專利名稱：Lte上行控制信息的統(tǒng)一編碼方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LTE上行控制信息的統(tǒng)一編碼方法及系統(tǒng)，屬于長期演進(Long Term Evolution, LTE)信道編碼技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
UE ^M ^ ^iJ] Min MM (Universal Mobile Telecommunications System, UMTS)的長期演進項目，是目前最具影響力的超3G(Bey0nd 3G，B3G)系統(tǒng)，能提供更高的數(shù)據(jù)速率、更低的延遲以及更大的系統(tǒng)容量和覆蓋范圍。LTE的上行鏈路采用了單載波頻分多址(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA)作為物理層的基本傳輸技術(shù)。SC-FDMA將傳輸帶寬分成多個并行的正交子載波，使用循環(huán)前綴(Cyclic Prefix, CP)來保持子載波在頻率選擇性信道中的正交性。根據(jù)持續(xù)時間的不同，CP可分為常規(guī)CP和擴展CP兩種類型?；赟C-FDMA傳輸技術(shù)，LTE從時域和頻域兩個維度來定義上行傳輸資源從時域上來說，最大的單位是10 毫秒(ms)的無線幀，每個無線幀分成10個Ims的子幀，每個子幀又分成2個時隙(slot)， 每個時隙在常規(guī)CP下包含7個SC-FDMA符號，在擴展CP下只包含6個SC-FDMA符號；從頻域上來說則以12個子載波為一個單元。LTE上行鏈路的時頻結(jié)構(gòu)可以用資源塊(Resource Block, RB)來描述，一個RB是指1個時隙中的12個子載波，RB可以繼續(xù)分割成資源粒子 (Resource Element, RE)，1個RE是一個SC-FDMA符號時間內(nèi)的一個子載波。LTE上行鏈路的基本時頻資源結(jié)構(gòu)如圖1所示。LTE的上行控制信息(Uplink Control Information, UCI)包括對下行數(shù)據(jù)包的 HARQ 應(yīng)答(ACK/NACK)、信道質(zhì)量指示(Channel Quality Indicator, CQI)和調(diào)度請求Scheduling Request, SR)，此外還包括用于下行鏈路傳輸?shù)闹戎甘?Rank Indicator, RI)、預(yù)編碼矩陣指示(Precoding Matrix Indicator, PMI)等與ΜΙΜΟ相關(guān)的反饋信息。UCI 主要在物理上行控制信道(Physical Uplink Control Channel,PUCCH)上傳輸。LTE采用了頻率分集的方式傳輸PUCCH 第1個時隙在系統(tǒng)帶寬邊緣的一個RB內(nèi)傳送， 第2個時隙則在系統(tǒng)帶寬相反邊緣的另一個RB內(nèi)傳送，兩個RB —起稱為一個PUCCH域，如圖2所示。根據(jù)傳輸?shù)目刂菩畔⒌姆N類，PUCCH分成7種格式格式1只傳送SR ；格式Ia 傳送1比特ACK/NACK ；格式Ib傳送2比特ACK/NACK ；格式2只傳送CQI (20個編碼比特)； 格式加傳送CQI和1比特ACK/NACK Q0+1個編碼比特)；格式?jīng)a傳送CQI和2比特ACK/ NACK (20+2個編碼比特)。UCI 有時也會在物理上行共享信道(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH) 上傳輸。由于一個用戶設(shè)備(User Equipment, UE)不能在同一個子幀內(nèi)同時傳輸PUCCH和 PUSCH。因此，當一個子幀已用于傳輸PUSCH時，不能再利用PUCCH傳輸控制信息。此時， CQI、ACK/NACK等控制信息必須與數(shù)據(jù)復(fù)用后在PUSCH上傳輸。上行控制信息(UCI)包括CQI、HARQ應(yīng)答、SR和RI等。HARQ應(yīng)答從高層獲得，包含1個或2個比特，每個肯定應(yīng)答(ACK)編碼成比特“1”，每個否定應(yīng)答編碼成比特“0”;SR和RI等也編碼成1個或2個比特；CQI則需要編碼成20或32個碼字比特。UCI的CQI有三種格式，分別用于寬帶報告、高層配置的子帶報告和UE選擇的子帶報告。