比特将以以下比特顺序发送1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11等等，直到63、64和57。传输和接收之后，码字比特将由通信接收器110恢复到如交织简图800所示的其原始位置上。便利的是，各码字的多数码字比特保持了完全的四符号交织深度。仅有在类型整数为0的四个组群和类型整数为1的四个组群之间的间断点的两边的三对比特遭受符号交织深度的下降。受影响的比特对是第三原始码字的27/35、第五原始码字的29/37和第七原始码字的31/39，它们遭受一个符号的交织深度的下降。相信这对突发差错保护的影响最小，尤其是对于较大阵列，例如，32×32比特阵列。
如果特定应用需要，可采用另一替代移位方法，它导致三个比特对遭受符号深度的增加，而单个比特对遭受较大的符号深度的下降。这可通过向下移动类型整数804为1的组群的码字比特并向与交织简图800的箭头所示相反的方向移动底部溢出比特而实现。这将导致第八原始码字的比特对32/40在相邻符号中(符号深度＝1)被发送，而阵列的所有其它比特对的符号深度保持不改变或增加一个符号。
可知类型整数能以许多不同的顺序分配，且码字比特以根据本发明的许多不同方法来重新排列，理想的要求是在重新排列之后，各码字具有基本相同数目的来自各类组群的比特，并假设符号交织未负面影响到不可接受的程度。对于多数应用，尤其对于大型阵列，如32×32阵列，组群最好向上移动，且较低编号的组群类型最好在较高编号的组群类型之前发送，对至少一个比特组合以防止符号交织过度地减少。例如，如果交织简图900中所描述的类型2组群在类型1组群之前发送，则第一码字的两个比特，例如比特1和比特57，将讨厌地由紧邻的符号发送。
参照图10，一个描述在比特移位之前根据本发明另一替代实施例的比特交织方法的用于十六电平调制的交织简图1000示出了排列成矩阵1002的码字比特1-64。如交织简图400、500、600、800、900中那样，矩阵1002的水平行各包含一个8比特码字。矩阵1002的垂直列各包含一个来自各码字的码字比特，码字比特对应于一个恒定比特位。为了增强处理效率，码字比特被组合成8个各包含8比特的柱形组群，且组群由范围为0到3的8个类型整数1010标记。类型整数1010等于0的组群的码字比特不移位。类型整数804等于1的组群的码字比特将以循环方式移动一个比特位。即，类型整数1010等于1的各列最好向上移动一个比特位，且溢出比特17和25将如箭头所示移动到其各自列的底部。以类似的方式，类型整数1010等于2的各列最好向上移动两个比特位，且溢出比特33、34和41、42将如箭头所示移动到其各自列的底部。类似地，类型整数1010等于3的各列最好向上移动三个比特位，且溢出比特49、50、51和57、58、59将如箭头所示移动到其各自列的底部。
参照图11，，一个描述在比特移位之后根据本发明另一替代实施例的比特交织方法的用于十六电平调制的交织简图1100示出了为发送而移位时的码字比特。符号边界由粗线1102表明。码字比特将以位于交织简图1100中的逐列的顺序发送。即，比特将以以下比特顺序发送1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11等等，直到63、64、57、58和59。传输和接收之后，码字比特将由通信接收器110恢复到如交织简图1000所示的其原始位置上。便利的是，各码字的多数码字比特保持了完全的符号交织深度。仅有在具有不同类型整数值的组群之间的间断点的两边的三对比特遭受符号交织深度的下降。受影响的比特对是第五原始码字的13/21、第六原始码字的30/38和第七原始码字的47/55，它们遭受一个符号的交织深度的下降。在大型阵列中，例如，32×32比特阵列，相信这对突发差错保护的影响最小，但在小型阵列中，如8×8阵列中-其中受影响的比特的符号交织深度减半，这就需要考虑进去。
如上所述，类型整数最好能以许多不同的顺序分配，且码字比特以根据本发明的许多不同方法来重新排列，理想的要求是在重新排列之后，各码字具有基本相同数目的来自各类组群的比特，并假设符号交织未负面影响到不可接受的程度。对于多数应用，尤其对于大型阵列，如32×32阵列，组群最好向上移动，且较低编号的组群类型最好在较高编号的组群类型之前发送，对于至少一个比特组合以防止符号交织过度地减少。
