CN100464510C - 在移动通信系统中配置传输的方法 - Google Patents

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CN100464510C CNB011200243A CN01120024A CN100464510C CN 100464510 C CN100464510 C CN 100464510C CN B011200243 A CNB011200243 A CN B011200243A CN 01120024 A CN01120024 A CN 01120024A CN 100464510 C CN100464510 C CN 100464510C
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Abstract

一种在物理层上映射数据速率的信息位流的过程中配置3GPP2系统中的传输链的方法，用于支持信息位流的弹性或可变数据速率，该方法包括步骤；(1)利用相互不同的比特速率将信息位流信道编码成为具有1/编码率的倒数值的turbo码或卷积码，(2)当信道编码的位流小于所希望的交织大小时重复编码的位流，而当信道编码的位流大于所希望的交织大小时穿孔编码的位流，以便将信道编码的位流与交织大小匹配。

Description

在移动通信系统中配置传输的方法
发明领域
本发明涉及3GPP2系统，更具体地涉及在3GPP2系统中配置传输链(transmission chain)以支持弹性或可变数据速率(flexible orvariable data rate)的信息位流的方法。
背景技术
通常，3GPP2(第三代合作部分2)系统具有常规数据速率模式以外的两个传输模式，即弹性数据速率模式和可变数据速率模式。常规数据速率模式是工作在称为无线电配置(RC)的固定链上的传输模式。RC代表一种传输链，其中根据信道编码的编码率将信息数据、信道交织器和来自信道编码器的输出位流的长度设置得相同以形成标准。在此情况下，在信道交织器大小、信道编码器编码率和信道沃尔什码长度中有一定的标准准则。即，一旦使用的码片速率固定，一个调制码元所需要的码片数量将根据信道交织器大小固定，信道交织器大小可以定义为扩展因数。根据扩展因数固定能够使不同信道进行码复用的沃尔什码的长度。可使用沃尔什码的数量与沃尔什码长度成正比。因此，一个复用信道可容纳的信道数量随沃尔什码改变。
假设经历信道编码处理后输入信息位流的长度是相同长度。在此情况下，信道编码器的编码率越低，在信道中校正可能误码的纠错码的能力越强。即，信道编码器的编码率越低，纠错能力越强。这允许使用更低的传输功率。
可是，使用低编码率的信道编码器延长了信道编码器的输出位流，这进而加大了信道交织器的大小。这最终增加了调制码元速率，并且减少了在固定码片速率时一个调制码元所需要的码片数量，并且减少了有用沃尔什码的数量。相反，如果把高信道编码率应用到相同长度的信道编码器的输入位流，信道编码器的输出位流长度变短，即使纠错能力低。这减少了调制码元速率，允许使用短信道交织器，增加了可使用沃尔什码的数量。
根据上述说明，很清楚在信道编码器编码率和沃尔什码间隔之间存在某种折衷。RC是标准化的传输链，当优选保证沃尔什码间隔或当需要较低传输功率时它是有用的。在3GPP2系统中，当前有几个标准化RC用于1.2288Mcps码片速率的1X系统和几个标准化RC用于3.686Mcps码片速率的3X系统。应当注意，由于扩展因数具有以二次幂形式的数值，每个RC中限定的输入数据速率和交织器大小两者也具有二次幂的形式。
在移动站与基站之间形成信道之前，移动站和基站通过协商来确定使用的RC和RC上的扩展因数，即，信道交织器大小，用于处理与链匹配的通信。在具有与RC中定义的传输链不同的传输链的模式中，使用弹性数据速率模式和可变数据速率模式。在弹性数据速率模式，可以支持在RC上支持的标准数据传输速率之外的任何数据传输速率。已经引入弹性数据速率来支持自适应多速率(AMR)编解码器，即在3GPP物理层中的3GPP2语音编解码器之一。即，在AMR的情况下，当前可以产生20ms帧周期的与每个3GPP2 RC支持的标准传输速率不一致的数据比特。
另一方面，已经为下列目的提供了可变数据速率模式。在3GPP2系统中，当基站在一段时间通过一个消息指定一个固定数据传输速率给移动站时，基站对前向补充信道进行传输调度。可是，在特定时间段期间基站和移动站之间的信道状况可能改变，而且基站上的系统载荷可能改变。例如，当移动站离开基站时，信道状况变坏，导致基站缺少足够的传输功率将数据以当前的数据传输速率发射给特定移动站。
为解决该问题，基站可以在一段时间停止对补充信道发送数据。可是，这样解决方案导致数据传输的延迟，以及可使用发射功率和沃尔什码的不必要的浪费。另一个方式，基站可以在一段时间过去后对数据传输速率重新安排。可是，这种另外方式也导致时间延迟和沃尔什码浪费问题。该情况不仅出现在前向链路中。在反向链路中，移动站与基站之间的信道状况随移动站的运动而改变，导致缺少所需要的发射功率以支持适当的质量。因此，可变数据速率模式用于解决这种情况。在可变传输速率中，传输速率根据情况随帧改变。即，如果信道环境被确定不好，基站降低补充信道的传输速率，而如果信道环境被确定恢复，基站恢复补充信道的传输速率。假设应用这种可变数据速率模式，基站可以利用可使用功率而不需要频率重新安排。
