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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Vor-Dekoder, der auf
einen Turbodekoder angewendet wird, und genauer auf einen Vor-Dekoder zur
Wiederherstellung von punktierten Abschnitten von Turbocodes, die
mit punktierten Paritätsbits transferiert
werden, und Bereitstellung der wiederhergestellten Turbocodes zu
dem Turbodekoder.
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Im
allgemeinen werden in drahtlosen digitalen Kommunikationen Verfahren
zum Hinzufügen von
Fehlerkorrekturcodes in einem Sender und Korrigieren von Fehlern
in einem Dekoder eingesetzt, um Fehler in Kanälen zu korrigieren. Der Turbocode wird
als eines der fehler-korrigierbaren Kodierungsverfahren verwendet.
Der Turbocode wurde in dem an die Vereinigten Staaten gebundenen
CDMA2000 und in dem an Europa gebundenen W-CDMA für Kanäle gewählt, die
hohe Datenraten erfordern. Es ist bekannt, dass sich der Turbocode
nahezu der Shannon-Grenze
annähert,
die der theoretische Grenzwert ist, durch Durchführen iterativer Dekodierung selbst
bei geringer Signalempfangsleistung. Es gibt das Verfahren Soft-Ausgabe
Viterbi Algorithmus (SOVA, Soft-Output Viterbi Algorithm) und das
Verfahren Maximum A Posteriori (MAP) für das Dekodierungsverfahren
des Turbocodes, und es ist bekannt, dass das MAP-Verfahren eine
ungefähr
0,38dB höhere Kodierungsverstärkung in
der Umgebung additiven weißen
Gauss'schen Rauschens
(AWGN, Additive White Gausian Noise) mit einer besseren Kanalumgebung,
und eine ungefähr
3dB höhere
Kodierungsverstärkung
in der Rayleigh-Schwundumgebung mit einer schlechteren Kanalumgebung
hat, als es das SOVA-Verfahren hat. Sogar in dem gleichen MAP-Dekodierungsverfahren
wird ferner eine höhere Kodierungsverstärkung mit
einer verschlechterten Bandeffizienzrate bei einer Coderate R =
1/3 als bei einer Coderate R = 1/2 erhalten. Deshalb wird in vielen
Fällen
Kodierung bei der Coderate R = 1/2 mit Punktierung in dem Zustand
der Coderate R = 1/3 ausgeführt.
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Eine
beispielhafte Offenbarung auf dem Gebiet von Turbodekodierung wird
als Halter S et al: "Reconfigurable
signal processor for channel coding & decoding in low snr wireless communications" IEEE WORKSHOP ON
SIGNAL PROCESSING SYSTEMS, SIPS, DESIGN AND IMPLEMENTATION, Oktober
1998 (8.10.1998), Seiten 260–274, XP002124485
veröffentlicht.
Dieser Artikel offenbart einen Turbodekoder in einem neu konfigurierbaren Prozessor,
der Gleitfensteralgorithmen verwendet, um Speicheranforderungen
zu reduzieren. Schlüsselsystemparameter
können über Software
konfiguriert werden. Der Dekoder inkorporiert getrennte Soft-Eingabe-,
Soft-Ausgabe-Dekoder für
jeden der Bestandteilfaltungscodes, die zusammen arbeiten. 2 dieser
Literaturstelle zeigt eine Depunktierungseinheit vor dem Turbodekoder.
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1 ist
eine Ansicht zum Zeigen eines Turbokodierers zum Generieren von
Turbocodes, der die Coderate R = 1/3 hat. Der Turbokodierer wird
mit zwei parallel-verketteten rekursiven systematischen Faltungs-
(RSC, recursive systematic convolutional) Blöcken RSC1 und RSC2 und einer
Mischungsvorrichtung (interleaver) gebildet. Eine Informationsbitsequenz
dk wird zu dem ersten RSC-Block RSC1 eingegeben,
und der RSC-Block RSC1 generiert einen ersten Paritätsbitstrom
Y1k. Zur gleichen Zeit wird die Informationsbitsequenz
dk in die Mischungsvorrichtung eingegeben und dann durch eine Rahmeneinheit
gespeichert. Die Informationsbitsequenz dk, die
zu der Mischungsvorrichtung eingegeben wird, wird durch die Mischungsvorrichtung
verschachtelt, und die verschachtelte In formationsbitsequenz dk' wird
zu dem zweiten RSC-Block RSC2 eingegeben. Der RSC-Block RSC2 generiert
einen zweiten Paritätsbitstrom
Y2k.
