專利名稱：一種Turbo碼速率匹配及碼字比特讀取的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信系統(tǒng)，特別是涉及數(shù)字通信系統(tǒng)的信道編碼時(shí) Turbo碼速率匹配及碼字比特讀取的方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字通信系統(tǒng)通常發(fā)射端通常包括信源、信源編碼器、信道編碼器和調(diào) 制器等部分，接收端通常包括解調(diào)器、信道譯碼器、信源譯碼器和信宿，如 圖1所示。信道編碼器用于給信息比特按照一定的規(guī)則引入冗余信息以便接 收端信道譯碼器能夠在一定程度上糾正信息在信道上傳輸時(shí)發(fā)生的誤碼。在諸多信道編碼技術(shù)中，Turbo碼是目前公認(rèn)的最好的前向糾錯(cuò)編碼之 一。Turbo碼的糾錯(cuò)性能遠(yuǎn)比其它編碼的糾錯(cuò)性能優(yōu)越，而且譯碼迭代的次 數(shù)越多，則譯碼糾錯(cuò)的性能越好，因此通常多被建議在可靠性要求很高的數(shù) 據(jù)傳輸場(chǎng)合使用。例如，第三代移動(dòng)通信就采用了 8狀態(tài)l/3碼率的二進(jìn)制 Turbo碼作為信道編碼的標(biāo)準(zhǔn)。通常應(yīng)用的二進(jìn)制Turbo編碼是一種帶有內(nèi)部交織器的并行級(jí)聯(lián)碼，一 般由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的遞歸系統(tǒng)巻積碼(RSC)分量碼編碼器并行級(jí)聯(lián)而成。 Turbo碼內(nèi)交織器在第二個(gè)分量碼編碼器之前將輸入的二進(jìn)制信息序列中的 比特位置進(jìn)行隨機(jī)置換，當(dāng)交織器充分大時(shí)，Turbo碼就具有近似隨機(jī)長(zhǎng)碼 的特性。在WCDMA和TD-SCDMA中就使用了這樣一種二進(jìn)制Turbo碼，結(jié)構(gòu)如圖2。輸入的二進(jìn)制信息序列^經(jīng)過(guò)第一個(gè)分量碼編碼器生成一路校驗(yàn)序列A。同時(shí)輸入二進(jìn)制信息序列^經(jīng)過(guò)Turbo碼內(nèi)交織器交織后，由第二個(gè)分量碼編碼器生成另一路校驗(yàn)序列《。此時(shí)，如果不對(duì)編碼比特打孔，Turbo編碼的輸出碼率為1/3,輸出端得到的編碼比特序列為X乂乂"X2，Z2，Z;，A，^，^乂，其中《為輸入二進(jìn)制信息序列長(zhǎng)度。當(dāng)所有信息比特序列編碼完成后，需要從移位寄存器反饋中取出尾比特來(lái)執(zhí)行格形運(yùn)算 終止。最先的3個(gè)尾比特用于終止第一個(gè)分量碼編碼器，最后的三個(gè)尾比特 用于終止第二個(gè)分量碼編碼器。按以上操作可得到12個(gè)格形運(yùn)算終止的發(fā)送比特？ 其比特順序?yàn)槎? x屈，zx+1 ，Xi:+2 ， zk+2 ， xk+3 ， zk+3 ， ， ， xk+2 ，，x"3 ， ， 添加在編碼比特序列之后，就完成了一次Turbo編碼。在通常的數(shù)字通信系統(tǒng)中，當(dāng)設(shè)計(jì)編碼調(diào)制方案的時(shí)候，通常設(shè)置不同 階數(shù)的調(diào)制方式(如QPSK、 16QAM和64QAM等)和不同的碼(如巻積碼、巻 積Turbo碼等)，每種碼通常有不同的碼率(Rate,如1/2、 2/3、 3/4和 5/6等)。系統(tǒng)調(diào)度的時(shí)候按照信道質(zhì)量和業(yè)務(wù)需求對(duì)每個(gè)突發(fā)安排一種特 定的編碼調(diào)制方式。為了取得更好的鏈路適配的效果，每種碼在變換碼率的 時(shí)候最好能做到比較小的粒度。對(duì)于數(shù)字通信系統(tǒng)中常用的turbo碼來(lái)說(shuō)，其碼率的提高是通過(guò)對(duì)低碼 率的母碼進(jìn)行刪余(puncture )來(lái)得到更高碼率的編碼，我們也將這種方法 歸納為速率匹配(Rate Matching,或RM ) 。 