参照图12，流程图1200描述了根据本发明另一替代实施例编码和解码信息的方法。流程图1200类似于流程图700，以下描述主要不同点。在码字在步骤704中被排列成矩阵之后，处理器204访问组合器220以将码字比特优选地组合1206成由从0到M-1的类型整数所标记的M种类型的列。实施组合以使各码字具有相同数目的来自各种类型的列的比特。然后，处理器204访问移动器222和旋转器223，将类型整数大于0的各列的码字比特循环移位1208与该列的类型整数相等的若干比特位。
现在，应理解，本发明提供了一种用于交织发送采用符合数据处理效率的矩阵尺寸的码字比特、同时防止单个符号比特位专门用于发送任何码字的方法和装置。该方法和装置便利地对发送各码字提供了符号比特位的均等分布。
权利要求
1.一种在采用至少四个调制电平来将所述信息作为符号发送的数字通信系统中编码和解码信息的方法，各符号代表位于许多符号比特位中的许多符号比特，其中至少一个的误码率比许多符号比特位中的另一个的误码率更高，该方法包括以下步骤将所述信息编码成包括位于许多码字比特位中的许多码字比特的偶数数目(even-numbered)的许多码字；将所述偶数数目的许多码字作为交织数据流发送，其中以预定方式重新排列所述许多码字比特的发送顺序而形成一个修改的发送顺序，使得所述许多码字以基本相同的误码率被发送；接收和解码所述交织数据流以提取所述许多码字比特；在接收之后重新排序所述许多码字比特以恢复修改发送顺序所导致的比特修改，从而恢复所述许多码字；和在恢复之后解码所述许多码字以恢复所述信息。
2.权利要求1的方法，其中所述发送步骤包括以下步骤将所述许多码字排序成行列矩阵，其中所述许多码字的各码字形成所述矩阵的一行，且其中所述许多码字比特形成所述矩阵的列，各列对应于所述许多码字比特位之一；以预定方式将列内各部分中的所述许多码字比特移位到新位置上以重新排列所述许多码字比特；和如重新排列的那样以逐列的顺序发送所述许多码字比特，其中在一列的发送中，该列的所述许多码字比特以线性逐行的顺序被发送。
3.权利要求2的方法，其中数字通信系统采用2M的调制电平，且其中各符号代表M个符号比特位中的M个符号比特，且其中所述移位步骤包括以下步骤将所述许多码字比特组合成M种类型的组群，各所述M类组群由范围为0到M-1的类型整数标记，各组群由以单个符号发送的所述许多码字比特的部分组成，且各所述许多码字具有基本相同数目的来自各M类组群的所述许多码字比特；和以循环方式在各组群内将该组群中所述许多码字比特的所述部分移动若干比特位，其中所述若干比特位等于该组群的类型整数。
4.权利要求2的方法，其中所述重新排序步骤包括以下步骤在接收之后以这样的方式存储所述交织数据流将包括所述许多码字比特的所述矩阵重新构造成如在发送期间重新排列的矩阵和以与所述预定方式相反的方式移动列内所述部分的所述许多码字比特，以恢复原始比特位，从而恢复所述许多码字。
5.权利要求2的方法，其中数字通信系统采用2M的调制电平，且其中各符号代表M个符号比特位中的M个符号比特，且其中所述移位步骤包括以下步骤将所述许多码字比特组合成M种类型的组群，各所述M类组群由范围为0到M-1的类型整数标记，各组群由包含8比特的整数倍的所述许多码字比特的柱状部分组成，且各所述许多码字具有基本相同数目的来自各M类组群的所述许多码字比特；和以循环方式在各组群内将该组群中所述许多码字比特的所述部分移动若干比特位，其中所述若干比特位等于该组群的类型整数。
6.权利要求5的方法，其中每个所述M类组群对应于所述矩阵的列，且其中所述发送步骤包括在发送较高类型整数所标记的列的所述许多码字比特之前，发送较低类型整数所标记的列的所述许多码字比特，且其中各列定义为具有N个最高比特，N等于该列的类型整数，且其中所述移动步骤包括在大于0的类型整数所标记的各列内向上移动除各列的N个最高比特外的所述许多码字比特的所述部分，所述N个最高比特旋转到该列中的最低位。
