利用並行連結編碼的衛星通信系統的製作方法

2023-05-12 01:58:56 5

專利名稱：利用並行連結編碼的衛星通信系統的製作方法
技術領域：
本發明總的是涉及衛星通信系統，更具體地涉及在其入站或出站鏈路上或者兩者上利用並行連結編碼的極小口徑終端衛星通信系統。
存在一個正在形成的利用低成本、極小口徑終端(VSAT)的通過衛星的多媒體通信的市場。利用比當前在現今工業上通常實際使用的天線小的天線地優點包括減小的反射器的成本，較低的運輸成本，減小的安裝硬體和勞力，和由於較少突出的外貌使較多的用戶可以接受。然而，較小口徑拋物面天線的使用會引起不希望的網絡容量的降低。這是由於與減小天線的尺寸有關的幾個因素引起的(1)由於相關的天線增益的降低引起接收的和發送的信號功率的降低；(2)為了限制在鄰近衛星軌道間隙的幹擾能流密度，聯邦通信委員會(FCC)有限制利用小於規定尺寸的天線的VSAT發送的功率的規定。由於功率的限制，為了減小VSAT的成本，使用相同或小些的功率輸出的VSAT功率放大器進一步使網絡容量降低。
不幸的是，在短數據塊(這樣的數據塊是某些類型VSAT傳輸的典型情況)上，打算利用常規編碼技術以要求的帶寬效率和解碼器的複雜性解決這些問題，得到期望的大的編碼增益是困難的。
因此，希望提供一種衛星通信系統，該系統利用在頻譜上高效率的技術，通過減小所要求的每比特能量對噪聲功率譜密度比Eb/Eo，在利用減小的天線口徑的VSAT的情況下增加網絡容量。
按照本發明，VSAT衛星通信網絡在其入站或出站鏈路上或兩者上利用並行連結編碼。在一個實施例中對於分組傳輸、信用卡事務處理、和壓縮的話音通信這樣的典型情況的短數據塊，非遞歸的系統的尾比特卷積塊被用作為在這樣一種並行連結編碼方案中的分量碼。對於文件傳輸的典型情況的較長的數據塊，VSAT和網絡的中心站終端利用遞歸的系統的卷積碼。
在一個優選實施例中，上述的並行連結編碼技術與擴頻調製相結合起來使用，得到在總的發送信號的功率譜密度上滿足FCC規定和減輕來自相鄰衛星的幹擾的系統。
從下面結合附圖的本發明的詳細描述中，本發明的各個特點和優點將變得顯而易見，其中


圖1是說明使用按照本發明的並行連結編碼的VSAT通信系統的簡化方框圖2是說明使用按照本發明的並行連結編碼的VSAT衛星通信系統的集中器終端的簡化方框圖3是說明用於按照本發明的VSAT通信系統中的可編程的編碼器的簡化方框圖；和
圖4是說明用於按照本發明的VSAT通信系統中的可編程的解碼器的簡化方框圖。
在這裡所描述的本發明是利用並行連結編碼技術的VSAT衛星通信系統，所述編碼技術包括，例如，並行連結的尾比特卷積編碼和並行連結的遞歸的系統的卷積碼(即，稱為「渦輪碼」(「turbo codes」))，和它們各自的解碼器。具體地講，對於並行連結尾比特卷積碼來說，使用了包括循環MAP解碼的解碼器，諸如被描述在於1996年4月19日提交的、發明人為Stephen M.Hladik和John B.Anderson的共同受讓的未決美國專利申請08/636742中，將其援引於此以資參考。
並行連結編碼被用於VSAT衛星通信網絡的入站鏈路傳輸(VSAT到中心站)或出站鏈路傳輸(中心站到VSAT)或兩種鏈路。此外，並行連結編碼可以被用來提供用於直接對等(VSAT到VSAT)傳輸的差錯校正/檢測編碼。在一個實施例中，對於分組傳輸、信用卡事物處理、和壓縮的話音通信這樣的典型情況的短數據塊來說，非遞歸的系統的尾比特卷積碼被用作為在這樣一種並行連結編碼方案中的分量編碼。對於為數據傳輸的典型情況的較長的數據塊，並行連結中的編碼包括由VSAT和網絡的中心站終端利用的遞歸系統的卷積編碼。