3t于3GPP的turbo石馬來(lái)i兌， 系統(tǒng)還通過(guò)速率匹配支持各種可能碼率以及自動(dòng)請(qǐng)求重傳(HARQ)過(guò)程。作為3GPP Rel-6速率匹配算法的替代，基于循環(huán)緩沖區(qū)的速率匹配 (Circular Buffer Rate Matching, CB RM)提供一個(gè)可以簡(jiǎn)單地生成性能優(yōu) 良的刪余圖樣的方法，其具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。在循環(huán)緩沖速率匹配方法中， 每個(gè)數(shù)據(jù)流將被各自的子交織器重新排列，被稱為塊內(nèi)交織(sub-block interleave!");通常為了簡(jiǎn)化硬件實(shí)現(xiàn)，塊交織器的列數(shù)固定，行數(shù)隨著 交織長(zhǎng)度的改變而改變，因此循環(huán)緩沖器可以看作一個(gè)"R行xC列"的行 列緩沖器，即看作一個(gè)"R.行xC列"虛擬的緩沖器，如圖5所示。如3GPP 的循環(huán)緩沖速率匹配方法中所采用的塊內(nèi)交織就是一個(gè)列數(shù)固定32列的塊
交織器。因?yàn)檠h(huán)緩沖器中有系統(tǒng)比特、第一校驗(yàn)比特和第二校驗(yàn)比特三個(gè)數(shù)據(jù)流，所以"循環(huán)緩沖器，，可以看作一個(gè)列數(shù)是96列的虛擬緩沖器。然后，在單一輸出緩沖器中，將重排后的系統(tǒng)比特放在開(kāi)始位置，隨后 交錯(cuò)地放置兩個(gè)重排的校驗(yàn)比特?cái)?shù)據(jù)流，被稱為塊間交織。對(duì)于期望的碼率(Rate)，循環(huán)緩沖速率匹配的比特選擇是從緩沖器的某處開(kāi)始點(diǎn)順序讀出 L個(gè)比特，作為速率匹配的輸出。總的來(lái)說(shuō)，被選擇用于傳輸?shù)谋忍乜梢詮?緩沖器的任何一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始被讀出來(lái)，如果到達(dá)緩沖器的末尾，可以繞到緩沖 器的開(kāi)始位置繼續(xù)讀數(shù)據(jù)，直到完成讀取L個(gè)比特為止。考慮到硬件實(shí)現(xiàn)的 便利，被選擇用于傳輸?shù)谋忍刈詈脧奶摂M緩沖器的某一列開(kāi)始位置被讀出 來(lái)，而不是任意一個(gè)比特位置，如圖5所示，當(dāng)前HARQ子包讀取的位置是 從前一次HARQ已傳輸了的列的下一列開(kāi)始的。在基于循環(huán)緩沖速率匹配的HARQ系統(tǒng)中，通過(guò)定義不同的起點(diǎn)可以指 定不同的冗余版本(Xrv)。例如在3GPP系統(tǒng)中，基于循環(huán)緩沖速率匹配的 HARQ處理過(guò)程定義4種RV版本(RV=0， 1,2,3)。每次HARQ重傳L長(zhǎng)的子 包是從冗余版本定義的起點(diǎn)開(kāi)始，順時(shí)針選取L個(gè)比特組成的。冗余版本的引入有助于筒化同步HARQ才喿作，不過(guò)冗余版本的引入可能 會(huì)引起不同HARQ子包所對(duì)應(yīng)的碼字出現(xiàn)重疊現(xiàn)象(Overlapping)，而且異 步HARQ操作時(shí)，冗余版本的選擇還需要通過(guò)信令控制，因而增加了系統(tǒng)的 信令開(kāi)銷。本發(fā)明提出一種基于循環(huán)緩沖器的速率匹配算法，有利于實(shí)現(xiàn)Turbo碼 的正交重傳，使turbo譯碼性能最優(yōu)化；而且本發(fā)明提出的速率匹配算法不 用定義冗余版本號(hào)，可以節(jié)省信令開(kāi)銷
