用於數據通信系統的通過符號插入進行靈活數據速率匹配的方法和設備的製作方法
2023-06-08 21:58:31
專利名稱：用於數據通信系統的通過符號插入進行靈活數據速率匹配的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及數據通信系統，尤其涉及在發送之前，將含有隨可變數據速率改變的可變個數的碼符號的幀與交織器長度相匹配的方法和設備。
背景技術：
在諸如衛星系統、ISDN(綜合業務數字網)、數字蜂窩系統、W-CDMA(寬帶碼分多址接入)系統、UMTS(通用移動通信系統)和IMT(國際移動通信)-2000的移動通信系統中，利用單個解碼器的卷積編碼或線性塊編碼是常用的編碼方法。通過那些信道編碼得出的碼符號一般由信道交織器來交織。
典型信道交織器按幀交織有與交織器長度一樣多的碼符號的幀。另一方面，更新的信道交織器進行FDRT(靈活數據速率傳輸Flexible Data RateTransmission)交織。也就是說，它按幀交織含有與交織器長度不一樣多的碼符號的幀。
圖1顯示了用於交織含有與交織器長度一個多的碼符號的幀的、基於非FDRT的信道交織器。參照圖1，如果數據速率是固定的，那麼，在非FDRT方案中，輸入到信道交織器100的每單位幀的碼符號的個數L總是等於交織器長度N。例如，根據IMT-2000的無線配置(RC)，存在著包括RC1、RC2、RC3、RC4、RC5、RC6、RC7、RC8和RC9的各種各樣傳輸信道，它們在數據幀長度、碼率、和交織方面是不同的。基於其特性，傳輸信道以預定數據速率發送數據。
圖2顯示了根據非FDRT方案發送的碼符號幀的例子。參照圖2，當把物理信道的數據速率設置在RC3的數據速率，即，19.2kbps(千比特每秒)上時，N是1536。以19.2kbps傳輸的20ms(毫秒)幀包含384個比特且R＝1/4碼編碼器輸出1536個比特。如果用戶打算以20kbps發送幀，那麼，通過基站和移動臺之間的初始協商，把物理信道的數據速率設置在大於20kbps的最小數據速率38.4kbps上。那時，N是3072(＝2×1536)。
隨著數據速率從20kbps增加到38.4kbps，在填充了20kbps×20ms的輸入數據符號之後，高層把空數據寫入信道交織器(未示出)的其餘區域中。換句話說，長度為N的信道交織器的47.92％(＝38.4-20/38.4)輸出被當作空數據來發送。因此，在所收到的符號能量方面就浪費了47.92％的能量。在非FDRT方案中，由於在物理層中無法處理空數據，因此出現了能量損失。即使通過符號重複來處理空數據，符號組合也不適合於前向補充信道(F-SCH)。此外，由於空數據隨輸入的碼符號的數據速率的改變而改變，因此，高層應該事先把變化通知基站和移動臺。實際上，在信道解碼之前，必須恢復空數據的能量，並在信道解碼之後，L1/L2高層只處理解碼後的信息符號。其結果是，解碼性能變差了。
提出FDRT是為了改善性能，克服非FDRT存在的問題。FDRT是在使用信道編碼的多址接入和多信道系統中，用來提高編碼數據的傳輸效率和改善系統性能的數據速率匹配方案。FDRT的概念是以所使用的信道碼是卷積碼、線性碼、或使用卷積碼的級聯碼為前提的。令人非常感興趣的3GPP(第3代項目協作組2)已經試探性地將FDRT設定為空中接口的標準，並且FDRT在實際中正在被實現。
但是，用於卷積碼或線性塊碼的傳統IS-2000 FDRT和最新IS-2000 FDRT存在如下問題。
(1)由於在從卷積編碼器或線性塊編碼器輸出的一幀中，可以假定所有碼符號的錯誤敏感度幾乎是一致的，因此如果可能的話，傳統FDRT方案要求均勻的打孔。這個假定對於最新IS-2000 FDRT是無效的。
(2)在傳統IS-2000 FDRT中可以認為，從符號重複的觀點來看，重複方案的使用對打孔模式的影響很小。然而，在符號打孔的層次上必須考慮這種符號重複。也就是說，對於性能最佳的FDRT，在下述假定下應該實現均勻的碼元重複在從編碼器輸出的一幀中，所有碼符號的錯誤敏感度幾乎是一致的。但是，這個假定對於最新IS-2000 FDRT是無效的。
(3)儘管進行碼元重複就足夠了，但是，在傳統IS-2000 FDRT中，進行符號重複之後要進行符號打孔。因此，導致了實現變得複雜。
用於諸如Turbo碼的糾錯碼的IS-2000 FDRT也存在如下所述的問題。
如上所述，根據用於卷積碼或線性塊碼的FDRT，在從編碼器輸出的每一幀的所有碼符號具有幾乎一致的錯誤敏感度的假定下，如果可能的話，要求均勻的打孔。另一方面，在Turbo碼的情況下，在從編碼器輸出的每一幀(碼字)的碼符號中，錯誤敏感度是不同的。換句話說，來自Turbo編碼器的碼符號可以按照它們的錯誤敏感度來分組。此外，在Turbo碼的情況中，需要保證對每個碼符號組中的所有符號進行均勻的打孔或重複的FDRT方案。然而，最新IS-2000 FDRT在這一點上存在局限性。
