数据比特流的差错保护方法技术

在数字的消息传输系统中，特别是在将语言信号进行语言传输的移动无线系统中，数据比特流的差错保护方法，为了减少比特差错率，在其中在信道编码之前将很多预先已知的虚拟比特插入在预先确定的初始数据比特流的预先确定的比特位置上接近携带信息的重要比特上。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到按照权利要求1前序部分的差错保护方法以及执行这种方法的装置。源信号如语言、声音、图像和视频几乎始终包括统计学的兀余。通过源编码可以将这种兀余消除，这样使有效传输或者存储源信号成为可能。另外一方面在信号传输时有必要通过信道编码有目的地将兀余重新插入以避免信道干扰。由于对于源信号不完整的知识或者受到编码方法完整性的限制一般来说只能半理想地实现源编码，也就是说在被压缩的数据时还存在某些兀余。将这种剩余兀余可以充分地利用在所谓的源控制的或者共同的信道解码上，以便修正附加的比特差错；见DE 4224214 C2和J.Hagenauer，“源控制的信道编码”IEEE Trans.Commun.，43卷，2449-2457页，1995年9月。此外将信道解码器的解码过程不仅通过被传输的编码比特而且通过关于一些重要源比特的或然率值的一个优先的/后面的-信息(A-优先/A-滞后-信息)进行控制。在VA(Viterbi菲特比-算法)解码情况时将这种方法称为Apri-VA。将它已经成功地应用于传输语言，声音，图像和视频中。通过源编码生成的比特(信息比特)对于比特差错的敏感性一般来说非常不同，这些比特差错例如可能是在数字的消息传输/存储时产生的，这样对于不同比特要求不同的差错保护(非均匀差错保护，UEP)，也就是说重要的比特比不太重要的比特必须比较好地保护。一个例子是在CELP(码激励线性预测)基础上的语言编解码器，例如在GSM标准中增强的全比率(EFR)语言编解码器和匹配的多比率(AMR)语言编解码器。GSM-EFR-语言编解码器每20毫秒(相当于一个帧)生成244比特(相当于12.2千比特/秒)。在这个比特流中的差错在解码之后显著不同地影响语言质量。在某些比特上的差错，例如LPC(线性预测编码)系数的差错导致听不懂或者大的噪声，在其他比特上的差错(例如固定编码簿的比特)相反几乎感觉不到。这有理由在语言编码器之后将比特分成等级(等级1a，1b和2)，将这些常常针对差错进行不同的保护。为了得到好的语言质量，典型地(根据解编码器类型和质量要求)有必要，将最重要的比特保护到比特差错率BER(比特差错率)为10-4-10-5(信道解码之后)和不是最重要的比特保护到比特差错率BER为10-1-10-2。这种方法被称为UEP(非均匀差错保护)-方法。实现UEP通常的方法是-使用具有UEP-机理的专门编码(例如见H.Ma，“二进制非均匀差错保护块编码构成的生成尾部-尖锐的卷集编码”)IEEE.Trans.信息理论，32卷，776-786页，1986)。-不同等级的比特进行单独信道编码(例如在GSM EFR中；将等级1a和1b的比特通过比率为1/2和记忆m＝4的卷集编码编码进行传输，和将等级2的比特不编码进行传输)。-将信道进行编码和随后与比特重要性相匹配地附加符号(例如GSM-AMR-标准)。目前第三代移动无线系统3GPP(第三代伙伴项目)或UMTS(万能无线通信系统)进行标准化。对于一般的数据传输已经协议了统一结构(见用于上行链接的传送信道复用，在TS25.212 V2.0.0(1999-06)，第三代伙伴项目(3GPP)；技术规范组(TSG)，无线电接入网络(RAN；工作组1(WG1)中的附图4-1和附图4-2)。在其中信道编码是用卷集编码(比率1/2和1/3，约束长度/影响长度m+1＝9，其中m被称为编码记忆)或涡旋编码实现的。将比率匹配用于，将通过信道编码生成的编码比特对应于服务质量和/或可能的(固定的)数据块长度在一个传输信道内重复(如果编码比特太少)或者在其上附加符号(如果编码比特太多)。