利用多天线的移动通信系统及其编码方法技术方案

本发明专利技术公开了一种实现加权非二进制ＲＡ编码和空时编码的方法和设备。被发送的数据被分为多个的帧单元，每个帧包括了ｍＮ个比特，每个帧进一步被分成Ｎ个块，每个块包括ｍ个比特。将该Ｎ个块转换为Ｎ个非二进制ＧＦ（２↑［ｍ］）元素。这些Ｎ个非二进制码元依照重复因子ｒ被重复。将ｒＮ个码元和加权系数相乘，该加权系数是ＧＦ（２↑［ｍ］）元素而非０。再对这ｒＮ个加权后的码元进行交织和累加。得到的ｒＮ个累加后的码元被发送到接收机，或者这ｒＮ个累加后的码元中的每一个码元在发送前都被去映射为ｍ个比特。这样，信息就能在无线通信系统中得到可靠的传输。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及移动通信系统中信道编码器及信道编码方法，该系统在接收端利用多天线来更有效地纠正信道错误，具体地说，是一种用来实现纠错编码的方法和设备，该纠错码能在无线通信系统中实现更可靠的检测和纠正信道错误。
技术介绍
在移动通信系统中，发射机在信息数据中加入相应的监督(parity)数据流这样接收机能正确的接收数据信息。这种编码技术可以在发射机的不同编码器中实现，比如RS编码器，卷积编码器，turbo编码器，以及RS和卷积联合编码器。该联合编码器包括两部分的编码器，并由一个交织器把它们连接在一起。图1是一个典型的turbo编码器的框图。根据图1，turbo编码器包括第一成份编码器100，turbo交织器102，第二成份编码器104，和乘法器(MUX)106。在操作中，输入的帧数据流直接输出给MUX 106以及成份编码器100和turbo编码交织器102。第一成份编码器100对帧数据流进行编码，turbo交织器102则对该数据进行交织。第二成份编码器104对交织后的数据进行编码。MUX 106将输入数据流和来自第一编码器100和第二编码器104的输出数据相乘。这里，turbo交织器102对帧数据流的信息比特序列进行排序，并根据交织器的大小产生交织器地址。该turbo交织器102能最大的体现turbo编码性能。如图1所示，输入1个帧数据流，以1/3编码率工作的turbo编码器就会输出3个帧数据流，它们是1个输入数据流和两个用来纠正输入数据流的监督帧数据流。如果接收的帧数据流是满秩的，那么在接收端就能获得理想的纠错性能。下面首先介绍秩的定义。假设输入帧数据流是，turbo编码器的输出是 110101011]]>也就是说，第一成份编码器100输出，第二成份编码器104输出。秩是利用矩阵中某列之外的其它列的和或差来决定的。上面矩阵的第三列可以看成是第一和第二列的和。除去第三列，仍然还剩有两列。因此输出帧数据流的秩为2。满秩定义为矩阵的任何1列都不可能通过对其它列进行加法或减法来表示。下面就是一个满秩矩阵的例子。输出帧数据流111101011]]>当编码使用二进制码时，输出帧数据流就是满秩的。然而，如果是非二进制的那么就不是满秩的。也就是说，非二进制编码器将一个输入数据流重复预定的次数，那么输出的数据流矩阵中的某一列就能被其它列之和或差来表示。这样，就很难在接收端利用接收的帧数据来恢复本原的帧数据流。因此，对于非二进制码必须使用满秩的纠错码。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的就是提供满秩的非二进制重复累加(RA)编码器及其编码算法。本专利技术的另外目的是提供一个利用满秩非二进制RA(Repeat-Accumulate)编码器的纠错编码器和纠错编码算法，它能通过使接收机在无线通信环境中正确恢复接收数据流来提供高的可靠性。本专利技术还有的目的就是提供一种空时编码及其算法，这样能在无线通信环境中获得一致的数据和最大的天线分极。为了实现上面的和其它的目的，被发送的数据被分为多个的帧单元，每个帧包括了mN个比特，每个帧进一步被分成N个块，每个块包括m个比特。将该N个块转换为N个非二进制GF(2m)元素。这些N个非二进制码元依照重复因子r被重复。将rN个码元和加权系数相乘，该加权系数是GF(2m)元素而非0。再对这rN个加权后的码元进行交织和累加。得到的rN个累加后的码元被发送到接收机，或者这rN个累加后的码元中的每一个码元在发送前都被去映射为m个比特。这样，信息就能在无线通信系统中得到可靠的传输。