發明內容
因此，本發明的一個目的是在數據通信系統中提供一種當分別使用卷積碼、Turbo碼和線性塊碼或使用其組合時，保證性能最佳的靈活數據速率匹配的方法和裝置。
本發明的另一個目的是提供一種在使用卷積碼、Turbo碼或線性塊碼的數據通信系統中提供靈活的數據速率匹配的方法和裝置，通過控制初始值使上述方法和裝置簡單，並在可變數據速率方面靈活。
本發明的另一個目的是提供一種用於數據通信系統的靈活數據速率匹配的方法和裝置。
在數據通信系統中通過提供利用碼元重複的靈活數據數據匹配的方法和裝置，來實現本發明的上述和其它目的。為了在含有用於生成L個碼符號的序列的編碼器和用於接收N個符號的序列的信道交織器的系統中，從少於N個符號的L個碼符號的序列中生成N個符號的序列，在L個碼符號當中檢測在大致等距離(N-L)的位置上的符號，通過重複在檢測到的符號之前或之後依次插入檢測到的符號。
附圖所明通過結合附圖，從下面的詳細描述中，本發明的上書目的和其它目的、特徵和優點將會更加清晰，在附圖中圖1顯示了典型的基於非FDRT的信道交織器；圖2顯示了根據非FDRT發送的碼符號幀的例子；
圖3是根據IS-2000規範進行符號重複和打孔的FDRT設備的方框圖；圖4是在根據本發明的一個實施例的FDRT方案中發送設備的方框圖；圖5A、5B和5C顯示了從圖4所示的FDRT設備輸出的符號的例子；圖6是顯示了根據本發明的一個實施例的FDRT操作的流程圖；圖7是根據本發明的一個實施例的FDRT設備的詳細方框圖；圖8是根據本發明的另一個實施例的FDRT設備的方框圖；圖9是描述在作為一個序列從Turbo編碼器輸出的FDRT-處理的碼符號中可能遇到的問題的圖；圖10顯示了根據本發明的第三實施例，利用引入的初始偏移概念生成的符號的例子；圖11是顯示根據本發明的第三實施例的、用於確定經輸出一個序列中的碼符號的編碼器編碼之後的一幀中將被重複的第一個符號的初始偏移確定過程的流程圖；和圖12是顯示根據本發明的第三實施例的、用於確定經輸出一個序列中的碼符號的編碼器編碼之後的一幀中將被重複的第一個符號的初始偏移確定過程的另一個流程圖。
具體實施例下文參照附圖描述本發明的優選實施例。在如下的描述中，對那些眾所周知的功能或結構將不作詳細描述，否則的話，本發明的重點將不突出。
在詳細描述本發明之前，下面先描述一下像IS-2000規範提供的那樣的進行符號重複和打孔的FDRT方案。
參照圖3，由於從編碼器200輸入L個碼符號期間，FDRT模塊210輸出等於或大於L個碼符號的N個碼符號，所以輸入符號要經歷符號重複。因此，符號打孔器214用於使重複的碼符號與交織器220的輸出符號個數，即長度N相匹配。根據上述FDRT方案，在重複器212中將碼符號重複M次，並且，在符號打孔器214中對重複的碼符號進行打孔，以便使碼符號與交織器長度N相匹配。
第一實施例在傳統IS-2000 FDRT方案中，經過M次符號重複之後，進行符號打孔，以便從LM個符號中刪除(LM-N)個符號，與傳統IS-2000 FDRT方案相比，根據本發明的一個實施例的新FDRT方案把(N-L)個符號插入到L個符號當中，最後輸出N個符號。根據新FDRT方案的發送設備顯示在圖4中。
參照圖4，編碼器200通過編碼源信息，輸出含有L個碼符號的碼序列。FDRT設備230把(N-L)個符號插入到L個碼符號當中，並輸出N個符號。具體地說，FDRT設備230檢測L個碼符號當中，大致等距離(N-L)的符號位置，並且把(N-L)個符號依次插入到所檢測位置上的碼符號之前或之後。交織器220對從FDRT設備230接收的N個符號進行交織。如圖4所示，由於省略了如圖3所示的M次符號重複，所以根據本發明的一個實施例的FDRT方案是非常簡單的。
現在，詳細描述在FDRT設備230中運行的算法。根據基於本發明的一個實施例的FDRT算法，無需伴隨著符號打孔的符號重複，就可以把(N-L)個碼符號插入到L個碼符號當中。例如，如果數據速率是17kbps，幀長是20ms，碼率R是1/4，且要被發送的信道的數據速率是19.2kbps，那麼，FDRT設備230把[(19.2-17)×20×4]個符號插入到L個符號當中。由於最佳FDRT的特徵在於在從編碼器輸出的一幀(碼字)中的所有符號具有幾乎一致的錯誤敏感度，那麼如果可能的話，FDRT設備230必須在一幀中進行均勻的符號插入。一旦給出交織器長度N和輸入碼符號的個數L，就可以計算出插入符號的個數。在確定了FDRT算法所需的、列在表1中的參數之後，就可以確定符號插入模式(或符號重複模式)。這裡請注意，使用符號插入和符號重複含義相同。
