專利名稱：確定卷積編碼通信信道的接收信號質(zhì)量的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與通信系統(tǒng)有關(guān)，特別，涉及在這樣的系統(tǒng)中測量接收信號質(zhì)量的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通信系統(tǒng)通常包括至少一個發(fā)射臺(節(jié)點)和一個接收臺(節(jié)點)。在有線或者無線系統(tǒng)中，從發(fā)射機發(fā)送給接收機的信號必須足夠強和有相當(dāng)好的質(zhì)量，以使信號內(nèi)所含有的信息可以與系統(tǒng)內(nèi)通信信道上通常存在的噪聲相區(qū)別。這在對來自各種各樣干擾源的噪聲很為敏感的無線系統(tǒng)內(nèi)可能更是一個問題。無線系統(tǒng)的一個例子是諸如通常用來在一個覆蓋一個地理區(qū)域的固定基站和出現(xiàn)在這個覆蓋區(qū)域內(nèi)的諸如蜂窩終端(或者電話)的移動裝置之間進行語音和／或數(shù)據(jù)通信的蜂窩網(wǎng)那樣的無線電網(wǎng)絡(luò)。
在容易出現(xiàn)諸如在無線電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的那些差錯的通信信道上進行數(shù)據(jù)傳輸時，可以用檢錯編碼和／或糾錯編碼來減少數(shù)據(jù)傳輸中的差錯。所發(fā)送的數(shù)據(jù)往往是數(shù)字信息，包括由一些二元的信息比特組成的消息，每個比特的值可以是“1”或者是“0”。任何給定的消息是一個包括一系列交替散布的“1”和“0”的比特串?？梢岳斫猓魏蜭個比特的比特串可以表示2L個獨特消息中的一個消息。這些消息可以表示數(shù)字化語音信息或者其它形式的信息。
檢錯編碼和糾錯編碼都可以用于通信系統(tǒng)。通常的檢錯技術(shù)，循環(huán)冗余校驗(CRC)技術(shù)，產(chǎn)生一些根據(jù)數(shù)據(jù)消息比特計算出的消息“校驗“比特附加到消息上。這些檢驗比特構(gòu)成一個對這個消息來說是特定的“校驗字”。校驗字可以附加消息上，一起通過同樣的編碼器處理，一起通過通信信道發(fā)送，再一起在接收機內(nèi)通過同樣的解碼器處理。
一種已知的糾錯技術(shù)是卷積編碼。卷積碼不同于分組碼，消息比特不顯含在所發(fā)送的比特內(nèi)。在卷積編碼中，每個消息比特變換為一個碼元。所產(chǎn)生的碼元含有“n”個基于“n”個生成多項式得出的比特，其中每個多項式定義了當(dāng)時和以前的一些消息比特的布爾組合。消息比特每次考慮L個比特，這樣，對于每L個消息比特就要發(fā)送N=n*L個比特。這N個比特通常結(jié)構(gòu)成一個單幀(或分組)進行傳輸。幀可以具有預(yù)定的固定長度(比特數(shù))，也可以具有可變長度?？梢岳斫?，雖然象在這里所使用的術(shù)語“消息”是可以與“幀(或分組)”互換使用的，但是一個網(wǎng)絡(luò)較高層″消息″可以延伸為多個幀或者就包含在單個幀內(nèi)。
這些已知的卷積譯碼方法包括門限譯碼，順序最大似然序列估計(SMLSE)，以及堆棧算法。SMLSE技術(shù)通常被稱為維特比算法(Viterbialgorithm)，這在一些文獻中有說明，如D．Forney的“維特比算法”(″The Viterbi Algotithm Viterbi Algorithm，″Proc．IEEE，Vol．61，pp．268-278(March，1973))。
SMLSE算法產(chǎn)生一個路徑度量，可以將它把看作表示一個假設(shè)比特序列與一個實際(例如，接收)比特序列之間相關(guān)度的置信因子。按假設(shè)與實際比特序列一致的程度，路徑度量不同，從而反映這個假設(shè)比特序列的置信度。可以理解，“假設(shè)比特序列”，或者簡單地說“假設(shè)”，通常是指任何有某些可能性是所關(guān)心的實際比特序列的可能比特序列。
在SMLSE算法的一個變型中，所接收的編碼比特的特征不只是用它們的比特極性表示，還用表示“是1”或“是0”的真實性的大小或質(zhì)量度量表示。在一個“強”接收碼元與一個當(dāng)?shù)仡A(yù)測碼元匹配時，這個路徑的置信因子就顯著地增大，而一個“弱”接收碼元將使置信因子有程度較小的增大。不與當(dāng)?shù)仡A(yù)測碼元匹配的接收碼元將減小相應(yīng)路徑的置信因子，減小量由失配接收碼元的“強度”確定。這通常稱為“軟”解碼，與所謂“硬”解碼相對。
