专利名称：对串行数据流进行编码的编码方法和编码装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用“turbo代码”对串行数据流进行编码的编码方法和编码装置。
背景技术：
编码把来自信息数据源的数据流匹配到传输系统，以便增加信息传输抗干扰的安全性。在移动无线扇区中，传输信道特别受强干扰的影响。因此，研制了一种新的编码器，称为“turbo编码器”，该编码器特别适用于对将在移动无线扇区中传输的数据编码。Turbo编码器是包括多个链接编码器的二进制链接编码装置。在这种情况中，区别是串行连接turbo编码器合并行连接turbo编码器。
图1显示了基于现有技术的串行连接turbo编码装置的设计。来自信息数据源的串行数据流d被供给到数据读入装置，用于读入数据d，读入装置读入数据并对这些数据编码，以形成预定长度的数据帧。数据帧或数据组传送到第一编码器A，第一编码器A根据编码规范在数据帧中对每一个数据项进行编码，并把作为代码数据组C1的编码的数据输出到交错电路。交错电路根据存储在交错电路中的交错相关规范对编码的数据组C1扰频。交错相关规范或置换矩阵把代码数据组C1中的每一个数据位置分配到特殊的其它数据位置。如果代码数据组包括五个比特，交错电路把编码的数据组C1中的第一位置的数据项例如分配到交错的代码数据组C1‘的第一位置，而例如位于代码数据组C1中的第二位置上的数据比特被设置到交错的代码输出数据组C1’的第三位置。
表1示出交错相关或交错规范的例子，其中，输出数据序列根据交错相关规范从输入数据序列中产生。
表1
可以从表1中看出，例如，不输出在第二位置读出的数据比特，直到在输出数据组中输出的第五位置才输出。
交错编码的数据组C1‘供给到完成新编码的下游连接的编码器B，以形成编码的数据组C2。编码的数据组C2同样由交错电路交错，并通过调制装置被输出到用于数据传输的天线。编码器A也称为外部编码器，而编码器B称为内部编码器。编码器A、交错电路I1和编码器B形成实际的数据信道编码器。
如图1所示，串行连接turbo编码装置不进行系统的编码，因为在原始数据流中包含的数据本身不发送，而只发送编码的数据代替。
第二组turbo编码器，即，并行链接编码器进行系统编码。图2示出基于现有技术的并行链接turbo编码器的设计。来自信息数据源并具有串行数据d的串行数据流由数据读入装置读入，并组合成组，以形成数据组X。每一个数据组X包括多个数据比特xi。数据读入装置的输出通过线L1连接到复用器的第一输入。此外，数据读入装置的输出通过线L2连接到第一编码器A的输入，所述的第一编码器根据编码规范对数据组X编码，并形成编码的数据组C1，然后，将编码的数据组C1输出到穿孔装置。此外，通过线L3，数据读入装置的输出所输出的数据组X根据前述的置换矩阵由交错电路I交错或重新排列。交错的数据组I(X)被供给到第二编码器(B)，第二编码器基于编码规范对交错的数据组I(X)进行编码，以形成代码数据组C2。编码的数据组C2同样供给到穿孔装置P。
穿孔装置P把编码的数据组C1和编码的数据组C2与各自有关的穿孔数据段逻辑组合。由穿孔装置P完成穿孔，以便增加数据传输率。穿孔的编码数据组P(C1)和穿孔的编码数据组P(C2)被供给到复用器的输入，复用器把读入的数据组X和两个穿孔的数据组P(C1)和P(C2)进行时分复用，以形成传输数据组S。
下面根据现有技术描述并行链接turbo编码器的操作方式，如图2所示，使用一个例子图示出本发明所涉及的问题。在这个例子中，数据帧的长度是5比特。