(表1)
在表1中，L是經編碼器200編碼之後，輸入到FDRT設備230的碼符號的個數且N是交織器220的長度，即，在數據速率匹配之後，從FDRT設備230輸出的碼符號的個數。Nis是在FDRT設備230中插入的符號的個數。Eacc是把預定初始值依次減少預定減量而獲得的值。在本發明的實施例中，Eacc是為幀中的每個符號生成的，並與0作比較。如果Eacc小於等於0，那麼，重複符號。從這個意義上，Eacc被稱為錯誤累積值，且其初始值被稱為初始錯誤累積值。初始值可以是(Ia×Nis)。
(表2)
表2是基於本發明的實施例的FDRT算法。「repeat mth symbol」的含義是重複第m個符號。如果Eacc≤0，那麼，在「do while」循環內進行第m個符號重複，直到Eacc＞0為止。當算法完成時，也就是說，當「while」循環進行到m＝L時，總共生成N個符號。通過把(N-L)個符號插入到L個輸入碼符號中，而從FDRT設備230中輸出N個符號。以後參照圖6更詳細地描述表2的FDRT算法。
同時，表2的算法也可應用於使用任意值M(重複次數)的VDRT(可變數據速率傳輸)。由於FDRT算法選擇所重複的符號位置，因此，與進行符號重複和打孔的傳統FDRT方案不同，不會發生丟棄特定碼符號的連續打孔現象。因此，也不會發生由於連續打孔而引起的性能變差現象。
如果Eacc、0、Ia*Nis和Ia*L被分別定義為錯誤累積值、閾值、減量和增量，那麼，按照如下步驟運行算法(a)為L個碼符號當中的第一符號設置Eacc；(b)將Eacc與0作比較；(c)如果Eacc小於0，用Eacc+Ia*L更新Eacc，然後返回到步驟(b)；(d)如果Eacc大於0，用Eacc-Ia*Nis更新Eacc，然後返回到步驟(b)；和(e)如果在步驟(c)或(d)期間從L個碼符號中生成N個符號的序列，結束該過程。雖然最好把閾值、減量和增量分別設置成0、Ia*Nis和Ia*L，但是，也可以把它們設置成適當的經驗值。
下面給出根據本發明的實施例的FDRT算法的應用情況。在情況1中，M＝1，也就是說，沒有進行符號重複。在情況2中，M＝2。重複碼序列一次，因此，生成兩個相同的碼序列。在情況3中，M＝3。重複碼序列二次，因此，生成三個相同的碼序列。在所有情況中，(Ia，Ib)＝(2，1)。
(情況1)如果L＝5和N＝5，那麼，Nis＝N-L＝5-5＝0。這種情況不需要符號重複。表3顯示了對於m＝1，2，3，4，5位置上的碼符號，給出符號重複模式為c1，c2，c3，c4，c5，也就是說，沒有符號重複的情況。因此，根據如圖5A所示的符號重複模式，簡單輸出N(＝5)個輸入碼符號。
(表3)
例如，在表3中，初始錯誤累積值Eacc是5，和在位置m＝1上的輸入符號的錯誤累積值Eacc是5-2×(N-L)＝5-2×0＝5。由於錯誤累積值Eacc大於0，不重複在m＝1上的符號。在m＝1位置上的輸入符號c1的符號重複模式被確定為c1，且簡單輸出該輸入符號。表3中的NA代表「不可用」，它的含義是不需要通過Eacc＝Eacc+Ia*L進行錯誤累積值計算。
(情況2)如果L＝5和N＝8，那麼，Nis＝N-L＝8-5＝3。必須把3個碼符號插入5個輸入碼符號當中。表4顯示了在m＝1，2，3，4，5位置上的碼符號，給出符號重複模式為c1，c1，c2，c3，c3，c4，c5，c5。根據c1，c1，c2，c3，c3，c4，c5，c5的符號重複模式，重複輸入碼符號，並像圖5B所示的那樣輸出N(＝8)個碼符號。
(表4)
例如，在表4中，初始錯誤累積值Eacc是5，且在m＝1位置上的輸入符號的錯誤累積值Eacc是5-2×(N-L)＝5-2×3＝-1。由於錯誤累積值Eacc小於0，所以重複在m＝1位置上的符號。因此，Eacc被更新成Eacc+Ia*L(-1+2×3＝5)。更新的錯誤累積值Eacc大於0，因此，不再需要重複m＝1位置上的符號。在m＝1位置上的輸入符號c1的符號重複模式被確定為c1，c1，且為該輸入符號生成了兩個輸出符號。
(情況3)如果L＝5和N＝15，那麼，Nis＝N-L＝15-5＝10。必須把10個碼符號插入到5個輸入碼符號中。表5顯示了對於在m＝1，2，3，4，5位置上的碼符號，給出符號重複模式為c1，c1，c1，c2，c2，c2，c3，c3，c3，c4，c4，c4，c5，c5，c5。根據c1，c1，c1，c2，c2，c2，c3，c3，c3，c4，c4，c4，c5，c5，c5的符號重複模式，重複輸入碼符號，並像圖5C所示那樣，輸出N(＝15)個碼符號。
(表5)