SMLSE維特比譯碼器確定與接受信號最接近匹配的可能發(fā)送數(shù)據(jù)比特序列。維特比算法使這個最好的序列可以相繼確定，因此避免了需要測試所有2的L次方個可能序列。為了為后面相繼確定建立一個起始點，編碼器在輸入數(shù)據(jù)比特前通常初始化到一個已知的開始狀態(tài)。在這種情況下，對于解碼器來說只有一個允許的起始狀態(tài)。然后，在每個后繼步驟將有效狀態(tài)數(shù)加倍，直到2的(碼約束長度-1)次方。這點之后，對于1／n代碼，每當(dāng)假設(shè)一個新的未知比特，可能路徑的數(shù)目就加倍，但是由于上個假設(shè)比特現(xiàn)在判決為兩個具體值中的一個，所以立即又減半(在k／n代碼的更為一般的情況下這個比可以不同)。因此，狀態(tài)的數(shù)目保持恒定，直到假設(shè)最后一個未知的數(shù)據(jù)比特。然后，通常將一些已知比特裝入編碼器，溢過上個數(shù)據(jù)比特。接收機解碼器先驗地知道最終狀態(tài)將是什么，因此每當(dāng)再一個未定數(shù)據(jù)比特溢出編碼器時，可能保持有效狀態(tài)的數(shù)目就減半，直到成為單個狀態(tài)。這種用逐漸減少到單個最終狀態(tài)終止一個卷積分組編碼器的方法被稱作”使用結(jié)尾比特”。
除了檢錯和糾錯編碼技術(shù)，某些通信網(wǎng)，例如蜂窩無線電通信網(wǎng)，可以改變?yōu)橥ㄐ欧峙涞男诺溃源_保有一個適當(dāng)?shù)耐ㄐ判诺?。這種改變可以是轉(zhuǎn)換到另一個基站，或改變信道(例如，改變?yōu)榱硪粋€頻率)而不轉(zhuǎn)換到基站。為了支持在這樣的系統(tǒng)內(nèi)進行信道判決，用接收信號質(zhì)量(通常量化為誤碼率)來表征一個通信信道在網(wǎng)上的工作情況。
已經(jīng)提出了各種途徑計算接收信號質(zhì)量的度量。一個通常的途徑是基于接收信號強度(“RSS”)測量。一個蜂窩電話機通常包括一個無線電接收機，它有一個接收信號的天線和一個產(chǎn)生接收信號強度度量的放大／檢測器。采用遵從被稱為GSM的歐洲蜂窩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)或者美國的分別被稱為D-AMPS或PCS1900的TDMA標(biāo)準(zhǔn)的時分多址(“TDMA”)方法的蜂窩電話機利用在發(fā)送與接收時隙之間的余暇時間改變頻率，監(jiān)測其他基站的信號強度。通常對同一個基站的若干次測量進行平均。平均結(jié)果報告給當(dāng)前服務(wù)基站，由它確定是否應(yīng)該轉(zhuǎn)換到另一個較強的基站。確定平均RSS可以包括執(zhí)行一系列以用于對話務(wù)碼元解調(diào)的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率(即，采樣率可以是話務(wù)碼元率的一倍或多倍)數(shù)字化的測量。這些測量最好對一個TDMA時隙或其它測量窗進行平均，以便降低衰落和噪聲的影響。
然而，這種表征接收信號質(zhì)量的方法在可能發(fā)生多個傳輸?shù)沫h(huán)境中可以產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。具體地說，RSS包括有用信號、相鄰信道干擾信號、來自附近小區(qū)的同信道干擾信號和噪聲。這些不希望的干擾可以引起高的RSS讀數(shù)，而這時實際誤碼率卻是高的。
已經(jīng)提出了另外的兩種技術(shù)供在采用卷積編碼的通信信道上用作發(fā)送信號誤碼糾錯的機制。在這樣的裝置中計算誤碼率的一種已知方法是對校正了的接收信號再編碼，然后將再編碼信號與未校正的信號相比較，根據(jù)再編碼與接收比特圖型之間的差異計算出誤碼率。這樣的再編碼計算誤碼率的方法的一個例子可參見英國專利No．2305083。這種方法通常工作得很好，只要解碼器能成功地對所有的這些接收比特解碼，也就是說，在誤碼率低到糾錯碼足以校正任何差錯時。
另一種方法不用對接收信號再編碼產(chǎn)生誤碼率，可參見國際公開No．WO96／26583。這個申請?zhí)岢霰Ａ粼诰S特比譯碼器格子結(jié)構(gòu)內(nèi)每個步驟的軟判決度量，將各個判決度量從整型格式變換為浮點格式存儲在存儲單元內(nèi)。然后，執(zhí)行回溯步驟，在格子圖內(nèi)以相反次序上溯狀態(tài)轉(zhuǎn)移。計算出所存儲的這個正確路徑中軟判決變量絕對值的和以及在相應(yīng)路徑中的判決變量的絕對值的最小值。在正確路徑中的判決變量之和對測量周期平均后與設(shè)定的門限值相比較，確定誤碼率。這種處理避免了再編碼問題，但是有著需要存儲在格子圖中的每個判決步驟的度量值以及增大產(chǎn)生平均判決值的計算復(fù)雜性的缺點。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個目的是提供經(jīng)改進的能提供接收信號質(zhì)量度量的通信系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供利用卷積編碼糾正誤碼的通信信道的誤碼率度量。
本發(fā)明的再一個目的是提供這樣的系統(tǒng)和方法，它們能以較小的計算量提供改進的誤碼率估計和提供在整個誤碼率范圍內(nèi)的這種估計。