所有的功能单元(CRC，多路技术，信道编码，交叉，比率匹配，等)只允许使用在整个数据块上(也就是说整个的输入-比特流上)，但是不能使用在其中的一部分上。这样的结构固然使系统简单和对于不同的服务是统一的。但是用普通的信道编码方法例如对于语言服务难于实现一个UEP。为了与AMR-编码比特的重要性相匹配，应该将不同等级的比特不一样好保护地进行传输。一个简单的解决方法是，将不同等级的比特在不同的传输信道上面传输。这种UEP-解决方法的缺点是复杂地管理比特分开和组合和为此需要管理费用。我们作为例子分析AMR-编解码器的模式12.2千比特/秒。这种模式有三个比特等级等级A(81比特)，等级B(103比特)和等级C(60比特)经过3个传输信道传输，然后首先将16CRC-比特(为了块差错识别)和随后将8尾部比特(如果这样安排，使用比率1/3，约束长度9的卷集编码)插入每个等级。在信道编码之后的整个编码比特为3×(81+16+8)+3×(103+16+8)+3×(60+16+8)＝948比特，其中3×(16+8)+3×(16+8)+3×(16+8)＝216比特，也就是说所有编码比特的216/948≈23％属于管理费用。但是如果将所有244比特用一个传输信道传输，于是管理费用为3×(16+8)＝72比特(这些比特对于UMTS数据传输是必要的)，也就是说是所有编码比特的72/804≈9％，其中804＝(244+16+8)×3。因此以下任务是以本专利技术为基础的，规定了按照分类方式用比较少的保护费用(管理费用)和因此比较高的净信息密度的改进方法以及相应的装置。本专利技术包括在信道编码步骤之前有目的地插入已知的比特的基本思路。将这些已知的比特-在后面也被称为虚拟比特，插入重要的信息比特附近，和(与已知的编码期限不同，在那里已知的比特组位于数据块的末端)用不确定期限的方法和特别是插入在信息比特的两边。信息比特愈重要，虚拟比特愈应该接近它和/或已知的比特愈多愈应该插入在它的附近。有益的方法是通过将比较高比率编码插入预先知道的比特构成为比较低比率的编码。特别适合的是使用在系统编码上，在其中将被插入的预先知道的比特(虚拟比特)不在编码比特中一同传输。与附加符号(Punktierung)有益的连接也是符合目的的，如果按照建议方法的应用将编码比特附加符号。与建议的方法相连接可以将解码方法如同源控制信道进行解码的解码方法一样使用，在其中对于已知的比特将最大的(绝对的)先验知识(在Apri-VA算法中对数-可能性的无线电通信)设置在接收方。建议方法的重要优点是-易于实现。例外是使用先验知识的信道解码器(例如使用Apri-VA算法代替正常的VA(菲特比-算法)，信道编解码器的所有其他部分保持不变。因此一个UEP对于预先规定的传输结构(如3GPP)可以实现没有附加的变化。-柔性化。容易将UEP与特殊的信息比特相匹配。-省去特殊的管理费用。对于上述例子(在UMTS时AMR编解码器12.2千比特/秒)可以将所有244比特借助于这里建议的方法在一个传输信道内传输。当进行专门的不同差错保护时先决条件是将信息比特只分成两个等级-即比较重要的(重要的)和不太重要的(不太重要的)-在一个优异的结构中进行至少分为三个等级的细的分级，将各自多个连续的虚拟比特插入在比较重要信息比特的附近与之相联系和将一个虚拟比特插入在中等重要信息比特的附近。在实施按照本专利技术方法的适合的装置中编码器包括用于将预先知道的数据比特(虚拟比特)插入在重要信息比特位置附近的手段。此外这种装置包括分等级装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
在数字的消息传输系统中为了减少比特差错率的数据比特流的差错保护方法， 其特征为， 在信道进行编码之前将很多预先已知的虚拟比特用不确定期限的方式插入在接近信息传输的比特的初始数据比特流的预先确定的比特位置上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：许文，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]