数据读入装置从数据源读入串行数据流，并编码以形成包括5比特的数据组Xx＝(x1、x2、x3、x4、x5)编码器A根据编码规范对读入数据组X进行编码，以形成代码数据组C1C1＝(c11、c12、c13、c14、c15)交错电路I根据例如下述交错相关规范对读入的数据组X进行交错表2
交错的数据组I(x)被供给到编码器B，编码器B根据编码规范对交错的数据组进行编码，形成编码的数据组C2C2＝(c21、c22、c23、c24、c25)为增加数据传输率，穿孔装置P使用各自有关的穿孔数据段对编码器A编码的数据组C1和编码器B编码的数据组C2穿孔。
对第一编码数据组C1穿孔的穿孔数据段如下P1＝(10101)对第二编码数据组C2穿孔的穿孔数据段如下P2＝(01010)
通过把第一编码数据组C1与穿孔数据段P1进行逻辑组合，产生了具有下述形式的穿孔的编码数据组P(C1)P(C1)＝(c11、0、c23、0、c25)通过穿孔第二个编码数据组C2，产生了穿孔的编码数据组P(C2)P(C2)＝(0、c22、0、c24、0)复用器Mux复用读入的数据组X和穿孔装置P输出的两个穿孔的和编码的数据组P(C1)、P(C2)，以形成传输数据组S。
表3X＝(x1、x2、x3、x4、x5)P(C1)＝(c11、0、c13、0、c15)P(C2)＝(0、c22、0、c24、0)S＝(x1、c11、x2、c22、x3、c13、x4、c24、x5、c15)首先，传输数据组S包含系统编码信息内容，因为原始读取数据x1、x2、x3、x4、x5包含在传输数据组S中，其次，由于编码的数据c的原因，传输数据组S包含非系统信息内容。
但是，如图2所示，基于现有技术的并行链接turbo编码装置存在着缺点，从下面的表格可以看出，对于读取数据组X的每一个原始数据，有关的、非系统编码数据比特c没有作为非系统信息内容发送表4 C1＝c11、c12、c13、c14、c15 C2＝c21、c22、c23、c24、c25包含在传输数据组S并形成传输数据组S的非系统信息内容的编码数据比特c11、c22、c13、c24、c15代表用于原始数据比特x1、x3、x3、x5、x5的编码的数据比特。对于原始数据比特x2、x4，传输数据组S中没有包含编码的数据比特c中。原始数据比特x2、x4仅系统地传送。由于原始数据比特x2、x4缺乏编码的数据比特，使得传输数据组S的非系统信息内容比每一个信息数据比特x具有为其发送的对应编码数据比特c的情况少。因此，比特误差率BFV随着传输数据组S内的非系统信息的内容减少而上升。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种编码串行数据流的编码方法和编码装置，其中，编码的传输数据流的非系统信息内容处于最大。
本发明提供的编码串行数据流的编码方法包括下述步骤使用至少一个编码器对数据源输出的数据流进行编码，形成编码的数据流；根据预定的交错相关，交错数据源输出的数据流，以形成至少一个交错的数据流；使用相关的编码器编码交错的数据流，以形成编码的交错数据流；编码的数据流和编码的交错数据流通过与相关穿孔数据段的逻辑组合穿孔；在使用用于交错编码的交错数据流的交错相关进行逻辑组合之前，交错用于穿孔编码的交错数据流的穿孔数据段；多路复用数据源输出的数据流和穿孔的数据流形成传输数据流。
本发明方法的其它优点指定在从属权利要求中。
为了编码，数据源输出的串行数据流最好一组一组的读入。
在一个优选实施例中，用于交错穿孔数据段的交错相关从相关的交错电路中读取。最好设置交错相关。
在一个优选实施例中，穿孔是使用逻辑电路逻辑上把数据流与穿孔数据段组合实现的。
本发明也提供编码串行数据流的编码装置，包括用于供给串行数据流的数据输入装置；至少一个连接到数据输入装置的编码器，用于编码数据流以形成编码的数据流；
