專利名稱：基于turbo碼的改進(jìn)增量冗余的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及通信系統(tǒng)，更特別地，涉及turbo編碼通信系統(tǒng)中的編碼。
背景技術(shù)：
卷積碼常常用在數(shù)字通信系統(tǒng)中，以保護(hù)發(fā)送的信息避免錯(cuò)誤。這樣的通信系統(tǒng)包括直接序列碼分多址(DS-CDMA)標(biāo)準(zhǔn)IS-95、全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)以及下一代寬帶通信系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中典型地，信號(hào)被卷積編碼為發(fā)送的輸出碼矢量。在接收器，解碼器(例如本領(lǐng)域所知的維特比譯碼器)使用格子結(jié)構(gòu)(trellis)來(lái)對(duì)發(fā)送的信號(hào)比特執(zhí)行最優(yōu)搜索，其基于最大似然標(biāo)準(zhǔn)。
更近期已開(kāi)發(fā)出turbo碼，其勝過(guò)傳統(tǒng)的編碼技術(shù)。turbo碼一般由兩個(gè)或多個(gè)遞歸系統(tǒng)卷積碼和turbo交織器組成。相應(yīng)地，turbo解碼是迭代的，并使用軟輸出解碼器來(lái)解碼各個(gè)卷積碼。解碼器的軟輸出被用于在解碼過(guò)程中迭代地逼近收斂的最終結(jié)果。
圖1顯示了典型的turbo編碼器的概況，該編碼器以一個(gè)交織器和兩個(gè)基本碼構(gòu)造，基本碼是遞歸系統(tǒng)卷積(RSC)碼，但也可以是分組碼。顯示了turbo編碼器，其為兩個(gè)RSC的并行連接，交織器π居于其間。turbo編碼器的輸出通過(guò)復(fù)用(連接)系統(tǒng)信息比特xs與來(lái)自兩個(gè)編碼器的奇偶校驗(yàn)位p1與p2來(lái)生成。典型地，奇偶校驗(yàn)位在第一傳輸中以某種方式穿孔(puncture)，并被合并以提高碼率。穿孔機(jī)制發(fā)生在速率匹配模塊。在允許后繼傳輸并且不同穿孔的傳輸可在接收器合并的情形下，也可在系統(tǒng)比特上預(yù)先進(jìn)行穿孔。
典型地，編碼數(shù)據(jù)被發(fā)送給接收器，其使用糾錯(cuò)(典型地由turbo碼提供)，繼之以檢錯(cuò)(典型地由CRC碼提供)。如果檢測(cè)到差錯(cuò)，接收器可請(qǐng)求發(fā)送器(例如基站)重新發(fā)送數(shù)據(jù)，其使用自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求(ARQ)。換言之，如果接收器不能及時(shí)解析數(shù)據(jù)比特，無(wú)線電裝置可請(qǐng)求發(fā)送器重發(fā)與第一傳輸相同的傳輸，或者與第一傳輸穿孔不同，但基于同樣的消息(也就是基于同樣的對(duì)turbo編碼器的信息比特序列輸入)進(jìn)行編碼的傳輸。由于該過(guò)程是結(jié)合糾錯(cuò)與通過(guò)ARQ機(jī)制的檢錯(cuò)反饋的混合形式，通常稱其為混合自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求(HARQ)。
HARQ的兩種已知形式是追蹤組合(Chase combining)與增量冗余(IR)。另外，IR方案可以是完全的或部分的。追蹤組合是HARQ的簡(jiǎn)化形式，其中接收器簡(jiǎn)單地請(qǐng)求重新發(fā)送原碼字。IR更加復(fù)雜，因?yàn)槠涫褂枚鄠€(gè)或不同的奇偶校驗(yàn)位(相對(duì)于前一發(fā)送中呈現(xiàn)的而言)來(lái)提供對(duì)碼字的重新發(fā)送，降低了總體的組合碼率。定義奇偶校驗(yàn)位中的重復(fù)或穿孔模式可使用傳統(tǒng)的碼穿孔矩陣，如本領(lǐng)域所知的那樣，或者速率匹配算法，以維持物理信道的碼率。然而，先前的速率匹配算法在增量冗余后不維持同源的(homogenous)穿孔模式，甚至在保持正交性時(shí)(也就是甚至在每個(gè)傳輸包含其它傳輸中所不包含的獨(dú)特的比特時(shí))也是如此，從而呈現(xiàn)了高于必要的誤幀率(FER)。特別地，現(xiàn)有速率匹配算法提供不同的差錯(cuò)降級(jí)，其取決于使用的冗余版本。進(jìn)一步地，沒(méi)有用于判定HARQ的冗余參數(shù)的方法。
所需的是改進(jìn)的turbo編碼器，其使用均勻的穿孔方案，其使用增量冗余技術(shù)提供改進(jìn)的誤幀率，由此，正交的冗余版本可用于傳輸，其組合產(chǎn)生貫穿解碼器格子結(jié)構(gòu)的均勻的穿孔模式。使用任何可獲得的冗余版本來(lái)提供該改進(jìn)也將是有利的。提供用于判定冗余參數(shù)，以向turbo編碼器提供最小計(jì)算復(fù)雜度的技術(shù)也將是有利的。


