一種多時隙聯合編碼方法
2023-07-07 04:21:21
專利名稱：一種多時隙聯合編碼方法
技術領域：
本發明涉及通訊技術領域，尤其涉及一種多時隙聯合編碼方法。
背景技術：
在業務不斷增長的情況下，GSM(全球移動通信系統)/EDGE(GSM增強速率演進)網絡越來越受到容量和速率的限制，為此各GSM/EDGE演進技術不斷湧現，以提高用戶的峰值速率和平均速率。
為了提高上下行用戶數據傳輸速率，目前的方法之一是將多個傳統時隙組合成新時隙，且在新時隙中只保留一個訓練序列。圖1、圖2分別示出了傳統時隙的結構和M個時隙組合後的時隙結構。
圖2中，M表示新時隙包含的傳統時隙個數。對傳統時隙而言，每個時隙包含156.25個符號，可用於數據傳輸的符號數為116個符號，對於由M個傳統時隙組成的新時隙，其可用於數據傳輸的符號數為116+(M-1)*156個符號；如果是兩個時隙組合，那麼新時隙可用於數據傳輸的符號數為272；如果是三個時隙組合，那麼新時隙可用於數據傳輸的符號數為428。
在目前的新時隙下，物理層信道編碼方案一般採用傳統物理層時隙下的編碼方式，即卷積碼編碼方式。傳統時隙結構下數據的編碼方式示意圖如圖3所示。每個傳統時隙可用於數據傳輸的符號數為116，所以4個時隙總共可以傳輸數據的符號數為464。對於GSM/EDGE中的GMSK調製，每個符號對應一個比特，所以傳輸數據比特數為464比特；對於8PSK調製，每個符號對應3個比特，所以傳輸數據比特為1392。現有GSM/EDGE的數據編碼業務根據不同的調製方式和編碼速率共分九種，命名為MCS1到MCS9。其中MCS1-MCS4採用GMSK調製，所以該4種編碼類型可用的物理層比特數為456比特；MCS5-MCS9採用8PSK調製，所以這5種編碼類型可用的物理層比特數為1392。
MCS1-MCS9中所採用的糾錯編碼類型是卷積碼，糾錯編碼的目的在於提高通信接收機解碼的可靠性，編碼速率越低，解碼的可靠性越好，但是有效數據傳輸速率下降。
根據編碼速率不同，目前分組數據業務EGPRS共分九大類業務類型，MCS1-MCS9，其編碼示意圖如圖4至圖7所示。
下面以圖4中MCS1-4的編碼流程為例進行說明整個編碼分兩部分，一是幀頭編碼，二是幀數據編碼。其中RLC/MAC Head就是幀頭編碼前數據，HCS是幀頭的CRC校驗比特，加在被校驗的幀頭後面，用以檢錯。RLC/MAC加上HCS後進行卷積編碼得到了CodedHead長度的編碼後幀頭數據，然後對這CodedHead長度的編碼後幀頭進行打孔到80比特。
Data是編碼前幀數據，BCS是幀數據的CRC校驗比特，加在被校驗的幀數據後面，用以數據快檢錯，TB是卷積碼編碼時的歸零比特，使得編碼器狀態歸零。Data加上BCS和TB後，進行卷積編碼得到CodedData長度的編碼後幀數據，然後對這CodedData長度的編碼後幀數據進行打孔到372比特。
最後對編碼後80比特的頭和372比特數據進行交織，然後外加SB(偷幀比特)和ESB(擴展偷幀比特)比特映射到物理層的時隙(burst)上。
MCS5-9的編碼流程類似，只是在數據塊長、交織深度或者數據塊數方面有些差異。比如MCS5-6最後的編碼數據長度為1248，而MCS7-9最後的編碼數據長度為612；但是MCS7-9幀數據編碼包含兩個數據塊。另外，像MCS1-7的數據編碼交織深度都是4，也就是幀數據在交織時一個塊會分散在4個物理層時隙(burst)上進行傳送；而MCS8-9的編碼深度只有2。
其中MCS1-MCS9物理層編碼參數見下表