7.一种编码和解码信息的数字通信系统，该数字通信系统采用至少四个调制电平来将所述信息作为符号发送，各符号代表位于许多符号比特位中的许多符号比特，其中至少一个的误码率比许多符号比特位中的另一个的误码率更高，该数字通信系统包括一个用于将所述信息编码成包括位于许多码字比特位中的许多码字比特的偶数数目的许多码字的编码器；一个连接到所述编码器上、用于将所述偶数数目的许多码字作为交织数据流发送的交织器，其中以预定方式重新排列所述许多码字比特的发送顺序而形成一个修改的发送顺序，使得所述许多码字以基本相同的误码率被发送；一个连接到所述交织器上、用于接收和解调所述交织数据流以提取所述许多码字比特的接收器；一个连接到所述接收器上、用于在接收之后重新排序所述许多码字比特以恢复修改发送顺序所导致的比特修改，从而恢复所述许多码字的重新排序器；和一个连接到所述重新排序器上、用于在恢复之后解码所述许多码字以恢复所述信息的解码器。
8.权利要求7的数字通信系统，其中所述交织器包括一个用于将所述许多码字排列成一个行列矩阵的排列器，其中所述许多码字的各码字形成所述矩阵的一行，且其中所述许多码字比特形成所述矩阵的列，各列对应于所述许多码字比特位之一；一个连接到所述排列器上、用于以预定方式将列内部分中的所述许多码字比特移位到新位置上以重新排列所述许多码字比特的移位器；和一个连接到所述移位器上、用于如重新排列的那样以逐列的顺序发送所述许多码字比特的发送器，其中在一列的发送中，该列的所述许多码字比特以线性逐行的顺序发送。
9.权利要求8的数字通信系统，其中数字通信系统采用2M的调制电平，且其中各符号代表M个符号比特位中的M个符号比特，且其中所述移位器包括一个用于将所述许多码字比特组合成M种类型的组群的组合器，各所述M类组群由范围为0到M-1的类型整数标记，各组群由以在单个符号发送的所述许多码字比特的部分组成，且各所述许多码字具有基本相同数目的来自各M类组群的所述许多码字比特；和一个连接到所述组合器、用于以循环方式在各组群内将该组群中所述许多码字比特的所述部分移动若干比特位的移动器，其中所述若干比特位等于该组群的类型整数。
10.权利要求8的数字通信系统，其中所述重新排序器包括一个用于在接收之后以这样的方式存储所述交织数据流的存储器将包括所述许多码字比特的所述矩阵重新构造成如在发送期间重新排列的矩阵和一个连接到所述存储器上、用于以与所述预定方式相反的方式移动所述列内各部分中的所述许多码字比特，以恢复原始比特位，从而恢复所述许多码字的反移位器。
11.权利要求8的数字通信系统，其中数字通信系统采用2M的调制电平，且其中各符号代表M个符号比特位中的M个符号比特，且其中所述移位器包括一个用于将所述许多码字比特组合成M种类型的组群的组合器，各所述M类组群由范围为0到M-1的类型整数标记，各组群由包含8比特的整数倍的所述许多码字比特的柱状部分组成，且各所述许多码字具有基本相同数目的来自各M类组群的所述许多码字比特；和一个连接到所述组合器、用于以循环方式在各组群内将该组群中所述许多码字比特的所述部分移动若干比特位的移动器，其中所述若干比特位等于该组群的类型整数。
12.权利要求11的数字通信系统，其中每个所述M类组群对应于所述矩阵的列，且其中所述发送器包括一个用于在发送较高类型整数所标记的列的所述许多码字比特之前发送较低类型整数所标记的列的所述许多码字比特的排序器，且其中各列定义为具有N个最高比特，N等于该列的类型整数，且其中所述移动器包括一个用于在大于0的类型整数斯标记的各列内向上移动除各列的N个最高比特外的所述许多码字比特的所述部分的旋转器，所述N个最高比特旋转到该列中的最低位。
13.一个用于在采用至少四个调制电平将所述信息作为符号发送的数字通信系统中编码信息的控制器，各符号代表位于许多符号比特位中的许多符号比特，其中至少一个的误码率比许多符号比特位中的另一个的误码率更高，该控制器包括一个用于将所述信息编码成包括位于许多码字比特位中的许多码字比特的偶数数目的许多码字的编码器；和一个连接到所述编码器上、用于将所述偶数数目的许多码字作为交织数据流发送的交织器，其中以预定方式重新排列所述许多码字比特的发送顺序而形成一个修改的发送顺序，使得所述许多码字以基本相同的误码率被发送。
14.权利要求13的控制器，其中所述交织器包括一个用于将所述许多码字排列成一个行列矩阵的排列器，其中所述许多码字的各码字形成所述矩阵的一行，且其中所述许多码字比特形成所述矩阵的列，各列对应于所述许多码字比特位之一；一个连接到所述排列器上、用于以预定方式将列内各部分中的所述许多码字比特移位到新位置上以重新排列所述许多码字比特的移位器；和一个连接到所述移位器上、用于如重新排列的那样以逐列的顺序发送所述许多码字比特的发送器，其中在一列的发送中，该列的所述许多码字比特以线性逐行的顺序发送。