本發(fā)明的被認(rèn)為新穎的特性，在所附的權(quán)利要求中詳細(xì)闡明。本發(fā)明，以及其中進(jìn)一步的對(duì)象與優(yōu)點(diǎn)，可以參照下面的描述，結(jié)合所附繪圖，以最好地理解，各圖中相似的引用編號(hào)標(biāo)識(shí)類似的組件，其中圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的turbo編碼器的簡(jiǎn)化框圖；圖2顯示了現(xiàn)有技術(shù)的編碼結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化流程圖；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的編碼設(shè)備的簡(jiǎn)化流程圖；圖4顯示了圖3的速率匹配的簡(jiǎn)化框圖；圖5顯示了現(xiàn)有技術(shù)的穿孔的簡(jiǎn)化圖形表示；圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的穿孔的簡(jiǎn)化圖形表示；圖7顯示了本發(fā)明提供的改進(jìn)的圖形表示；圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的比特優(yōu)先級(jí)映射圖；圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的分組交織器管理圖；圖10顯示了一種根據(jù)本發(fā)明的方法的簡(jiǎn)化流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種方法與設(shè)備，其用于turbo編碼器，支持作為一種形式的ARQ組合的追蹤(Chase)與增量冗余(IR)，其使用單獨(dú)的、均勻的穿孔方案。特別地，本發(fā)明使用改進(jìn)的速率匹配技術(shù)來(lái)穿孔。速率匹配的本質(zhì)確保規(guī)則的穿孔分布于編碼格子結(jié)構(gòu)，從而確保良好的編碼性能。本發(fā)明的穿孔方法具有易于實(shí)現(xiàn)、在適于任何所選的冗余版本時(shí)保持正交性而不增加幀錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)。
在應(yīng)用中，第三代合作項(xiàng)目(3GPP)UTRA(UMTS陸地?zé)o線接入)或?qū)拵Тa分多址(WCDMA)系統(tǒng)的高速下行分組接入(HSDPA)特性起自適應(yīng)調(diào)制與編碼的作用，其采用混合ARQ方案，其基于施行于1/3速率turbo碼的增量冗余(IR)方法。本發(fā)明定義了例如蜂窩無(wú)線通信設(shè)備等用戶設(shè)備(UE)中使用增量冗余的高速下行共享信道(HS-DSCH)編碼調(diào)制。本發(fā)明描述了一種特定方法，以將IR施行到HSDPA。
IR方法在本領(lǐng)域中已知，并且先前已施行到例如GSM的增強(qiáng)數(shù)據(jù)演進(jìn)版本(EDGE)等系統(tǒng)。然而，HSDPA問(wèn)題是新的，這是因?yàn)楸仨氈С炙锌赡艿木幋a速率，并且僅在特定條件下(例如在某些同等大小的重新發(fā)送情形下)存在正交傳輸?shù)目赡苄?。進(jìn)一步地，本發(fā)明允許依照可用編碼符號(hào)內(nèi)存或HARQ過(guò)程可用的軟度量位置(SML)來(lái)改變最終編碼速率。而且，與本發(fā)明不同，現(xiàn)有系統(tǒng)，例如EDGE，利用卷積碼而不是turbo碼，并且支持不同數(shù)量的冗余版本。
本發(fā)明提供靈活的IR穿孔方案，其特別適用于HSDPA。特別地，本發(fā)明的穿孔方案支持可能的冗余版本的可變集合，其使用速率匹配穿孔技術(shù)的新的實(shí)現(xiàn)。速率匹配的現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)現(xiàn)在單獨(dú)的奇偶校驗(yàn)位流中提供正交的穿孔模式，不產(chǎn)生奇偶校驗(yàn)傳輸組合中的均勻模式的(與正交的)穿孔方案。這導(dǎo)致使用的不同的冗余版本的增加的FER。本發(fā)明通過(guò)在冗余版本間保持正交性來(lái)解決這些問(wèn)題，并在整個(gè)組合IR組合格子結(jié)構(gòu)中提供均勻間隙(也就是非穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)相等地間隔)。這可以包括奇偶校驗(yàn)位與系統(tǒng)比特的穿孔。進(jìn)一步地，本發(fā)明提供一種方法以選擇冗余參數(shù)，如下面將描述的那樣。
圖2顯示了用于高速下行分組接入(HSDPA)的現(xiàn)有參考信道編碼模型，其遵照3GPP規(guī)范協(xié)議4.2節(jié)，“技術(shù)規(guī)范組無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)；復(fù)用與信道編碼(FDD)(1999版)”，TS 25.212 v 3.5.0(2000-12)，在此通過(guò)引用將其結(jié)合進(jìn)來(lái)。數(shù)據(jù)從單個(gè)傳輸模塊輸入。對(duì)于該流，循環(huán)冗余檢查(CRC)被添加202，其后流被分段204以產(chǎn)生NCB個(gè)碼組206。這些模塊200-206的詳細(xì)功能呈現(xiàn)在TS 25.212中。在這一點(diǎn)，各個(gè)碼組被分別地進(jìn)行信道編碼208與速率匹配210，其遵照使用的穿孔與增量冗余。這些分組之后進(jìn)行物理信道分段212、交織214以及物理信道映射216，其中物理信道1到K為輸出。