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Xk, Informationsbitstrom dk, der eingegeben wird,
wie er ist, wird den ersten und zweiten Bitströmen Y1k und
Y2k beigefügt, sodass ein Turbocode von der
Symbolsequenz X1, Y11,
Y21, X2, Y22, X3, Y13, Y23, ... generiert
wird, und in dieser Situation wird die Coderate R = 1/3. Hier wird
allgemein das Paritätsbit
Yk punktiert, um die Übertragungseffizienz zu steigern, und
wie die allgemeinen Fälle
wird, falls Punktierung gemacht wird, R = 1/2 gemäß einem
Verfahren abwechselnder Punktierung jeweiliger Ströme der Paritätsbits zu
sein, die Symbolsequenz wie X1, Y11, X2, Y22, ... XN–1,
Y1N–1,
XN, Y2N (hier ist
N eine gerade Zahl). Die Symbolsequenz wird mit der binären Phasen-Umtastung
(BPSK, binary phase shift keying) moduliert, um zu Kanälen transferiert
zu werden. Die Symbolsequenz von 1 und 0 wird nämlich zu den Transfersymbolen
von +1 und –1
geändert,
um zu Kanälen übertragen
zu werden.
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Verschiedenes
Rauschen werden den Transfersymbolen hinzugefügt, die durch die Kanäle empfangen
werden, was in mathematischen Formeln wie nachstehend ausgedrückt werden
kann: xk = (2Xk – 1)
+ Pk Yk =
(2Yk – 1)
+ Qk
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Hier
sind Xk und xk ein
transferierter Datenbitstrom bzw. ein empfangener Datensymbolstrom,
und Yk und yk sind
transferierte Paritätsbitströme bzw. empfangene
Paritätssymbolströme, und
Pk und Qk sind Rauschen,
die voneinander unabhängig
sind.
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Ein
allgemeines Blockdiagramm des Turbodekoders, der das MAP-Verfahren verwendet,
wie in 2 gezeigt, kann als eine Form von zwei seriell-verketteten
Dekodern Dec1 und Dec2 gezeigt werden. Das Prinzip eines derartigen
Turbodekoders wird wie folgt beschrieben.
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Eine
empfangene Symbolsequenz eines Rahmens ist RN 1, ausgedrückt durch RN 1 = (R1,...,
Rk,..., RN)
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Hier
ist RN 1 = (xk, Yk), die empfangene
Symbole im Zeitpunkt k sind.
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Ein
Wahrscheinlichkeitsverhältnis λk bezogen
auf die RN 1, die
zu dekodieren ist, wird durch λk =
P(dk = 1 | RN 1)/(P(dk = 0 | RN 1)definiert.
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Hier
ist i = 0,1, und P(dk = i | RN 1) ist eine a Posteriori Wahrscheinlichkeit
(APP) des Informationsbits dk. Das MAP-Verfahren ist ein Verfahren zum Auswählen des
Informationsbits dk, damit die APP maximiert ist.
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Der
erste Dekoder Dec1 generiert extrinsische Information des Informationsbits
dk mit einem A Priori Verhältnis La(dk) des Informationsbits
dk, einem Wert L(xk)
für ein
empfangenes Informationssymbol und einem Wert L(y1k)
für ein
empfangenes Symbol einer Parität
durch den ersten Kodierer RSC1. Das La(dk) des ersten Dekoders Dec1 wird 0 in der
ersten Iteration, was wegen log 1 = 0 so ist, wenn in der Log-Domäne kalkuliert,
da der Wert von dk mit 1 und 0 gebildet wird, und die Merkmalswahrscheinlichkeit (Priori
Probability) von 1 und die Merkmalswahrscheinlichkeit von 0 gleichermaßen als
1/2 angenommen werden können,
und der Wert (1/2)/(1/2) gleich 1 ist. Die L(xk)
und L(yk) werden Werte, die aus Multiplikation
der Werte von xk und y1k mit
einer Kanalzuverlässigkeit
Lc erhalten werden. Mit derartigen Eingabewerten
besteht eine Ausgabe L1(dk)
des ersten Dekoders Dec1 aus einer Kombination
von Termen, die in der folgenden Formel gezeigt werden: L1 (dk)
= La (dk) + L (xk) + Le1 (dk)wobei die Terme von La(dk) und L(xk) die
Terme sind, die als Eingaben empfangen werden, und falls diese Terme
von einer Ausgabe eliminiert werden, wird extrinsische Information,
die durch den ersten Dekoder Dec1 erzeugt wird, Le1(dk). Diese Terme sind auf jedes dk bezogen
und werden als das a priori Verhältnis
von Informationsbits in dem zweiten Dekoder Dec2 genutzt.
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Angesichts
einer Eingabe des zweiten Dekoders Dec2 während der ersten Iteration
wird das a priori Verhältnis
La(dk) des Informationsbits
(dk) das Le1(dk), erhalten von dem ersten Dekoder Dec1,
und der Wert L(xk) für ein empfangenes Informationssymbol
und der Wert L(y2k) für ein empfangenes Symbol einer
Parität
durch den zweiten RSC-Block RSC2 werden zu dem zweiten Dekoder Dec2
eingegeben. Da das empfangene Paritätssymbol ein Wert ist, der in
einem verschachtelten Zustand in dem Sender erhalten wird, werden
hier der Informationssymbolwert L(xk) und
die extrinsische Information Le1(dk) des ersten Dekoders Dec1, verwendet für einen
a priori Verhältniswert,
nach Verschachtelung eingegeben. Eine Ausgabe L2(dk) des zweiten Dekoders Dec2 wird mit einer
Kombination von Termen gebildet, wie in einer folgenden Formel gezeigt.