至少一个连接到数据输入装置的交错电路，根据交错相关交错数据流以形成交错的数据流；交错的数据流由连接到交错电路下游的编码器编码，形成编码的交错数据流；穿孔装置，使用各自的穿孔电路通过把数据流与穿孔数据段逻辑组合对编码的数据流和编码的交错数据流进行穿孔，形成穿孔的数据流，穿孔装置具有穿孔交错电路，该电路根据有关的交错相关交错用于对编码的交错数据流穿孔的穿孔数据段，并将其输出到穿孔电路，用于与编码的交错数据流逻辑组合；并具有多路复用器，用于多路复用串行数据流和穿孔装置输出的穿孔数据流，以形成传输数据流。
在本发明编码装置的一个优选实施例中，穿孔交错电路通过读取交错相关的读取线连接到有关的交错电路。
每一个交错电路最好具有一个存储交错相关的存储器。
在一个优选实施例中，可以使用各自的设置线设置交错电路中的交错相关。
在本发明编码装置的一个优选实施例中，穿孔数据段可以各自存储在穿孔装置的存储器中。
穿孔数据段最好使用各自的设置线设置。
穿孔电路是一个逻辑电路，用于把数据流与穿孔数据段逻辑地组合。
按照一个优选实施例，穿孔数据段包括多个数据单元，该数据段分别采用逻辑高H状态或逻辑低L状态。
按照一个优选的实施例，本发明的编码装置具有一个数据读取装置，该读取装置读取供给到数据输入端的串行数据流，以便输出确定长度的数据组。
在此情况中，最好设置数据组的长度。
按照另一个优选实施例，编码器是递归系统卷积编码器。
下面参考附图描述本发明编码方法和编码装置的优选实施例，以便示出本发明的基本特点。
图1示出现有技术的串行链接turbo编码器；图2示出现有技术的并行链接turbo编码器；图3示出本发明编码串行数据流的编码装置。
具体实施例方式
如图3所示，编码串行数据流的本发明的编码装置1具有数据输入2，从信息数据源输出的串行数据流供给到输入2。串行数据流由线3供给到数据读入装置4，数据读入装置4读入串行数据并将其分组形成数据组。可以使用设置线5设置数据组的长度或数据帧。数据读入装置4的信号输出6通过线7把数据组输出到多路复用器9的第一信号输入8。数据读入装置4的信号输出6的数据组也通过内部线10、11供给到第一编码器12，用于第一预定编码规范的编码的目的。此外，在数据读入装置4的信号输出6上提供的数据组通过内部线10、13传输到交错电路14，交错电路根据交错相关使用存储的置换矩阵交错或重新排列包含在数据组中的这些数据，并通过线15在输出端把交错的数据组输出到第二编码器16。编码器16根据预定的编码规范对呈现在线15上或供给的交错数据组的交错数据流进行编码，以形成编码的交错数据流，该数据流通过线17输出。
由编码器12编码的数据流通过输出线18供给到穿孔装置20的第一信号输入19。穿孔装置20还有一个连接到编码器16的输出线17的信号输入21，以便接收编码的交错数据流。
穿孔装置20包括第一穿孔电路22，电路22的输入23由信号线24连接到穿孔装置20的信号线连接19。穿孔电路22使用存储在穿孔装置20的第一存储器25中的穿孔数据段对从编码器12接收的编码数据流穿孔。通过线26从存储器25读取穿孔数据段并使用逻辑电路，穿孔电路22把存储在穿孔数据段存储器25中的穿孔数据段进行逻辑组合，以便在信号输入23把穿孔数据段一比特一比特的与编码数据流逻辑组合。存储在穿孔数据段存储器25中的穿孔数据段具有多个数据单元，每一个数据单元采用逻辑高H状态或逻辑地L状态。包含在穿孔数据段中的数据单元最好使用逻辑AND功能一比特一比特地与供给到信号输入23的编码数据流进行逻辑组合。为此目的，供给到信号输入23的数据组或数据帧的每一数据比特与穿孔数据段的对应数据单元进行逻辑AND。使用穿孔电路22穿孔编码的数据流用于增加传输比特率。穿孔的编码数据流输出到穿孔电路22的信号输出27，并通过线28供给到多路复用器9的第二信号输入29。
