CN100547943C - 一种数据流恢复的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种从复合数据流中恢复多个单独数据流的方法和处理器，通过以下步骤形成所述复合数据流，即，相对于所述单独数据流自身对所述单独数据流进行第一比特重排，组合所述单独数据流，并对组合的单独数据流进行第二比特重排以形成所述复合数据流。将所述处理器布置为：对于所述复合数据流中的当前比特位置，执行以下步骤：(a)应用第二比特重排的逆；(b)识别当前比特属于哪个单独数据流；(c)将当前比特存储在分配给识别的单独数据流的存储器空间中，其中，根据第一比特重排，当前比特被定位于该存储器空间内；和对复合数据流中的每个比特位置执行步骤(a)至(c)。

Description

一种数据流恢复的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种数据恢复方法和处理器。更具体地讲，本发明涉及一种在接收机恢复由发射机所交织和发送的数据的方法。

背景技术

为了改进传输链的性能，无线通信系统采用比特重排技术，比特重排技术也称为交织。如果接收的信号受差错符号序列或突发脉冲影响，则交织机制的使用将在整个接收的数据流中分散这些差错，从而使得接收机更容易地成功恢复发送的信息。在接收机，需要根据比特的初始顺序重新安排这些比特，以使可正确地执行数据的进一步处理。

在交织机制中，在发射机，根据排列(permutation)γ对将发送的比特序列x₁，x₂，...，x_N进行交织/重排，从而发送序列x_γ(1)，x_γ(2)，...x_γ(N)。在接收机，首先需要估计交织之后的发送符号序列。一旦已获得该序列就需要去除由发射机引入的排列。为了对交织的接收序列重排并获得发送信息的序列估计

需要将完整的序列存储在存储器中。

提供多媒体服务的通信系统需要能够组合/复用来自不同服务源的数据流(例如，一个可能的源可与语音信号相关联，第二源可对应于包数据)。接收机然后需要分离这些不同的数据流，从而可充分地处理这些不同的数据流。

在传统的通用移动通信系统(UMTS)中，为了使用若干物理信道(PhCH)发送不同传输信道(TrCH)的信息数据流，发射机对这些信息数据流进行编码，并将它们组合在一起。为了发送不同类型的信息，可使用不同的传输信道。

在将所有的TrCH组合/复用在一起之前，每个TrCH的信息首先关于其自身而被交织。当已对TrCH进行复用时，可将DTX(非连续发射)比特添加到复用的数据流中。当来自TrCH组合的比特的数量少于在用于传输的物理信道(PhCH)中可使用的比特的数量时，将DTX比特添加到将发送的数据流中。为了减小对系统中其他用户的干扰水平，发射机以零功率发送这些比特。因此，它们不向接收机提供任何关于发送数据的有用信息，并且可从处理链中去除它们。然后根据使用特定排列的第二交织对复用的数据进行交织。

接收机必须能够从数据流中去除交织和分离DTX两个级。

传统的接收机如下工作：

步骤1

接收发射机发送的比特序列的估计并将其存储在缓冲器中。

步骤2

通过使用存储在缓冲器中的值可去除由排列引入的比特重排的影响。发送序列u(1)，u(2)，...，u(P)的估计的结果序列

被存储在缓冲器中。应该指出，该缓冲器需要是不同于在第一步骤中使用的缓冲器，并且该缓冲器将包含由发射机发送的DTX比特的接收版本。

步骤3

接收机然后必须依次处理与每个传输信道对应的数据。接收机首先将通过在步骤2中定义的缓冲器中与第一TrCH对应的部分，并将去除由发射机引入的比特重排。然后将每个TrCH的重排的比特存储在第三存储器缓冲器中。在该处理阶段期间去除DTX比特。应该指出，该最后的缓冲器需要足够大以便能存储覆盖全部TTI的不同帧的不同传输信道的接收的数据流。还应该指出，在不同的TrCH之间共享该第三存储器缓冲器。需要在每一接收的帧(即，在UNRS系统中每10ms)重复该过程。