UE需先檢測物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel,PDSCH)中的CQI后再報告給基站，因此不同的PDSCH傳輸模式下CQI的格式不同。每一種CQI格式均包含多個域，將各個域的比特寬度相加即得到CQI比特的數(shù)目。UCI在PUCCH上傳輸時采用一個00，A)分組碼進行編碼，在PUSCH中傳輸時則根據(jù)CQI比特的數(shù)目分別采用(32，0)分組碼和咬尾卷積碼(Tail-Biting Convolutional Code, TBCC)進行信道編碼。可以看出，根據(jù)UCI傳輸?shù)男诺酪约皞鬏數(shù)谋忍財?shù)目，用戶設(shè)備需要在三個編碼方法之間進行選擇，而不同的編碼方案也對應(yīng)不同的譯碼方案，所以基站接收機也需要選擇相應(yīng)的譯碼方案進行譯碼，系統(tǒng)的復(fù)雜度較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種LTE上行控制信息的統(tǒng)一編碼方法及系統(tǒng)，該方法用統(tǒng)一的編碼方法代替O0，A)分組碼、(32，0)分組碼以及TBCC碼，通過一個碼率為1/5的基本TBCC的兩級穿孔來代替原LTE三種信道編碼，避免了用戶端在多種編碼方法之間的選擇，基站端因此只需要TBCC譯碼方案，不需要選擇，簡化了系統(tǒng)的編/譯碼結(jié)構(gòu)，并且其性能接近或好于LTE分組碼，降低了譯碼復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)的性能。本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案一種LTE上行控制信息的統(tǒng)一編碼方法，該方法通過一個碼率為1/5的TBCC的兩級穿孔來完成上行控制信息在不同長度下的信道編碼，具體包括如下步驟第一級穿孔步驟，使用TBCC生成器對上行控制信息進行編碼；所述使用生成器的個數(shù)按如下方法確定 對TBCC碼進行編碼時，使用的生成器為LTE卷積碼的三個生成器；對分組碼進行編碼時， 當對00，Α)分組碼進行編碼時，TBCC碼編碼后的比特數(shù)為大于等于20的最小整數(shù)；當對 (32，0)分組碼進行編碼時，TBCC碼編碼后的比特數(shù)為大于等于32的最小整數(shù)，根據(jù)TBCC 碼編碼后的比特數(shù)的取值確定生成器的個數(shù)；第二級穿孔步驟，當對TBCC碼進行第二級穿孔時，保留第一級穿孔步驟中所述的所有的TBCC碼編碼后的比特數(shù)；當對分組碼進行第二級穿孔時，第一級穿孔步驟中所述編碼比特的一部分需要刪除，刪除的比特數(shù)由下式確定 當TBCC碼編碼后的比特數(shù)大于20時，刪除的比特數(shù)為TBCC碼編碼后的比特數(shù)減去20 ；當 TBCC碼編碼后的比特數(shù)大于32時，刪除的比特數(shù)為TBCC碼編碼后的比特數(shù)減去32。一種LTE上行控制信息的統(tǒng)一編碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過一個碼率為1/5的TBCC的兩級穿孔來完成上行控制信息在不同長度下的信道編碼，具體包括第一級穿孔模塊，用于使用TBCC生成器對上行控制信息進行編碼；所述使用生成器的個數(shù)按如下方法確定對 TBCC碼進行編碼時，使用的生成器為LTE卷積碼的三個生成器；對分組碼進行編碼時，當對 (20, Α)分組碼進行編碼時，TBCC碼編碼后的比特數(shù)為大于等于20的最小整數(shù)；當對(32， 0)分組碼進行編碼時，TBCC碼編碼后的比特數(shù)為大于等于32的最小整數(shù)，根據(jù)TBCC碼編碼后的比特數(shù)的取值確定生成器的個數(shù)；第二級穿孔模塊，用于當對TBCC碼進行第二級穿孔時，保留第一級穿孔步驟中所述的所有的TBCC碼編碼后的比特數(shù)；當對分組碼進行第二級穿孔時，第一級穿孔步驟中所述編碼比特的一部分需要刪除，刪除的比特數(shù)由下式確定 當TBCC碼編碼后的比特數(shù)大于20時，刪除的比特數(shù)為TBCC碼編碼后的比特數(shù)減去20 ；當TBCC碼編碼后的比特數(shù)大于32時，刪除的比特數(shù)為TBCC碼編碼后的比特數(shù)減去32。相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1)本發(fā)明提出的碼率1/5基本TBCC中的三個生成器與LTE的TBCC相同，因此可以保持與LTE的后向兼容性。2)從性能方面來說，兩級穿孔TBCC方案的誤幀率(Frame Error Rate,FER)性能接近或好于LTE分組碼，而且譯碼復(fù)雜度低得多。3)提出的兩級穿孔TBCC方案可以用一種統(tǒng)一的方法對PUCCH和PUSCH上的UCI 進行編/譯碼，避免了用戶端和基站端在多種編碼和譯碼方法之間進行選擇，簡化了系統(tǒng)的編/譯碼結(jié)構(gòu)。