圖3顯示了用于根據(jù)本發(fā)明的HSDPA turbo編碼器的信道編碼模型。前面的四個(gè)操作(傳輸分組連接200，CRC附件202，碼組分段204，以及信道編碼208)遵照前面描述的3GPP協(xié)議進(jìn)行。優(yōu)選地，信道編碼208遵照信道編碼器進(jìn)行，該信道編碼器可操作以在1/3速率turbo編碼功能將輸入數(shù)據(jù)流編碼為系統(tǒng)比特與奇偶校驗(yàn)位。另外，最后的三個(gè)階段(物理信道分段312，(碼元)交織器314，以及物理信道映射316)也類似于3GPP協(xié)議進(jìn)行，但操作在碼元上而不是比特上。本發(fā)明發(fā)生于冗余版本選擇器309，速率匹配/增量冗余模塊310，以及可選的比特優(yōu)先級(jí)映射器/交織器311中，如圖4所詳細(xì)描述的那樣。
HARQ的功能使用兩個(gè)速率匹配階段。匹配模塊310在信道編碼器208的輸出將比特?cái)?shù)匹配到HS-DSCH物理信道的總比特?cái)?shù)，其通過(guò)穿孔或重復(fù)進(jìn)來(lái)的系統(tǒng)、奇偶校驗(yàn)1與奇偶校驗(yàn)2比特進(jìn)行，由冗余版本(RV)控制。速率匹配算法以不同的方式施行到系統(tǒng)與奇偶校驗(yàn)輸入比特的不同集合，其取決于冗余版本的參數(shù)。速率匹配模塊310對(duì)用于第一傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流(其可包括奇偶校驗(yàn)位與系統(tǒng)比特)穿孔，以提供第一未穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)的集合，并對(duì)數(shù)據(jù)流穿孔。冗余版本選擇器309連接到速率匹配模塊310，并向其提供速率匹配參數(shù)。速率匹配模塊310提供增量冗余以合并數(shù)據(jù)流格子結(jié)構(gòu)的第一與第二傳輸，以提供不相鄰的第一與第二未穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)。
第一速率匹配階段316將輸入比特的數(shù)目匹配到用戶設(shè)備上可用的軟比特的數(shù)目。如果用戶設(shè)備上可用的軟比特的數(shù)目大于或等于從信道編碼器208輸出的比特的數(shù)目，則所有比特均可被存儲(chǔ)，第一速率匹配階段是透明的。然而，如果用戶設(shè)備上可用的軟比特的數(shù)目小于從信道編碼器208輸出的比特的數(shù)目，如典型的那樣，則發(fā)生穿孔，使得編碼器輸出比特的數(shù)目匹配用戶設(shè)備的可用的軟緩沖容量，其由緩沖區(qū)階段317表示。
第二速率匹配階段318將從第一速率匹配階段316輸出的比特的數(shù)目匹配到HS-DSCH物理信道內(nèi)可用的比特的數(shù)目。使用與第一速率匹配階段相同的基本技術(shù)。然而，與第一階段的速率匹配相比，速率匹配算法可為速率匹配參數(shù)使用不同的值，其取決于RV參數(shù)s，其可取值0或1，以區(qū)別可自解碼(1)與不可自解碼(0)的傳輸，RV參數(shù)r(取值0到rmax，其為通信系統(tǒng)支持的冗余版本的最大數(shù)目)，其改變初始差錯(cuò)變量eini。
例如，第二速率匹配之前的比特?cái)?shù)目可被分別地表示為Nsys代表系統(tǒng)比特，Np1代表奇偶校驗(yàn)1比特，Np2代表奇偶校驗(yàn)2比特。每傳輸時(shí)間間隔(TTI)可用的物理信道比特的數(shù)目是Ndata。如下使用比特分離和確定速率匹配參數(shù)。對(duì)于Ndata≤Nsys+Np1+Np2，在第二速率匹配階段318進(jìn)行穿孔。重發(fā)中發(fā)送的系統(tǒng)比特的數(shù)目為Nt，sys＝min{Nsys，Ndata}其用于可自解碼類型的發(fā)送(s＝1)，Nt，sys＝max{Ndata-(Np1+Np2)，0}其用于不可自解碼的情形，也就是s＝0。
對(duì)于Ndata＞Nsys+Np1+Np2，在第二速率匹配階段進(jìn)行重復(fù)。通過(guò)將發(fā)送的系統(tǒng)比特的數(shù)目設(shè)置為Nt,sys=Nsys+[Ndata-(Nsys+Np1+Np2)3]]]>可在所有比特流中獲得類似的重復(fù)率。
傳輸單元中可用于奇偶校驗(yàn)位的空間為Nt,p1=[Ndata-Nt,sys2]]]>和Nt,p2=[Ndata-Nt,sys2]]]>其分別對(duì)于奇偶校驗(yàn)1與奇偶校驗(yàn)2比特。
表1總結(jié)了產(chǎn)生的用于第二速率匹配階段318的參數(shù)選擇。表1內(nèi)的參數(shù)a被選擇為使得對(duì)于奇偶校驗(yàn)1，a＝2，而對(duì)于奇偶校驗(yàn)2，a＝1。
表1用于第二速率匹配階段的參數(shù)