Es ist nämlich L2(dk)
= La(dk) (= Le1(dk)) + L(xk')
+ Le2(dk), wobei
Le2(dk) eine extrinsische
Information ist, die der zweite Dekoder Dec2 erzeugt und für den a
priori Wahrscheinlichkeitsverhältniswert
des ersten Dekoders Dec1 in der zweiten Iteration genutzt wird.
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Ein
Paritätssymbol
und Information, übertragen
von dem Sender, werden zu +1 und –1 moduliert und dann transferiert.
Falls kein Rauschen in einem Kanal existiert, wird +1 als +1 und –1 als –1 empfangen,
obwohl derartiges tatsächlich
wegen dem Vorhandensein von Rauschen in dem Kanal nicht geschieht.
In dem Fall des Vorhandenseins eines geringen Rauschens werden Empfänge durch
den Rauscheinfluss von +1 entfernt gemacht, wie etwa +0,9, +1,1,
+0,8, +1,2 usw., und das gleiche trifft auf –1 zu. Ferner werden Werte,
die aus Multiplikation derartiger empfangener Symbolwerte mit der
Kanalzuverlässigkeit
Lc erhalten werden, zu dem Turbodekoder eingegeben.
Im Fall, dass ein Kanal der Kanal additiven weißen Gauss'schen Rauschens (AWGN) ist, wird Lc 2/σ2 und wird mit den empfangenen Symbolen multipliziert.
Bezüglich
des ersten Dekoders Dec1 werden eingegebene L(xk)
und L(yk) durch Multiplizieren jeweiliger
empfangener Symbole xk und yk mit
Lc erzeugt.
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Eine
extrinsische Information eines Informationsbits des k-ten Zeitpunkts in
dem ersten Dekoder Dec1 ist wie folgt: Le1(dk) = Log(Σ αk–1(s)γk(dk
= 1)βk(s')/Σ αk–1(s)Yk(dk = 0) βk(s')),wobei αk–1(s)
eine Vorwärtskopplungszustandsmetrik im
Zeitpunkt k–1
und in dem Zustand s ist, βk(s')
eine Rückkopplungszustandsmetrik
im Zeitpunkt k in dem Zustand s' ist, γk(dk = 1) eine Zweigmetrik im Zeitpunkt k ist,
deren Schätzwert
von Informationsbits 1(dk = 1) ist, und γk(dk = 0) eine Zweigmetrik im Zeitpunkt k ist,
deren Schätzwert
der Informationsbits 0(dk = 0) ist. αk–1(s)
wird durch Verwenden der empfangenen Symbole L(xk)
und L(y1k) bei α0(s)
im Zeitpunkt t=0 kalkuliert, wie etwa α0(s), α2(s),...,
und βk(s') wird
durch Verwenden der empfangenen Symbole L(xk)
und L(y1k) bei βn(s') im Zeitpunkt t=N
kalkuliert, wie etwa βN–1(s'), βN–2(s'), ... D.h. es bedeutet,
dass die k-ten empfangenen Symbole für die Aktualisierung von αk–1(s)
und βk(s')
verwendet werden. Schließlich
kann die Turbodekodierung einer Verwendung des iterativen MAP-Verfahrens
als eine Aufgabe einer Verbesserung der extrinsischen Information
von allen Symbolen bezeichnet werden.
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Wie
oben angeführt,
werden Turbocodes, die in dem Sender kodiert werden, häufig punktiert
und dann in Anbetracht der Bandeffizienz in den digitalen Kommunikationssystemen
transferiert, wie etwa Punktierung eines Codes mit Coderate R =
1/3 bis R = 1/2 usw. D.h. Symbole, die in einem Sender wie (X1, Y11, X2, Y22, X3, Y13, X4, Y24, ..., XN–1,
Y1N–1,
XN, Y2N) kodiert
sind, werden in einem Empfänger
wie (x1, Y11, x2, Y22, x3, Y13, x4, Y24, ..., xN–1,
Y1N–1,
xN, Y2N) empfangen. Diese
empfangenen Symbole werden zu Rk formatiert,
um zu einem seriell-verketteten Dekoder eingegeben zu werden, und
die empfangenen Symbole, die zu dem ersten Dekoder Dec1 eingegeben
werden, werden R1 = (x1,
Y11), R2 = (x2, 0), R3 = (x3, Y13), R4 = (x4, 0), ...,
Rn = (Xn, 0), sodass
eine extrinsische Information für
jedes Informationsbit erhalten wird, und die empfangenen Symbole,
die zu dem zweiten Dekoder Dec2 eingegeben werden (unter einer Annahme,
dass die Verschachtelung ignoriert wird) werden R1 =
(x1, 0), R2 = (x2, y22), R3 = (x3, 0), R4 = (x4, Y24), ..., Rn = (Xn, Y2n), sodass die
extrinsische Information für
jedes Informationsbit verbessert wird. Hier werden punktierte Paritätssymbole
durch 0 ersetzt, da keine Information in dem Empfänger existiert,
was die Verbesserung der extrinsischen Information verhindert und
mehr Iterationen erfordert, um ein gewünschtes Leistungsverhalten
zu erreichen (ein Bitfehlerverhältnis
(BER, bit error ratio) bei einem gegebenen Eb/N0).
