Turbo-codificación con intercaladores libres de contención.

Un método para operar un turbo-codificador, el método que comprende los pasos de:

recibir un bloque de información de tamaño K;

determinar un tamaño de intercalador K' ≥ K'' donde K'' es de un conjunto de tamaños;

en donde el conjunto de tamaños comprende K'' ≥ ap x f, pmin< p< pmax; fmin< f< fmax,en donde a es un entero, f esun entero continuo entre fmin y fmax, y p toma valores enteros entre pmin y pmax, a>1, pmax >pmin, pmin>1.

rellenar el bloque de información de tamaño K en un bloque de entrada de tamaño K'; e

intercalar el bloque de entrada usando un intercalador (201) de tamaño K', en donde el paso de intercalar elbloque de entrada comprende el paso de usar una permutación π (i) ≥ (f1 x i + f2 x i2)mod K', donde 0< i< K'-1 esel índice secuencial de las posiciones de símbolos después de intercalar, π (i) es el índice de símbolo antes delintercalado correspondiente a la posición i, K' es el tamaño del intercalador en símbolos, y f1 y f2 son los factoresque definen el intercalador;

codificar el bloque de entrada original y el bloque de entrada intercalado para obtener un bloque de palabra decódigo; y

transmitir el bloque de palabra de código a través del canal; en donde los valores de K', f1, f2 se toman de almenos una fila de la siguiente tabla.

Turbo-codificación con intercaladores libres de contención.

Campo de la invención La presente invención se refiere de manera general a codificar y descodificar datos y en particular, a un método y aparato para turbo-codificar y descodificar.

Antecedentes de la invención Las transmisiones de datos digitales sobre enlaces cableados e inalámbricos pueden estar dañadas, por ejemplo, por el ruido en el enlace o canal, por la interferencia de otras transmisiones, o por otros factores ambientales. Para combatir los errores introducidos por el canal, muchos sistemas de comunicación emplean técnicas de corrección de errores para ayudar en la comunicación.

Una técnica utilizada para corrección de errores es la turbo-codificación de un bloque de información antes de que se transmita sobre el canal. Utilizando tal técnica, un codificador dentro del transmisor de un sistema de comunicación codificará un bloque de entrada u de longitud K’ bits en un bloque de palabra de código x de N bits. El bloque de palabra de código entonces se transmite sobre el canal, posiblemente después del procesamiento adicional tal como el intercalado del canal como se define en las especificaciones IEEE 802.16e. En el receptor, el turbo-descodificador toma el vector de la señal recibida y de longitud N como entrada, y genera una estimación û del vector u.

Típicamente el turbo-codificador está compuesto de dos codificadores convolucionales constituyentes. El primer codificador constituyente toma el bloque de entrada u como entrada en su orden original, y el segundo codificador constituyente toma el bloque de entrada u en su orden intercalado después de pasar u a través de un turbointercalador J . La salida del turbo-codificador x está compuesta de los bits sistemáticos (iguales al bloque de entrada u) , los bits de paridad del primer codificador constituyente, y los bits de paridad del segundo codificador constituyente.

De la misma manera el turbo-descodificador dentro del receptor del sistema de comunicación está compuesto de dos descodificadores convolucionales constituyentes, uno para cada código constituyente. Los descodificadores constituyentes están separados por el intercalador J y el desintercalador correspondiente J -1. Se pasan mensajes en el formato de relaciones de probabilidad logarítmica (LLR) entre los descodificadores constituyentes de manera iterativa. La decisión û se toma después de varias iteraciones.

El turbo-intercalador J es el componente clave en el diseño del turbo-código. Es responsable de aleatorizar el bloque de entrada u en una forma pseudo-aleatoria, proporcionando de esta manera las palabras de código x con buena distribución de ponderación, por lo tanto buenas capacidades de corrección de errores. Además del rendimiento de descodificación, la definición del turbo-intercalador J impacta extremadamente la implementación del turbo-descodificador dentro del receptor. Para permitir un alto nivel de procesamiento en paralelo sin contenciones de acceso a memoria, el turbo-intercalador J necesita tener propiedades libres de contención.

ERICSSON: “Quadratic Permutation Polynomial Interleavers for LTE Turbo-Coding” TDOC R1-063137 DE LA REUNIÓN #47 DEL TSG RAN WG DEL 3GPP, [En línea] 10 de noviembre de 2006 () , páginas 1-5, XP002473949 Riga, Letonia Recuperado de Internet: URL:http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG1_RL1/TSGR1_47/Docs/> [recuperado el ] propone intercaladores basados en polinomios de permutación cuadrática.

