专利名称：检测在单频多发射机网络中的码矢量的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测在单频、多发射机网络中发送的码矢量的布局。
代替连接从电缆分支线到用户的用户线，可沿着电缆分支线以固定间隔地设置发射机，以便通过在电缆分支线和用户之间的空气发送数据。于是，减小了将用户连接到电缆分支线所需的实际人力。然而，在安装这些发射机时必须十分小心。例如，如果只用一个发射机覆盖用户，那么可能在用户房屋内存在接收性能差的区域。
通过在由两个或多个发射机覆盖每个用户的房屋的情况下，将发射机有效地相邻设置，可以减小接收性能差的可能性。不幸的是，由于每个发射机在相同载波频率下操作，而且由于在用户的房屋和覆盖用户房屋的发射机之间的可变距离，使得相同数据可在不同时间并以不同相位到达用户房屋内的接收站。结果，产生了这里被称为重影(ghosting)的干扰。
如果绘出在由两个发射机覆盖的用户的房屋内的接收站处接收到的信号幅度对频率的图形，那么可得出干扰图案(pattern)。在接收站离两个发射机的距离相等，那么干扰图案具有如
图1所示的形状。该干扰图案有时被称为100％重影。在这种干扰图案的情况下，接收信号的信号幅度的特征在于存在周期性的、尖锐的零点(nu1l)，在这些零点处信号实际上是不可检测到的，特别是在存在噪声的情况下。即，在信道中的噪声使得信号检测门限高于水平轴(如图1所示)，从而很难或不能检测发送信号在零点附近或在该处的任何频率分量，因为在这些点处的信噪比很低。此外，当通过均衡器处理接收信号时，可能恶化信噪比，使得信号检测更难。
已知如何在存在白噪声的情况下充分接收信号。例如，网格编码和维特比编码可用来当存在白噪声时充分地编码和解码发送数据，因为在白噪声的条件下这种编码和解码执行得非常好。不幸的是，网格编码和维特比解码在存在非随机分布噪声的情况下工作不是太好，诸如在有100％重影的环境中可能存在的那样。
本发明的目的在于在单频多发射机网络中特别有用的编码和解码布局，其中在上述单频多发射机网络中存在100％重影。
发明概述根据本发明，接收机接收至少包含多个码矢量之一的信号。对信号进行变换以产生多个多系数频谱(multi-coefficient spectra)。具体地说，在具有最大值的多系数频谱中，从上述系数中衍生出数据元(data element)。
在本发明的更详细方面，将接收信号与多个陪集首(coset 1eader)相乘已产生多个乘法结果。陪集首对应于多个码矢量中的码矢量所分成的陪集。分析所得多系数频谱以获得对应于至少一个码矢量的数据元。
在本发明的另一更详细方面，所接收到的信号可包括至少第一和第二码矢量。根据多系数频谱中的系数幅值，对应于第一和第二码矢量之一确定数据元。从接收到的信号中减去这样的一个码矢量以产生减法结果。于是，根据从减法结果得出的多系数频谱的系数幅值，对应于第一和第二码矢量中的另一个确定数据元。
在本发明的又一个详细方面，接收到的信号可包括多个发送码矢量。对接收到的信号进行接收信号变换，从而接收信号变换包括对于确定码矢量组中的至少一些码矢量中的每一个矢量的系数。根据来自接收信号变换中具有最大值的系数的一个码矢量，确定数据元。从接收信号中减去该码矢量以产生减法结果。产生减法结果变换，从而减法结果变换包括对于预定码矢量组中的至少一些码矢量中的每一个矢量的系数。根据具有最大值的减法结果变换的系数，对应于另一个码矢量确定数据元。
在本发明的另一个方面，接收信号包括多个码矢量，它属于预定码矢量组。将在预定码矢量组中的码矢量分成陪集，而且将上述陪集排列成陪集组。包含在接收信号中的每个码矢量属于相应的陪集组。将一个窗口用于倍集的第一子集。将接收信号乘以对应于窗口中的每个陪集的陪集首，以产生对于窗口中的每个陪集的接收信号系数频谱。根据对应于窗口中的陪集并具有最大值的接收信号系数确定数据元。从接收信号中减去对应于这些数据元的码矢量以产生减法结果。滑动窗口以覆盖陪集的第二子集。将减法结果于对应于窗口中的陪集的陪集首相乘以对于窗口中的每个陪集产生减法结果系数频谱。根据对应于窗口中的陪集并具有最大值的减法结果系数，确定数据元。
附图简述结合附图，从下面对本发明的详细描述中，本发明的这些和其他特性和优点将显而易见图1是示出可能在离多个发射机等距离的点处发生的干扰图案，其中上述发射机在单频下将信号发送到接收机；图2是作为可实行本发明的网络的一个例子的单频多发射机网络的概括方框图；图3示出图2的单频多发射机网络的示例信号覆盖；图4示出包括编码器的可用于将码矢量发送到图2的单频多发射机网络的头端发射机；图5和6示出图4的一部分编码器的示例实施例；图7示出包括解码器的可用在图2的单频多发射机网络中的接收机；图8示出可由图7的解码器执行的沃尔什变换布局；图9示出由图8的解码器确定的沃尔什频谱的示例组；图10示出可由图4的发射机发送的一组加权码矢量；图11示出由图8的沃尔什变换布局确定并对应于图10所示的加权码矢量的示例沃尔什变换频谱组；图12示出可根据本发明的一个实施例实施以解码如图10所示的码矢量的流程图；图13示出通过图8的沃尔什变换确定并对应于由如图4所示的发射机组合并发送的码矢量的另一组沃尔什变换频谱；图14示出可根据本发明的另一个实施例执行以解码码矢量的流程图；图15示出可根据本发明的另一个实施例执行以解码码矢量的流程图；和图16示出可根据本发明的另一个实施例执行以解码码矢量的流程图。
详细描述图2示出其中可用本发明的单频多发射机网络10。单频多发射机网络10包括发射机12、14、16…，用电缆或光纤系统18将它们连接在一起。应理解，电缆或光纤系统18可包括任何数量的线路，诸如串并联发射机12、14、16…的电缆干线和电缆分支线，和/或其他结构。发射机12、14、16…把信号发送到接收机20、22、24…。虽然如图2示出三个接收机20、22和24非常接近于三个发射机12、14和16，但是应理解每个接收机20、22、24…都能接收来自一个、两个、三个或多个发射机12、14、16…的信号。