供给到穿孔装置20的信号输入21的编码交错数据流通过内部线30被供给到包括在穿孔装置20中的第二穿孔电路32的信号输入31。存储在穿孔装置20的第二穿孔数据段存储器33中的穿孔数据段通过线34读入穿孔交错电路35，在此，使用与交错电路14的交错相关相同的交错相关进行交错或重新排列。为此目的，交错电路35最好通过读取有关交错相关的读取线36连接到交错电路14。通过读取线36读入穿孔装置20的交错电路35的交错相关规范被供给到存储在穿孔数据段存储器中的穿孔数据段，并通过线37作为交错穿孔数据段传送到穿孔电路32，电路32逻辑上把供给到信号输入31的编码的交错数据流与交错穿孔数据段组合，以便把穿孔的编码交错数据流输出到穿孔电路32的信号输出38。由穿孔电路32穿孔的编码交错数据流通过线39传送到多路复用器9的第三信号输入40。
最好使用设置线41、42设置存储在两个穿孔数据段存储器25、33中的穿孔数据段。此外，在一个优选实施例中，交错相关通过设置线43输入到交错电路14。多路复用器9多路复用供给到信号输入8、29、40的数据流，即，串行数据流供给到信号输入8、由穿孔电路22穿孔的编码串行数据流供给到信号输入29、由穿孔电路32穿孔的编码交错串行数据流供给到信号输入40，所以，传输数据流S通过信号线45在多路复用器9的信号输出端44被输出。
在图3所示的本发明编码装置中，非系统信息内容处于最大，意味着当传输数据流S通过传输信道发送时，比特误差率变得最小。
这可以从下面的例子中清楚地看到。
作为一个例子，数据读入装置4读入包括五比特的数据组X。
X＝(x1、x2、x3、x4、x5)
编码器12使用规定的编码规范对读入数据组X进行编码，以形成编码的数据组C1。
C1＝(c11、c12、c13、c14、c15)交错电路14根据交错相关交错数据组X。
表2
编码器16按照规定的编码规范，根据该交错相关对交错电路交错的数据组编码，形成编码的交错数据组C2。
C2＝(c21、c22、c23、c24、c25)穿孔数据段存储器25存储第一穿孔数据段P1。
P1＝(10101)穿孔数据段存储器33存储第二穿孔数据段P2。
P2＝(01010)交错电路35读取缓冲存储在交错电路14的交错相关，并根据这个交错相关交错存储在穿孔数据段存储器33中的穿孔数据段的数据单元，以形成交错的穿孔数据段I(P2)。
表5
穿孔电路32逻辑上把交错的穿孔数据段I(P2)与供给到信号输入31的编码的交错数据组C2组合，以形成穿孔的数据流P2’(C2)，其中，P’2＝I(P2)。
对于I(P2)＝(0、0、1、0、1)，和对于C2＝(c21、c22、c23、c24、c25)结果是穿孔电路32的信号输出38上的穿孔编码交错数据流P’2(C2)为(0、0、c23、0、c25)。
因此，下面的数据组被供给到信号输入8、29、40表6
多路复用器9多路复用三个供给到信号输入8、29、40的串行数据项，以形成传输数据流S。
S＝x1、c11、x2、x3、c13、c23、x4、x5、c15、c25可以从下面的表格看出，编码的数据比特c作为读入数据组X的每一个原始数据比特x1的传输数据流的非系统编码内容发送。
表7 C1＝c11c12c13c14c15----------------------- C2＝c21c22c23c24c25因此，编码的数据比特c11由原始数据比特x1产生，编码的数据比特c13由原始数据比特x3产生，编码的数据比特c23由原始数据比特x4产生，编码的数据比特c15由原始数据比特x5产生，编码的数据比特c25由原始数据比特x2产生。传输数据组S的非系统编码内容处于最大，其结果是，通过传输信道传输的传输数据组S的比特误差率成为最小。