附图说明上述目的，以及本专利技术的特点和优点将在下面结合图示详细描述图1是典型turbo编码器的框图；图2是根据本专利技术的RA编码器的框图；图3是根据本专利技术的时空编码器的实施例框图；图4是根据本专利技术的空时编码器的另一种实施例框图；和图5是根据本专利技术的空时编码器的第三种实施例框图。具体实施例方式本专利技术的优选实施例将在下面结合附图作详细的描述。在下面的描述中，一些众所周知的功能和结构将不再作具体的描述。高斯近似在估计编码器的特性时是很有用的，这些编码器利用的是诸如RA码或低密度奇偶校验(LDPC)码(见S.Y.Chuang，T.J.Richardson，andL.Urbanke，Analysis of Sum-Product Decoding of Low-DensityParity-Check Codes Using a Gaussian Approximation，IEEE Trans.Inform.Theory，vol.47，pp.657-670，Feb.2001)的联合解码算法。对于高斯近似，非二进制码用二进制来表示。非二进制码元可以是有限域的元素，即Galios域GF(2m)的元素，并且二进制码元和非二进制码元间的相关性也是基于该有限域理论。这将在本专利技术的实施例中得以体现。当非二进制码元代替二进制码元通过利用联合解码算法来提高RA码的性能，其中重复的码元是有规律的，并且联合解码算法的奇偶校验矩阵的重复码元是相互独立的。因此，对于非二进制RA码，简单的重复会使联合解码算法的性能下降。奇偶校验矩阵的二进制码元的独立性能通过重复码元的不同表示来消除。简单地说，最有效的方法是运用加权器。加权器能够通过随机的加权输出来增加重复码元间的相关性。这样当联合解码算法应用在解码器中时，解码性能可以得到提高。图2是根据本专利技术实现的非二进制RA编码器的框图。参考图2，非二进制RA编码器包括映射器200，重复器202，加权器204，交织器206，编码器208，和去映射器214。映射器200接收这N个块(block)，每个单元包括m个比特，也就是说总共输入的比特数是mN个比特。该帧是发送数据的二进制表示。映射器200将这些输入的二进制数据流转化为非二进制比特流。映射器200可以通过很多种方法实现，在本专利技术中它是利用伽罗瓦域(GF)实现的。然而很显然二进制-非二进制映射的算法并不限制在基于GF域的方法。如果m等于3，输入的帧可以表示为二进制比特流u0，u1，u2，...，u3N-1。映射器200将这3N个比特映射成N个码元，也就是说，将第i(i＝0，...，(3N-1)/3)个包含3个比特的块(u3i，u3i+1，u3i+2)，映射为GF(2□)元素，Ui。对应于3比特的GF(2□)元素，Ui称为码元。表1图示说明了在GF(2□)域中从二进制到非二进制的映射关系。(表1) 如表1所示，尽管映射器200通过GF加(向量表示)或GF乘将输入数据块映射为非二进制码元，本专利技术仍将在GF加法域中进行描述。下面将介绍二进制的GF加法表示，GF加法类同于GF乘法表示。在移动通信系统的GF(23)域中非二进制码的生成多项式可以定义为f(x)＝x3+x+1 (1)其中，f(x)是GF(23)域上的本原(primitive)多项式，并且如果a是GF(23)域上的本原(primitive)元素(element)，并满足式(2)， f(a)＝0(2)那么，生成多项式就是a3+a+1＝0(例如，a3＝a+1)。这样任何一个码元都可由1，a，和a2线性组合表示。比如对于a4(011)，a4＝aa3＝a(a+1)＝a2+a在这种方式下，二进制比特的GF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用多天线的移动通信系统包括：　　　　重复器，用来接收非二进制码元，并重复该非二进制码元，其中多个二进制比特由非二进制元素来表示；　　　　加权器，用来将重复的非二进制码元与相应的加权系数相乘；　　　　交织器，用来将加权后的非二进制码元进行交织；和　　　　编码器，用来对交织后的码元进行编码。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙廷旼，梁景喆，金宰烈，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]