例如，如图3所示，可设置发射机12、14、16…中的第一个以覆盖地理区域30、设置发射机12、14、16…中的第二个以覆盖以覆盖地理区域32、并可设置发射机12、14、16…中的第三个以覆盖地理区域34。地理区域30和32在重叠区域36中重叠、地理区域32和34在重叠区域38中重叠、地理区域30和34在重叠区域40中重叠和所有三个地理区域30、32和34在地理区域42中重叠。如果接收机20、22、24…之一定位在重叠区域36、38或40中，那么它接收来自两个发射机的信号并能够经历类似于如图1所示的干扰图案。如果将接收机20、22、24…之一定位在重叠区域42中，那么干扰图案可能与如图1所示的不同，但是类似。本发明在区域30、32和34中的任一区域(包括重叠区域36、38、40和42)中都能良好地操作。
图4示出代表性的头端发射机50并提供电缆或光纤系统18，其中发射机12、14、16…将数据重新发送到接收机20、22、24…。于是，在电缆或光纤系统18中连接的每个发射机12、14、16…都接收来自头端发射机50的数据并把数据重新发送到一个或多个接收机20、22、24…。
头端发射机50包括数据源52，它提供向电缆或光纤系统18提供的数据。数据源52向Reed Solomon前向纠错编码器54(Reed Solomon forward errorcorrection encoder)提供数据，然后由编码器56编码Reed Solomon前向纠错编码器54的输出。调制器/发射机58调制和发送纠错和编码数据。
可由编码器56运用预定码矢量组编码由数据源52和Reed Solomon前向纠错编码器54提供的数据。这些码矢量最好是Kerdock码矢量，而该码矢量的长度L由每码矢量的比特数来确定。处于描述本发明的目的，假设码矢量的长度为16，这表示在每个码矢量中有16位。然而，应理解，根据本发明，可使用具有不同长度的码矢量。例如，可根据本发明采用长度为64、256或更多的码矢量。
已知码矢量的长度为16时，有256个Kerdock码矢量。如果适当选择这256个码矢量之一作为参考码矢量，那么有112个码矢量离参考码矢量的距离D是6、有30个码矢量离参考码矢量的距离是8、有112个码矢量离参考码矢量的距离是10和有一个码矢量离参考码矢量的距离是16。离参考码矢量的距离是16的码矢量是参考码矢量的补码。这里将距离定义为在码矢量等于另一个码矢量之前在一个码矢量中可能改变的位数。
可选择该参考码矢量、离该参考码矢量的距离是8的30个码矢量以及该参考码矢量的补码(即，负(negative))作为陪集。而该参考码矢量可指定为该陪集的陪集首。这32个码矢量中的每个码矢量在陪集中都有一个补码。因此，陪集包括第一和第二组码矢量，其中每组包括16个码矢量而在第一组中的每个码矢量在第二组中都有一个补码。因此，从下面的描述中可见，将陪集想象为包括16个码矢量是十分有用，其中每个码矢量可以是正或负。
类似地，可将256Kerdock码矢量分成多于7个陪集，每个陪集具有陪集首，从而总共有8个陪集。
可发送一个码矢量，从而它代表数据元的一个数目。数据元可以是位、码元或者其他信息单元。如果每次发送单个码矢量，那么可用三个数据元来定义8个陪集中哪些包括要发送的码矢量、可用4个数据元定义要发送的码矢量(不包括它的极性)和可用一个数据元来定义发送码矢量的极性(即，是发送码矢量还是发送它的补码)。于是，发送该码矢量用于它的对应的8个数据元，并指定该对应的8个数据元。
于是，当发射机50每次发送一个码矢量且如果所发送的码矢量的长度是16，那么将系统的速率定义为(数据元的数量)/L或8/16或1/2。
通过每次发送多个码矢量，可增加该速率。例如，如果将陪集分成2组，每组具有4个陪集，从而同步发送第一组的第一码矢量和第二组的第二码矢量，可编码14个数据元作为这2个码矢量。在这种情况下，两个数据元定义在第一组陪集中的4个陪集中哪个包括要发送的第一码矢量、4个数据元定义要从第一组发送的第一码矢量(不包括它的极性)，且一个数据元定义发送的第一码矢量的极性(即，是发送码矢量还是它的补码)。发送该第一码矢量用于它的对应的7个数据元，并指定该对应的7个数据元。类似地，运用第一码矢量发送第二码矢量，并指定它对应的7个数据元。
于是，当发射机50同步发送且如果发送码矢量的长度是16，那么定义系统的速率为14/16或7/8。
例如，如果将陪集分成4个组，每组包括2个陪集，从而同步发送四个码矢量(4个组中的每组一个)，可编码24个数据元作为这4个码矢量。在该情况下，每个数据元定义在第一组陪集中的2个陪集中的哪个包括要发送的第一码矢量(不包括它的极性)，且一个数据元定义要发送的第一码矢量的极性(即，是要发送码矢量还是它的补码)。于是，发送该第一码矢量用于它的对应的6个数据元，并且指定它的对应的6个数据元。类似地，运用第一码矢量发送第二、第三、和第四码矢量，并指定它们的对应的6个数据元。
于是，当发射机50同步发送4码矢量时，且如果发送的码矢量长度为16，那么定义系统的速率为24/16或3/2。
图5部分示出编码器56。如图5所示的部分编码器56是将数据元变换成有发射机50发送的码矢量的那部分。例如，编码器56包括码矢量发生器72、74、76和78，其中同步发送4个码矢量，其中每个码矢量的长度是16。然而，从上述描述中应理解，可同步发送的码矢量的数量依赖于码矢量的长度。
码矢量发生器72包括陪集首选择器72a，它选择与2个陪集C1或C2中包括要发送码矢量V1的一个陪集相对应的陪集首。该陪集首选择器72a响应于6个数据元中被编码为码矢量V1的一个数据元来执行这样的选择。沃尔什函数(function)选择器72b根据6个数据元中的被编码为码矢量V1的另4个数据元选择沃尔什函数。该沃尔什函数对应于要发送的特定码矢量V1。乘法器72c将所选陪集首和所选沃尔什函数相乘，且在框72d处，由补码选择器72e确定是否对该乘法的结果求补码，其中补码选择器72e响应于6个数据元中被编码为码矢量V1的最后一个。框72d的输出是码矢量V1。如果需要的话，可在框72f处对该码矢量V1加权，如下所述。
