CN101167291A - 高阶调制方案的取决于重复的映射 - Google Patents

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Abstract

公开了使用高阶调制方案进行数字数据传输的方法和设备，其中多个传输比特被映射到码元的比特位置，并且所述传输针对所述比特位置中的至少两个具有不同的错误概率。从初始比特的数据流中选择比特用于重复并进行重复。将重复的和未重复的比特映射至调制码元，其中将比特映射到比特位置取决于比特位置的错误概率以及选择结果。

Description

高阶调制方案的取决于重复的映射
技术领域
本发明涉及发射机和接收机之间的数据通信。具体地，本发明可应用于在时变或频变信道上传输数据的通信系统，诸如移动通信系统或卫星通信。
背景技术
本发明旨在解决例如在采用通过自适应调制和编码(AMC)进行链路自适应的系统中的、用于高阶(higher order)调制方案的比特到码元映射以及速率匹配，该AMC例如记载在3GPP TS 25.308，“High Speed Downlink PacketAccess(HSDPA)，；Overall description；Stage 2”，v.5.3.0，12月，2002中以及在A.Burr，“Modulation and Coding for Wireless Communications”，PearsonEducation，Prentice Hall，ISBN 0 201 39857 5，2001中。AMC例如用在3GPPHADPA中，参见例如上面引用的3GPP TS 25.308并参见3GPP TS 25.212，“Multiplexing and Channel Coding(FDD)”，v.5.3.0，12月，2002。
在高阶调制方案中，将多个比特b1、......、bi、......、bn(通常n＞2)映射至一个码元。所述多个比特可表示为二进制字(或比特矢量)b1.......bi......bn，其中为所述字或矢量的每一个值分配特定的调制状态。该分配被称为比特到码元的“映射”。序号i标明某一比特(数字)在该字或矢量内的位置，并因此被称为“比特位置”。
由于传输链(信道)中的噪声和不同种类的失真，对于比特b1到bi-1以及比特bi+1到bn的定义值，存在传输链(信道)将错误地把输入到映射器和调制器的比特bi的值“0”变更为从调制器输出的值“1”的可能性。相应地，存在将“1”转变为“0”的概率，此概率可等于前述的概率(first probability)。对“0”和“1”以及其它比特的值的所有组合的这些概率求平均得到了比特bi关于传输链的错误概率。
进一步地在下文中，关于比特位置的术语“高可靠性”将被认为等同于“低错误概率”，而关于比特位置的术语“低可靠性”将被认为等同于“高错误概率”。在大多数情况中，可以认为可靠性与错误概率成反比。对于调制方案中的比特位置的可靠性和错误概率的详细描述，参见Ch.Wengerter，A.Golitschek Edler von Elbwart，E.Seidel，G Velev，M.P. Schmitt，“Advancedhybrid ARQ technique employing a singal constellation rearrangement，”IEEEVTC 2002 Fall，vol.4，pp.2002-2006，2002。
取决于调制方案和所应用的字到码元的映射，不同的比特位置可拥有类似的或相等的错误概率、或明显不同的错误概率。
图1示出了当应用AMC时的简化的典型物理层(PHY)发射机处理链。包括CRC比特的K个信息比特被馈送到信道编码器101(例如，Turbo编码、卷积编码、LDPC编码、等)，其将信息比特序列典型地以块方式(wise)编码为N个比特序列(典型地N＞K)。所述编码器类型和速率可以是固定的，或者可通过AMC控制单元102来控制。编码器生成以速率rEC＝K/N编码的“初始”比特序列。编码器的输出被馈送到速率匹配块103，其输出L个“传输”比特。这根据AMC控制102(例如，基于信道估计)将编码器速率rEC调整为rRM＝K/L。速率匹配典型地实现删截(puncturing)和重复，即，如果L＜N，则删截比特，如果L＞N，则重复比特。然而，删截和重复还可以同时应用，即一些比特可以被删截，并且一些比特可以被重复。在这个情况中，对于L＜N，删截率大于重复率，而对于L＞N，删截率小于重复率。
应该注意，在下面描述的上下文中，为了速率匹配进行的重复被认为与ARQ(自动重复请求)相对，其中所述重复是基于与接收机经由传输信道以反方向反馈的已接收数据的质量有关的信息。也就是说，在大多数情况甚至在相同的数据块中，在与初始传输相同的传输尝试内发生这里考虑的重复。
此外，可以假设，比特不同时被删截和重复，也就是说，删截的比特根本没有传输，并因此也没有重复。