为支持弹性数据速率模式和可变数据速率模式，当前3GPP中的每个RC利用下列方法形成传输链。
如上所述，用于每个RC中的信道交织器的大小根据扩展因数固定。因为扩展因数具有二次幂形式的数值，根据一个扩展因数固定的交织器大小与根据低一级的另一个扩展因数固定的交织器大小的比值实际上是1：2。如果以A代表较大的扩展因数而以B代表较小的扩展因数，可以在扩展因数与每个RC中信道编码器的输入信息位流之间建立1：1的映射。如果信道编码器的输入信息位流的长度分别表示为用于扩展因数A的IA和用于扩展因数B的IB，建立起IB＝2*IA的关系。如果使用的信道交织器大小分别表示为NA和NB，建立NB＝2*NA的关系。
如图1所示，如果假设RC中信道编码器的编码率(利用turbo码或卷积码)是1/n，考虑弹性或可变数据速率模式，其中I(具有在步骤10和11加入的CRC比特、尾部比特和保留比特的信息位流长度)是信道编码器的输入位流的长度，它满足不规则数据长度IA<I<IB，输入I将提供一个输出n*I，其中NA<n*I<NB也被满足(步骤12)。因此，需要将信道编码器的输出位流长度n*I与交织器大小进行匹配的某种操作。3GPP当前应用的一种方法是根据下列均匀重复过程把信道编码器的输出位流长度L(＝n*I)匹配到交织器N＝NB以需要与“NB-n*I”一样多的比特重复(步骤13)。即，可以预测一个重复块的第k个输出码元从第个输入位流的一个编码码元开始，索引k从0到N-1。
接着，将描述支持可变数据速率模式的一种方法。
在可变数据速率模式中，在初始协商过程中可支持的最高数据速率、比最高数据速率低一级的数据速率和比最高数据速率低两级的数据速率被定义作为发送数据速率组。因此，在当前补充信道的可变数据速率模式中，数据传输速率可以在可支持的最高传输速率组和降低两级的传输速率内调节。对于前向信道，移动站通过盲目速率检测只能确定一个速率变量。因此，如果数据传输速率变化范围太大，增加了移动站的工作复杂性。用于最高传输速率的信道交织器和沃尔什码的大小不应改变。即，用于最高传输速率的交织器和沃尔什码当前不应改变。如果数据传输速率下降到最高传输速率一半，需要两倍的码元重复来将交织器大小与信道编码器的输出位流长度匹配。类似地，如果数据传输速率下降到最高传输速率的四分之一，需要四倍的码元重复来将用于该信道的交织器大小与信道编码器的输出位流长度匹配。
上述例子可以应用于非弹性数据速率的前向补充信道情况中。弹性数据速率的可变数据速率模式在补充信道中被支持。可是，在此情况下，弹性数据速率和可变数据速率模式自身的定义变得模糊。即，即使可变数据速率模式中的最高数据速率是当前RC中的常规速率并且低一级的数据速率也是当前RC中固定的数据速率，可以采用低一级的数据速率作为不使用当前RC中固定传输链的弹性数据速率。这是因为在可变数据速率模式中交织器大小即扩展因数被固定到最高传输速率的扩展因数。
作为一个例子，当使用1/2速率的turbo码或卷积码时采用当前前向信道的RC4。假设，当用于前向RC4的交织器大小固定在3072时，可用于可变数据速率模式的最高传输速率是76.8kbps。将讨论在该模式中的可变数据速率方法。假设使用了来自一组可使用的数据传输速率{19.2kbps，38.4kbps和76.8kbps}的适当值。尽管19.2kbps和38.4kbps的数据传输速率是在RC4中确实定义的传输速率，问题在于在RC中没有将传输速率连接到当前交织器大小3072的链。因此，这些传输速率可以看作弹性数据速率。
当然，如果即使在可变数据速率模式中链具有固定为N的交织器大小，当前的数据传输速率不在当前RC中定义，通过上述均匀重复算法(uniform repetitive algorithm)可以匹配信道编码器的输出位流长度和固定的交织器大小。即，弹性数据速率和可变数据速率以相同方式对待，参照图1所示的链可以解释支持它们的方法。
可是，支持弹性数据速率模式和可变数据速率模式的现有技术方法使得现存RC中的弹性数据速率模式和可变数据速率模式的概念有些模糊。如同所解释的，RC概念可以被采用作为一种定义信息数据速率中的关系的标准化规则。可是，在弹性数据速率模式，或在可变数据速率模式中，不能建立作为RC中标准化规则的关系。据此，使用的交织器大小被固定，根据当前RC中使用的编码率执行信道编码，和执行编码码元重复处理以将编码器输出与固定交织器大小匹配。因此，在这种弹性数据速率模式和可变数据速率模式中，在信道编码器的编码率与RC中扩展因数之间不再有标准化关系。
在有关方法中，如上所述，重复编码码元以将编码器输出与特定扩展因数匹配。应当注意，在弹性数据速率模式或在可变数据速率模式中除了RC中标准化链以外在所有数据速率，I/N和1/n具有下列关系，其中I/N代表有效编码率，N代表交织器大小，I代表信道编码器的输入信息位流长度，和1/n代表每个RC中定义的编码率。
I N < 1 n - - - ( 1 )
换句话说，公式(1)暗示在弹性数据速率模式或在可变数据速率模式中有效编码率下降，使用码元重复与交织器匹配，这两者都暗示尽管有效编码率减小，实际编码率如同以前一样是在RC中定义的1/n。
因此，当前弹性数据速率模式和可变数据速率模式两者具有没利用通过减少编码率可获得的编码增益的问题。即，如果交织器大小固定在某个数值，当前要发送数据的传输速率被固定，必须根据两者的关系选择能够提供最大编码增益的编码率，并且形成新的传输链来执行速率匹配穿孔或数据匹配重复，以便将编码器输出与信道交织器大小匹配。
在此引用上述参考文件作为对额外或其它细节、特征和/或技术背景的适当教导。