其中Nsys是系統(tǒng)比特的數(shù)目，Np1是奇偶校驗(yàn)1比特的數(shù)目，Np2是奇偶校驗(yàn)2比特的數(shù)目，Nt，sys是發(fā)送的系統(tǒng)比特的數(shù)目，Nt，p1是發(fā)送的奇偶校驗(yàn)1比特的數(shù)目，Nt，p2是發(fā)送的奇偶校驗(yàn)2比特的數(shù)目。
在現(xiàn)有技術(shù)中，速率匹配參數(shù)eini針對(duì)每個(gè)比特流計(jì)算，其根據(jù)eini變化參數(shù)r，r∈{0，1}，使用eini(r)＝{[Xi-r·eminus-1]mod eplus}+1其用于穿孔的情形，也就是Ndata≤Nsys+Np1+Np2，eini(r)＝{[Xi-(2·s+r)·eminus-1]mod eplus}+1其用于重復(fù)，也就是Ndata＞Nsys+Np1+Np2。當(dāng)變化r產(chǎn)生相互正交的穿孔模式時(shí)，它們的組合不產(chǎn)生均勻模式的穿孔方案，如圖5的示例中所顯示的那樣。在圖5顯示的情形中，兩個(gè)傳輸均為可自解碼的，其中第一傳輸?shù)钠媾夹ｒ?yàn)1碼字比特包含第4、10、16、...格子結(jié)構(gòu)區(qū)，而第二傳輸?shù)陌?、9、15、...區(qū)。基于前面的兩個(gè)傳輸?shù)腎R合并的格子結(jié)構(gòu)從而涉及到格子結(jié)構(gòu)內(nèi)的第3、4、9、10、15、16、...階段。在實(shí)踐中，這種對(duì)穿孔與非穿孔比特的不均勻的分組導(dǎo)致較高的FER。
相反，在本發(fā)明中，eini針對(duì)每個(gè)比特流計(jì)算，其根據(jù)eini變化參數(shù)r，r∈{0，1}，使用
eini(r)＝{[Xi-(r·eplus/2)-1]mod eplus}+1其用于穿孔的情形，也就是Ndata≤Nsys+Np1+Np2，eini(r)＝{[Xi-((s+2·r)·eplus/4)-1]mod eplus}+1其用于重復(fù)，也就是Ndata＞Nsys+Np1+Np2。
在其更一般的形式中，其中r∈{0，...，rmax-1}，rmax為變化r所允許的冗余版本的總數(shù)目，則eini針對(duì)每個(gè)比特流計(jì)算，其根據(jù)eini變化參數(shù)r，r∈{0，...，rmax-1}，使用eini(r)＝{[Xi-(r·eplus/rmax)-1]mod eplus}+1其用于穿孔和/或重復(fù)的情形，eini(r)＝{[Xi-((s+2·r)·eplus/(2·rmax))-1]mod eplus}+1其也用于穿孔和/或重復(fù)的情形。換言之，可選擇速率匹配方程，使得兩個(gè)方程之一被用于針對(duì)穿孔(也就是Ndata≤Nsys+Np1+Np2)與重復(fù)(也就是Ndata＞Nsys+Np1+Np2)兩種情形進(jìn)行速率匹配，或者選擇一個(gè)方程用于穿孔的速率匹配，另一個(gè)方程用于重復(fù)的速率匹配。
產(chǎn)生的穿孔模式保持同一s值的冗余版本之間的正交性，但現(xiàn)在均勻地間隔在整個(gè)組合IR合并格子結(jié)構(gòu)，如圖6的奇偶校驗(yàn)格子結(jié)構(gòu)的示例所顯示的那樣，其產(chǎn)生相對(duì)于圖5的格子結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的FER。本發(fā)明適用于奇偶校驗(yàn)位和系統(tǒng)比特。
圖7顯示了本發(fā)明提供的改進(jìn)的穿孔技術(shù)。使用已知技術(shù)模擬了現(xiàn)有技術(shù)與提議的速率匹配eini變化方案，其基于加性高斯白噪聲(AWGN)信道，使用碼字長(zhǎng)度960、Ninfo＝720的BPSK調(diào)制，并使用兩個(gè)傳輸。曲線60與62分別代表現(xiàn)有技術(shù)的穿孔方式在第一與第二傳輸之后的FER。曲線64與66分別代表本發(fā)明的穿孔方式在第一與第二傳輸之后的FER。如可從模擬結(jié)果看到的，在兩個(gè)傳輸之后，本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在FER的性能上有大約0.2-0.3dB的改善。從上面的觀點(diǎn)看，本發(fā)明提供了相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的有用的改進(jìn)，而不增加復(fù)雜度。
在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明也提供一種方法與設(shè)備，以選擇優(yōu)化的s與r參數(shù)，其基于選擇的冗余方案(追蹤、部分IR或完全I(xiàn)R)，參照?qǐng)D3的冗余版本選擇器309。冗余版本的選擇依賴于利用的冗余方案。目前，HSDPA支持三種方案追蹤、部分增量冗余(IR)與完全I(xiàn)R。對(duì)于每種冗余方案，如下方法被用于計(jì)算s(s∈{0，1})以及r(r∈{0，1，2，...，rmax-1})。
如果使用追蹤冗余方案，對(duì)于所有傳輸，s＝1，r＝1。
