CN101282192A

CN101282192A - 混合自动重传信道编码方法

Info

Publication number: CN101282192A
Application number: CNA2007100738082A
Authority: CN
Inventors: 徐俊; 胡留军
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2027-04-03
Also published as: CN101282192B

Abstract

本发明涉及一种混合自动重传信道编码方法，包括对输入的传输块按编码器最大允许编码块进行码块分割；对分割后产生的各子传输块添加CRC比特；对新产生的各子传输块进行信道编码；对编码后产生的各子码字流按物理信道能力进行码率匹配；对码率匹配后的各子码字流进行合并或者级联；对合并或者级联成的码字流进行信道交织；将信道交织后的二进制比特流基带映射到对应调制方式下星座图上或正交调制到载波上；将调制符号映射到物理信道资源上。这种方法通过将码块级联放在信道交织之前使得编码块具有足够的分集增益而提高了链路性能，而且通过将添加CRC比特放在码块分割之后使得传输块具有足够好的差错检错性能和减少了编码块的重传次数。

Description

混合自动重传信道编码方法

技术领域

本发明涉及混合自动请求HARQ和无线基带处理，具体涉及一种HARQ无线系统信号处理方法。

背景技术

(一)七十年代初美国贝尔实验室提出的蜂窝概念使移动通信得到了迅速的发展，大致可以分为以下几个阶段：

第一代移动通信系统采用了频分多址FDMA模拟调制方式。

第二代蜂窝系统采用了时分多址TDMA和码分多址CDMA的数字调制方式，提高了系统容量，并采用独立信道传输信令的方式，使系统性能大为改善。主要包括北欧的GSM和北美的IS-95。

第三代移动通信系统IMT-2000能提供更大的系统容量，以满足多媒体通信的要求。主要包括北美的cdma2000，欧洲的WCDMA和中国的TDS-CDMA。R99是WCDMA的正式版本；HSPA是WCDMA的3.5G后续演进。

第四代移动通信系统主要采用了OFDM技术，具有真正意义的高速宽带接入。例如：WIMAX，LTE，AIE和IMT-ADVANCED等。

WIMAX是由IEEE标准组织发布的，WCDMA/TDS-CDMA、LTE是由3GPP标准组织发布的，cdma2000、AIE是由3GPP2标准组织发布的。

(二)无线接口往往是移动通信系统的决定因素，换句话说无线接口技术的演进直接决定了移动通信系统的改朝换代。无线接口通常包括收发信机(基站和终端)和空中信道，而收发信机是由基带、中频和射频三个部分。在无线接口技术中，基带处理往往是最重要的，因此着重讨论物理信道映射之前的基带处理流程。

①WCDMA和TDS-CDMA的信号处理整体过程如图1和2所示，其中，图1给出下行处理流程，图2给出了上行处理流程，图中虚线大框内的步骤是对应基带处理内的过程。

②基带处理过程和物理信道映射步骤，由3GPP标准组织规定：

图3给出了HSPA和可能LTE的信道编码(编码与复用)基带处理流程，主要描述物理信道映射之前；图4给出了的AIE基本信道编码(编码与复用)基带处理流程，主要描述物理信道映射之前；图5给出了的WIMAX基本信道编码(编码与复用)基带处理流程，主要描述物理信道映射之前。需要指出，对于一个突发的所有码块，编码调制得到符号都将进行物理信道映射，这样物理信道映射就具有了码块级联的功能，所以码块级联这个模块是不存在。下面，对以上这几种基带处理过程主要包括步骤和物理信道映射步骤分别说明如下：

i码块分段Code Block Segmentation

由于信道编码coding具有允许的最大编码块大小，一个大的传输块(或者突发，或者子包)需要被分为多个码块，然后才可以分别进行编码。

ii码块级联Code Block Segmentation

一个大的传输块(或者突发，或者子包)需要被分为多个码块，然后分别进行编码以及后续处理，处理后的多个数据块将被级联起来。

iii码率匹配Code Rate Matching

因为物理信道映射的情况非常多，而最终物理信道的传输能力是有限种，需要通过速率匹配使得复用后的数据量正好与物理信道的能力相适应；此外，速率匹配还提供一种QoS保证机制，平衡各业务的质量。码率匹配主要手段是对数据进行重复或删减。

