Устройство и способ кодирования/декодирования канала в системе мобильной связи множественного доступа с кодовым разделением каналов

 

Изобретение относится к области кодирования. Технический результат заключается в создании устройства и способа создания оптимальных кодов. Способ формирования (2^k-2^t) кодов Рида-Мюллера первого порядка из 2^k кодов Рида-Мюллера первого порядка, основанных на k битах входной информации включает в себя следующие этапы: выбор t линейно независимых векторов размерности k; формирование 2^t линейных комбинаций посредством линейного комбинирования t выбранных векторов; вычисление 2^t позиций исключения, соответствующих 2^t линейным комбинациям; выбор матрицы размерности k×k из множества матриц размерности k×k, имеющих обратные матрицы размерности k×k; вычисление 2^t новых позиций исключения посредством перемножения каждой из 2^t позиций исключения на выбранную матрицу размерности kxk и формирование (2^k-2^t) кодов Рида-Мюллера первого порядка посредством исключений в новых 2^t позиций исключения из 2^k кодов Рида-Мюллера первого порядка. 6 с. и 26 з.п. ф-лы, 9 ил.

Настоящее изобретение относится, в общем, к генератору кода для системы мобильной связи МДКР (множественного доступа с кодовым разделением каналов) и, в частности, к генератору кода с ИКФТ (индикатором комбинации форматов транспорта) и способу его осуществления.

Предшествующий уровень техники

В системе IMT-2000, являющейся системой мобильной связи МДКР следующего поколения, передача кадров различных услуг для реализации речевой услуги, услуги передачи изображений и услуги передачи данных осуществляется по одному физическому каналу. Кадры услуг могут передаваться либо с фиксированной, либо с переменной скоростью передачи данных. При передаче кадров различных услуг с фиксированной скоростью не требуется отдельно информировать приемник о скорости расширения спектра сигнала. Напротив, при передаче кадров услуг с переменной скоростью необходимо информировать приемник о скоростях расширения спектра соответствующих кадров услуг в силу того, что скорость передачи данных может измениться в процессе предоставления услуги. Скорость расширения спектра определяется в зависимости от скорости передачи данных.

В системе IMT-2000 скорость передачи данных обратно пропорциональна скорости расширения спектра данных. Когда кадры соответствующих услуг передаются с различной скоростью, для индикации комбинации услуг, передаваемых в текущий момент, используется бит ИКФТ (индикатора комбинации форматов транспорта). ИКФТ обеспечивает корректный прием кадров услуг.

Фиг.1 иллюстрирует способ использования ИКФТ в УП-ДВР (узкополосной дуплексной с временным разделением каналов) системе. В частности, в УП-ДВР системе для высокоскоростной передачи данных используется 8-ФМ (восьмипозиционная фазовая манипуляция) модуляция, а значение ИКФТ перед передачей кодируется кодом длиной, равной 24.

Согласно фиг.1, один кадр состоит из двух подкадров. Каждый из подкадров включает в себя семь временных интервалов ВИ №0 - ВИ №6, временной интервал пилот-сигнала прямой линии связи ВИП-ПЛ, защитный интервал, в течение которого сигналы не передаются, временной интервал пилот-сигнала обратной линии связи ВИП-ОЛ. Семь временных интервалов ВИ №0 - ВИ №6 подразделяются на временные интервалы ВИ №0, ВИ №4, ВИ №5, ВИ №6 прямой линии связи и временные интервалы ВИ №1, ВИ №2, ВИ №3 обратной линии связи. Каждый временной интервал включает в себя поля данных для хранения символов данных; два поля ИКФТ для хранения значений ИКФТ, связанных с символами данных, хранимых в полях данных; поле для хранения обучающей последовательности; поле для хранения символов системы сигнализации (СС) и поле для хранения символов УМП (управления мощности передачи). Временная длительность Т_к кадра составляет 10 мс, а временная длительность Т_пк подкадра составляет 5 мс. Временная длительность Т_квант каждого временного интервала составляет 0,625 мс.

На фиг.2 приведена структура передатчика в типичной УП-ДВР системе мобильной связи МДКР. Согласно фиг.2, ИКФТ кодер 200 кодирует входные биты ИКФТ с заданной скоростью кодирования и формирует кодированные символы ИКФТ. Кодированные символы ИКФТ подаются на первый вход первого мультиплексора 210. В то же время остальные сигналы, содержащие символы данных, символы СС и символы УМП, включенные в один интервал по фиг.1, подаются на другой вход первого мультиплексора 210. Кодированные символы ИКФТ, символы данных, СС и УМП мультиплексируются первым мультиплексором 210. Затем с помощью устройства 220 расширения спектра сигнала мультиплексированные сигналы расширяются по спектру в канале посредством ортогонального кода. С помощью шифратора 230 канально расширенные сигналы шифруются посредством кода шифрования и затем подаются на первый вход второго мультиплексора 240. В то же время на другой вход второго мультиплексора 240 подается сигнал обучающей последовательности, который мультиплексируется с шифрованными сигналами. В результате второй мультиплексор 240 выдает сигнал с форматом временного сегмента по фиг.1. Под управлением контроллера (не изображен) первый и второй мультиплексоры 210 и 240 соответственно выдают кадры в формате по фиг.1.