发明内容
本发明的目的是解决至少上述问题和/或缺点并且提供至少此后描述的优点。
本发明的目的是提供一种方法，用于在3GPP2通信系统中配置传输链，基本上消除由现有技术的限制和缺点引起的一个或多个问题。
本发明的另一个目的是提供一种方法，用于在3GPP2通信系统中配置传输链，其中非常规数据速率的信息位流可以在物理层中映射到弹性或可变数据速率传输模式中的交织器大小。
本发明的另一个目的是提供一种方法，用于在3GPP2通信系统中配置传输链，引入了能够不仅支持常规数据速率而且也支持弹性或可变数据速率的新的RC。
本发明的另一个目的是提供一种方法，用于在3GPP2通信系统中配置传输链，其中在呼叫协商过程中指定的扩展因数或信道交织器大小被固定，并且在弹性或可变数据速率模式中尽可能降低编码率。
本发明的另一个目的是提供一种方法，用于在3GPP2通信系统中配置传输链，可以提供将信道编码器的输出位流与固定信道交织器大小匹配的最大性能。
为部分或整体地实现至少这些目的，提供一种方法，在可变数据速率模式和弹性数据速率模式至少之一的期间配置通信信道，包括以下步骤：将编码器的编码率设置为预设值；将所述编码器处的编码率从预设值改变为调整值；以及以具有所述调整值的编码率来对输入到编码器中的数据进行编码。
为进一步部分或整体地实现至少这些目的，提供一种设备，用于可变速率模式和弹性数据速率模式至少之一的期间配置通信信道，包括：编码器，具有预设编码率，其中所述编码率随后被调整为调整编码率；速率匹配装置，用于基于调整编码率从编码器接收编码比特；以及块交织器，用于对速率匹配装置的输出进行交织。
为进一步部分或整体地实现至少这些目的，提供一种在通信设备中进行速率适配的方法，包含：向编码器的输入提供规定数据速率的信息比特，所述编码器具有规定编码率；对所述编码器的规定编码率进行适配，并基于适配的编码率，将编码比特提供给编码器的输出，其中所述规定编码率在信息比特的规定数据速率发生改变时被适配到所述适配的编码率；通过速率匹配装置执行编码比特的重复或者穿孔，所述编码器的输出与所述速率匹配装置的输入耦合；以及对从所述速率匹配装置的输出提供到交织器的输入的重复或者穿孔结果进行交织。
为进一步部分或整体地实现至少这些目的，提供一种具有速率适配模式的通信设备，包含：用于以规定数据速率接收信息比特并且具有规定编码率的编码器，其中当规定数据速率改变的时候，所述编码器的规定编码率被适配为提供编码增益的适配编码率，并且所述编码器基于适配编码率提供编码比特；用于从编码器接收基于适配编码率的编码比特，并且重复或者穿孔规定数目的编码比特；以及用于接收速率匹配装置的输出的交织器。
为进一步部分或整体地实现至少这些目的，提供一种方法，包括根据在对通信信道进行初始配置后向编码器中输入数据的速率方面的变化，改变通信信道的编码率。
为进一步部分或整体地实现至少这些目的，提供一种对通信系统处的位流进行处理的方法，所述通信系统包括具有预置编码率的turbo编码器和具有块大小的交织器，该方法包括以下步骤：将具有弹性数据速率模式或者可变数据速率模式的位流接收到编码器里；将所述预置编码率改变为一个编码率；在编码器处使用改变了的编码率对输入位流进行编码；并且对编码器输出执行穿孔或者重复，来匹配交织器的块大小。
本发明另外优点、目的和特征将部分地在下面的说明书中阐述，部分地可根据对下列内容的仔细审查由本领域技术人员了解，或通过本发明实践可以理解。本发明的目的和优点可以根据附带的权利要求书特别指出的方式实现或获得。
附图说明
将参照下列附图消息描述本发明，图中相同的参考号码代表相同的单元，其中：
图1表示前向链路中现有技术的无线电配置(RC)，用于支持弹性或可变数据速率；
图2表示根据本发明优选实施例的支持弹性和/或可变数据速率的turbo码的传输链；
图3表示根据本发明优选实施例的支持弹性和/或可变数据速率的卷积码的传输链；
图4表示根据本发明优选实施例的支持1X弹性和/或可变数据速率的前向链路中的无线电配置；
图5表示根据本发明优选实施例的支持弹性和/或可变数据速率的turbo码的传输链；
图6表示根据本发明优选实施例的在turbo码的传输链中穿孔以支持弹性和/或可变数据速率的例子；
图7表示根据本发明优选实施例的在turbo码的传输链中穿孔以支持弹性和/或可变数据速率的另一个例子。
具体实施方式
下面将参照附图中的示例对本发明优选实施例进行详细说明。本发明提出一种增强速率匹配模式(ERAM)，其是一种信道编码方法，该方法满足的条件是，在通信系统可在弹性和/或可变数据速率模式中操作的给定信道环境下，协商中指定的扩展因数或信道交织器大小可以使有效编码率尽可能低。因此，本发明提出用于在每个RC或新RC中配置新传输链的两种方法，能够最有效地支持弹性和/或可变数据速率模式。
首先，提出一种用于组合弹性和可变数据速率模式的方法以满足现有RC中的上述条件，用于配置每个RC中的新传输链。其次，提出一种支持弹性和/或可变数据速率的新RC配置方法。
下面参照附图说明本发明的优选实施例。首先，将说明用于支持每个RC中的弹性和/或可变数据速率的第一种方法。如果一个RC中定义的信道编码器的输入信息位流的长度用“I”表示，并且为该信息位流定义的信道交织器的大小用“N”表示，那么在常规数据速率模式中在“I”和“N”之间形成一个1对1链(1-to-1 chain)。但是，在弹性或可变数据速率模式中不满足1：1链条件。因此，需要一个新链来连接信道交织器的大小“N”和信道编码器的输入信息位流的长度。