iv添加循环冗余差错检测CRC码

在每个传输块TB后添加CRC码。CRC长度由传输格式的半静态属性给出，可为0、8、12、16、24比特；除非进行链路重配置，否则不会改变。CRC只具有检错功能，没有纠错功能，用于在接收端检测该TB中是否有出错比特，进而用于测量BLER。如果没有TB输入，不应该计算CRC；如果有TB输入，但输入TB SIZE＝0，仍要添加CRC，只是CRC均为0。CRC位添加在数据末端。

v信道交织interleave

交织的主要目的是将突发错误变成随机错误以利于译码器进行纠错，抵抗深度快衰落造成的影响。首先，交织往往尽可能确保相邻码字比特被映射到不相邻的位置。另一个拓展的考虑，交织往往尽可能保证将相邻的码字比特交替地映射到可靠性不同的星座图比特或者OFDM子载波上，避免长时间低可靠传输数据。

vi信道编码coding

在原数据流中加入冗余信息，使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差，同时提高数据传输速率。目前使用较多的是卷积编码，Turbo编码和LDPC编码。另外，使用编码会增加了无效负荷和传输时间。

vii随机化Randomize

随机化可以使得传输的比特流中“0”与“1”出现的概率是相等的，有利于在接收端进行信道解码前提取出比特时钟，从信号功率谱的角度看，扰乱过程相当于将数字信号的功率谱拓展了，使其分散开了，因此扰乱过程又被称为“能量分散”；随机化还可以用于抑制小区间干扰，不同小区的同频信号可以被白噪化，这个作用很重要。随机化器实际上就是一个伪随机二进制序列(PRBS)发生器，它由一个特定的生成多项式定义，伪随机序列的发生电路实际上是该多项式的自发除法电路。每个数据字节按照先高位后低位顺序进入。前缀将不被随机化。PRBS通过生成多项式的自发除法电路产生PN序列。将得到的PN序列和送入的源数据比特进行异或操作即可。

viii调制映射Modulation

调制是指将信息承载到适合于信道的信号上过程，调制一般包括基带映射和正交调制。基带映射就是将二进制比特流映射到各种调制方式下星座图上的过程；而正交调制就是将基带信道搬移到载波上过程，属于频谱搬移。我们这里的调制主要是指基带映射，常用的调制包括：BPSK，QPSK，MQAM，MAPSK等。

ix物理信道映射Physical channel mapping

指将调制符号映射到物理信道资源上，如CDMA系统的扩频码码道或者OFDM系统的子信道或者资源块(多个子载波构成)。

(三)分析现有基带处理方法，我们可以看出以下缺陷：

①WIMAX和AIE的信道编码链提出了将信道交织处理放在码块级联前面处理。由于MIMO技术及其Precoding技术的应用，集中式Localized的载波分配策略将成为主流策略，这种将信道交织放在码块级联前的方法会导致编码块得不到充分的频率分集，将明显降低链路的性能。

②WCDMA，TDSCDMA和LTE的信道编码链提出了将CRC处理放在码块分段外面处理，此时将出现差错检测性能不够好的缺点，因为当传输块非常大，24比特CRC检错不能保证足够好的检错性能。另外，突发的任何一个码块出现差错，该突发的所有码块都需要重传，降低了传输效率。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是如何提供一种HARQ无线系统信号处理方法，能够保证所有码块得到足够的频率分集，进一步保证传输块的差错检测性能。

本发明的上述技术问题这样解决，提供一种HARQ无线系统信号处理方法，包括添加CRC比特、码块分割、信道编码、码率匹配、信道交织、码块级联、调制映射和物理信道映射等步骤，其中所述码块级联位于码率匹配与信道交织步骤之间，即将码块级联放在信道交织之前，这样采用合适的交织算法，可以保证所有码块得到足够的频率分集。

