專(zhuān)利名稱(chēng)：在資源約束條件下編碼數(shù)據(jù)塊尺寸最佳化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使得要進(jìn)行迭代譯碼的編碼數(shù)據(jù)塊的尺寸最佳化的方法，諸如在快速碼譯碼器(turbodecoder)或快速碼均衡器(turboequaliser)中實(shí)施的方法。該方法特別可應(yīng)用于所謂的第三代電信系統(tǒng)。
我們記得，快速編碼是由交織步驟分開(kāi)的基本碼的級(jí)聯(lián)引起的。這些基本碼可以具有不同的類(lèi)型用于卷積快速碼的遞歸系統(tǒng)碼(表示為RSC)或用于塊快速碼的塊碼(RS，BCH)。后者是由R.Pyndiah，P.Combelles和P.Adde在題目為“A very low complexity block tubodecoder for product codes(用于乘積碼的非常低復(fù)雜性的塊快速碼譯碼器)”，published in Proc.of IEEE Globecom.，pp.101-105，1996的論文中描述的。已經(jīng)設(shè)想了不同類(lèi)型的級(jí)聯(lián)，諸如并行級(jí)聯(lián)，在其中將相同的信息在被交織后由每個(gè)編碼器分開(kāi)地編碼，以及串行級(jí)聯(lián)，在其中將每個(gè)編碼器的輸出在被以后的編碼器編碼以前進(jìn)行交織。對(duì)于詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于并行級(jí)聯(lián)，可以參考上述的、Berrou等的文章，而對(duì)于串行級(jí)聯(lián)，可以參考S.Benedetto，G.Montorsi，D.Divsalar，和F.Pollara的文章，“Serial concatenation ofinterleaved codesPerformance analysis，design and iterativedecoding(交織碼的串行級(jí)聯(lián)性能分析，設(shè)計(jì)和迭代譯碼)”，JPLTDA Progr.Rep.，Vol.42-126，Aug.1996。
快速碼的譯碼傳統(tǒng)上借助于迭代過(guò)程(也稱(chēng)為快速譯碼)來(lái)實(shí)施，包含一系列基本譯碼操作，每個(gè)基本譯碼操作接收加權(quán)的輸入值和提供加權(quán)的輸出值，分別關(guān)系到相應(yīng)的基本編碼操作的輸入，以及對(duì)于串行快速碼，關(guān)系到相應(yīng)的基本編碼操作的輸出。該加權(quán)的輸入和輸出值代表在相應(yīng)的基本編碼器的輸入端和輸出端(對(duì)于串行快速碼)處的二進(jìn)制和M進(jìn)制符號(hào)的概率。去交織和交織運(yùn)行作為在編碼時(shí)執(zhí)行的交織運(yùn)行的功能而發(fā)生，并使得每個(gè)基本譯碼運(yùn)行能夠以與相應(yīng)的編碼運(yùn)行的輸入端處的次序來(lái)考慮數(shù)據(jù)。


圖1a示意地表示快速編碼器的例子。所示的快速編碼器是二維并行快速編碼器。具有數(shù)據(jù)塊形式的信息x被第一基本編碼器110編碼，以便提供第一輸出值y1，并在由交織器115交織后，被第二基本編碼器120編碼，以便提供第二輸出值y2。該系統(tǒng)信息在被信道交織器140交織之前，在130中與編碼信息y1和y2相乘。
在接收方面，通過(guò)圖1b所示的快速譯碼器對(duì)信息進(jìn)行譯碼。在信道去交織器145中去交織后，信息x，y1，和y2被多路分路器150進(jìn)行多路分路。例如，Log MAP型的基本譯碼器160和170分別對(duì)應(yīng)于基本編碼器110和120。該加權(quán)輸入和輸出型的譯碼器160接收x的先驗(yàn)的信息和編碼信息y1，以便由此得出x的后驗(yàn)的信息。后驗(yàn)信息與先驗(yàn)信息之間的差值被稱(chēng)為外在的信息。x的先驗(yàn)信息和由第一譯碼器提供的外在信息e1被交織，然后被相加，以便將x的新的先驗(yàn)信息(或更精確地是x’的，即x的交織的版本)提供到譯碼器170。譯碼器170從逐個(gè)先驗(yàn)信息和編碼信息y2估值x的后驗(yàn)信息。通過(guò)在171中的差值從中得出固有信息e’2，之后，在去交織器180中進(jìn)行去交織，然后在151中被加到系統(tǒng)信息上，以便把x的新的先驗(yàn)信息提供到譯碼器160。然后將這些譯碼步驟重復(fù)進(jìn)行預(yù)定數(shù)目niteration的迭代。譯碼器170的輸出端處的適應(yīng)性強(qiáng)的數(shù)值被提交到判決裝置190，以便提供硬判決值。對(duì)190的輸出運(yùn)行的糾錯(cuò)檢驗(yàn)195確定譯碼塊是否無(wú)錯(cuò)誤的，以及在肯定的情形下，中斷該迭代而不必等待到達(dá)預(yù)定數(shù)目niteration。另外，為了決定迭代停機(jī)，該快速譯碼器可以不使用CRC，而使用關(guān)于加權(quán)值的另一個(gè)停機(jī)準(zhǔn)則，諸如在J.Hagenauer等的、題目為“Iterative decoding of binary block andconvolutional codes(二進(jìn)制塊和卷積碼的迭代譯碼)”，IEEETransactions on Information Theory，vol.42，pp.429-445，March1996的文章或在M.Moher的、題目為“Decding via cross entropyminimization(通過(guò)熵最小化的譯碼)”，Proc.IEEE Globecom Conf.，Houston，TX，pp.809-813，Dec.1993的文章中揭示的準(zhǔn)則。