MOTOROLA: “Code Block Segmentation for Contention-Free Turbo-Interleavers” TDOC R1-063062 DE LA REUNIÓN #47 DEL TSG RAN WG, [En línea] 10 de noviembre de 2006 () , páginas 1-4, XP002473950 Riga, Letonia Recuperado de Internet: URL:http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG1_RL1/TSGR1_47/Docs/> [recuperado el ] propone una regla de segmentación de bloque de código modificado para turbocodificación EUTRA.

ROSNES E ET AL: “Optimum distance quadratic permutation polynomial-based interleavers for turbo-codes” ACTAS DEL SIMPOSIO INTERNACIONAL DEL IEEE DE 2006 SOBRE TEORÍA DE LA INFORMACIÓN, 9 de julio de 2006 () , - 14 de julio de 2006 () páginas 1988-1992, XP002473952 Seattle, EE.UU. ISBN: 1-42440504-1 considera en detalle la distancia mínima de los intercaladores basados en turbo códigos QPP.

TAKESHITA O Y: “On maximum contention-free interleavers and permutation polynomials over integer rings” TRANSACCIONES DEL IEEE SOBRE TEORÍA DE LA INFORMACIÓN IEEE EE.UU., vol. 52, nº 3, marzo de 2006 (03-2006) , páginas 1249-1253, XP002473953 ISSN: 0018-9448 expresa que muestra que los polinomios de permutación generan intercaladores libres de contención máxima.

Breve descripción de los dibujos La Fig. 1 es un diagrama de bloques de un transmisor.

La Fig. 2 es un diagrama de bloques del turbo-codificador de la FIG. 1.

La Fig. 3 es un diagrama de bloques de un receptor.

La Fig. 4 es un diagrama de bloques del turbo-descodificador de la FIG. 3.

La Fig. 5 es un diagrama de flujo que muestra la operación del transmisor de la FIG. 1.

La Fig. 6 es un diagrama de flujo que muestra la operación del receptor de la FIG. 3. Descripción detallada de los dibujos Para abordar la necesidad anteriormente mencionada para intercaladores libres de contención, se proporciona en la presente memoria un método y aparato para seleccionar tamaños de intercalador para turbo-códigos.

Durante la operación se recibe un bloque de información de tamaño K. Se determina un tamaño de intercalador K’ donde K’ es igual a K’’ donde K’’ es de un conjunto de tamaños; en donde el conjunto de tamaño comprende K’’ = ap x f, pmin < p < pmax; fmin < f < fmax, en donde a es un entero, f es un entero continuo entre fmin y fmax, y p toma valores enteros entre pmin y pmax, a>1, pmax > pmin, pmin>1. El bloque de información de tamaño K se rellena en un bloque de entrada de tamaño K’. El bloque de entrada se intercala usando un intercalador de tamaño K’. El bloque de entrada original y el bloque de entrada intercalado se codifican para obtener un bloque de palabra de código. La palabra de código se transmite a través del canal.

El paso de intercalar el bloque de entrada comprende el paso de usar una permutación J (i) = (f1 x i + f2 x i2) mod K’, donde 0 < i < K’-1 es el índice secuencial de las posiciones de símbolos después de intercalar, J (i) es el índice de símbolo antes del intercalado correspondiente a la posición i, K’ es el tamaño del intercalador en símbolos, y f1 y f2 son los factores que definen el intercalador.

Aún en otra realización de la presente invención el paso de determinar el tamaño del intercalador K’ que está relacionado con K’’ comprende el paso de usar K’ = K’’ cuando K’’ no es un múltiplo de (2m–1) ; de otro modo usando K’=K’’+< (K’’) cuando K’’ es un múltiplo de (2m–1) , en donde m es la longitud de la memoria del codificador convolucional constituyente, y < (K’’) es un entero positivo o negativo pequeño no igual a un múltiplo de (2m–1) . En una realización m=3.

En un ejemplo ARP útil para comprender la presente invención el paso de intercalar el bloque de entrada comprende el paso de usar una permutación J (i) = (iP0 + A + d (i) ) mod K’, donde 0 < i < K’-1 es el índice secuencial de las posiciones de símbolos después de intercalar, J (i) es el índice de símbolo antes del intercalado correspondiente a la posición i, K’ es el tamaño del intercalador en símbolos, P0 es un número que es relativamente primo con K’, A es una constante, C es un número pequeño que divide K’, y d (i) es un vector oscilatorio de pequeña amplitud de la forma d (i) = J (i mod C) + P0 xa (i mod C) donde a (·) y J (·) son vectores cada uno de longitud C, aplicados periódicamente para 0 < i < K’-1.