按照本發明，這些並行連結編碼技術結合擴頻調製的使用提供了一種非常有效的解決辦法，以便通過降低發送信號所需要的有效輻射功率(ERP)和功率譜密度來符合上述FCC的關於相鄰衛星幹擾的規定。此外，這種組合減輕來自相鄰衛星的幹擾。
圖1是使用按照本發明的並行連結編碼的VSAT衛星通信系統的方框圖。這個系統基本上包括若干VSAT終端10、一個具有通信轉發器的衛星、和可能的一個中心站終端14。在該VSAT網絡中的通信可以是單向的也可以是雙向的和可以以各種不同路徑進行(1)直接VSAT到VSAT(即，網孔連接)和(2)VSAT到中心站終端和/或中心站終端到VSAT(即，星形連接)。
如圖1所示，VSAT終端10包括發射機信號處理器20、接收機信號處理器22、和天線24。按照這裡描述的本發明，該VSAT的發射機信號處理器包括以下部件用於接收來自信息源26的數據的輸入口25；用於對從該源接收的數據比特塊進行並行連結編碼的編碼器28；用於產生數據組(包括一個或多個來自編碼器28的碼字)、同步比特碼型和控制信令比特的數據組成形器30；調製器32；用於將該已調信號變換到載頻的上變頻器34；功率放大器36；和經由一個適當的接口(例如，開關或濾波器雙工器)到天線的連接。VSAT的接收機信號處理器包括低噪聲放大器40；用於將載頻接收信號變換到中頻的下變頻器42；用於同步和解調的解調器44；分組數據-碼字成形器46，適合於由發射機利用的並行連結碼的解碼器48；和用於將接收的消息(即，數據比特的數據塊)轉移到信息庫50的輸出口49。為了簡單起見，在圖1中只對一個VSAT顯示了詳細的方框圖。
由解調器44執行的同步功能包括載波同步、幀同步、符號同步、和如果需要，還有載波相位同步。符號同步是對解調器輸出估算最佳取樣時間(即符號的出現時間)的處理，以便使符號判決差錯的概率最小化。幀同步是對接收的數據幀(對於連續發送)或數據組(對於不連續發送)估算第一個符號的出現時間的處理。
對於在由VSAT發送的是擴頻信號的情況下，如圖1所示的VSAT調製器包括擴頻功能，和如圖1所示的VSAT解調器包括去擴頻功能。擴頻技術通過利用包括有本身是偽隨機的和與已調數據信號有關的一些時片(在直接序列擴頻的情況下)或頻率跳躍(在跳頻擴頻的情況下)的擴頻信號，相對於已調數據信號帶寬來說，增加了信號的帶寬。在直接序列擴頻的情況下，數據信號與對應於具有+1或-1值的一些時片的偽隨機序列相乘。該時片脈衝的持續期小於已調數據信號的符號間隔，因此，產生的信號的帶寬大於原先已調信號的帶寬。在跳頻擴頻的情況下，已調信號的載波頻率按照偽隨機模式周期性地改變。再有，擴頻信號的帶寬大於原先已調信號的帶寬。
解調器中的去擴頻是從接收的信號中去掉擴頻的處理。典型地，解調器把接收的信號與擴頻波形的複製品相關以便對直接序列擴頻信號進行去擴頻，而在跳頻擴頻系統中，使用與由發送端使用的相同的模式使接收機下變頻器的振蕩器的頻率進行跳頻，以便對跳頻擴頻信號進行去擴頻。典型地，在去擴頻後該接收信號被加到一個濾波器上，以衰減在被恢復的信號中的寬帶噪聲和幹擾分量。
中心站終端的方框圖表示在圖2中。按照在這裡描述的本發明的中心站終端包括用於接收來自一個或多個信息源的數據的輸入口51；用於傳送接收的消息(即，數據比特塊)到一個或多個消息庫54的輸出口53；發射機信道處理器存儲器56；接收機信道處理器存儲器58；用於連接每個有效源到一個發射機處理器和用於連接每個有效接收機信道處理器到適合的信息庫和到發射機信道處理器的轉換器60；存儲器62；用於控制通過該轉換器的數據流的控制器64；用於把每個發射機信道處理器產生的信號組合為一個信號的組合器66；用於把組合信號變換到載頻的上變頻器68；經適當的接口(例如，開關或濾波器雙工器)連接到天線的功率放大器70；天線72；經上述接口耦合到天線的低噪聲放大器74；用於把接收信號從載頻變換到中頻(IF)的下變頻器76；和用於提供接收的IF信號或可能是接收的IF信號的濾波的形式給接收機信道處理器的存儲器的信號分路器78。