對一個信道編碼裝置來說，編碼速率R的定義如下R＝輸入有效比特/實際輸出比特，上述9種編碼類型的編碼速率是通過打孔來調節的。目前MCS1-MCS9編碼時統一採用1/3碼率卷積編碼，也就說對這個卷積碼編碼器而言，每輸入N個比特，就輸出3*N個比特。卷積碼編碼器的輸出傳送到打孔裝置的輸入，如果打孔打掉的比特數為ΔN，那麼這個卷積編碼+打孔的級聯裝置的編碼率為N/(3*N-ΔN)，為了保證接收機能夠正確解碼，編碼速率不能大於1。
上述編碼+打孔後的數據比特經交織器進行離散化，其離散原則是將原先相鄰的比特儘量的分開。其目的是將無線通信中的突發錯誤離散化，從而增強接收機的抗突發錯誤和突發乾擾能力。
離散處理後執行物理層映射，其作用是將交織器輸出的比特填入相應的物理層時隙。該數據塊就分布在連續4個物理幀的第一個時隙，共4個時隙。因為每個物理幀包含8個時隙，所以連續的4個幀可以傳送8個這樣的數據塊。
因為新時隙結構中只保留了一個訓練序列，所以新時隙結構下，高速信道的信道估計和跟蹤的性能會有所下降，導致接收機數據解調誤碼率會增加。如果新時隙下仍然採用卷積碼編碼方式，最終將導致數據誤幀率比傳統時隙的數據誤幀率高，那麼新時隙提供的數據傳輸速率的增益將會被過高的誤幀率抵消掉。
此外，新時隙結構下，因為每個時隙可以傳輸的比特數增加，所以如圖8中每個數據塊的長度也比傳統的編碼數據塊長度大，對於相同速率的編碼類型，如果都採用相同的卷積編碼，那麼數據塊長越大數據塊的誤塊率也會隨之增加。
發明內容
本發明的目的在於提供一種多時隙聯合編碼方法，解決了時隙組合後由於數據解調性能下降引起的數據誤幀率過高及數據塊誤塊率增加的問題。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種多時隙聯合編碼方法，包括在多時隙聯合的時隙結構中，對待編碼數據進行編碼處理；對編碼後的數據比特進行打孔來調節編碼速率；將打孔後的數據比特進行交織處理；對上述交織後的數據比特進行物理層時隙映射；所述編碼處理過程，採用隨編碼長度的增加編碼性能增強的編碼方法對待編碼數據進行編碼。
所述多時隙聯合下的編碼包括幀頭、幀數據和其他信息開銷的編碼，所述隨編碼長度的增加編碼性能增強的編碼方法僅對幀數據進行編碼。
所述方法進一步包括對幀頭採用卷積編碼方法。
所述隨編碼長度的增加編碼性能增強的編碼方法包括Turbo碼或低密度奇偶校驗碼LDPC。
所述Turbo碼的子編碼多項式為寬帶碼分多址WCDMA物理層協議TS25.212生成的多項式。
所述多時隙聯合後的時隙結構為只保留一個訓練序列的新時隙。
所述方法進一步包括在進行編碼前，增加幀頭長度、偷幀比特位數和/或數據段的CRC校驗位。
所述方法適用於NBxMCS1-11，其中x為時隙組合個數。
由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明通過使用隨著編碼長度的增加而編碼性能增強的編碼方法，解決了多時隙組合後傳統編碼方式下解調性能下降及數據塊誤塊率增加的問題，有效保證了新時隙下數據傳輸速率的提高。
圖1為現有技術傳統物理層時隙結構圖；圖2為現有技術由M個傳統時隙組合後的新時隙結構圖；圖3為現有技術傳統時隙物理層數據編碼示意圖；圖4為現有技術MCS1-4編碼示意圖；圖5為現有技術MCS5-6編碼示意圖；圖6為現有技術MCS7編碼示意圖；圖7為現有技術MCS8-9編碼示意圖；圖8為現有技術採用新時隙結構後物理層數據編碼示意圖；圖9為本發明所述方法一種實施例編碼示意圖；圖10為本發明所述方法一種實施例操作流程圖；圖11為本發明所述方法NB2MCS1-4編碼示意圖；
圖12為本發明所述方法NB2MCS5-6編碼示意圖；圖13為本發明所述方法NB2MCS7編碼示意圖；圖14為本發明所述方法NB2MCS8-11編碼示意圖。
具體實施例方式
本發明的核心思想是提供一種多時隙聯合編碼方法，在多時隙組合的基礎上，引入解碼性能隨著編碼長度的增加而變好的解碼方法，彌補了多時隙組合後數據解調性能下降引起的誤幀率過高的缺陷。