如果使用部分IR冗余方案，第一步驟包括計(jì)算獨(dú)特的冗余版本的可能數(shù)目，如rN=[Σi=1PNp_iΣi=1PNt_p_i]]]>其中Np_i代表turbo編碼器從第i個(gè)奇偶校驗(yàn)流輸出的奇偶校驗(yàn)位的數(shù)目，Nt_p_i代表要從第i個(gè)奇偶校驗(yàn)流傳輸?shù)钠媾夹ｒ?yàn)位的數(shù)目，P是奇偶校驗(yàn)流的數(shù)目。并且，如果rN＞rmax，則rN＝rmax。在下一步驟中，對(duì)于傳輸索引n(來(lái)自1，2，...，rN)，設(shè)置s＝1，r＝n-1。如果n＞rN，重置n為1，并重復(fù)前一步驟。
如果使用完全I(xiàn)R冗余方案，第一步驟包括計(jì)算獨(dú)特的冗余版本的可能數(shù)目，如rN=mink[1R×k=1BR×i]]]>其中BR為基本碼率，R為傳輸碼率，k與i為正整數(shù)。注意k與i被選擇為使得恰好k個(gè)傳輸將等于來(lái)自turbo編碼器的i個(gè)(系統(tǒng)與奇偶校驗(yàn))輸出分組。并且，如果rN＞rmax，則rN＝rmax。在下一參數(shù)設(shè)置步驟中，對(duì)于傳輸索引n＝1，設(shè)置s＝1，r＝0，Nt＝Ntrans，或者對(duì)于傳輸索引n(2，...，rN)，重復(fù)余下的子步驟a)第一子步驟設(shè)置Nt＝Nt+Ntrans，
b)在下一子步驟中，如果(Nt≥1BR×Nsys)]]>則設(shè)置flag＝1并且(Nt=Nt-1BR×Nsys),]]>其中Nsys是turbo編碼器產(chǎn)生的系統(tǒng)比特的數(shù)目。否則設(shè)置flag＝0，c)在下一子步驟中，如果((Nt≥Nsys)&(flag＝1))則設(shè)置s＝1。否則設(shè)置s＝0，d)在下一子步驟中設(shè)置r＝r+1，e)在下一子步驟中，如果n＞rN，重置n為1并重復(fù)參數(shù)設(shè)置步驟。
上面的方案為3GPP采用的增量冗余方案自動(dòng)地選擇可自解碼的參數(shù)(s)與冗余版本(r)。取值的選擇基于預(yù)先選擇的冗余方案，其包括追蹤、部分IR與完全I(xiàn)R，并可聯(lián)合任何自適應(yīng)調(diào)制與編碼方案(AMCS)進(jìn)行使用，其假設(shè)節(jié)點(diǎn)B與UE之間同步。否則(s)與(r)參數(shù)可使用以下兩種方案之一發(fā)送給UE，a)顯式地指定“s”與“r”的取值，并使用高速共享控制信道(HS-SCCH)發(fā)送這些值，或者(b)建立“s”與“r”的取值的表，并在呼叫發(fā)起時(shí)通過(guò)更高層的信令將該表傳輸給UE。表內(nèi)的特定條目之后通過(guò)HS-SCCH在每個(gè)傳輸中進(jìn)行通知。
在另一個(gè)實(shí)施例中，其中rmax不一定是已知的，則eini可如下定義為eini(r)＝{[Xi-(f(r)·eplus)-1]mod eplus}+1其中f(r)＝bin2dec(fliplr(dec2bin(r-1)))/2[log2(r)]其中“bin2dec”表示二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，“dec2bin”表示十進(jìn)制到二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，“fliplr”表示二進(jìn)制序列的比特順序反轉(zhuǎn)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明提供比特優(yōu)先級(jí)映射器(參照?qǐng)D3內(nèi)的311)，其連接到速率匹配模塊。比特優(yōu)先級(jí)映射器用于將系統(tǒng)比特映射到調(diào)制星座圖內(nèi)的具有更高可靠性的位置，其進(jìn)一步提高了IR的性能。比特優(yōu)先級(jí)映射(BPM)基于使用更高階的星座圖(16-QAM或更高)提供的不同的比特可靠性。眾所周知，turbo碼字的系統(tǒng)部分對(duì)于解碼器的性能比奇偶校驗(yàn)部分更重要。自然地，如果使用更高階的星座圖的話，可通過(guò)將系統(tǒng)比特放到高可靠性的位置來(lái)進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，使用大小為Nrow×Ncol的簡(jiǎn)單交織器(參照?qǐng)D3內(nèi)的311)。行與列的數(shù)目被如下確定Nrow＝log2(M)Ncol＝Ntrans/Nrow其中M是調(diào)制大小(星座圖階數(shù))，Ntrans是要傳輸?shù)木幋a和速率匹配比特的數(shù)目。例如，在16-QAM的情形下，Nrow＝log2(16)＝4。在一般的turbo編碼器情形下，碼字被分隔為系統(tǒng)流與奇偶校驗(yàn)流，其分別表示為xS，k，p1，k，p2，k，其中k∈{1，...，Ntrans}，或者在優(yōu)選的情形中，系統(tǒng)流與合并的奇偶校驗(yàn)流，其分別表示為xS，k與xP，k(參見(jiàn)圖1)。數(shù)據(jù)被一行一行地讀入到交織器，并一列一列地從交織器輸出。為執(zhí)行優(yōu)先級(jí)映射，來(lái)自turbo編碼器的系統(tǒng)比特的整個(gè)流被首先讀入(按碼組順序并從左至右)，之后是來(lái)自兩個(gè)奇偶校驗(yàn)流的合并的交替的比特。