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D.h.
im Fall einer Durchführung
der Dekodierung durch Verwenden eines konventionellen Turbodekoders,
wie oben angegeben, ersetzt, da die punktierten Abschnitte dem Empfänger nicht
bekannt sind, der Empfänger
einfach 0 für
sie und führt
dann die Turbokodierung durch. Entsprechend gibt es ein Problem
dadurch, dass der Turbodekoder viele Iterationen ausführen sollte,
um ein gewünschtes
Dekodierungsleistungsverhalten zu erhalten.
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Die
vorliegende Erfindung wurde erdacht, um das obige Problem zu lösen oder
zu reduzieren, so ist es ein Ziel von Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, einen Vor-Dekoder für
einen Turbodekoder, der zum Steigern des Dekodierungsleistungsverhaltens
des Turbodekoders durch Wiederherstellung, bevor die punktierten
Turbocodes dekodiert werden, der punktierten Abschnitte der empfangenen
Turbocodes fähig
ist, und ein Verfahren zur Wiederherstellung der punktierten Turbocodes
vorzusehen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren vorgesehen,
wie in den angefügten
Ansprüchen
dargelegt. Bevorzugte Merkmale der Erfindung werden aus den abhängigen Ansprüchen und
der folgenden Beschreibung offensichtlich sein.
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In
einem ersten Aspekt sieht die vorliegende Erfindung einen Vor-Dekoder
für einen
Turbodekoder zum Dekodieren eines Turbocodes vor, bestehend aus
einem Datensymbolstrom und einer Vielzahl von Paritätssymbolströmen, Teile
von denen punktiert sind, gekennzeichnet dadurch, dass der Vor-Dekoder umfasst:
eine Binärkodierungseinheit
mit einer Vielzahl von harten Begrenzern zum Generieren eines binär-kodierten
Datenbit stroms und Paritätsbitströmen durch
binäres
Kodieren des Datensymbolstroms bzw. der Paritätssymbolströme; eine Arithmetikeinheit
zum Ausführen
eines gleichen Algorithmus in Bezug auf den binär-kodierten Datenbitstrom,
der aus dem Datensymbolstrom abgeleitet wird, was ein Turbokodierer
zum Generieren der Paritätsbitströme durchführt, und
Generieren von Schätzwerten
der Paritätsbitströme; eine
Vergleichseinheit zum Vergleichen von nicht-punktierten Bits der
Paritätsbitströme, wobei
die Schätzwerte
durch die Arithmetikeinheit generiert werden; eine Modulationseinheit zum
Modulieren der Schätzwerte
der Paritätsbitströme, die
durch die Kalkulationseinheit generiert werden, zu den Paritätssymbolströmen; und
eine Wiederherstellungseinheit zum Wiederherstellen von punktierten
Teilen der Paritätssymbolströme durch Ersetzen
der punktierten Teile der Paritätssymbolströme mit Werten
von Symbolen der Schätzwerte entsprechend
den punktierten Teilen, wenn die jeweiligen nicht-punktierten Bits
der Paritätsbitströme mit den
Bits der Schätzwerte
gemäß einem
Vergleichsergebnis der Vergleichseinheit identisch sind.
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In
dem Fall, dass unterschiedliche Bits vorzugsweise als das Vergleichsergebnis
der Vergleichseinheit existieren, weist die Wiederherstellungseinheit
einen gewissen Wert, z.B. "0", den punktierten
Symbolen zu, eingegeben nach einem Symbol entsprechend den unterschiedlichen
Bits.
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Da
die punktierten Paritätssymbole
vollständig,
oder mindestens teilweise, wiederhergestellt werden können, wird
das Dekodierungsleistungsverhalten des Turbodekoders verbessert
und die Zahl von Iterationen des Turbodekoders des MAP-Verfahrens
kann reduziert werden. Entsprechend können exakte und rasche Dekodierungsoperationen
ausgeführt
werden.
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Die
Arithmetikeinheit kann eine Vielzahl von rekursiven systematischen
Faltungsblöcken
entsprechend der Zahl der Pari tätssymbolströme, und
mindestens eine Mischungsvorrichtung zum Verschachteln des Datenbitstroms
und Vorsehen des verschachtelten Datenbitstroms zu mindestens einem der
RSC-Blöcke
inkludieren.
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Der
Vor-Dekoder kann ferner einen Demultiplexer zum Trennen des Turbocodes
transferiert von einem Demodulator in den Datensymbolstrom und die
Paritätssymbolströme und Vorsehen
des Datensymbolstroms und der Paritätssymbolströme zu der Arithmetikeinheit
bzw. der Vergleichseinheit umfassen.