在表5中，在基於條件「do while Eacc≤0」的嵌套while循環中生成的Eacc等於-5或+5。因此，當運行嵌套while循環時，符號重複次數增加。例如，在表5中，初始錯誤累積值Eacc是5且在位置m＝1上的輸入符號的錯誤累積值Eacc是5-2×(N-L)＝5-2×10＝-15。由於錯誤累積值Eacc小於0，所以重複在m＝1上的符號。隨著重複的進行，Eacc被更新成Eacc+Ia*L(-15+2×5＝-5)。更新的錯誤累積值Eacc小於0，因此，再一次重複在m＝1上的符號。然後，Eacc再次被更新成Eacc+Ia*L(-5+2×5＝5)。由於更新的錯誤累積值Eacc大於0，所以不再需要重複m＝1上的符號。因此，重複在m＝1位置上的符號兩次。在m＝1位置上的輸入符號c1的符號重複模式被確定為c1，c1，c1，且為該輸入符號生成了三個輸出符號。
在上述情況中，假定參數(Ia，Ib)是(2，1)。根據所使用的糾錯碼的特性，可以把這個參數(Ia，Ib)設置成不同的值。例如，糾錯碼可以是卷積碼、線性塊碼、或Turbo碼。然後，參數(Ia，Ib)可以被設置成(2，1)、(4，1)、(8，1)、(L，1)、或(L，K)(K是滿足1≤K≤L的整數)。因此，可以認為，在考慮了本發明中如下所述的特性之後，根據所使用的糾錯碼把參數(Ia，Ib)設置成能保證最佳性能的值。如下的方程指出一幀中的碼符號中的第一重複符號位置Initial Offset_m。
參照方程1，通過控制參數(Ia，Ib)，可以在(L/Nis)的範圍內調整一幀中要被重複的第一符號的位置。
如果Ib是常數，Initial Offset_m隨Ia增加而減少。因此，第一重複符號位置朝幀頭方向移動。如果Ia≥(Ib*Nis/L)，那麼Initial Offset_m等於1。因此，總是重複幀中的第一符號。由於Ib與Ia一起控制Initial Offset_m，確定Ia之後，Ib被設置成在1≤Ib≤Ia範圍內的值。如果Ia是常數，Initial Offset_m隨Ib增加而增加，反之亦然。因此，通過控制Ib來調整第一重複符號位置。也就是說，Ia是決定符號重複間隔和第一重複符號的參數，而Ib是決定第一重複符號和整個重複符號位置的參數。從這個算法中可以看出，根據是否進行重複，Ib只影響初始Eacc值的設置而由於增量或減量包括Ia，所以Ia影響符號重複間隔。因此，Ib決定整個重複符號位置。
表6顯示了上述三種情況的Initial Offset_m。
(表6) 根據表6，情況1不需要重複，由於對於情況2和情況3，Initial Offset_m都是1，因此，第一符號是初始重複位置。
圖6是顯示根據本發明實施例的FDRT算法的流程圖。假定在運行FDRT算法之前已給出了L、N和(Ia，Ib)。
參照圖6，在步驟601中，通過接收Eacc(＝Ib*L)來進行初始化。如前所述，Eacc是通過把預定初始錯誤累積值依次減少預定減量而生成的。在步驟602中，把碼符號位置m設置成1。在步驟603中確定m是否小於或等於L。如果m小於或等於L，那麼，在步驟604中，用Eacc-(Ia*Nis)更新Eacc。
在步驟605中，確定更新的Eacc是否小於或等於0。如果更新的Eacc大於0，那麼，在步驟606中把m加1，以便在步驟603、604、和605中進行指定作為符號重複位置的下一個位置的操作。對於一幀中的所有碼符號，重複執行將更新的Eacc與0相比較和增加m的過程。因此，重複步驟603、604、和605直到m≤L為止。
如果在步驟605中，更新的Eacc小於或等於0，那麼，在步驟607中重複第m個符號。在步驟608中，用Eacc+(Ia*L)更新Eacc。然後，過程返回到步驟605。
執行步驟603到606是為了獲得一幀中每個碼符號的Eacc，並根據Eacc確定重複的符號。執行步驟607和608是為了確定重複符號的次數，並重複它們。按照本發明的實施例，從L個碼符號當中檢測Nis(＝N-L)個符號位置，依次重複在所確定位置上的Nis個符號，從而生成具有N個符號的序列。這裡，(N-L)個符號在L個符號中是等距離的。
圖7是根據本發明的實施例，並用於執行圖6所示過程的FDRT設備的詳細的方框圖。在圖7中，EN代表允許信號。如果EN＝1，就啟用相應的模塊，而如果EN＝0，就禁止該模塊。符號重複器707在EN＝0時，只是輸出在每個時鐘脈衝上接收的碼符號ck，而在EN＝1時，重複碼符號ck。對於一個碼符號，可以重複出現允許信號EN＝1。用於符號重複器707的允許信號EN是從用於確定Eacc≤0是否成立的比較器705中輸出的。如果Eacc≤0，比較器705就輸出EN＝1，而如果Eacc＞0，就輸出EN＝0。從比較器705輸出的允許信號EN還通過選擇器703和反相器704饋送到寄存器701和減法器702，以便啟用寄存器701和減法器702。
