Способ кодирования ячейки кодом произведения для спутникового приложения

1 Настоящее изобретение относится к области кодирования данных, а более конкретно - к способу, который позволяет кодировать блоки данных посредством кода произведения с использованием специальных семейств кодов строк и кодов столбцов. В частности, изобретение применимо к кодированию ячеек АТМ (53 байтовых ячеек). Кодирование кодом произведения является известной формой кодирования, которая служит для кодирования данных, которые необходимо передавать, например, по радио. На фиг. 1 и 2 показан принцип кодирования произведением. В настоящем изобретении рассматривается кодируемый блок, имеющий 90 бит данных,обозначенных d1 - d90. Биты имеют структуру в виде матрицы (фиг. 1), которая содержит числоkl строк и число k2 столбцов, где k1 = 9 и k2 = 10. Кодирование кодом произведения состоит в применении первого блочного кода (который известен как код строки) к каждой строке kl для того, чтобы получить дополнительные биты,показанные как dli (фиг. 2), соответствующие кодированию каждой строки kl. Например, битыd1 - d10. В этом случае, n2 = 13 представляет собой полное число столбцов после применения кода, и n2 - k2 = 3 представляет собой число дополнительных столбцов, полученных в результате применения кода. В зависимости от используемого блочного кода вырабатываетсяkl(n2 - k2) дополнительных бит. Эти биты размещаются вслед за битами, из которых они были получены, таким образом получая матрицу,имеющую kl строк и n2 столбцов. После этой первой операции кодирования применяется второй вид блочного кодирования(который называется кодированием столбцов) к столбцам n2 для того, чтобы получить (nl-kl)n2 дополнительных бит. Таким образом, дополнительные биты dci (фиг. 2) получают путем кодирования столбцов k2, и более 6 дополнительных бит d1ci получают путем кодирования (n2-k2) столбцов. В этом случае, значение n1 равно 11 иnl-kl = 2. Например, кодирование данных в первом столбце матрицы (фиг. 1) приводит к появлению дополнительных бит dc1 и dc2. Код произведения определяется на основании параметров (n1, k1) и (n2, k2) кодов строк и столбцов. Эффективность r кода произведения равна произведению эффективностей кода строки и кода столбца, которые входят в его состав. То есть, в этом случае Другой характеристикой блочного кода является его способность к исправлению ошибок t. Она непосредственно зависит от минимального расстояния Хемминга dmin, которое имеет отношение к рассматриваемому блочному коду,В частности где [х] обозначает целую часть х. В известном уровне техники коды произведения используются, в частности, для кодирования ячеек АТМ. Для коротких ячеек этого типа необходимо использовать соответствующее кодирование, причем оказывается, что сверточные коды или коды Рида Соломона недостаточно хорошо приспособлены для кодирования ячеек АТМ, и они имеют весьма посредственные характеристики. В заявке на патент Франции FR 2769776 описывается способ кодирования блока данных,содержащих первую зону и вторую зону. Способ состоит в применении кода произведения к блоку данных, определенному следующим образом:- первый блочный код применяют к первой зоне блока данных,- второй блочный код применяют ко второй зоне блока данных, и- третий блочный код применяют к данным, полученным с помощью первых двух операций кодирования в направлении, перпендикулярном к первым двум кодам. С помощью кодов произведения, общепринятым на практике является применение кода строки, имеющего способность к исправлению ошибок t=1, и применение кода столбца,имеющего ту же самую способность к исправлению ошибок t=1. Эта практика имеет недостаток, который заключается в том, что эффективность для кода произведения получается всегда больше 0,5 несмотря на выбранный код. К сожалению, при спутниковой передаче, для того чтобы получить хороший компромисс между мощностью, которая необходима для передачи,и шириной полосы, которую занимает сигнал,необходимо иметь эффективность кода как можно ближе к 0,5. Конкретной задачей настоящего изобретения является получение семейств кодов строк и кодов столбцов, которые позволяют получить скорость кодирования, которая адаптирована для спутниковой передачи. Более конкретно, одной из задач изобретения является определение семейства кодов произведения с исправлением ошибок, и таким образом кодов строк и кодов столбцов составляющих его так, что при применении к короткой ячейке достигается эффективность кода произведения, близкая к 0,5, Чтобы выбрать код, удовлетворяющий задачам настоящего изобретения, необходимо выполнить следующие условия 3 Условие (1) выражает тот факт, что код произведения применяется к блокам, по меньшей мере, с размером ячейки, которые имеют дополнительными биты, в частности, биты, которые