CN101232352A - 重复编码的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重复编码的方法，包括对获取编码所得的数据采用预设定的调制方式，将所述编码所得的数据进行星座图映射，并将所述进行星座图映射所得的数据进行重复。本发明还公开了一种重复编码装置。采用本发明，可节约处理器资源，提高处理器的性能，且简单易行。

Description

重复编码的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种重复编码的方法及一种重复编码装置。

背景技术

重复编码是一种应用在基带物理层的技术，主要是通过对信道编码后的信息进行若干倍的重复，在接收端获取重复增益，从而提高数据传输的可靠性。

全球微波接入互操作性(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)协议网络的信道编码流程可如图1所示，主要包括随机化(Randomizer)、前向纠错(Forward Error Correction，FEC)编码、交织(Interleaver)、重复(Repetition)以及调制(Modulation)等步骤(还可以包括打孔的步骤)。在WiMAX技术的802.16e协议中明确支持在正交相移键控(Quadrature Phase-shift keying，QPSK)调制方式下的2倍、4倍、6倍重复的重复编码。重复编码在“突发”(burst)中以时隙(slot)为单位进行，一个slot包含有48个数据子载波，采用QPSK调制方式时，一个slot可传送96bit数据。

下面以4倍重复为例，介绍现有技术的WiMAX中重复编码的过程。

分配一burst，该burst共包含36个slot，经过随机化、FEC编码、交织、打孔后所得的需要传送的数据为9×96比特(bit)。对这9×96bit的编码所得的数据以96bit为单位，进行4倍重复，最后得到4×9×96bit的数据。重复是以slot为单位进行的bit级重复处理，如图2所示，burst大小为6×12，其中6表示6个子通道(Subchannels)，12表示12个符号(Symbols)，9个slot的数据经过4倍重复后变为36个slot。

正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)物理层支持QPSK、16正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)、64QAM三种调制方式，每个burst中的编码所得数据采用什么调制方式由介质接入控制(Media Access Controll，MAC)层决定。QPSK、16QAM、64QAM调制方式下星座图分别对应如图3所示(QPSK对应图3左上分图、16QAM对应图3左下分图、64QAM对应图3右分图)，该三种调制方式对应的调制的比特数分别的2比特、4比特和6比特，功率因子分别为1/、

和

调制的过程就是将重复后的编码数据按照每2、4、6个比特用星座图上的复数(星座点)来表示，然后乘以功率因子。

经过调制之后的数据为同相(In-phase)信号数据和正交(Quadrature-phase)信号数据，简称IQ数据。接下来进行协议中规定的其他模块的处理，如进行映射到正交频分复用子通道(Mapping to OFDMA subchannels)的处理。

下面对上例中重复步骤和调制步骤的处理消耗进行分析。

表1给出了重复步骤和调制步骤实际测量得到的单位周期(cycle)的处理消耗：

处理步骤	处理消耗
		重复步骤	32bit/cycle
调制步骤	48/134bit/cycle＝0.358bit/cycle

表1

可以看出，重复步骤和调制步骤的复杂度是完全不一样的，调制步骤一个cycle平均最多只能完成0.358bit(也可以为48/134bit表示)的处理，而重复步骤一个cycle平均最多可完成32bit的处理。

按照现有技术的先进行重复步骤的处理，后进行调制步骤的处理，对处理器来说是一种极大的资源浪费，举个例子，假设一个用户有6个slot，采用的是QPSK卷积码(Convolutional Code，CC)1/2的6倍重复编码，按照上面重复步骤和调制步骤进行处理的方案的处理消耗为如下表2所示内容：

方案	处理器总处理消耗	处理器负载消耗
			先重复后调制	9666cycles	234.93兆周期/秒(MegaCycles Per Second，MCPS)

表2

其中，表2的处理器总处理消耗及处理器负载消耗由如下方法得到：

a、重复步骤处理消耗为： $\frac{6\×96\mathrm{bit}}{32\mathrm{bit}/\mathrm{cycle}}=18\mathrm{cycles}$

b、调制步骤处理消耗为： $\frac{6\×96\mathrm{bit}\×6}{0.358\mathrm{bit}/\mathrm{cycle}}=9648\mathrm{cycles}$

c、表2中处理器总处理消耗为：18cycles+9648cycles＝9666cycles；

d、表2中频分复用(Frequency Division Duplex，FDD)下处理器负载消耗为： $\frac{9666\mathrm{cycles}\×30}{6\×2\×102.86\mathrm{\μs}}=234.93\mathrm{MCPS},$ 该公式是折算到2个符号(Symbol)时间内的处理器负载消耗，式中“30”指10M带宽下的子通道数目，“102.86μs”指10M带宽、1024点下的符号时间长度，“2”指2个符号。