На фиг.3 приведена структура типичного УП-ДВР приемника, соответствующего вышеописанному передатчику. Согласно фиг.3 принимаемый от передатчика сигнал демультиплексируется первым демультиплексором 340, так что сигнал обучающей последовательности отделяется от принятого сигнала. С помощью дешифратора 330 сигнал с отделенной обучающей последовательностью дешифруется с использованием шифрования, используемого в передатчике. С помощью устройства 320 сжатия спектра реализуется сжатие спектра дешифрованного сигнала с использованием ортогонального кода, используемого в передатчике. С помощью второго демультиплексора 310 сжатый по спектру сигнал демультиплексируется (разделяется) на кодированные символы ИКФТ и остальные сигналы. К остальным сигналам относятся символы данных, СС и УМП. Выделенные кодированные символы ИКФТ декодируются в биты ИКФТ посредством ИКФТ декодера 300.

Данные биты ИКФТ показывают от 2 до 4 комбинаций, выраженных с помощью от 1 до 2 бит в соответствии с комбинацией передаваемой информации. Биты ИКФТ, используемые по умолчанию, показывают от 8 до 32 комбинаций, выраженных с помощью от 3 до 5 бит. Наконец, расширенные биты ИКФТ показывают от 64 до 1024 комбинаций, выраженных с помощью от 6 до 10 бит. Биты ИКФТ являются информацией, необходимой приемнику для анализа переданной информации в принятых кадрах. Таким образом, в случае, если при передаче имеет место ошибка в битах ИКФТ, приемник не сможет корректно принять кадры соответствующих услуг. По этой причине в передатчике биты ИКФТ кодируются посредством высокоэффективного кода с коррекцией ошибок, с помощью которого может быть исправлена возможная ошибка передачи.

На фиг.4 приведена схема кодирования с коррекцией ошибок для используемого по умолчанию 5-битового ИКФТ. В частности, на фиг.4 в качестве примера приведена структура кодера (24, 5). Иными словами, на чертеже изображена схема получения 24-символьного кодированного ИКФТ посредством кодирования используемого по умолчанию 5-битового ИКФТ.

Согласно фиг.4 кодер 400 с биортогональным кодом (16, 5) кодирует входной 5-битовый ИКФТ и подает 16-символьный кодированный ИКФТ на повторитель 410. Из полученных символов ИКФТ на выход повторителя 410 символы с четными номерами подаются без изменений, а символы с нечетными номерами повторяются. Таким образом, повторитель 410 выдает кодированные символы ИКФТ общим числом 24. В данном документе изложенная схема описывается со ссылкой на 5-битовый входной ИКФТ. В случае, когда входной ИКФТ состоит менее чем из 5 бит, нулевой (0) бит(ы) добавляется в начало входного ИКФТ для того, чтобы сделать его длину равной 5 битам.

Межкодовое минимальное расстояние кодера 400 с биортогональным кодом (16, 5) равно 8. Для кода (24, 5), выдаваемого повторителем 410, минимальное расстояние также равно 8. В общем случае, для двоичных линейных кодов показатель коррекции ошибок зависит от межкодового минимального расстояния двоичных линейных кодов. В публикации Обновленная таблица границ минимальных расстояний для двоичных линейных кодов (А.Е.Браувер и Т.Верхофф, Труды ИИЭЭ (Института инженеров по электротехнике и электронике) по теории информации, т.39, №2, март 1993) описано межкодовое минимальное расстояние, зависящее от входных и выходных значений двоичных линейных кодов, которые должны быть оптимальными кодами, зависящими от числа кодированных символов, формируемых посредством кодирования битов входной информации.

Вследствие того, что ИКФТ, передаваемый согласно фиг.4, состоит из 5 битов, а кодированный ИКФТ состоит из 24 символов, межкодовое минимальное расстояние, необходимое согласно вышеупомянутой публикации, равно 12. Так как минимальное расстояние между кодированными символами, выдаваемыми кодером по фиг.4, равно 8, то получается, что коды данного кодера не являются оптимальными. Если коды для схемы кодирования с коррекцией ошибок по фиг.4 не являются оптимальными, частота появления ошибочных битов ИКФТ в данном канале возрастает. В результате приемник может ошибочно определить скорость передачи кадров данных, повышая тем самым частоту появления ошибочных кадров. Таким образом, актуальной является разработка схемы кодирования с коррекцией ошибок, способной получать оптимальные коды посредством кодирования битов ИКФТ.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа создания оптимальных кодов с помощью битов ИКФТ в системе мобильной связи МДКР.

Также задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа определения оптимальных позиций исключения для исключения символов из кодов Рида-Мюллера первого порядка с целью создания оптимальных кодов.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа определения оптимальных позиций исключения с целью получения кодов Рида-Мюллера первого порядка с высоким показателем коррекции ошибок.

