匹配數據速率的方法和裝置的製作方法

2023-04-25 01:39:21 3

專利名稱：匹配數據速率的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種傳輸數據幀的方法和裝置以及一種尤其通過重複需傳輸的比特而匹配數據速率的方法和裝置。
背景技術：
數字通信系統被設計成利用如下形式的數據表示來傳輸數據，即該數據表示可以簡化數據經通信介質的傳輸。譬如，在無線傳輸情況下，數據被表示為無線信號而在通信系統的發信機與收信機之間進行傳輸。在寬帶電信網絡中，數據可以表示為光，並譬如通過光纖網絡而在系統的發信機和收信機之間傳輸。
在數據傳輸期間，被傳輸的數據比特或符號可能發生訛誤，這便帶來了如下後果，即在收信機內不能正確地確定所述的比特或符號。因此，數據通信系統通常包含有用於緩和這種在傳輸期間出現的數據訛誤的裝置。有一種這樣的裝置在於，為系統的發信機裝配多個編碼器，以便在傳輸之前根據出錯控制碼對數據進行編碼。如此來設計所述的出錯控制碼，使得其能夠以可控的方式給所述的數據加入冗餘。在收信機內，可以通過如下方式來校正在傳輸期間所出現的錯誤，即對所述的出錯控制碼進行解碼，由此恢復原始的數據。這種解碼是通過使用一種與收信機已知的上述出錯控制碼相對應的出錯解碼算法來進行作用的。
在數據被編碼之後，經常還需要在傳輸該數據之前為進行速率匹配而對編碼數據塊中的數據比特或符號進行穿孔或重複。在此，概念「穿孔」/「重複」是指從編碼數據塊中去掉或清空比特的處理，使得被穿孔的比特不再隨同該數據塊一起傳輸，或者是指重複一個編碼數據塊中的比特的處理，使得需重複的比特多次隨該數據塊一起傳輸。即便下文經常只使用概念「穿孔」或「重複」，但本發明顯然也可以用於另一情況「重複」或「穿孔」。
譬如，對於被用來通過數據運載介質傳輸數據的多路接入方法，由於其需要用預定的大小把所述的數據格式化成多個塊，而該預定的大小與所述編碼數據幀的大小不一致，所以需要執行上述的穿孔。
因此，為了在預定大小的傳送數據塊內裝入所述的編碼數據幀，需要從該編碼數據幀中穿孔一些數據比特，以便譬如在編碼數據幀大於所述傳送塊的大小時縮小該編碼數據塊的大小，或者，如果編碼數據幀小於傳送塊的預定大小，則重複所述編碼數據幀的比特。在數據幀小於傳送數據塊的情況下，所述的數據比特或符號以一種為了填充傳送數據塊的其餘部分所必需的規模進行重複。
本領域技術人員都知道，對編碼數據幀進行穿孔的影響在於降低了正確地恢復原始數據的可能性。此外，當因高斯噪聲引起在數據傳輸期間所出現的錯誤時，已知的出錯控制碼和該出錯控制碼的解碼器的性能是最好的，因為這會使錯誤互不相關地分布到傳送數據塊上。如果需要對編碼數據幀進行穿孔，則在該編碼數據幀內，被穿孔的比特附近的位置應該儘可能地相互隔開。在這方面，所述的穿孔位置應均勻地分布在所述的數據幀上。尤其在不採用交織的無線通信系統中，由於在傳輸期間經常是突發性地產生出錯，而且由於利用比特的重複並不是在該數據幀的某一區域特別地提高質量，而是儘量均勻地提高質量，因此，應該還要在編碼和非編碼的數據幀內如此來安排需要重複的數據比特的比特位置，使得它們在整個數據幀內均勻地相互隔開。
對於從編碼數據幀中選擇需要穿孔或重複的比特或符號位置的已知方法，它包括用需要穿孔或重複的比特或符號數除一個幀內的比特或符號數，然後根據該除法選出具有整數值的比特位置。但是，如果需穿孔的比特數沒有把該數據幀的比特數整除，那麼就會使被穿孔或重複的比特位置產生不均勻的間隔，由此帶來如下的缺點，即某些比特位置相互之間要比該整數更近，或相隔得遠於該整數(部分地甚至非常遠)，在某些情況下甚至是緊挨著。
在多路復用傳輸方法中，交織通常是以兩個步驟執行的。如果在第一交織器之後執行所述的穿孔，那麼執行穿孔/重複的不同解決方案便具有某些確定的結論，就如同為UMTS系統所設定的一樣。此處尤其必須注意的是，如果使用具有列交換的塊交織器-譬如在UMTS中所使用的FS-MIL(FS多級交織器)-作為上行鏈路多路復用方法(圖1)中的交織器，而且結合速率匹配算法，那麼就可能使所述的性能變差。在所述的第一交織器之後，被分配給一個幀的比特還要通過第二交織器進行交織，該第二交織器譬如在TS 25.212(詳細說明參見下文)的章節「4.2.11第二交織」中講述過。但該第二交織器對穿孔/重複的特徵沒有影響，因此在下文不再考慮它；它在本發明中是沒有意義的。所以上述的第一交織器在本文獻中也被經常簡單地稱為交織器。
具有列交換的塊交織器的功能如下首先把比特逐行地寫入到一個矩陣中。該矩陣由F列組成，其中F為幀(下文也經常稱之為無線幀或列)的數目，向這些幀分配一個數據幀的數據。也可以參見TS25.212(詳細說明參見下文)的章節「4.2.5第一交織」。