圖2所示的發射機信道處理器包括對從一個源接收到的數據比特塊施加並行連結編碼的編碼器80；用於產生數據組(包括一個或多個來自編碼器80的碼字)、同步比特碼型和控制信令比特的分組數據的成形器82；和調製器84。如同VSAT一樣，中心站調製器包括在擴頻信號是由該中心站發送的情況下的擴頻功能。圖2的接收機信道處理器包括解調器86；分組數據到碼字變換器88，用於從解調器的輸出中選擇採樣值以形成被輸入到用於並行連結碼的解碼器的接收的碼字；和適合於由發射機使用的並行連結碼的解碼器90。中心站解調器包括以下幾個功能同步、解調、和在中心站接收擴頻信號的情況下的去擴頻。
中心站存儲器的一個功能是在當一個消息到達轉換器60時所有發射機信道處理器全忙的情況下，暫存來自信息源或接收機信道處理器的接收數據。該存儲器還存儲必要的網絡配置參數和操作數據。
在本發明的另外一個實施例中，一個外碼被用於與該(內)並行連結碼(PCC)相串行連結；一個相關的外部解碼器也被與用於內部PCC的解碼器相串行連結。
此外，靈活的、可編程的編碼器/解碼器系統可以被VSAT和中心站設備所使用，以便實現若干種選擇
(1)如上所述的並行連結編碼；
(2)如上所述的一個外碼與一個內部並行連結碼(PCC)的串行連結；
(3)包括一個外部編碼器和一個PCC編碼器的僅一個分量編碼器的串行連結編碼；
(4)常規的卷積碼或單獨的塊碼(即，不進行串行或並行連結)。
圖3顯示一種實現這些四種編碼選擇的靈活的可編程編碼器的方框圖。如圖所示，該靈活的可編程編碼器包括用於並行連結編碼的編碼器100，用於一個外碼的編碼器102，和5個開關S1-S5。用於並行連結編碼的編碼器100包括N個編碼器，N-1個交錯器，和一個碼字成形器106。如下所示的表I綜合了對於各種不同的編碼器操作模式的各個開關位置。
表I
圖4是實施對上述提供的四種編碼器模式的解碼的靈活可編程的解碼器的方框圖。這個可編程複合解碼器包括用於並行連結碼的解碼器110；用於實施一種判決規則的閾值判決裝置112；用於外碼的解碼器114；和6個開關S1-S6。假設，解碼器110的輸出是被解碼的比特值等於0的概率，則一個示例性的判決規則是如果該輸出大於1/2，則判決為被解碼的比特是0；如果小於1/2則指定該值為1；如果等於1/2，則任意地分配一個值。
用於並行連結碼的解碼器110還包括一個複合碼字到分量碼字變換器116；N個分量解碼器；N-1交錯器和兩個相同的去交錯器118。每個去交錯器具有一種將已經由串聯連接的N-1個交錯器所交換的數據單元序列返回到它們的原始次序的重新排序功能。如下所示的表II綜合了對於各種不同解碼器操作模式的各個開關位置。(在表中，X表示「無須注意」條件，即，該開關可以在任何位置。)
表II
取決於通信的應用和要求的傳輸速率，VSAT在不同組合下(例如，模式1、2、3和4)利用不同的編碼(例如PCCC、尾比特PCCC、遞歸的系統的卷積碼、非遞歸的系統的卷積碼、塊編碼)。
