[发明专利]在通信系统内对附加码元进行编码/译码

说明书

发明领域

本发明涉及数字通信系统和方法，并且特别涉及对编码数字比特流的发送和接收。

发明背景

许多数字通信系统中都可以发送和接收数字比特流，这些系统包括数据存储系统以及无线和有线数据通信系统，但是并不仅仅局限于此。随着系统的容量和利用率的不断增加，一般都期望能够以更高的数据速率传输比特流。可以通过使系统更快地运行，从而获得较高的数据速率。然而我们也希望把更多的信息编码到比特流中，从而提高数据速率。

下面我们针对无线通信系统来解释为何需要更高的数据速率，该系统中可以包括无线电话通信系统和方法，但并不局限于此。随着更多的无线频谱资源可用于商用以及蜂窝无线电话的普及，无线通信的应用也随之得到扩展。此外，目前还存在把模拟通信转化到数字通信的问题。语音可以由一系列比特来表示，然后经过调制，从基站发送到无线电话。无线电话对接收到的波形进行解调，恢复数据比特，然后将这些比特恢复形成语音。对于数据业务(例如电子邮件和互联网接入)的需要也在不断地增长，其中一般都采用数字通信方式。

目前存在有多种类型的无线数字通信系统和方法。通常，频分多址(FDMA)被用于把频谱分割成为多个分别对应不同载波频率的无线信道。这些载波频率又可以被进一步分割为时隙(被称为时分多址(TDMA))，例如D-AMPS、PDC和GSM数字蜂窝无线电话系统。或者，多个用户可以利用例如码分多址(CDMA)的扩频技术来使用相同的频段。IS-95和J-STD-008是CDMA标准的实例。

无论采用何种调制和多址接入方法，系统设计都应该有效地利用有限的可用无线频谱资源。这样在确保质量的前提下，仍然需要通过无线信道，有效地发送尽可能多的信息比特。

可以采用多种方法来实现更高的数据速率，它们可以用于FDMA、TDMA和CDMA系统。一种方法是通过牺牲传输的准确性来换取数据速率的提高。例如通过降低前向纠错编码速率或者扩频因子，以增加比特错误概率和帧错误概率为代价来换取较高的数据速率。此外，还以采用较高阶的调制方法。

第二种方法是通过降低系统用户容量来换取数据速率的提高。该方法给用户分配更多的“信道”，即更多的FDMA载波、更多的TDMA时隙、或者更多的CDMA码。这样可以增加一个用户的数据速率，但是可供其它用户使用的信道数量就会相应减少。

上述的两种方法中都需要采用折衷方案。因此，我们希望不需要增加码元传输速率的前提下，能够允许提高数据速率。

发明概述

因此，本发明的一个目的在于提供改进的数字通信系统和方法。

本发明的另外一个目的在于提供数字通信系统和方法，其中可以提高比特流中编码的信息量，而不需要增加码元的传输速率。

通过组合分组编码和差分和/或幅值调制，可以实现本发明的这些以及其它目的。在常规分组编码系统和方法中，通过发送N个码字中的一个，以便去传输m＝log₂(N)个比特。根据本发明，在每一个码字周期内，通过对码字采用差分调制和/或幅值调制，可以传输一个或多个附加比特。在差分调制中，可以通过改变或者不改变码字的符号来发送附加信息。在幅值调制中，可以通过改变逐个码字的幅值来发送附加信息。也可以联合采用差分和幅值编码方式。这样就可以提高数据速率，而没有增加码元的传输速率。

更加特别的是，本发明中的发射机和传输方法，通过对第一比特流进行分组编码以生成码字，从而发送第一比特流和第二比特流。由第二编码器对第二比特流进行差分和/或幅值编码以生成辅助码元，其中该第二编码器至少采用差分和幅值编码方式中的一种。辅助码元被调制到码字上以生成修正码字。然后再根据修正码字对载波进行调制。这样，每一个码字中可以包括由第二比特流的差分和/或幅值编码所生成的补充信息。

可以利用正交码、Nordstrom-Robinson码、Reed-Muller或Kerdock码对第一比特流进行分组编码。通过对辅助码元和码字执行至少一次异或操作来提供差分编码。还可以采用多种形式的调制方式，包括直接序列扩频和偏移QPSK调制。

根据本发明，传播信号内包括容于载波之中的第一比特流和第二比特流。通过把多个码字调制到载波波形中，在载波波形中体现出第一比特流和第二比特流。码字内包括分组编码的第一比特流，以及在调制于其上的差分和/或幅值编码的第二比特流。