在UMTS標準的目前版本(3GPP TSG RAN WG1；多路復用和信道編碼(FDD)；TS 25.212V2.3.0(1999-10))的章節「4.2.7速率匹配」，尤其是章節「4.2.7.1.2用於計算速率匹配樣式的參數確定」中講述過一種方法，這種方法在文章R1-99641(西門子；Properties ofoptimized puncturing scheme(最佳穿孔方案的特性)；TSG-RANWG1#5，6月1-4日，Cheju，韓國)也曾介紹過。該方法如此儘可能均勻地分配被穿孔的比特，並尤其避免了穿孔相鄰比特的情況。這也是針對如下情況來實現的，即所採用的穿孔是在(幀間)交織器之後進行的。同樣的方法也可以應用於重複的情況，並同樣能帶來好的結果。
在上述文章R1-99641中還對速率匹配方法建議了如下改進通過給所有的幀採用共同的樣式來利用穿孔/重複樣式進行速率匹配，其中在各個幀中偏移所述的樣式。由簡單的計算規則給出所述偏移的計算，該計算規則考慮了通過所述交織器(譬如FS-MIL)進行列交換(在這裡用概念「列交換」來替代「逐行處理」，部分地也稱為列隨機化)的效果。
通過用公式考慮所述的列交換過程，可以取得與在交織器的列交換之前執行速率匹配相同的效果，而由於實際的原因它必須在這之後執行。這通過如下方式來實現，即在公式中採用列交換規則-準確地說是其逆轉RF(或RF或RF(k))-來計算S(每個列或幀的樣式偏移)或e偏移(下文所介紹的每個幀所執行的速率匹配算法所採用的參數)。類似的處理也適用於穿孔和重複，其中本發明尤其涉及重複的情況。在此，因其它預給定而需要在第一交織器之後執行速率匹配將需要最佳地產生穿孔和重複樣式。
好的重複方法的目的在於，儘可能均勻地分布被重複的比特。好的穿孔方法同樣也是這樣。在上述文章R1-99641中所介紹的方法的工作如下(出於簡化的原因，下文不再提及「穿孔/重複」，而是只提及其中的一個，但該實施方案顯然也適用於另一個)當重複每第n個比特時可以實現最均勻的分布。如果重複速率或n不是整數，則必須改變所述的間隔，也即有時候必須重複第n個比特，有時候必須重複第n+1個比特。當在第一交織器之後使用所述的重複時，也可以嘗試使用該原理，但在該情況下存在一個附加條件被重複的比特必須均勻地分布到所有的無線幀上。
作為實施例，在圖4中假定採取80ms的交織間隔和1∶6的穿孔速率。粗體字是表示需重複的比特。如果穿孔每第6個比特，那麼只穿孔第0、2、4、6列而不穿孔第1、3、5、7列，這會導致把重複比特非均勻地分布到無線幀上。為了分布到所有的列上，有時改變所述的重複間隔(在此例中是一次)，以避免總是穿孔相同的列。這如圖4所示。細輪廓線的窄水平箭頭示出了為6的重複間隔，而粗輪廓線的寬水平箭頭示出了與之不同的重複間隔5，以避免過早地第二次重複所述的第一列。在每列被重複一次之後，重複樣式可以向下偏移6行，以確定接下來需要被重複的比特(在48開始)，並依此類推。顯然如下方案也是等效的，即穿孔一列中的每第6個比特，並在不同的列中相互偏移該穿孔樣式。
下面藉助穿孔的實施例來講述用於最佳方法的公式或計算方法，該最佳方法在上述文章R1-99641中定義過並最佳地適用於穿孔情況。
設定Nc為速率匹配之前每個幀的比特數，Ni為速率匹配之後每個幀的比特數，mj為第一列(k＝0)內被穿孔/重複的比特的指數或位置，k為幀號，以及F為被交織的幀數。主要考察Nc＞Ni、也即穿孔的情形。但該公式也可適用於重複。在該例子中適用於如下的第一組參數，即Nc＝20，Ni＝16，m1＝4，m2＝9，m3＝14，m4＝19，k＝0…7以及F＝8。於是可以利用如下的公式來實現穿孔樣式的偏移。在此和在整個申請範圍內，在雙劃線「—」之後跟隨了相應步驟的注釋。
--計算出平均的穿孔間隔 表示向下取整，而||表示絕對值。
如果q為偶數--處理特殊情況則q＝q-1cd(q，F)/F--此處1cd(q，F)表示q與F的最大公約數，--如果F為2的冪，則該最大公約數可以輕易地通過比特處理計算出來。
--出於同樣的原因，該計算可以利用p輕易地通過二進位定點運算來實現(或可選地通過整數算術而採用移位運算)。
如果語句結束--計算S和T；S表示所述的行在mod F之後的偏移，而T則表示div F的偏移值；也就是說，S表示所述的行相對於q(也即mod F)0的偏移，而T則表示相對於Q(也即div F)的偏移值；對於i＝0至F-1， --其中 表示向上取整。
--RF(k)把所述的交織器逆轉過來。
循環語句結束在實際的實施中，該公式可以象5所示一樣用參考用表的形式來實現。該表格另外還包括用RF(k)考慮的列交換的作用。很明顯，S也可以作為另一實施選項從T中計算出來。
然後，用下式計算出e偏移e偏移(k)＝((2*S)+2*T*Q+1)*y+1)mod 2Nc於是，在UMTS的速率匹配方法中用e偏移(k)預裝一個e。很明顯，這種選擇e偏移的作用是使各列的穿孔樣式相互之間、或相對於用k＝0表示的列而偏移一個值S+T*Q。