按照本发明提供的信号处理方法，所述添加CRC比特步骤位于码块分割与信道编码步骤之间，即将添加CRC比特放在码块分割之后，由于24比特CRC检错总是可以保证了最大码块的检错，本发明提出的方法可以保证传输块的差错检测性能。

按照本发明提供的信号处理方法，包括以下步骤：

3.1)码块分割：对输入的传输块按编码器最大允许码块进行码块分割；

3.2)添加CRC比特：对分割后产生的各子传输块添加CRC比特；

3.3)信道编码：对新产生的各子传输块进行信道编码；

3.4)码率匹配：对编码后产生的各子码字流按物理信道能力进行码率匹配；

3.5)码块级联：对码率匹配后的各子码字流进行合并或者级联；

3.6)信道交织：对合并或者级联成的码字流进行信道交织；

3.7)调制映射：将信道交织后的二进制比特流基带映射到对应调制方式下星座图上；

3.8)物理信道映射：将调制符号映射到物理信道资源上。

按照本发明提供的信号处理方法，所述信道编码方式可以是卷积编码，Turbo编码和LDPC编码；所述调制方式可以是BPSK、QPSK、MQAM、MPSK或MAPSK。

按照本发明提供的信号处理方法，所述信道编码方式和调制方式可以从所述HARQ无线系统的编码调制集合MCS中选择。

按照本发明提供的信号处理方法，所述HARQ无线系统可以是CDMA系统或OFDM系统，所述物理信道资源可以是CDMA系统的扩频码码道或者OFDM系统的子信道或资源块。

按照本发明提供的信号处理方法，该方法还可包括位于步骤3.2)和3.3)或步骤3.6)和3.7)之间的随机化处理步骤。

按照本发明提供的信号处理方法，该方法还可包括位于步骤3.6)和3.7)或步骤3.7)和3.8)之间的序列复用处理步骤。

按照本发明提供的信号处理方法，该方法还可包括位于步骤3.2)和3.3)之间的随机化处理步骤和步骤3.7)和3.8)之间的序列复用处理步骤。

按照本发明提供的信号处理方法，该方法还可包括位于步骤3.6)和3.7)之间、依次进行的随机化处理步骤和序列复用处理步骤。

本发明提供的HARQ无线系统信号处理方法，调整具体组成步骤的时间顺序、提出了一种新的信道编码链，不仅通过将码块级联放在信道交织之前使得编码块具有足够的分集增益而提高了链路性能，而且通过将添加CRC比特放在码块分割之后使得传输块具有足够好的差错检错性能和减少了编码块重传输次数。。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1WCDMA/TDSCDMA下行信道编码(编码与复用)处理流程示意图；

图2WCDMA/TDSCDMA上行信道编码(编码与复用)处理流程示意图；

图3HSPA和可能LTE信道编码(编码与复用)基带处理流程示意图；

图4AIE信道编码(编码与复用)基带处理流程示意图；

图5WIMAX信道编码(编码与复用)基带处理流程示意图；

图6本发明的信道编码(编码与复用)基带处理流程A示意图；

图7本发明的信道编码(编码与复用)基带处理流程B示意图；

图8本发明的信道编码(编码与复用)基带处理流程C示意图；

图9本发明的信道编码(编码与复用)基带处理流程D示意图；

图10本发明的信道编码(编码与复用)基带处理流程E示意图；

图11本发明的信道编码(编码与复用)基带处理流程F示意图；

图12本发明的信道编码(编码与复用)基带处理流程G示意图。

具体实施方式

首先，说明本发明提出一种基本信道编码/发射信号处理方法，如图6所示，主要包括以下步骤：

610)对输入的传输块进行码块分割，产生多个子传输块，目的是保证每个码块的大小不超过编码器所允许的最大码块大小。

620)对于所有的子传输块添加循环冗余校验CRC比特，CRC只具有检错功能，没有纠错功能。

630)对于上述多个的添加了CRC的子传输块分别进行编码，加入冗余信息，分别产生多个子码字流，使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差。信道编码可以是卷积编码，Turbo编码和LDPC编码等。

640)对上述多个子码字流进行删减和重复，即码率匹配。因为最终物理信道的传输能力是有限种，需要通过码率匹配使得物理信道映射前的数据量正好与物理信道的能力相适应；此外，码率匹配还提供一种QoS保证机制，平衡各业务的质量。