有上可知，现有技术采用先重复后调制的重复编码过程在实际应用中会造成极大的处理器资源浪费。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种重复编码的方法及一种重复编码装置，对编码所得的数据先进行调制处理后进行重复处理，可节约处理器资源，提高处理器的性能。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种重复编码的方法，包括：

获取编码所得的数据；

采用预设定的调制方式，将所述编码所得的数据进行星座图映射；

将所述进行星座图映射所得的数据进行重复。

相应地，本发明实施例还提供了一种重复编码装置，包括：

获取单元，用于获取编码所得的数据；

调制单元，用于采用预设定的调制方式，将所述编码所得的数据进行星座图映射；

重复单元，用于将所述进行星座图映射所得的数据进行重复。

本发明实施例通过对获取编码所得的数据采用预设定的调制方式，将所述编码所得的数据进行星座图映射，并将所述进行星座图映射所得的数据进行重复，从而节约处理器资源，提高处理器的性能。

附图说明

图1是现有技术的WiMAX协议网络的信道编码流程图；

图2是现有技术的4倍重复编码示意图；

图3是现有技术的不同调制方式下的星座图；

图4是本发明实施例的WiMAX协议网络的信道编码流程图；

图5是本发明实施例中列举的DL-PUSC的帧结构；

图6是本发明实施例的重复编码的方法流程图；

图7是现有技术的重复编码的方法的处理消耗示意图；

图8是本发明实施例的重复编码的方法的处理消耗示意图；

图9是本发明实施例的重复编码装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种重复编码的方法及装置，通过对获取编码所得的数据采用预设定的调制方式，将所述编码所得的数据进行星座图映射，并将所述进行星座图映射所得的数据进行重复，从而节约处理器资源，提高处理器的性能。

下面结合附图，对本发明实施例进行详细说明。

图4是本发明实施例的WiMAX协议网络的信道编码流程图，该信道编码流程依次包括随机化、FEC编码、交织、调制、重复等步骤，其中与现有技术不同之处主要在于调换了调制和重复的顺序，所产生的效果在后续的分析中提及。

下面以6倍重复为例，介绍本发明实施例的WiMAX协议网络中重复编码的过程。

本实施例提供了一个下行步骤使用子通道(Downlink Part Using Subchannel，DL-PUSC)的帧结构，如图5所示，该DL-PUSC帧结构中，burst1采用QPSKCC1/2的6倍重复编码，现为其分配了36个slot的空间，burst1中需要发送的数据经过随机化、FEC编码、交织之后的数据量为6×96bit。

首先，对这6×96bit的数据进行QPSK调制，得到对应的bit符号；

其次，将得到的bit符号映射到星座图上，其中每2个bit映射到一个星座点上，并产生对应的IQ数据，每个星座点用一个32bit的IQ数据表示，其中I路数据(同相信号数据)和Q路数据(正交信号数据)分别占16bit；

再次，进行重复步骤的处理，由于一个slot的数据量为96bit，调制后所形成的IQ数据长度为96÷2＝48word，1word＝32bit，那么，上述6×96bit的数据调制后的IQ数据长度为96×6÷2＝288word；由于重复的单位为slot，所以，对调制后的IQ数据进行重复的基本单位长度是48Word，那么对288word的IQ数据进行6倍的重复，可得到288×6＝1728word的数据，之后对这1728word的数据再进行后续的子载波映射的处理，该步骤的处理如图6所示。

下面对本方案所带来的技术效果进行分析。

假设一个用户待发送的信息经过随机化、FEC编码、交织处理之后为n个slot，采用QPSK调制并进行m倍的重复编码，则：

当采用现有技术的处理方案，先经过重复步骤处理再经过调制步骤处理，这两步骤处理消耗为(96×n÷32)+(96×m×n÷0.358)＝(3n+268mn)cycles，这里“32”表示1word＝32bit，下同，具体可如图7所示；

当采用本发明实施例的处理方案，先经过调制步骤处理再经过重复步骤处理，这两步骤处理消耗为(96×n÷0.358)+(48×m×n×32÷32)＝(268n+48mn)cycles，具体可如图8所示。

