混合自動重傳信道編碼方法
2023-10-05 22:15:44 1
專利名稱：混合自動重傳信道編碼方法
技術領域：
本發明涉及混合自動請求HARQ和無線基帶處理，具體涉及一種HARQ 無線系統信號處理方法。
背景技術：
(-)七十年代初美國貝爾實驗室提出的蜂窩概念使移動通信得到了迅速 的發展，大致可以分為以下幾個階段第 一代移動通信系統採用了頻分多址FDMA模擬調製方式。第二代蜂窩系統採用了時分多址TDMA和碼分多址CDMA的數字調製方式，提高了系統容量，並採用獨立信道傳輸信令的方式，使系統性能大為改善。主要包括北歐的GSM和北美的IS-95。第三代移動通信系統IMT-2000能提供更大的系統容量，以滿足多媒體 通信的要求。主要包括北美的cdma2000,歐洲的WCDMA和中國的 TDS-CDMA。 R99是WCDMA的正式版本；HSPA是WCDMA的3.5G後續演進。第四代移動通信系統主要採用了 OFDM技術，具有真正意義的高速寬 帶接入。例如WIMAX, LTE， AIE和IMT-ADVANCED等。WIMAX是由正EE標準組織發布的，WCDMA/TDS-CDMA、 LTE是由 3GPP標準組織發布的，cdma2000、 AIE是由3GPP2標準組織發布的。(二)無線接口往往是移動通信系統的決定因素，換句話說無線接口技術的 演進直接決定了移動通信系統的改朝換代。無線接口通常包括收發信機(基 站和終端)和空中信道，而收發信機是由基帶、中頻和射頻三個部分。在無 線接口技術中，基帶處理往往是最重要的，因此著重討論物理信道映射之前 的基帶處理流程。① WCDMA和TDS-CDMA的信號處理整體過程如圖1和2所示，其中， 圖l給出下行處理流程，圖2給出了上行處理流程，圖中虛線大框內的步驟 是對應基帶處理內的過程。② 基帶處理過程和物理信道映射步驟，由3GPP標準組織規定圖3給出了 HSPA和可能LTE的信道編碼(編碼與復用)基帶處理流 程，主要描述物理信道映射之前；圖4給出了的A正基本信道編碼(編碼與 復用)基帶處理流程，主要描述物理信道映射之前；圖5給出了的WIMAX 基本信道編碼(編碼與復用)基帶處理流程，主要描述物理信道映射之前。 需要指出，對於一個突發的所有碼塊，編碼調製得到符號都將進行物理信道 映射，這樣物理信道映射就具有了碼塊級聯的功能，所以碼塊級聯這個模塊 是不存在。下面，對以上這幾種基帶處理過程主要包括步驟和物理信道映射 步驟分別說明如下i碼塊分,爻Code Block Segmentation由於信道編碼coding具有允許的最大編碼塊大小， 一個大的傳輸塊(或 者突發，或者子包)需要被分為多個碼塊，然後才可以分別進行編碼。ii碼塊級聯Code Block Segmentation一個大的傳輸塊(或者突發，或者子包)需要被分為多個碼塊，然後分 別進行編碼以及後續處理，處理後的多個數據塊將被級聯起來。iii石馬率匹酉己Code Rate Matching因為物理信道映射的情況非常多，而最終物理信道的傳輸能力是有限 種，需要通過速率匹配使得復用後的數據量正好與物理信道的能力相適應； 此外，速率匹配還提供一種QoS保證機制，平衡各業務的質量。碼率匹配 主要手段是對數據進行重複或刪減。iv添加循環冗餘差錯檢測CRC碼在每個傳輸塊TB後添加CRC碼。CRC長度由傳輸格式的半靜態屬性 給出，可為0、 8、 12、 16、 24比特；除非進行鏈路重配置，否則不會改變。 