圖1為LTE上行鏈路的基本時頻資源結(jié)構(gòu)；圖2為PUCCH上行控制結(jié)構(gòu)；圖3為LTE標準中的R = 1/3卷積碼；圖4為兩級穿孔TBCC方案；圖5 (a) 圖5 (g)碼長為20的兩級穿孔TBCC和LTE分組碼在UCI為7到13比特下的FER性能；圖6 (a) 圖6 (e)碼長為32的兩級穿孔TBCC和LTE分組碼在UCI為7到11比特下的FER性能；圖7碼長為20的兩級穿孔TBCC和分組碼的譯碼復(fù)雜度比較圖8碼長為32的兩級穿孔TBCC和分組碼的譯碼復(fù)雜度比較圖9為00，A)分組碼的基序列；圖10為(32，0)分組碼的基序列；圖11為兩級穿孔TBCC在碼長為20時的穿孔圖樣；圖12為兩級穿孔TBCC在碼長為32時的穿孔圖樣；圖13為歸一化QPSK星座圖；圖14為碼長為20的LTE分組碼和兩級穿孔TBCC在FER = 10-4時的性能；圖15為碼長為32的LTE分組碼和兩級穿孔TBCC在FER = 10-4時的性能。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。本發(fā)明提供了一種LTE上行控制信息的統(tǒng)一編碼方法，該方法使用的碼率為1/5 的基本TBCC的其中三個生成器與LTE的卷積碼相同，以保證與LTE原編碼方案兼容，具體包括兩級穿孔步驟。第一級穿孔中，在碼率為1/5的基本TBCC生成器中，選擇幾個或全部的生成器進行可變速率的TBCC編碼。選擇了與原LTE的卷積碼相同的三個生成器時，與LTE 原TBCC編碼一致；代替LTE原分組碼時，根據(jù)UCI具體的比特數(shù)目，選擇生成器的個數(shù)，從而到不同編碼速率的TBCC，選擇生成器的個數(shù)要滿足不同情況下的UCI通過TBCC編碼后得到的比特數(shù)為大于/等于20 (代替00，A)分組碼時)或32 (代替(32，0)分組碼時)的最小整數(shù)，盡量使得第二級刪除碼字的比特最少。第二級穿孔中，對第一級穿孔后輸出的碼字比特進行刪除，得到原LTE規(guī)定的碼字比特長度。代替LTE原TBCC碼時，刪除比特數(shù)目為零，代替LTE原分組碼時，為了得到長度為20或32的碼字，刪除超出所需碼長的比特，第二級穿孔中采用了兩種方法第一種方法是對編碼比特進行均勻穿孔；第二種方法是利用 LTE TBCC速率匹配(Rate Matching, RM)中的循環(huán)緩存器，從末尾開始刪除最后一個生成器輸出流中的比特，即循環(huán)刪除。第一級和第二級穿孔中所使用的生成器和穿孔圖樣是通過搜索得到的，計算出所有可能的穿孔圖樣下的譯碼錯誤概率，選擇使錯誤性能最好的穿孔圖樣。本發(fā)明通過一個碼率為1/5的基本TBCC的兩級穿孔來完成UCI在不同長度下的信道編碼，碼率為1/5的基本TBCC的其中三個生成器與LTE的卷積碼相同，能夠保持與LTE 的后向兼容性代替LTE原TBCC碼時，在第一級穿孔中選擇原LTE卷積碼的三個生成器，第二級中不用刪除碼字；代替LTE原分組碼時，在第一級穿孔中，根據(jù)UCI的比特數(shù)選擇TBCC 生成器的個數(shù)，進行TBCC編碼，在第二級穿孔中，刪除第一級編碼后多余的比特，得到碼長為20或32的碼字。TBCC碼的接收機可以采用高效的(Wrap Around Viterbi Algorithm, WAVA)進行譯碼，復(fù)雜度比分組碼的最大似然(Maximum Likelihood,ML)譯碼低得多，因此從性能和復(fù)雜度兩方面獲得了接近甚至好于LTE原編碼方案的性能，且降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。因此，UCI在不同長度下都可采用如上兩級穿孔TBCC方案統(tǒng)一進行編碼，不需要在00， A)分組碼、(32，0)分組碼和率1/3TBCC之間進行選擇?；径艘仓恍鑼BCC碼進行WAVA 譯碼，比原LTE分組碼ML譯碼復(fù)雜度低得多。實施例下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的方法加以詳細說明。1. LTE原編碼方法UCI在PUCCH上傳輸時采用一個00，A)分組碼進行編碼。LTE的QO，A)分組碼的碼字是13個基序列的線性組合，這13個基序列記為(Mi- Mia, Miil2)，如圖9所示。 編碼前的碼字比特記為E^a1, ει2，.. .，aA_i，編碼得到的比特記為Ivb^b2. . .，Iv1，其中B = 20為碼字比特數(shù)目，每個碼字比特由下式計算得到
