专利名称：用于保持代码中邻域的系统和方法
技术领域：
本发明大体涉及数字通信，更确切地说，涉及一种用于保持代码中邻域的系统和方法。
背景技术：
通常，邻域保持代码可描述成具有以下特性的代码:如果两个信息字符串彼此相似，即，如果两个信息字符串之间的汉明距离较小，则使用该邻域保持代码代码对该两个信息字符串进行编码而所得的码字也将彼此接近。邻域保持特性可类似于要求对代码的编码映射是连续的，以使得输入信息字符串的邻域在映射之后得到保持。邻域保持代码可以有用，原因有几个。所述原因包括:
-如果将邻域保持代码看做通常的信道代码，则不同之处在于:输入字符串到码字的相关性经布置而使得附近的信息字符串映射到附近的码字。在使用此种代码的情况下，甚至在对所接收的码字进行解码出现误差的情况下，即，码字误差，因为出现错误的码字最有可能与对应于所接收码字的所传输码字接近，所以解码的信息位也仍与在所传输的码字中传输的信息接近。因此，所得的误码率被最小化。
-邻域保持代码也可用于联合信源信道代码。邻域保持代码的输入可被视为信源描述。由于在有噪声的信道上传输，所以不可避免地，在某些情况下，所传输的码字没有被正确接收。然而，由于使用邻域保持代码，对所接收的码字进行解码而得到的位串仍与所传输的位串接近。因此，需要付出代价，在所传输位串的重建中会出现故障弱化。
-邻域保持代码也可用在多终端方案中。通信系统中的中继站可观测所传输的信号的含噪声的版本。中继站可能需要决策能否对所传输的信号正确地进行解码。通常，中继站的唯一选择可以是放大并转发所传输的信号，这可能会限制总体性能。通过使用邻域保持代码，中继站可能能够对所传输的信号进行解码，并且确信大多数解码出的位完全正确。随后，中继站可高度可信地转发所传输的信号的解码版本。
发明内容
通过本发明的优选实施例提供一种用于保持代码中邻域的系统和方法，通常可解决或避免这些和其他问题，而且通常可获得技术优势。根据本发明的优选实施例，提供了一种用于传输信息的方法。所述方法包括:接收待传输的信息字符串；从信息字符串中产生第一地址和第二地址；使用分层代码编码器对第一地址和第二地址进行编码，从而生成码字；以及传输码字。所述产生步骤使用线性运笪根据本发明的另一优选实施例，提供了一种用于接收器操作的方法。所述方法包括:从发射器发出的传输中接收信息矢量；从信息矢量中解码出第一地址和第二地址；以及从第一地址和第二地址中产生信息字符串。所述解码步骤由分层代码解码器执行，而所述产生步骤使用线性运算。根据本发明的另一优选实施例，提供了 一种发射器。所述发射器包括信道编码器，以及耦接到所述信道编码器的调制器/发射器电路。信道编码器从信息输入端所提供的信息矢量中产生输出码字，信息矢量由分层的邻域保持代码进行编码。调制器/发射器电路对所述输出码字进行准备以用于在物理信道上传输。根据本发明的另一优选实施例，提供了一种通信模块。所述通信模块包括地址发生器、耦接到所述地址发生器的分层代码编码器，以及发射器。地址发生器使用线性运算，从信息字符串中产生第一地址和第二地址；分层代码编码器对第一地址和第二地址进行编码，从而生成码字；以及发射器传输码字。实施例的优点在于提供了一种用于产生由分层的邻域保持代码进行编码的码字以及对由分层的邻域保持代码进行编码的码字进行解码的简单技术。使用线性码的简单编码和解码在所需程度上保持邻域。实施例的进一步优点在于:邻域所保持的程度可以是指定的，从而允许在代码复杂性、计算要求，以及误差保护性能之间进行取舍。前述内容已相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点以便可较好地理解下文对所述实施例的详细描述。下文中将描述所述实施例的额外特征和优点，这些特征和优点形成本发明的权利要求书的标的物。所属领域的技术人员应了解，所揭示的概念和具体实施例可容易地用作用于修改或设计用于实现本发明的相同目的的其他结构或过程的基础。所属领域的技术人员还应意识到，此类等效构造不脱离所附权利要求书中所提出的本发明的精神和范围。
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，其中:图1是通信系统的图解；图2a是通信装置传输部分的图解，其中示出了传输链路中的电路；图2b是通信装置接收部分的图解，其中突出了接收链路中的电路；图3是代码空间以及代码空间中多个邻域的图解；图4是分层代码编码器的图解；图5是分层邻域保持编码器的图解；图6是分层邻域保持代码解码器的图解；图7是将信息传输到接收器的发射器操作的流程图；图8是从发射器接收信息的接收器操作的流程图；以及图9是通信模块的图解。
具体实施方式
