CN101242220A - 物理控制信道复用中的联合编码方法及编码装置 - Google Patents

Abstract

一种物理控制信道复用中的联合编码方法及编码装置，该方法在将多路控制信令进行复用和信道编码前，对其中一路控制信令中的2比特信令数据使用生成矩阵G进行子码编码；其中，G的前3×M列或后3×M列为M个G₂₃的对应列，其余X列由G₂₃中的X列组成；G₂₃的前2列或后2列依序为2阶单位阵的对应列，最后一列的各元素为1；0≤X≤3，M≥1。采用本发明的子码编码器以及相应的子码编码方法，能够保证输出码字间的最小汉明距离最大，而且与输出码字的不同取值要求所对应的不同生成多项式可由统一的生成多项式G₂₃的简单重复得到，因而具有实现简单的优点。

Description

物理控制信道复用中的联合编码方法及编码装置

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别是涉及宽带无线系统中物理控制信道复用中的联合编码方法及编码装置。

背景技术

一个无线通信系统中，一般都有多种上行物理控制信令。当上行控制信令不与数据一起发送时，它们将在专门的物理上行控制信道上发送。通常，这多种控制信令的误码性能要求是不同的。当一个用户设备(UserEquipment，简称UE)需要在相同的子帧上同时发送不同格式的上行控制信令时，这就涉及到多种格式的上行控制信道复用的问题。

一种常用的复用方案是采用联合编码的方式，图1给出了控制信道采用联合编码的方式实现复用的示意图。在该示意图中，具体的说，假设有两种控制信令A和B要在相同的子帧上发送，控制信令A包含M比特信息，控制信令B包含N比特信息，且控制信令A的误码性能要求高于B的误码性能要求，此时，先对M比特的控制信令A经过一个子码编码器(即对控制信令A和B复用前使用的编码器)输出M′的编码比特，然后，将这M′的编码比特与N比特的控制信令B进行复用，得到M′+N，最后，将这M′+N比特经过一个(X，M′+N)的信道编码器，得到最终的X个编码输出比特。采用这种联合编码方案，只要适当的调节M′值，就能满足控制信令A和B不同的误码要求。

图2给出了现有LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统中，上行子帧使用扩展循环前缀时，同一UE的ACK(ACKnowledgement，确认应答)/NACK(Negative ACKnowledgement，否定应答)与CQI(Channel QualityIndicator，信道质量指示)复用时，采用联合编码的方式进行复用的示意图。也就是图1所示通用的联合编码方案在LTE系统中应用的一个具体实施例。如图2所示，N_ACK/NACK比特的ACK/NACK先经过一个子码编码器得到N_d个编码比特，然后与N_CQI个CQI信息比特复用得到N_d+N_CQI个比特，这N_d+N_CQI比特的信息经过一个(20，N_d+N_CQI)的信道编码器，最终得到20个编码比特。

但是，对于具体的子码编码方法及编码器，目前还没有具体的方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供物理控制信道复用中的联合编码方法及编码装置，能保证在对多路控制信令复用并进行信道编码前对其中一路控制信令进行子码编码后输出的码字的最小汉明距离最大。

为了解决上述问题，本发明提供了一种物理控制信道的联合编码方法，在将多路控制信令进行复用和信道编码前，对其中一路控制信令中的M比特数据进行子码编码，使生成的M’比特的码字间的最小汉明距离最大。

此外，在将多路控制信令进行复用和信道编码前，对其中一路控制信令中的2比特信令数据使用生成矩阵G进行子码编码；

其中，G的前3×M列或后3×M列为M个G₂₃的对应列，其余X列由G₂₃中的X列组成；G₂₃的前2列或后2列依序为2阶单位阵的对应列，最后一列的各元素为1；0≤X≤3，M≥1。

此外， $G_{23}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ 0& 1& 1\end{array}\right];$

M＝1，所述G的前3列为G₂₃的对应列，G的后X列依序为G₂₃的前X列。

此外， $G_{23}=\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 0\\ 1& 0& 1\end{array}\right];$