本發(fā)明的通信系統(tǒng)和方法利用接收臺卷積解碼器得出的卷積編碼比特發(fā)送幀(或分組)的最終判決度量。這個選取路徑的最終判決度量，除了由解碼器加以利用外，還送給本發(fā)明的誤碼率估計電路進行映射，以便提供誤碼率估計。映射最好用一個列有一些根據(jù)保存在接收臺內(nèi)的根據(jù)與通信網(wǎng)規(guī)定要求相應(yīng)的模擬試驗?zāi)Ｐ驮诟鞣N信噪比下預(yù)先確定的值的查找表實現(xiàn)。按照本發(fā)明的各種實施例，解碼器得出的最終判決度量可以在測量窗長度內(nèi)平均后再映射，或者，也可以先將每個度量各映射為一個誤碼率估計再將這些估計對選取的抽樣窗平均，得出平均誤碼率估計傳輸給網(wǎng)上的一個控制節(jié)點。
在本發(fā)明的一個實施例中，為估計通信信道的接收信號質(zhì)量提供了一些方法和裝置。數(shù)據(jù)幀是卷積編碼的。編碼數(shù)據(jù)幀由一個終端(或節(jié)點)在通信信道上發(fā)送。發(fā)送數(shù)據(jù)幀由接收臺接收。接收臺對接收數(shù)據(jù)幀進行解碼，提供發(fā)送數(shù)據(jù)幀的估計和關(guān)聯(lián)的度量。最后，對度量進行映射，提供接收信號質(zhì)量估計。接收信號質(zhì)量估計可以是一個誤碼率估計。
在本發(fā)明的另一個實施例中，誤碼率估計提供給一個與通信信道關(guān)聯(lián)的控制節(jié)點。這個控制節(jié)點根據(jù)誤碼率估計確定是否應(yīng)該用另一個通信信道來發(fā)送以后的數(shù)據(jù)幀?；蛘撸刂乒?jié)點可以采取另外的改進措施，例如控制它的發(fā)射機調(diào)整發(fā)送信號的能量或者調(diào)整前向糾錯(FEC)的強度。
在本發(fā)明的再一個實施例中，對多個接收數(shù)據(jù)幀重復(fù)這種譯碼操作，得出多個關(guān)聯(lián)度量。對多個關(guān)聯(lián)度量進行平均，再例如通過一個查找表映射平均關(guān)聯(lián)度量，得出誤碼率估計?；蛘?，也可以通過對從多個數(shù)據(jù)幀得出的多個誤碼率估計的平均得出一個平均誤碼率估計。然后，將平均誤碼率估計提供給一個與通信信道關(guān)聯(lián)的控制節(jié)點。
本發(fā)明的這些方法和裝置可以有利地用于通信信道是無線通信信道和控制節(jié)點是陸地臺(基站)或衛(wèi)星站的情況。
再一方面，本發(fā)明提供了一種接收裝置。這種裝置包括一個連接到通信信道上的接收機。有一個卷積解碼器與這個接收機連接。卷積解碼器從接收數(shù)據(jù)幀得出發(fā)送數(shù)據(jù)估計和與這個發(fā)送數(shù)據(jù)估計關(guān)聯(lián)的度量。連接到解碼器上的估計裝置根據(jù)關(guān)聯(lián)度量得出誤碼率估計。在一個實施例中，卷積解碼器是一個維特比譯碼器。估計裝置配有一個存儲裝置，它存儲了一些用來將關(guān)聯(lián)度量變換為對通信信道的相應(yīng)誤碼率估計的參照值。配置了一個控制器，用來將關(guān)聯(lián)度量映射為所存儲的參照值和對關(guān)聯(lián)度量或誤碼率估計進行平均。這些參照值可以預(yù)先確定，存儲在可以是一個非易失性存儲器的存儲裝置內(nèi)。
因此，本發(fā)明提供了結(jié)合接收臺誤碼糾正解碼方法利用必然生成的計算值確定誤碼率估計的系統(tǒng)和方法。從而以較不復(fù)雜的計算和電路、要求較低的存儲器提供誤碼率估計，減輕了接收臺的負(fù)擔(dān)。這特別有利于往往必須以電池電源工作和只有有限存儲器的移動式接收臺，例如移動終端。
附圖簡要說明

圖1為例示按照本發(fā)明配置的陸地網(wǎng)絡(luò)無線通信網(wǎng)的示意圖；圖2為例示按照本發(fā)明的一個實施例配置的具有誤碼率估計能力的通信系統(tǒng)的方框圖；圖3為例示按照本發(fā)明的一個實施例開發(fā)供使用的映象表的訓(xùn)練系統(tǒng)的方框圖；圖4為本發(fā)明的一個實施例的誤碼率與度量的關(guān)系圖；圖5A為例示按照本發(fā)明的一個實施例配置的通信系統(tǒng)的接收機的方框圖；圖5B為例示圖5A的通信系統(tǒng)的發(fā)射機的方框圖；圖6用圖示了按照本發(fā)明產(chǎn)生合用的最終判決度量的卷積解碼器算法的操作；圖7為例示按照本發(fā)明的一個實施例配置的在通信信道上通信的終端的操作的流程圖。
發(fā)明詳細(xì)說明以下將參考示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例的附圖更為詳細(xì)地說明本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實現(xiàn)，并不局限于在這里所提出的這些實施例；更確切些說，所以提供這些實施例是為了使本說明更為全面和完整，從而為精通該技術(shù)的人員充分地傳達本發(fā)明的范圍。