有時e偏移也被稱作einit。這種在各個幀內所採用的、用於UMTS的速率匹配方法曾在TS25.212(詳見上文所述)、章節4.2.7.4「速率匹配樣式的確定」中講述過。該文獻講述的是一種基於誤差控制的穿孔或重複方法。此處再次來講述該方法在速率匹配之前，用Xi，1、Xi，2、Xi，3、Xi，4…Xi，N來稱呼所述的比特，其中i是表示傳輸信道的號(TrCH號)，N是在TS 25.212的章節4.2.7.2中所定義的參數。
速率匹配方法的工作如下如果需要執行穿孔則 e＝eini--實際和理想的穿孔速率之間的起始誤差m＝1 --當前被處理的比特的指數當m＜＝N時執行e＝e-e負--誤差值匹配如果e＜＝0則 --詢問是否應該穿孔第m比特穿孔第Xi，m比特e＝e+e正--誤差值匹配如果語句結束m＝m+1 --下一比特執行語句結束否則e＝eini--實際和理想的穿孔速率之間的起始誤差m＝1 --當前被處理的比特的指數當m＜＝N時執行e＝e-e負--誤差值匹配當e＜＝0時執行 --詢問是否應該重複第m比特重複第Xi，m比特e＝e+e正--誤差值匹配執行語句結束m＝m+1--下一比特執行語句結束如果語句結束如果重複一個比特，則直接在原來存在的比特之後加入它。
下面講述一種簡化的表示，它是從如下方面簡單地得出的，即在用F和F的倍數進行相除時，不是分開地為所述的餘數執行q和Q的計算，而是組合地為該兩部分執行的。同樣也可以不分開地為q和Q計算S和T，而是同樣組合地進行計算。由代換q+K*Q→q和S+Q*T→S得出下面的等效表示。按照實施的詳細情況，可以有利地執行一個或其它的計算方法(或與此同樣等效的其它方法)。
--計算出平均的穿孔距離 --其中 表示向下取整，而||表示絕對值。
如果q為偶數--特殊情況處理則q＝q-1cd(q，F)/F --其中1cd(q，F)表示q與F的最大公約數，--值得注意的是，1cd可以輕易地通過比特處理計算出來，因為F為2的冪。
--出於同樣的原因，利用q的計算可以輕易地通過二進位固定小數點算術(或整數算術和一些移位運算)來實現。
如果語句結束--計算第k列偏移的S(k)；對於i＝0至F-1， --其中 表示向上取整。
--RF(k)把所述的交織器逆轉過來。
循環語句結束然後用下式計算出e偏移e偏移(k)＝((2*S)*y+1)mod 2Nc於是利用e偏移(k)預先在速率匹配方法中對e進行初始化。
專業人員知道，在e偏移的上述定義中所採用的恆值1也可以用其它的任意值來代替，其條件是它對所有的列或幀都相等。出於簡化說明的原因，下文對此不再展開明確的討論。另外，人們也可以對上面所介紹的方法進行進一步改進或擴展，但繼續保留了所述的基本假定。
如果穿孔速率為非偶數分之一(即具有非偶數的分母)，譬如1∶5或1∶9，那麼由該已知方法可以產生同樣的完美穿孔樣式，該穿孔樣式本來是直接在交織之前由所述的穿孔通過使用速率匹配方法而採用的。在其它情況下，相鄰的比特決不穿孔，但被穿孔的比特之間的距離可以以最大為1cd(q，F)+1的值大於其它的距離。該方法也可相應地應用於比特重複。儘管相鄰比特的這種重複不會象在相鄰比特穿孔中那樣嚴重地損害出錯校正碼的性能，但重複的比特可以儘可能均勻地進行分布，這是有利的。
該方法的基本目的在於，按原始的順序在被穿孔的比特之間實現均勻的間隔，但其中考慮了如下限制，即在各個幀內需要穿孔相同數量的比特。這可以通過在某些情況下將所述的穿孔距離減1來實現。在這方面，如果所減小的距離不大於1且只在必要時進行減小，則該介紹的方法是最優的。在上述的限制下，這可以得出儘可能最好的穿孔樣式。
下面的實施例示出了第一組參數(Nc＝20，Ni＝16，m1＝4，m2＝9，m3＝14，m4＝19，k＝0…7以及F＝8)、也即1∶5穿孔的使用(圖6)。該優化的算法顯然既可以避免相鄰的比特被穿孔，又可以以原始的順序用相同的間隔分布被穿孔的比特。事實上它可以實現同樣的性能，就好象是在交織之前且直接在編碼之後所執行的穿孔一樣。
現在來考察下一種情況，即1∶8的穿孔(見圖7)。相鄰比特的穿孔也被避免了。在該情形下不可能實現間隔均勻的穿孔，因為否則的話，單個幀的所有比特都將被穿孔，這是完全不能接受的。在該情形下，相鄰比特之間的距離大多都是7(只比最佳分布時小1)。為此，有些距離比較大(每第8個)。

發明內容
但已經表明，迄今所建議的解決方案、也即在應用中所建議的穿孔樣式和重複樣式並不是在所有情況下都是最佳的。本發明所基於的任務是減少現有技術中的這些缺點。本發明的任務尤其在於提供如下技術理論，它尤其可以在採取重複比特的情況下在收信機內實現較好質量的解碼。
