[发明专利]多级时间分集式编码

说明书

本发明涉及例如在无线或蜂窝环境中有用的多级编码调制。

在网格编码调制(“TCM”)方法中，将网格编码和调制两者组合在一起，使产生的许多个信息比特由码元来代表，该码元调制到载波上通过通信信道传输。码元是从预定的码元星座图上得到的，星座图则被划分成许多子集。首先选择出用以代表诸信息比特的具体码元，将这些信息比特的一部分提供给一个网格编码器。编码器的输出用来选择星座图的一个子集。然后，其余的所谓未编码的信息比特用于从选择出的子集中选择该具体的码元。

特别是，在接收到这些信息比特的一部分后，只有有限个状态的网格编码器将从当前状态转移到下一状态，从而产生出标识一个子集的比特。一个网格编码器可采用的状态数目直接影响接收机中恢复出所传输信号时的计算量。因此可以说，编码中状态数目越多，编码越是复杂。

网格编码器的一个特性在于，只容许存在一定的编码器状态转移。结果，只是一定序列的子集容许在编码中发生，它们称为有效的子集序列。于是，进一步的结果是，只是从那些子集中得到的一定的码元序列才容许在编码中发生，它们称为有效的码元序列。任一给定的TCM方法的误码性能部分地决定于其所谓的最小距离。这是指任何两个有效码元序列之间距离的最小值，而该距离由两个序列的每一相应的码元对之间距离的平方和的平方根给出。

特别是，一个N维的TCM方法中利用了从一个N维星座图上得到的N维码元。N维星座图典型地包含有许多低维数星座图成分的级联，因此，每一N维码元是由许多低维数信号点组成的，这些信号点在各自的信令期间传输。将N维星座图划分成N维的子集，划分中典型地基于使低维数星座图成分划分成诸低维数信号点的子集。每个N维子集可以由几个低维数信号点子集的级联组成。上面所述的结果，使网格编码器只容许有一定的有效N维子集序列，这事实意味着，上述低维数信号点子集中仅仅一定的序列是有效的。类似地，网格编码器只容许有一定的有效N维码元序列，这事实意味着，上述低维数信号点中仅仅一定的序列是有效的。典型地，诸信号点为二维(2D)的信号点。

TCM方法又可由所谓的时间分集的一种确定级数来表征。这个参数等于在任何两个有效信号点序列之间具有不相同的信号点的信号点位置之最小数目。例如，如果编码方案中的时间分集为“2”，则对于给定的任两个有效信号点序列来说，信号点不相同的信号点位置之数目至少等于2。时间分集为“2”或更多时例如有利于在无线环境中应用。无线环境通常可由所谓的衰落信道来表征，也就是说，此类信道中信号幅度会变得颇小，难以运载有关的传输信号中的有用信息。尽管如此，当时间分集至少为“2”时，在存在深度的衰落下仍有可能恢复出传输的信号。

在设计一种具体的TCM方案中，取决于设计准则，许多参数互相之间可以折衷地兼顾。其中，最为重要的是带宽效率(这是指每个码元所代表的信息比特数目)，以及上面提到的三个参数-编码复杂性，编码的最小距离，和编码的时间分集级。

因此，顾及这样一种编码方案情况，它具有可以接受的带宽效率、编码复杂性和最小距离，但对于无线通信应用来说不具有所希望的时间分集级。增加时间分集级数的一种方法是采用十分精细的星座图划分，因而编码器具有更多的状态数。然而，如上面所这，这将导致译码器复杂性增大。它也可能减小最小距离。另一种可能的方法是增加时间分集，但它涉及每个子集中码元数目减少至较少的数目，由之减低了星座图中总的码元数目。并且，这会减少由每个码元代表的上述未编码比特数目，因而降低了带宽效率。

本发明提供出增加的时间分集，它只是牺牲一点一个或几个其它的性能参数。实施本发明原理的编码方法是所谓的多级编码调制方法，这是在本技术领域内普遍知道的一种类型，由所谓的第一级编码和所谓的第二级编码组成，每个编码中接收输入数据流中各别的数据部分。第一级编码中它本身并不以所希望的时间分集级数提供出总体的编码。然而，按照本发明，第二级编码这样选择，使总体的编码确实显现出了所希望的时间分集级数。

优选实施例中，第一级编码是N维的网格编码，N＞2，它标识出信号点子集的序列，将所标识的信号点子集中诸信号点选择出来作为第二级编码的一个函数。第一级编码中标识出的信号点子集序列内每个不同的对之间至少有M个子集位置不相同，这里M是所希望的时间分集的级数，M＞1。第二级编码中确保自同一信号点子集序列内得到的每个不同的有效信号点序列对之间至少有M个信号点位置不相同。这保证了总的多级编码调制方法具有时间分集数M。