本發明提供了一種多時隙聯合編碼方法，本實施例採用Turbo碼的編碼方式對多時隙組合後的幀數據進行編碼，本實施例編碼示意圖如圖9所示，操作流程如圖10所示，包括步驟1新時隙組合後，對承載的幀數據採用Turbo碼進行編碼，對幀頭採用卷積編碼進行處理；假設d0，d1....dN-1是待編碼的源數據比特，d0，p01，p02，d1，p11，p12....dN-1，pN-11，pN-12是Turbo碼的編碼輸出，本實施例以1/3編碼率為例，所以每輸出一個系統比特di就跟隨兩個校驗比特pi1，pi2。
Turbo碼的子編碼多項式可以選用WCDMA物理層協議TS25.212生成多項式，也可以選擇其他類型的多項式。
新時隙下的編碼同樣包括幀頭、幀數據和其他信息開銷的編碼。因為幀頭和其他信息開銷的數據長度較短，不適合採用Turbo碼，所以本發明中多時隙聯合編碼僅對幀數據採用Turbo編碼，幀頭和其他信息開銷的編碼仍可以採用現有的GSM EDGE編碼方式。
Turbo碼的性能優越性體現在隨機長碼編碼，所以輸入數據塊越長，Turbo碼的解碼性能越好。
步驟2對編碼後的數據比特進行打孔，以調整編碼速率；
為了提供多編碼速率的編碼類型，需要通過打孔比特的數目來調節編碼速率。Turbo碼的打孔機制，首先需要對Turbo碼編碼輸出進行比特序列分離，即將圖10中的序列d0，p01，p02，d1，p11，p12....dN-1，pN-11，pN-12進行分離，分三列數據輸出，即d0，d1，...dN-1；p01，p11...pN-11；p02，p12...pN-12，然後分別對這三列數據進行打孔，打孔按順序輸出。打孔後的輸出比特為e0，e1....e3N-1-ΔN；其中ΔN是需要打孔的比特數，所以編碼打孔後總的編碼率為 所述ΔN可以根據系統數據傳輸速率要求選擇相應的打孔比特數，只要保證總的編碼率在[1/3，1]之間，所以ΔN在
之間取值。
步驟3將打孔後的數據比特進行交織處理，將其離散化，用以增強接收機的抗突發錯誤和抗突發乾擾能力；如圖9中，交織後輸出的比特為e0′，e1′....e′3N-1-ΔN；多時隙聯合編碼中的打孔，交織方案很多，實際操作中可根據數據傳輸速率和性能要求進行選擇和設計。
步驟4對上述交織後的數據比特進行物理層時隙映射，即將交織後的數據比特填入相應的物理層時隙中。
下面以兩時隙組合的新時隙為例說明按照上述方法對MCS1-4進行編碼的過程，其編碼過程如圖11所示，具體過程如下所述整個編碼過程分兩部分，一是幀頭編碼；二是幀數據編碼。
RLC/MAC Head就是幀頭編碼前數據，HCS是幀頭的CRC校驗比特，加在被校驗的幀頭後面，用以檢錯。RLC/MAC加上HCS後進行卷積編碼得到了CodedHead長度的編碼後幀頭數據，然後對這CodedHead長度的編碼後幀頭進行打孔到160比特。為了滿足時隙組合後幀頭開銷的增加，幀頭長度可以適當增加。HCS不變，仍為8比特。
Data是編碼前幀數據，BCS是幀數據的CRC校驗比特，加在被校驗的幀數據後面，用以數據快檢錯，TB是Turbo碼編碼時的歸零比特，使得Turbo碼子編碼器狀態歸零。Data加上BCS和TB後，進行Turbo碼編碼後得到CodedData長度的編碼後幀數據，然後對這CodedData長度的編碼後幀數據進行打孔到908比特。由於上層數據以字節為單位下發，因此幀數據編碼輸入比特數必須是8的倍數。此處，幀數據校驗位由原來的12比特增加為16比特，可以滿足隨著幀數據長度的增加，幀數據檢錯能力要求的提高。為了保持與現有的上層數據包長度的兼容性，部分編碼方案幀數據的數據塊長度應為現有編碼輸入塊長度的整數倍。