在本发明的编码装置中，传输数据组中的非系统编码内容的最大化是通过把穿孔装置20连接到交错电路14获得的，从交错电路14通过线36读取交错相关，以便交错穿孔数据段P2。
对于数据流的各种不同数据比特序列，串行数据流的穿孔可以不同。从数据源接收的数据流被一组一组的读取，用于进一步编码的目的。在这种情况中，读入数据组X可以具有多个不同意义或价值的连续数据序列x1、x2。在这个例子中，读入数据组X的第一数据序列x1与读入数据组X的另一数据序列x2中的信息相比包括较大价值的信息。为确保数据传输没有干扰，数据序列x1的数据比特最好使用比读入数据组X的数据序列x2的较不重要的数据比特低的代码率进行保护。可以使用穿孔数据段P获得此目的，数据段P具有第一穿孔数据单元序列Pa，数据单元序列Pa都处于逻辑高H状态，数据段P具有第二穿孔数据单元序列Pb，数据单元序列Pb交替地处于逻辑高H状态和逻辑低L状态。因此，读入数据组X的第一数据序列x1的数据比特不由穿孔数据段P的第一穿孔数据单元序列Pa穿孔，这意味着对与系统比特一起的这些重要的数据比特产生1/3的编码率。在每一种情况中，使用第二穿孔数据单元序列Pb的数据组X的连续数据序列x2的交替穿孔准确地把一个非系统比特与系统比特一起发送，所以，产生了1/2编码率。
串行数据流的各种不同数据序列的不均匀穿孔意味着实现了不均匀的误差保护，其中，重要的数据比特x1特别由低代码率保护。包括重要信息的数据序列x1和包括不重要信息的数据序列x2的不相等误差保护的简单生成允许对两个数据序列使用相同的解码器。
因此，就电路而言，以非常简单的方式确保了不均匀误差保护。此外，本发明编码装置的非均匀误差保护是相当灵活的，因为可以根据已知的串行数据流的数据序列格式使用设置线41，42灵活地设置存储在穿孔数据段25、33中的穿孔数据段P。
参考符号清单1、编码装置2、数据输入3、线4、数据读入装置5、设置线6、信号输出7、线8、多路复用器的信号输入9、多路复用器10、线11、线12、编码器13、线14、交错电路15、线16、编码器17、线18、线19、穿孔装置的信号输入20、穿孔装置21、穿孔装置的信号输入22、穿孔电路23、穿孔电路的信号输入24、线25、穿孔数据段存储器26、线27、穿孔电路的信号输出28、线
29、多路复用器的信号输入30、线31、穿孔电路的信号输入32、穿孔电路33、穿孔数据段存储器34、线35、穿孔交错电路36、读取线37、线38、穿孔电路的信号输出39、线40、多路复用器的信号输入41、设置线42、设置线43、设置线44、多路复用器的信号输出45、传输信号线
权利要求
1.一种编码串行数据流的编码方法，包括下述步骤(a)使用编码器(12)对数据源输出的数据流(X)进行编码，形成编码的数据流；(b)使用交错电路(14)根据预定的交错相关(I)交错数据源输出的数据流(X)，形成交错的数据流；(c)使用相关的编码器(16)编码交错的数据流，以形成编码的交错数据流；(d)编码的数据流和编码的交错数据流通过与相关预定穿孔数据段(P)的逻辑组合穿孔，在根据用于交错编码的交错数据流的交错相关进行逻辑组合之前，交错用于穿孔编码的交错数据流的穿孔数据段；(e)多路复用数据源输出的数据流和穿孔的数据流以形成传输数据流。
2.按权利要求1所述的编码方法，其特征在于从数据源接收的数据流(X)一组一组地读入，用于进一步编码的目的。
3.按权利要求1或2所述的编码方法，其特征在于从有关的交错电路(14)读取用于交错穿孔数据段(P)的交错相关(I)。
4.按前述权利要求之一所述的编码方法，其特征在于设置交错相关(I)。