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種基于循環(huán)緩沖器速率匹配方法，使Turbo 碼的HARQ重傳達(dá)到最優(yōu)化的正交重傳；而且不需要定義HARQ重傳的冗余版 本號(hào)，可以節(jié)省信令開(kāi)銷。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種turbo碼速率匹配的方法， 包括以下步驟(a)將信息分組送到碼率為1/r的turbo碼編碼器，產(chǎn)生系統(tǒng)比特流 和(r-1)個(gè)校驗(yàn)的比特流；(b )將turbo編碼器編出的系統(tǒng)比特流和(r-1 )個(gè)校驗(yàn)的比特流分別 通過(guò)各自的子交織器，經(jīng)交織后，系統(tǒng)比特流放在循環(huán)緩沖器中的前面，校 驗(yàn)比特流交錯(cuò)地放在系統(tǒng)比特流后面，形成循環(huán)緩沖區(qū)；(c )從循環(huán)緩沖區(qū)中順序讀耳又每次HARQ傳輸所需的E個(gè)的碼字比特， 組成一個(gè)HARQ子包。其中，每次HARQ子包的讀取位置由依據(jù)以下原則決定設(shè)前面n次HARQ字包的長(zhǎng)度為Ei, ( i=0， 1……n-1 ),則當(dāng)前第n次開(kāi)始讀取的比特位置依據(jù)以下原則讀取<formula>formula see original document page 7</formula>其中，A是虛擬緩沖器的行數(shù)(虛擬緩沖器的行數(shù)與子交織器的行數(shù)等 同)(也就是子交織器的行數(shù))；C,表示虛擬緩沖器的總列數(shù)；化〃a是第 一次傳輸時(shí)的偏移列數(shù)目。其中G需進(jìn)一步由下式求得這！「，表示向上取整運(yùn)算，G表示前面n次傳輸一共傳輸了對(duì)應(yīng)著"R 行x C列"的虛擬緩沖區(qū)的列數(shù)。 因此當(dāng)前的HARQ子包從第C化7/^^C,列開(kāi)始讀取，具體到開(kāi)始讀 取的比特位置就是& = / ((C +敲。)o/oC腿)本發(fā)明還提供一種讀取碼字比特的方法，所述方法包括從循環(huán)緩沖區(qū) 中順序讀耳又每次HARQ傳輸所需的E個(gè)的碼字比特，其中，當(dāng)前第n次開(kāi)始 讀取的比特位置依據(jù)以下原則讀取A:0 = i ((C + &/to)%Cmax)其中，R表示虛擬緩沖器的行數(shù)；C,表示虛擬緩沖器的總列數(shù)； 是第一次傳輸時(shí)的偏移列數(shù)目；G表示前面n次傳輸一共傳輸了對(duì)應(yīng)著"R 行x c列"的虛擬緩沖區(qū)的列數(shù)。采用本發(fā)明的方法，完全實(shí)現(xiàn)Turbo碼的正交重傳，而且不用定義冗余 版本號(hào)，可以節(jié)省信令開(kāi)銷。


圖l是數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是Turbo編碼器的結(jié)構(gòu)；圖3是現(xiàn)有循環(huán)緩沖速率匹配的結(jié)構(gòu)；圖4是連續(xù)傳輸循環(huán)緩沖速率匹配的結(jié)構(gòu)；圖5是虛擬循環(huán)緩沖速率匹配的連續(xù)傳輸結(jié)構(gòu)；具體實(shí)施方式
為便于深刻理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā) 明進(jìn)^f亍詳細(xì)"i兌明。本發(fā)明針對(duì)循環(huán)緩沖器速率匹配的特點(diǎn)，提出每次HARQ重傳子包所選
擇的碼字比特，是緊接著前面的HARQ子包的碼字比特的。具體地，由于循 環(huán)緩沖器又可以看作一個(gè)"R行xC列"的"虛擬循環(huán)緩沖器"，如圖5所 示。(例如3GPP速率匹配算法中的循環(huán)緩沖器可以看作是一個(gè)96列的虛擬 緩沖器)。如果前面的HARQ子包傳輸?shù)降趇列，即使這一列還沒(méi)有被傳輸 完，那么當(dāng)前的HARQ子包就從第i+l列開(kāi)始讀:f又碼字比特，如果到達(dá)緩沖 器的末尾，就繞到緩沖器的開(kāi)始位置繼續(xù)讀數(shù)據(jù)，直到完成讀取L個(gè)比特為 止。本發(fā)明提供了一種turbo碼速率匹配的方法，包括以下步驟(a) 將信息分組送到碼率為1/r的turbo碼編碼器，產(chǎn)生系統(tǒng)比特流 和(r-l)個(gè)校驗(yàn)的比特流。