码矢量发生器74、76和78以类似的方法进行操作，除了码矢量发生器74产生从陪集C3或C4中选出的码矢量V2、码矢量发生器76产生从陪集C5或C6选出的码矢量V3，和码矢量发生器78产生从陪集C7或C8选出的码矢量V4。
如图6所示，Kerdock码矢量V1、V2、V3或V4是按位相加(added bit wise)，且向调制器/发射机58提供结果。
如图7所示的接收机60接收由一个或多个发射机12、14、16…发送的信号。接收机60包括用于调谐到调制器/发射机58所用的载波的调谐器62、用于解调接收信号的解调器66、用于将在接收信号中的码矢量解码回到由ReedSolomon前向纠错编码器54提供的数据元的解码器68和Reed Solomon前向纠错电路70。
为了恢复用来选择发送码矢量的数据元，解码器68可根据如图8所示的布局80对接收信号82执行沃尔什变换。在乘法器841、842…84n中将接收信号82与陪集首1、陪集首2…陪集首n相乘。在码矢量组具有如上所述的8个陪集的情况下，n等于8，从而存在8个乘法器，它们将接收信号82与8个对应的陪集首相乘。虽然这些陪集首可以是在对应陪集中的任何码矢量，但是陪集首可以是用来选择对于每个陪集的码矢量的参考码矢量，如上所述。于是，单用到8个陪集时，陪集首1对应于陪集1、陪集首2对应于陪集2、…和陪集首8对应于陪集8。
由对应的沃尔什变换861、862…86n处理来自每个乘法器841-84n的乘法结果。对来自乘法器841、842…84n的对应乘法结果执行的沃尔什变换861、862…86n产生对应的沃尔什变换频谱S1、S2…Sn。沃尔什变换频谱S1对应于陪集1、沃尔什变换频谱S2对应于陪集2…和沃尔什变换频谱Sn对应于陪集n。沃尔什变换频谱S1、S2…Sn中的每个包括16个系数，而且每个系数可以是正或负的。于是，每个频谱具有对于它的对应陪集的32个码矢量中的每个码矢量的系数。
图9示出在每次只发送一个Kerdock码矢量的情况下的沃尔什变换频谱S1、S2…Sn。在图9的沃尔什变换频谱S1、S2…Sn仅示出了16个位置，因为如上所述，在任一个位置上的系数可以是对应于正或负码矢量的正或负(即，码矢量或它的补码)。如图9所示的示例系数的幅值和极性仅作为示意随意给出的，应理解实际系数的值和极性依赖于诸如噪声和发送码矢量的极性。
图9的例子假设每次只发送一个码矢量。此外，虽然发送码矢量可在8个陪集中的任一个中，但是假设为了如图9所示的例子，在接收信号82中的码矢量是在对应于陪集首1的陪集1中。因此，在对应于发送码矢量的沃尔什变换频谱S1中的系数具有对应于所有其他可能的码矢量的系数幅值中的最大幅值(诸如16)。
具体地说，在沃尔什变换频谱S1中与除了发送码矢量之外的陪集1中的其他码矢量相对应的每个系数的值实际上都为零，且在沃尔什变换频谱S2-Sn中与陪集2-陪集n相对应的每个系数是相对较小的非零值(诸如，4)。于是，很容易分辨出对应于发送码矢量的系数。包括具有最大值的系数的沃尔什变换频谱表示发送码矢量所属的32码矢量陪集，而且在沃尔什变换频谱中具有最大幅值的系数的位置和极性确定在该陪集中的32个码矢量中的哪个是发送码矢量。用该信息来恢复用来选择发送码矢量的数据元。
具体地说，在n=8且一次只发送长度为16的一个码矢量，从而在图9的沃尔什频谱中只有一个系数具有最大值的情况下，(ⅰ)对应于包括最大系数的沃尔什频谱的陪集定义了用来指定从中选出发送码矢量的陪集的三个数据元，(ⅱ)在包括最大系数的沃尔什频谱中的最大系数的位置定义了用来选出对应于发送码矢量的沃尔什函数的4个数据元，和(ⅲ)最大系数的极性定义了用来选择发送码矢量的极性的一个数据元。
在n=8且同步发送长度都为16的4个码矢量的情况下，以类似方式从每个发送码矢量恢复相应的6个数据元。即，在对应于头2个陪集(即，陪集1和陪集2)的头2个沃尔什频谱中的一个系数具有最大幅值。对应于包括该系数的沃尔什频谱的陪集定义用来指定从中选出第一方式码矢量的陪集的一个数据元。该系数在它的沃尔什频谱中的位置定义了用来选择对应于第一发送码矢量的沃尔什函数的4个数据元。该系数的极性定义用来选择第一发送码矢量的极性的一个数据元。
接着，在对应于接下去的2个陪集(即，陪集3和陪集4)的后2个沃尔什频谱中的一个系数具有最大幅度。对应于包含该系数的沃尔什频谱的陪集定义用来特定从中选出第二发送码矢量的陪集的一个数据元。该系数在它的沃尔什频谱中的位置定义了用来选择对应于第二发送码矢量的沃尔什函数的4个数据元。该系数的极性定义用来选择第二发送码矢量的极性。以类似的方法恢复利用第三和第四码矢量发送的数据元。
如图9所示的沃尔什变换频谱S1、S2…Sn假设接收信号不受沿着其传输路径的白噪声的影响。如果接收信号受到沿着其传输路径的白噪声影响，那么沃尔什变换频谱S1、S2…Sn在每根水平轴周围都有噪声。然而，与对应于发送码矢量的系数值相比，该噪声很小，从而在存在白噪声的情况下可以容易地检测发送码矢量。
然而，串话可能大大地影响同步发送的码矢量。由于在实际上具有相等发送功率的同步发送的码矢量之间的串话，使得码矢量的长度限制了可同步发送的码矢量的数量。例如，如果每个码矢量的长度是16，每次只能发送实际上具有相等发送功率的2个码矢量。
即，如果发送一个码矢量、如果长度16用于发送码矢量、且如果运用8个可能的陪集的8个陪集首对于接收信号执行沃尔什变换，那么对应于发送码矢量并在包含发送码矢量的沃尔什变换频谱中的系数具有相当大的值。在沃尔什变换频谱中对应于包含发送码矢量的陪集的每个其他系数具有接近零的值，且在其他沃尔什变换频谱中的每个系数具有相对较小的非零值。