M＝1，所述G的后3列为G₂₃的对应列，G的前X列依序为G₂₃的后X列。

此外，使用所述生成矩阵G对输入的信令数据进行所述子码编码时，采用模2加运算。

此外，要求输出的比特数为3，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[000]、[011]、[101]、[110]；

要求输出的比特数为4，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[0000]、[0110]、[1011]、[1101]；

要求输出的比特数为5，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[00000]、[01101]、[10110]、[11011]；

要求输出的比特数为6，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[000000]、[011011]、[101101]、[110110]。

此外，要求输出的比特数为3，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[000]、[101]、[110]、[011]；

要求输出的比特数为4，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[0000]、[1101]、[0110]、[1011]；

要求输出的比特数为5，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[00000]、[01101]、[10110]、[11011]；

要求输出的比特数为6，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[000000]、[101101]、[110110]、[011011]。

本发明还提供一种物理控制信道的联合编码装置，用于对多路控制信令进行联合编码，该装置包括：子码编码器，复用器，信道编码器，

所述子码编码器包括生成矩阵配置单元和编码单元，其中：

生成矩阵配置单元用于存储并输出生成矩阵G；

编码单元用于使用所述生成矩阵G，对所述多路控制信令中的A路控制信令的M比特数据进行子码编码，使生成的M’比特的码字间的最小汉明距离最大，并输出编码后的码字数据；

所述复用器用于将编码单元输出的编码后的A路控制信令的码字数据与所述多路控制信令中的其它路进行复用后输出到所述信道编码器中进行信道编码。

此外，所述生成矩阵配置单元存储并输出的生成矩阵G的前3×M列或后3×M列为G₂₃的对应列，其余X列由G₂₃中的X列组成；G₂₃的前2列或后2列依序为2阶单位阵的对应列，最后一列的各元素为1；0≤X≤3，M≥1。

此外，M＝1；  且

所述 $G_{23}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ 0& 1& 1\end{array}\right],$ 所述生成矩阵配置单元存储并输出的生成矩阵G的前3列为G₂₃的对应列，G的后X列依序为G₂₃的前X列；或

所述 $G_{23}=\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 0\\ 1& 0& 1\end{array}\right];$ 所述生成矩阵配置单元存储并输出的生成矩阵G的后3列为G₂₃的对应列，G的前X列依序为G₂₃的后X列；

所述编码单元采用模2加运算进行所述子码编码操作。

采用本发明的子码编码器以及相应的子码编码方法，能够保证输出码字间的最小汉明距离最大，而且与输出码字的不同取值要求所对应的不同生成多项式可由统一的生成多项式G₂₃的简单重复得到，因而具有实现简单的优点。

图说明

图1是控制信道采用联合编码的方式实现复用的示意图。

图2是现有LTE系统中多种PUCCH信道复用时采用联合编码方案的示意图。

图3是本发明实施例物理控制信道复用中的联合编码方法的流程图；

图4是本发明实施例物理控制信道的联合编码装置的结构示意图。

具体实施方式

下面我们通过LTE系统中，应用联合编码方式实现ACK/NACK与CQI复用的例子，给出包含本发明的一些具体实施例。

假定要发送的ACK/NACK为N_ACK/NACK比特，N_ACK/NACK＝1，2，经过子码编码器后输出N_d个编码比特。考虑到CQI信息比特的大小，本发明主要针对N_d＝3，4，5，6的情况。

当N_ACK/NACK＝1时，重复码能够保证输出码字间的汉明距离最大，因此，当N_ACK/NACK＝1时，ACK/NACK的子码编码器采用重复编码器。

图3是本发明实施例物理控制信道复用中的联合编码方法的流程图，如图3所示，该方法包括如下步骤：

301：子码编码器使用生成矩阵G对N_ACK/NACK比特的ACK/NACK信令数据X＝(x₁，x₂，....)进行子码编码得到N_d个编码比特向量Y：

Y＝X×G；

302：将子码编码器输出的码字与CQI信令数据进行复用；

303：将复用后的数据输入到信道编码器进行信道编码。

对于N_ACK/NACK＝2时，本发明给出两种具体实施例。

第一实施例：

当N_ACK/NACK＝2，N_d＝3时，子码编码器的生成矩阵为：

$G_{23}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ 0& 1& 1\end{array}\right]$

