在通信系统中使用正交码的二进制线性码产生装置和方法

摘要

本发明涉及用于通过使用正交码组来产生线性块码的装置和方法。发射机发送码字而不是表示信息的信息比特。码字的长度大于信息比特的长度。可以基于所允许的误码率和在通信帧中该码字的传输空间来确定码字的长度L。这就意味着在通信系统中编码速率是预定的。可以限定正交码组，其中正交码长度为2

说明书

                          发明背景

1.发明领域

本发明通常涉及用于产生最佳码字的装置和方法。该码字由发射机发送，并由对该码字进行解码的接收机接收。

2.相关技术描述

由于发射机的发送方法和编码方法对接收机来说都是已知的，所以接收机可以接收码字，并将该码字解码成发射机所发送的原始信息比特。如果通信信道具有很低的误码率条件，那么本身可以直接发送信息比特。但是如果通信信道具有高误码率条件或者信息比特是很重要的比特，那么在编码后再发送信息比特。有诸如线性码和非线性码的几种码。可以从基码的组合中产生线性码。

发送通过编码信息比特所产生的码字的目的在于经过在接收机中进行的解码，而从在传输过程中产生的误码中恢复信息比特。有诸如块码、卷积码和Turbo码的几种编码/解码方法。通常如果其使用相同的编/解码方法，那么当编码速率低时，纠错率高。这意味着，如果信息比特短，则纠错概率高。如果编码速率低，编码器和解码器的复杂性就会提高，且传输吞吐量就会下降。

通常在通信标准文本中已经预先定义了帧的传输时间间隔。传输数据速率由在该帧的传输时间间隔中所发送的数据的数量来确定。因此在实际通信系统中，根据传输时间间隔、数据率、调制方法、延迟时间、复杂性和适当的误码率来确定某些信息比特的编码速率。

被称为(2^a，a)线性块码，就意味着二进制信息比特的个数(长度)为“a”，且所产生的码字的个数(长度)为2^a。线性块码的性能是用由线性块码所产生的码字的最小距离(d_min)来限定的。最小距离是通过对每个码字计1所获得的最小值，该码字可由线性块码产生。当最小距离大时，纠错率大。但是最小距离是有限的。在特定长度下，与其它块码的最小距离相比，具有最大最小距离的块码被称为最佳码。在实际通信系统中，建议使用最佳码和复杂性低的编码器和解码器。如果在通信系统中已经确定了编码速率，还需要进行研究以便找到在给定编码速率下，所有码中具有最大最小距离的码。从所有码中找到最佳码的方法被成为全搜索方法。但是在使用全搜索方法时，由于最佳码本身的长度就长，所以该方法实质上并不能找到最佳码。随着码的长度变长，码的种类成指数增长。Walsh(沃尔什)码，一种具有与每个码字都正交的特性的正交码是已知的一种码。 Walsh码的长度(列)是2的倍数(2^a)且其码字的种类也是2的倍数(2^a)(a是正整数)。Walsh码被认为是一种(2^a，a)线性块码。可以通过作为一种解码方法的反向快速哈达码变换(IFHT)来对Walsh码、码字进行解码。与其它解码方法相比，IFHT解码器的复杂性很低。

发明内容

本发明描述了一种方法，其用于在信息的长度为“a”且码字(编码比特)的长度为2^a-2^b(b小于a)时，找到线性二进制码(2^a-2^b，a)中的最佳码。

本发明提供了一种用于产生和/或解码所提出的最佳码的装置和方法。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于对(2^a-2^b，a)线性块码进行编码的装置和方法。

本发明的另一目的是提供一种用于产生(2^a-2^b，a)线性块码的装置和方法。

本发明的另一目的是提供一种用于对(2^a-2^b，a)线性块码进行解码的装置和方法。

根据本发明的一个方面，所提供的方法包括步骤：产生与长度为“a”的信息比特相关的Walsh码；确定Walsh码中的删除比特位置以便删除2^b个比特；和删除位于删除比特位置的2^b个比特；其中，删除比特位置是由“b”个线性独立基的组合和Walsh码的第一比特限定的。

根据本发明的另一个方面，所提供的用于对信息比特进行编码的装置包括：Walsh码发生器，用于产生Walsh码，该Walsh码的长度是由信息比特的长度确定的；和删除器，用于从Walsh码中删除包括第一比特的预定2^b个比特。

根据本发明的另一个方面，所提供的用于解码的装置包括：接收机，用于从发射机接收通过删除Walsh码中位于删除比特位置上的2^b个比特所产生的编码比特；插入器，用于在删除比特位置上插入2^b个比特；和反向快速哈达码变换器，用于解码插入器的输出。

附图说明：

图1是表示具有行和列的Walsh码结构的图。索引、即行数是信息比特。

图2是表示本发明的编码器的图。

图3是表示本发明的解码器的图。

具体实施方式

当需要将信息从发射机发送到接收机时，整个本发明假设发射机和接收机都用相应信息比特表示信息。通常，发射机发送通过编码信息比特所产生的编码比特(码字)。发射机包括编码器，其具有：Walsh码发生器，用于输入信息比特并产生Walsh码；和删除器，其用于删除Walsh码中位于删除比特位置上的预定比特。删除之后所剩的比特就是将在有线线路或无线琏路上被发送的编码比特(码字)。在有线通信、卫星通信、GSM(全球移动系统)、DCS(数字蜂窝系统)、PCS(个人通信系统)、IMT-2000系统、CDMA 2000系统WCDMA(宽带码分多址)、UMTS(通用移动地面系统)或其它移动系统中，可以使用，但不限于使用本发明的编码器和解码器。当确定了信息比特的长度时，将描述用于搜索最佳码的方法。如果将被发送的各种信息都等于或小于2^a，那么二进制信息比特的长度(数量)是“a”。本发明描述了一种方法，其用于在编码比特(码字)的长度是2^a-2^b，且信息比特是“a”(a大于b)时，搜索最佳线性块码(2^a-2^b，a)的方法。