然而，当每次发送两个这样的码矢量时(即，基本上同步发送)，在两个码矢量之间存在串音，从而对应于发送矢量中的任一个的系数的幅度例如为16±4，包含对应该发送码矢量的系数的沃尔什变换频谱中的其他系数的幅度例如为0±4，和其他沃尔什变换频谱的系数的幅度可以是4±4。在对应于发送码矢量的系数值和沃尔什变换频谱中的其他系数之间的最差情况之差(worstcase difference)是(16-4)-(4+4)或4。仍可以容易地检测发送码矢量。
然而，当每次发送3个码矢量时，在对应于发送码矢量的系数幅度和沃尔什变换频谱之间的最坏情况之差是(16-4-4)-(4+4+4)或-4。在这种情况下，可能错误地解码除了发送码矢量之外的其他码矢量。
通过将码矢量的长度增加到64，可同步发送更多码矢量。通过增加码矢量的长度超过64，更增加了可以同步发送的码矢量的最大数量。
通过增加可适当解码一个码矢量的置信度、通过第一解码关于最高置信度(highest confidence)的码矢量、通过从接收信号中减去第一解码的码矢量以消除由第一码矢量引起的串话、通过解码另一个码矢量、通过从接收信号中减去第二解码的码矢量从而消除由第二解码的码矢量引起的串话，等等，还可增加每次可发送的码矢量的数量。
通过用不同量加权每个码矢量的发送功率，可以增加同步发送的适当解码多个码矢量的置信度。例如，图10示出同时添加和发送的四个不同加权码矢量V1-V4的绝对值，应理解码矢量V1-V4中的任一个都可能是负的，而不是正的。这4个码矢量具有逐渐变小的幅值，从而当发送时码矢量V4具有最大功率，当发送时码矢量V3具有下一个最大功率、当发送时码矢量V2具有下一个最大功率、和当发送时码矢量V1具有最小功率。通过以大于用来发送另一个码矢量的功率发送码矢量，那么增加了对以最大功率发送的码矢量的解码可能性，因为该码矢量的功率大于其他码矢量引起的串话功率。
向将接收信号与陪集首1、陪集首2…陪集首n相乘的乘法器841、842…84n提供包括这4个基本上同步发送的码矢量的信号。向如图8所示的相应沃尔什变换861、862…86n提供这些乘法的结果。然而，在该例子中，由布局80产生的沃尔什变换频谱S11、S12…S1n不同于如图9所示的沃尔什变换频谱S1、S2…Sn，主要是因为沃尔什变换频谱S11、S12…S1n包括更多的码矢量，因为在该多个码矢量之间存在的串话。
然而，即使在该码矢量之间存在串话，关于在沃尔什变换频谱S11、S12…S1n中具有最大值的系数与如图10所示的码矢量V4相对应的置信度更大。即，通过使如图10所示的码矢量的功率逐渐变小，增加可适当解码的特殊码矢量(诸如，具有最大功率的码矢量)的置信度。因此，检查沃尔什变换频谱S11、S12…S1n，以确定具有最大幅度的系数。该系数指示码矢量V4，它是具有最大功率的发送码矢量。
当发送的码矢量具有逐渐变小的功率(如图10所示)，可以安排解码器68来根据如图12所示的流程图进行操作。当在框100处接收包含发送码矢量的接收信号，在框102将接收信号与陪集首相乘，而且在框104中对乘法结果执行沃尔什变换。在框106中找到具有最大幅值的系数。框106还根据该系数恢复数据元，如上所述。
如果不解码所有码矢量，如在框108中所确定的那样，那么在框110中从接收信号中减去对应于具有最大值的系数的码矢量(例如，码矢量V4)。框110可确定产生具有最大值的系数，通过(ⅰ)将对应于包含最大系数的沃尔什频谱的陪集的陪集首(a)与由恢复数据定义的沃尔什函数(b)相乘，和(ⅱ)根据最大系数是负还是正，补码或不补码该结果。用向第四码矢量V4提供的权对该结果加权，并从接收信号中减去加权码矢量V4以消除由于码矢量V4导致的任何串话。
之后，重复框102、104、106、108和110的处理直至根据码矢量V3、V2和V1恢复所有数据元，在此点处理返回到框100。可以用硬件或软件实现图12的流程图。
应注意，上述逐渐变小的方法需要大于用等功率发送更少码矢量时所需的功率，因为最小发送的码矢量的功率必须大于噪声，以便从该噪声中分辨出最小发送的码矢量，而且因为剩余码矢量必须具有更大的功率，从而使得码矢量能逐渐变小。然而由下述窗口化(windowing)实施例减小发送这些逐渐变小的矢量所需的全部功率。
在该窗口化的实施例中(还可将它称为群解码)，是发送码矢量逐渐变小，但是逐渐变小的程度(tapering)可以比不用窗口化的情况下所必须的更小。如上所述，假设每次发送4个发送码矢量V1、V2、V3和V4。使这些码矢量逐渐变小，从而码矢量V4具有最大功率，码矢量V3具有下一个最大功率、码矢量V2具有下一个最大功率，和码矢量V1具有最小功率。还假设从陪集1、陪集2…陪集8选出这4个码矢量，从而从陪集1或陪集2选出码矢量V2、从陪集5或陪集6选出码矢量V3和从陪集7或陪集8选出码矢量V4。
通过这些假设，可以布置解码器68来根据布局80对接收信号执行一组沃尔什变换(即，少于全部)，以便产生所定义的相应沃尔什变换频谱。可将这组沃尔什变换设想为在窗口内。该窗口实际上确定(ⅰ)与接收信号相乘(multiplied against)的陪集首和(ⅱ)根据乘法结果产生的沃尔什变换频谱。例如，如果在图8中n=8，那么可布置窗口，从而将接收信号与陪集首5至陪集首8相乘，并执行沃尔什变换865-858。
于是，解码器68调查研究对于在这些频谱中具有最大值的系数的所得沃尔什变换频谱S25-S28(图13)。实际上，相对于码矢量V3-V4，建立窗口。如果由于串话使得码矢量V1或码矢量V2产生在沃尔什变换频谱S21-S24中的系数，那么该窗口减小另一个码矢量(诸如，码矢量V1或码矢量V2)被不适当解码成码矢量V4的概率，其中上述系数大于由码矢量V4产生的系数。此外，该窗口化实施例减小解码码矢量所需的处理量，因为在上述例子中，只执行乘法器845-848和沃尔什变换865-868的处理，以便解码码矢量V4。一旦建立窗口，对应于窗口中的最大系数的码矢量被解码到它的数据元，而且从接收数据中减去被解码的码矢量，以便从接收信号中消除它的串话。