当使用上述多交织方案时，传统接收机需要分离的存储器空间用于比特重排的每个阶段。这样，存储器非常密集。在US 6624767和WO 02/30000中公开了传统接收机，诸如这些接收机，即，那些需要分离的存储器用于每个阶段的接收机。

发明内容

本发明的一目的在于减小多交织方案所需的存储器空间的量。

根据本发明的第一方面，提供一种从复合数据流中恢复多个单独数据流的方法，通过以下步骤形成所述复合数据流，即，相对于单独数据流自身对所述单独数据流进行第一比特重排，组合所述单独数据流，并对组合的单独数据流进行第二比特重排以形成所述复合数据流，所述方法包括：

对于所述复合数据流中的当前比特位置，执行以下步骤：

(a)应用第二比特重排的逆；

(b)识别当前比特属于哪个单独数据流；

(c)将当前比特存储在分配给识别的单独数据流的存储器空间中，其中，根据第一比特重排，当前比特被定位于该存储器空间内；和

对复合数据流中的每个比特位置执行步骤(a)至(c)。

本发明的优点在于需要单个存储器空间来执行多阶段的比特重排。

该方法还可包括在第一比特重排之前将第一DTX比特添加到所述数据流中的步骤。然后在步骤(b)和(c)之间可从所述数据流中去除第一DTX比特。

在组合所述单独数据流之后，可将第二DTX比特添加到所述数据流中。然后在步骤(b)和(c)之间可从所述数据流中去除第二DTX比特。

根据本发明的第二方面，提供一种用于从复合数据流中恢复多个单独数据流的处理器，通过以下步骤形成所述复合数据流，即，相对于单独数据流自身对所述单独数据流进行第一比特重排，组合所述单独数据流，并对组合的单独数据流进行第二比特重排以形成所述复合数据流，所述处理器被布置为：

对于所述复合数据流中的当前比特位置，执行以下步骤：

(a)应用第二比特重排的逆；

(b)识别当前比特属于哪个单独数据流；

(c)将当前比特存储在分配给识别的单独数据流的存储器空间中，其中，根据第一比特重排，当前比特被定位于该存储器空间内；和

对复合数据流中的每个比特位置执行步骤(a)至(c)。

本发明还可包括一种包括如上所定义的处理器的接收机。

附图说明

现在将参照附图描述根据本发明的处理器和处理的一个示例，在附图中：

图1显示发射机中的数据处理；

图2更详细地显示发射机中的数据处理；

图3是接收机的部件的示意；

图4显示接收机中的存储器的组织；

图5显示第一DTX比特的插入；

图6图形地显示在接收机中使用的算法；

图7是接收机中的处理的示意。

具体实施方式

图1描述了在UMTS标准中由基站(或节点B)执行的不同的信号格式化阶段。为了使用若干物理信道(PhCH)发送若干不同传输信道(TrCH)1，2，...，M的信息数据流，对这些信息数据流进行编码，并将它们组合在一起。为了发送不同类型的信息，可使用不同的传输信道。

在将所有的TrCH复用在一起之前，每个TrCH中将发送的数据经过若干步骤。在步骤11，将CRC(循环冗余校验)附到每个信道中的数据比特。在步骤12，TrBk级联/码块分割发生。信道编码和速率匹配分别发生在步骤13和14。在步骤15，可将第一DTX比特添加到数据中；以下将更详细解释该步骤。然后在步骤16，在每个TrCH中对数据进行交织，在步骤17，将该数据分割成多个无线帧。

在步骤19的第二DTX比特插入之前，在步骤18，组合/复用来自每个TrCH 1，2，...的数据。然后在步骤20，将数据分割到若干物理信道。在步骤22将这些数据映射到物理信道上之前，在步骤21，对这些数据进行交织。然后在PhCH 3和4上发送这些数据。

对不同的TrCH，独立地执行直到包括“无线帧分割”17的处理阶段。执行这些处理阶段的速率可根据不同的传输信道而不同。例如，在UMTS中，根据正传送的信息类型，可以每10、20、40或80ms重复这些处理。处理不同TrCH的信息的速率称为传输时间间隔(TTI)。规律地(每10ms帧)执行从包括“TrCH复用”18开始的处理阶段，这些处理阶段对来自所有TrCH的汇集的数据流操作。