根據本發明的數據速率的匹配方法，其中，需傳輸的數據以比特的形式通過第一交織器被分布到一組幀上；在所述的交織之後，為進行數據速率匹配而如此地執行一種重複方法，使得在每個幀內重複相同數量的比特；一個幀內所使用的重複樣式在偏移之後還被應用到該組幀的其它幀中；以及通過包括如下步驟的方法來獲得需重複的比特
a)利用下式確定所述平均重複距離的整數部分q， --其中 表示向上取整，Ni和Nc表示速率匹配之後和之前的單元數目；b)選出第一列中需要重複的比特；c)從前一列中最後一個需重複的比特出發，按照如下方式選出下一列中接著要重複的比特，即只要不導致從一個列重複另一個比特，則總是從所述最後一個需重複的比特開始並參考原始的順序選擇出間隔為q的下一比特，否則就利用不同於q的間隔選出一個比特；d)重複步驟c)，直到從所有的列都已一次地重複了一個比特。
優選地，通過如下方法來獲得所述的重複樣式被應用到第k個幀上的偏移S(k)計算出平均的重複距離 --在此 表示向上取整，而||表示絕對值，--避免過早地第二次重複相同的列如果q為偶數，則q＝q+1cd(q，F)/F--在此1cd(q，F)表示q與F的最大公約數，如果語句結束計算第k列的偏移S(k)；對於i＝0至F-1， --其中 表示向下取整，--RF(k)是第一交織器的逆轉，準確地說是逆轉第一交織器的列交換運算，循環語句結束。
根據另一種改進方案，通過如下方法來獲得所述的重複樣式被應用到第k個幀上的偏移S(k)計算出平均的重複距離 --在此， 表示向上一較大的整數取整，譬如 ,
如果q為偶數，--避免過早地第二次重複則q』＝q+1cd(|q|，F)/F--在此，1cd表示最大公約數，--q』不是整數，而是1/8的倍數，或是F的倍數，--||表示絕對值，否則q』＝q如果語句結束計算第k列的樣式偏移S(k)對於i＝0至F-1， --在此 表示向下取整，--RF(k)是第一交織器的逆轉，準確地說是逆轉第一交織器的列交換運算，循環語句結束。
有益的是，通過包括如下步驟的方法來獲得需重複的比特a)利用下式確定所述平均重複距離的整數部分q， --其中 表示向上取整，Ni和Nc表示速率匹配之後和之前的單元數目；b)選出第一列中需要重複的比特；c)從前一列中最後一個需重複的比特出發，按照如下方式選出下一列中接著要重複的比特，即當不導致一個列被雙重重複時，則總是從所述最後一個需重複的比特開始並參考原始的順序選擇出間隔為q的下一比特，而且，當使用所述的間隔q導致一個列被雙重重複時，就利用不同於q的間隔選出一個比特；d)重複步驟c)，直到所有的列被重複一次。
優選地，只要使用間隔q會導致一列被雙重重複，則選取間隔q+1來確定所述的下一比特。
有益地，當使用間隔q導致一列被雙重重複時，則選取間隔q+1來選出所述的下一比特。
根據另一種改進方案，相對於把重複樣式應用到第k＝0個幀上而通過如下步驟來獲得所述的重複樣式被應用到第k個幀上的偏移S(k)a)根據如下關係計算平均重複距離q 其中 表示向上取整，而||表示絕對值，Nc表示在速率匹配之前的每列的比特數，而Ni表示在速率匹配之後的每列的比特數；b)當q為偶數時，根據如下關係計算被改變的平均重複距離q變化則q變化＝q+1cd(q，F)/F，其中F表示列的數目，以及1cd(q，F)表示q與F的最大公約數；c)把變量i置為0；d)根據如下關係計算S(k) 其中 表示向下取整，RF把由交織器產生的列交換逆轉過來或將其逆退回去；e)給i加1；f)重複步驟d)和e)，直到i＝F-1。
根據本發明另一種替代的用於匹配數據速率的方法，其中，需傳輸的數據以比特的形式通過第一交織器被分布到一組幀上，其中，在所述的交織之後，為進行數據速率匹配而如此地執行一種重複方法，使得在每個幀內重複相同數量的比特，其中，一個幀內所使用的重複樣式在偏移之後還被應用到該組幀的其它幀中，以及其中，相對於把重複樣式應用到第k＝0個幀上而通過如下步驟來獲得所述的重複樣式被應用到第k個幀上的偏移S(k)a)根據如下關係計算平均重複距離q 其中 表示向上取整，而||表示絕對值，Nc表示在速率匹配之前的每列的比特數，而Ni表示在速率匹配之後的每列的比特數；b)當q為偶數時，根據如下關係計算被改變的平均重複距離q變化則q變化＝q+1cd(q，F)/F ，其中F表示列的數目，以及1cd(q，F)表示q與F的最大公約數；c)把變量i置為0；
d)根據如下關係計算S(k) 其中 表示向下取整；e)給i加1；f)重複步驟d)和e)，直到i＝F-1。
本發明尤其還涉及諸如處理器裝置的數據速率匹配裝置，其被配置用於執行所述的方法。
本發明的相應的接收裝置被配置成如此地接收從所述的數據速率匹配方法所產生的數據，使得在接收方處理時考慮發射方按照上述方法進行的數據匹配。