當卷積碼被利用在上述的任何一種模式時，圖3的可編程編碼器還可以包括經由一種已知碼型的穿孔(puncturing)以增加所產生的碼的速率，圖4的可編程解碼器也可以包括相關的穿孔功能。當被穿孔的卷積碼被用作在並行連結編碼中的分量碼時，圖3的碼字成形器按照該期望的穿孔碼型從各分量碼字中刪除各碼比特。在這種情況下，PCC解碼器的複合碼字到分量碼字變換器對於在輸出到分量解碼器的該分量碼字中的被穿孔的各比特插入中性值。應當注意，在模式3或模式4中，編碼器的開關S4和S5和解碼器的開關S1和S2都被設置在0位置。因此，圖3和圖4分別以虛線形式顯示當穿孔的卷積碼被利用在模式3或模式4時，分別用於實現這些穿孔和去穿孔功能的穿孔單元140和去穿孔單元142。
在本發明的優選實施例中，卷積碼被用作在內部並行連結碼中的分量碼，且塊碼(即，Reed-Solomon碼或BCH碼)被用作以串聯連結的外碼。
在一個擴頻信號被VSAT進行發送的優選實施例中，諸如ALOHA之類的隨機信道接入協議與碼分多址結合使用。中心站接收機使用若干的形式的時間重疊信號。用於一個給定的擴頻序列的每個解調器藉利用該擴頻序列的不同時移來解調信號。
另外在一個優選實施例中，一個或多個擴頻序列在被加以分配的基礎上在規定的時間周期被保留給VSAT利用，以便提供具有較高通過量的高質量信道。來自VSAT的保留要求和分配由連接到中心站終端的網絡控制器進行處理。
在利用上述擴頻信號以及可編程編碼器和解碼器的一個優選實施例中，系統使一個給定的擴頻序列與一個特定的糾錯碼相關聯，允許不同信號同時利用不同的糾錯碼。因為，每個被檢測的信號的擴頻序列由一個對應的解碼器識別，接收機可以為每個被檢測的信號適當地配置可編程解碼器。這種網絡工作模式對於在不需要附加的控制信令的情況下同時支持若干具有不同糾錯碼要求的應用是有用的。
對於作為圖4中的分量解碼器有用的一種環形MAP解碼器被描述在共同受讓的未決的美國專利申請NO.08/636742中。環形MAP解碼器可以把編碼數據塊的估算和可靠性信息傳送到一個數據信宿(sink)，例如用於傳輸差錯隱藏的話音合成處理器或對於重複請求判決的用於作為塊差錯概率測量的分組數據的協議處理器。正如在1996年4月19日提交的、發明人為Stephen M.Hladik和John B.Anderson的共同受讓的、未決的美國專利申請NO.08/636732中所描述的那樣，此處引用其以供參考，環形MAP解碼器對於解碼尾比特卷積碼是有益的，特別是，當它們被用作在並行連結編碼方案中的分量碼時。餘部分，該算法描述在IEEE Transaction on Information Theory，1974年3月號第284-287頁，作者為Bahl，Cocke，Jelinek和Raviv的文章「Optimal Decoding of Linear Codes for Minimizing Symbol ErrorRate」(「為使符號錯誤率最小化的線性碼的最佳解碼」)中。
常規的MAP解碼算法的目的是找到各條件概率
P{在時間t的狀態為m/接收信道輸出為y1，…yL}；
在這個表示式中術語L表示以編碼器符號數為單位的數據塊的長度((n，k)碼的編碼器對K-比特輸入符號進行操作，以產生n-比特輸出符號。)術語yt是在時間t的信道輸出(符號)。
MAP解碼算法實際上首先找出概率
也就是事件「時間t時的編碼器狀態St是m和信道輸出組YIL＝{yI，…yL}被接收到」的聯合概率。這些是期望的由常數相乘的各個概率(接收信道輸出組{yI，…yL}的概率P{yIL}。
現在定義矩陣Γt的元素為
Γt(i，j)＝P{在時間t的狀態為j；yt/在時間t-1的狀態為i}
矩陣Γt被作為以下三個概率的函數進行計算；即信道轉變概率R(Yt，X)；編碼器在時間t從狀態m轉變到m′的概率Pt(m/m′)；以及在先前編碼器狀態為m′與現在編碼器狀態為m的條件下編碼器輸出符號為x的概率qt(X/m′，m)。具體地，Γt的每個元素由如下地對所有可能的編碼器的輸出X求和進行計算的