从图1可看出，信号格式化包括“第1交织”(步骤16)和“第2交织”(步骤21)这两个比特重排阶段以及处理阶段“TrCH复用”(步骤18)，“TrCH复用”(步骤18)旨在将来自不同TrCH的编码的数据元素组合成单个数据流。在接收机端，需要执行比特重排和组合阶段的逆。通过对接收数据解交织，去除比特重排。为了从组合的数据流中分离地恢复与每个TrCH相关联的数据，需要解复用阶段。

图2更详细地显示了对将发送的信号执行的不同的交织和TrCH复用阶段。作为示例，已分别选择具有10ms和40ms TTI的两个TrCH。为了更加清晰，假设在单个物理信道上发送数据序列，结果省略了“物理信道分割”阶段20，尽管可使用多个PhCH。

对于TrCH i(i＝信道索引)，数据30包括N个比特，即hi(1)，hi(2)，...，hi(Ni)，其中h为数据比特。将这些数据交织成若干帧31(步骤16)，每帧包括K个比特。交织的帧31包含以下数据：

对于第一传输信道的第三帧，q1(3)，q1(7)，...，q1(K1+2)。

在步骤18中，将来自每个TrCH的帧复用在一起。在TrCH复用阶段18之后，在步骤19中可添加第二DTX比特35。当来自TrCH组合的比特的数量少于在PhCH中可使用的比特的数量时，将这些比特添加到将发送的数据流中。作为结果而生成的数据流32表示为：

u(1)，u(2)，...，u(P)

P等于在物理信道上发送的比特的数量。第二DTX比特可包括在所述数据流中：

$\underset{i}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}K\left(i\right)\≤P$

其中，M为被复用的TrCH的总数。K(i)对应于在物理信道上在一帧期间发送的来自索引为i的传输信道的比特的数量。

在步骤21中，在第二交织阶段，将排列T应用于数据序列。T为从整数空间{1，...，P}到整数空间{1，...，P}进行运算的双射函数，(它的逆表示为T^-1)。在PhCH上发送作为结果而生成的序列33：v(1)，v(2)，...，v(P)。

图3示意性地显示了在UMTS中使用的接收机100的部件。天线110接收由发射机发送的交织的数据(v(1)，v(2)，...，v(P))，天线110连接至RF滤波器101。使用由局部振荡器(LO)103和混频器102提供的频率基准将来自RF滤波器101的电信号转换为基带信号。然后使用基带(BB)滤波器104和模数转换器(ADC)105将作为结果而生成的模拟信号转换为数字信号。解调块106包括耙式(rake)接收机107、解交织单元108和信道解码/CRC校验单元109。将数字信号传递到耙式接收机107。然后将来自耙式接收机107的软判决传递到模块108，模块108包含被布置为如以上所定义地那样操作的处理器。模块108对从发射机接收的交织信号解交织。然后将该信号传递到模块109，模块109对每个传输信道进行解码，并完成CRC校验。

现在将关于数据的帧的接收描述由接收机100的模块8执行的处理。

步骤1

对于在PhCH上发送的数据的第k接收估计 $\hat{v}\left(k\right)(1<=k<=P),$ 计算当前比特位置的逆排列T^-1(k)。由于这些计算将对每帧是相同的，所以存储这些计算，而不是即时产生这些计算。此外，当接收到接收的数据估计时，可逐个地处理接收的数据估计，而不是存储它们，直到接收到完整的帧。

步骤2

然后执行以下计算以识别当前的数据估计属于哪个传输信道：

TrCHIndex＝1

LastTrCHPosition＝K(1)

ttiMemoryOffset＝T^-1{k)

while(TrCHIndex＜＝M)and(T^-1(k)＞lastTrCHPosition)

    TrCHIndex＝TrCHIndex+1

    ttiMemoryOffset＝ttiMemoryOffset-lastTrCHPosition

    LastTrCHPosition＝lastTrChPosition+K(TrCHIndex)

end

在结束该计算时，可确定正处理的数据估计是否为第二DTX比特。如果T^-1(k)＞lastTrCHPosition，则当前的数据估计为第二DTX比特。在这种情况下，丢弃该采样，并且不对它执行进一步的处理。应该指出，在将这些采样存储在存储器中之前丢弃这些采样。因此，那些第二DTX比特的存在不增加接收机的存储器要求。如果正处理的采样不对应于第二DTX比特，则需要存储该采样。