系統(tǒng)碼字比特700被按碼組順序從左至右地讀入到BPM數(shù)組。一旦所有系統(tǒng)碼字比特被讀入，來(lái)自兩個(gè)奇偶校驗(yàn)流的合并的交替的比特被讀入，其從系統(tǒng)碼字比特結(jié)束的地方繼續(xù)，也是按碼組順序并從左至右。在完全I(xiàn)R的情形中，其中系統(tǒng)比特不作為傳輸碼字的一部分，只有奇偶校驗(yàn)碼字比特填充數(shù)組。BPM數(shù)組是一列QAM碼元或比特矢量(在16-QAM的情形中為四個(gè)比特的矢量，在QPSK的情形中為兩個(gè)比特的矢量)，其由BPM數(shù)組的列給出，按照從左至右的順序讀。有利地，這導(dǎo)致系統(tǒng)比特被映射到比特映射器的前面的行，其后為奇偶校驗(yàn)位的映射。
交織以與turbo碼內(nèi)部交織器相同的方式確定，例如描述于“技術(shù)規(guī)范組無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)；復(fù)用與信道編碼(FDD)(1999版)”，TS 25.212v 3.5.0(2000-12)的4.2.3.2.3.1節(jié)，在此通過(guò)引用將其結(jié)合進(jìn)來(lái)。
碼元映射依賴于調(diào)制的類型和傳輸中使用的系統(tǒng)比特與奇偶校驗(yàn)位的數(shù)量。作為一個(gè)示例，如果使用有效碼率3/4與16-QAM調(diào)制，則每個(gè)QAM碼元包含三個(gè)系統(tǒng)比特與一個(gè)奇偶校驗(yàn)位，而如果同樣的版本與碼率1/2與16-QAM調(diào)制一起使用，每個(gè)QAM碼元包含兩個(gè)系統(tǒng)比特與兩個(gè)奇偶校驗(yàn)位。圖8闡釋了對(duì)于16-QAM與碼率1/2的比特分布過(guò)程，其中S代表系統(tǒng)比特，P代表奇偶校驗(yàn)位。
在實(shí)踐中，本發(fā)明的交織器是大小為16×30的碼元分組交織器。交織操作將輸入碼元序列{yp，i}一行一行地讀入到交織器，其從第0行的第0列開(kāi)始，持續(xù)到第1 6行的第30列，如圖9所示。下一步驟包括執(zhí)行列間排列(permutation)，其使用下面的排列模式{0，20，10，5，15，25，3，13，23，8，18，28，1，11，21，6，16，26，4，14，24，19，9，29，12，2，7，22，27，17}，其提供更同源、從而更合意的分布。通過(guò)排列這些列，確保了當(dāng)僅讀出行的一部分來(lái)組成發(fā)送的碼字時(shí)，沒(méi)有格子結(jié)構(gòu)的子分組區(qū)被忽略。最后步驟為一列一列地讀取輸出的碼元。
參照?qǐng)D3，物理信道分段312依照TS 25.212的4.2.10節(jié)的3GPP協(xié)議(在此通過(guò)引用將其結(jié)合進(jìn)來(lái))來(lái)進(jìn)行，但有修改。算法施行于來(lái)自上面所述的BPM的QAM碼元/比特矢量輸出，而不是像4.2.10節(jié)那樣施行于比特。
信道分段312之后，如TS 25.212的4.2.11節(jié)中描述的那樣施行(第二)交織314，也是有修改。在此情形中，不是將交織器施行于組成每個(gè)物理信道的比特，而是將其施行于每個(gè)物理信道的QAM碼元值或碼元索引，其為來(lái)自物理信道分段312的輸出。
最后，類似地，施行描述于TS 25.212的4.2.12節(jié)內(nèi)的物理信道映射314，也是以QAM數(shù)據(jù)碼元替代比特。
圖10顯示了流程圖，其根據(jù)本發(fā)明總結(jié)了用于基于turbo碼的增量冗余的改進(jìn)穿孔的方法100。方法的第一步驟102包括為第一傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流穿孔，以提供第一未穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)的集合。下一步驟104包括為第二傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流穿孔，以提供第二未穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)的集合。這可以施行于奇偶校驗(yàn)位與系統(tǒng)比特。下一步驟106包括增量冗余，其合并格子結(jié)構(gòu)的第一與第二傳輸，以提供不相鄰的第一與第二未穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)。優(yōu)選地，這提供合并的格子結(jié)構(gòu)內(nèi)的均勻模式的穿孔與未穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)。下一步驟包括輸出turbo碼的傳輸，以在turbo解碼器內(nèi)解碼，以獲取turbo碼內(nèi)包含的信息，并向用戶提供信息，其通過(guò)用戶界面，例如揚(yáng)聲器、顯示器等等，或者存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。