MAP編碼器計算這些矩陣的L。它們是根據接收的信道輸出符號和對於一個給定代碼的格子支路的性質而構成的。
接著，定義行矢量αt的M個聯合概率元素為
αt(j)＝P{在時間r的狀態為j；y1，…yt} (3)
定義列矢量βt的M個條件概率元素為
βt(j)＝P{yt+1，…yL/在時間t的狀態為j}(4)
其中j＝0，1，…(M-1)及M是編碼器的狀態數。(注意，這裡矩陣和矢量是利用黑體字表示的)。
MAP解碼算法的步驟如下
(I)利用前向遞推計算α1，…αL
α1＝αt-1Γ1，t＝1，…L.(5)
(II)利用向後遞推計算β1，…βL-1
βt＝Γt+aβt+1，t＝L-1…1 (6)
(III)利用下式計算λt的元素
λt(i)＝αt(i)βt(i)，所有i，t＝I，…，L(7)
(IV)按照需要找出相關的量。例如，令αtj是狀態St＝{St1，St2，…Stkm}的集合，以使得St的第j個單元Stj等於0。對於常規的非遞歸的格子碼來說，Stj＝dtj在時間t的第j個數據。
因此，該解碼器的軟判決輸出是其中
和m是對應於狀態St的指數。
利用把
加到下列判決規則上得到解碼器的硬判決或解碼後的比特輸出
也就是說，如果
，則lj＝0；如
則lj＝l；
否則任意分配dtj值為0或1。
作為上述步驟(IV)的相關量的另外的例子，概率矩陣σt包括按照下列定義的各個元素
當希望確定編碼器輸出的各個比特的後驗概率時，這些概率是有用的。這些概率在遞歸的卷積碼的解碼中也是有用的。
在MAP解碼算法的標準應用中，前向遞推通過矢量α0＝(1，0，…，0)進行初始化而後向遞推通過βL＝(1，0，…，0)T進行初始化。這些初始條件是根據編碼器的初始狀態S0＝0和其結束狀態SL＝0的假定。
環形MAP解碼器的一個實施例藉如下地求解本徵問題來確定初始狀態的概率分布。令αt，βt，Γt和λt是像前面一樣，但初始的α0和βL取為
把βL設為列矢量(111…1)T，
令α0是一個未知(矢量)變量，
然後，
(I)按照公式(2)對於t＝1，2，…L，計算Γt。
(II)找出矩陣積Γ1Γ2…ΓL的最大本徵值。對相應的本徵矢量進行歸一化，使得其各個分量和為1。這個矢量是對於α0的解。本徵值是P{Y1L}。
(III)利用在公式(5)中所述的前向遞推形成連續的αt。
(IV)從βL開始，如上所述地初始化，利用在公式(6)中所述的後向遞推形成βt。
(V)按照公式(7)形成λt以及其它預期的變量，例如，軟判決輸出P{dtj＝0/y1L}或上面描述的概率矩陣σt。
未知變量α0滿足矩陣方程
根據這個公式表達了各概率之間的關係的這樣一個事實，在右邊的矩陣Γt的積具有等於P{Y1L}的最大本徵值，相應的本徵矢量必定是一個概率矢量。
利用初始的βL＝(111…1)T，公式(6)給出βL-1。因此，重複應用這個後向遞推，給出所有的βt。一旦α0是已知的和βL被設置，則在環形MAP解碼器中的所有計算遵循常規的MAP解碼算法進行。
環形MAP解碼器的另一個實施例利用遞推方法確定狀態概率分布。具體地，在一個實施例(動態收斂方法)中，遞推繼續進行直至檢測到解碼器收斂為止。在這種遞推(或動態收斂)方法中，上面描述的本徵矢量方法的步驟(II)和(III)可以如下地被替換
(IIa)從等於(1/M，…，1/M)的初始的α0開始(其中M是在該格子中的狀態數)，計算L次的前向遞推。歸一化其結果，使得每個新的αt的各單元和為1。保留所有Lαt矢量。