迭代譯碼的原理由C.D等在題目為“Iterative Correction ofIntersymbol InterferenceTurbo-equalization(符號(hào)間干擾的迭代校正快速碼均衡)”，European Trans.Telecomm.，vol.6，No.5，Sept./Oct.，pp.507-511的文章中被更換為均衡。這種迭代均衡方法，也被稱(chēng)為快速均衡，是從以下原理出發(fā)的受符號(hào)間干擾(ISI)影響的信道可被認(rèn)為是等價(jià)于卷積編碼器，因此，信道編碼器、交織器和傳輸信道的級(jí)聯(lián)本身可被認(rèn)為等價(jià)于快速編碼器。
圖2b示意地顯示快速均衡器的結(jié)構(gòu)。假設(shè)在與圖2a所示的發(fā)射機(jī)相同的一側(cè)，數(shù)據(jù)在編碼器201中受到信道編碼，之后在交織器202中被交織，以及在調(diào)制器203中進(jìn)行M進(jìn)制的符號(hào)的變換。數(shù)據(jù)以被信道交織器204交織的符號(hào)塊的形式被發(fā)送。快速均衡器首先包括信道去交織器210，后面跟有Log-MAP型加權(quán)輸出均衡器，提供編碼數(shù)據(jù)的適應(yīng)性強(qiáng)的數(shù)值。這些數(shù)據(jù)在去交織器230中被去交織，之后由帶有加權(quán)輸出的Log-MAP型譯碼器進(jìn)行譯碼。從譯碼器240發(fā)出的適應(yīng)性強(qiáng)的數(shù)值被提交到判決裝置250，提供相應(yīng)的硬判決值。在譯碼器240的輸入端處的加權(quán)值被從輸出值中減去，以便提供外在信息e。在交織后，該外在信息一方面從均衡器220的輸出中被減去，另一方面，在被發(fā)送到均衡器220之前進(jìn)行重新調(diào)制。從接收的符號(hào)和被重新調(diào)制的固有信息，均衡器220進(jìn)行新的先驗(yàn)估值?？焖倬馄饕虼藢?duì)符號(hào)塊實(shí)行預(yù)定數(shù)目的迭代。對(duì)250的輸出的糾錯(cuò)檢驗(yàn)260診斷存在或是不存在錯(cuò)誤，迭代過(guò)程被中斷不再迭代，而不必等待到預(yù)定的數(shù)目niterations。另外該停機(jī)準(zhǔn)則可以關(guān)系到加權(quán)值，正如在上面看到的。
關(guān)于設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于快速編碼和快速均衡可以在同一個(gè)處理器內(nèi)或在被排列成流水線的專(zhuān)用電路中一個(gè)接一個(gè)地實(shí)行迭代，每個(gè)負(fù)責(zé)給定秩數(shù)的迭代。
在快速編碼和快速均衡的情形下，用誤碼率(BER)或分組錯(cuò)誤率(PER)來(lái)表示的性能越好，內(nèi)部交織器(IL)的尺寸N的長(zhǎng)度越大。這是因?yàn)閮?nèi)部交織器的尺寸增加，也就是說(shuō)對(duì)其實(shí)行交織的塊的尺寸增加，改進(jìn)了快速碼的漢明(Hamming)加權(quán)分布和迭代譯碼的效能。該交織增益隨快速碼類(lèi)型而變化。此后，術(shù)語(yǔ)“性能”將與譯碼的數(shù)據(jù)的BER或PER無(wú)差別地使用。
圖3示例地表示圖1a的快速編碼器的交織增益，當(dāng)塊的尺寸N從200改變到1000時(shí)，它的基本編碼器是多項(xiàng)式(13，15)oct的RSC(遞歸系統(tǒng)卷積)編碼器。
當(dāng)信號(hào)-噪聲比(SNR或C/N，代表載波/噪聲)是很低時(shí)，從現(xiàn)有技水平術(shù)得知，高的N數(shù)值可用來(lái)改進(jìn)系統(tǒng)的性能。然而，N的增加有損于接收機(jī)的等待時(shí)間，也就是說(shuō)，在這個(gè)時(shí)間末尾，接收的數(shù)據(jù)塊或符號(hào)塊實(shí)際上是以譯碼的形式可供使用的。這是因?yàn)榻邮諜C(jī)的等待時(shí)間可被寫(xiě)為T(mén)Intency=Trec+NDd.nlterations.....(1)]]>其中Dd是每次迭代的譯碼速率，以及Trec是一段時(shí)間，在這段時(shí)間末尾，尺寸N的塊在接收機(jī)中是以去交織的形式可供使用的。如果在發(fā)射機(jī)處實(shí)施尺寸M的信道交織(M≥N)，則將會(huì)給出Trec＝M/Du，其中Du是有用信息速率。如果不使用信道交織，則接收時(shí)間就將是Trec＝N/Du。