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Gemäß der Erfindung
wird auch ein Verfahren vorgesehen zum Wiederherstellen eines Turbocodes,
bestehend aus einem Datensymbolstrom und einer Vielzahl von Paritätssymbolströmen, Teile
von denen punktiert sind, das Verfahren die Schritte umfassend:
Extrahieren eines Datensymbolstroms und einer Vielzahl von Paritätssymbolströmen aus
einem empfangenen Turbocode; gekennzeichnet durch: Generieren eines
binär-kodierten
Datenbitstroms und Paritätsbitströmen durch
binäres
Kodieren des Datensymbolstroms bzw. der Paritätssymbolströme; Kalkulieren von Schätzwerten
der Paritätsbitströme durch
Ausführen
eines Algorithmus hinsichtlich des Datenbitstroms, der aus dem Datensymbolstrom
abgeleitet ist, äquivalent
zu dem Algorithmus, der durch einen Turbokodierer zum Erzeugen der
Paritätsbitströme entsprechend
den Paritätssymbolströmen verwendet
wird; Vergleichen der Paritätsbitströme, die
aus den Paritätssymbolströmen abgeleitet
sind, mit den Schätzwerten;
Modulieren der Schätzwerte zu
den Paritätssymbolströmen; und
Ersetzen der punktierten Teile der Paritätssymbolströme durch einen Wert eines Symbols
der Schätzwerte
entsprechend den punktierten Teilen, wenn die jeweiligen Bits der
Paritätsbitströme mit den
Bits der Schätzwerte
gemäß einem
Vergleichsergebnisse des Vergleichsschrittes identisch sind.
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Für ein besseres
Verständnis
der Erfindung, und um zu zeigen, wie Ausführungsformen derselben zur
Wirkung gebracht werden können,
wird nun auf dem Weg eines Beispiels auf die begleitenden schematischen
Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das einen konventionellen MAP-Turbokodierer darstellt;
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2 ein
Blockdiagramm ist, das einen konventionellen Turbodekoder darstellt;
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3 ein
Blockdiagramm ist, das einen Vor-Dekoder für Turbocodes gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 ein
Blockdiagramm ist, das ein Beispiel darstellt, in dem der Vor-Dekoder
von 3 auf einen Turbodekoder angewendet wird; und
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5 ein
Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Wiederherstellen von punktierten
Turbocodes gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Hierin
nachstehend wird die vorliegende Erfindung detailliert mit Bezug
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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3 ist
ein Blockdiagramm zum Zeigen eines Vor-Dekoders für Turbocodes
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In der vorliegenden Ausführungsform
wird, wie in der Beschreibung des Standes der Technik veranschaulicht,
ein Beispiel bezüglich
eines Falls vorgenommen, wo ein Turbocode bei der Coderate R = 1/3
zu einem Turbocode bei der Coderate R = 1/2 punktiert wird, und
insbesondere wird ein Beispiel für
Fälle angeführt, wo
jedes Bit von zwei Paritätsbitströmen abwechselnd
punktiert wird, wie etwa ein Fall, wo ein Turbo code von (X1, Y11, Y21, X2, Y12, Y22, X3, Y13, Y23, ...) wie (X1,
Y11, X2, Y22, ....., XN–1,
Y1N–1,
XN, Y2N) Punktiert
wird. Hier wird die Verzögerung
zwischen dem ersten Paritätssymbolstrom
und dem zweiten Paritätssymbolstrom
ignoriert. Ein Vor-Dekoder 100 inkludiert eine Binärkodierungseinheit 40 zum
binären Kodieren
eines Datenbitstroms und eines jeweiligen Paritätssymbolstroms eines empfangenen
Turbocodes, eine Arithmetikeinheit 10 zum Berechnen eines
Schätzwertes
der Paritätsbitströme, wie
später angeführt, eine
Vergleichseinheit 20 zum Vergleichen des Schätzwertes
mit dem Paritätsbitstrom,
eine Modulationseinheit 50 zum Ausgeben der Paritätsbitströme durch
Modulieren der Ausgabe der Arithmetikeinheit 10 und eine
Wiederherstellungseinheit 30 zum Wiederherstellen von punktierten
Teilen der Paritätssymbolströme basierend
auf einem Vergleichsergebnis der Vergleichseinheit 20.
Der Vor-Dekoder 100 empfängt durch einen Demultiplexer
(DEMUX) 50 ein Signal, das von einem Demodulator 60 transferiert
wird, und eine Ausgabe des Vor-Dekoders 100 wird zu einem
Turbodekoder eingegeben, wie später beschrieben
wird. Der Demultiplexer 50 trennt das Signal, das von dem
Demodulator 60 empfangen wird, in einen Datensymbolstrom
xk und Paritätssymbolströme (y1k,
y2k), und die getrennten Datensymbolstrom
xk und die Paritätssymbolströme (y1k,
Y2k) werden in die binär-kodierte Einheit 40 des
Vor-Dekoders 100 eingegeben.
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Die
Binärkodierungseinheit 40 ist
mit vier harten Begrenzern 40a bis 40d gebildet.
Der Datensymbolstrom xk wird in die ersten
und dritten harten Begrenzer 40a und 40c eingegeben,
ein erster Paritätssymbolstrom
y1k wird in den zweiten harten Begrenzer 40b eingegeben,
und ein zweiter Paritätssymbolstrom
Y2k wird zu dem vierten harten Begrenzer 40d eingegeben.