盡管本發(fā)明通過(guò)上面的描述與繪圖進(jìn)行描述與闡述，本領(lǐng)域技術(shù)人員懂得，此描述僅僅是范例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可做出多種變動(dòng)與修改，而不偏離本發(fā)明的寬廣范圍。盡管本發(fā)明在便攜式蜂窩無(wú)線電話中找到特別用途，本發(fā)明也可以應(yīng)用于任何雙向無(wú)線通信設(shè)備，包括尋呼機(jī)、電子組織器(electronic organizer)與電腦。申請(qǐng)人的發(fā)明僅受所附權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于改進(jìn)基于turbo碼的增量冗余的方法，所述方法包括如下步驟為第一傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流穿孔，以提供第一未穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)的集合；為第二傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流穿孔，以提供第二未穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)的集合；和增量冗余，其合并所述格子結(jié)構(gòu)的所述第一與第二傳輸，以提供不相鄰的第一與第二未穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述合并步驟提供組合穿孔模式，其與未穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)形成均勻的模式。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，每個(gè)所述穿孔步驟分別提供第一與第二正交未穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)的集合。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，每個(gè)所述穿孔步驟包含對(duì)每個(gè)比特流進(jìn)行速率匹配的子步驟，其使用的速率匹配參數(shù)由下面的方程確定eini(r)＝{[Xi-(r·eplus/rmax)-1]mod eplus}+1和eini(r)＝{[Xi-((s+2·r)·eplus/(2·rmax))-1]mod eplus}+1其中r∈{0，…，rmax-1}，rmax為變化r所允許的冗余版本的總數(shù)目，其中eini針對(duì)每個(gè)比特流計(jì)算，其根據(jù)eini變化參數(shù)r，s為0或1，其分別取決于所述傳輸為不可自解碼的或可自解碼的，eplus和eminus按照表
選擇，其中對(duì)于奇偶校驗(yàn)1，a＝2，而對(duì)于奇偶校驗(yàn)2，a＝1，Nsys是系統(tǒng)比特的數(shù)目，Np1是奇偶校驗(yàn)1比特的數(shù)目，Np2是奇偶校驗(yàn)2比特的數(shù)目，Nt，sys是發(fā)送的系統(tǒng)比特的數(shù)目，Nt，p1是發(fā)送的奇偶校驗(yàn)1比特的數(shù)目，Nt，p2是發(fā)送的奇偶校驗(yàn)2比特的數(shù)目，并且其中速率匹配方程從下面的組中之一選擇選擇兩個(gè)方程之一針對(duì)穿孔(也就是Ndata≤Nsys+Np1+Np2)與重復(fù)(也就是Ndata＞Nsys+Np1+Np2)兩種情形進(jìn)行速率匹配，和選擇一個(gè)方程針對(duì)穿孔進(jìn)行速率匹配，而選擇另一個(gè)方程針對(duì)重復(fù)進(jìn)行速率匹配。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，每個(gè)所述穿孔步驟包含對(duì)每個(gè)比特流進(jìn)行速率匹配的子步驟，其使用的速率匹配參數(shù)由下面的方程確定eini(r)＝{[Xi-(r·eplus/2)-1]mod eplus}+1其用于穿孔的情形，也就是Ndata≤Nsys+Np1+Np2，和eini(r)＝{[Xi-((2·s+r)·eplus/4)-1]mod eplus}+1其用于重復(fù)，也就是Ndata＞Nsys+Np1+Np2，其中r為eini變化參數(shù)，s為0或1，其分別取決于所述傳輸為不可自解碼的或可自解碼的，r取值從0到rmax，以改變初始誤差變量eini，并且Xi、eplus、和eminus按照表