對(duì)于給定的最大等待時(shí)間或設(shè)定的等待時(shí)間以及預(yù)定數(shù)目的迭代，公式(1)使得有可能得出給定最大性能的塊尺寸。
相反，等待時(shí)間的減小可以通過(guò)減小塊的尺寸而達(dá)到，然而，代價(jià)是系統(tǒng)效能的相關(guān)降低。為了回復(fù)到可接受的性能，已經(jīng)知道，可以提高發(fā)射功率，這自然加重系統(tǒng)資源的負(fù)擔(dān)。
本發(fā)明給出的解決方案是通過(guò)使得要進(jìn)行迭代譯碼的編碼數(shù)據(jù)的塊的尺寸最佳化的方法定義的，該方法包括第一步驟，估值用于譯碼正常尺寸的塊的可提供的資源，以及第二步驟，從多個(gè)塊尺寸中間(這些塊尺寸是正常尺寸被大于或等于1的整數(shù)因子的約數(shù)并要求與所述可提供的資源相兼容的平均迭代數(shù)目)，尋求使得有可能得到迭代譯碼的輸出中最低的錯(cuò)誤率的塊尺寸。
可供使用的資源是對(duì)于接收所有的數(shù)據(jù)塊和對(duì)于在所述塊上實(shí)施迭代譯碼可提供的時(shí)間或能量。如果數(shù)據(jù)由信道交織器進(jìn)行交織，所述可供使用的資源可以是時(shí)間或用于得到具有去交織形式的塊的數(shù)據(jù)和用于對(duì)去交織的數(shù)據(jù)塊實(shí)施迭代譯碼可供使用的能量。
有利地，第一步驟也對(duì)于正常的塊尺寸確定與所述可供使用的資源相兼容的最大的迭代數(shù)目。對(duì)于當(dāng)前的塊尺寸和信號(hào)-噪聲比，按照要求的最大錯(cuò)誤率，估值由迭代譯碼必須實(shí)施的最小迭代數(shù)目。
如果所述最大的迭代數(shù)目超過(guò)所述最小的迭代數(shù)目，則不一定實(shí)施第二步驟。
按照一個(gè)實(shí)施例，第二步驟從正常塊尺寸的約數(shù)的塊尺寸中間和從不同的最大的迭代數(shù)目中間來(lái)選擇塊尺寸和與這個(gè)尺寸有關(guān)的最大的最大迭代數(shù)目，給出與所述可供使用的資源相兼容的平均迭代數(shù)目。使得有可能得到在迭代譯碼的輸出中最低的錯(cuò)誤率的最佳尺寸是在所選擇的約數(shù)尺寸中間并對(duì)于相關(guān)的最大迭代數(shù)目找到的。
對(duì)于為給定因子k的約數(shù)的尺寸和給定的最大的迭代數(shù)目，平均的迭代數(shù)目是按照信號(hào)噪聲比作為由迭代譯碼對(duì)于在一系列約數(shù)尺寸的塊中的每個(gè)塊實(shí)施的迭代數(shù)目的平均值被確定的，如果滿足預(yù)定的可靠性準(zhǔn)則，或如果對(duì)于這個(gè)塊的迭代的數(shù)目達(dá)到所述給定的最大迭代數(shù)目，則對(duì)于所述約數(shù)尺寸的塊停止進(jìn)行迭代。
有利地，將對(duì)于不同的約數(shù)尺寸、不同的最大迭代數(shù)目和不同的信號(hào)噪聲比的平均迭代數(shù)目存儲(chǔ)在一個(gè)表中。隨著迭代譯碼的進(jìn)行，該表可被更新。在可應(yīng)用的場(chǎng)合，平均的迭代數(shù)目可以通過(guò)從表上可提供的數(shù)值進(jìn)行內(nèi)插而得到。
按照第一變例，在初始尺寸的塊中的數(shù)據(jù)被編碼為一系列最佳尺寸的子塊以后，通過(guò)迭代譯碼的一系列迭代，這些子塊被逐個(gè)地譯碼，如果滿足預(yù)定的可靠性準(zhǔn)則，或如果迭代的數(shù)目達(dá)到與所述最佳尺寸有關(guān)的最大迭代數(shù)目，則對(duì)于子塊停止進(jìn)行迭代。
按照第二變例，在初始尺寸的塊中的數(shù)據(jù)被編碼為一系列最佳尺寸的子塊以后，通過(guò)對(duì)每個(gè)子塊接連地實(shí)施迭代譯碼的迭代，將這些子塊譯碼，如果滿足預(yù)定的停止準(zhǔn)則，或如果迭代的數(shù)目達(dá)到與所述最佳尺寸有關(guān)的最大迭代數(shù)目，則對(duì)于子塊不執(zhí)行迭代。另外，如果滿足預(yù)定的停止準(zhǔn)則，或如果所述可供使用的資源已用完，則對(duì)于子塊將不執(zhí)行迭代。
本發(fā)明也通過(guò)對(duì)由快速碼編碼器編碼的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行迭代譯碼的、具有用于實(shí)施以上所揭示的最佳化方法的裝置的設(shè)備規(guī)定的，所述裝置提供最佳塊尺寸以及該設(shè)備還包括用于把最佳塊的尺寸信息發(fā)送到快速編碼器的裝置。
本發(fā)明也關(guān)系到編碼/譯碼系統(tǒng)，包括用來(lái)編碼數(shù)據(jù)塊的快速編碼器和如以上規(guī)定的迭代譯碼設(shè)備，用來(lái)譯碼由快速編碼器編碼的數(shù)據(jù)塊，后者包括用于接收所述最佳塊尺寸信息和用于按照所述接收信息修正至少一個(gè)內(nèi)部交織器的尺寸的裝置。