(IIb)令α0等於來自以前步驟中的αL和在t＝1開始，再次計算第一Lwminαt概率矢量。也就是說，對於m＝0，1…m-1和t＝1，2，…，Lwmin計算
γ(i，m)，其中Lwmin是各格子級的適合的最小的數。如前面那樣地進行歸一化。僅保留利用在步驟(IIa)和(IIb)中的遞推找到的Lα的最新的一組和保留以前在步驟(IIa)所找到的αLwmin。
(IIc)對從步驟(IIb)找到的αLwmin與以前從步驟(IIa)找到的一組進行比較。如果新的和老的αLwmin的M個相應的元素在允許公差範圍之內，則前進到上述的步驟(IV)。否則，繼續到步驟(IId)。
(IId)令t＝t+1並計算αt＝αt-1Γt。如前面那樣地歸一化。僅保留計算的各Lα的最新的一組和以前在步驟(IIa)中找到的αt。
(IIe)比較新的αt與以前找到的一組。如果M個新的和老的各個αt在允許公差範圍內，則前進到步驟(IV)。否則，如果兩個最新的矢量不在允許的範圍內和如果遞推的次數沒有超過一個規定的最大值(通常2L)，繼續在步驟(IId)；否則前進到步驟(IV)。
然後，該方法持續進行上面對於固有矢量方法所規定的步驟(IV)和(V)，產生軟判決輸出和環形MAP解碼器的解碼的輸出比特。
在美國專利申請NO.08/636742中所描述的環形MAP解碼器的另外一個替換實施例中，遞推方法被改進，使得解碼器僅需要處理在一秒時間內、即在預定的卷繞深度(wrap depth)內的預定的固定數量的格子級。這對於實現其目的是有利的，因為解碼所需要的計算的次數對於每個被編碼的消息塊是相同的。從而，降低了硬體和軟體的複雜性。
對於尾比特卷積編碼的MAP解碼，估算所需要的卷繞深度的一種方法是從硬體和軟體實驗來確定它，這需要實現一個帶有可變的卷繞深度的環形MAP解碼器，並要求進行實驗以便測量解碼的誤碼率對用於連續增加的卷繞深度的Eb/Eo的變化關係。當進一步增加卷繞深度而不增加差錯概率時，就找到提供對於一個規定Eb/Eo下的解碼的誤碼的最小概率的最小解碼器卷繞深度。
如果大於在一個規定的Eb/Eo下的可實現的最小值的解碼的誤碼率是可允許的，則可能減少由環形MAP解碼器處理的所需要的格子級的數量。特別是，當得到所需要的誤碼的平均概率時，上述所描述的卷繞深度的搜索完全可以結束。
對於一種給定碼確定其卷繞深度的另外一種方法是利用該碼的距離特性。為此目的，定義兩個不同的解碼器判決深度是必要的。正如在這裡使用的，術語「正確路徑」是指通過由編碼數據比特塊造成的格子的狀態序列或路徑。術語「一個節點的不正確子集」是指一個正確路徑節點以外的所有不正確(格子)分支和它們的子系產物的集合。下面規定的兩種判決深度取決於卷積編碼器。
各判決深度是如下地規定的
(I)規定對於e-糾錯的前向判決深度，LF(e)是在格子中的第一深度，在這種情況下，一個正確路徑的初始節點的不正確子集中的所有路徑，無論後者是否歸併到正確路徑，都處於離開正確路徑大於一個漢明距離2e。LF(e)的重要性在於，如果在初始節點以前存在e個或更少的差錯，且已知編碼從那裡開始，則解碼器必定正確地解碼。對於卷積碼的前向判決深度的正式造表是由J.B.Anderson和K.Balachandran在IEEE Transactions on Information Theory.vol.lT-35，pp.455-59，March 1989，上的題目為 「Decision Depth ofConvolutional Codes」(「卷積碼判決深度」)的文章提供的。LF(e)的許多特性公開在這個參考文獻上並且還公開在由J.B.Anderson和S.Mohan所著的書「Source and Channel Coding-An algorithmicApproach」(「源和信道編碼-一種算法方法)(Kluwer AcademicPublishers，Norwell，MA，1991.)上。這些特性的主要內容在於，在LF和e之間存在一種簡單的線性關係，例如，對於速率1/2碼，LF大約是9.08e。