Также задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа исключения кодированных битов входной информации, находящихся в оптимальных позициях исключения.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа кодирования битов входной информации посредством кодов Рида-Мюллера первого порядка с исключениями в оптимальных позициях исключения.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа выдачи потока исключенных кодированных символов, выбираемых на основе битов входной информации.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа декодирования битов входной информации, кодированных посредством кодов Рида-Мюллера первого порядка с использованием оптимальных позиций исключения, используемых в приемнике.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа декодирования битов входной информации, кодированных посредством кодов Рида-Мюллера первого порядка с исключениями в оптимальных позициях исключения.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, заявлен способ формирования (2^k-2^t) кодов Рида-Мюллера первого порядка из 2^k кодов Рида-Мюллера первого порядка, основанных на k битах входной информации. Данный способ включает в себя следующие этапы: выбор t линейно независимых векторов размерности k; формирование 2^t линейных комбинаций посредством линейного комбинирования t выбранных векторов; вычисление 2^t позиций исключения, соответствующих упомянутым 2^t линейным комбинациям; выбор одной матрицы размерности k×k из множества матриц размерности k×k, имеющих обратные матрицы размерности k×k; вычисление 2^t новых позиций исключения посредством перемножения каждой из 2^t позиций исключения на выбранную матрицу размерности k×k и формирование (2^k-2^t) кодов Рида-Мюллера первого порядка посредством исключений в новых 2^t позициях исключения из 2^k кодов Рида-Мюллера первого порядка.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, заявлен способ приема (2^k-2^t) кодированных символов от передатчика и декодирования k битов информации из (2^k-2^t) принятых кодированных символов. Данный способ включает в себя следующие этапы: выбор t линейно независимых векторов размерности k и вычисление позиций, соответствующих 2^t линейным комбинациям, получаемым посредством комбинирования t выбранных векторов; выдача 2^k кодированных символов посредством вставки нулевых (0) битов в вычисленные позиции в (2^k-2^t) кодированных символах; вычисление достоверности соответствующих кодов Рида-Мюллера первого порядка, составленных из 2^k кодированных символов и 2^k битов, используемых на приемнике, и декодирование k битов информации из 2^k кодированных символов с помощью кода Рида-Мюллера первого порядка с наивысшей достоверностью.

Краткое описание чертежей

Вышеупомянутые и иные задачи, отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются в подробном описании, приведенном ниже совместно с сопровождающими его чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - блок-схема формата кадра в типичной УП-ДВР системе мобильной связи МДКР;

фиг.2 - блок-схема структуры передатчика в типичной УП-ДВР системе мобильной связи МДКР;

фиг.3 - блок-схема структуры приемника, соответствующего передатчику по фиг.2;

фиг.4 - блок-схема структуры типичного ИКФТ кодера (24, 5);

фиг.5 - соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения блок-схема алгоритма вычисления оптимальных позиций исключения;

фиг.6 - соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения блок-схема кодера, входящего в состав передатчика;

фиг.7 - соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения блок-схема декодера, входящего в состав приемника;

фиг.8 - соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения детальная блок-схема кодера;

фиг.9 - соответствующая другому варианту осуществления настоящего изобретения детальная блок-схема кодера.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Ниже описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи. В нижеизложенном описании детальное описание широко известных функций или конструкций опущено, чтобы не затенять сущность изобретения несущественными деталями.

Настоящее изобретение относится к способу кодирования битов ИКФТ таким образом, что при этом в системе мобильной связи МДКР, в которой используются биты ИКФТ, создаются оптимальные коды. Например, в настоящем изобретении описано применение в контексте системы мобильной связи МДКР кодов Рида-Мюллера первого порядка (24, 5) с исключениями, полученных исключением 8 символов из кодированных символов, полученных посредством кодов Рида-Мюллера первого порядка длиной 32. Иными словами, коды Рида-Мюллера первого порядка (24, 5) с исключениями представляют собой 24 кодированных символа, полученных исключением 8 символов из 32 кодированных символов, полученных посредством кодов Рида-Мюллера первого порядка длины 32 с исключениями.

Изменение в позициях исключения 8 символов может привести к изменению минимального расстояния d_min кодов Рида-Мюллера первого порядка (24, 5) с исключениями. Данное минимальное расстояние соответствует минимальному из значений расстояний Хэмминга для нескольких кодовых последовательностей. По мере увеличения минимального расстояния для линейных кодов с коррекцией ошибок показатель коррекции ошибок улучшается. Иными словами, распределение расстояния Хэмминга для кодовых последовательностей кодов с коррекцией ошибок может служить мерой, определяющей данный показатель кодов с коррекцией ошибок. Это определяет количество ненулевых символов в соответствующих кодовых последовательностях. Например, для кодового слова ‘0111’ число единиц, т.е. расстояние Хэмминга, равно 3. Увеличение минимального расстояния, соответствующего минимальному из значений подобных расстояний Хэмминга, улучшает для кодов Рида-Мюллера первого порядка показатель коррекции ошибок. Это означает исключительную важность вычисления позиций исключения с целью создания таких кодов Рида-Мюллера первого порядка (24, 5) с исключениями, которые обладают наилучшим показателем коррекции ошибок среди кодов Рида-Мюллера первого порядка длины 32 с исключениями.

Фактически коды Рида-Мюллера первого порядка (24, 5) получаются посредством исключения 2³(=8) символов из кодов Рида-Мюллера первого порядка (32, 5). Это представляет собой пример подстановки k=5 и t=3 в общее представление кодов Рида-Мюллера первого порядка (2^k-2^t, k), полученных посредством исключения 2^t битов из кодов Рида-Мюллера первого порядка (2^k, k). Минимальное расстояние кодера, формирующего коды Рида-Мюллера первого порядка (2^k-2^t, k), равно 2^k-1-2^t-1.