本發(fā)明也關(guān)系到用于編碼數(shù)據(jù)塊的設(shè)備，該設(shè)備具有用于實(shí)施如以上所規(guī)定的最佳化方法的裝置，所述裝置提供最佳塊尺寸以及設(shè)備還包括用于按照所述最佳塊尺寸自適應(yīng)地修正編碼數(shù)據(jù)塊的尺寸的裝置。
最后，本發(fā)明關(guān)系到對(duì)由編碼器編碼的和被調(diào)制的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行快速均衡的設(shè)備，該設(shè)備具有用于實(shí)施以上所規(guī)定的最佳化方法的裝置，所述裝置提供最佳塊尺寸，所述設(shè)備還包括用于把最佳塊尺寸發(fā)送到編碼器的裝置。
發(fā)明的詳細(xì)描述基于本發(fā)明的一般概念利用這樣的事實(shí)在迭代譯碼器中，對(duì)于預(yù)定的最大的迭代數(shù)目n，也被稱(chēng)為設(shè)置數(shù)niterations，數(shù)據(jù)塊可以在進(jìn)行最后迭代以前被整個(gè)地譯碼。例如，如果用于迭代的停止準(zhǔn)則是完備的理想準(zhǔn)則(零BET，也就是說(shuō)，在塊中完全不存在錯(cuò)誤)，則平均的迭代數(shù)目niterations常常小于設(shè)置數(shù)，正如在圖4a上看到的。這個(gè)圖顯示對(duì)于不同的niterations數(shù)值和對(duì)于N＝1000的塊尺寸時(shí)niterations的改變作為信號(hào)噪聲比的函數(shù)。圖4b顯示對(duì)于對(duì)于N＝10000塊尺寸時(shí)的這個(gè)改變。在兩個(gè)例子中，可以看到，對(duì)于給定的最大的迭代數(shù)目，niterations，平均迭代數(shù)目沒(méi)有達(dá)到最大值，當(dāng)信號(hào)噪聲比是很高時(shí)，這更是這種情形。自然，實(shí)際上，沒(méi)有完備的準(zhǔn)則例如通過(guò)CRC測(cè)試到不存在錯(cuò)誤，一旦CRC不再檢測(cè)到錯(cuò)誤，就停止迭代。有關(guān)niterations相對(duì)于niterations改變的結(jié)論無(wú)論如何總是保持正確的。
圖5示意地顯示為得到零BET(所以是PET)所必須的迭代數(shù)目的直方圖。實(shí)際上，由于不可能實(shí)施無(wú)限大數(shù)目的迭代，正如以上看到的，由此得出按照(1)的、與等待時(shí)間和交織器的尺寸相兼容的、設(shè)置的迭代數(shù)目niterations。直方圖的平均值n∞相應(yīng)于無(wú)限大設(shè)置數(shù)。對(duì)于給定的設(shè)置數(shù)，平均niterations被取為曲線的畫(huà)陰影線的面積。
假設(shè)給定設(shè)置的等待時(shí)間T，以及已確定滿足Tlatency≤T的一對(duì)數(shù)值(niterations，N)，其中Tlatency由(1)給定。此后，niterations和Tlatency分別被表示為niterations(1)和Tlatency(1)。
現(xiàn)在假設(shè)塊的尺寸N，從而假設(shè)快速碼編碼器或快速碼均衡器的內(nèi)部交織器的尺寸，被除以非零整數(shù)k。等待時(shí)間Tlatency(k)(在這個(gè)時(shí)間的末尾，減小的尺寸N/k的k個(gè)數(shù)據(jù)塊被譯碼)然后被表示為T(mén)latency(k)=Trec(k)+Σi=1kN/kDd,niterations(i)=Trec(k)+NDd,n-iterations(k)---(2)]]>其中Trec(k)是接收時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間的末尾，尺寸N/k的k個(gè)數(shù)據(jù)塊是在接收機(jī)中可供使用的，其中是以交織的形式可應(yīng)用的。在不存在信道交織時(shí)，這個(gè)接收時(shí)間等于 ，其中N/(k·Du)是尺寸N/k的第一塊的接收時(shí)間，以及δtrec(i)是接收機(jī)必須在第(i-1)塊的譯碼的結(jié)尾與第(i)塊的接收的結(jié)尾之間等待的時(shí)間。因此，這給出 。另一方面，當(dāng)在發(fā)射機(jī)中實(shí)施具有Mk＞N/k的尺寸Mk的信道交織時(shí)，這給出 ，其中δrec(i)是在第(i-1)組的k·Mk/N塊的去交織的結(jié)尾與一方面它們的譯碼以及另一方面第i組的接收的結(jié)尾之間的等待時(shí)間。實(shí)際上，將取Mk＝N，所以 。
niterations(i)是使用預(yù)定的停機(jī)準(zhǔn)則和對(duì)于給定的設(shè)置的迭代數(shù)目時(shí)，由譯碼器對(duì)尺寸N/k的第i塊實(shí)施的迭代數(shù)目niterations(k)。
niterations(k)是在k個(gè)塊的組上作出的平均的迭代數(shù)目。應(yīng)當(dāng)指出，niterations(k)通常取決于對(duì)于塊的尺寸N/k選擇的設(shè)置的號(hào)碼niterations(k)和信號(hào)噪聲比。此后，項(xiàng)(N/k，niterations(k))將被使用于快速碼，作用在尺寸N/k的塊以及借助于每個(gè)塊至多niterations(k)而被譯碼。