如圖7所示，根據本發明實施例的FDRT設備包括寄存器701、減法器702、選擇器703、反相器704、比較器705、加法器706、和符號重複器707。當FDRT設備開始運行，寄存器701下載作為初始錯誤累積值Eacc的值(Ib*L)，並存儲它，然後存儲從減法器702收到的Eacc。減法器702從存儲在寄存器701中的Eacc中減去(Ib*Nis)，並且輸出相減結果，作為更新的Eacc。寄存器701的初始化操作對應於圖6的步驟601，且減法器702的操作對應於步驟604。只有當反相器的輸出信號是1，即比較器705的輸出信號是0時，減法器702才輸出Eacc。
可以是多路復用器(MUX)的選擇器703首先把從減法器702接收的Eacc饋送到比較器705和加法器706，然後，根據從比較器705接收的允許信號EN的電平，把從減法器702和加法器706接收的值有選擇地輸出到比較器705和加法器706。如果EN＝0，選擇器703把從減法器702接收的Eacc輸出到比較器705和加法器706。如果EN＝1，選擇器703把從加法器706接收的值輸出到比較器705和加法器706。
比較器705將從選擇器703接收的Eacc與0相比較，確定從選擇器703接收的Eacc是否小於等於0，並輸出判定結果信號。如果Eacc小於等於0，比較器705就輸出EN＝1，而如果Eacc大於0，比較器705就輸出EN＝0。根據從比較器705接收的允許信號EN，符號重複器707隻輸出沒有重複的輸入碼符號或者重複碼符號。選擇器703、寄存器701、和減法器702的操作都由比較器705的允許信號EN控制。比較器705的操作對應於圖6的步驟605。
加法器706將從選擇器703接收的Eacc與(Ia*L)相加，並且把和值饋送到選擇器703。當EN＝1時，選擇器703選取該和值。這個操作對應於圖6的步驟608。
如果從寄存器701輸出的Eacc是第一錯誤累積值，從減法器702輸出的Eacc是第二錯誤累積值，從加法器706輸出的Eacc是第三錯誤累積值，從選擇器703輸出的Eacc是第四錯誤累積值，且用於確定一幀中的第一重複符號的Ia和Ib分別是第一變量和第二變量(Ib是滿足1≤Ib≤Ia的整數)，那麼，寄存器701輸出通過將第二參數與L相乘而獲得的第一參數，來作為第一符號的第一錯誤累積值，並且輸出前面符號的第二錯誤累積值，來作為後面符號的更新的第一錯誤累積值。寄存器701響應比較器705在確定第四錯誤累積值大於預定閾值(例如，0)時生成的控制信號，來執行更新操作。減法器702從第一錯誤累積值中減去作為第一變量和Nis(＝N-L)之積的第二參數，並且將相減的結果輸出作為第二錯誤累積值。在比較器706的控制下，選擇器703有選擇地輸出第二或第三錯誤累積值，來作為第四錯誤累積值。加法器706將第四錯誤累積值與作為第一變量和L之積的第三參數相加，並且將該和值輸出作為第三錯誤累積值。比較器705將第四錯誤累積值與預定閾值相比較。如果第四錯誤累積值大於閾值，比較器705就輸出一控制信號以控制選擇器703將第二錯誤累積值選擇作為第四錯誤累積值。如果第四錯誤累積值小於等於閾值，比較器705就輸出一控制信號以控制選擇器703將第三錯誤累積值選擇作為第四錯誤累積值。反相器704連接在比較器705和寄存器701之間，它響應來自比較器705的控制信號啟用寄存器701，以便寄存器701把第一錯誤累積值更新成第二錯誤累積值。符號重複器707接收來自比較器705的判定結果，通過重複插入錯誤累積值小於等於閾值的符號，從而生成N個符號的序列。
第二實施例在考慮了一幀或一碼字內的傳統編碼符號或線性塊編碼符號顯示出幾乎相同的錯誤敏感度的特性之後，根據本發明的第一實施例的FDRT方案允許進行均勻打孔或均勻重複(插入)。通過設置適當的參數，這種FDRT方案也可應用於Turbo碼，下面對此加以描述。
圖8是根據本發明的另一個實施例的FDRT設備的方框圖。在FDRT設備中使用了R＝1/3Turbo編碼器。
參照圖8，編碼器801編碼源信息並輸出具有L個碼符號的序列。多路分用器(DEMUX)802把L個碼符號分到含有L1個信息符號的X組、含有L2個奇偶校驗符號的Y組、和含有L3個奇偶校驗符號的Z組中。這裡，L＝L1+L2+L3且L1、L2和L3既可以相同，也可以不同。對於有L1個信息符號的輸入，第一FDRT模塊803通過把(N1-L1)個符號插入到L1個碼符號中，來輸出N1個符號。第一FDRT模塊803確定大致等距離(N1-L1)的符號位置，並依次在所確定的位置上重複(N1-L1)個符號。對於有L2個奇偶校驗符號的輸入，第二FDRT模塊804通過把(N2-L2)個符號插入到L2個碼符號中，來輸出N2個符號。第二FDRT模塊804確定大致等距離(N2-L2)的符號位置，並依次在所確定的位置上重複(N2-L2)符號。對於有L3個奇偶校驗符號的輸入，第三FDRT模塊805通過把(N3-L3)個符號插入到L3個碼符號當中，來輸出N3個符號。第三FDRT模塊805確定大致等距離(N3-L3)的符號位置，並依次在所確定的位置上重複(N3-L3)個符號。MUX 806復用從FDRT模塊803、804和805接收的N1個符號、N2個符號和N3個符號，並輸出N個符號。這裡，N1+N2+N3＝N且N1、N2和N3既可以相同，也可以不同。交織器807交織從MUX 806接收的N個符號，並輸出N個交織後的符號。