然后，通常交织速率匹配103的输出，其中，也可以由AMC控制单元来控制所使用的交织器类型或交织器参数。然后，将交织器104的输出馈送到调制器(映射器)105，其将比特映射至调制码元。根据AMC控制来控制调制方案，即，所选择的M-any调制方案(例如，QPSK、8 PSK、16 QAM、64-QAM)根据所定义的映射和信号星座图来产生L/M个调制码元。
接下来，参考如图2所示的当前3GPP HSDPA PHY处理链实现来描述现有技术(来自上面引用的3GPP TS 25.212)。为了简明，仅示出了相关块。利用三个比特流(系统比特、奇偶校验1比特、和奇偶校验2比特)而将从HSDPA速率1/3 Turbo编码器201输出的初始比特流馈送到速率匹配块203。速率匹配根据AMC控制单元而适配编码速率，该AMC控制单元定义了将要通过速率匹配而生成的输出传输比特的数目。速率匹配块203根据在3GPPTS 25.212中说明的速率匹配算法来执行其输入比特的删截和/或重复。需要注意，HSDPA中的速率匹配以两个步骤来执行，从而允许实际的混合ARQ(自动重复请求)操作，见3GPP TS 25.212中的图17。在比特收集块206中，将速率匹配块的三个输出流写入到具有Nrow＝4行(对于16 QAM)或Nrow＝2行(对于QPSK)并具有相应列数的矩阵中。接下来的描述将关注16 QAM的操作。如图3和图4所示出对于不同的速率rRM，将矩阵写成为使得优选地用系统比特填充第一行、并用奇偶校验1比特和奇偶校验2比特来交替地填充剩余的空间(可以在3GPP TS 25.212的章节4.5.4.4中找到具体细节)。要注意，所示出的删截图案、重复图案、和块大小可能不确切地匹配HSDPA规范，而是用于图示总体构思。然后，分别在交织器204a和204b中交织来自第1和2行以及第3和4行的传输比特，并将其馈送到调制器205。来自交织器1(204a)的传输比特被映射到16 QAM信号星座图的比特位置i1和q1，而来自交织器2(204b)的传输比特被映射到16 QAM信号星座图的比特位置i2和q2。(参见图5的映射示例，其中i1和q1被映射到高可靠位置，而i2和q2被映射到低可靠位置)。
所说明的HSDPA实现确保优选地将系统比特映射到比特i1和q1。假设使用了图5所示的16 QAM映射，这确保将系统初始比特的传输比特映射到16 QAM高可靠位置。
US 2003/0120995 A1涉及SMP(基于优先级的码元映射方法)技术，其已经被3GPP HSDPA(如上所述)所采用。SMP将比特序列分割为具有不同优先级的两个比特流。高优先级比特流映射到M-QAM(或M-PSK)高可靠位置，而低优先级比特流映射到低可靠位置。比特的优先级取决于比特的内容，即其为系统比特(高优先级)还是奇偶校验比特(低优先级)。以行方式将所述比特写入矩阵(缓冲)，并以列方式读取。
现有技术没有考虑当将重复比特映射到高阶调制方案时比特可靠性的变化，即，当重复地传输比特(即，传输同一初始比特的几个传输比特)时，其可靠性相对于未重复传输的比特而增加。例如，根据如图2所示的HSDPA实现，对于16 QAM(rRM＝0.25)示例，重复比特(随机地)映射到任何16QAM比特位置(参见图4中具有阴影线背景的重复比特)。这里，(优选)将比特映射到高可靠位置(i1和q1)还是映射到低可靠位置(i2和q2)取决于其内容，即取决于比特是系统比特还是奇偶校验比特。
因为在重复比特的软组合之后，(所有比特的)比特可靠性示出了明显的变化，所以现有技术方案在解码中造成了不利情况。
发明内容
本发明的目的是提供用于控制传输比特的可靠性的方法。
本发明的又一目的是提供与传输比特的内容无关的、更均匀分布的比特可靠性。
本发明的又一目的是改善通常使用的编码方案的解码性能。
这些目的是利用根据权利要求1的方法、根据权利要求14的计算机可读存储介质、根据权利要求15的发射机、根据权利要求18的基站、根据权利要求19的移动站和根据权利要求20的移动通信系统来实现。
根据本发明，比特被映射到的比特位置取决于与映射比特的重复有关的决定以及比特位置的可靠性。这允许在接收机处进行(软)组合之后控制比特可靠性，其可能导致所组合比特的可靠性的更均匀分布，并因此导致改善的解码性能。
根据本发明的一个方面，提供了使用高阶调制方案进行数字数据传输的方法，其中多个传输比特被映射到码元的比特位置，并且所述传输针对所述比特位置中的至少两个具有不同的错误概率，所述方法包括步骤：a)从初始比特的数据流中选择比特用于重复，并重复所选择的比特以获得传输比特流；b)将传输比特映射至调制码元，其中优先将所述比特映射到取决于比特位置的错误概率以及取决于步骤a)的选择结果而选择的比特位置；以及c)根据映射的比特来调制载波。