步骤3

通过使用在步骤2期间执行的计算，可知道，正处理的采样属于索引等于TrCHIndex的TrCH。因此，在步骤2中执行的计算允许同时去除由第二交织阶段引入的比特重排、对第二DTX比特的识别和丢弃以及对采样属于哪个传输信道的识别。一旦已识别当前采样的传输信道身份，就将该采样存储在分配给特定传输信道的存储器空间中。应该指出，该存储器空间将与在传统接收机中第三操作使用的存储器的大小相同。该存储器空间称为TTI存储器。

采样位于分配给特定TrCH的存储器空间内的位置适于正由通信系统使用的特定第一交织方案。例如，在第一比特重排阶段基于块交织算法的UMTS中，可使属于同一无线帧的采样处于连续的空间中。例如，对于TrCHi，将来自第一帧的比特放在索引从1到K(i)的位置中，来自第二帧的采样将位于位置K(i)+1至2＊K(i)中，等等。

图4示出了通过在UMTS中定义的第一交织阶段对具有40msTTI的TrCH执行的比特重排，并描述了在用于将数据存储在TTI存储器40中的接收机100中的一个可能的布置。如上所述，将数据30交织成若干帧，如图4中所示的31a、31b、31c和31d。然后将这些帧发送到接收机100(用虚线示出)。将来自每帧的比特存储在TTI存储器40中的特定位置40a、40b、40c和40d。应该指出，这仅是若干可能的存储器组织中的一种。例如，可设计下述TTI缓冲器的存储器布置，所述布置将考虑任何由发射机引入的列间(inter-column)排列的。

然后，当从TTI存储器读取数据采样以用于进一步处理(例如在UMTS中进行速率匹配)时，将去除第一比特重排阶段的影响。

可对该系统进行扩展以有效地处理在进行第一交织处理过程中的变化。例如，在UMTS中，在第一交织阶段期间还可引入DTX比特。称为第一DTX比特插入的该处理阶段允许控制将在整个TTI上插入的DTX比特的数量。在图5中描绘了第一DTX比特插入。

图5中类似的标号对应于图2中的标号。对每个TrCH插入的第一DTX比特41和42的数量可根据每帧而改变。与TrCH i相关联的整个TTI上的比特的总数等于N(i)。将在特定帧f期间由TrCH i发送的不包括第一DTX比特的比特的数量等于K(i，f)。在TrCH i的数据流中在帧f中引入的第一DTX比特的数量等于：

该数量将表示为D(i，f)

与对第二DTX比特35进行的处理类似，本发明允许在任何需要存储第一DTX比特41和42之前丢弃第一DTX比特41和42。当以格式化的数据流表示第一DTX比特41和42时，可如下修改本发明的步骤2：

步骤2

TrCHIndex＝1

LastTrCHPosition＝K(1，f)

LastTrChPositionWithDtx＝K(1，f)+D(1，f)

ttiMemoryOffset＝T^-1(k)

while(TrCHIndex＜＝M)and(T^-1(k)＞lastTrCHPositionWithDtx)

     TrCHIndex＝TrCHIndex+1

     ttiMemoryOffset＝ttiMemoryOffset-lastTrCHpositionwithDTx

     LastTrCHPosition＝lastTrChPosition

                       +K(TrCHIndex，f}

                       +D{TrCHIndex-1，f)

LastTrChPositionWithDtx＝lastTrChPositionWithDtx

                       +K(TrChIndex，f)