CRC只具有檢錯功能，沒有糾錯功能，用於在接收端檢測該TB中是否有出 錯比特，進而用於測量BLER。如果沒有TB輸入,不應該計算CRC;如果有TB輸入,但輸入TB SIZE-O,仍要添加CRC，只是CRC均為0。 CRC位添加在 數據末端。v信道交織interleave交織的主要目的是將突發錯誤變成隨機錯誤以利於解碼器進行糾錯，抵 抗深度快衰落造成的影響。首先，交織往往儘可能確保相鄰碼字比特被映射 到不相鄰的位置。另一個拓展的考慮，交織往往儘可能保證將相鄰的碼字比 特交替地映射到可靠性不同的星座圖比特或者OFDM子載波上，避免長時 間低可靠傳輸數據。vi信道編碼coding在原數據流中加入冗餘信息，使接收機能夠檢測和糾正由於傳輸媒介帶 來的信號誤差，同時提高數據傳輸速率。目前使用較多的是巻積編碼，Turbo 編碼和LDPC編碼。另外，使用編碼會增加了無效負荷和傳輸時間。vii隨機化Randomize隨機化可以使得傳輸的比特流中"0"與'T，出現的概率是相等的，有 利於在接收端進行信道解碼前提取出比特時鐘，從信號功率譜的角度看，擾 亂過程相當於將數位訊號的功率譜拓展了，使其分散開了，因此擾亂過程又 被稱為"能量分散"；隨機化還可以用於抑制小區間幹擾，不同小區的同 頻信號可以被白噪化，這個作用很重要。隨機化器實際上就是一個偽隨機二 進位序列(PRBS)發生器，它由一個特定的生成多項式定義，偽隨機序列 的發生電路實際上是該多項式的自發除法電路。每個數據字節按照先高位 後低位順序進入。前綴將不被隨機化。PRBS通過生成多項式的自發除法電 路產生PN序列。將得到的PN序列和送入的源數據比特進行異或操作即可。viii調製映射Modulation調製是指將信息承載到適合於信道的信號上過程，調製一般包括基帶映 射和正交調製。基帶映射就是將二進位比特流映射到各種調製方式下星座圖 上的過程；而正交調製就是將基帶信道搬移到載波上過程，屬於頻譜搬移。 我們這裡的調製主要是指基帶映射，常用的調製包括BPSK, QPSK, MQAM, MAPSK等。ix物理信道映射Physical channel mapping指將調製符號映射到物理信道資源上，如CDMA系統的擴頻碼碼道或 者OFDM系統的子信道或者資源塊(多個子載波構成)。Q分析現有基帶處理方法，我們可以看出以下缺陷① WIMAX和AIE的信道編碼鏈提出了將信道交織處理放在碼塊級聯前 面處理。由於MIMO技術及其Precoding技術的應用，集中式Localized的 載波分配策略將成為主流策略，這種將信道交織放在碼塊級聯前的方法會導 致編碼塊得不到充分的頻率分集，將明顯降低鏈路的性能。② WCDMA, TDSCDMA和LTE的信道編碼鏈提出了將CRC處理放在 碼塊分段外面處理，此時將出現差錯檢測性能不夠好的缺點，因為當傳輸塊 非常大，24比特CRC檢錯不能保證足夠好的檢錯性能。另外，突發的任何 一個碼塊出現差錯，該突發的所有碼塊都需要重傳，降低了傳輸效率。發明內容本發明需要解決的技術問題是如何提供一種HARQ無線系統信號處理 方法，能夠保證所有碼塊得到足夠的頻率分集，進一步保證傳輸塊的差錯檢測性能。本發明的上述技術問題這樣解決，提供一種HARQ無線系統信號處理 方法，包括添加CRC比特、碼塊分割、信道編碼、碼率匹配、信道交織、 碼塊級聯、調製映射和物理信道映射等步驟，其中所述碼塊級聯位於碼率匹 配與信道交織步驟之間，即將碼塊級聯放在信道交織之前，這樣採用合適的 交織算法，可以保證所有碼塊得到足夠的頻率分集。