在该例子中，下移(滑动)窗口以包围新的乘法器组和沃尔什变换。于是，在该例子中，将接收信号与陪集首3至陪集首6相乘，并因此执行沃尔什变换863-866。解码器68调查研究对于该频谱中具有最大值的系数的沃尔什变换频谱S23-S26。实际上，相对于码矢量V2-V3，建立窗口。将在窗口中对应于最大系数的码矢量解码成它的数据元，从接收信号中减去解码的码矢量以从接收信号中消除它的串话并再次滑动窗口和重复该处理。
当发送的码矢量具有变化功率时，且当如上所述使用滑动窗口时，可将解码器68布置成根据如图14所示的流程图进行操作。当在框200处接收包含发送码矢量的接收信号时，在框202处应用如上所述的窗口，在框204处将接收信号与在窗口内的陪集首相乘并在框206处对乘法结果执行在窗口内的适当沃尔什变换。在该例子中，在框202处应用窗口，从而在框204处将接收信号与陪集首5至陪集首8相乘，并在框206处执行沃尔什变换865-868。在框208处找到在框206处执行的沃尔什变换的最大系数。框208还根据该系数恢复数据元，如上所述。
如果没有解码所有码矢量，如在框210所确定的那样，那么在框212处从接收信号中减去在框208处解码的码矢量。即，框212通过如下手段确定解码的码矢量(ⅰ)将对应于包含窗口内的最大系数的沃尔什频谱的陪集的陪集首与由恢复数据定义的沃尔什函数相乘，和(ⅱ)是否对结果求补码是根据窗口内的最大系数是负还是正。(另一方面，可将恢复数据元用作入查询表的地址，以便读取相应的码矢量。)用对它加权的权来对该解码码矢量加权，而且从接收信号减去加权的码矢量，以便消除因该码矢量引起的任何串话。
之后，重复框202、204、206、208、210和212的处理。在该情况下，应用窗口，从而使它复盖陪集S23-S26。当根据码矢量V4、V3、V2和V1恢复所有数据元，处理回到框200。应注意，可在软件或硬件中执行图14的流程图。
当同时以逐渐变小的功率发送两个或多个码矢量时，关于两个最大码矢量的沃尔什变换系数可能具有大致相同的幅值，从而都不能有把握地解码它们。为了避免这种可能性，可实施本发明的双通过(two-pass)实施例。虽然可在有或没有窗口的情况下运用双通过实施例，但是这里将双通过实施例描述为窗口化实施例的一个特征。
在该修正后的窗口化实施例中，临时解码与几乎相等的系数相关的两个码矢量，并在第一次通过期间，从具有它们的全发送长度一半的接收信号中减去该码矢量。于是，这一双通过特性采用的窗口宽度大于2个码矢量。在第二次通过期间执行由窗口定义的减法结果的沃尔什变换。于是，假定具有在窗口内的最大值的所得沃尔什变换系数与具有下一个最大发送功率的码矢量相关。解码该码矢量并从接收信号中减去它。因此，从接收信号中消除解码的码矢量的串话。通过从接收信号中消除该码矢量的串话，当在第二次通过期间执行剩余接收信号的沃尔什变换时，前面产生等同系数的两个码矢量将可能产生显著不同的系数幅值。在每次发送多于4个码矢量的实际情况下，对于该第二次通过，无需滑动或调节窗口，而只有当解码在窗口内的具有最大发送强度的码矢量时才需滑动它。
例如，如果每次发送16个码矢量(即，码矢量V1-V16)，可选择窗口尺寸来包围大于两个(诸如，4个)沃尔什变换频谱的预定数。可构成解码器68，从而在第一次通过期间对接收信号执行由窗口定义的沃尔什变换，而且对所得沃尔什变换频谱检查其所具有的最大幅值的系数。如果在这些沃尔什变换频谱中的两个最大系数大约值相等，那么如上所述减小对应于这两个最大系数的码矢量并执行第二次通过。在该第二次通过期间，对减法结果执行由窗口定义的沃尔什变换，而且对所得沃尔什变换频谱检查其所具有的最大幅值的系数。解码对应于该系数的码矢量，而且从接收信号中减去该码矢量，以从接收信号中消除它的串话效应(contribution)。
于是，对剩余接收信号执行沃尔什变换，且对由窗口定义的沃尔什变换频谱检查其具有的最大值的系数。解码对应于该系数的码矢量，且从接收信号中减去该码矢量以从接收信号中消除它的串话效应。假设，在这第二次通过期间，解码具有最大发送功率的码矢量，滑动窗口并用相同的方法来解码剩余发送码矢量。
当发送的码矢量具有可变功率且如上所述采用双通过滑动窗口时，可将解码器68布置成根据如图15所示的流程图进行操作。当在框300处接收到包含发送码矢量的接收信号时，在框304处将接收信号与由该窗口定义的陪集首相乘，且在框306处对乘法结果执行由该窗口定义的沃尔什变换。在框308处找到具有最大值的系数。如果存在两个具有最大值的系数，如在框310中所确定的那样，那么解码对应于这两个系数的两个码矢量并在框312中从接收信号中减去它。(如果窗口具有足够的尺寸，且如果存在三个系数具有最大值，如框310所示，那么在框312中，从接收信号中减去对应于这三个系数的三个码矢量。)在框304处，将陪集首与结果信号相乘，如窗口所定义的那样，且在框306中再次对乘法结果执行由该窗口定义的沃尔什变换。在框308处，找到具有最大值的系数。如果该系数具有最大值，如框310所确定的那样，那么在框314处根据该系数恢复相应的数据元，如上所述。
如果没有解码所有码矢量，如在框316处所确定的那样，那么在框318中，从接收信号中减去在框314处解码的码矢量。以用于被解码的码矢量的权对该结果加权，且从接收信号中减去加权的解码码矢量，以消除它所引起的任何串话。
之后，重复框302、304、306、308、310、312、314、316和318。在执行包括框312的环路的情况下，在下一次通过框302、304、306、308、310、312、314、316和318期间，不移动窗口。然而，在不执行包括框312的循环的情况下，如上所述，在下一次通过框302、304、306、308、310、312、314、316和318期间，移动窗口。应注意，可以软件或硬件实现图15的流程图。
