[发明专利]利用线性同余序列的turbo码交织器

说明书

                          发明背景

I.发明领域

本发明一般涉及通信系统的编码领域，尤其涉及turbo编码器的交织器。

II.现有技术的描述

数字数据的传输固有地易于受干扰，这会把差错引入到被传输的数据中。已经提出各种差错检测方案，尽可能可靠地确定差错是否已经引入到被传输的数据中。例如，通常以分组发送数据并在每个分组中增加一个循环冗余校验(CRC)字段，例如16位的长度，它载有分组的数据的校验和。当接收机接收数据时，接收机计算接收到的数据上的相同校验和并验证计算的结果是否与CRC字段中的校验和相同。

当被发送的数据不是在线使用时，当检测到差错时可以请求重新发送有差错的数据。然而，当发送是在线进行时，例如在电话线、蜂窝电话、远程视频系统等上进行时，不可能请求重新发送。

卷积码已经被引入以允许数字数据的接收机即使在发送期间已经发生差错时也能够正确地确定被发送的数据。卷积码把冗余引入到被发送的数据中并把被发送的数据打包在分组中，其中每一位的值依赖于序列中的前面几位。因此，当差错发生时，接收机通过追溯收到数据中的可能序列仍然能够推导出原始数据。

为了进一步改进发送信道的性能，有些编码方案包括了交织器，它将编码期间分组中的位的次序混合。因此，当干扰毁坏发送期间某些相邻位时，干扰的影响在整个原始分组上被分散，通过解码过程能够更容易地被克服。其他的改进可能包括多分量编码，它以并联或串联对分组编码一次以上。例如，现有技术已知采用差错校正方法，该方法以并联方式使用至少两个卷积码。这种并联编码常常称为turbo编码。

对于多分量代码，最佳的解码常常是一项十分复杂的任务，可能需要相当长的时间周期，对于在线解码通常是不能提供的。已经发展了迭代解码技术，以克服这个问题。不是立即确定收到的位是0还是1，接收机每个位指定多级尺度上的一个值，代表该位是1的几率。常用标尺(称为对数似然比(LLR)几率)用某些范围内的整数代表每个位，例如{-32，31}。31的值表明被发送的位0具有很高几率，-32的值表明被发送的位1具有很高几率。0的值表示该逻值位值是不确定的。

把多级尺度上所代表的数据称为“软数据”，迭代解码通常软进/软出，即解码过程接收对应于位值的几率的一个输入序列并提供输出校正的几率，考虑了代码的约束。通常，执行迭代解码的解码器使用来自以前多个迭代的软数据对接收机读出的软数据进行解码。在多分量代码的迭代解码中，解码器使用来自对一个代码的解码的结果来改进对第二个代码的解码。当使用并行解码器时，正如在turbo编码中一样，为此可以方便地并行使用两个相应的解码器。对于多次迭代进行这种迭代解码，直至相信软数据接近于代表被发送的数据为止。把具有表示它们接近于1的几率的这些位(例如，在上述尺度上的0与31之间)指定为二进制0，把其余到位指定为二进制1。

“turbo编码”代表在前向纠错(FEC)方面的重要进展。存在许多种turbo编码，但是最常见的turbo编码采用多个被被交织步骤分开的解码步骤，与迭代解码的使用相结合。这种组合对通信系统中的噪声容限提供了以前不能提供的性能。即，turbo编码允许在利用现有的前向纠错技术以前是不能接受的每位能量与单位噪声功率谱密度之比(Eb/No)的电平上进行通信。

许多通信系统使用前向纠错技术，因此得益于turbo编码的使用。例如，turbo码能够改善无线卫星链路的性能，其中卫星的有限的下行链路发送功率使接收机系统能够在低Eb/No电平上工作。

例如，诸如数字蜂窝和PCS电话系统的数字无线电信系统也使用前向纠错。例如，通信工业协会已经发布空中接口标准TIA/EIA临时标准95，以及其派生标准，例如IS-95B(以下共同地称为IS-95)，它定义数字无线通信系统使用卷积编码来提供编码增益从而增大系统的容量。美国专利5,103,459中描述了基本上按照使用IS-95标准处理射频信号的系统和方法，该专利转让给本发明的受让人，这里通过参考被全部引入。