按照本發明提供的信號處理方法，所述添加CRC比特步驟位於碼塊分 割與信道編碼步驟之間，即將添加CRC比特放在碼塊分割之後，由於24比 特CRC檢錯總是可以保證了最大碼塊的檢錯，本發明提出的方法可以保證 傳輸塊的差錯檢測性能。按照本發明提供的信號處理方法，包括以下步驟3.1)碼塊分割對輸入的傳輸塊按編碼器最大允許碼塊進行碼塊分割；3.2) 添加CRC比特對分割後產生的各子傳輸塊添加CRC比特；3.3) 信道編碼對新產生的各子傳輸塊進行信道編碼；3.4) 碼率匹配對編碼後產生的各子碼字流按物理信道能力進行碼率匹配；3.5) 碼塊級聯對碼率匹配後的各子碼字流進行合併或者級聯；3.6) 信道交織對合併或者級聯成的碼字流進行信道交織；3.7) 調製映射將信道交織後的二進位比特流基帶映射到對應調製方式 下星座圖上；3.8) 物理信道映射將調製符號映射到物理信道資源上。按照本發明提供的信號處理方法，所述信道編碼方式可以是巻積編碼， Turbo編碼和LDPC編碼；所述調製方式可以是BPSK、 QPSK、 MQAM、 MPSK或MAPSK。按照本發明提供的信號處理方法，所述信道編碼方式和調製方式可以從 所述HARQ無線系統的編碼調製集合MCS中選擇。按照本發明提供的信號處理方法，所述HARQ無線系統可以是CDMA 系統或OFDM系統，所述物理信道資源可以是CDMA系統的擴頻碼碼道或 者OFDM系統的子信道或資源塊。按照本發明提供的信號處理方法，該方法還可包括位於步驟3.2)和3.3) 或步驟3.6)和3.7)之間的隨機化處理步驟。按照本發明提供的信號處理方法，該方法還可包括位於步驟3.6)和3.7) 或步驟3.7)和3.8)之間的序列復用處理步驟。按照本發明提供的信號處理方法，該方法還可包括位於步驟3.2)和3.3) 之間的隨機化處理步驟和步驟3.7)和3.8)之間的序列復用處理步驟。按照本發明提供的信號處理方法，該方法還可包括位於步驟3.6)和3.7) 之間、依次進行的隨機化處理步驟和序列復用處理步驟。本發明提供的HARQ無線系統信號處理方法，調整具體組成步驟的時 間順序、提出了一種新的信道編碼鏈，不僅通過將碼塊級聯放在信道交織之前使得編碼塊具有足夠的分集增益而提高了鏈路性能，而且通過將添加CRC比特放在碼塊分割之後使得傳輸塊具有足夠好的差錯檢錯性能和減少了編 碼塊重傳輸次數。。
下面結合附圖和具體實施例進 一 步對本發明進行詳細說明。圖1 WCDMA/TDSCDMA下行信道編碼(編碼與復用)處理流程示 意圖；圖2 WCDMA/TDSCDMA上行信道編碼(編碼與復用)處理流程示 意圖；圖3 HSPA和可能LTE信道編碼(編碼與復用)基帶處理流程示意圖； 圖4 A正信道編碼(編碼與復用)基帶處理流程示意圖； 圖5 WIMAX信道編碼(編碼與復用)基帶處理流程示意圖； 圖6本發明的信道編碼(編碼與復用)基帶處理流程A示意圖； 圖7本發明的信道編碼(編碼與復用)基帶處理流程B示意圖； 圖8本發明的信道編碼(編碼與復用)基帶處理流程C示意圖； 圖9本發明的信道編碼(編碼與復用)基帶處理流程D示意圖； 圖10本發明的信道編碼(編碼與復用)基帶處理流程E示意圖； 圖11 本發明的信道編碼(編碼與復用)基帶處理流程F示意圖； 圖12本發明的信道編碼(編碼與復用)基帶處理流程G示意圖。
具體實施方式