в дальнейшем описании называются битами "заполнения", и которые не принадлежат ячейке, дополнительно добавленные в нее для того, чтобы заполнить их с количеством информации, необходимым для применения кода. Предпочтительно использовать коды, для которых произведение параметров k1 и k2 приближается к значению Icell Условие (2) определяет, что произведение эффективностей кода строки, умноженных на эффективность кода столбца, должно быть ближе к 0,5 для того, чтобы получить кодирование,которое подходило бы для спутниковой передачи. Предпочтительно, не передавать какиелибо биты заполнения, которые добавляют для получения количества информации, необходимого для применения кода. Этот способ приводит к укорочению кода произведения. Декодер распознает непереданную последовательность,которую необходимо добавить для того, чтобы декодировать последовательность правильно полученных бит. С учетом вышеописанного,условие (2) имеет вид(2) Кроме того, для того чтобы точно адаптировать эффективность кода, необходимо избегать передачи определенных избыточных бит,причем число пропуска равно npunct, с использованием способа "прокалывания кода", который применяется к коду произведения. При этих обстоятельствах, условие (2) имеет вид(2) Эти и другие упомянутые выше задачи решаются с помощью способа кодирования ячейки, которая состоит из бит, посредством кода произведения, при условии, что ячейка представлена в виде матрицы в целях кодирования и, согласно которому, в частностиa) применяют первый двоичный линейный блочный код к одному размеру матрицы (состоящей из строк или столбцов), содержащей ячейку, иb) применяют второй двоичный линейный блочный код к другим размерам матрицы (состоящей из столбца или строки), содержащей ячейку. Используемые линейные блочные коды удовлетворяют следующему критерию: одни из них имеют способность к исправлению одной ошибки (t=1), а другие имеют способность к исправлению двух ошибок (t=2). Двоичные линейные блочные коды, преимущественно, соответствуют кодам БоузаЧоудхури-Хоквенхама (Bose-Chaudhury-Hocquengham) ВСН с длиной n и размером k, при этом 4 коды ВСН, принадлежащие любому одному из следующих семейств: (n, k), (n, k-1), (n+1, k), (ns, k-s) или (n-s, k-1-s) и (n+1-s, k-s), где k, n и s являются целыми числами, и где sk, определяют вышеупомянутый критерий. Способ изобретения состоит, предпочтительно, в чередовании данных, полученных на этапе а) перед этапом b). Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения будут ясны из дальнейшего описания предпочтительного варианта осуществления, представленного с помощью не ограничивающего примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых фиг. 1 и 2 изображают принцип кодирования путем произведения; фиг. 3 изображает пример кода произведения, согласно изобретению, который применяется к кодированию ячейки АТМ; и фиг. 4 изображает характеристики эффективности семейства кодов ВСН, согласно настоящему изобретению. Фиг. 1 и 2 описаны выше со ссылкой на известный уровень техники. В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения коды строки или столбца,которые используются для построения кода произведения, представляют собой двоичные коды ВСН (n, k), их расширенные коды (n+1, k),их очищенные коды (n, k-1) и укороченные коды (n-s, k-s), (n-s, k-1-s) и (n+1-s, k-s) их кодов,где k, n и s - целые числа, и sk. Расширенные коды получают путем добавления бита четности к каждому слову кода ВСН, который имеет нечетное минимальное расстояние Хемминга. Другими словами, его порождающий полином g(х) не содержит коэффициента (х+1). Очищенный код получают из кода ВСН, который имеет g(х) в качестве порождающего полинома, где g(х) не содержит коэффициента (х+1). Очищенный код получают посредством нового порождающего полинома(х+1) g(х). Член кода ВСН используется ниже для любого из вариантов, описанных выше. Пара кодов, образующих код произведения настоящего изобретения, содержит расширенный код ВСН (26, 32), чья способность к исправлению ошибок составляет t=1, и расширенный код ВСН (21, 32), чья способность к исправлению ошибок составляет t=2. Список основных кодов ВСН и их способность к исправлению ошибок приведены на с. 437 второго издания работы Джона Дж. Проакис "Цифровая связь", опубликованной в издательстве Мак Гроу Хилл ("Digital communication" by John G.Proakis, published by Mac Graw Hill). На фиг. 3 изображена ячейка (31) АТМ,содержащая 424 бита, размещенных в целях кодирования в матрице с размером 21 строка на 26 столбец для случая, где код ВСН (32, 21),имеющий k=2, выбирается в качестве кода стро 5 ки, и код ВСН (32, 26), имеющий t=1, выбирается в качестве кода столбца. Кроме того, можно рассмотреть случай с перестановкой кодов строки и столбца. Способ, посредством