根据本发明的又一方面，计算机可读数据存储介质上存储有指令，当所述指令在数字数据发射机的处理器中执行时，其使得发射机执行使用高阶调制方案进行数字数据传输的方法，其中多个传输比特被映射到码元的比特位置，并且所述传输针对所述比特位置中的至少两个具有不同的错误概率，所述方法包括步骤：a)从初始比特的数据流中选择比特用于重复，并重复所选择的比特以获得传输比特流；b)将传输比特映射至调制码元，其中优先将所述比特映射到取决于比特位置的错误概率以及取决于步骤a)的选择结果而选择的比特位置；以及c)根据所映射的比特来调制载波。
根据本发明的又一方面，提供了使用高阶调制方案进行数字数据传输的发射机，其中多个传输比特被映射到码元的比特位置，并且所述传输针对所述比特位置中的至少两个具有不同的错误概率，所述发射机包括：速率匹配装置，用于从初始比特的数据流中选择比特用于重复，并用于重复所选择的比特以获得传输比特流；映射装置，将所述传输比特映射至调制码元，其中优先将所述比特映射到取决于比特位置的错误概率以及取决于所述速率匹配装置的选择结果而选择的比特位置；以及用于根据所映射的比特来调制载波的装置。
根据本发明的又一方面，用于移动通信系统的基站包括使用高阶调制方案进行数字数据传输的至少一个发射机，其中多个传输比特被映射到码元的比特位置，并且所述传输针对所述比特位置中的至少两个具有不同的错误概率，所述发射机包括：速率匹配装置，用于从初始比特的数据流中选择比特用于重复，并用于重复所选择的比特以获得传输比特流；映射装置，将传输比特映射至调制码元，其中优先将所述比特映射到取决于比特位置的错误概率以及取决于所述速率匹配装置的选择结果而选择的比特位置；以及用于根据所映射的比特来调制载波的装置。
根据本发明的又一方面，用于移动通信系统的移动站包括使用高阶调制方案进行数字数据传输的至少一个发射机，其中多个传输比特被映射到码元的比特位置，并且所述传输针对所述比特位置中的至少两个具有不同的错误概率，并且所述发射机包括：速率匹配装置，用于从初始比特的数据流中选择比特用于重复，并用于重复所选择的比特以获得传输比特流；映射装置，将传输比特映射至调制码元，其中优先将所述比特映射到取决于比特位置的错误概率以及取决于所述速率匹配装置的选择结果而选择的比特位置；以及用于根据所映射的比特来调制载波的装置。
根据本发明的又一方面，移动通信系统包括根据在前的两个方面的至少一个基站和/或至少一个移动站。
附图说明
为了说明本发明的原理，附图被合并到说明书中，并形成了说明书的一部分。不应将附图理解为对本发明的限制，其仅仅是为了图示和描述如何做出和使用本发明的示例。根据如在附图所示的、接下来对本发明的更详细描述，本发明的其它特征和优点将变明显，在附图中：
图1示出了根据现有技术的简化的普通物理层发射机处理链；
图2描绘了根据现有技术的简化的HSDPA发射机物理层处理链；
图3图示了根据现有技术的具有删截(rRM＝0.5625)的16-QAM的HSDPA比特收集的示例；
图4示出了根据现有技术的具有重复(rRM＝0.25)的16-QAM的HSDPA比特收集的示例；
图5图示了格雷(Gray)映射的16-QAM信号星座图，其中i1和q1被映射到具有高可靠性的位置，而i2和q2被映射到具有低可靠性的位置；
图6描绘了对于具有重复(rRM＝0.25)的16-QAM基于矩阵的比特收集的示例；
图7示出了对于具有包括交织的重复(rRM＝0.25)的16-QAM基于矩阵的比特收集的示例；
图8图示了根据第一示例的简化的物理层发射机链；
图9描绘了根据第二示例的简化的类似HSDPA(HSDPA-like)的物理层发射机链(16 QAM)；
图10示出了根据第二示例的又一简化的类似HSDPA的物理层发射机链(64 QAM)；
图11图示了根据第三示例的简化的物理层发射机链；
图12描绘了根据第三示例的又一简化的类似HSDPA的物理层发射机链；
图13示出了各种重复因子的速率匹配块；
图14图示了基站的示例性结构；
图15图示了移动站的示例性结构；
图16图示了下面描述的方法的基本步骤；
图17示出了格雷映射的8-PSK信号星座图，其中b1和b2被映射到具有高可靠性的位置，而b3被映射到具有低可靠性的位置；以及
图18描绘了格雷映射的64-QAM信号星座图，其中i1和q1被映射到具有高可靠性的位置，i2和q2被映射到具有中可靠性的位置，而i3和q3被映射到具有低可靠性的位置。
具体实施方式
将参考附图描述本发明的说明性实施例，在附图中，相同的元件和结构由相同的附图标记来指明。
将使用先前引入的HSDPA示例，针对rRM＝0.25的16 QAM，详细说明本发明，其中假设根据图5进行映射，i1和q1表示具有高可靠性的位置(低错误概率)，i2和q2表示具有低可靠性的位置(高错误概率)。例如如图6(或者包括交织的图7)所示，所公开的构思要求必须将重复的初始比特的传输比特(图4中的阴影线)优选地映射具有低可靠性的16-QAM位置(四个比特中的两个)。由于被映射到具有高可靠性的位置上的传输比特与具有低可靠性的位置上的传输比特相比，平均具有大约两倍的LLR(对数似然比)量(例如参见上面引用的Wengerter等)，所以这将均衡初始比特的比特可靠性。也就是说，如果被映射到具有低可靠性的位置上的重复比特的初始和重复在接收机处被软组合(例如，LLR相加)，则这些初始比特的可靠性被均衡到未重复初始比特的可靠性，其中未重复初始比特被映射到具有高可靠性的位置上。这导致比特可靠性的更同源的(homohenous)分布，这反过来对于大多数编码方案(例如，Turbo编码)产生了改善的解码性能。