為了說明本發(fā)明，以下論述將針對無線通信網(wǎng)，特別是，諸如蜂窩電話網(wǎng)之類的陸地蜂窩網(wǎng)。然而，可以理解，本發(fā)明也可以用于利用卷積編碼發(fā)送信息的星載無線網(wǎng)或有線網(wǎng)。圖1例示了本發(fā)明的實現(xiàn)確定誤碼率的系統(tǒng)和方法的陸地?zé)o線通信網(wǎng)20。網(wǎng)20可以執(zhí)行許多不同的通信協(xié)議，例如D-AMPS或GSM。然而，按照本發(fā)明的精神，網(wǎng)20的通信協(xié)議包括對于傳輸數(shù)據(jù)的卷積糾錯編碼。這個無線系統(tǒng)可以包括一個或多個無線移動終端22，在多個由一些基站26和一個移動電話交換局(MTSO)28服務(wù)的小區(qū)24內(nèi)進行通信。雖然在圖1中只示出了三個小區(qū)，但一個典型的蜂窩無線電話網(wǎng)可以包括許許多多的小區(qū)，也可以包括一個以上的MTSO 28，從而可以為數(shù)以千計的無線移動終端22服務(wù)。
這些小區(qū)24通常為通信網(wǎng)20內(nèi)各離散地理區(qū)服務(wù)，通過為各自小區(qū)24服務(wù)的基站26在無線移動終端22與MTSO 23之間建立鏈接(或話務(wù)信道)。每個小區(qū)24分配有一個或多個專用控制信道和一個或多個話務(wù)信道?？刂菩诺朗怯脕戆l(fā)送小區(qū)標(biāo)識和尋呼信息的專用信道。話務(wù)信道承載語音和／或數(shù)據(jù)信息。通過通信網(wǎng)20可以在兩個無線移動終端22之間或通過公用交換電話網(wǎng)(PSTN)34在一個移動終端22與一個陸線電話用戶32之間實現(xiàn)雙工無線電通信鏈接(信道)30?；?6的作用通常是處理小區(qū)24與無線移動終端22之間的無線電通信。在這種性能中，基站26主要起著一個對于數(shù)據(jù)和語音信號的中繼站的作用。
還如圖1所示，移動終端22可以通過任何一個作為通信網(wǎng)20上的節(jié)點的基站26建立一個通信信道。按照本發(fā)明的精神，移動終端22周期性地為當(dāng)前與本移動終端通信的任何一個基站26提供誤碼率估計。基站26可以將這信息傳送給移動電話交換局28。然后，MTSO 28確定是否將進行中的通信移交給網(wǎng)20內(nèi)另一個基站處理或者采取其他改進措施。所謂其他改進措施可以包括控制它的發(fā)射機調(diào)整發(fā)送信號的能量或者調(diào)整前向糾錯(FEC)的強度?；蛘?，也可以由基站26或移動終端22根據(jù)一個特定網(wǎng)20提供的這種改進措施的機制作出這決定。下面將結(jié)合其余附圖對按照本發(fā)明用來決定是否采取改進措施的誤碼率的確定過程的特點進行說明。
現(xiàn)在參看圖2，圖中示出了本發(fā)明的一個實施例的示意方框圖。如圖2所示，數(shù)據(jù)／語音／消息信息40的數(shù)字化比特提供給卷積編碼器42。如圖2所示，卷積編碼器42可以配置在基站26內(nèi)。然而，可以理解，對于雙向通信來說，在移動終端22內(nèi)和在基站26內(nèi)都配置了如圖2所示的收／發(fā)功能，因此按照本發(fā)明提供接收信號質(zhì)量估計的操作既可以在移動終端22內(nèi)也可以在基站26內(nèi)執(zhí)行。還可以理解，基站26和移動終端22包括處理信號和在通信信道30上發(fā)送信號的附加電路，例如接收機和發(fā)射機(包括天線)以及調(diào)制器和解調(diào)器，所有這些均為熟悉本技術(shù)的人員所周知，因此在這里不再說明。來自卷積編碼器42的編碼比特提供給調(diào)制器43，以便由基站26發(fā)送到網(wǎng)30上，如圖2所示。網(wǎng)絡(luò)信道30易受如圖2中輸入加法節(jié)點的噪聲示意性例示的干擾。
來自網(wǎng)絡(luò)信道30的信號被移動終端22接收后，由解調(diào)器44解調(diào)。然后，經(jīng)解調(diào)的比特提供給卷積解碼器46，進行糾錯解碼。除了輸出經(jīng)解碼(因此也就是經(jīng)糾錯)的數(shù)據(jù)比特流48給移動終端22的其他信號處理電路，卷積解碼器46還將每個接收幀的最終判決度量提供給誤碼率估計電路50。誤碼率估計電路50對最終判決度量進行映射，從而輸出估計的誤碼率52。
如圖2所示，誤碼率估計電路50包括非易失性存儲器49或其他存儲裝置和控制器51。將最終判決度量變換成誤碼率估計的映射值存儲在存儲器49內(nèi)。這些值可以根據(jù)在實驗室環(huán)境內(nèi)產(chǎn)生的試驗?zāi)Ｐ痛_定。例如，利用諸如圖3所例示的測試配置，在可以有選擇地將不同的信噪比的影響施加到傳輸上的受控環(huán)境中，可以重復(fù)地處理一些已知的比特圖型。不同的信噪比通常分別相應(yīng)于各特定的誤碼率值。對于一個特定的硬件配置在實驗室的條件下確定的誤碼率對最終判決度量的關(guān)系圖如圖4所示。此外，利用受控實驗室環(huán)境，可以將未解碼的(即沒有執(zhí)行糾錯操作的)比特圖型與在一個受噪聲影響的網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送的已知的數(shù)據(jù)圖型相比較，可以是在一段選定時間上進行直接計數(shù)比較，以便提供在糾錯解碼前實際差錯計數(shù)。然后，可以將這固定的差錯計數(shù)與卷積解碼電路輸出的最終度量相關(guān)連，產(chǎn)生查找表，存入存儲器49。