首先應(yīng)當(dāng)指出，通常，信道交織的尺寸Mk隨k增加而減小(在廣義上)，所以是k的遞減函數(shù)Trec(k+1)≤Trec(k)是否應(yīng)用信道交織。
還應(yīng)當(dāng)指出，停機(jī)準(zhǔn)則可以容忍預(yù)定的殘余誤碼率。如上所述，可以使用停機(jī)準(zhǔn)則作用在加權(quán)輸出或輸出或外來(lái)信息，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的可靠性門(mén)限值時(shí)，可以觸發(fā)迭代停機(jī)。在所有的情形下，停機(jī)準(zhǔn)則關(guān)系到譯碼的數(shù)據(jù)塊的可靠性，正因?yàn)檫@個(gè)原因，它也被稱(chēng)為可靠性準(zhǔn)則。所使用的停機(jī)準(zhǔn)則被選擇成對(duì)于所有的k的數(shù)值都是相同的。
本發(fā)明是基于這樣的事實(shí)通常有可能找到整數(shù)k和設(shè)置的數(shù)目niterations(k)，以使得約束條件Tlatency(k)≤T滿足時(shí)給出比k＝1時(shí)更好的性能。關(guān)系式Tlatency(k)≤T通常比Tlatency(1)≤T較少約束，因?yàn)樗婕暗狡骄牡鷶?shù)目(niterations(k))，而不是最大的迭代數(shù)目(niterations(1))。
圖6顯示兩種情形之間的比較。迭代由在塊的長(zhǎng)度上延伸的水平線表示。如果在迭代后仍保持有錯(cuò)誤，該線是虛線，否則是實(shí)線。圖的頂部顯示對(duì)尺寸N的塊的迭代譯碼過(guò)程，對(duì)于設(shè)置的數(shù)目niterations(1)＝3，滿足等待時(shí)間約束條件3N/Dd＜T(為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，假設(shè)沒(méi)有信道交織以及接收時(shí)間是零)。迭代過(guò)程在第3次迭代的末尾收斂，以及譯碼的塊具有殘余誤差。該圖的底部顯示當(dāng)塊的尺寸被除以10時(shí)的情形。設(shè)置的數(shù)目niterations(1)被選擇為等于8?？梢钥吹剑瑢?duì)于大多數(shù)的塊，迭代過(guò)程在niterations(10)迭代之前和甚至在niterations(1)之前收斂得很好在本例中，只有塊No.8在第8次迭代的末尾仍舊有錯(cuò)誤。因?yàn)閚iterations(10)＝3，等待時(shí)間的約束條件符合得很好。塊的劃分使得有可能把恒定的等待時(shí)間和計(jì)算資源“集中”在關(guān)鍵塊的迭代上。因此，在判決塊之前，接收機(jī)的性能是具有3次譯碼迭代的、長(zhǎng)度N的快速碼的性能，而在平均后，它是8次譯碼迭代后長(zhǎng)度N/10的快速碼的性能。
圖7顯示當(dāng)塊的長(zhǎng)度(從而是交織器115的長(zhǎng)度)從N＝10,000改變到N＝1000時(shí)和當(dāng)設(shè)置的迭代數(shù)目相關(guān)地從niterations(1)＝3改變到niterations(10)＝8時(shí)，由圖1a的、包含兩個(gè)基本的、多項(xiàng)式(13，15)oct編碼器的快速碼編碼器編碼的快速碼的性能。這個(gè)比較僅僅對(duì)于niterations(10)≤3時(shí)是正確的，這相應(yīng)于C/N＞-0.75dB，正如圖4a上看到的。在圖4b上可以看到，對(duì)于-0.75dB的信號(hào)噪聲比和niterations(1)＝3，平均迭代數(shù)目niterations(1)等于最大值niterations(1)。另一方面，在同樣的條件下，對(duì)于同樣的的信號(hào)噪聲比和niterations(10)＝3，在圖4a上可以看到，平均迭代數(shù)目niterations(10)不同于最大值niterations(10)。只要niterations(10)保持小于3(這是直到niterations(10)＝8的情形)，就可以增加niterations(10)。在圖7上可以看到，對(duì)于C/N≥-0.75dB的范圍，根據(jù)BET和PET來(lái)看，塊的尺寸除以10，由于對(duì)于恒定的等待時(shí)間的最大迭代數(shù)目增加，性能上可以給出很大的改進(jìn)。
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于恒定的等待時(shí)間，把數(shù)據(jù)塊除以因子k使得有可能從長(zhǎng)度N的快速碼(與最大迭代數(shù)目niterations(1)有關(guān))改變到長(zhǎng)度N/k的快速碼(N/k，niterations(k))(與最大迭代數(shù)目niterations(k)有關(guān))。如果為了遵從等待時(shí)間約束條件niterations(k)＝niterations(1)，則niterations(k)＞niterations(1)，這允許把迭代集中在判決塊上。K因子的選擇是按照滿足Tlatency(k)≤T的快速碼(N/k，niterations(k))的性能作出的。事實(shí)上，k的選擇是在交織增益(N/k越小，它越低)與由于交織譯碼(niterations(k)＞niterations(1))得到的好處(k越大，它越大)之間的折衷。