为了实现在图6和图7中示出的具有上面公开的特性的映射，可能存在几种实现选择。接下来，给出部分实现示例。
示例1(图8)
从编码器801输出的初始比特被馈送到速率匹配块803。速率匹配块803分别输出未重复和已重复的初始比特的传输比特，其中LS表示属于仅被传输一次的未重复初始比特的传输比特的数目，而LR表示属于重复的初始比特，即初始加上(至少一次)重复的传输比特的数目。所述两个传输比特流被馈送到比特收集块806，其可根据接下来的替换方案之一来实现：
○将比特写入矩阵，其中所述矩阵包括与被映射至一个调制码元的比特相同多的行，每个行表示调制码元的一个比特位置，即对于具有2M个状态的调制方案为M行(例如，对于16 QAM为4行、对于64 AM为6行、对于8 PSK为3行)。所重复的比特(初始和重复)被优先地写入到表示具有最低可靠性的比特位置的行中(见针对16QAM的图6或图7中的第3和4行)。在这个替换方案中，行和列的含义也可以交换。
○将比特写入到包括多组比特的矢量中。每组包括与被映射到一个调制码元的比特一样多的比特，并且组中的每个比特表示调制码元的一个比特位置(例如，对于16 QAM每组4个比特，对于64 AM每组6个比特，对于8 PSK每组3个比特)。所重复的比特被优先写在表示具有最低可靠性的比特位置的组中的比特上。
比特收集块的输出可被馈入交织器804(可选)。在这个情况中，交织器应该实现为使得不扰乱与意欲的映射有关的比特位置。例如，在基于矩阵的比特收集(类似的应用于基于矢量的比特收集)的情况中，交织器804可根据接下来的替换方案工作：
○仅将来自相同行的比特彼此交织，或者
○仅将来自表示具有相同(或类似)可靠性的比特位置的行的比特彼
此交织(参见从图6到图7的16-AM的交织)，或者
○以列方式执行交织(与调制码元交织相同)。
将交织器804(或比特收集块)的输出馈送到调制器805，其中将行(组中的比特)映射到适当的比特位置上，即列/组中的比特形成一个调制码元。
AMC控制802至少控制块803到806，使得速率匹配单元803以某种方式处理从编码器801输出的所有比特，并且适当地调制从映射器/调制器805输出的所有码元。可选地，AMC控制802还可以动态地调整编码速率和/或编码方案。
示例2(图9和图10)
比特收集块906/1006分别将表示具有相同(或类似)可靠性的比特位置的行馈送到分离的交织器904a、904b和1004a-1004c。图9示出了对于16 QAM的示例，而图10示出了对于64 QAM的示例。编码器901、1101，速率匹配单元903、1003，映射器/调制器905/1005以及AMC控制902、1002根据上述原理进行工作。
示例3(图11和图12)
速率匹配块1103、1203将L-R个初始比特馈送到比特收集和重复块1106、1206，其重复L-R个初始比特中的R个比特从而形成总共L个输出传输比特。R个比特的重复可通过将来自矩阵/矢量元素的比特复制到空的矩阵/矢量元素来实现(假设所述矩阵/矢量持有L个元素)。考虑图6所示的16 QAM为示例，仅在矩阵的第1-3行写入来自速率匹配块的比特，而比特收集和重复块将把第3行的元素复制到第4行。要注意，应该根据示例1和2来定义可选交织器1104和分离的交织器1204a、1204b。
图6示出了这样的示例，其中属于重复的初始比特的传输比特(初始加上重复)的份额等于具有低可靠率(即50％)的可用位置的数目。重复的初始比特的传输比特优先映射到具有低可靠性的位置上，即未重复的比特的传输比特应该被优先映射到具有高可靠性的比特位置上。为了能够填充所有码元的所有比特，并且为了能够传输所有比特，可以应用接下来的方法：
○如果重复的初始比特的传输比特量小于具有低可靠性(即高错误概率)的可用位置，则剩余的具有低可靠性的位置被填塞或者被填充未重复初始比特的传输比特。
○如果重复的初始比特的传输比特量大于具有低可靠性的可用位置，则应该将重复的初始比特的剩余传输比特映射到具有高可靠性的位置上。
所公开的构思可应用与任何高阶调制方案(多于两个传输比特被映射到一个调制码元)，这是因为所有高阶调制方案具有不同比特位置的不同可靠性的固有特性，例如：
○ 8PSK：两个比特位置具有高可靠性，一个比特位置具有低可靠性。
○ 64QAM：两个比特位置具有高可靠性，两个比特位置具有中可靠性，而两个比特位置具有低可靠性。
在存在多于两个不同比特可靠性的情况中，优选地，应该首先将重复的初始比特的传输比特映射到最低可靠的比特位置，然后映射到次最低可靠位置，依此类推。