第一实施例
图2表示根据本发明第一优选实施例用于支持弹性和可变数据速率的turbo码的传输链。
参见图2，当需要在每个RC中形成与常规数据速率不同的数据速率的传输链配置时，由一个1/5速率turbo编码器(信道编码器)对信道比特(或信息比特)，作为检错比特的CRC(循环冗余校验)比特，和尾部比特的信息位流(具有长度“I”)进行信道编码(步骤20)。对信道编码器的输出位流进行速率匹配穿孔(5*I>N)或速率匹配重复(5*I<N)，以匹配输出位流的长度L＝5*I和信道交织器的大小“N”(步骤21)。对整个输入信息位流均匀地进行速率匹配穿孔或速率匹配重复。
因为每个RC中使用的具有1/2，1/3，和1/4速率的所有turbo码是通过对1/5速率turbo码穿孔形成的，因此可以得到上述链。例如，当RC4中的弹性数据速率模式中的输入信息位流的长度“I”是769比特时，信道交织器的大小“N”将是3072比特。因此，由于信道编码器的输出位流的长度“L”是1538(＝769*2)，现有技术信道配置需要多达(3072-1538)比特的输出位流的重复，以与信道交织器的大小“N”(3072)匹配。因此，尽管有效编码率是0.25(769/3072)，实际的编码率与现有技术中一样是1/2。
但是，在第一优选实施例的传输链中，“L”是3845(5*769)，并且需要穿孔多达(3845-3072)比特，以与信道交织器大小(N＝3072)匹配。因此，实际的编码率是0.25(769/3072)，获得了编码增益。
作为另一个示例，如果使用turbo码的信道编码器的输入信息位流的长度“I”是1535，那么信道交织器的大小“N”是3072比特。由于信道编码器的输出位流的长度“L”是3070(1535*2)，现有技术传输链配置需要多达(3072-3070)比特的重复以与信道交织器大小(N＝3072)匹配。因此，有效编码率是0.5(1535/3072)，这几乎与现有技术传输链的RC中使用的编码率相同。
本发明的传输链具有“L＂＝7675(5*1535)，并且需要穿孔多达(7675-3072)比特以与交织器大习N＝3072匹配。据此，实际的编码率是0.5(1535/3072)，以允许与可以从现有技术传输链获得的有效编码率相同的性能，因为1/2速率turbo码是通过穿孔1/5速率turbo码获得的编码。因此，本发明的传输链可以改善所有弹性数据速率区域中的性能。
但是，在使用卷积码时，情况可能不同。拿一个前向RC4作为例子。在此情况下，在RC中没有定义的所有传输链中使用1/4速率卷积码。与前一个示例相同，假设信道编码器的输入信息位流的长度“I”是769比特，那么信道交织器大小“N”是3072。现有技术传输链配置提供的信道编码器的输出位流的长度“L”是1538(769*2)，因此需要多达(3072-1538)比特的重复，以与信道交织器大小N＝3072匹配。据此，尽管有效编码率是0.25(769/3072)，实际编码率仍然和以前一样固定为1/2。
但是，第一优选实施例的传输链配置提供“L”3076(4*769)，这需要穿孔(3076-3072)以与信道交织器大小N＝3072匹配。据此，实际编码率是0.25(769/3072)，获得了实际编码增益。
但是，作为另一个示例，如果信道编码器的输入信息位流的长度“I”是1535，那么信道交织器大小“N”是3072。因此，现有技术传输链配置提供“L”为3070(1535*2)，这需要重复(3072-3070)比特以匹配“N”。据此，有效编码率是0.5(1535/3072)，使得实际编码率几乎与现有RC中的相同。
但是，第一优选实施例的传输链配置提供“L”为6140(4*1535)，这需要穿孔(6140-3072)比特以与信道交织器大小“N”(＝3072)匹配。据此，实际编码率是0.5(1535/3072)。但是，在此情况下，编码率与可以通过对1/4速率码穿孔大约50％获得的编码率相同。与turbo码的情况不同，在卷积码情况下，由于用于1/2速率，1/3速率，和1/4速率的最佳代码多项式是分别定义的，第一优选实施例的传输链配置的性能可能比现有技术传输链配置的性能差。作为对策，提出了以下的第二实施例。
第二实施例
第二实施例提出一种在使用卷积码代替第一实施例中的turbo码时，用于配置RC的传输链以支持弹性或可变数据速率模式的方法。
首先，如果需要配置与相应RC中定义的常规数据速率不同的数据速率的传输链，采用1/n速率的卷积编码器作为信道编码器，并且在要求编码率的倒数值“n”被如下根据“I”和“N”的关系适当地固定为一个值以提供最佳性能时，使用速率匹配穿孔n*I>N或速率匹配重复n*I<N来匹配信道编码器的输出位流的长度“L”(＝n*I)和信道交织器的大小“N”。
N/I<2.5— — — — →n＝2                  (2)
2.5≤N/I<3.5— — — — →n＝3             (3)
3.5≤N/I— — — — →n＝4                 (4)
其次，提出了一种用于配置弹性和可变数据速率的卷积码的传输链的方法。图3表示根据本发明优选实施例的具有用于支持弹性和可变数据速率的卷积码的传输链。