據此，本發明基於的是如下知識，即收信機內的解碼結果取決於發信機內的重複樣式，而對於好的穿孔樣式和好的重複樣式，其準則是互不相同的。對於重複的情況，通過特殊地考慮在確定重複樣式時對好的重複樣式較為重要的準則，可以比R1-99641中所介紹的樣式能實現更好的性能。


藉助附圖僅以實施例的形式來講述本發明的實施方案。其中圖1示出了一種在應用本發明的實施例中所得出的1∶4重複樣式；圖2示出了一種移動無線通信系統的框圖；圖3示出了一種數據通信裝置的框圖，該通信裝置在圖2所示通信網的移動臺和基站之間建立了一個鏈路；圖4示出了最佳穿孔方案原理的實施例(現有技術)；圖5示出了查詢表(現有技術)；圖6示出了80ms和1∶5穿孔的第一交織(現有技術)；圖7示出了具有R1-99641所建議的方法的1∶8穿孔(現有技術)；圖8示出了具有R1-99641所建議的方法的1∶4穿孔(現有技術)。
具體實施例方式
參考移動無線通信系統來講述本發明的實施例。移動無線通信系統裝配了多路接入系統，該多路接入系統譬如按照時間多路復用(TDMA)的多路接入進行工作，如同譬如已在全球移動無線系統(GSM，一種由歐洲電信標準組織標準化的移動無線通信標準)中所使用的一樣。作為替換方案，所述的移動無線通信系統也可以裝配一種按照代碼多路復用(CDMA)中的多路接入進行工作的多路接入系統，譬如為第3代通用移動電信系統所建議的UMTS系統。但可以看出，為了說明本發明的實施例，可以採用任意的數據通信系統，譬如本地數據網或按照異步傳輸模式工作的寬帶電信網。這種示例的數據通信系統的特徵尤其在於，數據是以幀、包或塊進行傳輸的。在移動無線通信系統的情況下，所述的數據是以運載數據的無線信號幀進行傳送的，且所述的無線信號表現為預定的數據大小。這種移動無線通信系統的例子如圖2所示。
圖2示出了三個基站BS，它們在由小區1構成的無線覆蓋區內與移動臺MS交換無線信號，其中所示的小區用劃線2標示。基站BS與網絡中繼系統NET耦合在一起。移動臺MS和基站BS按如下方式交換數據，即它們在移動臺MS及基站BS所連接的天線6之間傳輸用4標出的無線信號。通過採用數據通信裝置來在移動臺MS和基站BS之間傳輸數據，其中數據在所述的數據通信裝置內被轉換成無線信號4，該無線信號4再被傳輸給識別出該無線信號的接收天線6。由收信機從所述的無線信號中恢復數據。
圖3示出了一種數據通信裝置的實施例，該數據通信裝置在移動臺MS之一和基站BS之一間構成了一個無線通信鏈路，其中在圖2中示出的部分在此也具有相同的數字符號。
在圖3中，由數據源10產生具有由數據類型確定的速率的數據幀8，且所述的數據類型也由所述的源產生。由源10產生的數據幀8被輸至用來把數據幀8轉換成傳送數據塊14的速率轉換器12中。如此來設計傳送數據塊14，使得其大小基本相等，且具有可以由運載數據的無線信號幀進行攜帶的預定大小和數據量，利用所述的無線信號可以經過由一對發信機18和收信機22構成的無線接口傳輸數據。
所述的數據傳送塊14被輸入到無線接入處理器16中，該處理器的作用是對傳送數據塊14經無線接入接口的傳輸進行過程控制。所述的傳送數據塊14在一個相應的時間點上由無線接入處理器16輸入到發信機18中，該發信機的作用是把所述的傳送數據塊轉換成運載數據的無線信號幀，而所述的無線信號是在給該發信機指定的時間間隔內傳輸的，以便促使該無線信號的傳輸。在收信機22內，該收信機的天線6」識別出所述的無線信號，並對輸至無線接入的過程控制逆轉裝置24中的數據幀執行下行轉換和下行恢復。在多路接入的過程控制逆轉裝置24的控制下，無線接入的過程控制逆轉裝置24把所接收的數據傳送塊輸入到速率轉換逆轉裝置26中，其中所述的控制是通過導線28進行作用的。此後，所述的速率轉換逆轉裝置26把恢復的數據幀8的表示輸入到該數據幀8的目標或信宿中，該目標或信宿在圖中是用塊30標示的。
如此來設計所述的速率轉換器12和速率轉換逆轉裝置26，使得它們儘可能最佳地利用所述傳送數據塊14中可用的數據運載容量。根據本發明的該實施例，這是通過速率匹配轉換器12來進行作用的，該速率匹配轉換器被用來對所述數據幀進行編碼，並隨後對從該編碼數據幀中選出的數據比特或符號進行穿孔或重複，其結果是產生與該數據塊14相匹配的傳送數據塊。所述的速率轉換器12具有一個編碼器和穿孔器。輸入編碼器的數據幀8被編碼，以便產生輸入到穿孔器中的編碼數據幀。然後，所述的編碼數據幀利用穿孔器進穿孔，以便產生所述的數據傳送塊14。
通過如下方式來實現穿孔或重複，即在不同的幀內相互偏移地使用共同的穿孔樣式或重複樣式。儘管是在「(無線幀間)交織器」之後使用穿孔/重複，但可以與在列交換之前使用穿孔/重複的情況實現相同的效果，也即取得相同的穿孔/重複樣式。
但令人驚訝的是還可以針對所述重複情況來改善上述的方法。這是可能的，因為在好的重複樣式和穿孔樣式之間存在某些區別在穿孔的情況下，穿孔相繼的比特是非常不利的。此外，還應該避免相繼被穿孔的比特之間的間隔遠遠小於平均穿孔間隔。其原因在於，強烈地或以較短的間隔執行穿孔將會局部超比例地提高比特差錯率，這會損害整個性能。