從圖8可以看出，從R＝1/3Turbo編碼器802輸出的碼符號被分到含有信息符號的X組(L1)、含有奇偶校驗符號的Y組(L2)、和含有奇偶校驗符號的Z組(L3)，並且分別對這些組進行FDRT處理。只有當為每個FDRT模塊確定了參數(Li，Ni)和(Iai，Ibi)時，上述FDRT算法才可應用於FDRT模塊803、804和805。如上所述，L＝L1+L2+L3且N＝N1+N2+N3。因此，提高Turbo碼性能的重要問題是如何把(N-L)個插入符號分配到各個組中。通過根據每個組的錯誤敏感度為該組確定不同個數的插入符號、控制上述參數，可以實現最佳Turbo碼性能。例如，如果信息符號組X相對重要，那麼，增加X組的重複符號的個數(例如，L/2)，再把其餘可用重複符號平分給Y組和Z組(例如，各為L/4)。由於重複符號個數的確定與碼率和生成多項式有關，有必要優化實現最佳數據速率和最佳生成多項式所需的參數。這裡不描述對參數的優化，但是，最佳經驗值可以用作參數。一旦為每個組確定了Li、Ni、Iai和Ibi，每個FDRT模塊就以與如上所述相同的方式進行符號插入(即，符號重複)。
第三實施例提供本發明的第三實施例是為了即使像卷積碼或線性塊碼那樣將X、Y和Z組輸出作為一個碼序列，也可以優化Turbo碼的性能。也就是說，以與用於卷積碼的方式相同的方式，對從Turbo編碼器輸出的一幀中的碼符號進行均勻的符號插入或重複。另外，考慮到Turbo碼特性，對初始偏移加以控制，以滿足如下條件，從而實現與第二實施例中的性能相近的性能。
(條件)使用Turbo碼並儘可能地加強X組的重複，以保證將碼符號輸出作為一個序列的編碼器中的Turbo碼的最佳性能。
為了滿足上述條件，本發明的第三實施例提供了偏移控制方法。
在R＝1/3Turbo編碼器的輸出碼符號的個數大於連接在Turbo編碼器之後的交織器的長度的通信系統中，為了使碼符號與交織器的長度相匹配，通常先重複碼符號，然後再對碼符號進行打孔。如果符號打孔間隔是3的倍數且從第一碼符號開始打孔，那麼，這意味著只有信息符號被連續打孔。例如，如果L＝15和N＝20，那麼，重複碼符號M(＝2)次且被打孔的符號的個數為P＝LM-N＝10。因此，平均打孔間隔是3。與對奇偶校驗符號進行打孔相比，這種情況下的Turbo碼的性能變差了。在為了數據速率匹配而重複插入碼符號的FDRT方案中，也會遇到這個問題。
圖9是被參照以用來描述在Turbo編碼符號的序列經歷FDRT處理時可能產生的問題的圖。參照圖9，如果使用R＝1/3Turbo編碼器，那麼，Turbo編碼器依次生成X組的信息符號1，4，7，10，13，16、Y組的奇偶校驗符號2，5，8，11，14，17、和Z組的奇偶校驗符號3，6，9，12，15，18。除非重複標記的信息符號，相對於奇偶校驗符號來說信息碼符號含有很小的符號能量。其結果是，Turbo碼的性能變差了。這個問題可以通過引入如方程1所表示的初始偏移概念，控制非重複符號位置，然後使不再周期性地重複奇偶校驗符號來解決。
圖10顯示了根據本發明第三實施例的且在將初始偏移概念應用於Turbo編碼符號序列的FDRT處理時生成的符號的例子。從圖10可以看出，信息符號1，4，7，10，13，16被重複，而奇偶校驗碼2，5，8，11，14，17或3，6，9，12，15，18沒被重複。
(表7)
表7列出了基於數據速率的偏移控制值，以解決不在從Turbo編碼器輸出的碼符號中重複信息符號時所涉及到的問題。當對信息符號進行打孔時，也會遇到這個問題，但是，如下的描述只限於前面種情況。問題出現在對於R＝1/2，D是2或2的倍數的時候，對於R＝1/3，D是3或3的倍數的時候，和對於R＝1/4，D是4或4的倍數的時候。表7中的「偏移控制值」是為解決上述問題而給出的偏移值。例如，如果R＝1/3，那麼，指定符號偏移為+1，以使Y組的奇偶校驗符號2，5，8，11，14，17不被周期性地重複。類似地，符號偏移為+2使Z組的奇偶校驗符號3，6，9，12，15，18不被周期性地重複。偏移控制可以以許多方式來實現。因此，這裡所述的偏移控制只是一個例子。偏移控制解決了Turbo碼中最重要的信息符號的連續不重複問題，並提高了性能。