参见图3，如果需要配置与卷积码的相应RC中定义的常规数据速率不同的数据速率的传输链，那么采用1/n速率的卷积编码器作为信道编码器(步骤30)。使用速率匹配穿孔n*I>N或速率匹配重复n*I<N来在信道编码器的输出位流的长度“L”(＝n*I)和信道交织器大小“N”之间匹配(步骤31)。编码率的倒数“n”是一个从在协商过程中固定的从上层发送的值。即，通过把编码率的倒数加到一个在用于现有技术弹性或可变数据速率模式的协商过程中发送的参数中，可以配置用于弹性数据速率和可变数据速率的卷积码的传输链。与第一实施例中相同，对信道编码器的整个输入信息位流均匀地进行速率匹配穿孔或速率匹配重复。
作为一个示例，假设当前在一个前向RC4中进行用于使用弹性数据速率模式的协商。如果交织器大小“N”是3072，并且“I”是1535，那么“n”可以被发送为2。通过这种信令，有可能配置具有与当前弹性或可变数据速率模式相同或更好性能的传输链。上述方法是用于在每个当前定义的RC中配置一个以弹性数据速率和可变数据速率传输的新传输链的方法。但是，基本方法是定义一个用于支持弹性数据速率和可变数据速率的新RC。
第三实施例
图4表示根据本发明第三实施例的用于支持1X弹性和可变数据速率的、在一个前向链路中的无线电配置。参见图4，如下配置一个新RC传输链。
在CRC块(步骤40)，把具有从{6，8，12，16}中选择的一个长度的CRC比特添加到用于检错的信道比特中。用于固定新RC中CRC的长度的方法可以在初始协商步骤中在发送终端和接收终端之间发送信号。在将CRC比特添加到信道比特后，向其添加尾部比特或保留比特。如果使用卷积码则向其添加8个尾部比特，在使用turbo码时向其添加6个尾部比特和两个保留比特。最后，信道编码器的输入位流的长度可以被定义为I＝x+c+8，其中“x”表示信道比特的长度，“c”表示CRC的长度(步骤41)。将turbo码定义为仅在信道编码器的输入位流长度“I”大于384的情况中使用，并且总具有1/5编码率。
为了使用这个RC，在初始协商步骤中发送和接收终端之间需要同意以下准则。首先，对所要使用的信息比特的数据速率和扩展因数(即信道交织器大小“N”)达成一致。对所要使用的CRC比特的长度必须达成一致，并且对使用turbo码还是卷积码也应该达成一致。如果使用turbo码，仅使用1/5速率信道编码器。另一方面，如果使用卷积码，卷积码的编码率的倒数值“n”可以根据信道编码器的输入位流长度“I”与信道交织器大小“N”之间的比率被固定为从{2，3，4，6}选择的一个值，或者在初始协商步骤中发送(步骤42)。如此定义的RC的性能与所有现有RC中的常规数据速率模式的传输链中的数据速率模式相同，并且等于或好于弹性数据速率模式和可变数据速率模式的传输链中的数据速率模式。
第四实施例
第四实施例提出一种用于弹性数据速率或可变数据速率的turbo码的传输链。图5表示根据本发明优选实施例的用于支持弹性或可变数据速率的turbo码的传输链。参见图5，根据以下过程产生信道编码器的输入信息位流。首先，把CRC比特长度添加到信道比特以在CRC比特块检错(步骤50)。在此情况下，用于固定新RC中的CRC长度的方法可以在初始协商步骤中在发送终端和接收终端之间发送信号。在将CRC比特添加到信道比特后，添加尾部比特或保留比特(步骤51)。对于turbo码，添加6个尾部比特和2个保留比特。然后，当需要通过使用turbo码形成与RC中定义的常规数据速率不同的数据速率的传输链配置时，可以使用一个1/n速率turbo编码器作为用于信道编码的信道编码器(步骤52)。
信道编码器的输出位流的长度“L＝n×I”经受速率匹配穿孔(5I>N)或速率匹配重复(5I<N)，以在(n×I)和信道交织器大小“N”之间匹配(步骤53)。Turbo编码率的倒数值“n”被固定为从{2，3，4，5}中选择的一个值。根据信道编码器的输入信息位流的长度“I”与信道交织器大小“N”之间的比率固定turbo编码率。
用于turbo码的速率匹配重复可以应用于一种在交织器大小大于5I时的情况，该情况需要一种便于能量分布的均匀性的算法。因此，在应用turbo码的速率匹配重复时最好采用现有技术的均匀码元重复。即，在进行了速率匹配重复后，有可能对于索引k从第信息位流的比特开始预测输出位流中的第(k)输出比特，其中索引k从“0”增加到“N-1”。
作为参考，根据图5中“5I”和“N”的关系应用速率匹配穿孔或速率匹配重复，因为可使用的最习turbo编码率不管“N”和“I”的比率如何都被固定为1/5。但是，由于需要在以下基本假设下进行turbo码的速率匹配穿孔，以便即使在5I<N的条件下获得较好的编码增益，因此根据“N”和“I”的比率固定信道编码器的编码率并且速率匹配穿孔的码型随着编码率改变。所述基本假设可以如下概括。
(1)不对来自两个成分编码器的系统比特(信息比特)进行穿孔。
(2)对来自两个成分编码器的奇偶校验比特输出位流进行均匀量的穿孔。
(3)来自成分编码器的奇偶校验输出位流的穿孔码型被设计为均匀的。
此外，从实现方面考虑，根据新提出的穿孔算法的穿孔码型最好与用于现有常规数据速率的穿孔码型向后兼容。因此，提出一种新的传输链，其便利于满足上述三个条件的穿孔，同时该穿孔可以与在现有常规数据速率定义的穿孔码型互换，根据下面描述的穿孔码型进行穿孔。
首先，应该根据“N”和“I”的关系固定turbo编码器的编码率。当然，由于通过穿孔1/5 turbo编码率可以获得所有turbo编码率，有可能在turbo编码器的编码率被固定在1/5 turbo编码率后，在一个速率匹配穿孔终端最终调整该编码率。但是，由于在现有turbo编码器中有一个穿孔块，该穿孔块首先被用于根据turbo编码器中的“N”和“I”的关系适当地固定编码率，并对根据该编码率产生的位流进行速率匹配穿孔。在通过使用turbo编码器中的穿孔块固定了turbo编码器的输出位流的编码率后，将具有如此固定的编码率的信道编码器的输出位流的长度与交织器大小匹配。如果交织器大小小于5I，在表1中所示条件下进行穿孔。