圖8示意地給出按照本發(fā)明的、塊尺寸最佳化的方法的流程圖。810處顯示的發(fā)送使用交織長(zhǎng)度N。在接收方面，在820處從N，以及在821處從計(jì)算資源的估值和/或最大等待時(shí)間T，借助于方程(1)確定設(shè)置的迭代數(shù)目niterations(1)。同樣地，在830處從N和信號(hào)噪聲比，借助于表831確定達(dá)到需要的BET或PET水平所需要的迭代數(shù)目nreq。接著，在840，比較niterations(1)與nreq。如果niterations(1)≥nreq，則塊的尺寸不能被劃分(因?yàn)閷?duì)于相同的性能，這會(huì)導(dǎo)致迭代數(shù)目的增加)，以及最佳化過(guò)程終結(jié)。另一方面，如果niterations(1)＜nreq，則在850處，在表851中，關(guān)于信號(hào)噪聲比，尋找所有的對(duì)(N/k，niterations(k))，其中k≥1，以及N的除數(shù)，以使得Tlatency(k)≤T。然后選擇給出最好的性能(BET，PET)的k的數(shù)值，以及(最大的)相關(guān)的最大迭代數(shù)目niterations(k)，使得有可能滿足Tlatency(k)≤T。在860，測(cè)試所選擇的k的數(shù)值是否大于門(mén)限值kmin，保證實(shí)際迭代數(shù)目的平均。在否定的情形下，不實(shí)行塊的尺寸的劃分(k＝1)。另一方面，在肯定的情形下，因子k在返回信道上被發(fā)送到快速碼編碼器?？焖俅a編碼器調(diào)整塊的尺寸到數(shù)值N/k，從而是它的內(nèi)部交織器的尺寸。
按照本發(fā)明的變例，不實(shí)行測(cè)試840，直接在850處尋找在等待時(shí)間約束條件下給出最好性能的k的數(shù)值和相關(guān)的數(shù)目niterations(k)。因此，確保得到遵循所述約束條件的最好的可能的性能。
在821，借助于專(zhuān)用資源管理算法，或后驗(yàn)，通過(guò)查驗(yàn)對(duì)于塊的尺寸N/k實(shí)施的最大迭代數(shù)目，可以估值資源。
表831和851可以從得到的性能和實(shí)際的迭代數(shù)目被提前或隨后產(chǎn)生。它們也可以在系統(tǒng)繼續(xù)使用時(shí)被提前產(chǎn)生或完成。表上沒(méi)有提供的數(shù)值可以從已有的數(shù)值通過(guò)內(nèi)插進(jìn)行計(jì)算。
自然，在塊尺寸劃分后，系統(tǒng)隨后返回到最大尺寸的塊，或如果資源約束條件(例如等待時(shí)間約束條件)放松或如果業(yè)務(wù)質(zhì)量(QoS)不再需要最佳性能，甚至回到初始的塊尺寸。
按照本發(fā)明的第二實(shí)施例，塊的尺寸最佳化的過(guò)程在發(fā)送方面實(shí)施，系統(tǒng)在接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間沒(méi)有返回信道。算法不包括接收機(jī)資源的估值，但對(duì)于給定的類(lèi)型的應(yīng)用項(xiàng)決定改進(jìn)錯(cuò)誤率(BET，PET)，而不增加接收機(jī)的等待時(shí)間。
當(dāng)塊的尺寸N被除以因子k時(shí)，迭代過(guò)程可以以兩個(gè)可能的方式實(shí)施。
按照第一變例，對(duì)于k個(gè)塊的每個(gè)塊，實(shí)施第一次譯碼迭代，然后在第一迭代后對(duì)于具有剩余錯(cuò)誤的塊實(shí)施第二次譯碼迭代，等等，直至最大迭代數(shù)目達(dá)到為止，或更好地，直至分配給用于k個(gè)塊的譯碼的可供使用的資源或時(shí)間用完為止。在每次過(guò)程，具有剩余的錯(cuò)誤的塊由停機(jī)準(zhǔn)則被識(shí)別。這樣，可以確信，可供使用的資源和分配的時(shí)間以最佳的方式被使用，以及避免在譯碼一個(gè)塊時(shí)“拖延”太長(zhǎng)，如果k不是足夠大以確保迭代數(shù)目的足夠的平均，它會(huì)有損于以后的塊。
在圖6的例子的情形下，這個(gè)變例的實(shí)施將是如下1.對(duì)于塊1到10迭代#12.對(duì)于塊1到10迭代#2-＞塊1，2，5，6，10正確3.對(duì)于塊3，4，7，8，9迭代#3-＞塊3，4，7，9正確4.對(duì)于塊8迭代#45.對(duì)于塊8迭代#56.對(duì)于塊8迭代#67.對(duì)于塊8迭代#78.對(duì)于塊8迭代#8當(dāng)信道交織時(shí)間Tilc是固定時(shí)或當(dāng)k很小時(shí)，這個(gè)第一譯碼變例是有利的。這是因?yàn)樵诘谝环N情形下在能夠譯碼一個(gè)塊之前必須等待時(shí)間長(zhǎng)度Tilc，以及在第二種情形下，它使得有可能補(bǔ)救任何平均缺陷。