下面來講述所進行的一些變化，以針對重複的情況來改善上述和前文所述的方法。前文所述的方法顯然能實現穿孔比特的最佳均勻分布。
重複相繼的比特不會導致大大損害解碼結果。一般來說，當相繼重複的間隔遠遠小於平均重複間隔時，也不會大大損害所述的性能。但是，如果所述的間隔局部過大，則在該區域不能產生由重複所實現的改善解碼性能；這也意味著會象上述不利的穿孔情況一樣產生較高的比特出錯率。因此經常優選地採用增加得較小的重複間隔，而相應很少地採用增加得較大的間隔。為了滿足該優化準則，按如下方式對上述方法進行修改，以確定所述重複樣式在各個列中的偏移-當計算平均穿孔間隔q時，不往下向下一較小的整數取整，而是往上向上一較大的整數取整(只要q自身還不是整數)。
-如果q是偶數，則它不是被減小而是被增加。
可以對上述簡單形式的公式或所講述的簡化計算方法進行如下修改(顯然也可以在所介紹的第一種形式的公式中或在任意其它的表示中執行相應的修改，以便為重複實現所需的匹配) --在此 表示向上取整，而||表示絕對值。
--避免過早地第二次重複相同的列如果q為偶數，則q＝q+1cd(q，F)/F--在此1cd(q，F)表示q與F的最大公約數，--如果F為2的冪，則所述的最大公約數可以輕易地通過比特處理計算出來。
--出於同樣的原因，利用p的計算可以輕易地通過二進位固定小數點運算來實現(或選擇地通過移位運算而採取整數算術)。
如果語句結束--計算S，S表示每列的樣式偏移。
對於i＝0至F-1， --其中 表示向下取整。
--RF(k)是第一交織器的逆轉，準確地說是逆轉第一交織器的列交換運算。對於正在研製的UMTS系統的情況，該函數是自反的。
循環語句結束然後用下式計算出參數e偏移e偏移(k)＝((2*S(k)*|Ni-Nc|)+1)mod 2Nc各個列k的穿孔/重複樣式被相互偏移數值S(k)。如果為計算需穿孔/重複的比特而採用所謂的誤差分布算法，則可以通過如下方式來實現該偏移，即象上文所述那樣預裝一個初始誤差值。顯然，為實現該偏移也可以採取其它的實施方案，尤其在一個列內應用其它穿孔方法時便是這樣。
在穿孔和重複之間還存在其它的區別。從理論上講，穿孔速率顯然無論如何也不能超過100％(這意味著每個比特都被穿孔)。在實踐中，當穿孔速率大於約20％時(在特殊情況下可能為50％)，解碼性能將會大大受到損害，以至於人們必須避免這種高的穿孔速率。而對於重複速率則不存在這種限制。100％的重複速率(也即每個比特被傳輸兩次)可能是很好的，甚至可以有更高的重複速率。每個比特可以被重複多次。重複發送越多，正確解碼的概率就越高。
80％的重複速率(也即80％的比特被雙重傳輸，而20％的比特只被傳輸一次(即不重複))也可以作如下解釋，即雖然每個比特被重複(也即被傳輸兩次)，但20％的比特(準確地說是在加倍之前的20％的原始比特)被穿孔。於是，20％的比特以低於其餘比特的能量進行傳輸，由此以更低的可靠性進行傳輸。這與穿孔20％的比特是非常相似的。
在上述兩種情況下，20％的比特都是以低於其餘比特的可靠性進行傳輸的。但穿孔時的可靠性差異(在被穿孔的比特上不存在信息)要大於排除重複的情況，在那兒有關比特的信息的質量總還有其它比特的一半好。
由於20％穿孔和80％重複的這種等效性，所以如果採取如下的替換，則一個對20％穿孔為最佳的穿孔樣式對於80％的重複也是最佳的

如果在第一交織器之前執行所述的穿孔，則穿孔或重複方法也將在上述兩種情況下產生等效的樣式，這種穿孔或重複方法已在上文已講述過並也被設定用於TS25.212(詳見上文)中的UMTS；在所有情況下都把所述的樣式互相偏移一個恆定值。但如果只有在第一交織器(幀間交織器)之後才執行所述的穿孔，那麼還需要對該方法進行修改。該修改是針對上述文章R1-99641中的穿孔情況(穿孔樣式的最佳偏移)來講述的，並已在上文針對重複的情況講述過(重複所採用的最佳樣式偏移)。
穿孔或重複速率可以被描述成r＝(Ni-Nc)/Nc，其中，Nc為速率匹配之前的比特數，Ni為速率匹配之後的比特數。在此，我們針對重複(也即Ni＞Nc)的情況定義一個「等效」速率re＝((Ni-Nc/2)mod Nc-Nc/2)/Nc涉及各列之間的最佳樣式偏移的20％穿孔速率等效於重複速率80％、180％、280％等等。同樣，30％重複速率等效於重複速率130％、230％、330％等等。
在此，本發明的另一方面還在於如下知識，即各列中的相對穿孔樣式偏移還可以根據所述的有效重複速率re而不是根據實際的重複速率計算出來。為此，根據re是否大於或小於0來使用所述用於計算穿孔偏移的公式和所述用於計算重複偏移的公式。