表1
参见表1，当需要形成与每个RC中的常规数据速率不同的数据速率的传输链配置时，利用一个1/n速率turbo编码器(信道编码器)对信道比特，CRC差错比特，和尾部比特的信息位流(具有长度“I”)进行信道编码。“n”是turbo编码器的编码率的倒数。下面三种“I”和“N”关系的情况有不同的穿孔码型，其中“I”表示turbo编码器的信息位流的长度：如果2I<N≦3I，n＝3；3I<N<4I，n＝4；4I<N≦5I，n＝5。
因此，来自1/n速率turbo编码器的被信道编码和传送的位流中的一个信息比特和在一个序列中添加到信息比特的(n-1)个奇偶校验比特形成一个单位码元组，其具有长度“n”。
作为示例，当“n”＝3时，单位码元组具有一个信息比特和从turbo编码器的第一成分编码器和第二成分编码器添加的两个奇偶校验比特。即，单位码元组具有“n”个比特。因此，单位码元组具有从“0”增加到“I-1”的索引，并根据索引的奇数或偶数被分类为偶数组和奇数组。偶数组或奇数组通常称为组合码块。每个组合码块具有
Figure C01120024D00212
个单位码元组，其中偶数码元组包括具有2j索引的组，奇数码元组包括具有2j+1索引的组，其中“j”表示从“0”增加到J-1的单位码元组索引。当信道编码器的输出位流具有长度“L”时，根据表1所示的尾部穿孔码型穿孔第(I-1)单位码元组。
Figure C01120024D00213
表示不大于I/2的最大整数。由于1/2速率信道编码器的输出位流的长度“L”具有值“n×I”，在偶数组和奇数组的每一个中所要穿孔的比特数目“K”可以由
Figure C01120024D00221
计算。
与以前提出的条件一样，为了在信道编码器的整个输出位流上进行均匀穿孔和不进行每个单位码元组中的第一比特(其是信道编码器的输入信息比特)的穿孔，本发明采用表1所示的常规数据速率中使用的穿孔码型，例外情况是在交织器大小“N”大于3I并且小于4I时使用常规数据速率的修正穿孔码型。特别是，为了进行信道编码器的输出位流的均匀穿孔，所要穿孔的偶数和奇数单位码元组具有满足以下不等式(5)的索引“j”。
(j×K)mod J<K                  (5)
不等式(5)预测在“J”个单位码元组中便利于在每个组合码块(第一实施例中的偶数组和奇数组)中所要穿孔的“K”个比特的均匀穿孔的“j”。而且，不等式(5)预测用于第五实施例中的一个特定“n”上的“u”个组合码块的“j”，将在后面说明。
下面参照图6和7更详细地说明根据本发明第四优选实施例的穿孔过程。图6表示根据本发明优选实施例的在用于支持弹性或可变数据速率的turbo码的传输链中穿孔的示例，图7表示根据本发明优选实施例的在用于支持弹性或可变数据速率的turbo码的传输链中穿孔的另一个示例。
参见图6和7，当索引j满足不等式(5)并且分别具有第(2j)和第(2j+1)索引的偶数和奇数单位码元组被定义为图6中所示的对关系(pair relation)时，对该对关系的单位码元组进行同时穿孔。图6中的阴影部分表示具有索引2j或2j+1的被穿孔的单位码元组，其中“j”满足不等式(5)。通过对不同位置的比特穿孔，使得该对关系的单位码元组具有穿孔比特的均匀分布。
特别地，如图7所示，当信道编码器的输出位流的长度是奇数时，偶数组比奇数组多一个单位码元组，该单位码元组总是被穿孔。在本发明的第四实施例中，首先根据交织器大小“N”和信道编码器的信息位流的长度“I”的关系固定turbo编码器的编码率的倒数“n”。然后，定义所要使用的穿孔码型。该穿孔码型是一个根据在现有数据速率使用的穿孔码型形成的穿孔码型。基本上，基于该码型在单位码元组上的穿孔或不穿孔可以使得定义的穿孔码型与常规数据速率的现有穿孔码型可以互换。在此情况下，分别在偶数组和奇数组中的“2j”和“2j+1”单位码元组形成该穿孔码型。被穿孔的单位码元组对满足每个成分编码器的奇偶校验比特的穿孔比特的均匀分布条件。
第五实施例
第五实施例显示用于弹性和/或可变数据速率的turbo码的传输链的另一个示例。
表2
Figure C01120024D00231
参见表2，当利用与每个RC中的常规数据速率不同的数据速率配置传输链时，利用一个1/n速率turbo编码器(信道编码器)对信道比特，CRC差错比特，和尾部比特的信息位流(具有长度“I”)进行信道编码。“n”是turbo编码器的编码率的倒数。以下三种情况的穿孔码型不同：如果2I<N≦3I，n＝3；如果3I<N<4I，n＝4；如果4I<N<≦5I，n＝5。
在信道编码器的输出位流中，一个信息比特和(n-1)个奇偶校验比特形成一个具有从“0”到I-1索引的单位码元组，其中当n＝3或5时具有偶数索引的单位码元组被分类为偶数组，具有奇数索引的单位码元组被分类为奇数组。当n＝3或5时，表示由单位码元组形成的另一个组合码元组的数目的参数“u”具有值2。
但是，当n＝4时，u＝3。即，来自编码率1/4信道编码器的输出位流包括多个单位码元组，单位码元组包括一个信息比特和三个奇偶校验比特，并且其索引除以3可得到相同余数的单位码元组的每一个组形成一个组合码元组，以在u＝3时提供3个组合码元组。对于一个特定“n”形成共“I”个单位码元组，并且组合码元组具有其索引从uj到u(j+1)-1的