Anterior a describir los datos de codificación y descodificación, se proporcionan las siguientes definiciones para establecer los antecedentes necesarios:

• K indica el tamaño de un bloque de información.

• K’ indica un tamaño de intercalador (es decir, el tamaño del bloque de entrada para el que se define un intercalador de turbo-código) .

• K’’ indica una variable auxiliar que se puede usar en determinar un tamaño de intercalador.

• Krelleno indica el número de bits de relleno añadidos al bloque de información.

•J indica el intercalador interno de turbo-código.... [Seguir leyendo]

1. Un método para operar un turbo-codificador, el método que comprende los pasos de:

recibir un bloque de información de tamaño K;

determinar un tamaño de intercalador K’ = K’’ donde K’’ es de un conjunto de tamaños;

en donde el conjunto de tamaños comprende K’’ = ap x f, pmin < p < pmax; fmin < f < fmax, en donde a es un entero, f es un entero continuo entre fmin y fmax, y p toma valores enteros entre pmin y pmax, a>1, pmax > pmin, pmin>1.

rellenar el bloque de información de tamaño K en un bloque de entrada de tamaño K’; e intercalar el bloque de entrada usando un intercalador (201) de tamaño K’, en donde el paso de intercalar el bloque de entrada comprende el paso de usar una permutación J (i) = (f1 x i + f2 x i2) mod K’, donde 0 < i < K’-1 es el índice secuencial de las posiciones de símbolos después de intercalar, J (i) es el índice de símbolo antes del intercalado correspondiente a la posición i, K’ es el tamaño del intercalador en símbolos, y f1 y f2 son los factores que definen el intercalador;

codificar el bloque de entrada original y el bloque de entrada intercalado para obtener un bloque de palabra de código; y

transmitir el bloque de palabra de código a través del canal; en donde los valores de K’, f1, f2 se toman de al menos una fila de la siguiente tabla:

K’ f1 f2

40 37 20

56 19 42

72 19 60

104 45 26

120 103 90

136 19 102

152 135 38

168 101 84

192 85 24

216 13 36

248 33 62

280 103 210

320 21 120

368 25 138

384 25 240

416 77 52

472 175 118

544 35 68

624 41 234

704 155 44

800 207 80

912 85 114

1056 229 132

1184 217 148

1344 211 252

1536 71 48

1728 127 96

1984 185 124

2240 209 420

2304 253 216

2560 39 240

2944 231 184

3328 51 104

3776 179 236

4096 95 192

4352 477 408

4992 233 312

5632 45 176

6144 263 480

7296 137 456

8192 417 448

2. Un aparato para operar un turbo-codificador, el aparato que comprende:

5 circuitería de determinación del tamaño de intercalador que determina un tamaño de intercalador K’ = K’’ donde K’’ es de un conjunto de tamaños; en donde el conjunto de tamaños comprende K’’ = ap x f, pmin < p < pmax; fmin < f < fmax, en donde a es un entero, f es un entero continuo entre fmin y fmax, y p toma valores enteros entre pmin y pmax, a>1, pmax > pmin, pmin>1.

circuitería de inserción de relleno (109) que recibe un bloque de información de tamaño K y que rellena el bloque de información de tamaño K en un bloque de entrada de tamaño K’;

10 un intercalador (201) que intercala el bloque de entrada de tamaño K’, en donde el intercalador (201) usa una permutación J (i) = (f1 x i + f2 x i2) mod K’, donde 0 < i < K’-1 es el índice secuencial de las posiciones de símbolos después de intercalar, J (i) es el índice de símbolo antes del intercalado correspondiente a la posición i, K’ es el tamaño del intercalador en símbolos, y f1 y f2 son los factores que definen el intercalador (201) ; y

un codificador que codificar el bloque de entrada original y el bloque de entrada intercalado para obtener un bloque de palabra de código; en donde

15 los valores de K’, f1, f2 se toman de al menos una fila de la siguiente tabla:

K’ f1 f2

40 37 20

56 19 42

72 19 60

104 45 26

120 103 90

136 19 102

152 135 38

168 101 84

192 85 24

216 13 36

248 33 62

280 103 210

320 21 120

368 25 138

384 25 240

416 77 52

472 175 118

544 35 68

624 41 234

704 155 44

800 207 80

912 85 114

1056 229 132

1184 217 148

1344 211 252

1536 71 48

1728 127 96

1984 185 124

2240 209 420

2304 253 216

2560 39 240

2944 231 184

3328 51 104

3776 179 236

4096 95 192

4352 477 408

4992 233 312

5632 45 176

6144 263 480

7296 137 456

8192 417 448