按照第二變例，k＝10塊的每個(gè)塊順序地被譯碼。在最大niterations(10)＝8時(shí)，使用停止準(zhǔn)則對(duì)每個(gè)塊順序地實(shí)施譯碼迭代，以便在所有的k個(gè)塊上進(jìn)行平均，理想地達(dá)到每個(gè)塊niterations(10)＝3。
在圖6的例子的情形下，這個(gè)變例的實(shí)施將是如下1.對(duì)于塊1迭代1到22.對(duì)于塊2迭代1到23.對(duì)于塊3迭代1到34.對(duì)于塊4迭代1到35.對(duì)于塊5迭代1到2
6.對(duì)于塊6迭代1到27.對(duì)于塊7迭代1到38.對(duì)于塊8迭代1到niterations(10)＝49.對(duì)于塊9迭代1到310.對(duì)于塊10迭代1到2當(dāng)信道交織時(shí)間Tilc是不固定時(shí)或當(dāng)k很大時(shí)，這個(gè)第二譯碼變例是有利的。這是因?yàn)樵谌绻麜r(shí)間Tilc是不固定的，則它可被減小到相應(yīng)于對(duì)k’＜k個(gè)接連的尺寸k/N的塊的交織的數(shù)值，這可能以性能損失為代價(jià)。結(jié)果，由(2)式給出的等待時(shí)間Tlatency(k)也減小。等待時(shí)間的這種好處，通過(guò)增加對(duì)于k個(gè)塊的每個(gè)塊的最大迭代數(shù)目，可被轉(zhuǎn)換成性能好處。
必須指出，至今為止主要處理的等待時(shí)間約束條件只是對(duì)于實(shí)施迭代譯碼遵循的資源約束條件的一個(gè)例子。資源也意味著由處理器耗費(fèi)的能量。如果迭代譯碼由快速處理器進(jìn)行處理，這顯然是這種情形在這種情形下，比起計(jì)算時(shí)間本身，約束條件更多地關(guān)系到要執(zhí)行的運(yùn)行數(shù)目，所以關(guān)系到所耗費(fèi)的能量。更一般地，資源將意味著易于被用于實(shí)施迭代譯碼的計(jì)算裝置耗費(fèi)的附加物理量，或這樣的物理量的組合。
另外，雖然本發(fā)明的描述是按資源約束條件下快速碼編碼塊的尺寸的最佳化過(guò)程來(lái)說(shuō)明的，但它同樣地也應(yīng)用于在資源約束條件下快速碼均衡塊的尺寸最佳化過(guò)程，這個(gè)最佳化可以在快速碼均衡器中(第一實(shí)施例)或是在發(fā)射機(jī)中(第二實(shí)施例)實(shí)行。
權(quán)利要求
1.一種使得要進(jìn)行迭代譯碼的編碼數(shù)據(jù)的塊的尺寸最佳化的方法，其特征在于，該方法包括第一步驟，估算對(duì)于正常尺寸(N)塊的譯碼可提供的資源(T)，以及第二步驟，從多個(gè)塊尺寸(N/k)中間(這些塊尺寸是正常尺寸被大于或等于1的整數(shù)因子(k)的約數(shù)并要求與所述可提供的資源相兼容的平均迭代數(shù)目(niterations(k)))，尋求使得有可能得到該迭代譯碼的輸出中最低的錯(cuò)誤率的塊尺寸。
2.按照權(quán)利要求1的最佳化方法，其特征在于，所述可供使用的資源是用于接收所有的數(shù)據(jù)塊和用于對(duì)所述塊實(shí)施迭代譯碼的可供的時(shí)間或能量。
3.按照權(quán)利要求1的最佳化方法，其特征在于，如果數(shù)據(jù)由信道交織器交織，所述可供使用的資源是用于得到具有去交織形式的塊數(shù)據(jù)和用于對(duì)去交織數(shù)據(jù)塊實(shí)施迭代譯碼可供使用的時(shí)間或能量。
4.按照權(quán)利要求1到3的最佳化方法，其特征在于，第一步驟也對(duì)于當(dāng)前的塊尺寸確定與所述可供使用的資源相兼容的最大的迭代數(shù)目(niterations(1))。
5.按照權(quán)利要求4的最佳化方法，其特征在于，對(duì)于正常的塊尺寸和信號(hào)-噪聲比，作為要求的最大錯(cuò)誤率的函數(shù)，估算由迭代譯碼必須實(shí)施的最小迭代數(shù)目(nreq)。
6.按照權(quán)利要求5的最佳化方法，其特征在于，只有在所述最大的迭代數(shù)目超過(guò)所述最小的迭代數(shù)目時(shí)，才實(shí)施第二步驟。
7.按照前面的權(quán)利要求的任一項(xiàng)的最佳化方法，其特征在于，該第二步驟在為正常尺寸的約數(shù)的塊尺寸(N/K)中，在不同的最大迭代數(shù)目中，選擇塊尺寸和與這個(gè)尺寸相關(guān)的最大的迭代數(shù)目(niterations(k))，給出一個(gè)與所述可利用資源相兼容的平均迭代數(shù)目(niterations(k))。
8.按照權(quán)利要求7的最佳化方法，其特征在于，使得有可能得到在迭代譯碼的輸出中最低的錯(cuò)誤率的最佳尺寸是在所選擇的約數(shù)尺寸中間并對(duì)于相關(guān)的最大迭代數(shù)目找到的。