權(quán)利要求
1.一種LTE上行控制信息的統(tǒng)一編碼方法，其特征在于，通過一個碼率為1/5的TBCC 的兩級穿孔來完成上行控制信息在不同長度下的信道編碼，具體包括如下步驟第一級穿孔步驟，使用TBCC生成器對上行控制信息進行編碼；所述使用生成器的個數(shù)按如下方法確定對TBCC碼進行編碼時，使用的生成器為LTE卷積碼的三個生成器；對分組碼進行編碼時，分兩種情況，當對00，A)分組碼進行編碼時，TBCC碼編碼后的比特數(shù)為大于等于20的最小整數(shù)，當對(32，0)分組碼進行編碼時，TBCC碼編碼后的比特數(shù)為大于等于32的最小整數(shù)，根據(jù)TBCC碼編碼后的比特數(shù)的取值確定生成器的個數(shù)；第二級穿孔步驟，當對TBCC碼進行第二級穿孔時，保留第一級穿孔步驟中所述的所有的TBCC碼編碼后的比特數(shù)；當對分組碼進行第二級穿孔時，第一級穿孔步驟中所述編碼比特的一部分需要刪除，刪除的比特數(shù)由下式確定當TBCC碼編碼后的比特數(shù)大于20時，刪除的比特數(shù)為TBCC碼編碼后的比特數(shù)減去20 ；當TBCC碼編碼后的比特數(shù)大于32時，刪除的比特數(shù)為TBCC碼編碼后的比特數(shù)減去32。
2.—種LTE上行控制信息的統(tǒng)一編碼系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)通過一個碼率為1/5的 TBCC的兩級穿孔來完成上行控制信息在不同長度下的信道編碼，具體包括第一級穿孔模塊，用于使用TBCC生成器對上行控制信息進行編碼；所述使用生成器的個數(shù)按如下方法確定對TBCC碼進行編碼時，使用的生成器為LTE卷積碼的三個生成器； 對分組碼進行編碼時，當對O0，A)分組碼進行編碼時，TBCC碼編碼后的比特數(shù)為大于等于 20的最小整數(shù)；當對(32，0)分組碼進行編碼時，TBCC碼編碼后的比特數(shù)為大于等于32的最小整數(shù)，根據(jù)TBCC碼編碼后的比特數(shù)的取值確定生成器的個數(shù)；第二級穿孔模塊，用于當對TBCC碼進行第二級穿孔時，保留第一級穿孔步驟中所述的所有的TBCC碼編碼后的比特數(shù)；當對分組碼進行第二級穿孔時，第一級穿孔步驟中所述編碼比特的一部分需要刪除，刪除的比特數(shù)由下式確定當TBCC碼編碼后的比特數(shù)大于20 時，刪除的比特數(shù)為TBCC碼編碼后的比特數(shù)減去20 ；當TBCC碼編碼后的比特數(shù)大于32時， 刪除的比特數(shù)為TBCC碼編碼后的比特數(shù)減去32。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LTE上行控制信息的統(tǒng)一編碼方法及系統(tǒng)，屬于長期演進信道編碼技術(shù)領(lǐng)域。該方法通過一個碼率為1/5的基本TBCC的兩級穿孔來完成UCI在不同長度下的信道編碼。第一級選擇生成器，第二級刪除多余的碼字比特代替LTE分組碼時，可以根據(jù)UCI的大小，按照確定的穿孔圖樣來選擇第一級所需要的生成器，以及第二級刪除比特的個數(shù)和位置，得到碼長為20或32的碼字。代替LTE的TBCC碼時，在第一級中選擇原LTE的3個生成器即可，第二級不刪除碼字。本發(fā)明可以用一種統(tǒng)一的方法對PUCCH和PUSCH上的UCI進行編/譯碼，避免了用戶端和基站端在多種編碼和譯碼方法之間的選擇，簡化了系統(tǒng)的編/譯碼結(jié)構(gòu)。
文檔編號H04L1/00GK102299770SQ20111026366
公開日2011年12月28日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者張倩, 楊維, 樊婷婷, 許昌龍, 陽振華 申請人:北京交通大學