下文将详细论述当前优选实施例的制作和使用。然而，应了解，本发明提供的是可在广泛多种具体上下文中体现的许多适用发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以制作和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。将结合具体上下文中的优选实施例来描述本发明，所述优选实施例是使用邻域保持代码对待传输的信息进行编码的通信系统，例如，无线通信系统。特别是，邻域保持代码用分层代码实施，因此该代码也称为分层的邻域保持代码。图1图示了通信系统100。通信系统100包括发射器105和接收器110。发射器105和接收器110可以是独立的电子装置或者它们可以是电子装置的一部分。例如，发射器105可耦接到信息源，且可单独用于传输由信息源所提供的信息。类似地，接收器110可耦接到信息宿，且可单独用于接收由发射器105和/或通信系统100中的其他发射器传输的信息。或者，发射器105 (接收器110)可以是同样包括接收器(发射器)的电子装置的一部分，因此可能能够双路通信。通常，由发射器105传输的信息可在传输之前用代码进行编码。用代码对信息进行编码可有助于提高信息被接收器110正确接收的可能性。例如，代码可为信息提供一定程度的误差检测和校正，而且有可能检测和校正在发射器105与接收器110之间的含噪声信道所引起的误差。可用于对待传输的信息进行编码的一个代码实例可以是称作邻域保持代码的代码类别中的一个代码。图2a图示了通信装置200的发射部分，其中示出了发射链路中的电路。通信装置200的传输链路中的电路可包括信道编码器205，其可用于将待传输的信息(例如，以信息矢量的形式)转换成一个或多个码字。使用线性码解码器、线性码的校正子计算器、分层代码编码器等，信道编码器205可产生所述一个或多个码字，其中所述一个或多个码字可对应于来自邻域保持代码类别的代码的码字。下文将详细论述信道编码器，所述信道编码器使用邻域保持代码对信息进行编码。信道编码器205输出的所述一个或多个码字随后可提供给调制器/发射器210。调制器/发射器210可用于处理所述一个或多个码字，以便对所述一个或多个码字进行准备以用于传输。调制器/发射器210可执行处理，例如，调制、交织、放大、滤波、数模转换等。来自调制器/发射器210的输出可引入到物理信道。物理信道可以是无线通信信道或有线
物理信道。图2b图示了通信装置250的接收部分，其中突出了接收链路中的电路。通信装置250的接收链路中的电路可包括接收器/解调器255，其可用于将通过通信信道接收的信号转换成接收到的信号矢量，其中通信信道可以是无线或有线通信信道。接收器/解调器255可用于对所接收的信号进行处理，包括解调、去交织、放大、滤波、模数转换等。接收器/解调器255的输出可提供给信道解码器260，其可用于将接收到的信号矢量转换成估计信息矢量，所述估计信息矢量可表示传输到通信装置250的信息矢量(例如，一个或多个码字)，所述信息矢量可被通信信道更改。使用分层代码解码器、线性码编码器、线性码陪集首探测器等，信道解码器260可将接收到的信号矢量(包括接收到的码字)转换回估计信息矢量，其中接收到的码字可对应于邻域保持代码类别中的代码的码字。下文将详细论述信道解码器，所述信道解码器使用邻域保持代码对所编码的信息进行解码。
通常，理想的邻域保持代码与连续映射极其相似，其中输入空间和输出空间都必须具有相同的拓扑结构。另一方面，同样清楚的是，问题在于如何找到不同维度的空间之间的映射。因此，可能找不到连续映射或理想的邻域保持代码。因此，需要非理想的邻域保持代码，其在规定的程度上保持邻域，下文称为分层的邻域保持代码。使用分层的邻域保持代码仍能实现将针对给定码字误差概率的误码率最小化的目标，但是以略显松弛的方式执行。考虑分层的邻域保持代码的如下设计:
-第一，理想的邻域保持代码或连续映射可保持任何大小的邻域。也就是说:
权利要求
1.一种用于传输信息的方法，所述方法包括: 接收待传输的信息字符串； 从所述信息字符串中产生第一地址和第二地址，其中所述产生使用线性运算； 用分层代码编码器对所述第一地址和所述第二地址进行编码，从而生成码字；以及 传输所述码字。
2.根据权利要求1所述的方法，其中产生第一地址和第二地址包括: 从所述信息字符串中产生所述第一地址，其中基于线性块码产生所述第一地址；以及 从所述信息字符串中产生所述第二地址，其中基于所述线性块码产生所述第二地址。
3.根据权利要求2所述 的方法，其中产生所述第一地址包括用线性块码解码器对所述信息字符串进行解码。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一地址满足 U = Mfi+E, 其中U为所述信息字符串，M1为所述第一地址，G为所述线性块码的生成矩阵，而E为误差矢量。
5.根据权利要求2所述的方法，其中产生所述第二地址包括基于所述线性块码从所述信息字符串中计算出校正子。
6.根据权利要求5所述的方法，其中产生所述第二地址包括计算 M2 = UHt, 其中M2为所述第二地址，U为所述信息字符串，而H为所述线性块码的奇偶校验矩阵。