Таким образом, в настоящем изобретении раскрыт способ вычисления 2^t позиций исключения для оптимизации кодов Рида-Мюллера первого порядка (2^k-2^t, k), созданных посредством исключения 2^t битов из кодов Рида-Мюллера первого порядка (2^k, k). В нижеследующем описании для краткости коды Рида-Мюллера первого порядка (2^k-2^t, k) будут называться кодами (2^k-2^t, k).

Перед описанием способа вычисления оптимальных позиций исключения необходимо ввести математический термин, который является теоретической предпосылкой к созданию изобретения. Свойство линейной независимости векторного пространства V, элементами которого являются векторы v=(v^k-1, ..., v¹, v⁰) размерности k, определяется формулой (1)

v⁰, v¹, ..., v^t-1: свойство линейной независимости

На фиг.5 приведен соответствующий варианту осуществления настоящего изобретения алгоритм вычисления оптимальных позиций исключения в системе мобильной связи МДКР. Согласно фиг.5, t линейно независимых векторов v⁰, v¹, ..., v^t-1 размерности k выбираются посредством формулы (1) на этапе 500. После выбора t векторов размерности k, на этапе 510 с помощью формулы (2) вычисляются возможные линейные комбинации сⁱ для выбранных t векторов v⁰, v¹, ..., v^t-1 размерности k

где i - индекс линейной комбинации, а k - размерность вектора или количество его координат.

Суммарное количество возможных линейных комбинаций, которые могут быть получены с помощью формулы (2), равно 2^t.

Далее на этапе 520 с помощью формулы (3) вычисляются позиции pi исключения для вычисленных 2^t возможных линейных комбинаций

Формула (3) используется для преобразования соответствующих ^t линейных комбинаций сⁱ в десятичные числа.

Для лучшего понимания вышеизложенного алгоритма ниже приведен способ вычисления позиций исключения для кодов (24, 5), которые являются кодами (2^k-2^t, k} с k=5, t=3.

Вначале на этапе 500 выбираются три линейно независимых вектора v⁰=(0, 0, 0, 0, 1), v¹=(0, 0, 0, 1, 0) и v²=(0, 0, 1, 0, 0) размерности 5. Далее на этапе 510 с помощью формулы (2) вычисляются все возможные линейные комбинации сⁱ для выбранных векторов v⁰, v¹ и v² размерности 5. Возможные линейные комбинации сⁱ, вычисленные с помощью формулы (2), приводятся в следующем виде:

c¹=(0,0,0,0,0),

с²=v⁰=(0,0,0,0,1),

с³=v¹=(0,0,0,1,1),

с⁴=v¹+v⁰=(0,0,0,1,1),

с⁵=v²=(0,0,1,0,0),

с⁶=v²+v⁰=(0,0,1,0,1),

с⁷=v²+v¹=(0,0,1,1,0),

с⁸=v²+v¹+v⁰=(0,0,0,0,1).

После того как на этапе 510 вычислены все возможные линейные комбинации, на этапе 520 с помощью формулы (3) вычисляются позиции p_i исключения для вычисленных возможных 2³=8 линейных комбинаций. Позиции исключения, вычисленные с помощью формулы (3), приводятся в следующем виде:

Таким образом, для k=5 и t=3 оказывается возможным получить оптимальные коды (24, 5) посредством исключения символов под номерами 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7 из кодов Рида-Мюллера первого порядка (32, 5).

На самом деле, для вычисления оптимальных кодов (24, 5) помимо приведенных выше позиций исключения для кодов Рида-Мюллера первого порядка (32, 5) существует много других позиций исключения. Другие позиции исключения, за исключением вышеприведенных позиций исключения, могут быть вычислены с помощью линейных комбинаций сⁱ. А именно, другие оптимальные позиции исключения могут быть вычислены посредством выполнения этапа 520 по фиг.5 для векторов с^’i, получаемых с помощью умножения обратимой матрицы А размерности k×k на линейную комбинацию cⁱ. В результате получается обратимых матриц размерности k×k.

С помощью способа формирования матриц, имеющих обратные матрицы, можно легко вычислить данное количество обратимых матриц размерности k×k. В данном способе вычисления обратимых матриц размерности ×k для первого столбца выбираются и компонуются ненулевые векторы-столбцы размерности k, и число таких вариантов равно 2^k-2⁰. Для второго столбца выбираются и компонуются ненулевые векторы-столбцы размерности k, отличные от векторов-столбцов, использованных для формирования первого столбца, и число таких вариантов равно 2^k-2¹. Для третьего столбца выбираются и компонуются векторы-столбцы размерности k, отличные от векторов-столбцов, использованных для формирования первого и второго столбцов, и число таких вариантов равно 2^k-2¹. В данном способе для i-го столбца выбираются и компонуются векторы-столбцы размерности k, отличные от векторов-столбцов, определенных посредством линейных комбинаций (i-1) векторов-столбцов, используемых для формирования столбцов с первого по (i-1)-й, и число таких вариантов равно 2^k-2¹-1. Выбирая и компонуя векторы-столбцы описанным способом, можно легко вычислить упомянутые обратимые матрицы.

Суммарное число обратимых матриц равно .

В частности, мы будем рассматривать приведенный выше пример для обратимой матрицы А размерности 5×5, имеющей вид согласно формуле (4):

Вектора с^’i, получающиеся в результате умножения обратимой матрицы размерности k×k на линейные комбинации с^iT, имеют следующий вид:

В описанной выше процедуре Т обозначает транспонирование, а вектора-строки с^iT сначала транспонируются в столбцы, а затем перемножаются с матрицей А.