贯穿上面的说明，重复已经被定义为使得将比特重复一次。通常，可以将比特重复几次，其中映射规则应该定义如下：随着重复次数的增加，应该以增加的优先级将传输比特映射到具有低可靠性的位置上。也就是说，属于最经常重复的初始比特的传输比特应该被映射到最低可靠位置上，等等。因此，根据示例1和示例2的实现，速率匹配块可具有不同重复等级、并因此具有不同等级的所需可靠性的几个输出，如图13所示。应该注意，对于未重复的初始比特，重复次数为零。
例如，如果存在未重复的初始比特、重复一次的初始比特、以及重复两次的初始比特，并且调制方案提供了具有三个不同等级的可靠性的比特位置，则应该优先地将没有重复(即，仅传输一次)的初始比特的传输比特映射到具有最高可靠性(即，最低错误概率)的组内的比特位置上。应该优先将重复了两次(传输了三次)的初始比特的传输比特映射到具有最低可靠性的组中的比特位置上，并且应该将重复一次(即，传输两次)的初始比特的传输比特映射到其后剩余的空的比特位置上。如果映射了所有传输比特并且填充了所有比特位置，则映射的先后顺序没有差别，只要在每比特的传输(重复)次数与该比特被分配到的比特位置的可靠性之间维持了单调关系。例如，通过向比特位置映射从最高传输次数开始具有降低的传输次数的传输比特，可以从具有最低可靠性的比特位置开始向具有增加的可靠性的比特位置来填充所有的比特位置。可以分别对于更多等级的可靠性和重复而类似地扩展这个方案。
在存在比可靠性的等级更多等级重复的情况中，所述方法从将未重复的初始比特的传输比特映射到最可靠位置上开始，并将具有最多重复的初始比特的传输比特映射到最低可靠的位置上。剩余的传输比特应该按照逐渐降低重复次数的顺序映射至具有逐渐上升的可靠性(即逐渐降低的错误概率)的比特位置上。例如，如果存在未重复的初始比特、重复一次的初始比特、和重复两次的初始比特，并且调制方案为比特位置提供了两个不同等级的可靠性，则首先应该将未重复的初始比特的传输比特映射到具有较高可靠性的比特位置上。然后，应该将重复两次的初始比特的传输比特映射到具有较低可靠性的比特位置上。然后，应该将重复一次的初始比特的传输比特映射到仍然可用的(即，为空的)剩余比特位置上，而与它们的可靠性无关。这里，类似前面的段落中描述的映射的先后顺序的替换方案也是可能的。
速率匹配速率rRM取决于重复速率以及在速率匹配块中采用的删截率。可能存在适配这些速率的控制单元，使得来自重复比特的传输比特数(初始比特以及其复制)确切地与由所选择的调制方案所定义的低可靠比特位置的数目匹配。示例如下：
○在针对16-AM的图6或图7中：50％的比特位置具有低可靠性。
因此，来自重复的初始比特的传输比特与所有传输比特的总数的比率(份额)应该是50％。
○对于8PSK，具有低可靠性的比特位置的份额为33％。因此，来自重复的初始比特的传输比特与所有传输比特的总数的比率应该为33％。
○对于64QAM，存在三个等级的可靠性(高、中、低)。每个可靠性等级的位置的份额是33％。因此，来自重复的初始比特的传输比特的份额应该为33％(映射在具有最低可靠性的位置)或66％(映射在具有低和中可靠性的位置)。
速率自适应的控制可以在AMC控制单元802、902、1002、1102、1202中实现。
单元801-806、901-903、904a和904b、905-906、1001-1003、1004a-1004c、1005-1006、1101-1106、1201-1203、1204a-1204b以及1205-1206是用于数字数据通信的发射机的一部分。它们可实现为专用硬件或实现为在一个数字信号处理器中。在这个情况中，处理器通过执行从诸如只读存储器、电可擦除只读存储器、或闪存的计算机可读存储介质读取的指令，执行这里描述的方法。这些指令还可以存储在诸如磁盘、光盘、或磁带的其它计算机可读介质中，它们在使用之前将被下载到装置中。此外，混合的硬件和软件的实施例也是可能的。
如图14所示，具有上述单元的发射机1405可以是基站1400的一部分。这样的基站还可以包括合适的接收机1404、数据处理单元1401和1402以及核心网络接口1403。
基站1400的相对方可以是如图15所示的移动站1500。除了发射机1511和接收机1510之外，移动站还可以包括天线1501、天线开关1502、数据处理单元1503、和控制器1504。
移动站1500可以是移动电话或者集成在便携式计算机、PDA、车辆、自动售货机等中的模块。移动电话还可以包括混合信号单元1505以及包括键盘1506、显示器1507、扬声器1508和麦克风1509的用户接口。
图16概括了上述方法的基本步骤。假设将传输包括CRC比特的信息比特。
在S1601中，在例如可以是现有工艺水平的turbo编码器的的编码器中对这些信息比特和CRC比特进行编码。作为结果生成的数据流包括这里被称为“初始”比特的未重复的已编码比特。在S1602中，选择这些初始比特中的一部分用于重复并进行重复。可以进行控制，以获得所需要的数据速率和/或在重复的与未重复的比特之间的所需比率。这个速率匹配步骤的结果是一传输比特流。在一个替换方案中，速率匹配步骤可包括删截初始比特中所选择的部分。