(II)下一步規定對於e糾錯的未歸併的判決深度，LF(e)，是在一些格子中的第一深度，在該深度上，在格子中從來不接觸到正確路徑的所有路徑處於離正確路徑大於一個漢明距離2e。
用於軟判決環形MAP解碼的LF(e)的重要性在於，在解碼器處理LF(e)格子級後對實際發送路徑上的一個狀態的識別概率是高的。因此，對於環形MAP解碼的最小卷繞深度是LF(e)。對深度LF(e)的計算表明，它總是大於LF(e)，但是服從同樣的近似規律。這意味著，如果一個碼的未歸併的判決深度是未知的，那麼最小卷繞深度是可以被作為前向判決深度LF(e)估算出來。
通過找到對於一個已知編碼器的最小未歸併的判決深度，我們找到必須由產生軟判決輸出的實際環形解碼器進行處理的格子級的最小數目。找出LF(e)即前向判決深度的算法是由在上面授引的J.B.Anderson和K.Balachandran的「Decision Depth of Convolutional Codes」給出的。
為了找出LF(e)
(I)從左向右擴展碼格子，從所有格子節點同時開始，除了零狀態以外。
(II)在每個級別上刪除任何歸併到正確(全0的)路徑的路徑；不擴展除了正確(0的)狀態節點之外的任何路徑。
(III)在級別K上，找到在終結在這個級別上的結點的路徑中間的最小漢明距離，或權因子。
(IV)如果這個最小距離超過2e，則停止。於是LU(e)＝k。
正如美國專利申請NO.08/636742所描述的那樣，經過計算機模擬的實驗導致兩個不希望的結果(1)βt的卷繞處理改善了解碼器的性能；和(2)LU(e)+LF(e)＝2LF(e)的卷繞深度的使用明顯地改善了性能。因此，根據遞推的環形MAP解碼器算法的一個優選實施例包括以下步驟
(I)按照公式(2)計算對於t＝1，2，…，L的Γt；
(II)從初始α0等於(1/M，…，1/M)開始(其中M是在格子中的狀態的數目)，計算對於u＝1，2，…(L+LW)時公式(5)的前向遞推(L+LW)次，其中LW是該解碼器的卷繞深度。格子-級別指數t取值為((u-1)模L)+1。當解碼器圍繞著從信道接收的符號序列卷繞時，αL被當作α0進行處理。歸一化該結果，以使得每個新的αt的各個元素的和為1。保持經由這種遞推找到的L個最新的α矢量。
(III)從等於(1，…，1)T的初始βL開始，計算對於u＝1，2，…，(L+LW)公式(6)的後向遞推(L+LW)次。格子-級別指數t取值為L-(u模L)。當解碼器圍繞接收的序列卷繞時，β1被用作為βL+1和當計算新的βL時，Γ1被用作為ΓL+1。歸一化該結果，以使得每個新的βt的各元素之和為1。再次保持經由這種遞推找到的L個最新的β矢量。
這種遞推方法的下一步是與上述的關於本徵矢量方法的步驟(V)相同的，產生軟判決和由環形MAP解碼器的解碼的比特輸出。
雖然本發明的優選實施例在這裡已經被表示和描述了，但顯而易見，這樣的實施例僅是以舉例的方式提供的。在不脫離本發明的情況下對於本專業的技術人員來說將可能作出多種變化、改變、和替換。因此，希望本發明僅由所附加的權利要求書的精神和範圍來進行限定。
權利要求
1.一種用於經由衛星進行通信的VSAT通信系統，包括
多個VSAT終端，每個終端包括