После того как вычислены все упомянутые выше возможные комбинации, на этапе 520 по формуле (3) для вычисленных векторов с’^iТ рассчитываются позиции исключения ρ_i. По формуле (3) получаем следующие позиции исключения:

Следовательно, при k=5 и t=3 оказывается возможным получить оптимальный код (24, 5) посредством исключения символов, расположенных в оптимальных позициях исключения с порядковыми номерами 0, 4, 8, 12, 16, 20, 24 и 28, из кода Рида-Мюллера первого порядка (32, 5).

Нижеследующее описание изобретения приведено со ссылкой на варианты его осуществления, в которых применяется предложенные коды (2^k-2^t, k), и, в частности, код (24, 5) с использованием двух типов позиций исключения, вычисленных выше.

Первый вариант осуществления

Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения предлагается устройство и способ кодирования для передатчика, основанные на описанном выше способе получения оптимальных кодов. На фиг.6 показана соответствующая данному варианту осуществления настоящего изобретения структура кодера, входящего в состав передатчика, в системе мобильной связи МДКР.

Согласно фиг.6 кодер 600, осуществляющий кодирование кодами Рида-Мюллера первого порядка (32, 5), кодирует 5 битов а0, а1, а2, а3 и а4 входной информации, и выдает поток кодированных символов, состоящий из 32 кодированных символов.

На фиг.8 представлена детальная структура кодера 600, осуществляющего кодирование кодами Рида-Мюллера первого порядка. Согласно фиг.8 пять битов а0, а1, а2, а3 и а4 входной информации подаются на соответствующие устройства 840, 841, 842, 843 и 844 умножения. Одновременно генератор 810 кодов Уолша генерирует коды W1, W2, W4, W8 и W16 Уолша и подает сформированные коды Wl, W2, W4, W8 и W16 Уолша на соответствующие устройства 840, 841, 842, 843 и 844 умножения.

В частности, код Уолша Wl 01010101010101010101010101010101 подается на первое устройство 840 умножения, а код Уолша W2=00110011001100110011001100110011 подается на второе устройство 841 умножения. Далее, код Уолша W4 =00001111000011110000111100001111 подается на третье устройство 842 умножения, код Уолша W8 =00000000111111110000000011111111 подается на четвертое устройство 843 умножения, а код Уолша W16 =00000000000000001111111111111111 подается на пятое устройство 844 умножения.

Первое устройство 840 умножения побитово умножает бит а0 входной информации на код W1 Уолша и выдает 32 кодированных символа. Иными словами, первое устройство 840 умножения кодирует бит а0 информации кодом W1 Уолша длиной 32 и выдает поток кодированных символов, состоящий из 32 кодированных символов. Такое же преобразование повторяется над оставшимися битами информации (а1 - а4) и кодами Уолша (W2, W4, W8 и W16) в соответствующих устройствах 841-844 умножения.

Пять потоков кодированных символов, выдаваемых с первого по пятое устройство 840, 841, 842, 843 и 844 умножения, подаются на сумматор 860. Сумматор 860 осуществляет посимвольное суммирование потоков кодированных символов, поступающих с первого по пятое устройство 840, 841, 842, 843 и 844 умножения, и выдает единый поток кодированных символов длиной 32.

В первом варианте осуществления кодер 600, осуществляющий кодирование кодами Рида-Мюллера первого порядка, кодирует 5 битов входной информации с помощью отличающихся кодов Уолша, суммирует кодированные биты информации и выдает единый поток кодированных символов длиной 32. Однако, в качестве другого примера, также имеется возможность осуществить иной способ получения потока кодированных символов длиной 32, соответствующего данным 5 битам входной информации. А именно, кодер 600, осуществляющий кодирование кодами Рида-Мюллера первого порядка, содержит таблицу памяти, служащую для хранения отличающихся потоков кодированных символов длиной 32, соответствующих 5 соответствующим битам входной информации, и считывает поток кодированных символов, соответствующий данным 5 входным информационным символам.

Выходной поток кодированных символов с кодера 600, осуществляющего кодирование кодами Рида-Мюллера первого порядка, подается на исключающее устройство 610. Исключающее устройство 610 исключает символы, находящиеся в 8 позициях исключения, определенных предложенным способом, из составляющих входной поток 32 символов. Например, если в качестве оптимальных позиций исключения выбраны символы за номерами 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7, то исключающее устройство 610 исключает 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7-й из кодированных символов. Таким образом, на выходе исключающего устройства 610 появляется поток из 24 кодированных символов, которые не попали в позиции исключения.