                       +D(TrChIndex，f)

end

if(T^-1(k)＞lastTrCHPositionwithDtx)

      discard 2^nd DTX sample

else

     if(T^-1(k)＞LastTrCHPosition)

           discard 1^st DTX sample

     end

end

在图6中图形地显示了该算法。在步骤60，初始化用于所述计算的变量。这些变量包括将首先测试的传输信道的索引以及用于该特定TrCH的最后接收的比特(这包括第一DTX比特)在帧中的位置和用于该TrCH的最后有用的比特(这不包括第一DTX比特)的位置。还初始化TTI存储器中将写入当前比特的位置(除非随后发现该比特为DTX比特)。步骤61检查：(1)当前比特不属于正测试的TrCH；和(2)当前TrCH不是将测试的最后的TrCH。如果两个条件正确，则在步骤62更新不同的变量，从而可测试下一TrCH。还更新关于当前比特的TTI存储器位置。

如果这两个条件中的至少一个是错误的，则执行步骤63的计算以决定当前采样是否为第二DTX比特。如果发现当前采样为第二DTX比特，则丢弃该比特，而不将其写入存储器中。然而，如果该比特不是第二DTX比特，则执行步骤64的计算以决定该比特是否为第一DTX比特。如果发现该比特为第一DTX比特，则丢弃当前比特，而不将其写入存储器中。然而，如果该比特不是第一DTX比特，则将该比特写入TTI存储器中。变量TrCHIndex的值表示该比特属于哪个TrCH。变量ttiMemoryOffset表示当前比特在分配给编号为TrCHIndex的TrCH的TTI存储器的部分中的位置。

图7显示了上述处理的概括图。在200，计算逆排列T^-1(k)，该步骤对应于上述步骤1。在201，接收机识别当前采样属于哪个TrCH，并且它还识别任何第一和第二DTX比特。分别在203和202中丢弃第一和第二DTX比特。201、202和203对应于上述步骤2。

在204，将每个数据采样写入TTI存储器40。如在205示意性地显示的那样，将与每个TrCH对应的数据存储在TTI存储器中的特定位置。然后在206可读取存储在TTI存储器中的信息，这将如上所述的那样实现去除第一比特重排阶段。

Claims (4)

1、一种从复合数据流中恢复多个单独数据流的方法，已通过以下步骤形成所述复合数据流，即，将第一非连续发射(DTX)比特添加到单独数据流中，相对于所述单独数据流自身对所述单独数据流进行第一比特重排，组合所述单独数据流，并对组合的单独数据流进行第二比特重排以形成复合数据流，所述方法包括：

(a)接收所述复合数据流中的当前比特位置；

(b)应用第二比特重排的逆，识别当前比特是否为第二非连续发射(DTX)比特，以及如果该当前比特是第二非连续发射(DTX)比特，则丢弃该当前比特；

(c)如果该当前比特不是第二非连续发射(DTX)比特，应用第二比特重排的逆，识别当前比特是否是第一非连续发射(DTX)比特，以及如果该当前比特是第一非连续发射(DTX)比特，则丢弃该当前比特；

(d)如果该当前比特不是第一非连续发射(DTX)比特，将当前比特存储在分配给识别的单独数据流的存储器空间中，其中，根据第一比特重排，当前比特被定位于该存储器空间内；和

对复合数据流中的每个比特位置执行步骤(a)至(d)。

2、根据权利要求1所述的方法，其中，在组合所述单独数据流之后，将第二非连续发射DTX比特添加到所述数据流中。

3、根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：在步骤(b)和(c)之间从所述数据流中去除第二非连续发射DTX比特。

4、一种用于从复合数据流中恢复多个单独数据流的处理器，用于处理所述复合数据流中当前比特位置，所述复合数据流已通过以下步骤形成，即，将第一非连续发射(DTX)比特添加到单独数据流中，相对于所述单独数据流自身对所述单独数据流进行第一比特重排，组合所述单独数据流，并对组合的单独数据流进行第二比特重排以形成复合数据流，所述处理器包含：

存储器，用于存储多个单独数据流之比特，其中包含多个存储空间；

用于计算第二比特重排的逆的装置；

用于应用该第二比特重排的逆，辨识该当前比特属于哪个单独数据流，该当前比特是否是第二非连续发射(DTX)比特及该当前比特是否是第一非连续发射(DTX)比特的装置，其中如果该当前比特是第二非连续发射(DTX)比特或第一非连续发射(DTX)比特，则丢弃该当前比特；

用于依据该当前比特属于哪个单独数据流，写入存储器中对应单独数据流之存储空间的装置。

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