输出码字为：

$C_{\mathrm{out}\_23}=C_{\mathrm{in}}\×G_{23}=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 1\\ 1& 0\\ 1& 1\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ 0& 1& 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 0\\ 0& 1& 1\\ 1& 0& 1\\ 1& 1& 0\end{array}\right];$

码字间的最小汉明距离为2。

由上可知，上述G₂₃的前两列为2阶单位阵，最后一列各元素的值为1。当N_ACK/NACK＝2，N_d＝4时，子码编码器的生成矩阵为：

$G_{24}=\left[\begin{array}{cc}{G}_{23}& G_{23}(:,1)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 1& 1\\ 0& 1& 1& 0\end{array}\right];$

输出码字为：

$C_{\mathrm{out}\_24}=C_{\mathrm{in}}\×G_{24}=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 1\\ 1& 0\\ 1& 1\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 1& 1\\ 0& 1& 1& 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 1& 0\\ 1& 0& 1& 1\\ 1& 1& 0& 1\end{array}\right];$

码字间的最小汉明距离为2。

本实施例中G₂₄的前三列为G₂₃，最后一列取G₂₃的第一列。在其它实施例中，G₂₄的最后一列也可以取G₂₃的第二列或第三列。

当N_ACK/NACK＝2，N_d＝5时，子码编码器的生成矩阵为：

$G_{25}=\left[\begin{array}{cc}{G}_{23}& G_{23}(:,1:2)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}1& 0& 1& 1& 0\\ 0& 1& 1& 0& 1\end{array}\right];$

输出码字为：

$C_{\mathrm{out}\_25}=C_{\mathrm{in}}\×G_{25}=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 1\\ 1& 0\\ 1& 1\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{ccccc}1& 0& 1& 1& 0\\ 0& 1& 1& 0& 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 1& 0& 1\\ 1& 0& 1& 1& 0\\ 1& 1& 0& 1& 1\end{array}\right];$

码字间的最小汉明距离为3。

本实施例中G₂₅的前三列为G₂₃，最后2列取G₂₃的前2列。在其它实施例中，G₂₅的最后2列也可以取G₂₃的任意2列。

当N_ACK/NACK＝2，N_d＝6时，子码编码器的生成矩阵为：

$G_{26}=\left[\begin{array}{cc}{G}_{23}& G_{23}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccc}1& 0& 1& 1& 0& 1\\ 0& 1& 1& 0& 1& 1\end{array}\right];$

输出码字为：

$C_{\mathrm{out}\_26}=C_{\mathrm{in}}\×G_{26}=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 1\\ 1& 0\\ 1& 1\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{cccccc}1& 0& 1& 1& 0& 1\\ 0& 1& 1& 0& 1& 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 1& 0& 1& 1\\ 1& 0& 1& 1& 0& 1\\ 1& 1& 0& 1& 1& 0\end{array}\right];$

码字间的最小汉明距离为4。

本实施例中G₂₆的前3列和后3列都是G₂₃，在其它实施例中，后3列的排放顺序可以与G₂₃不同。

第一实施例输出的码字为系统码，这有利于译码的简单实现。

下面给出第一实施例对应的子码编码器输入输出对应表：

NACK/NACK		Nd
						3	4	5	6
		1	0	[000]	[0000]					[00000]	[000000]
1	[111]					[1111]	[11111]	[111111]
			2	00	[000]				[0000]	[00000]	[000000]
01	[011]	[0110]				[01101]	[011011]
				10	[101]			[1011]	[10110]	[101101]
11	[110]	[1101]				[11011]	[110110]

注意到，使用生成矩阵G进行子码编码(即向量与矩阵G相乘)时采用模2加运算，因此编码后的向量的各元素只有0和1。

第二实施例

作为第一实施例的一个变种，将第一实施例的基本生成多项式G₂₃循环右移一位，得到新的生成多项式，然后再在新的生成多项式基础上，得到本发明的第二实施例，具体描述如下：

当N_ACK/NACK＝2，N_d＝3时，子码编码器的生成矩阵为：

$G_{23}=\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 0\\ 1& 0& 1\end{array}\right];$