Jeder der harten Begrenzer 40a bis 40d kodiert
weiche Werte der eingegebenen Symbolströme so in +1 oder –1 binär, um den
Datenbitstrom Xk^ entsprechend dem Datensymbolstrom
xk und die Paritätsbitströme Y1k^
und Y2k^ entsprechend den Paritätssymbolströmen y1k und y2k zu generieren.
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Die
Arithmetikeinheit 10 besteht aus zwei rekursiven systematischen
Faltungsblöcken 11 und 12 und
einer Mischungsvorrichtung 15. Die jeweiligen RSC-Blöcke 11 und 12 haben,
wie im Stand der Technik von 1 beschrieben,
die gleichen Funktionen wie die RSC-Blöcke RSC1 und RSC2 des Turbokodierers.
Sogar die Mischungsvorrichtung 15 hat ferner die gleiche
Funktion wie die Mischungsvorrichtung in dem Turbokodierer, die
in dem Stand der Technik von 1 beschrieben
wird. Entsprechend führt
die Arithmetikeinheit 10 den gleichen Algorithmus hinsichtlich
des Datenbitstroms Xk^ wie den zum Generieren
der Paritätsbitströme (Y1k, Y2k) beim Kodieren
eines Turbocodes hinsichtlich des Datenbitstroms xk aus.
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Die
Vergleichseinheit 20 besteht aus zwei Komparatoren 21 und 22.
Ausgaben der jeweiligen RSC-Blöcke 11 und 12 und
Ausgaben der zweiten und vierten harten Begrenzer 40b und 40d werden
zu den ersten und zweiten Komparatoren 21 und 22 eingegeben.
Jeder der Komparatoren 21 und 22 beurteilt, ob
eingegebene Signale miteinander identisch sind, und die Beurteilungsergebnisse
werden zu der Wiederherstellungseinheit 30 eingegeben.
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Die
Modulationseinheit 50 besteht aus zwei Modulatoren 51 und 52.
Der Schätzwert
Y1k^^ der Paritätsströme, ausgegeben von dem ersten RSC-Block 11,
wird zu dem ersten Modulator 51 eingegeben, und der Schätzwert Y2k^^ der Paritätsbitströme, ausgegeben von dem zweiten
RSC-Block 12, wird zu dem zweiten Modulator 52 eingegeben. Jeder
der Modulatoren 51 und 52 moduliert den eingegebenen
Schätzwert
Y1k^^ und Y2k^^
zu den Paritätssymbolströmen.
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Die
Wiederherstellungseinheit 30 besteht aus zwei Wiederherstellungseinrichtungen 31 und 32.
Die Ausgaben (–1
oder +1) der jeweiligen Modulatoren 51 und 52 und "0" werden in die jeweiligen Wiederherstellungseinrichtungen 31 und 32 eingegeben.
Im Fall, dass die Komparatoren 21 und 22 bestimmen,
dass die Signale nicht miteinander identisch sind, geben die Wiederherstellungseinheiten 31 und 32 "0" aus, während im Fall, dass die Komparatoren 21 und 22 bestimmen,
dass die Signale miteinander identisch sind, die Wiederherstellungseinrichtungen 31 und 32 die
Ausgaben der Modulatoren 51 und 52 ausgeben, die
dazu eingegeben sind.
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4 ist
eine Ansicht zum Zeigen eines Zustands, dass der Vor-Dekoder 100 gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem Turbodekoder 200 verbunden ist. Der
Datensymbolstrom L(xk) aus den Bitströmen, die
der Demultiplexer 50 ausgibt, und die Ausgaben L(y1k^^) und L(y2k^^)
der jeweiligen Wiederherstellungseinrichtungen 31 und 32 in
dem Vor-Dekoder 100 werden zu dem Turbodekoder 200 eingegeben.
Der Aufbau des Turbodekoders 200 ist der gleiche wie der
des konventionellen Turbodekoders 100, der mit Bezug auf 2 beschrieben
wurde. Entsprechend dekodiert der Turbodekoder 200 einen
Turbocode der Coderate R = 1/3 durch die Iterationsoperationen,
wie oben angeführt,
und extrahiert dann einen Informationsbitstrom d^k.
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Ein
Prozess zum Wiederherstellen eines punktierten Turbocodes des Vor-Dekoders
für einen Turbodekoder
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nachstehend beschrieben.
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Zuerst
empfängt
der Demultiplexer 50 den Datensymbolstrom und Paritätssymbolströme, mit denen
Kanalzuverlässigkeit
multipliziert wird, von dem Demodulator 60 (Schritt S1),
und trennt einen Datensymbolstrom L(xk)
und erste bzw. zweite Paritätssymbolströme L(y1k) und L(y2k) von
dem empfangenen Turbocode (Schritt S2). Die Binärkodierungseinheit 40 in
dem Vor-Deko der 100 kodiert den Datensymbolstrom L(xk) und die Paritätssymbolströme L(y1k)
und L(y2k) in einen Wert +1 oder 0 entsprechend
ihren Größen binär. Demgemäß werden
der Datensymbolstrom L(xk) und die Paritätssymbolströme L(y1k) und L(y2k) zu
einem binär-kodierten
Datenbitstrom Xk^ und Paritätsbitströmen Y1k^ und Y2k^ geändert (Schritt
S3).