再來看圖2，控制器51配有接收來自卷積解碼器46的度量和利用所接收的度量訪問存儲器49的裝置，以便產(chǎn)生誤碼率估計。或者，控制器51也可以利用來自卷積解碼器46的度量作為一個函數(shù)的輸入計算出誤碼率估計輸出，而不用從存儲器49查看查找表。例如，可以由控制器51計算一個低階多項式來得出這估計。這個多項式的系數(shù)可以以諸如圖4所例示的實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)用最小二乘法預(yù)先確定。控制器51還配有對多個輸入的度量或多個輸出的誤碼率估計進行平均的裝置，以便提供用于本發(fā)明各實施例的這些參數(shù)的平均值。
現(xiàn)在參看圖5A和5B，所示示意方框圖例示了按照本發(fā)明配置的系統(tǒng)的另一個在遵從衛(wèi)星空中接口規(guī)范(SAIS)的通信系統(tǒng)中的實施例。圖5A例示了在發(fā)送側(cè)產(chǎn)生在例示的這個實施例中為120比特的系統(tǒng)組成部分，而圖5B例示了按照本發(fā)明接收和處理這些比特的系統(tǒng)組成部分。從對圖5A-B的說明可以清楚地看到，本發(fā)明的操作和效益可以用許多編碼方法實現(xiàn)，只要提供產(chǎn)生最終判決度量的卷積編碼方法?，F(xiàn)在參看圖5A，圖中示出了在一個發(fā)送用72個比特表示一個語音幀的語音信息的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的實施例，分析器53將這72個比特分成12個一級(最重要的)比特、33個二級比特和27個三級(最不重要的)比特。12個一級比特由CRC計算編碼器55進行CRC編碼，得出表示這12個一級比特的CRC碼的6個附加比特。組合器57將這現(xiàn)在是18個比特的一級比特附加到33個二級比特上，形成51個比特。編碼器59對這來自組合器57的51個比特進行卷積編碼，形成93個用于傳輸?shù)木幋a比特。如圖5A所示，這個卷積碼是經(jīng)收縮的碼率為1／2的碼，碼率為51／93。圖5A的實施例中的27個三級比特不編碼。來自編碼器59的93個比特與27個三級比特在組合器61內(nèi)組合成在通信信道上傳輸?shù)?20個比特。
在接收端，如圖5B所示，這120個比特由分析器63分成受保護的93個比特和與之隔開的不受保護的27個三級比特。受保護的93個比特于是送給卷積解碼器65解碼。與先前說明的圖2的實施例不同，在圖5B的實施例中，多個路徑度量保存下來，把它們看作產(chǎn)生誤碼率估計的候選度量。這個附加特性例如對于檢測到無效CRC就不播放語音的系統(tǒng)來說是有利的。在這種系統(tǒng)中，如果解碼器對于第一選擇比特路徑檢測到無效CRC，就將這幀標(biāo)記為壞幀，不送到語音解碼器。
如圖5B的實施例所示，本發(fā)明還可以用于卷積解碼器第一選擇比特路徑CRC失敗時不丟棄語音幀的通信系統(tǒng)。如圖5B所示，卷積解碼器65提供輸出最佳路徑和與它關(guān)聯(lián)的度量以及一些從這個最佳路徑按下降次序排列的附加路徑。例如，如果最終判決度量將最相關(guān)的與最高度量值關(guān)聯(lián)，那么來自卷積解碼器的這些可能比特路徑分別配有第一最高度量、第二最高度量等等，直到第n個最高度量輸出給CRC檢驗電路67。供選擇的最佳路徑判決的數(shù)目相應(yīng)于解碼器內(nèi)狀態(tài)的數(shù)目N。然后，由選擇電路69選擇具有CRC檢驗電路67確定為有效的CRC的這個最佳比特路徑。按照所例示的本發(fā)明的這個實施例，在這樣的系統(tǒng)中，電路69選擇的路徑的最終判決度量用作誤碼率確定電路50的輸入。圖5A和5B例示的這個實施例對于具有已知幀長而不需要結(jié)尾比特迫使維特比譯碼器趨于已知結(jié)束狀態(tài)的系統(tǒng)特別有用。
對于討論圖5A-B所示這個實施例來說，只討論了語音幀的情況，然而，可以理解，在各種通信網(wǎng)上，語音幀和諸如快速隨路控制信道(FACCH)幀這樣的控制幀可以在同一個物理信道上發(fā)送。收到的話務(wù)幀因此可以是語音幀或FACCH幀，所以最好都加以校核。因此，可以對每個幀好像它是FACCH幀那樣予以卷積解碼，再好像它是語音幀那樣予以卷積解碼(在一些已知系統(tǒng)中語音幀和FACCH幀通常具有不同的卷積碼)。在按照本發(fā)明的方法估計接收信號質(zhì)量中，來自語音信道解碼或FACCH信道解碼的維特比最終判決度量于是挑選出來進行映射。由于大部分幀通常是語音幀，因此，按照本發(fā)明的一個實施例，將所有的幀都處理為語音幀，而用語音信道解碼度量產(chǎn)生接收信號質(zhì)量估計。在另一個供選擇實施例中，語音和FACCH解碼度量兩者都予以評估和比較，選擇最佳度量產(chǎn)生接收信號質(zhì)量估計。