Figure C01120024D00241
个单位码元组，其中“j”是从0到J-1的数。
Figure C01120024D00242
是不大于“I”除以“u”获得的值的最大整数。
与第四实施例中相同，当信道编码器的输出位流的长度“L”是奇数时，根据表2所示的尾部穿孔码型对第(I-1)单位码元组穿孔。如果“j”满足不等式(5)，那么成对地穿孔每个组合码元组，其中单位码元组具有从“uj”到“u(j+1)-1”的索引。根据表2所示用于相同“n”的不同穿孔码型对成对的单位码元组穿孔。
与第四实施例不同，当n＝4时，要从一个被允许的单位码元组穿孔的比特数目“p”是4，使得对关系中进行的小单位穿孔可以支持常规数据速率穿孔码型。当n＝3或5时，要在成对的每个被允许的单位码元组中穿孔的比特数目“p”是2。因此，对于一个特定“n”，要在每个组合码元组中穿孔的比特数目“K”可以由
Figure C01120024D00243
计算。
与第四实施例中相同，第五实施例如表2所示不在第一比特穿孔，以如上述假设中提出的防止在信息比特穿孔，并且穿孔是在每个具有满足不等式(5)的索引“j”的比特进行的，以提供整个输出位流中的穿孔比特的均匀分布。
总之，表2的穿孔算法和表1的穿孔算法的不同之处是，前一种穿孔算法用整个穿孔码型中单位穿孔码型的数目划分单位码元组，而后一种穿孔算法将单位码元组划分为偶数组和奇数组。作为示例，当交织器大小“N”大于3I并等于或小于4I时，信道编码器的整个输出位流被划分为多个单位码元组，每个单位码元组具有一个信息比特和接连添加到该信息比特的三个奇偶校验比特。进而，将单位码元组划分为三个组合码元组，向每个组合码元组应用表2所示的穿孔码型。
第六实施例
第六实施例提出用于弹性或可变数据速率的turbo码的传输链的另一个示例。
表3
Figure C01120024D00251
参见表2，当需要与每个RC中的常规数据速率不同的数据速率的传输链配置时，利用一个1/n速率turbo编码器(信道编码器)对信道比特，CRC差错比特，和尾部比特的信息位流(具有长度“I”)进行信道编码。“n”是turbo编码器的编码率的倒数。对于以下三种“I”和“N”关系的情况有不同的穿孔码型，其中“I”表示turbo编码器的信息位流的长度：如果2I<N≦3I，n＝3；如果3I<N<4I，n＝4；如果4I<N<5I；n＝5。
在信道编码器的输出位流中，一个信息比特和(n-1)个奇偶校验比特形成一个具有从“0”到“I-1”的索引的单位码元组，其中在n＝3或5时具有偶数索引的单位码元组被分类为偶数组，具有奇数索引的单位码元组被分类为奇数组。在n＝3或5时，表示由单位码元组形成的组合码元组的数目的参数“u”具有值2。
但是，当n＝4时，u＝3。即，来自1/4编码率信道编码器的输出位流包括多个单位码元组，单位码元组包括一个信息比特和三个奇偶校验比特，并且其索引除以3可得到相同余数的单位码元组的每一个组形成一个组合码元组，以在u＝3时提供3个组合码元组。对于一个特定“n”形成共“I”个单位码元组，并且每个组合码元组具有其索引从uj到u(j+1)-1的
Figure C01120024D00261
个单位码元组，其中“j”是从0到J-1的数。
Figure C01120024D00262
是不大于“I”除以“u”获得的值的最大整数。
第六实施例与第五实施例的不同之处是，依据信道编码器的输出位流的“L”和“u”的关系，根据表3所示的尾部穿孔码型把多达(Lmod u)的单位码元组的最后部分穿孔。
第七实施例
第七实施例提出了用于弹性和/或可变数据速率的turbo码的传输链的另一个示例。
表4
Figure C01120024D00271
第六实施例和第七实施例在交织器大小“N”大于3I并小于4I时具有不同的穿孔码型。其它情况下，穿孔码型与第六实施例相同。但是，如果“L”不是3的倍数，则需要附加的穿孔，向其应用一种稍微不同的穿孔方法。即，当“L”不是3的倍数时，需要对多达(L modu)的单位码元组的最后部分进行附加穿孔，穿孔码型是P0而不考虑单位码元组。当然，正如所建议的，当需要定义穿孔码型以使得turbo编码器中定义的穿孔码型也被包括在内时，单位码元组中的穿孔方法也可应用于一种将turbo编码器的编码率总固定在1/5的情况。
第八实施例
第八实施例提出如表5所示的用于弹性和/或可变数据速率模式的传输链的另一个示例。
表5
Figure C01120024D00272
第四实施例和第八实施例仅在3I<N<4I的范围具有不同的穿孔码型，其中I是包括保留和尾部比特的每帧的信息比特数目，N是交织器的大小。对于其它情况，第八实施例与第四实施例相同。
编码码元组具有从i＝0到I-1的索引。如果满足(j*K)mod J<K，那么允许进行对具有索引2j和2j+1的编码码元组的码元穿孔。此处，J和K被定义为
Figure C01120024D0028135353QIETU
和
Figure C01120024D0028135359QIETU
。用于对编码码元组i穿孔的码型被定义为P(i mod 2)。
利用数据穿孔码型对与turbo编码器输出的数据比特周期对应的编码码元组穿孔。如果n*I是奇数，也对第(I-1)编码码元组穿孔。