正交码是长度(列)为2^a且码字(行)数是2^a的最佳码。该正交码，即Walsh码被表示成具有2^a列和2^a行的矩阵。本发明考虑了从正交码的2^a比特中删除2^b比特以产生长度为的2^a-2^b最佳码的情况。通过草率地删除Walsh码的2^b列并不能产生最佳码。为了产生最佳码，选择长度为b的二进制线性独立基“b”，通过获得与二进制数相应的十进制数来确定删除比特位置，该二进制数是从长度为b的基码(basis code)的各种组合中得到的。该基(basis)是在组合中被添加的二进制数。

本发明的一个实例假定“a”是5且“b”是3以便描述用于搜索(24，5)块码的方法。图1是具有32列和行的Walsh码。由于b是3，所以选择长度为3的3个二进制线性独立基(001，010，100)。二进制线性独立基的所有组合是(001，010，011，100，10l，110，111)。删除比特位置是二进制线性独立基的所有组合和(000)。删除比特位置的十进制数是0、1、2、3、4、5、6、7。因此，删除Walsh码的0到7列。图1中有下划线的比特表示删除比特。通过上述方法产生的(24，5)块码的最小距离是1 2。它是长度为24的码的一个最佳码。

图2表示通过上述方法获得的(2^a-2^b，a)线性块码的编码器。信息比特“a”(“a”的长度是5)被输入到Walsh码发生器(22)中。Walsh码发生器(22)可以产生与信息比特对应的2^a(＝32)个(行)Walsh码。Walsh码发生器(22)响应于输入信息比特，将一个Walsh码(Walsh码的长度是32)输出到删除器(24)。由控制器(未示出)控制的删除器(24)删除位于删除比特位置(0，1，2，3，4，5，6，7)上的2^b(＝8)比特。编码器(20)响应于长度为“a”(＝5)的信息比特的输入，产生长度2^a-2^b(＝24)为的编码比特(码字)。编码比特0(1)被转换成+1(-1)以便进行无线传输。数字信号处理(DSP)软件也可被用来实现与编码器(20)的功能相同的功能。如果微处理器具有用于存储如上所述所生成的编码比特(码字)的存储器，那么就可以响应于该信息比特，输出相应的编码比特。可以从Walsh码基中获得图1中的Walsh码，(例如，

01010101010101010101010101010101，

00110011001100110011001100110011，

00001111000011110000111100001111，

00000000111111110000000011111111，

00000000000000001111111111111111)。

因此，响应于可以用基码(00001，00010，00100，01000，10000)的组合表示的信息比特，DSP或在其存储器中存储了Walsh码基的微处理器可以通过逐位添加与基码相应的Walsh码基，来产生相应的Walsh码。DSP和微处理器输出除位于删除比特位置的比特之外的编码比特(码字)。

图3表示用于对来自编码器(20)的接收信号(码字)进行解码的解码器(30)。2^a-2^b(＝24)个接收比特被输入到插入器(32)中。插入器(32)将2^b(＝8)个0比特(“0”)插入到删除比特位置(接收信号之前)中。在接收信号中包括2^b(＝8)个“0”的信号被输入到反向快速哈达码变换器IFHT(34)。IFHT(34)输出通过执行反向哈达码变换所得的2^a(＝32)个相关值。该相关值被输入到比较器(36)中。比较器(36)在相关值彼此之间进行比较，并确定与最大相关值相应的索引。与最大相关值相应的索引是已解码的信息比特。

可以通过软件算法来实现图3的解码器。本发明的实际值仅用作例子。其技术领域与本发明的技术领域相同的任何人可以根据其需要来改变这些值。当值“a”大于值“b”时，本发明的概念可以用于本发明的其它变化中。并且如果选择用于删除比特位置的其它线性独立基码，编码器的删除比特位置将不同于上述的实例。因此，插入比特位置也会不同。

假设发射机使用(24，5)块码，并发送作为信息比特的“01000”(＝16)，Walsh码发生器(22)产生相应的索引号为16、长度为32的Wa1sh码，(00000000111111110000000011111111)。删除器(24)删除Walsh码的前面8比特部分，然后输出24比特的码字(编码比特；111111110000000011111111)。发射机将比特“0”转换成该码字的+1(“1”转换成-1)，并通过使用BPSK、QPSK、8PSK或QAM来调制所转换的信号以便将其发送到空中。接收机接收该24个信号。插入器(32)在该24个所接收的信号之前插入8比特，并输出包括8个插入比特和24个接收信号的32个信号。IFHT(34)对插入器的输出执行反向哈达码变换，并输出32个相关值。比较器(36)比较这32个相关值，并输出这32个相关值中的最大相关值。接收机(30)将索引(01000)确定为与最大相关值想对应的解码比特。

如上所述，本发明提供了一种用于搜索(2^a-2^b，a)块码的最佳码的方法和用于实际通信系统的简单编码器和解码器。本发明在使用8PSK调制的窄带时分双工系统中，可被直接应用于传输格式组合指示器的编码器/解码器。