作為另一實施例，所述的變量q也可以作為re的倒數而被計算如下q＝Nc/((Ni-Nc/2)mod Nc-Nc/2)。
若Nc為奇數，則存在多種可能性以用於計算Nc/2。人們可以向上取整、向下取整，或也可以利用分數值繼續計算，也即不採用取整。根據該計算方法，所述q的正負符號承載了如下信息，即是必須執行重複還是必須執行穿孔。也就是說，在把q應用到相應的公式中之前，可能需要首先計算其絕對值。
作為另一實施例，也可以按如下方式來計算所述用於計算樣式偏移的公式。該表達式有個附加的優點，就是無須區分穿孔和重複，而用相同的公式覆蓋了兩種情況。在專業事務的範圍內也可以給出其它公式，由它們通過考慮上述原理來定義所述穿孔樣式的偏移。
--在此， 表示向上一較大的整數取整，譬如
如果q為偶數，--避免過早地第二次重複或穿孔則q』＝q+1cd(|q|，F)/F--在此，1cd表示最大公約數。
--如果F為2的冪，則所述的最大公約數可以輕易地通過比特處理計算出來。
--q』不是整數，而是1/8的倍數，或通常是F的倍數。
--||表示絕對值。
否則q』＝q如果語句結束--計算S(k)，S表示第k幀的每列的樣式偏移。S(k)可以象上文所述一樣被用來在上文所引用的速率匹配算法中計算初始誤差值e，正如其在UMTS規範TS25.212中所講述的一樣。
對於i＝0至F-1， --在此 表示向下取整。
循環語句結束在上面的實施例中，通過模運算來計算等效的穿孔/重複速率re。作為替換方案，人們也可以只使用模運算，以考慮速率中的100％的倍數，並通過詢問來判斷所述的速率是否大於或小於50％。同時總是以帶有正負符號的量來計算q，以獲得上述實施例的優點，即統一地計算穿孔和重複。為了避免除以0，必要時可能需要對這種不必執行匹配的情況進行特殊地處理。由此可以得出如下的等效公式R＝(Ni-Nc)mod Nc--在此，x mod Nc位於範圍0～Nc-1，也即-1 mod 10＝9--因此R等於所述的等效重複速率(位於範圍0～50％)乘以Nc。如果R≠0且2*R≤Nc
--若所述的等效重複速率小於50％，則出現重複，於是q＞0。
則 否則--否則出現穿孔，於是q＜0。
如果語句結束--在此q是一個具有正負符號的量。
如果q為偶數則q』＝q+1cd(|q|，F)/F --其中，1cd(|q|，F)表示|q|與F的最大公約數。
--q』為非整數，而是1/8或1/F的多倍。
否則q』＝q如果語句結束對於k＝0至F-1， 循環語句結束正如上文所多次講述的一樣，在上述公式中考慮了交織器內的列交換的效果。出於完整性的原因，需指出的是，用上述公式描述的原理也可以通過等效的表示法來描述，它們將會導致等效的結果。一種變化的表示法的例子被簡寫如下Nc→Ni，jNi-Nc→ΔNi，jS[k]→S(P1Fi(ni))＝S(RF(x))F→Fi。
圖1示出了為重複速率1∶4所建議的重複樣式的結果樣式。粗體數字或者箭頭開始或結束處的數字是表示需重複的比特。細輪廓線箭頭(譬如從8至12的箭頭)表示了相鄰重複的比特之間的間隔為4，細箭頭(譬如從12至17的箭頭)表示了間隔為5，而粗輪廓線箭頭(譬如從39至40的箭頭)表示了間隔為1。
為了進行比較，圖8示出了迄今所採用的重複方法的相同情況，這種方法譬如在R1-99641中講述過。細輪廓線箭頭(譬如從8至12的箭頭)表示了相鄰重複的比特之間的間隔為4，細箭頭(譬如從12至15的箭頭)表示了間隔為3，而粗輪廓線箭頭(譬如從33至40的箭頭)表示了間隔為7。
通過比較兩個附圖可以看出，本發明的重複樣式避免了被重複的比特之間的大間隔(圖8中的7個間隔)。由於位於重複之間的大間隔尤其會導致損害性能，而本發明的方法避免了這種大間隔，所以應用本發明方法是非常有利的。
因此，如果在第一交織器之後應用所述的速率匹配，則利用本發明的重複方法實際上可以產生最佳的重複樣式。該方法在這方面不怎麼複雜，且每個無線幀只須應用一次，而不是每個比特都必須執行。
權利要求
1.用於數據速率匹配的處理器裝置，其具有●一個第一交織器，該第一交織器將需傳輸的數據以比特的形式分布到一組幀上，●用於進行一種重複方法的裝置，該裝置被設計成使得在所述的交織之後，為進行數據速率匹配在每個幀中重複相同數量的比特，其中，在一個幀中，所使用的重複樣式在偏移之後還被應用到該組幀的其他幀中，並且其中通過包括如下步驟的方法來獲得需重複的比特a)利用下式確定所述平均重複距離的整數部分q， 其中 表示向上取整，Ni和Nc表示速率匹配之後和之前的單元數目；b)選出第一列中需要重複的比特；c)從前一列中最後一個需重複的比特出發，按照如下方式選出下一列中接著要重複的比特，即只要不導致從一個列重複另一個比特，則總是從所述最後一個需重複的比特開始並參考原始的順序選擇出間隔為q的下一比特，否則就利用不同於q的間隔選出一個比特；d)重複步驟c)，直到從所有的列都已一次地重複了一個比特。