下面描述作為偏移控制的一種方式的參數(Ia，Ib)的使用。如上所述，由方程1來確定一幀中的第一重複符號位置Initial Offset_m。根據方程1，參數(Ia，Ib)通過(Ib/Ia)來控制重複間隔(L/Nis)。因此，如果根據數據速率，D＝2m，3m或4m(m＝1，2，3，...)，那麼，可以利用(Ib/Ia)確定初始偏移(InitialOffset_m)，以設置所需符號重複位置。也就是說，可以根據Turbo碼的數據速率通過設置(Ib/Ia)＝(Nis/N)*1、(Ib/Ia)＝(Nis/N)*2、(Ib/Ia)＝(Nis/N)*3和(Ib/Ia)＝(Nis/N)*4，以便確定如表7所示的偏移控制值並在考慮了L和N之後通過適當地選擇(Ib/Ia)值，來確定初始偏移m。
圖11是顯示在根據本發明第三實施例的，用於確定在一序列中的經輸出碼符號的編碼器編碼之後的一幀中的第一重複符號位置的初始偏移確定操作的流程圖。參照圖11，在步驟1101中確定碼率。碼率可以是1/2、1/3或1/4。在步驟1103中，確定輸入幀的長度L和輸出幀的長度N。L是輸入到FDRT模塊或從編碼器輸出的符號的個數而N是從FDRT模塊輸出的符號的個數。L和N由高層提供。在步驟1105中，由方程1確定最佳(Ia，Ib)。在步驟1107中，從參數(Ia，Ib)中獲取初始偏移，並且在步驟1109中執行本發明如上所述的FDRT算法。
圖12是顯示在根據本發明第四實施例的，用於確定在一序列中的經輸出碼符號的編碼器編碼之後的一幀中的第一重複符號位置的初始偏移確定操作的另一流程圖。參照圖12，在步驟1201中確定碼率。碼率可以是1/2、1/3或1/4。在步驟1203中，確定輸入幀的長度L和輸出幀的長度N。L是輸入到FDRT模塊或從編碼器輸出的符號的個數而N是從FDRT模塊輸出的符號的個數。L和N由高層提供。在步驟1205中，根據所確定的數據速率確定是常數的偏移。例如，對於R＝1/2，偏移為+1，對於R＝1/3，為+1或+2，和對於R＝1/4，為+1、+2或+3。在步驟1107中，執行本發明如上所述的FDRT算法。
按照如上所述的本發明，在利用諸如卷積碼、線性塊碼、或Turbo碼的糾錯碼的數據通信系統中，通過控制初始偏移，並因而在一幀內均勻地分布所插入的符號，就可以在簡單的結構中使隨可變數據速率而改變的一幀中的L個碼符號與固定的交織器長度相匹配。因此，可以根據數據速率靈活地發送數據，而不會使性能變差。
雖然通過參照本發明的某些優選實施例，已經對本發明進行了圖示和描述，但本領域的普通技術人員應該明白，在不背離所附權利要求書所限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以在形式上和細節上對本發明作各種改變。
權利要求
1.一種方法，用於在含有用於生成有L個碼符號的序列的編碼器和用於接收有N個符號的序列的信道交織器的系統中，從有L個碼符號的序列中生成有N個符號的序列，其中，N大於L，所述方法包括以下步驟在L個碼符號中檢測在基本上等距離(N-L)的位置上的符號；和對於每個檢測到的符號，通過重複，在有L個碼符號的序列中的檢測到的符號的位置之前或之後依次插入檢測到的符號。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，碼符號是通過卷積編碼生成的。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，碼符號是通過線性塊編碼生成的。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，碼符號是通過Turbo編碼生成的。
5.通信系統中的發送設備，包括編碼器，用於通過編碼源信息生成有L個碼符號的序列；信道交織器，用於接收有大於L個碼符號的N個符號的序列；和FDRT(靈活數據速率傳輸)模塊，用於通過在L個碼符號中檢測在基本上等距離(N-L)的位置上的符號，並對每個檢測到的符號，通過重複，在有L個碼符號的序列中的檢測到的符號的位置之前或之後依次插入檢測到的符號，而從有L個碼符號的序列中生成有N個符號的序列。
6.根據權利要求5所述的發送設備，其中編碼器是卷積編碼器。
7.根據權利要求5所述的發送設備，其中編碼器是線性塊編碼器。
8.根據權利要求5所述的發送設備，其中編碼器是Turbo編碼器。