输出码字为：

$C_{\mathrm{out}\_23}=C_{\mathrm{in}}\×G_{23}=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 1\\ 1& 0\\ 1& 1\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 0\\ 1& 0& 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 0\\ 1& 0& 1\\ 1& 1& 0\\ 0& 1& 1\end{array}\right];$

码字间的最小汉明距离为2。

当N_ACk/NACK＝2，N_d＝4时，子码编码器的生成矩阵为：

$G_{24}=\left[\begin{array}{cc}{G}_{23}(:,3)& G_{23}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}0& 1& 1& 0\\ 1& 1& 0& 1\end{array}\right];$

输出码字为：

$C_{\mathrm{out}\_24}=C_{\mathrm{in}}\×G_{24}=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 1\\ 1& 0\\ 1& 1\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{cccc}0& 1& 1& 0\\ 1& 1& 0& 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}0& 0& 0& 0\\ 1& 1& 0& 1\\ 0& 1& 1& 0\\ 1& 0& 1& 1\end{array}\right];$

码字间的最小汉明距离为2。

当N_ACK/NACK＝2，N_d＝5时，子码编码器的生成矩阵为：

$G_{25}=\left[\begin{array}{cc}{G}_{23}(:,2:3)& G_{23}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}1& 0& 1& 1& 0\\ 0& 1& 1& 0& 1\end{array}\right];$

输出码字为：

$C_{\mathrm{out}\_25}=C_{\mathrm{in}}\×G_{25}=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 1\\ 1& 0\\ 1& 1\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{ccccc}1& 0& 1& 1& 0\\ 0& 1& 1& 0& 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 1& 0& 1\\ 1& 0& 1& 1& 0\\ 1& 1& 0& 1& 1\end{array}\right];$

码字间的最小汉明距离为3。

当N_ACK/NACK＝2，N_d＝6时，子码编码器的生成矩阵为：

$G_{26}=\left[\begin{array}{cc}{G}_{23}& G_{23}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccc}1& 1& 0& 1& 1& 0\\ 1& 0& 1& 1& 0& 1\end{array}\right];$

输出码字为：

$C_{\mathrm{out}\_26}=C_{\mathrm{in}}\×G_{26}=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 1\\ 1& 0\\ 1& 1\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{cccccc}1& 1& 0& 1& 1& 0\\ 1& 0& 1& 1& 0& 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 1& 0& 1& 1& 1& 1\\ 1& 1& 0& 1& 1& 0\\ 0& 1& 1& 0& 1& 1\end{array}\right];$

码字间的最小汉明距离为4。下面给出的是本实施例对应的子码编码器输入输出对应表：

NACK/NACK		Nd
						3	4	5	6
		1	0	[000]	[0000]					[00000]	[000000]
1	[111]					[1111]	[11111]	[000000]
			2	00	[000]				[0000]	[00000]	[000000]
01	[101]	[1101]				[01101]	[101101]
				10	[110]			[0110]	[10110]	[110110]
11	[011]	[1011]				[11011]	[011011]

图4是本发明实施例物理控制信道的联合编码装置的结构示意图。如图4所示，该联合编码器包含：子码编码器，复用器，信道编码器。其中：

子码编码器用于将输入的控制信令A进行子码编码，并将编码后的数据输出；

本实施例中，子码编码器包含：生成矩阵配置单元，编码单元。

生成矩阵配置单元用于存储并输出生成矩阵G；

生成矩阵G的具体结构如上所述。

编码单元用于根据生成矩阵配置单元输出的生成矩阵G，对输入的控制信令A进行子码编码，并将编码后的数据输出。

复用器用于将输入的控制信令B和子码编码器输出的控制信令A进行复用，并输出。

信道编码器用于将复用器输出的数据进行信道编码。

采用本发明的子码编码器，能够保证输出码字间的最小汉明距离最大，而且N_d取值不同时，不同的生成多项式可由统一的生成多项式G₂₃的简单重复得到，因而具有实现简单的优点。