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Der
binär-kodierte
Wert, der von dem ersten harten Begrenzer 40a ausgegeben
wird, wird zu dem ersten RSC-Block 11 eingegeben, und der
erste RSC-Block 11 führt,
wie im Stand der Technik von 1 beschrieben,
den gleichen Algorithmus aus, der den ersten Paritätsbitstrom
Y1k erzeugt hat, wenn der Turbocode kodiert
wird. Durch Ausführen
des Algorithmus hinsichtlich des Datenbitstroms Xk des empfangenen
Turbocodes kalkuliert der erste RSC-Block 11 einen Schätzwert Y1k^, nämlich
(Y11^^, Y12^^, Y13^^, ...) von (Y11,
Y12, Y13, ...),
was der erste Paritätsbitstrom
Y1k ist, der von dem Sender des Turbocodes
transferiert wird (Schritt S4).
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Der
binär-kodierte
Wert, der von dem dritten harten Begrenzer 40c ausgegeben
wird, wird zu der Mischungsvorrichtung 15 eingegeben, darin
verschachtelt und dann zu dem zweiten RSC-Block 12 eingegeben. Entsprechend
führen
die Mischungsvorrichtung 15 und der zweite RSC-Block 12 den
gleichen Algorithmus durch, der den zweiten Paritätsbitstrom
Y2k erzeugt hat, wenn der Turbocode kodiert wird,
wie in dem Stand der Technik von 1 beschrieben.
Durch Ausführen
des Algorithmus hinsichtlich des Datenbitstroms xk des
empfangenen Turbocodes kalkuliert der zweite RSC-Block 12 einen Schätzwert Y2k^^, nämlich
(Y21^^, Y22^^, Y23^^, ...) von (Y^21,
Y^22, Y^23, ...),
was der zweite Paritätsbitstrom Y2k ist, der von dem Sender des Turbocodes
transferiert wird (Schritt S4). Der erste und zweite Modulator 51 und 52 modulieren
die Schätzwerte
Y1k^^ und Y2k^^
zu den Paritätssymbolströmen, deren
Wert +1 oder –1
ist.
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Der
erste Komparator 21 vergleicht den Schätzwert Y1k^^
des ersten Paritätsbitstroms,
der durch den ersten RSC-Block 11 kalkuliert wird, mit dem
ersten Paritätsbitstrom
Y1k, der von dem zweiten harten Begrenzer 40b ausgegeben
wird (Schritt S5). Da der erste Paritätsbitstrom Y1k^
geradzahlige Bits punktiert hat, wird der Bitstrom wie (Y11^, 0, Y13^, 0, Y15^, 0, ...), und ein Schätzwert wird wie (Y11^^,
Y12^^, Y13^^, Y14^^, ...). Der erste Komparator 21 vergleicht sequenziell
die Bits entsprechend nicht-punktierten Bits und gibt dann die Vergleichsergebnisse
aus. D.h. Y11^ wird mit Y11^^
verglichen, und Y13^ wird mit Y13^^ verglichen.
Auf die gleiche Weise vergleicht der zweite Komparator 22 die
nichtpunktierten Bits des zweiten Paritätsbitstroms Y2k^
mit dem Schätzwert
Y2k^^, und gibt dann die Vergleichsergebnisse
aus.
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Die
erste Wiederherstellungseinrichtung 31 gibt "0" oder einen Wert, der von dem ersten
Modulator 51 eingegeben wird, gemäß dem Vergleichsergebnis des
ersten Komparators 21 aus. D.h. während der erste Paritätsbitstrom
Y1k^ und der Schätzwert Y1k^^
bestimmt werden, gemäß dem Vergleichsergebnis
miteinander identisch zu sein, wird der modulierte Wert des Schätzwertes
Y1k^^ zu dem punktierten Bits ausgegeben.
Nachdem unterschiedliche Bits gefunden sind, werden dann die Werte
von punktierten Bits als "0" ausgegeben. Ein
derartiger Prozess wird fortgesetzt, während ein Rahmen des Turbocodes
empfangen wird, und falls ein nächster
Rahmen beginnt empfangen zu werden, nachdem der Empfang von einem
Rahmen abgeschlossen ist, wird der Prozess wiederholt, sodass die
Wiederherstellungseinrichtung 31 den modulierten Wert des Schätzwertes
Y1k^^ oder "0" gemäß dem Vergleichsergebnis
des Komparators 21 ausgibt. Solange wie die nicht-punktierten
Bits des ersten Paritätsbitstroms
Y1k^ bestimmt werden, mit dem Schätzwert Y1k^^ gemäß dem Vergleichsergebnis
identisch zu sein, werden die punktierten Bits des ersten Paritätssym bolstroms
L(y1k) durch den modulierten Wert des Schätzwertes
Y1k^^ ersetzt (Schritt S6). Falls nicht, werden
die punktierten Bits danach durch "0" ersetzt (Schritt
S7).