9.按照權(quán)利要求7或8的最佳化方法，其特征在于，對(duì)于為因子k的約數(shù)的給定尺寸和給定的最大迭代數(shù)目，平均的迭代數(shù)目是按照信號(hào)噪聲比作為由迭代譯碼對(duì)于在一系列約數(shù)尺寸的塊中的每個(gè)塊實(shí)施的迭代數(shù)目的平均值被確定的，如果滿足預(yù)定的可靠性準(zhǔn)則，或如果對(duì)于這個(gè)決的迭代的數(shù)目達(dá)到所述給定的最大迭代數(shù)目，則對(duì)于所述約數(shù)尺寸的塊停止進(jìn)行迭代。
10.按照權(quán)利要求9的最佳化方法，其特征在于，將不同的約數(shù)尺寸、不同的最大迭代數(shù)目和不同的信號(hào)噪聲比的平均迭代數(shù)目存儲(chǔ)在一個(gè)表中。
11.按照權(quán)利要求10的最佳化方法，其特征在于，隨著迭代譯碼的進(jìn)行，該表被更新。
12.按照權(quán)利要求9或10的最佳化方法，其特征在于，平均的迭代數(shù)目可以通過(guò)從表上可提供的數(shù)值進(jìn)行內(nèi)插而得到。
13.用于迭代譯碼編碼數(shù)據(jù)塊的方法，這些塊具有初始的尺寸，其特征在于最佳塊尺寸是按照權(quán)利要求7到12的任一項(xiàng)的方法確定的；并將初始尺寸塊中的數(shù)據(jù)編碼為一系列最佳尺寸的子塊，通過(guò)迭代譯碼的一系列迭代，這些子塊被逐個(gè)地譯碼，如果滿足預(yù)定的可靠性準(zhǔn)則，或如果迭代的數(shù)目達(dá)到與所述最佳尺寸相關(guān)的最大迭代數(shù)目，則對(duì)于子塊停止進(jìn)行迭代。
14.用于迭代譯碼編碼數(shù)據(jù)塊的方法，這些塊具有初始的尺寸，其特征在于最佳塊尺寸是按照權(quán)利要求7到12的任一項(xiàng)的方法確定的；并將初始尺寸的塊中的數(shù)據(jù)編碼為一系列最佳尺寸的子塊，通過(guò)對(duì)每個(gè)子塊接連地實(shí)施迭代譯碼的迭代，將這些子塊譯碼，如果滿足預(yù)定的停止準(zhǔn)則，或如果迭代的數(shù)目達(dá)到與所述最佳尺寸相關(guān)的最大迭代數(shù)目，則對(duì)于子塊不執(zhí)行迭代。
15.用于迭代譯碼編碼數(shù)據(jù)塊的方法，這些塊具有初始的尺寸，其特征在于最佳塊尺寸是按照權(quán)利要求7到12的任一項(xiàng)的方法確定的；并將初始尺寸的塊中的數(shù)據(jù)編碼為一系列最佳尺寸的子塊，通過(guò)對(duì)每個(gè)子塊接連地實(shí)施迭代譯碼的迭代，將這些子塊譯碼，如果滿足預(yù)定的停止準(zhǔn)則，或如果所述可供使用的資源已用完，則對(duì)于子塊不執(zhí)行迭代。
16.一種用于對(duì)由快速編碼器編碼的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行迭代譯碼的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備具有用于實(shí)施按照權(quán)利要求1到15的任一項(xiàng)的最佳化方法的裝置，所述裝置提供最佳塊尺寸，該設(shè)備還包括用于把最佳塊尺寸信息發(fā)送到快速編碼器的裝置。
17.一種編碼/譯碼系統(tǒng)，包括用來(lái)編碼數(shù)據(jù)塊的快速編碼器，和按照權(quán)利要求16的、用來(lái)譯碼由快速編碼器編碼的數(shù)據(jù)塊的迭代譯碼設(shè)備，后者包括用于接收所述最佳塊尺寸信息和用于按照所述接收到的信息修正至少一個(gè)內(nèi)部交織器尺寸的裝置。
18.一種用于編碼數(shù)據(jù)塊的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備具有用于實(shí)施按照權(quán)利要求1到15的任一項(xiàng)的最佳化方法的裝置，所述裝置提供最佳塊尺寸，該設(shè)備還包括用于按照所述最佳塊尺寸自適應(yīng)地修正編碼數(shù)據(jù)的塊尺寸的裝置。
19.用于快速均衡由編碼器編碼的和被調(diào)制的數(shù)據(jù)塊的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備具有用于實(shí)施按照權(quán)利要求1到15的任一項(xiàng)的最佳化方法的裝置，所述裝置提供最佳塊尺寸，該設(shè)備還包括用于把最佳塊尺寸信息發(fā)送到編碼器的裝置。
全文摘要
使得要進(jìn)行迭代譯碼的編碼數(shù)據(jù)的塊的尺寸最佳化的方法,該方法包括第一步驟,估值用于譯碼正常尺寸(N)的塊的可提供的資源(T),以及第二步驟,從多個(gè)塊尺寸(N/k)中間(這些塊尺寸是正常尺寸被大于或等于1的整數(shù)因子(k)的約數(shù)并要求與所述可提供的資源相兼容的平均迭代數(shù)目(n
文檔編號(hào)H04B3/06GK1375948SQ0210747
公開(kāi)日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2002年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月19日
發(fā)明者A·古伊古恩 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社