[发明专利]用于有记忆信道的认知差错控制编码

说明书

背景

基于传播与计算机间的通信相关联的无线信号的环境的状况，这些无线信号会受到中断。环境中的诸如建筑物以及山脉之类的障碍会导致中断。来自其他设备的其他信号以及来自机器的噪声及其他电磁干扰源也会导致中断。信号中断可能导致在由信号携带的数据中引入差错。

已经提出了用于标识数据损坏甚至允许在尽管发生数据损坏的情况下仍能进行有效通信的技术。差错控制编码(ECC)就是一种这样的技术。在差错控制编码中，在传输之前根据选定的差错控制码，将数据编码为码元。每一个ECC都具有其自己的定义有效码元的结构规则。只有在信号中作为有效码元的有限集合来传输数据才可使信号的接收机在解码过程中当接收到的数据不匹配有效码元时标识发生了差错。然后，接收机可以通过将损坏的数据与有效码元匹配，以高似然率确定实际传输的数据，该实际传输的数据可被解码以输出原始数据。在一个简单的ECC结构规则中，可以作为三个冗余比特来传输要传输的单一数据比特：0变为000，1变为111。当接收机接收比特时，可以判断接收到的比特是否定义有效码元；根据此示例结构规则，101将是无效码元。然后，接收机可以将无效码元与最类似的有效码元匹配，或在给定接收到的码元的情况下，以其他方式确定最有可能传输的码元。在此情况下，可以将无效码元101与有效码元111匹配，并将码元解码为1。

差错控制码通常以它们的差错控制率来表示，这是指出与每一个传输的比特相关联的数据比特数的分数。上文所描述的示例性ECC被认为是1/3ECC：对于每一个1数据比特，传输3个比特。如果对于每一个数据比特传输的比特越多，则ECC可以纠正的差错越多，该码被说成具有越高差错控制率，尽管该率可以表示为更小比率。差错控制率还可被描述为ECC的“强度”的指示，因为越强的ECC(越高的差错控制率)可以纠正越多差错。

包括发射机和接收机的常规无线通信系统，可具有一个或多个预先选定的差错控制码，这些差错控制码可以用来传输数据。如果系统具有多个ECC可用，则它可以根据信道中的状况，并基于来自接收机的关于由接收机检测到的差错的反馈，在这些ECC之间进行切换。由于ECC通过在传输中添加冗余比特来降低传输的数据量，因此，通常选择对于环境的状况将提供可接受的纠错水平的可用“最弱”ECC—带有最低数量冗余比特以及由此具有并且最低纠错能力的ECC。随着检测到状况变化以及更多差错，可选择更强的可用ECC。对发射机可用的ECC是在进行通信之前预先提供给无线电装置的。

在某些情况下，可以使用组合了两个单独的ECC的级联码。在级联码中，可以使用第一ECC来编码数据，然后使用第二ECC来再次编码已编码的数据。也可以在两个码之间使用交织，以便在编码为第二ECC之前，将来自从第一ECC输出的多个码元的比特分成新码元。

取决于中断的原因，在信号中编码的比特中的差错可以显现为是随机的，或可能以某种方式相关联。如果差错是相关联的以使一差错的出现表明，在稍后的时间另一差错可能会发生，则称信道具有“记忆”。

可能由于任意数量的原因而存在记忆。例如，许多环境在接收机中会产生称为“多路径衰落”的现象。当发射机向接收机广播信号时，取决于路径的长度，信号可能经由多个路径并多次到达接收机。这些路径中的一个路径可能是到接收机的直接路径，而信号可能第一次到达接收机。第二路径可包括从建筑物、山脉、大气层或其他障碍的反射。反射的信号可能传播较长距离，再次到达接收机。在多路径衰落中，经由第二路径接收到的第二信号可能干扰经由第一路径接收到的第一信号，从而在第一信号中导致差错。第二信号是否导致干扰取决于发射机、接收机、以及反射信号的障碍的相对位置。当存在导致干扰的状况时，它们可能会持续一段时间。在该时间段期间，可能发生差错的聚集或突发。

概述

申请人已经认识到，在许多计算环境中，可以基于检测出的差错，在修改差错控制率的常规差错控制编码方法中作出改善。相反地，计算机可以基于感测信道中的记忆，选择在信道中使用的差错控制码。在某些实施例中，可以在不同差错控制码之间进行选择，其中一些差错控制码提供在带有记忆的信道中通信的较高概率。