首先，說明本發明提出一種基本信道編碼/發射信號處理方法，如圖6 所示，主要包括以下步驟610)對輸入的傳輸塊進行碼塊分割，產生多個子傳輸塊，目的是保證 每個碼塊的大小不超過編碼器所允許的最大碼塊大小。620)對於所有的子傳輸塊添加循環冗餘校驗CRC比特，CRC只具有 檢錯功能，沒有糾錯功 能。630 )對於上述多個的添加了 CRC的子傳輸塊分別進行編碼，加入冗餘 信息，分別產生多個子碼字流，使接收機能夠檢測和糾正由於傳輸媒介帶來 的信號誤差。信道編碼可以是巻積編碼，Turbo編碼和LDPC編碼等。640)對上述多個子碼字流進行刪減和重複，即碼率匹配。因為最終物 理信道的傳輸能力是有限種，需要通過碼率匹配使得物理信道映射前的數據 量正好與物理信道的能力相適應；此外，碼率匹配還提供一種QoS保證機 制，平衡各業務的質量。650 )對多個經過速率匹配的多個碼字流進行合併或者級聯，合併成為 一個碼字流。660 )進行交織操作，使得一個傳輸塊的碼字比特得到充分的分集增益。 一個目的是，儘可能確保相鄰碼字比特被映射到不相鄰的位置，將突發錯誤 變成隨機錯誤以利於解碼器進行糾錯，抵抗深度快衰落造成的影響。另一個 目的是，儘可能保證將相鄰的碼字比特交替地映射到可靠性不同的星座圖比 特或者可靠性不同的物理信道上，避免長時間低可靠傳輸數據。670 )進行基帶映射，將二進位比特流映射到各種調製方式下星座圖上 的過程。常用的調製包括BPSK, QPSK, MQAM, MPSK, MAPSK等。680 )進行物理信道映射，將調製符號映射到物理信道資源上，如CDMA 系統的擴頻碼碼道或者OFDM系統的子信道或者資源塊(多個子載波構成)。需要指出，各個模塊的具體方式和參數可以由不同的協議規定，但是它 們的原理是基本相同。系統將給出編碼模塊的可能編碼方式和調製方式，將 給出可能的具體的編碼調製集合Modulation Coding Set ，簡稱MCS。信道 編碼鏈的輸入是一個傳輸塊(或者一個突發，或者一個子包)，它往往用於 承載一個或者多個用戶的一個或者多個業務的數據， 一個傳輸塊的數據具有 相同的編碼調製方式。第二步，進一步說明本發明在上述基本方法上的擴展或變形①考慮到實際需要，上述步驟中，還可能需要在CRC和信道編碼之間添加隨機化處理步驟100,如圖7。② 考慮到實際需要，上述步驟中，還可能需要在信道交織和調製映射之間添加隨機化處理步驟100,如圖8。③ 考慮到實際需要，圖7中，調製映射之前，還可能需要在信道交織和 調製映射之間添加序列復用處理步驟200，如圖9。序列復用是指對交織後 的碼字序列進行重複，接收機將對重複的序列進行chase合併，得到分集增 益，屬於犧牲資源換性能。④ 考慮到實際需要，圖8中，調製映射之前，還可能需要在信道交織和 調製映射之間添加序列復用處理步驟200,如圖10。⑤ 考慮到實際需要，圖7中，調製映射之前，還可能需要在調製映射和 物理信道映射之間添加序列復用處理步驟200,如圖11。這裡，序列復用是 指對調製後的符號序列進行重複，接收機將對重複的序列進行簡單合併，得 到分集增益，屬於犧牲資源換性能。⑥ 考慮到實際需要，圖7中，調製映射之前，還可能需要在調製映射和 物理信道映射之間添加序列復用處理步驟200，如圖12。序列復用是指對交 織後的碼字序列進行重複，接收機將對重複的序列進行筒單合併，得到分集 增益，屬於犧牲資源換性能。
權利要求
1. 一種HARQ無線系統信號處理方法，包括添加CRC比特、碼塊分割、信道編碼、碼率匹配、信道交織、碼塊級聯、調製映射和物理信道映射步驟，其特徵在於，所述碼塊級聯位於碼率匹配與信道交織步驟之間。