9.一種方法，用於在含有用於輸出L個碼符號的Turbo編碼器和用於接收N個符號的信道交織器的系統中，從有少於N個符號的L個碼符號的序列中生成有N個符號的序列，上述L個碼符號包括第一符號組、第二符號組和第三符號組，第一組的符號比第二組的符號和第三組的符號更重要，所述方法包括以下步驟確定偏移值，以便從L個碼符號中的第二或第三組中選擇第一重複符號位置；把從與偏移值對應的位置上的符號開始的、在每個間隔上的符號確定為非重複符號，所述間隔是根據Turbo編碼器的碼率確定的；在除了非重複符號之外的L個碼符號中檢測基本上等距離(N-L)的符號；和對於每個檢測到的符號，通過重複，在有L個碼符號的序列中的檢測到的符號的位置之前或之後依次插入檢測到的符號。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，當Turbo編碼器的碼率是1/k時，偏移值是小於k的自然數。
11.根據權利要求9所述的方法，其中，當Turbo編碼器的碼率是1/k時，間隔是k和q的乘積(q是自然數)。
12.一種方法，用於在含有用於生成有L個碼符號的序列的編碼器和用於在L個碼符號中重複(N-L)個符號以生成有N個符號的序列的符號重複器的通信系統中，從有少於N個符號的L個碼符號中生成有N個符號的序列，所述方法包括如下步驟(a)為L個碼符號的第一所關心符號設置錯誤累積值；(b)將錯誤累積值與預定閾值相比較；(c)如果錯誤累積值小於閾值，就重複與所關心符號相對應的符號，並通過把錯誤累積值增加預定增量，來為相應符號重置新的錯誤累積值，然後，返回到步驟(b)；(d)如果錯誤累積值大於閾值，就為下一符號設置通過從錯誤累積值中減去預定減量所得的新的錯誤累積值，然後，返回到步驟(b)；和(e)如果在步驟(c)或(d)期間，從L個碼符號中生成有N個符號的序列，就結束這些步驟。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，步驟(a)包括以下步驟(a1)通過將第二變量Ib與L相乘來計算第一參數，第一變量Ia和第二變量Ib用於確定預定幀中的第一重複符號位置，且第二變量Ib是滿足1≤Ib≤Ia的整數；(a2)通過將第一變量與(N-L)相乘來計算第二參數；和(a3)通過從第一參數中減去第二參數來為L個碼符號中的第一符號設置錯誤累積值。
14.根據權利要求12所述的方法，其中，閾值是0。
15.根據權利要求13所述的方法，其中，增量是第一變量和L的乘積。
16.根據權利要求13所述的方法，其中，減量是第一參數。
17.一種裝置，用於在含有用於生成有L個碼符號的序列的編碼器和用於在L個碼符號中重複(N-L)個符號以生成有N個符號的序列的符號重複器的通信系統中，從有少於N個符號的L個碼符號的序列中生成有N個符號的序列，所述裝置包括寄存器，用於將是第二變量Ib與L之積的第一參數輸出作為第一錯誤累積值，第一變量Ia和第二變量Ib用於確定預定幀中的第一重複符號位置，且第二變量Ib是滿足1≤Ib≤Ia的整數；減法器，用於從第一錯誤累積值中減去是第一變量與(N-L)之積的第二參數，並且將相減結果輸出作為第二錯誤累積值；選擇器，用於接收第二錯誤累積值和第三錯誤累積值，並且有選擇地輸出第二或第三錯誤累積值，將其作為第四錯誤累積值；加法器，用於接收第四錯誤累積值，將第四錯誤累積值與是第一變量與L之積的第三參數相加，並將和值輸出作為第三錯誤累積值；比較器，用於將第四錯誤累積值與預定閾值相比較，並根據比較結果生成輸出信號；和符號重複器，用於為每個符號接收至少一個來自比較器的輸出信號，並重複符號，該符號的輸出信號來自錯誤累積值小於等於閾值的結果，從而生成有N個符號的序列，其中，如果第四錯誤累積值大於閾值，比較器就輸出控制信號以控制選擇器將第二錯誤累積值選擇為第四錯誤累積值，且如果第四錯誤累積值小於等於閾值，比較器就輸出控制信號以控制選擇器將第三錯誤累積值選擇為第四錯誤累積值；和寄存器將第一參數輸出作為L個碼符號中的第一符號的第一錯誤累積值，並將前面符號的第二錯誤累積值輸出作為後面符號的更新的第一錯誤累積值。
18.根據權利要求17所述的裝置，還包括連接在比較器和寄存器之間的反相器，其用於響應來自比較器的控制信號啟用寄存器，以便用第二錯誤累積值更新第一錯誤累積值。
19.根據權利要求18所述的裝置，其中，如果比較器確定第四錯誤累積值大於閾值，就響應控制信號啟用寄存器，用第二錯誤累積值更新第一錯誤累積值，並輸出更新的第一錯誤累積值。
20.根據權利要求17所述的裝置，其中，閾值是0。
全文摘要
在數據通信系統中利用符號重複的靈活數據速率匹配的方法和裝置。為了在含有用於生成有L個碼符號的序列的編碼器和用於接收有N個符號的序列的信道交織器的系統中，從有少於N個符號的L個碼符號的序列中生成有N個符號的序列，在L個碼符號中檢測在大致等距離(N－L)的位置上的符號，通過重複，在檢測到的符號之前或之後依次插入檢測到的符號。
文檔編號H04L1/00GK1446408SQ01814087
公開日2003年10月1日 申請日期2001年7月7日 優先權日2000年7月8日
發明者金閔龜, 樸振秀, 李永煥 申請人:三星電子株式會社