若给定n值，在不同重复倍数下的性能可做如下表3的比较：

重复倍数	现有技术的处理消耗	本发明的处理消耗	节省处理器负载消耗	处理器负载消耗节省率
					2倍	539n cycles	364n cycles	25.52MCPS	4.25％
4倍	1075n cycles	460n cycles	89.68MCPS	14.95％
					6倍	1611n cycles	556n cycles	153.85MCPS	25.64％

表3

由上表3可知，本发明方案可在很大程度上节约处理器资源，从而提高处理器的性能。

相应的，本发明实施例还提供了一种重复编码装置。

如图9所示，本发明实施例的重复编码装置可包括获取单元91、调制单元92、重复单元93，其中调制单元92包括有调制子单元921、映射子单元922，各单元连接关系及功能如下述：

获取单元91、重复单元93分别与调制单元92相连，调制子单元921与映射子单元922相连；

获取单元91，用于获取信道编码流程中随机化、FEC编码、交织之后的需要发送的数据；

调制子单元921，用于对所述获取单元91获取的需要发送的数据以预先设定的调制方式进行调制，得到对应的bit符号，具体实现时，所述调制方式采用QPSK方式、16QAM方式和64QAM方式中的一种或多种；

映射子单元922，用于按照一定bit数，将bit符号映射到星座图的星座点上，并产生对应的IQ数据，可包括I路数据和Q路数据；

重复单元93，用于对所述IQ数据进行重复步骤的处理，具体实现时，可对所述IQ数据进行2倍、4倍或6倍的重复。

在重复单元处理的数据为映射子单元输出的IQ数据，而非现有技术的bit数据。

本发明实施例提供的重复编码的方法及装置，可对获取编码所得的数据采用预设定的调制方式，将所述编码所得的数据进行星座图映射，并重复所述星座图映射所得的同相信号数据和正交信号数据，从而节约处理器资源，提高处理器的性能。

值得说明的有如下几点：

1、本发明实施例中所获取编码所得的数据是FEC编码所得的数据，在具体实现时也可以是卷积编码数据或其他编码数据；

2、本发明实施例是针对WiMAX协议网络中给出的一个具体实施方案，而在其他如长期演进(Long Term Evolution，LTE)协议网络、超移动宽带(UltraMobile Broadband，UMB)协议网络等支持重复编码的协议网络中，也同样适用本发明内容；

3、本发明实施例中所采用的调制方式以QPSK为例，而其他如16QAM、64QAM的调制方式仍适用。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Radom Access Memory，RAM)等。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种重复编码的方法，其特征在于，包括：

获取编码所得的数据；

采用预设定的调制方式，将所述编码所得的数据进行星座图映射；

将所述进行星座图映射所得的数据进行重复。

2.如权利要求1所述的重复编码的方法，其特征在于，所述采用预设定的调制方式，将所述编码所得的数据进行星座图映射包括：

采用所述调制方式对所述编码所得的数据进行调制，得到对应的比特符号；

将所述比特符号映射到所述星座图的星座点，并产生同相信号数据和正交信号数据。

3.如权利要求1或2所述的重复编码的方法，其特征在于，所述调制方式采用正交相移键控调制方式、16正交幅度调制方式和64正交幅度调制方式中的一种或多种。

4.如权利要求1或2所述的重复编码的方法，其特征在于，所述将所述进行星座图映射所得的数据进行重复具体为：

将所述进行星座图映射所得的数据进行2倍、4倍或6倍的重复。

5.如权利要求1或2所述的重复编码的方法，其特征在于，该方法应用于全球微波接入互操作性协议网络、长期演进协议网络或超移动宽带协议网络。

6.一种重复编码装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取编码所得的数据；

调制单元，用于采用预设定的调制方式，将所述编码所得的数据进行星座图映射；

重复单元，用于将所述进行星座图映射所得的数据进行重复。

7.如权利要求6所述的重复编码装置，其特征在于，所述调制单元包括：

调制子单元，用于采用所述调制方式对所述编码所得的数据进行调制，得到对应的比特符号；

映射子单元，用于将所述比特符号映射到所述星座图的星座点，并产生同相信号数据和正交信号数据。

8.如权利要求6或7所述的重复编码装置，其特征在于，所述调制方式采用正交相移键控调制方式、16正交幅度调制方式和64正交幅度调制方式中的一种或多种。

9.如权利要求6或7所述的重复编码装置，其特征在于，所述重复的倍数为2倍、4倍或6倍。

10.如权利要求6或7所述的重复编码装置，其特征在于，该装置应用于全球微波接入互操作性协议网络、长期演进协议网络或超移动宽带协议网络。

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