當(dāng)碼率為是l/3時(shí)，校驗(yàn)比特流為2個(gè)，當(dāng)碼 率為1/5時(shí)，校驗(yàn)比特流為4個(gè)；(b )將turbo編碼器編出的系統(tǒng)比特流和(r-l)個(gè)校驗(yàn)的比特流分別 通過(guò)各自的子交織器，經(jīng)交織后，系統(tǒng)比特流放在循環(huán)緩沖器中的前面，校 驗(yàn)比特流交錯(cuò)地放在系統(tǒng)比特流后面，形成循環(huán)緩沖區(qū)；(c )從循環(huán)緩沖區(qū)中順序讀取每次HARQ傳輸所需的E個(gè)的碼字比特， 組成一個(gè)HARQ子包。以下以3GPP的1/3碼率為例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容作進(jìn)一步的說(shuō)明。 本發(fā)明提供了一種turbo碼速率匹配方法，包括以下步驟(a )將長(zhǎng)度為K的信息分組送到3GPP的1/3碼率turbo碼編碼器， 產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)比特流和第一、第二奇偶校驗(yàn)的比特流，因?yàn)榧由?2個(gè)尾比 特，所以每個(gè)比特流的長(zhǎng)度為K+4。(b) 對(duì)turbo編碼器編出的碼字進(jìn)行基于循環(huán)緩沖器的速率匹配，系 統(tǒng)比特流和第一、第二奇偶校驗(yàn)的比特流分別通過(guò)一個(gè)子交織器，這里的子 交織器取3GPPturbo速率匹配算法中的列數(shù)為32列的子交織器，所以子交 織器的行數(shù)，也就是每列的長(zhǎng)度為 〖+ 4f ，這j「，表示向上取整運(yùn)算，然后系統(tǒng)比特循環(huán)緩沖器前面，第一、第二奇偶校驗(yàn)的比特流交錯(cuò)地放 在系統(tǒng)比特流后面，最終形成一個(gè)一共96列的虛擬循環(huán)緩沖區(qū)。(c )從循環(huán)緩沖區(qū)中順序讀取每次HARQ傳輸所需的E個(gè)的碼字比特， 組成一個(gè)HARQ子包。特別地，每次HARQ子包的讀取位置由下面過(guò)程決定設(shè)前面n次HARQ字包的長(zhǎng)度為& /=0, 1……n-l,則當(dāng)前第n次開(kāi)始 讀取的比特位置是& = i ((C +闊。/oC腿)這里，/ 是虛擬緩沖器的行數(shù)(也就是子交織器的行數(shù))；C^表示虛擬 緩沖器的總列數(shù)；de/"是第一次傳輸時(shí)的偏移列數(shù)目。 其中G需進(jìn)一步由下式求得這_^「，表示向上取整運(yùn)算，G表示前面n次傳輸一共傳輸了對(duì)應(yīng)著"R 行xC列"的虛擬緩沖區(qū)的列數(shù)。叢具體地，對(duì)于3GPP的循環(huán)緩沖速率匹配算法，C,等于96;第一次傳輸 時(shí)的偏移列數(shù)de〃a取么所以如果當(dāng)前傳輸是第0次，即11=0,則可算得c。鄰卜0因此當(dāng)前的HARQ子包從第循環(huán)緩沖器的^ r"+"鈔(5"位置開(kāi)始讀取，即 從yt。 = i^2位置開(kāi)始讀取E。個(gè)比特，組成一個(gè)HARQ子包。； 如果當(dāng)前傳輸是第l次，即11=1,則可算得—《—「五。] 因此當(dāng)前的HARQ子包從第循環(huán)緩沖器的 A (1 &7 +"%夕6位置開(kāi)始讀取E,個(gè)比特，組成一個(gè)HARQ子包。；如果當(dāng)前傳輸是第2次，即11=2，則可算得:<formula>formula see original document page 11</formula>+因此當(dāng)前的HARQ子包從第循環(huán)緩沖器的 W f始讀耳又E2個(gè)比特，組成一個(gè)HARQ子包。 如此類推。