На фиг.7 показана соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения структура кодера, входящего в состав приемника, в системе мобильной связи МДКР. Согласно фиг.7, устройство 710 вставки нулей получает от передатчика поток кодированных символов длиной 24 и помещает нулевые (0) биты в позиции исключения, которые использовались исключающим устройством 610 по фиг.6. Иными словами, если исключающее устройство 610 выполнило исключение 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7-го кодированных символов, то устройство 710 вставки нулей помещает в поток кодированных символов длиной 24 нулевые биты в первые 8 позиций исключения, тем самым выдавая поток кодированных символов длиной 32. В связи с этим, устройству 710 вставки нулей должны быть известны позиции вставки нулевых битов или, иными словами, использованные исключающим устройством 610 позиции исключения. Эта информация поступает от передатчика следующим образом. Поступающий с устройства 710 вставки нулей поток кодированных символов длиной 32 подается на устройство 705 обратного быстрого преобразования Адамара (ОБПА). Устройство 705 ОБПА сравнивает полученный поток кодированных символов длиной 32 со всеми кодовыми последовательностями Рида-Мюллера первого порядка длиной 32 и по результатам сравнения вычисляет достоверность соответствующих кодовых последовательностей Рида-Мюллера первого порядка. В качестве кодовых последовательностей Рида-Мюллера первого порядка могут выступать коды Уолша, используемые передатчиком для кодирования, а достоверность можно оценить посредством вычисления корреляции между потоком кодированных символов и кодами Уолша. Кроме того, устройство 705 ОБПА осуществляет декодирование потока кодированных символов длиной 32 с использованием всех кодовых последовательностей Рида-Мюллера первого порядка длиной 32. Устройство 705 ОБПА выдает вычисленную достоверность и биты выходной информации, декодированные с применением соответствующих кодовых последовательностей Рида-Мюллера первого порядка. Значения достоверности и декодированные биты информации составляют пары, порядковые номера которых соответствуют номерам кодовых последовательностей Рида-Мюллера первого порядка. Эти пары подаются на устройство 700 сравнения. Устройство 700 сравнения выбирает наибольшее значение достоверности из имеющихся и выдает соответствующий выбранному значению достоверности бит информации в качестве декодированного бита.

Пусть в качестве примера в данном варианте осуществления оптимальными позициями исключения были выбраны 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7-й символы. Тем не менее, как отмечалось выше, символы с номерами 0, 4, 8, 12, 16, 20 и 28 также можно использовать в качестве оптимальных позиций исключения. В этом случае используемые устройством 710 вставки нулей позиции вставки нулевых битов также меняются согласно позициям исключения.

Кроме того, так как согласно данному варианту осуществления позиции исключения выбираются с целью оптимизации характеристик кодера и обеспечения простой регулярности, оказывается возможным упростить аппаратное устройство кодера передатчика и декодера приемника.

Второй вариант осуществления

В то время как в первом варианте осуществления предложена схема исключения символов из потока кодированных символов, второй вариант осуществления предлагает способ исключения символов из кодов Уолша, применяющихся для кодирования на стадии, предшествующей кодированию битов входной информации. А именно, второй вариант осуществления предлагает устройство и способ одновременного выполнения операций исключения символов и кодирования без использования отдельного исключающего устройства.

На фиг.9 представлена подробная структура кодера, соответствующая второму варианту осуществления настоящего изобретения. Согласно фиг.9 пять битов а0, а1, а2, а3 и а4 входной информации подаются на соответствующие пять устройств 940, 941, 942, 943 и 944 умножения. Одновременно генератор 910 кодов Уолша генерирует коды W1, W2, W4, W8 и W16 Уолша длиной 24 с восемью исключенными битами. Коды Уолша длиной 24, получаемые на выходе генератора 910 кодов Уолша, соответствуют кодам Уолша длиной 32 по первому варианту осуществления, из которых были исключены 8 битов в оптимальных позициях исключения. Как отмечалось выше, оптимальные позиции исключения соответствуют 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7-му битам или 0, 4, 8, 12, 16, 20 и 28-му битам. В последующем описании предполагается, что оптимальным позициям исключения соответствуют номера битов 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7.

Коды W1, W2, W4, W8 и W16 Уолша с исключениями с выхода генератора 910 кодов Уолша подаются на соответствующие устройства 940, 941, 942, 943 и 944 умножения. В частности, код Уолша W1 =010101010101010101010101 подается на первое устройство 940 умножения, а код Уолша W2 =001100110011001100110011 подается на второе устройство 941 умножения. Далее, код Уолша W4 =000011110000111100001111 подается на третье устройство 942 умножения, код Уолша W8 =111111110000000011111111 подается на четвертое устройство 943 умножения, а код Уолша W16=000000001111111111111111 подается на пятое устройство 944 умножения.

Первое устройство 940 умножения побитово умножает бит а0 входной информации на код W1 Уолша с исключениями. А именно, первое устройство 940 умножения кодирует бит а0 информации кодом W1 Уолша длиной 24 с исключениями и выдает поток кодированных символов, состоящий из 24 кодированных символов. Такое же преобразование повторяется над оставшимися битами (a1-а4) информации и кодами Уолша (W2, W4, W8 и W16) в соответствующих устройствах 941-944 умножения.

Пять потоков кодированных символов, выдаваемых с первого по пятое устройств 940, 941, 942, 943 и 944 умножения, подаются на сумматор 960. Сумматор 960 осуществляет посимвольное суммирование потоков кодированных символов, поступающих с первого по пятое устройств 940, 941, 942, 943 и 944 умножения, и выдает единый поток кодированных символов длиной 24.