которого ячейка АТМ, которая размещается в матрице,в этом случае заполняет первую строку последовательно слева направо, затем вторую и так далее до тех пор, пока все биты ячейки не будут размещены в матрице. В данном случае, первые 16 строк заполняются полностью битами ячейки АТМ, тогда как 17-ая ячейка содержит последние 8 бит ячейки АТМ. Оставшиеся места матрицы (32) могут быть заполнены вспомогательными случайными битами заполнения, которые не обязательно будут передаваться и служат для укорочения кода произведения. Этот способ размещения был описан из-за его простоты, однако, в целом можно определить некоторый другой способ размещения при условии, что средство декодирования применяется для различения бит ячейки АТМ из любых бит заполнения или бит прокалывания и для восстановления ячейки АТМ правильным способом после декодирования. Эффективность кода произведения, основанная на коде строки ВСН (32, 26) и коде столбца ВСН (32, 21) равна Фиг. 4 состоит из фиг. 4 а, 4b, 4c, 4d, 4e и 4f и изображает характеристики пар кодов, составляющих код произведения. Эти схемы должны рассматриваться попарно (4 а, 4b), (4c, 4d), (4e,4f), где каждая пара показывает результат моделирования для конкретных семейств кодов строки и столбца. На графиках направление Х представляет собой уменьшение значения для кода строки, и направление Y графика представляет собой уменьшение значения для кода столбца. Для каждой комбинации кода строки и кода столбца,направление Z1 на графиках фиг. 4 а, 4 с и 4 е показывает число бит кода, выработанных с помощью кода, тогда как направление Z2 на графиках 4b, 4d и 4f показывает эффективность кода. Для пары (4 а, 4b), коды строк и коды столбцов получают путем укорочения кода ВСН(32, 26), и они оба имеют способность к исправлению ошибок t=l. Эффективности различных кодов, которые рассматриваются в этом случае,находятся в диапазоне приблизительно от 0,55 до приблизительно 0,65. Для пары (4 с, 4d), коды строк и коды столбцов получают путем укорочения кода ВСН(32,21), и они оба имеют способность к исправлению ошибок t=2. Эффективности различных кодов, которые рассматриваются в этом случае,находятся в диапазоне от приблизительно 0,30 до приблизительно 0,45. Для пары (4 е, 4f), коды строк получают путем укорочения кодов ВСН (32, 26), и все они 6 имеют способность к исправлению ошибок t=l,тогда как коды столбцов получают путем укорочения кода ВСН (32, 21), и все они имеют способность к исправлению ошибок t=2. Эффективности различных кодов, которые рассматриваются в этом случае, находятся в диапазоне от приблизительно 0,45 до приблизительно 0,52. Из различных графиков видно, что для комбинаций кодов, в которых одни из них имеют способность к исправлению ошибок t=l, а другие имеют способность к исправлению ошибок t=2, то есть графики по фиг. 4 е и 4f, условия(1) и (2) для кодирования ячейки АТМ для спутниковой передачи выполняются намного лучше, чем для кодов, имеющих способность к исправлению ошибок t=l, графики по фиг. 4 а и 4b, или для кодов, имеющих способность к исправлению ошибок t=2 (графики по фиг. 4 с и 4d). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ кодирования ячейки с помощью кода произведения, при этом ячейка содержится в матрице, чьи строки и столбцы представляют собой один размер матрицы, согласно которому применяют первый двоичный линейный блочный код к одному размеру упомянутой таблицы,применяют второй двоичный линейный блочный код к другому размеру матрицы,причем двоичные линейные блочные коды представлены своей способностью к исправлению ошибок,отличающийся тем, что один из упомянутых двоичных линейных блочных кодов имеет способность к исправлению одной ошибки, хотя другие из упомянутых двоичных линейных блочных кодов имеют способность к исправлению двух ошибок. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутые двоичные линейные блочные коды являются блочными кодами Боуза-Чоудхури-Хоквенхама(ВСН) или их вариациями, причем один из них имеет способность к исправлению одной ошибки, а другие имеют способность к исправлению двух ошибок. 3. Способ по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что код произведения, который применяется к упомянутой ячейке, имеет эффективность,близкую к 0,5. 4. Способ по любому одному из пп.1-3, отличающийся тем, что ячейка, которую необходимо кодировать, является 53-байтовой ячейкой (ячейкой АТМ). 5. Способ по любому одному из пп.1-4, отличающийся тем, что ячейку передают в системе связи,которая включает в себя спутник. 6. Способ по любому одному из пп.1-5, отличающийся тем, что матрица, содержащая ячейку,также содержит и другие биты для заполнения. 7. Способ по любому одному из пп.1-5, отличающийся тем, что матрица, содержащая ячейку,также содержит биты прокалывания.