選擇，其中對(duì)于奇偶校驗(yàn)1，a＝2，而對(duì)于奇偶校驗(yàn)2，a＝1，Nsys是系統(tǒng)比特的數(shù)目，Np1是奇偶校驗(yàn)1比特的數(shù)目，Np2是奇偶校驗(yàn)2比特的數(shù)目，Nt，sys是發(fā)送的系統(tǒng)比特的數(shù)目，Nt，p1是發(fā)送的奇偶校驗(yàn)1比特的數(shù)目，Nt，p2是發(fā)送的奇偶校驗(yàn)2比特的數(shù)目。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其進(jìn)一步包括選擇冗余方案的步驟，其中-如果選擇追蹤冗余，對(duì)于所有傳輸，設(shè)置s＝1與r＝1；-如果選擇部分IR冗余，執(zhí)行以下子步驟計(jì)算獨(dú)特的冗余版本的可能數(shù)目，如rN=[Σi=1PNp_iΣi=1PNt_p_i]]]>其中Np_i代表所述turbo編碼器從第i個(gè)奇偶校驗(yàn)流輸出的奇偶校驗(yàn)位的數(shù)目，Nt_p_i代表要從第i個(gè)奇偶校驗(yàn)流傳輸?shù)钠媾夹ｒ?yàn)位的數(shù)目，P是奇偶校驗(yàn)流的數(shù)目，其中如果rN＞rmax則rN＝rmax；和對(duì)于傳輸索引n(1，2，…，rN)，設(shè)置s＝1，r＝n-1，和其中如果n＞rN，重置n為1，并重復(fù)此子步驟；以及-如果選擇完全I(xiàn)R冗余，執(zhí)行以下子步驟a)計(jì)算獨(dú)特的冗余版本的可能數(shù)目，如rN=mink[1R×k=1BR×i]]]>其中BR為基本碼率，R為傳輸碼率，k與i為正整數(shù)，其被選擇為使得k個(gè)傳輸恰好等于i個(gè)系統(tǒng)與奇偶校驗(yàn)輸出塊，其中如果rN＞rmax則rN＝rmax；b)對(duì)于傳輸索引n＝1，設(shè)置s＝1，r＝0，Nt＝Ntrans，和c)對(duì)于傳輸索引n(2，…，rN)，重復(fù)以下子步驟設(shè)置Nt＝Nt+Ntrans；設(shè)置flag＝0；如果(Nt≥1BR×Nsys)]]>則設(shè)置flag＝1并且(Nt=Nt-1BR×Nsys),]]>其中Nsys是所述turbo編碼器產(chǎn)生的系統(tǒng)比特的數(shù)目；設(shè)置s＝0；如果((Nt≥Nsys)&(flag＝1))則設(shè)置s＝1；設(shè)置r＝r+1；和如果n＞rN，重置n為1并重復(fù)步驟b)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括將系統(tǒng)比特的比特優(yōu)先級(jí)映射到調(diào)制星座圖內(nèi)具有更高可靠性的位置的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述映射步驟包括提供大小為Nrow×Ncol的交織器，其中Nrow＝log2(M)且Ncol＝Ntrans/Nrow，其中M是調(diào)制大小，Ntrans是要傳輸?shù)木幋a和速率匹配比特的數(shù)目，所述數(shù)組的上面的行具有比所述數(shù)組的下面的行更高的優(yōu)先級(jí)，并且其中數(shù)據(jù)被一行一行地讀入到所述交織器，其從最上面的行開(kāi)始，首先以全部所述系統(tǒng)比特填充所述交織器，繼之以所述奇偶校驗(yàn)位，然后一列一列地從所述交織器讀出。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述交織器的大小為16×30，并且其中所述映射步驟包括執(zhí)行列間排列，其使用下面的排列模式{0，20，10，5，15，25，3，13，23，8，18，28，1，11，21，6，16，26，4，14，24，19，9，29，12，2，7，22，27，17}。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括發(fā)送參數(shù)集的步驟，所述參數(shù)集支配選擇的增量冗余版本序列，其可操作在所述穿孔步驟內(nèi)，所述發(fā)送步驟包括如下的組之一顯式地指定所述冗余版本參數(shù)并使用控制信道發(fā)送這些參數(shù)，和初始地發(fā)送冗余版本參數(shù)表并于之后選擇表的條目作為確定所述冗余版本參數(shù)的手段。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種基于turbo碼的改進(jìn)增量冗余，其包括第一步驟(102)，為第一傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流穿孔，以提供第一未穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)的集合。下一步驟(104)包括為第二傳輸對(duì)數(shù)據(jù)流穿孔，以提供第二未穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)的集合。下一步驟(106)包括增量冗余，其合并格子結(jié)構(gòu)的第一與第二傳輸，以提供不相鄰的第一與第二未穿孔格子結(jié)構(gòu)區(qū)。上述安排導(dǎo)致穿孔與未穿孔比特的均勻分布，以提供更低的差錯(cuò)。
文檔編號(hào)H04L1/00GK1692556SQ03803682
公開(kāi)日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2003年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月11日
發(fā)明者邁克爾·E·布克萊, 拉賈·S·巴胡, 阿米塔瓦·高希, 拉皮派特·拉塔蘇克, 肯尼斯·A·斯圖爾特, 馬蒂厄·維利翁 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司