最後對編碼後160比特的頭和908比特數據進行交織，然後外加SB和ESB比特映射到新的物理層時隙上。為了區別本發明所述的編碼方法與傳統編碼類型，以及支持本發明所述編碼方法所具備的一些功能，可以將SB比特從原來的8比特增加到16比特。
採用上述方案可以實現對MCS10及MCS11的編碼。NB2MCS5-11(NB表示新時隙，2表示時隙個數)的編碼流程分別如圖12、圖13、圖14所示，其與MCS1-4的差別只是在數據塊長、交織深度或者數據塊數方面有些差異。比如NB2MCS5-6最後的編碼數據長度為3048，而NB2MCS7-9最後的編碼數據長度為1504；但是NBS2MCS7-11幀數據編碼包含兩個數據塊。另外，NB2MCS1-7的數據段編碼交織深度都是4，也就是說幀數據在交織時一個塊會分散在4個物理層時隙上進行傳送；而NB2MCS8-11的數據編碼深度只有2。
上面實施例是以Turbo編碼為例，實際操作中所有隨編碼長度的增加而編碼性能增強的編碼方案如LDPC(低密度奇偶校驗碼)都可以實現本發明。
綜上所述，本發明通過使用隨著編碼長度的增加而編碼性能增強的編碼方法，解決了多時隙組合後傳統編碼方式下解調性能下降的問題，有效保證了新時隙下數據傳輸速率的提高。同時，新增的兩種編碼方案NBxMCS10和NBxMCS11能夠增加編碼速率等級的劃分的密度，從而使編碼的自適應效果更好。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1.一種多時隙聯合編碼方法，包括在多時隙聯合的時隙結構中，對待編碼數據進行編碼處理；對編碼後的數據比特進行打孔來調節編碼速率；將打孔後的數據比特進行交織處理；對上述交織後的數據比特進行物理層時隙映射；其特徵在於，所述編碼處理過程，採用隨編碼長度的增加編碼性能增強的編碼方法對待編碼數據進行編碼。
2.如權利要求1所述的一種多時隙聯合編碼方法，其特徵在於，所述多時隙聯合下的編碼包括幀頭、幀數據和其他信息開銷的編碼，所述隨編碼長度的增加編碼性能增強的編碼方法僅對幀數據進行編碼。
3.如權利要求2所述的一種多時隙聯合編碼方法，其特徵在於，所述方法進一步包括對幀頭採用卷積編碼方法。
4.如權利要求1、2或3所述的一種多時隙聯合編碼方法，其特徵在於，所述隨編碼長度的增加編碼性能增強的編碼方法包括Turbo碼或低密度奇偶校驗碼LDPC。
5.如權利要求4所述的一種多時隙聯合編碼方法，其特徵在於，所述Turbo碼的子編碼多項式為寬帶碼分多址WCDMA物理層協議TS25.212生成的多項式。
6.如權利要求1所述的一種多時隙聯合編碼方法，其特徵在於，所述多時隙聯合後的時隙結構為只保留一個訓練序列的新時隙。
7.如權利要求1所述的一種多時隙聯合編碼方法，其特徵在於，所述方法進一步包括在進行編碼前，增加幀頭長度、偷幀比特位數和/或數據段的CRC校驗位。
8.如權利要求1所述的一種多時隙聯合編碼方法，其特徵在於，所述方法適用於NBxMCS1-11，其中x為時隙組合個數。
全文摘要
本發明涉及通訊技術領域中一種多時隙聯合編碼方法，在多時隙聯合的時隙結構中，對待編碼數據進行編碼處理；對編碼後的數據比特進行打孔來調節編碼速率；將打孔後的數據比特進行交織處理；對上述交織後的數據比特進行物理層時隙映射；所述編碼處理過程，採用隨編碼長度的增加編碼性能增強的編碼方法對待編碼數據進行編碼。本發明解決了多時隙組合後傳統編碼方式下解調性能下降及數據塊誤塊率增加的問題，有效保證了新時隙下數據傳輸速率的提高。
文檔編號H04L5/00GK101060382SQ20061011124
公開日2007年10月24日 申請日期2006年8月17日 優先權日2006年4月18日
發明者餘志堅, 楊建強 申請人:華為技術有限公司