如熟悉本技術(shù)的人員所理解的那樣，以上說明的本發(fā)明在圖2、3、5A和5B中的配置可以由硬件、軟件或兩者的組合提供。雖然本發(fā)明的裝置的各種部件在這些圖中部分示為分立元件，但是在實踐中它們可以由一個包括輸入輸出口、執(zhí)行軟件代碼的微控制器，由一些定制或混合芯片，由一些分立元件或由上述器件的組合實現(xiàn)。特別是，存儲器49和控制器51可以分別用一段現(xiàn)有的存儲器和在終端22的現(xiàn)有的控制裝置上執(zhí)行的附加代碼實現(xiàn)。
現(xiàn)在參看圖6，按照本發(fā)明產(chǎn)生最終判決度量、經(jīng)變換提供誤碼率估計的操作將參照一個簡單的四狀態(tài)卷積解碼格子圖進行說明。如圖6所示，格子結(jié)構(gòu)中的每一行表示一個在移入下一個比特假設(shè)以前的比特狀態(tài)，各行相繼表示狀態(tài)00，01，10和11。圖6中的格子結(jié)構(gòu)的每一列表示沿著解碼格子結(jié)構(gòu)路徑的一個各個比特節(jié)點?？梢岳斫?，在格子結(jié)構(gòu)的末端做出判決，選擇單個路徑，通過回溯所選擇的通過格子結(jié)構(gòu)的路徑提供在這個幀內(nèi)是所發(fā)送的這些比特的最大似然估計的比特序列。
從各列正向通過格子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移呈現(xiàn)為從各狀態(tài)節(jié)點出發(fā)的一條實線和一條虛線，分別表示下個比特是0和1的假設(shè)。例如，在上面的最左這個節(jié)點00開始，下一個轉(zhuǎn)移比特是0的假設(shè)用連到格子結(jié)構(gòu)第二列中的00狀態(tài)節(jié)點的實線表示。類似，下一個比特是1的假設(shè)用從狀態(tài)00轉(zhuǎn)移到狀態(tài)10的虛線示出，所假設(shè)的1比特移入而右邊的0比特移出。
在每個節(jié)點，只有一條選留的通達這個節(jié)點的路徑，這條路徑有一個積累度量，在第一個列中分別例示為AM1、AM2、AM3和AM4。每個相應(yīng)假設(shè)比特導(dǎo)致向下一列的轉(zhuǎn)移各有一個度量，如對于通向第二列中的狀態(tài)00的兩條可能路徑所示。這兩個度量分別示為M1(對于00至00狀態(tài)的路徑)和M2(對于01至00狀態(tài)的路徑)。如在技術(shù)背景說明中所述，在維特比格子圖中，這些狀態(tài)在路徑解碼的每個步驟(即圖6的每個列)有一半要排除。因此，將分別確定這兩條路徑的累積度量的AM1加M1之和與AM2加M2之和進行比較。然后選留一條較可能正確的路徑而排除另一條路徑。根據(jù)所使用的算法，可以用較大或較小的度量表示可能或正確的路徑。圖6第二列中的每個節(jié)點于是最后將只不過得到對于本節(jié)點的一個積累度量，而8條可能路徑中的4條就被排除了。
對于每個比特判決重復(fù)這種處理，直到解碼器處理了需解碼的幀的最后一個比特(相應(yīng)于圖6中的最右邊這列節(jié)點)。對于所例示的圖6這個實施例，卷積解碼器有四個可能的度量，與此時可得到的四條選留路徑相應(yīng)。根據(jù)這選留的四個積累度量，選擇其中一個與這四條選留路徑中最可能是正確的路徑相應(yīng)的度量作為最終判決度量。按照本發(fā)明，卷積解碼器46將這個最終判決度量提供給誤碼率估計電路50。
現(xiàn)在參照圖7例示的流程圖說明按照本發(fā)明執(zhí)行的操作。在方框100，移動終端22收到一個數(shù)據(jù)幀或分組。對本發(fā)明來說，一個幀或分組就是單個需解碼的比特塊。如在上面技術(shù)背景說明中所述，幀的長度相應(yīng)于SMLSE解碼器的參數(shù)N，它可以是一個固定的或者可變的值。在方框102，解碼器46對接收數(shù)據(jù)幀解碼。在本發(fā)明的各實施例中，解碼器46輸出多個數(shù)據(jù)幀解碼后幀得出的多個分別與各個所選比特圖型關(guān)聯(lián)的最終判決度量。在方框104，最終度量(或從多個解碼幀得出的平均度量)提供至誤碼率估計電路50?？梢杂没瑒悠骄?、自回歸例程或組合自回歸滑動平均例程或其他計算平均的已知例程來平均最終判決度量或誤碼率估計。
在方框106，根據(jù)最終度量通過將這度量值映射為一個相應(yīng)的誤碼率值產(chǎn)生一個誤碼率估計。這個映射操作適應(yīng)在誤碼率與解碼器提供的最終判決度量之間關(guān)系中的非線性。如先前所述，這個映射可以通過用最終度量作為輸入值從一個存儲在存儲器內(nèi)的查找表讀取一個值的查表方式實現(xiàn)，輸出一個相應(yīng)的誤碼率估計值。這個映射操作可以是一個矢量或矩陣映射，其中還有一個影響映射查找的是一個諸如接收信號強度之類的附加參數(shù)。查找表內(nèi)的這些將度量映射為誤碼率的值最好通過在各種信噪比和不同環(huán)境條件下的模擬得出，如先前所述。