在可选步骤S1603中，可以交织传输比特，以改善对噪声突发的抗扰性(immunity)。然而，这个交织必须通过采用分离的交织器或者通过以字的形式处理比特，来维持将比特划分为来自重复初始比特的传输比特和来自未重复初始比特的传输比特，其中在以字的形式处理比特时，将某些位置分配给未重复的初始比特的传输比特，而将其它位置分配给重复的初始比特的传输比特。
在S1604中，然后将传输比特映射到调制码元。取决于步骤S1602中的选择结果(其为各个初始比特的传输次数或者重复计数)和取决于比特位置的可靠性(其与错误概率相反)，而将每个比特映射到一个比特位置。在一个替换方案中，所述映射取决于多长时间传输一次初始比特，或者换言之，多少传输比特对应于同一初始比特。在这个替换方案中，为了进行映射判决而将所有传输比特划分为不同种类，其中对应于未重复的初始(仅传输一次)比特的所有传输比特将属于一个组，属于被重复一次的初始比特(传输两次)的每个比特将属于第二组，依此类推。也就是说，将根据各个初始比特的总重复次数而将传输比特分配到组。在另一替换方案中，映射取决于重复计数，即取决于已经传输了多少与同一初始比特对应的传输比特。每个初始比特的每个第一次传输的比特将属于第一组，作为初始比特的第一次重复的所有传输比特将属于第二组，依此类推。也就是说，根据各个初始比特的先前传输次数而将传输比特分配到组。然后，在两种情况中，将基于传输比特所属于的组以及基于比特位置的可靠性而决定每个传输比特到特定比特位置的映射。所述方法的优点是，甚至可以在已经传输了各个初始比特的第一次传输比特之后再决定重复。
应该理解，这里结合在上面的段落中描述的第一替换方案描述的所有变体也可以类似地应用于第二替换方案，同时执行适当的适配。
可应用各种规则。例如，可根据在一个初始比特的重复次数与对应的传输比特被映射到的比特位置的可靠性之间的单调函数来进行映射。此外，可以将传输次数逐渐增加的比特映射到可靠性逐渐降低的比特位置，从而在属于一个初始比特的传输比特的软组合之后获取更均匀的比特可靠性分布。
在步骤S1605中，然后根据已映射的传输比特来调制载波，也就是说，生成与已映射的传输比特的组合对应的调制状态。在步骤S1606中传输所生成的码元。只要有数据可传输，则将S1601到S1606作为连续的数据流进行重复。
现在，将参考图5、17和18针对8-PSK、16-QAM和64-QAM给出上述方法的示例。
图17示出了格雷映射的8-PSK调制的调制状态。然而，本发明绝不限于格雷映射，而是可应用于其中在所有比特位置中存在至少两个不同的可靠性等级的所有映射中。比特b1和b2分别在一个半平面中为“0”而在另一个半平面中为“1”。这产生良好的可靠性，因为将例如“010”状态转变为“000”状态或者将“111”状态转变为“011”状态将需要高噪声电平。然而，当状态改变到相邻的状态时，总是触发比特b3。因此，比特b3的可靠性低于比特b1和b2的可靠性，其中比特b1的可靠性和b2的可靠性相等。假设类似图8中的系统，其中速率匹配装置803选择输入初始编码比特的一小部分用于重复，并重复所述比特。也就是说，第一组传输比特包括未重复的初始比特的传输比特(每个初始比特仅传输一次)，而第二组比特包括已重复的初始比特的传输比特(每个初始比特被传输两次)。如果希望未重复比特的错误概率接近重复比特的错误概率(假设在接收机处进行软组合)，则映射器/调制器805优先将重复比特映射到比特位置b3，而将仅传输一次的未重复比特映射到比特位置b1和b2。“优先”在上下文中的意思是“只要该比特位置可用”。例如，如果选择一半初始比特用于重复，则第二组传输比特将包括两倍于第一组的传输比特的传输比特。然而，仅1/3的传输比特具有低可靠性。因此，所述方法将优先把仅传输一次的所有比特的1/3映射到高可靠性的比特位置上，例如映射到b1上(或者在其它情况中，映射到b2上、或部分映射到b1上部分映射到b2上)。然后，将把重复的比特映射到具有较低可靠性的b3上。然后，将传输两次的比特的剩余一半映射到仍旧为空的b2上，尽管其具有较高可靠性。
在一个有利的替换方案中，控制用于重复的比特的选择，使得两个组的传输比特的比率与在两个组中的可用比特位置的比率匹配。在本情况中，每个码元传输n＝3个传输比特，即，存在n＝3个不同的比特位置可用。可以将这些比特位置分类到具有高可靠性(低错误概率)的n-m＝2个比特位置的第一组中和具有相对低可靠性(较高错误概率)的m＝1个比特位置的第二“组”中。由于每个重复的初始比特产生2个传输比特，所以从k个初始比特中选择出j个用于重复产生了2·j+(k-j)＝k+j个传输比特。要求较低可靠性的传输比特与要求较高可靠性的传输比特的比率是2·j/(k-j)。这个比率应该优化为等于具有低可靠性的可用比特位置与具有高可靠性的可用比特位置的比率，其为m/(n-m)。在本示例中，m/(n-m)＝1/2。因此，应该使2j+(k-j)等于1/2，其可通过每五个初始比特选择一个用于重复来实现。