如上所述，这种在3GPP2系统中配置传输链的方法具有很多优点。例如，本发明的优选实施例通过在使用相同扩展因数的假设下获得更大的编码增益，提供了一种用于支持弹性或可变数据速率的新的优良传输链。而且，优选实施例提供了新的RC，以支持弹性和可变数据速率，允许支持现有的所有RC中标准化的传输链中的所有数据速率而没有使性能变差，并且通过在弹性和可变数据速率中获得更好的编码增益而提供优良的传输链。
而且，优选实施例可以支持具有比现有RC中支持的最高传输速率更高的传输速率的传输链。由于本发明的穿孔码型可以与具有常规数据速率的现有技术穿孔码型互换，本发明在实现方面具有优点。在支持用于补充信道的弹性数据速率模式时，除了来自码元重复的时间分集增益外，可以获得来自实际编码率的减小的编码增益，从而降低传输功率。
本发明的其它优点，目的和特征部分地将在下面的说明中提出，部分地可以由本领域技术人员通过审看下面说明来了解，或者可以通过本发明的实践来获得。通过所附权利要求中特别指出的方式可以实现和获得本发明的目的和优点。
上述实施例和优点仅仅是示例性的，并不用于限制本发明。本发明很容易应用于其它类型的设备。本发明的说明是示意性的，并不限制权利要求的范围。本领域技术人员很容易进行多种替代，修改和变型。在权利要求中，装置加功能的语句是为了涵盖此处描述的执行所述功能的结构，不仅包括结构的等价物而且包括等价的结构。

Claims (14)

1.一种在通信设备中进行速率适配的方法，包含：
向编码器的输入提供规定数据速率的信息比特，所述编码器具有规定编码率；
对所述编码器的规定编码率进行适配，并基于适配的编码率，将编码比特提供给编码器的输出，其中所述规定编码率在信息比特的规定数据速率发生改变时被适配到所述适配的编码率；以及
通过速率匹配装置执行编码比特的重复或者穿孔，所述编码器的输出被连接到所述速率匹配装置的输入；以及
对从所述速率匹配装置的输出提供到交织器的输入的重复或者穿孔结果进行交织。
2.根据权利要求1的方法，其中所述编码器的所述适配的编码率是1/2、1/3、1/4和1/5之一。
3.根据权利要求1的方法，其中‘N’是交织器的大小，‘I’是每一帧的信息比特的数目，并且所述编码器的规定编码率在规定比值<N/I≤3的时候被适配到1/3，在3<N/I≤4的时候被适配到1/4，并且在N/I>4的时候被适配到1/5。
4.根据权利要求1的方法，其中所述编码器是最大编码率为1/5的turbo编码器。
5.根据权利要求1的方法，其中如果(j·k)mod J<K，则为具有索引2j和2j+1的码元组所允许的码元穿孔，其中‘I’是每一帧的信息比特的数目，‘J’等于‘N’是交织器的大小，‘K’等于
Figure C01120024C00022
Figure C01120024C00023
并且‘L’是编码比特的数目，并且其中每一码元组包括L/I个编码比特。
6.根据权利要求5的方法，其中所述信息比特包括数据比特，并且在规定比值<N≤3I的时候，对1/3turbo编码率的适配编码率的码元组‘i’进行穿孔所使用的码型是由P(i mod 2)给出的，其中‘i’是码元组的索引并且范围从0到I-1，并且其中对与数据比特的编码比特相对应的码元组穿孔的码型对于P0是‘110’并且对于P1是‘101’，其中‘1’指示不对码元组‘i’中的该编码比特进行穿孔，而‘0’指示对码元组‘i’中的该编码比特进行穿孔。
7.根据权利要求6的方法，其中所述信息比特还包括尾部比特，并且对与尾部比特的编码比特相对应的码元组进行穿孔的码型对于P0是‘101’并且对于P1是‘101’。
8.根据权利要求5的方法，其中所述信息比特包括数据比特，并且在3I<N≤4I的时候，对1/4 turbo编码率的适配编码率的码元组‘i’进行穿孔所使用的码型是由P(i mod 2)给出的，其中‘i’是码元组的索引并且范围从0到I-1，并且其中对与数据比特的编码比特相对应的码元组穿孔的码型对于P0是‘1011’并且对于P1是‘1110’，其中‘1’指示不对码元组‘i’中的该编码比特进行穿孔，而‘0’指示对码元组‘i’中的该编码比特进行穿孔。
9.根据权利要求8的方法，其中所述信息比特还包括尾部比特，并且对与尾部比特的编码比特相对应的码元组进行穿孔的码型对于P0是‘1011’并且对于P1是‘1011’。
10.根据权利要求5的方法，其中所述信息比特包括数据比特，并且在4I<N<5I的时候，对1/5 turbo编码率的适配编码率的码元组‘i’进行穿孔所使用的码型是由P(i mod 2)给出的，其中‘i’是码元组的索引并且范围从0到I-1，并且其中对与数据比特的编码比特相对应的码元组穿孔的码型对于P0是‘11101’并且对于P1是‘11011’，其中‘1’指示不对在码元组‘i’中的该编码比特进行穿孔，而‘0’指示对码元组‘i’中的该编码比特进行穿孔。
11.根据权利要求10的方法，其中所述信息比特还包括尾部比特，并且对与尾部比特的编码比特相对应的码元组进行穿孔的码型对于P0是‘11011’并且对于P1是‘11011’。
12.一种具有速率适配模式的通信设备，包含：
用于以规定数据速率接收信息比特并且具有规定编码率的编码器，其中当规定数据速率改变的时候，所述编码器的规定编码率被适配为提供编码增益的适配编码率，并且所述编码器基于适配编码率来提供编码比特；
用于从编码器接收基于适配编码率的编码比特，并且重复或者穿孔规定数目的编码比特；以及
用于接收速率匹配装置的输出的交织器。
13.根据权利要求12的设备，其中，所述设备是移动站。
14.根据权利要求12的设备，其中，所述设备是基站。
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