考虑到输出码字并不多，所需的存储量不大，因此可将不同N_d对应的子码编码器的输入输出做成一张存储表，子码编码器可通过查找表来实现，简化了实现。

基于本发明的基本原理，上述生成矩阵的列数可以超过6列，当超过6列时，该矩阵中包含多个相邻的G₂₃。例如，对于列数为7的生成矩阵，前6列为2个相邻的G₂₃，最后1列为G₂₃的第一列。

熟悉本技术领域的人员应理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明作等效变化与修改，都被本发明的专利范围所涵盖。

Claims (10)

1、一种物理控制信道的联合编码方法，其特征在于，在将多路控制信令进行复用和信道编码前，对其中一路控制信令中的M比特数据进行子码编码，使生成的M’比特的码字间的最小汉明距离最大。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在将多路控制信令进行复用和信道编码前，对其中一路控制信令中的2比特信令数据使用生成矩阵G进行子码编码：

其中，G的前3×M列或后3×M列为M个G₂₃的对应列，其余X列由G₂₃中的X列组成；G₂₃的前2列或后2列依序为2阶单位阵的对应列，最后一列的各元素为1；0≤X≤3，M≥1。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于：

$G_{23}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ 0& 1& 1\end{array}\right];$

M＝1，所述G的前3列为G₂₃的对应列，G的后X列依序为G₂₃的前X列。

4、如权利要求2所述的方法，其特征在于：

$G_{23}=\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 0\\ 1& 0& 1\end{array}\right];$

M＝1，所述G的后3列为G₂₃的对应列，G的前X列依序为G₂₃的后X列。

5、如权利要求2、3或4所述的方法，其特征在于：使用所述生成矩阵G对输入的信令数据进行所述子码编码时，采用模2加运算。

6、如权利要求3所述的子码编码方法，其特征在于：

要求输出的比特数为3，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[000]、[011]、[101]、[110]；

要求输出的比特数为4，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[0000]、[0110]、[1011]、[1101]；

要求输出的比特数为5，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[00000]、[01101]、[10110]、[11011]；

要求输出的比特数为6，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[000000]、[011011]、[101101]、[110110]。

7、如权利要求4所述的子码编码方法，其特征在于：

要求输出的比特数为3，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[000]、[101]、[110]、[011]；

要求输出的比特数为4，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[0000]、[1101]、[0110]、[1011]；

要求输出的比特数为5，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[00000]、[01101]、[10110]、[11011]；

要求输出的比特数为6，且输入的信令数据分别为：00、01、10、11时，子码编码后对应的输出编码比特为[000000]、[101101]、[110110]、[011011]。

8、一种物理控制信道的联合编码装置，用于对多路控制信令进行联合编码，该装置包括：子码编码器，复用器，信道编码器，其特征在于：

所述子码编码器包括生成矩阵配置单元和编码单元，其中：

生成矩阵配置单元用于存储并输出生成矩阵G；

编码单元用于使用所述生成矩阵G，对所述多路控制信令中的A路控制信令的M比特数据进行子码编码，使生成的M’比特的码字间的最小汉明距离最大，并输出编码后的码字数据；

所述复用器用于将编码单元输出的编码后的A路控制信令的码字数据与所述多路控制信令中的其它路进行复用后输出到所述信道编码器中进行信道编码。

9、如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述生成矩阵配置单元存储并输出的生成矩阵G的前3×M列或后3×M列为G₂₃的对应列，其余X列由G₂₃中的X列组成；G₂₃的前2列或后2列依序为2阶单位阵的对应列，最后一列的各元素为1；0≤X≤3，M≥1。

10、如权利要求8所述的装置，其特征在于，M＝1；且

所述 $G_{23}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 1\\ 0& 1& 1\end{array}\right],$ 所述生成矩阵配置单元存储并输出的生成矩阵G的前3列为G₂₃的对应列，G的后X列依序为G₂₃的前X列；或

所述 $G_{23}=\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 0\\ 1& 0& 1\end{array}\right];$ 所述生成矩阵配置单元存储并输出的生成矩阵G的后3列为G₂₃的对应列，G的前X列依序为G₂₃的后X列；

所述编码单元采用模2加运算进行所述子码编码操作。

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