2.根據權利要求1的處理器裝置，其中設有裝置，該裝置被設計成使得通過如下方法可獲得所述的重複樣式被應用到第k個幀上的偏移S(k)計算出平均的重複距離 其中 表示向上取整，而||表示絕對值，--避免過早地第二次重複相同的列如果q為偶數，則q＝q+lcd(q，F)/F--在此lcd(q，F)表示q與F的最大公約數，如果語句結束計算第k列的偏移S(k)；對於i＝0至F-1， 其中 表示向下取整，--RF(k)是第一交織器的逆轉，準確地說是逆轉第一交織器的列交換運算，循環語句結束。
3.根據權利要求1的處理器裝置，其中設有裝置，該裝置被設計成使得通過如下方法可獲得所述的重複樣式被應用到第k個幀上的偏移S(k)計算出平均的重複距離 其中， 表示向上一較大的整數取整，譬如 如果q為偶數，--避免過早地第二次重複則q』＝q+lcd(|q|，F)/F--在此，lcd表示最大公約數，--q』不是整數，而是1/8的倍數，或是F的倍數，--||表示絕對值，否則q』＝q如果語句結束計算第k列的樣式偏移S(k)對於i＝0至F-1， --在此 表示向下取整，--RF(k)是第一交織器的逆轉，準確地說是逆轉第一交織器的列交換運算，循環語句結束。
4.根據上述權利要求之一的處理器裝置，其中設有裝置，該裝置被設計成使得通過包括如下步驟的方法來獲得需重複的比特a)利用下式確定所述平均重複距離的整數部分q， 其中 表示向上取整，Ni和Nc表示速率匹配之後和之前的單元數目；b)選出第一列中需要重複的比特；c)從前一列中最後一個需重複的比特出發，按照如下方式選出下一列中接著要重複的比特，即當不導致一個列被雙重重複時，則總是從所述最後一個需重複的比特開始並參考原始的順序選擇出間隔為q的下一比特，而且，當使用所述的間隔q導致一個列被雙重重複時，就利用不同於q的間隔選出一個比特；d)重複步驟c)，直到所有的列被重複一次。
5.根據權利要求3和4之一的處理器裝置，其中設有裝置，該裝置被設計成使得，只要使用間隔q會導致一列被雙重重複，則選取間隔q+1來確定所述的下一比特。
6.根據權利要求3和4之一的處理器裝置，其中設有裝置，該裝置被設計成使得，如果使用間隔q會導致一列被雙重重複，則選取間隔q+1來選取所述的下一比特。
7.根據權利要求1的處理器裝置，其中設有裝置，該裝置被設計成使得相對於把重複樣式應用到第k＝0個幀上而通過如下步驟來獲得所述的重複樣式被應用到第k個幀上的偏移S(k)a)根據如下關係計算平均重複距離q 其中 表示向上取整，而||表示絕對值，Nc表示在速率匹配之前的每列的比特數，而Ni表示在速率匹配之後的每列的比特數；b)當q為偶數時，根據如下關係計算被改變的平均重複距離q變化則q變化＝q+lcd(q，F)/F ，其中F表示列的數目，以及lcd(q，F)表示q與F的最大公約數；c)把變量i置為0；d)根據如下關係計算S(k) 其中 表示向下取整，RF把由交織器產生的列交換逆轉過來或將其逆退回去；e)給i加1；f)重複步驟d)和e)，直到i＝F-1。
8.處理器裝置，其具有一個第一交織器，該第一交織器為進行數據速率匹配將需傳輸的數據以比特的形式分布到一組幀上，用於進行一種重複方法的裝置，該裝置被設計成使得在所述的交織之後，為進行數據速率匹配進行一種重複方法，在該方法中，在每個幀中重複相同數量的比特，其中，在一個幀中所使用的重複樣式在偏移之後還被應用到該組幀的其他幀中，並且其中相對於把重複樣式應用到第k＝0個幀上而可通過如下步驟獲得所述的重複樣式被應用到第k個幀上的偏移S(k)a)根據如下關係計算平均重複距離q 其中 表示向上取整，而||表示絕對值，Nc表示在速率匹配之前的每列的比特數，而Ni表示在速率匹配之後的每列的比特數；b)當q為偶數時，根據如下關係計算被改變的平均重複距離q變化則q變化＝q+lcd(q，F)/F，其中F表示列的數目，以及lcd(q，F)表示q與F的最大公約數；c)把變量i置為0；d)根據如下關係計算S(k) 其中 表示向下取整；e)給i加1；f)重複步驟d)和e)，直到i＝F-1。
9.接收裝置，其具有●用於接收數據的裝置，該數據由如權利要求1-8所述的在發送端進行的數據速率匹配所產生，以及●用於在接收端處理數據的裝置，該數據由如權利要求1-8所述的在發送端進行的數據速率匹配所產生。
全文摘要
用交織器把需傳輸的單元分布到多個無線幀上並進行重複，其中如此來實現所述的重複，使得當重複樣式與交織之前的原始單元排列相關聯時，該樣式將避免兩個任意的相繼重複的單元之間的間隔遠遠大於平均重複間隔。
文檔編號H04L1/08GK1808957SQ200510127018
公開日2006年7月26日 申請日期2000年9月19日 優先權日1999年10月7日
發明者B·拉爾夫 申請人:西門子公司