На фиг.9 генератор 910 кодов Уолша выдает 24-битные коды Уолша, полученные посредством исключения 8 битов, соответствующих оптимальным позициям исключения, из 32-битных кодов Уолша. Однако, в качестве альтернативного варианта осуществления, представляется возможным расположить устройство исключения за генератором 910 кодов Уолша, чтобы устройство исключения исключало символы из 32-битных кодов Уолша, поступающих от генератора 910 кодов Уолша. Кроме того, в данных вариантах осуществления кодер 600, осуществляющий кодирование кодами Рида-Мюллера первого порядка, кодирует 5 битов входной информации различными кодами Уолша, суммирует кодированные биты и выдает единый поток кодированных символов длиной 24. Однако, в качестве альтернативного варианта осуществления, также имеется возможность осуществить другой способ получения потока кодированных символов длиной 24, соответствующего 5 битам входной информации. А именно, кодер 600, осуществляющий кодирование кодами Рида-Мюллера первого порядка, содержит в себе таблицу памяти, служащую для хранения отличающихся потоков кодированных символов длиной 24, соответствующих данным 5 битам входной информации, и считывает поток кодированных символов, соответствующий данным 5 битам входной информации.

Как описано выше, согласно настоящему изобретению для обеспечения оптимального минимального расстояния и тем самым повышения показателя коррекции ошибок системы УП-ДВР система связи МДКР оптимальным образом кодирует и декодирует биты ИКФТ. Кроме того, оказывается возможным упростить схемы кодирования и декодирования посредством вычисления позиций исключения в соответствии с простой регулярностью.

Хотя настоящее изобретение представлено и описано со ссылками на предпочтительный вариант его осуществления, специалистам в данной области техники понятно, что различные изменения по форме и в деталях можно осуществить без изменения сущности и объема настоящего изобретения, как определено формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Способ формирования (2^k-2^t) кодов Рида-Мюллера первого порядка из 2^k кодов Рида-Мюллера первого порядка, основанных на k битах входной информации, включающий следующие этапы: выбор t линейно независимых векторов размерности k; формирование 2^t линейных комбинаций посредством линейного комбинирования выбранных t векторов; вычисление 2^t позиций исключения, соответствующих данным 2^t линейным комбинациям; формирование (2^k-2^t) кодов Рида-Мюллера первого порядка посредством исключения ^t позиций исключения из 2^k кодов Рида-Мюллера первого порядка.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что линейно независимые вектора размерности k удовлетворяют свойству линейной независимости, представленному в следующем виде:

v⁰, v¹, ..., v^t-1: свойство линейной независимости

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные 2^t линейных комбинаций соответствуют где i обозначает индекс линейной комбинации.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что 2^t позиций исключения вычисляются посредством преобразования 2^t линейных комбинаций в десятичные числа.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что 2^t позиций исключения вычисляются посредством подстановки 2^t линейных комбинаций в следующую формулу:

k=1, ..., 2^t.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что 2^k кодов Рида-Мюллера первого порядка представляют собой коды, предназначенные для кодирования k битов входной информации.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что 2^k кодов Рида-Мюллера первого порядка представляют собой поток кодированных символов, полученный посредством кодирования k битов входной информации с использованием заданного кода.

8. Способ формирования (2^k-2^t) кодов Рида-Мюллера первого порядка из 2^k кодов Рида-Мюллера первого порядка, основанных на k битах входной информации, включающий следующие этапы: выбор t линейно независимых векторов размерности k; формирование 2^t линейных комбинаций посредством линейного комбинирования выбранных t векторов; вычисление 2^t позиций исключения, соответствующих данным 2^t линейным комбинациям; выбор одной матрицы размерности k×k из множества матриц размерности k×k, имеющих обратные матрицы размерности k×k; вычисление 2^t новых позиций исключения посредством умножения каждой из имеющихся 2^t позиций исключения на выбранную матрицу размерности k×k; формирование (2^k-2^t) кодов Рида-Мюллера первого порядка посредством исключения ^t новых позиций исключения из 2^k кодов Рида-Мюллера первого порядка.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что линейно независимые вектора размерности k удовлетворяют свойству линейной независимости, представленному в следующем виде:

v⁰, v¹, ..., v^t-1: свойство линейной независимости

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что указанные 2^t линейных комбинаций соответствуют , где i обозначает индекс линейной комбинации.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что 2^t позиций исключения вычисляются посредством преобразования 2^t линейных комбинаций в десятичные числа.

12. Способ по п.8, отличающийся тем, что 2^t позиций исключения вычисляются посредством подстановки 2^t линейных комбинаций в следующую формулу:

k=1, ..., 2^t.

13. Способ по п.8, отличающийся тем, что 2^k кодов Рида-Мюллера первого порядка представляют собой коды, предназначенные для кодирования k битов входной информации.

14. Способ по п.8, отличающийся тем, что 2^k кодов Рида-Мюллера первого порядка представляют собой поток кодированных символов, полученный посредством кодирования k битов входной информации с использованием заданного кода.

15. Способ по п.8, отличающийся тем, что выбранная матрица А размерности k×k имеет следующий вид:

16. Устройство для кодирования k битов входной информации в передатчике системы мобильной связи множественного доступа с кодовым разделением (МДКР), включающее в себя кодер, предназначенный для кодирования k битов входной информации с использованием 2^k кодов Рида-Мюллера и выдачи 2^k кодированных символов; исключающее устройство, предназначенное для выбора t линейно независимых векторов размерности k, исключения из 2^k кодированных символов тех символов, которые располагаются в позициях исключения, соответствующих 2^t линейным комбинациям, полученным посредством линейного комбинирования выбранных t векторов, и выдачи (2^k-2^t) кодированных символов.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что линейно независимые вектора размерности k удовлетворяют свойству линейной независимости, представленному в следующем виде:

v⁰, v¹, ..., v^t-1: свойство линейной независимости

18. Устройство по п.16, отличающееся тем, что указанные 2^t линейных комбинаций соответствуют , где i обозначает индекс линейной комбинации.