可实现解码同步发送的码矢量的可靠性因素(reliability factor)实施例，以确定可最可靠地解码哪个码矢量。单独或与窗口化实施例和/或双通过实施例结合运用该可靠性因素实施例。
在同步发送两个码矢量且每个可行的码矢量的长度为16的简单例子中，可将256个可行的码矢量分成8个陪集，如上所述。可将这些陪集分成两组，每组有4个陪集，从而发送码矢量之一来自一组陪集，而另一个发送码矢量来自另一组陪集。在这个例子中，如图8所示的布局80产生两组沃尔什变换频谱，其中每组有4个沃尔什变换频谱。
根据这个简单个例子，由布局80产生的两组沃尔什变换频谱可以沃尔什变换频谱组400和410出现，如图13所示。沃尔什变换频谱组400包括沃尔什变换频谱S21、S22、S23和S24，它们与8个可行的陪集中的4个相对应。沃尔什变换频谱组410包括沃尔什变换频谱S25、S26、S27和S28，它们与8个可行的陪集中的另4个相对应。
沃尔什变换频谱组400的沃尔什变换频谱S22包括系数420，它具有在沃尔什变换频谱组400中任一系数值中的最大值。沃尔什变换频谱组400的沃尔什变换频谱S23包括系数430，它具有在沃尔什变换频谱组400中任一系数值中的下一个最大值。可将第一可靠性因素Δ1确定为系数420和430之差。可靠性因素Δ1的值是系数420对应于两个发送码矢量之一的置信度测量。
类似地，沃尔什变换频谱组410的沃尔什变换频谱S28包括可具有在沃尔什变换频谱组410中任一系数值中的最大值。沃尔什变换频谱组410的沃尔什变换频谱S27包括系数450，它可具有沃尔什变换频谱组410中任一系数值中的下一个最大值。可将第二可靠性因素Δ2确定为系数440和450之差。可靠性因素Δ2的值是系数440对应于两个发送码矢量中的另一个的置信度测量。
解码器68选择第一和第二可靠性因素Δ1或Δ2中的较大者，以解码发送码矢量之一。选择最大的可靠性因素Δ1或Δ2，因为正确码矢量确定的最大置信度与一组中的最大系数和相同组中的下一个最较大系数之间的最大系数差相关。因此，解码器68确定发送码矢量之一为对应于产生最大系数差的两个系数中的较大者的一个码矢量。
于是，例如，如果可靠性因素Δ2大于可靠性因素Δ1，那么根据系数440确定发送码矢量，它是系数440和450中的较大者。根据该较大系数恢复数据元，如上所述，而且从接收信号中减去相应的码矢量。之后，重复如上所述的处理，包括对减法结果执行沃尔什变换、确定在每组中的最大系数和下一个最大系数之间的系数差、和确定与关于最大系数差的较大系数相对应的发送码矢量。
在图16的流程图中体现了被推广为任何数量的同步发送码矢量。如图16所示，解码器68在框500处接收接收信号并在框502中将接收信号与陪集首相乘。在框504中对乘法结果执行沃尔什变换以产生对于每组陪集的沃尔什变换频谱，其中通过每次发送的码矢量的数量和长度，确定陪集组的数量，至少是部分确定。
在框506处，确定可靠性因素Δ作为对于每个陪集组的具有最大值的系数和具有下一个最大值的系数之间的差。在框508中找到最大可靠性因素Δ，因为当根据产生最大可靠性因素Δ的两个系数中的较大者确定码矢量时，在正确的码矢量确定中的置信度是最大的。因此，在框508中，确定对应于该码矢量的数据元，如前面所述。
如果没有找到所有码矢量，如在框510中所确定的那样，那么确定最后找到的码矢量并从接收信号中减去它(在框512中)，而且相对于减法结果重复框502-512的功能。当找到所有码矢量，如框510所确定的那样，那么流程回到框500以等待另一个接收信号。应注意，可以软件或硬件实现图16的流程。
如上所述，通过增加同步发送的码矢量的数量，可增加系统速率。通过增加码矢量的长度，可增加同步发送的码矢量的数量。当码矢量的长度增加时，还必须增加陪集的数量和/或陪集组的数量。当通过增加数量长度来增加同步发送的码矢量的数量时，解码这些码矢量的计算费用也相应增加。然而，虽然解码具有较长长度的码矢量所需的计算费用增加，但是该计算费用与码矢量的长度是线性增加的。另一方面，通过发送多个码矢量所实现的码增益还大致以码矢量长度的指数规律增加。因此，虽然陪集尺寸和其他考虑实际上限制了计算费用，但是应在这些限制的范围内使长度最大，以实现尽可能大的增益。
上面描述了本发明的某些改变。其他变化是对于实践本发明的现有技术而言的。例如，根据上面的描述，用沃尔什变换来确定发送码矢量。然而，可用其他变换来确定发送码矢量。
此外，示出头端发射机50、接收机60和布局80包括各种框。每个这样的框都可作为一个或多个分离元件、一个或多个集成电路、一个或多个可编程逻辑电路或阵列、软件，等等，来实施。
此外，上面揭示头端发射机50包括诸如数据源52、Reed Solomon前向纠错电路54、编码器56和调制器/发射机58的元件和上面揭示接收机60包括诸如调谐器62、均衡器64、解调器66、解码器68和Reed Solomon前向纠错电路70的元件。然而，头端发射机50和接收机60可包括与这些所揭示的元件不同的或除此之外的元件。
此外，上面描述了各种实施例。可在本发明的其他实施例中按照需要混合这些实施例的特征。例如，可与逐渐变小的码矢量组合起来一起运用结合图16所揭示的实施例的可靠性特性，并与非逐渐变小的码矢量一起运用结合图14所揭示的窗口化实施例。
此外，如上所述，解码器68产生由窗口定义的沃尔什变换频谱，从而窗口确定(ⅰ)将陪集首与接收信号相乘，和(ⅱ)根据乘法结果产生沃尔什变换频谱。另一方面，解码器68安排为在没有窗口的情况下产生沃尔什变换频谱，从而将所有陪集首与接收信号相乘。然而，在这种情况下，可将窗口用于所得的沃尔什变换频谱来减小将对应于窗口内的系数的码矢量解码成对应于窗口外的码矢量的概率。
因此，本发明的描述只是用于说明，且教熟悉本技术领域的人员执行本发明的最佳模式。可进行实质性变化，而不偏离本发明的构思，且可运用在所附权利要求书保留的范围内的所有变更。
权利要求