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Gemäß dem Vergleichsergebnis
des Komparators 21 können,
wenn der Paritätsbitstrom
Y1k^ bestimmt wird, mit dem Schätzwert Y1k^^ identisch zu sein, da geschätzt werden
kann, dass der Wert des empfangenen Datenbitstroms xk mit
dem Wert des transferierten Datenbitstroms Xk identisch
ist, die punktierten Bits des Paritätssymbolstroms L(y1k) durch
den obigen Prozess wiederhergestellt werden. Wenn jedoch von dem
Paritätsbitstrom
Y1k^ gemäß dem Vergleichsergebnis
des Komparators 21 bestimmt wird, sich von dem Schätzwert Y1k^^ zu unterscheiden, stoppt der Wiederherstellungsprozess
der punktierten Bits des Paritätssymbolstroms
L(y1k), und der Wert wird als "0" wie in den gewöhnlichen Fällen betrachtet. Im Fall, dass
der Wert des empfangenen Datenbitstroms xk die
Möglichkeit
aufweist, sich von dem Wert des transferierten Datensymbolstroms
Xk zu unterscheiden, stoppt entsprechend
der Wiederherstellungsprozess. Deshalb wird der punktierte Bitstrom
vollständig,
oder mindestens teilweise wiederhergestellt.
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Die
Operationen der zweiten Wiederherstellungseinrichtung 32 sind
die gleichen wie oben. Demgemäß werden
ein Teil oder alles von den punktierten Symbolen des zweiten Paritätssymbolstroms
L(y2k) basierend auf dem Schätzwert Y2k^^ durch die zweite Wiederherstellungseinrichtung 32 wiederhergestellt.
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Mit
dem wiederhergestellten punktierten Symbolstrom wird der Turbocode
der Coderate R = 1/3, d.h. der Turbocode bestehend aus einem Datensymbolstrom
L(xk) und zwei Paritätssymbolströmen L(y1k^^)
und L(y2k^^), zu dem Turbodekoder 200 eingegeben,
wie in 4 gezeigt, und dann durch den Turbodekoder 200 dekodiert,
sodass das Informationsbit dk^ extrahiert
wird.
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Obwohl
der Vor-Dekoder 100 und das Verfahren zum Wiederherstellen
von punktierten Turbocodes, die auf den Fall angewendet werden,
dass der Turbocode der Coderate R = 1/3 in einem Turbocode von R
= 1/2 punktiert wird, in der obigen Ausführungsform beschrieben wurden,
kann die Anwendung auch auf einen Fall durchgeführt werden, dass ein Turbocode
einer kleineren Coderate, z.B. R = 1/4 oder R = 1/5 punktiert wird.
In den obigen Beispielen sind viele RSC-Blöcke und Mischungsvorrichtungen erforderlich,
die den gleichen Aufbau wie den eines Turbokodierers zum Erzeugen
der Paritätsbitströme haben,
um Schätzwerte
von Paritätsbitströmen zu kalkulieren.
Die Prinzipien werden jedoch auf die gleiche Weise wie oben angeführt realisiert.
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Ferner
kann in der obigen Ausführungsform, obwohl
das Beispiel, in dem jeweilige Paritätsbitströme abwechselnd punktiert werden,
d.h. das Beispiel, in dem der Turbocode von (X1,
Y11, Y21, X2, Y12, Y22, X3, Y13, Y23) wie (X1, Y11, X2, Y22, ..., XN–1,
Y1N–1,
XN, Y2N) Punktiert
und wie (x1, Y11,
x2, Y22, ..., xN–1,
Y1N–1,
xN, Y2N) in dem
Empfänger
empfangen wird, beschrieben wurde, die vorliegende Erfindung auf
Fälle angewendet
werden, die sich in dem Punktierungsverfahren unterscheiden. Damit
die Vergleichseinheit 20 nur die nicht-punktierten Abschnitte
mit ihren Schätzwerten vergleicht,
ist jedoch die Weise einer Punktierung des Turbocodes zuvor bekannt,
und die Weise sollte sich in den Operationen der Vergleichseinheit 20 widerspiegeln.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können ein
Teil oder alle der punktierten Symbole durch Verwenden eines Vor-Dekoders
vor Dekodierung eines Turbocodes wiederhergestellt werden, um die
Bandeffizienz bei Übertragungen
durch Kanäle
zu steigern.
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Deshalb
wird das Dekodierungsleistungsverhalten des Turbodekoders verbessert
und die Zahl einer Iteration des Turbodekoders des MAP-Verfahrens
wird reduziert, sodass exakte und rasche Dekodierungsoperationen
ausgeführt
werden können.
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Obwohl
die bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, wird durch einen Fachmann
verstanden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen bevorzugten
Ausführungsformen
begrenzt werden sollte, sondern verschiedene Änderungen und Modifikationen
innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden
können,
wie durch die angefügten
Ansprüche
definiert.