19. Устройство по п.16, отличающееся тем, что 2^t позиций исключения вычисляются посредством преобразования 2^t линейных комбинаций в десятичные числа.

20. Устройство по п.18, отличающееся тем, что 2^t позиций исключения вычисляются посредством подстановки 2^t линейных комбинаций в следующую формулу:

k=1, ..., 2^t.

21. Устройство для кодирования k битов входной информации в передатчике для системы мобильной связи МДКР, включающее в себя генератор кода, предназначенный для выбора t линейно независимых векторов размерности k, исключения из 2^k кода Рида-Мюллера первого порядка битов, соответствующих 2^t линейным комбинациям, полученным посредством линейного комбинирования выбранных t векторов из 2^k кодов Рида-Мюллера первого порядка, и выдачи (2^k-2^t) кодов Рида-Мюллера первого порядка; кодер, предназначенный для кодирования k битов входной информации с использованием (2^k-2^t) кодов Рида-Мюллера первого порядка и выдачи (2^k-2^t) кодированных символов.

22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что линейно независимые вектора размерности k удовлетворяют свойству линейной независимости, представленному в следующем виде:

v⁰, v¹, ..., v^t-1: свойство линейной независимости

23. Устройство по п.21, отличающееся тем, что указанные 2^t линейных комбинаций соответствуют , где i обозначает индекс линейной комбинации.

24. Устройство по п.21, отличающееся тем, что 2^t позиций исключения вычисляются посредством преобразования 2^t линейных комбинаций в десятичные числа.

25. Устройство по п.23, отличающееся тем, что 2^t позиций исключения вычисляются посредством подстановки 2^t линейных комбинаций в следующую формулу:

k=1, ..., 2^t.

26. Устройство по п.21, отличающееся тем, что кодер включает в себя k устройств умножения, каждое из которых предназначено для умножения одного бита входной информации из k битов входной информации на один (2^k-2^t) код Рида-Мюллера первого порядка из (2^k-2^t) кодов Рида-Мюллера первого порядка и выдачи потока кодированных символов, состоящего из (2^k-2^t) кодированных символов; сумматор, предназначенный для посимвольного суммирования потоков кодированных символов, поступающих от каждого из устройств умножения, и выдачи единого потока кодированных символов, состоящего из (2^k-2^t) кодированных символов.

27. Способ приема (2^k-2^t) кодированных символов от передатчика и декодирования k битов информации из (2^k-2^t) принятых кодированных символов, включающий следующие этапы: выбор t линейно независимых векторов размерности k и вычисление позиций, соответствующих 2^t линейным комбинациям, полученным посредством комбинирования t выбранных векторов; выдача 2^k кодированных символов посредством вставки нулевых (0) битов в вычисленные позиции среди (2^k-2^t) кодированных символов; вычисление значений достоверности соответствующих кодов Рида-Мюллера первого порядка, состоящих из 2^k кодированных символов и 2^k битов, использованных передатчиком; декодирование k битов информации из 2^k кодированных символов с использованием кода Рида-Мюллера первого порядка, имеющего наибольшее значение достоверности.

28. Способ по п.27, отличающийся тем, что линейно независимые вектора размерности k удовлетворяют свойству линейной независимости, представленному в следующем виде:

v⁰, v¹, ..., v^t-1: свойство линейной независимости

29. Способ по п.27, отличающийся тем, что указанные 2^t линейных комбинаций соответствуют , где i обозначает индекс линейной комбинации.

30. Способ по п.27, отличающийся тем, что 2^t позиций исключения вычисляются посредством преобразования 2^t линейных комбинаций в десятичные числа.

31. Способ по п.29, отличающийся тем, что 2^t позиций исключения вычисляются посредством подстановки 2^t линейных комбинаций в следующую формулу:

k=1, ..., 2^t.

32. Устройство для приема (2^k-2^t) кодированных символов от передатчика и декодирования k битов информации из (2^k-2^t) принятых кодированных символов, содержащее устройство вставки нулей, предназначенное для выбора t линейно независимых векторов размерности k, вычисления позиций, соответствующих 2^t линейным комбинациям, полученным посредством комбинирования t выбранных векторов, и выдачи 2^k кодированных символов посредством вставки нулевых (0) битов в вычисленные позиции среди (2^k-2^t) кодированных символов; устройство обратного быстрого преобразования Адамара, предназначенное для вычисления значений достоверности соответствующих кодов Рида-Мюллера первого порядка, состоящих из 2^k кодированных символов и 2^k битов, использованных передатчиком, и декодирования k битов информации из 2^k кодированных символов с использованием кодов Рида-Мюллера первого порядка, соответствующих полученным значениям достоверности; устройство сравнения, предназначенное для приема от устройства обратного быстрого преобразования Адамара пар значений достоверности и битов информации сравнения значений достоверности и выдачи информационных битов, соответствующих наибольшему значению достоверности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9