1．一种包括用于接收包含接收码矢量的信号的接收机和用于根据接收码矢量恢复数据元的解码器，其中每个接收码矢量与多个码矢量之一相对应，其特征在于，所述系统乘法器将所述接收信号与多个参考矢量相乘以产生多个乘法结果；变换器将所述乘法结果变换成多个多系数频谱；和所述解码器解码所述多个多系数频谱以根据所述接收码矢量来恢复所述数据元。
2．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变换是沃尔什编排。
3．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述解码器根据所述多系统频谱中的最大系数来恢复对应于所述接收码矢量的所述数据元。
4．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个码矢量中的所述码矢量是Kerdock码矢量。
5．如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述变换是沃尔什变换。
6．如权利要求4所述的系统，其特征在于，将所述Kerdock码矢量划分成陪集，其中每个陪集具有与其唯一对应的陪集首，且所述乘法器将所述接收信号与所述陪集首相乘。
7．如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述多系数频谱的所述系数具有幅值，且所述解码器根据所述系数的幅值来恢复对应于所述接收码矢量的数据元。
8．如权利要求1所述的系统，其特征在于，将所述多个码矢量中的码矢量分成陪集，其中每个陪集具有与其唯一对应的陪集首，且所述触发器将所述接收信号与所述陪集首相乘。
9．如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述数据元包括与包含一个所述接收码矢量的陪集相对应的第一组数据元、与在它的陪集内的所述一个接收码矢量相对应的第二组数据元，和与所述的一个接收码矢量的极性相对应的第三组数据元。
10．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收码矢量至少包括第一和第二码矢量、所述变换是对所述接收信号产生接收信号变换、所述接收信号变换包括对于所述多个码矢量中的至少一些码矢量中的每一个的系数、每个系数具有一个幅值、所述解码器根据所述接收信号变换的所述系数幅值恢复对应于所述接收到的第一和第二码矢量之一的数据元、所述解码器从所述接收信号中减去所述第一和第二码矢量之一以产生减法结果、和所述解码器根据所述减法结果恢复对应于所述第一和第二码矢量中的另一个的数据元。
11．如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述变换对所述减法结果产生减法结果变换、所述减法结果变换包括对于所述多个码矢量中的至少一些码矢量的系数、所述减法结果变换的每个系数具有一个幅值、和所述解码器根据所述减法结果变换的所述系数幅值恢复对应于所述第一和第二码矢量中的另一个的数据元。
12．如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述变换是沃尔什变换。
13．如权利要求11所述的系统，其特征在于，将所述多个码矢量中的所述码矢量分成陪集、每个陪集包括与其唯一对应的陪集首、乘法器将所述接收信号或所述减法结果适当地与所述陪集首相乘、和所述变换根据所述乘法器的结果，对于每个所述陪集产生系数频谱。
14．如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述解码器根据作为所述接收信号变换的系数之一且是最大的系数，恢复对应于所述第一和第二码矢量之一的所述数据元、和所述解码器根据作为所述减法结果变换的系数之一且是最大的系数，恢复对应于所述第一和第二码矢量中的另一个的所述数据元。
15．如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述多个码矢量中的码矢量是Kerdock码矢量。
16．如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述接收码矢量是根据发送码矢量、所述发送码矢量具有逐渐变小的发送值、所述解码器根据最大的一个系数值恢复对应于所述接收到的第一和第二码矢量之一的所述数据元、所述减法结果变换包括对于所述多个码矢量中的至少一些码矢量中的每一个的减法结果系数、和所述解码器根据最大的一个减法结果系数值恢复对应于所述接收到的第一和第二码矢量中的另一个数据元。
17．如权利要求16所述的系统，其特征在于，从相应的码矢量陪集中选出每个发送的码矢量、所述解码器将窗口运用到一些陪集、所述变换对于窗口内的每个陪集产生系数频谱、和所述解码器根据对应于窗口内的陪集之一的系数，恢复数据元。
18．如权利要求17所述的系统，其特征在于，如果窗口内的至少两个系数的幅值最大并且具有基本上相同的幅值，那么解码器从接收信号中减去对应于至少两个系数的码矢量以产生窗口减法结果、和根据从所述窗口减法结果产生的所述窗口内的变换频谱的系数，恢复数据元。
19．如权利要求18所述的系统，其特征在于，将所述多个码矢量中的码矢量分成陪集、所述解码至少对于两组陪集确定在具有最大幅值的系数和具有下一个最大幅值的系数之间的差值、所述解码器确定哪个差最大、所述解码器首先根据产生所述最大系数差的系统中的较大系数，恢复对应于所述一个发送码矢量的数据元。
20．如权利要求18所述的系统，其特征在于，将对应于至少两个系数的所述减法码矢量减去基本上1/2的它们的发送幅值。
21．如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述接收码矢量根据发送码矢量、从相应的码矢量陪集中选出每个发送码矢量、所述解码器将窗口用于一些陪集、所述变换对于在窗口内的每个陪集产生系数频谱、和所述解码器根据对应于窗口中的一个陪集的系数，恢复数据元。