如果在速率匹配块中另外删截了k个比特中的h个，则属于未重复初始比特的传输比特的数目是k-j-h。相应地，在这个情况中，应该使2·j+(k-j-h)等于m/(n-m)。
在图18中图示了格雷映射的64-QAM。这个方案具有三个等级的可靠性。具有最高可靠性的组包括i1和q1，i2和q2具有中可靠性，而i3和q3具有最低可靠性。现在，假设所有初始比特的2/3重复一次而1/3没有重复的示例。因此，所有传输比特的4/5将属于传输两次的初始比特，而1/5将仅仅被传输一次并因此需要较高可靠性。这些将首先被映射到i1和q1。然后，传输两次的比特将首先被映射具有最低可靠性的i3和q3。因为将有更多的重复比特剩余，所以还将它们映射到比特位置i2和q2。由于具有中和低可靠性的比特位置占所有比特位置的2/3，并且重复的传输比特是所有传输比特的4/5，所以它们中的一些甚至将被映射到比特位置i1和/或q1，以便填充剩余的可用比特位置。
如果重复比特的数目小于未重复比特的数目，则应用相同的原理。
这里，可以再控制重复和/或删截，以获得在传输比特的组之间的为1∶2或2∶1的比率，以使得两组传输比特之一将完全映射到两组比特位置，而另一组传输比特将被映射到第三组比特位置。
对于第三示例，返回到图5的16-QAM。存在具有较高可靠性的比特位置i1和q1和具有较低可靠性的比特位置i2和q2的两组比特位置。假设存在三组比特：没有重复(即，传输一次)的第一组，重复一次(传输两次)的第二组，以及重复两次(传输三次)的第三组。如果初始比特的1/4没有重复，1/2重复一次，而1/4重复两次，则传输比特的比率(一次∶两次∶三次)为1∶4∶3。在这个示例中，将使用替换第二示例的映射的先后顺序的映射先后顺序，然而，这产生了与用前面的两个示例描述的顺序相同的结果。首先，将所有未重复的比特映射到最可靠的比特位置i1和q1。然后，向剩余的i1和q1比特填充传输两次的比特。因为传输两次的比特太多，它们也填充了所有的i2和q2位置，甚至填充了的i3和q3位置的一小部分。然后，剩余的i3和q3位置用于被传输三次的比特。假设所有比特都被映射并且所有比特位置都填充了，则所述方法甚至可以以将传输次数最多的比特映射到最低可靠的比特位置而开始，并仍产生相同的结果。在任何情况中，获得了每个比特的传输次数与它们被分配到的比特位置的可靠性(或者各自的错误概率)之间的单调函数。
上述的各个实施例可提供更均匀地分布的比特可靠性，而与所传输比特的内容无关，从而改善了通常使用的编码方案的解码性能。改善的解码性能有利地导致了传输信道的净吞吐量增加。
如下的可选项提供了进一步优化的比特可靠性同时保持了高数据速率：适配重复率和删截率来将未重复比特和重复比特之间的比率调整到具有高可靠性的可用比特位置与具有低可靠性的可用比特位置之间的比率。
尽管已经结合根据本发明构思的实施例描述了本发明，但对于本领域的技术人员显然的是，根据上述示教且在所附权利要求的范围内可以进行本发明的各种修改、变化和改善，而不脱离本发明的精神和意欲保护的范围。此外，为了避免不必要地模糊这里描述的本发明，没有在其中描述相信本领域的普通技术人员所熟知的那些内容。相应地，应该理解，本发明不限于所述特定的说明性示例，而是仅由所述权利要求限定其范围。

Claims (20)

1.一种使用高阶调制方案进行数字数据传输的方法，其中多个传输比特被映射到码元的比特位置，并且所述传输针对所述比特位置中的至少两个具有不同的错误概率，所述方法包括以下步骤：
a)从初始比特的数据流中选择比特用于重复，并重复所选择的比特(S1602)以便获得传输比特流；
b)将传输比特映射至调制码元，其中优先将比特映射到取决于比特位置的错误概率以及取决于步骤a)的选择结果而选择的比特位置(S1604)；以及
c)根据所映射的比特来调制载波(S1605)。
2.根据权利要求1的方法，其中优先将属于初始比特的传输比特映射到取决于各个初始比特的总重复次数而选择的比特位置。
3.根据权利要求1的方法，其中优先将传输比特映射到取决于各个初始比特的先前传输次数而选择的比特位置。
4.根据权利要求2的方法，其中优先将各个初始比特的具有较少重复次数的传输比特映射到具有较低错误概率，即较高可靠性的比特位置上；并且优先将各个初始比特的具有相对多的重复次数的传输比特映射到具有相对高错误概率，即较低可靠性的比特位置上。
5.根据权利要求1、2或4之一的方法，其中，步骤b)中作为各个初始比特的重复次数的函数的、传输比特被映射到的比特位置的错误概率，对于所有已传输的比特产生单调函数。