5.按前述权利要求之一所述的编码方法，其特征在于使用逻辑电路逻辑上把数据流与穿孔数据段(P)组合实现穿孔。
6.一种编码串行数据流的编码装置，包括(a)用于供给串行数据流的数据输入(2)；(b)至少一个连接到数据输入(2)的编码器(12)，用于编码数据流以形成编码的数据流；(c)至少一个连接到数据输入(2)的交错电路(14)，根据交错相关交错数据流以形成交错的数据流，交错的数据流由连接到交错电路(14)下游的编码器(16)编码，形成编码的交错数据流；(d)穿孔装置(20)，使用各自的穿孔电路(22，32)，通过把数据流与穿孔数据段逻辑组合对编码的数据流和编码的交错数据流进行穿孔，形成穿孔的输出数据流，穿孔装置(20)具有穿孔交错电路(35)，该电路根据有关的交错相关交错用于对编码的交错数据流穿孔的穿孔数据段，并将其输出到穿孔电路(32)，用于与编码的交错数据流逻辑组合；和具有(e)多路复用器(9)，用于多路复用串行数据流和穿孔装置(20)输出的穿孔数据流，以形成传输数据流。
7.按权利要求6所述的编码装置，其特征在于穿孔交错电路(35)通过读取交错相关的读取线(36)连接到有关的交错电路(14)。
8.按权利要求6或7所述的编码装置，其特征在于交错电路(14)具有存储交错相关的存储器。
9.按前述权利要求之一所述的编码装置，其特征在于使用设置线(43)设置交错相关。
10.按前述权利要求之一所述的编码装置，其特征在于穿孔数据段可分别存储在穿孔装置(20)的存储器(25、33)中。
11.按前述权利要求之一所述的编码装置，其特征在于使用设置线(41、42)设置穿孔数据段。
12.按前述权利要求之一所述的编码装置，其特征在于穿孔电路(22、32)是一个逻辑电路，用于把数据流与穿孔数据段逻辑地组合。
13.按前述权利要求之一所述的编码装置，其特征在于具有一个数据读入装置(4)，该读入装置读入和分组供给到数据输入端(2)的串行数据流，以便输出预定长度的数据组。
14.按前述权利要求之一所述的编码装置，其特征在于设置数据组的长度。
15.按前述权利要求之一所述的编码装置，其特征在于编码器(12、16)是递归系统卷积编码器。
16.按前述权利要求之一所述的编码装置，其特征在于穿孔数据段包括多个分别是逻辑高H状态或逻辑低L状态的数据单元。
17.按前述权利要求之一所述的编码装置，其特征在于穿孔数据段具有多个不同数据单元序列，用于穿孔串行数据流的各种不同的数据序列。
18.按前述权利要求之一所述的编码装置，其特征在于穿孔数据段具有第一数据单元序列，该第一数据单元序列的数据单元处于逻辑高H状态，用于穿孔串行数据流的第一数据序列，还具有第二数据单元序列，该第二数据单元序列的数据单元交替地处于逻辑高H状态和逻辑低L状态，用于穿孔串行数据流的第二数据序列。
全文摘要
一种编码串行数据流的编码方法,包括下述步骤:(a)使用编码器(12)对数据源输出的数据流进行编码,形成编码的数据流;(b)使用交错电路(14)根据预定的交错相关交错数据源输出的数据流,以形成交错的数据流;(c)使用相关的编码器(16)编码交错的数据流,以形成编码的交错数据流;(d)编码的数据流和编码的交错数据流通过与相关预定穿孔数据段的逻辑组合穿孔,在根据用于交错编码的交错数据流的交错相关进行逻辑组合之前,交错用于穿孔编码的交错数据流的穿孔数据段;(e)多路复用数据源输出的数据流和穿孔的数据流以形成传输数据流。
文档编号H03M13/29GK1334992SQ99816235
公开日2002年2月6日 申请日期1999年10月27日 优先权日1999年10月27日
发明者彼得·容, 约尔格·普勒辛格 申请人:印芬龙科技股份有限公司