22．如权利要求21所述的系统，其特征在于，如果在窗口中的至少两个系数的幅值最大且基本上具有相等值，那么所述解码器从接收信号中减去对应于所述至少两个系数的码矢量、和根据由所述窗口减法结果产生的变换频谱的系数恢复数据元。
23．如权利要求22所述的系统，其特征在于，将所述多个码矢量中的所述多个矢量分成陪集、所述解码器对于至少两组陪集确定在具有最大幅值的系数和具有下一个最大幅值的系数之间的差值、所述解码器确定哪个差最大、和所述解码器首先根据产生所述最大系数差的系数中的较大系数，恢复对应于所述一个发送码矢量的数据元。
24．如权利要求11所述的系统，其特征在于，如果至少两个系数的幅值最大且基本上具有相等值，那么所述解码器从接收信号中减去对应于所述至少两个系数的码矢量以产生临时减法结果，并根据由所述临时减法结果产生的变换频谱的系数恢复所述数据元。
25．如权利要求24所述的系统，其特征在于，对于至少两组码矢量，所述解码器确定在具有最大幅值的系数和具有下一个最大幅值的系数之间的差值、所述解码器确定哪个差最大、和所述解码器首先根据产生最大系数差的系数中的较大系数恢复对应于所述一个发送码矢量的数据元。
26．如权利要求11所述的系统，其特征在于，对于至少两组码矢量中的每一个，所述解码器确定在具有最大幅值的系数和具有下一个最大幅值的系数之间的差值、所述解码器确定哪个差最大、和所述解码器首先根据产生所述最大系数差的系数中的较大系数，恢复对应于一个发送码矢量的数据元。
27．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个码矢量中的每个码矢量对应于码矢量陪集、所述解码器将窗口用于一些陪集、所述变换产生对于窗口中的每个陪集的系数频谱、和所述解码器根据对应于窗口内的一个陪集的系数，恢复数据元。
28．如权利要求27所述的系统，其特征在于，如果在窗口中的至少两个系数的幅值最大且具有基本上相同的幅值，那么所述解码器从接收信号中减去对应于所述至少两个系数的码矢量以产生窗口减法结果、且根据由所述窗口减法结果产生的窗口内的变换频谱的系数恢复数据元。
29．如权利要求28所述的系统，其特征在于，对于至少两组陪集，所述解码器确定在具有最大幅值的系数和具有下一个最大幅值的系数之间的差值、所述解码器确定哪个差最大、且所述解码器首先根据产生最大系数差的系数中的较大系数，恢复对应于所述一个发送码矢量的数据元。
30．如权利要求1所述的系统，其特征在于，如果至少两个系数的幅值最大且基本上具有相等幅值，那么所述解码器从所述接收信号中减去对应于所述至少两个系数的码矢量以产生减法结果、和根据由所述减法结果产生的变换频谱的系数，恢复所述数据元。
31．如权利要求30所述的系统，其特征在于，把所述多个码矢量中的码矢量分成陪集、所述解码器对于至少两组陪集确定在具有最大幅值的系数和具有下一个最大幅值的系数之间的差值、所述解码器确定哪个差最大和所述解码器首先根据产生所述最大系数差的系数中的较大系数恢复对应于所述一个发送码矢量的数据元。
32．如权利要求1所述的系统，其特征在于，把所述多个码矢量中的码矢量分成陪集、所述解码器对于至少两组陪集确定具有最大幅值的系数和具有下一个最大幅值的系数之间的差值、所解码器确定哪个差最大和所述解码器首先根据产生所述最大系数差的系数中的较大系数，恢复对应于所述一个发送码矢量的数据元。
33．如权利要求1所述的系统，其特征在于，把所述多个码矢量中的码矢量分成陪集、把所述陪集安排成陪集组、包含在所述接收信号中的每个码矢量属于相应陪集组、所述解码器把窗口用于第一陪集子集、所述乘法器把所述接收信号与对应于窗口中的每个陪集的陪集首相乘以产生对于窗口中的每个陪集接收信号系数频谱、每个接收信号系数频谱包括对于相应陪集中的至少一些码矢量的接收信号系数、每个技术信号系数频谱的每个接收信号系数具有一幅值、所述解码器根据对应于窗口内的一个陪集且具有最大幅值的一个接收信号系数恢复数据元、所述解码器减去对应于数据元的码矢量，其中根据对应于窗口内的一个陪集且具有最大幅值的一个接收信号系数恢复所述数据元、所述解码器滑动窗口以覆盖第二个陪集子集、所述乘法器将所述减法结果与对应于窗口中的陪集的陪集首相乘，以产生对于窗口中的每个陪集的减法结果系数频谱、每个减法结果系数频谱包括对于相应陪集中的至少一些码矢量的减法结果系数、每个减法结果系数频谱的每个减法结果系数具有一幅值、所述解码器根据对应于窗口中的陪集并具有最大幅值的一个减法结果系数，恢复对应于码矢量的数据元。
34．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收码矢量包括至少同步发送的第一和第二码矢量、所述变换对接收信号产生接收信号变换、所述接收信号变换包括多个码矢量中的至少一些码矢量中的每一个的系数、每个系数具有一幅值、所述解码器产生表示正确解码第一码矢量的置信度的第一可靠性因素Δ1、所述解码器产生表示正确解码第二码矢量的置信度的第二可靠性因素Δ2、如果所述第一可靠性因素Δ1大于第二可靠性因素Δ2，所述解码器解码在第二码矢量之前的第一码矢量，和如果所述第二可靠性因素Δ2大于第一可靠性因素Δ2，所述解码器解码在第一码矢量之前的第二码矢量。
全文摘要
接收机接收包括码矢量的信号。码矢量是预定码矢量组的成员。接收机产生对接收信号的变换,诸如沃尔什变换。该变换包括对应于预定码矢量集中的至少一些码矢量中的每一个的系数。接收机根据变换的系数值确定发送的数据元作为接收码矢量。当发送多个码矢量时,接收机根据变换的系数值确定发送的数据元作为第一码矢量、从接收信号中减去第一码矢量、产生减法结果的第一变换并根据新变换的系数值确定发送的数据元作为另一个码矢量,依此类推。
文档编号H04L25/03GK1295744SQ98814078
公开日2001年5月16日 申请日期1998年11月18日 优先权日1998年3月31日
发明者R·W·奇塔, S·M·迪克 申请人:真尼诗电子有限公司