15.权利要求14的控制器，其中数字通信系统采用2M的调制电平，且其中各符号代表M个符号比特位中的M个符号比特，且其中所述移位器包括一个用于将所述许多码字比特组合成M种类型的组群的组合器，各所述M类组群由范围为0到M-1的类型整数标记，各组群由以单个符号发送的所述许多码字比特的部分组成，且各所述许多码字具有基本相同数目的来自各M类组群的所述许多码字比特；和一个连接到所述组合器、用于以循环方式在各组群内将该组群中所述许多码字比特的所述部分移动若干比特位的移动器，其中所述若干比特位等于该组群的类型整数。
16.权利要求14的控制器，其中数字通信系统采用2M的调制电平，且其中各符号代表M个符号比特位中的M个符号比特，且其中所述移位器包括一个用于将所述许多码字比特组合成M种类型的组群的组合器，各所述M类组群由范围为0到M-1的类型整数标记，各组群由包含8比特的整数倍的所述许多码字比特的柱状部分组成，且各所述许多码字具有基本相同数目的来自各M类组群的所述许多码字比特；和一个连接到所述组合器、用于以循环方式在各组群内将该组群中所述许多码字比特的所述部分移动若干比特位的移动器，其中所述若干比特位等于该组群的类型整数。
17.权利要求16的控制器，其中每个所述M类组群对应于所述矩阵的列，且其中所述发送器包括一个用于在发送较高类型整数所标记的列的所述许多码字比特之前发送较低类型整数所标记的列的所述许多码字比特的排序器，且其中各列定义为具有N个最高比特，N等于该列的类型整数，且其中所述移动器包括一个用于在大于0的类型整数所标记的各列内向上移动除各列的N个最高比特外的所述许多码字比特的所述部分的旋转器，所述N个最高比特旋转到该列中的最低位。
18.一个用于在采用至少四个调制电平来将所述信息作为符号发送的数字通信系统中解码信息的通信接收器，各符号代表位于许多符号比特位中的许多符号比特，其中至少一个的误码率比许多符号比特位中的另一个的误码率更高，其中数字通信系统包括一个用于将所述信息编码成包括位于许多码字比特位中的许多码字比特的偶数数目的许多码字的编码器，且其中数字通信系统还包括一个连接到所述编码器上、用于将所述偶数数目的许多码字作为交织数据流发送的交织器，且其中以预定方式重新排列所述许多码字比特的发送顺序而形成一个修改的发送顺序，使得所述许多码字以基本相同的误码率被发送，该通信接收器包括一个连接到所述交织器上、用于接收和解调所述交织数据流以提取所述许多码字比特的接收器；一个连接到所述接收器上、用于在接收之后重新排序所述许多码字比特以恢复修改发送顺序所导致的比特修改，从而恢复所述许多码字的重新排序器；和一个连接到所述重新排序器上、用于在恢复之后解码所述许多码字以恢复所述信息的解码器。
19.权利要求18的通信接收器，其中数字通信系统的交织器包括一个用于将所述许多码字排列成一个行列矩阵的排列器，且其中所述许多码字的各码字形成所述矩阵的一行，且其中所述许多码字比特形成所述矩阵的列，各列对应于所述许多码字比特位之一，且其中交织器还包括一个连接到所述排列器上、用于以预定方式将列内各部分中的所述许多码字比特移位到新位置上以重新排列所述许多码字比特的移位器，且其中所述重新排序器包括一个用于在接收之后以这样的方式存储所述交织数据流的存储器将包括所述许多码字比特的所述矩阵重新构造成如在发送期间重新排列的矩阵；和一个连接到所述存储器上、用于以与所述预定方式相反的方式移动所述列内各部分中的所述许多码字比特，以恢复原始比特位，从而恢复所述许多码字的反移位器。
全文摘要
通信系统(100)编码和解码信息,采用至少四个调制电平来将信息作为代表符号比特位中的符号比特的符号来发送。至少一个符号比特位的误码率高于另一符号比特位的误码率。处理器(204)将信息编码(702)成偶数数目的码字并将码字作为交织数据流发送。处理器(204)以预定方式重新排列(706,708)码字比特的发送顺序而形成修改的发送顺序,以使码字以基本相同的误码率被发送出去(710)。接收器(110)接收并解调(712)交织数据流以提取码字比特,然后重新排序(714,716)码字比特以恢复修改发送顺序而导致的比特修改,从而恢复码字。接收器然后解码码字以恢复信息。
文档编号H03M13/27GK1173255SQ95197331
公开日1998年2月11日 申请日期1995年12月12日 优先权日1995年1月13日
发明者G·戴维·曼特尔, 格雷戈里·刘易斯·卡农, R·路易斯·布里登 申请人:摩托罗拉公司