在方框108，誤碼率估計提供給網(wǎng)20?；蛘?，可以先產(chǎn)生多個誤碼率估計，再對這些估計進行平均，將得出的平均比特率估計在方框108提供給網(wǎng)。在方框110，網(wǎng)20，例如通過MSTO 28，確定如果誤碼率估計不滿足網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的話應(yīng)該啟動將移動終端22與基站26之間的連接移交給另一個基站還是采取其他改進措施。
對于高的和低的誤碼率兩種情況，本發(fā)明都提供誤碼率估計。本發(fā)明還提供了按不同時間和根據(jù)話務(wù)或控制幀對誤碼率估計進行平均的靈活性。最后，由于本發(fā)明采用在移動終端的解碼電路內(nèi)已有的硬件／代碼，所以終端只是稍復(fù)雜一點。結(jié)果，成本和功耗都較低。
以上根據(jù)圖7參考例示本發(fā)明操作的流程圖對本發(fā)明作了說明。很清楚，流程圖的每個方框和流程圖內(nèi)一些方框的組合都可以用計算機程序指令實現(xiàn)。這些程序的指令可以提供給一個處理器，以便形成一個機器，使得這些在處理器上執(zhí)行的指令生成實現(xiàn)在流程圖各個方框或一些方框內(nèi)規(guī)定的功能的裝置。這些計算機程序指令可以用一個處理器執(zhí)行，實現(xiàn)用處理器執(zhí)行的各個操作步驟，從而生成一個計算機實現(xiàn)過程，使得在處理器上執(zhí)行的這些指令形成實現(xiàn)各個在流程圖各個方框或一些方框內(nèi)規(guī)定的功能的步驟。
因此，流程圖各個方框支持執(zhí)行規(guī)定功能的裝置的組合、執(zhí)行規(guī)定功能的步驟的組合和執(zhí)行規(guī)定功能的程序指令裝置。還可以理解，流程圖各個方框和流程圖內(nèi)一些方框的組合可以用執(zhí)行規(guī)定功能或步驟的基于專用硬件的系統(tǒng)來實現(xiàn)，或者也可以用專用硬件和計算機指令的組合來實現(xiàn)。
在這些附圖和說明中，揭示了發(fā)明的典型優(yōu)選實施例，雖然用了一些明確的條款，但只是一般性的和說明性的，并不是限制性的，而本發(fā)明的專利保護范圍在下列權(quán)利要求中給出。
權(quán)利要求
1．一種估計通信信道的接收信號質(zhì)量的方法，所述方法包括下列步驟對一個數(shù)據(jù)幀進行卷積編碼；在所述通信信道上發(fā)送編碼數(shù)據(jù)幀；接收發(fā)送數(shù)據(jù)幀；對接收數(shù)據(jù)幀進行解碼，提供發(fā)送數(shù)據(jù)幀的估計和關(guān)聯(lián)的最終判決度量；映射最終判決度量，提供接收信號質(zhì)量估計。
2．權(quán)利要求1的方法，其中所述接收信號質(zhì)量估計是一個誤碼率估計。
3．權(quán)利要求2的方法，所述方法還包括在所述所述映射步驟后向一個與通信信道關(guān)聯(lián)的控制節(jié)點提供誤碼率估計的步驟。
4．權(quán)利要求3的方法，所述方法還包括在所述提供步驟后確定是否在傳輸下一個發(fā)送數(shù)據(jù)幀前應(yīng)采取的改進措施的步驟。
5．權(quán)利要求2的方法，所述方法還包括對多個接收數(shù)據(jù)幀重復(fù)所述解碼步驟，以便提供多個關(guān)聯(lián)的最終判決度量，而其中所述映射步驟包括對所述多個關(guān)聯(lián)的最終判決度量進行平均和映射經(jīng)平均的關(guān)聯(lián)最終判決度量以便提供誤碼率估計的步驟。
6．權(quán)利要求5的方法，其中所述平均步驟包括用至少滑動平均例程、自回歸例程和組合自回歸滑動平均例程之一對多個關(guān)聯(lián)的最終判決度量進行平均的步驟。
7．權(quán)利要求2的方法，所述方法還包括在所述映射步驟后的下列步驟對從多個數(shù)據(jù)幀得出的多個誤碼估計進行平均，提供一個平均誤碼估計；以及向一個與通信信道關(guān)聯(lián)的控制節(jié)點提供所述平均誤碼估計。
8．權(quán)利要求7的方法，其中所述平均步驟包括用至少滑動平均例程、自回歸例程和組合自回歸滑動平均例程之一對多個誤碼估計進行平均的步驟。
9．權(quán)利要求2的方法，其中所述通信信道是一個無線通信信道，而所述控制節(jié)點是一個陸地基站。
10．權(quán)利要求2的方法，其中所述通信信道是一個無線通信信道，而所述控制節(jié)點是一個終端。
11．權(quán)利要求2的方法，其中所述通信信道是一個無線通信信道，而所述控制節(jié)點是一個衛(wèi)星站。
12．權(quán)利要求2的方法，其中所述數(shù)據(jù)幀是一個語音幀，而所述方法還包括下列步驟對一個控制幀進行卷積編碼；在所述通信信道上發(fā)送編碼控制幀；接收發(fā)送控制幀；對接收控制幀進行解碼，提供發(fā)送控制幀的估計和第二關(guān)聯(lián)最終判決度量；以及其中所述映射步驟包括確定與語音幀關(guān)聯(lián)的所述最終判決度量和所述第二最終判決度量中哪個表示較好匹配和利用較好匹配的最終判決度量提供誤碼率估計的步驟。