一個由多個並行連結的分量編碼器組成的並行連結編碼器，該並行連結編碼器把並行連結碼加到從源接收的數據比特塊上，從而產生各個分量碼字，該並行連結編碼器包括碼字成形器，用於對分量碼字的比特格式化以提供複合碼字；
一個數據組成形器，用於組合各個數據組以便發送，每個數據組包括來自至少一個複合碼字的各比特；
一個調製器，用於接收各個數據組，從而提供已調信號；
一個上變頻器，用於把已調信號變換到載頻；
一個接口，用於將每個相應的VSAT終端連接到天線，以便發送已調信號到衛星和從衛星接收已調信號；
一個下變頻器，用於把每個接收信號從載頻變換到中頻；
一個解調器，用於同步和解調接收的信號；
一個分組數據-碼字成形器，用於從解調的信號形成接收的複合碼字；和
一個包括多個分量解碼器的複合解碼器，用於解碼接收的複合碼字。
2.權利要求1的通信系統，其特徵在於，其中包括有並行連結編碼器的各分量編碼器把卷積碼加到數據比特塊。
3.權利要求2的通信系統，其特徵在於，其中並行連結卷積碼包括遞歸的系統碼。
4.權利要求2的通信系統，其特徵在於，其中並行連結卷積碼包括尾比特非遞歸的系統碼。
5.權利要求4的通信系統，其特徵在於，其中分量解碼器包括環形MAP解碼器。
6.權利要求1的通信系統，其特徵在於，其中調製器包括擴頻調製器，和解調器包括去擴頻解調器。
7.權利要求1的通信系統，其特徵在於，其中
並行連結碼包括與一個外碼以串行連結方式連接的內部並行連結碼；和
解碼器包括與內部並行連結碼相關的內部解碼器，而且還包括與外部串行連結碼相關的外部解碼器。
8.權利要求1的通信系統，其特徵在於，其中編碼器和解碼器是由包括了多個能通過開關選擇的編碼可選方案的可編程的編碼器/解碼器系統組成。
9.權利要求8的通信系統，其特徵在於，包括4種編碼/解碼可選擇方案
(1)並行連結編碼；
(2)與內部並行連結碼相串行連結的外碼；
(3)包括了一個外部編碼器和一個內部單分量編碼器的串行連結編碼；
(4)僅利用一個分量編碼器的單一碼。
10.權利要求8的通信系統，其特徵在於，還包括至少一個中心站終端；
每個VSAT終端的調製器包括用於把多個擴頻序列之一加到要被發送的每個數據分組的擴頻調製器，該擴頻序列被分為各個組，每組包括至少一個擴頻序列，每組擴頻序列是與各編碼可選擇方案之一相聯繫的；
中心站終端包括至少一個用於每個擴頻序列的去擴頻解調器和多個解碼器，所述中心站終端解調和解碼從衛星接收的信號，這些信號是在時間重疊的期間內被發送的並且這些信號中的每一個利用一個編碼可選擇方案和與其有關的擴頻序列，各解碼器對用於每個接收的信號根據由去擴頻解調器識別的擴頻序列被進行配置。
11.權利要求1的通信系統，其特徵在於，還包括用於提供星形連接的至少一個中心站終端。
12.權利要求1的通信系統，其特徵在於，其中並行連結編碼器還包括用於按照預定穿孔模式從各分量碼字中刪除碼比特的穿孔功能，且複合解碼器包括用於在各分量碼字中插入對於被穿孔比特的各中性值的去穿孔功能。
全文摘要
一種VSAT衛星通信網絡在其入站或出站鏈路或兩者上使用並行連結編碼。對於短數據塊,使用非遞歸的尾比特卷積碼。對於較長數據塊使用遞歸的系統的卷積碼。這些並行連結編碼技術與擴頻調製結合使用,以提供一種滿足FCC對發送信號的總功率譜密度的規定以及減輕來自相鄰衛星幹擾的VSAT通信系統。
文檔編號H04L1/00GK1173085SQ9711459
公開日1998年2月11日 申請日期1997年7月17日 優先權日1996年7月17日
發明者Ｓ·Ｍ·霍雷迪克, Ｗ·Ａ·切克, B·J·格林斯曼, Ｒ·Ｆ·弗蘭明三世 申請人:通用電氣公司