2、 根據權利要求1所述信號處理方法，其特徵在於，所述添加CRC 比特步驟位於碼塊分割與信道編碼步驟之間。
3、 步驟3.1)3.2)3.3)3.4)3.5)3.6)3.7)3.8)根據權利要求1或2所述信號處理方法，其特徵在於，包括以下碼塊分割對輸入的傳輸塊按編碼器最大允許碼塊進行碼塊分 割；添加CRC比特對分割後產生的各子傳輸塊添加CRC比特；信道編碼對新產生的各子傳輸塊進行信道編碼；碼率匹配對編碼後產生的各子碼字流按物理信道能力進行碼率匹配；碼塊級聯對碼率匹配後的各子碼字流進行合併或者級聯；信道交織對合併或者級聯成的碼字流進行信道交織；調製映射將信道交織後的二進位比特流基帶映射到對應調製方式下星座圖上或正交調製到載波上；物理信道映射將調製符號映射到物理信道資源上。
4、 根據權利要求3所述信號處理方法，其特徵在於，所述信道編碼 方式可以是巻積編碼，Turbo編碼和LDPC編碼；所述基帶調製方式可以是 BPSK、 QPSK、 MQAM、 MPSK或MAPSK。
5、 根據權利要求4所述信號處理方法，其特徵在於，所述信道編碼 方式和調製方式可內置在可供所述HARQ無線系統選擇的編碼調製集合 MCS中。
6、 根據權利要求3所述信號處理方法，其特徵在於，所述HARQ無 線系統可以是CDMA系統或OFDM系統，所述物理信道資源可以是CDMA系統的擴頻碼碼道或者OFDM系統的子信道或資源塊。
7、 根據權利要求3所述信號處理方法，其特徵在於，該方法還可包 括位於步驟3.2)和3.3)或步驟3.6)和3.7)之間的隨機化處理步驟。
8、 根據權利要求3所述信號處理方法，其特徵在於，該方法還可包 括位於步驟3.6)和3.7)或步驟3.7)和3.8)之間的序列復用處理步驟。
9、 根據權利要求3所述信號處理方法，其特徵在於，該方法還可包 括位於步驟3.2)和3.3)之間的隨機化處理步驟和步驟3.6)和3.7)之間的序列復用處理步驟。
10、 根據權利要求3所述信號處理方法，其特徵在於，該方法還可包 括位於步驟3.2)和3.3)之間的隨機化處理步驟和步驟3.7)和3.8)之間的序列復用處理步驟。
11、 根據權利要求3所述信號處理方法，其特徵在於，該方法還可包 括位於步驟3.6)和3.7)之間、依次進行的隨機化處理步驟和序列復用處理步驟。
12、 根據權利要求3所述信號處理方法，其特徵在於，該方法還可包 括位於步驟3.6)和3.7)之間的隨機化處理步驟和步驟3.7)和3.8)之間的序列復用處理步驟。
全文摘要
本發明涉及一種混合自動重傳信道編碼方法，包括對輸入的傳輸塊按編碼器最大允許編碼塊進行碼塊分割；對分割後產生的各子傳輸塊添加CRC比特；對新產生的各子傳輸塊進行信道編碼；對編碼後產生的各子碼字流按物理信道能力進行碼率匹配；對碼率匹配後的各子碼字流進行合併或者級聯；對合併或者級聯成的碼字流進行信道交織；將信道交織後的二進位比特流基帶映射到對應調製方式下星座圖上或正交調製到載波上；將調製符號映射到物理信道資源上。這種方法通過將碼塊級聯放在信道交織之前使得編碼塊具有足夠的分集增益而提高了鏈路性能，而且通過將添加CRC比特放在碼塊分割之後使得傳輸塊具有足夠好的差錯檢錯性能和減少了編碼塊的重傳次數。
文檔編號H04B1/707GK101282192SQ200710073808
公開日2008年10月8日 申請日期2007年4月3日 優先權日2007年4月3日
發明者俊 徐, 胡留軍 申請人:中興通訊股份有限公司