13．一種接收裝置，所述接收裝置包括一個在一個通信信道上接收數(shù)據(jù)幀的接收機；一個連接到所述接收機上的卷積解碼器，所述卷積解碼器提供從接收數(shù)據(jù)幀得出的發(fā)送數(shù)據(jù)估計和與發(fā)送數(shù)據(jù)估計關(guān)聯(lián)的最終判決度量；以及連接到解碼器上的根據(jù)最終判決度量提供誤碼率估計的裝置。
14．權(quán)利要求13的接收裝置，其中所述卷積解碼器是一個維特比譯碼器。
15．權(quán)利要求14的接收裝置，其中所述提供誤碼率估計的裝置還包括確定最終判決度量是否與含有一個出錯指示的發(fā)送數(shù)據(jù)估計關(guān)聯(lián)的裝置以及根據(jù)與沒有出錯指示的發(fā)送數(shù)據(jù)估計關(guān)聯(lián)的最終判決度量給出誤碼率估計的裝置。
16．權(quán)利要求15的接收裝置，其中所述卷積解碼器包括考慮多條路徑以便提供多個關(guān)聯(lián)最終判決度量的裝置，而所述根據(jù)與沒有出錯指示的發(fā)送數(shù)據(jù)估計關(guān)聯(lián)的最終判決度量給出誤碼率估計的裝置包括從所述多個關(guān)聯(lián)最終判決度量中選擇一個據(jù)以給出誤碼率估計的最終判決度量的裝置。
17．權(quán)利要求13的接收裝置，其中所述提供誤碼率估計的裝置包括一個存儲一些用來將關(guān)聯(lián)最終判決度量變換為相應(yīng)通信信道誤碼率估計的參照值的存儲器；以及一個將關(guān)聯(lián)最終判決度量映射為存儲參照值以便提供誤碼率估計的控制器。
18．權(quán)利要求17的接收裝置，其中所述參照值是預(yù)先確定和存儲在存儲裝置中的，而所述存儲裝置是一個非易失性存儲器。
19．權(quán)利要求13的接收裝置，其中所述提供誤碼率估計的裝置包括用一個以關(guān)聯(lián)最終判決度量作為輸入的預(yù)定函數(shù)計算誤碼估計的裝置。
20．權(quán)利要求13的接收裝置，其中所述通信信道是一個無線通信信道。
21．一種在通信信道上通信的終端，所述終端包括對數(shù)據(jù)幀進行卷積編碼的裝置；在所述通信信道上發(fā)送編碼數(shù)據(jù)幀的裝置；接收發(fā)送數(shù)據(jù)幀的裝置；對接收數(shù)據(jù)幀進行解碼、提供發(fā)送數(shù)據(jù)幀估計和關(guān)聯(lián)最終判決度量的裝置；映射最終判決度量、提供接收信號質(zhì)量估計的裝置。
22．權(quán)利要求1的終端，其中所述接收信號質(zhì)量估計是一個誤碼率估計。
23權(quán)利要求22的終端，所述終端還包括在通信信道上向一個關(guān)聯(lián)的控制節(jié)點提供誤碼率估計的裝置。
24．權(quán)利要求23的終端，所述終端還包括確定在傳輸下個發(fā)送編碼數(shù)據(jù)幀前是否應(yīng)該采取改進措施的裝置。
25．權(quán)利要求21的終端，所述終端還包括存儲多個關(guān)聯(lián)最終判決度量的裝置，而其中所述映射裝置包括對多個關(guān)聯(lián)最終判決度量進行平均以及映射平均關(guān)聯(lián)最終判決度量以便提供誤碼率估計的裝置。
26．權(quán)利要求21的終端，所述終端還包括對從多個數(shù)據(jù)幀得出的多個誤碼率估計進行平均以便提供一個平均誤碼率估計的裝置；以及向一個與通信信道關(guān)聯(lián)的控制節(jié)點提供所述平均誤碼率估計的裝置。
27．權(quán)利要求21的終端，其中所述通信信道是一個無線通信信道，而所述控制節(jié)點是一個基站。
28．權(quán)利要求21的終端，其中所述通信信道是一個無線通信信道，而所述控制節(jié)點是一個衛(wèi)星站。
全文摘要
通信信道的接收信號質(zhì)量(誤碼率)估計由一個連接到所述通信信道上的接收裝置提供,這種接收裝置包括一個提供發(fā)送數(shù)據(jù)幀估計和關(guān)聯(lián)最終判決度量的卷積解碼器。誤碼率估計由一個誤碼率估計電路產(chǎn)生,這個誤碼率估計電路包括一個存有一些用來將最終判決度量映射為相應(yīng)誤碼率估計的值。誤碼率估計可以提供給一個通信信道的控制節(jié)點,它可以利用所提供的估計采取改進措施,例如根據(jù)誤碼率確定是否應(yīng)該啟動通信信道轉(zhuǎn)換。通信信道可以是一個為移動終端接收裝置服務(wù)的蜂窩無線電通信網(wǎng)的指定信道,而控制節(jié)點是這個蜂窩網(wǎng)的基站。卷積解碼器可以是一個維特比譯碼器。
文檔編號H04L1/00GK1292958SQ99803796
公開日2001年4月25日 申請日期1999年2月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月11日
發(fā)明者F·H·塞爾韋, P·M·約翰遜 申請人:艾利森公司