6.根据权利要求2、4或5之一的方法，其中将所有初始比特划分为被传输一次的第一组初始比特和被传输两次的第二组初始比特，并且将所有比特位置划分为具有相对低的错误概率的第一组比特位置和具有相对高的错误概率的第二组比特位置，并且属于第一组初始比特的初始比特的传输比特被优先映射到属于第一组比特位置的比特位置。
7.根据权利要求2、4或5之一的方法，其中
将所有比特划分为被传输一次的第一组初始比特和被传输两次的第二组初始比特；
将码元的所有比特位置划分为错误概率逐组上升的至少三组比特位置；以及
步骤b)优先将属于第一组初始比特的初始比特的传输比特映射到在具有最低错误概率的第一组比特位置内的位置上，并且将属于第二组初始比特的初始比特的传输比特映射到其后剩余的空的比特位置上。
8.根据权利要求2、4、或5之一的方法，其中
将所有初始比特划分为传输次数逐组上升的三组初始比特；
将码元的所有比特位置划分为错误概率逐组上升的三组比特位置；以及
步骤b)优先将属于第一组初始比特的初始比特的传输比特映射到具有最低错误概率的第一组比特位置内的位置上，优先将属于第三组初始比特的初始比特的传输比特映射到具有最高错误概率的第三组比特位置内的位置上，并且将剩余的传输比特映射到其后剩余的空的比特位置上。
9.根据权利要求2、4或5之一的方法，其中
将所有初始比特划分为传输次数逐组上升的三组初始比特；
将码元的所有比特位置划分为具有较低错误概率的第一组和具有比第一组内的比特位置高的错误概率的第二组；以及
步骤b)优先将属于第一组初始比特的初始比特的传输比特映射到第一组比特位置内的位置上，优先将属于第三组初始比特的初始比特的传输比特映射到第二组比特位置的比特位置上，并且将属于第二组初始比特的初始比特的传输比特映射到其后剩余的空的比特位置上。
10.根据权利要求6的方法，其中将n个传输比特映射至一个码元，第一组比特位置包括n-m个比特位置，而第二组包括m个比特位置，并且其中控制步骤a)的选择步骤以便从k个初始比特中选择j个用于重复，使得比率2·j/(k-j)平均等于m/(n-m)。
11.根据权利要求6的方法，其中：
步骤a)还包括从初始比特的数据流中选择比特用于删截，并删截所选择的比特；
选择k个初始比特中的j个用于重复，并选择k个初始比特中的h个用于删截；
将n个比特映射至一个码元，所述第一组比特位置包括n-m个比特位置，而第二组包括m个比特位置；以及
控制步骤a)，使得重复的初始比特的数目j与未重复和未删截的初始比特的数目k-j-h的比率2j/(h-j-h)平均等于m/(n-m)。
12.根据权利要求6的方法，其中将n个传输比特映射至一个码元，第一组比特位置包括n-m个比特位置，而第二组包括m个比特位置，并且其中当重复的初始比特的数目j的两倍与仅传输一次的初始比特的数目(k-j)的比率2·j/(k-j)平均大于m/(n-m)时，将重复的初始比特的传输比特的超出部分映射到具有较低错误概率的比特位置。
13.根据权利要求6的方法，其中将n个传输比特映射至一个码元，第一组比特位置包括n-m个比特位置，而第二组包括m个比特位置，并且其中当重复的初始比特的数目j的两倍与仅传输一次的初始比特的数目(k-j)的比率2j/(k-j)平均小于m/(n-m)时，将仅传输一次的初始比特的传输比特的超出部分映射到具有较高错误概率的比特位置上。
14.一种在其上存储有指令的计算机可读数据存储介质，当所述指令在数字数据发射机的处理器中执行时，其使得发射机执行根据权利要求1到13之一的方法。
15.一种使用高阶调制方案进行数字数据传输的发射机，其中多个传输比特被映射到码元的比特位置，并且所述传输针对所述比特位置中的至少两个具有不同的错误概率，所述发射机包括：
速率匹配装置(803)，用于从初始比特的数据流中选择比特用于重复，并用于重复所选择的比特以获得传输比特流；
映射装置(805、806)，将传输比特映射至调制码元，其中优先将所述比特映射到取决于比特位置的错误概率以及取决于所述速率匹配装置的选择结果而选择的比特位置；以及
用于根据所映射的比特来调制载波的装置(805)。
16.根据权利要求15的发射机，其中所述映射装置(805、806)被进一步配置为优先将属于初始比特的传输比特映射到另外取决于各个初始比特的传输次数所选择的比特位置。
17.根据权利要求16的发射机，其中所述映射装置(805、806)被进一步配置为优先将各个初始比特的具有较少传输次数的传输比特映射到具有较低错误概率，即较高可靠性的比特位置上；并且优先将各个初始比特的具有相对多的传输次数的传输比特映射到具有相对高的错误概率，即较低可靠性的比特位置。
18.一种用于移动通信系统的基站(1400)，包括根据权利要求15到17的至少一个发射机。
19.一种用于移动通信系统的移动站(1500)，包括根据权利要求15到17的至少一个发射机。
20.一种移动通信系统，包括根据权利要求18的至少一个基站(1400)和/或根据权利要求19的至少一个移动站(1500)。
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