7.根据权利要求1所述的方法，其中对所述第一地址和所述第二地址进行编码包括: 基于所述第一地址产生中间信息字符串；以及 基于所述中间信息字符串和所述第二地址产生所述码字。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述线性运算基于线性块码，并且其中所述信息字符串长度为k，所述第一地址长度为Ic1，而所述第二地址长度为(k-kD，其中k和Ic1是整数值，并且其中所述线性块码包括(k，kj线性块码。
9.一种用于接收器操作的方法，所述方法包括: 从发射器发出的传输中接收信息矢量； 从所述信息矢量中解码出第一地址和第二地址，其中所述解码由分层代码解码器执行；以及 从所述第一地址和所述第二地址中产生信息字符串，其中所述产生使用线性运算。
10.根据权利要求9所述的方法，其中产生信息字符串包括: 基于线性块码从所述第一地址中产生第一矢量； 基于所述线性块码从所述第二地址中产生第二矢量；以及 通过组合所述第一矢量和第二矢量形成所述信息字符串。
11.根据权利要求10所述的方法，其中产生所述第一矢量包括用线性块码编码器对所述第一地址进行编码。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一矢量包括M1G，其中M1为所述第一地址，而G为所述线性块码的生成矩阵。
13.根据权利要求10所述的方法，其中产生所述第二矢量包括产生对应于所述第二地址的陪集首。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二地址包括校正子。
15.根据权利要求10所述的方法，其中组合所述第一矢量和所述第二矢量包括所述第一矢量和所述第二矢量的按位相加。
16.—种发射器,包括: 信道编码器，用于从信息输入端所提供的信息矢量中产生输出码字，其中所述信息矢量由分层的邻域保持代码进行编码；以及 调制器/发射器电路，其耦接到所述信道编码器，所述调制器/发射器电路用于对所述输出码字进行准备以用于在物理信道上传输。
17.根据权利要求16所述的发射器，其中所述信道编码器包括: 第一处理器，用于从所述信息矢量中产生第一地址，其中所述第一处理器使用线性块码； 第二处理器，用于从所述信息矢量中产生第二地址，其中所述第二处理器使用线性块码；以及 分层代码编码器，其耦接到所述第一处理器和所述第二处理器，所述分层代码编码器用于基于所述第一地址和所述第二地址而产生所述输出码字。
18.根据权利要求17所述的发射器，其中所述分层代码编码器包括: 第一编码器，用于将所述第一地址编码成中间序列；以及 第二编码器，其耦接到所述第一编码器，所述第二编码器用于基于所述中间序列和所述第二地址而产生所述输出码字。
19.一种通信模块,包括: 地址发生器，用于使用线性运算从信息字符串中产生第一地址和第二地址； 分层代码编码器，用于对所述第一地址和所述第二地址进行编码，从而生成码字；以及 发射器，用于传输所述码字。
20.根据权利要求19所述的通信模块，其中所述地址发生器用于基于线性块码而从所述信息字符串中产生所述第一地址，以及用于基于所述线性块码而从所述信息字符串中产生所述第二地址。
21.根据权利要求20所述的通信模块，其中所述地址发生器包括线性块解码器，所述线性块解码器用于通过对所述信息字符串进行解码来产生所述第一地址。
22.根据权利要求21所述的通信模块，其中所述第一地址满足 U = Mfi+E, 其中U为所述信息字符串，M1为所述第一地址，G为所述线性块码的生成矩阵，而E为误差矢量。
23.根据权利要求20所述的通信模块，其中所述地址发生器用于产生所述第二地址，方式是基于所述线性块码从所述信息字符串中计算出校正子。
24.根据权利要求23所述的通信模块，其中所述地址发生器用于产生所述第二地址，方式是通过计算M2 = UHt, 其中M2为所述第二地址，U为所述信息字符串，而H为所述线性块码的奇偶校验矩阵。
25.根据权利要求19所述的通信模块，其中所述编码器包括: 信息字符串发生器，用于基于所述第一地址而产生中间信息字符串；以及 码字发生器，用于基于所述中间信息字符串和所述第二地址而产生所述码字。
26.根据权利要求19所述的通信模块，其中所述线性运算基于线性块码，并且其中所述信息字符串长度为k，所述第一地址长度为Ic1，而所述第二地址长度为(k-kD，其中k和h是整数值，并且其中所述 线性块码包括(k，lO线性块码。
全文摘要
提供一种用于保持代码中邻域的系统和方法。用于传输信息的方法包括接收待传输的信息字符串；从所述信息字符串中产生第一地址和第二地址；使用分层代码编码器对所述第一地址和所述第二地址进行编码，从而生成码字；以及传输所述码字。所述产生步骤基于线性块码执行。
文档编号H04L1/06GK103081376SQ201180041461
公开日2013年5月1日 申请日期2011年6月13日 优先权日2010年9月3日
发明者郑立忠, 俞菲·布兰肯什布 申请人:华为技术有限公司