<formula>formula see original document page 11</formula>+"鈔《位置開(kāi)當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù) 本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā) 明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種turbo碼速率匹配的方法，包括以下步驟(a)將信息分組送到碼率為1/r的turbo碼編碼器，產(chǎn)生系統(tǒng)比特流和(r-1)個(gè)校驗(yàn)的比特流；(b)將turbo編碼器編出的系統(tǒng)比特流和(r-1)個(gè)校驗(yàn)的比特流分別通過(guò)各自的子交織器，經(jīng)交織后，系統(tǒng)比特流放在循環(huán)緩沖器中的前面，校驗(yàn)比特流交錯(cuò)地放在系統(tǒng)比特流后面，形成循環(huán)緩沖區(qū)；(c)從循環(huán)緩沖區(qū)中順序讀取每次HARQ傳輸所需的E個(gè)的碼字比特，組成一個(gè)HARQ子包。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述每次HARQ子包的讀 取位置由依據(jù)以下原則決定設(shè)前面n次HARQ字包的長(zhǎng)度為A， (7=0， 1……n-1 )，則當(dāng)前的HARQ子包從第C^/"v^C,列開(kāi)始讀取，其中，R表示虛擬緩沖器的行數(shù)； 表示虛擬緩沖器的總列數(shù)；Je7&是第一次傳輸時(shí)的偏移列數(shù)目；G表示前 面n次傳輸一共傳輸了對(duì)應(yīng)著"R行x C列"的虛擬緩沖區(qū)的列數(shù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述6L進(jìn)一步由下式確1廠_定C =Z且。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于設(shè)前面n次HARQ字包的長(zhǎng)度為瓦(/=0， 1……n-1),當(dāng)前第n次開(kāi)始讀取的比特位置依據(jù)以下原則讀取<formula>formula see original document page 2</formula>其中，R表示虛擬緩沖器的行數(shù)；C表示虛擬緩沖器的總列數(shù)； 是第一次傳輸時(shí)的偏移列數(shù)目；CL表示前面n次傳輸一共傳輸了對(duì)應(yīng)著"R 行x C列"的虛擬緩沖區(qū)的列數(shù)。
5、 一種讀取碼字比特的方法，其特征在于從循環(huán)緩沖區(qū)中順序讀取 每次HARQ傳輸所需的E個(gè)的碼字比特，其中，當(dāng)前第n次開(kāi)始讀取的比特位置依據(jù)以下原則讀取<formula>formula see original document page 3</formula>其中，R表示虛擬緩沖器的行數(shù)；C表示虛擬緩沖器的總列數(shù)； 是第一次傳輸時(shí)的偏移列數(shù)目；G表示前面n次傳輸一共傳輸了對(duì)應(yīng)著"R 行x C列"的虛擬緩沖區(qū)的列數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了本發(fā)明提供了一種turbo碼速率匹配的方法，包括以下步驟(a)將信息分組送到碼率為1/r的turbo碼編碼器，產(chǎn)生系統(tǒng)比特流和(r-1)個(gè)校驗(yàn)的比特流；(b)將turbo編碼器編出的系統(tǒng)比特流和(r-1)個(gè)校驗(yàn)的比特流分別通過(guò)各自的子交織器，經(jīng)交織后，系統(tǒng)比特流放在循環(huán)緩沖器中的前面，校驗(yàn)比特流交錯(cuò)地放在系統(tǒng)比特流后面，形成循環(huán)緩沖區(qū)；(c)從循環(huán)緩沖區(qū)中順序讀取每次HARQ傳輸所需的E個(gè)的碼字比特，組成一個(gè)HARQ子包。采用本發(fā)明的方法，完全實(shí)現(xiàn)Turbo碼的正交重傳，而且不用定義冗余版本號(hào)，可以節(jié)省信令開(kāi)銷。
文檔編號(hào)H04L1/00GK101159513SQ20071016575
公開(kāi)日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者俊 徐, 袁志鋒 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司