650)对多个经过速率匹配的多个码字流进行合并或者级联，合并成为一个码字流。

660)进行交织操作，使得一个传输块的码字比特得到充分的分集增益。一个目的是，尽可能确保相邻码字比特被映射到不相邻的位置，将突发错误变成随机错误以利于译码器进行纠错，抵抗深度快衰落造成的影响。另一个目的是，尽可能保证将相邻的码字比特交替地映射到可靠性不同的星座图比特或者可靠性不同的物理信道上，避免长时间低可靠传输数据。

670)进行基带映射，将二进制比特流映射到各种调制方式下星座图上的过程。常用的调制包括：BPSK，QPSK，MQAM，MPSK，MAPSK等。

680)进行物理信道映射，将调制符号映射到物理信道资源上，如CDMA系统的扩频码码道或者OFDM系统的子信道或者资源块(多个子载波构成)。

需要指出，各个模块的具体方式和参数可以由不同的协议规定，但是它们的原理是基本相同。系统将给出编码模块的可能编码方式和调制方式，将给出可能的具体的编码调制集合Modulation Coding Set，简称MCS。信道编码链的输入是一个传输块(或者一个突发，或者一个子包)，它往往用于承载一个或者多个用户的一个或者多个业务的数据，一个传输块的数据具有相同的编码调制方式。

第二步，进一步说明本发明在上述基本方法上的扩展或变形：

①考虑到实际需要，上述步骤中，还可能需要在CRC和信道编码之间添加随机化处理步骤100，如图7。

②考虑到实际需要，上述步骤中，还可能需要在信道交织和调制映射之间添加随机化处理步骤100，如图8。

③考虑到实际需要，图7中，调制映射之前，还可能需要在信道交织和调制映射之间添加序列复用处理步骤200，如图9。序列复用是指对交织后的码字序列进行重复，接收机将对重复的序列进行chase合并，得到分集增益，属于牺牲资源换性能。

④考虑到实际需要，图8中，调制映射之前，还可能需要在信道交织和调制映射之间添加序列复用处理步骤200，如图10。

⑤考虑到实际需要，图7中，调制映射之前，还可能需要在调制映射和物理信道映射之间添加序列复用处理步骤200，如图11。这里，序列复用是指对调制后的符号序列进行重复，接收机将对重复的序列进行简单合并，得到分集增益，属于牺牲资源换性能。

⑥考虑到实际需要，图7中，调制映射之前，还可能需要在调制映射和物理信道映射之间添加序列复用处理步骤200，如图12。序列复用是指对交织后的码字序列进行重复，接收机将对重复的序列进行简单合并，得到分集增益，属于牺牲资源换性能。

Claims

1. 一种HARQ无线系统信号处理方法，包括添加CRC比特、码块分割、信道编码、码率匹配、信道交织、码块级联、调制映射和物理信道映射步骤，其特征在于，所述码块级联位于码率匹配与信道交织步骤之间。

2. 根据权利要求1所述信号处理方法，其特征在于，所述添加CRC比特步骤位于码块分割与信道编码步骤之间。

3. 根据权利要求1或2所述信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.2)添加CRC比特：对分割后产生的各子传输块添加CRC比特；

3.3)信道编码：对新产生的各子传输块进行信道编码；

3.6)信道交织：对合并或者级联成的码字流进行信道交织；

3.7)调制映射：将信道交织后的二进制比特流基带映射到对应调制方式下星座图上或正交调制到载波上；

3.8)物理信道映射：将调制符号映射到物理信道资源上。

4. 根据权利要求3所述信号处理方法，其特征在于，所述信道编码方式可以是卷积编码，Turbo编码和LDPC编码；所述基带调制方式可以是BPSK、QPSK、MQAM、MPSK或MAPSK。

5. 根据权利要求4所述信号处理方法，其特征在于，所述信道编码方式和调制方式可内置在可供所述HARQ无线系统选择的编码调制集合MCS中。

6. 根据权利要求3所述信号处理方法，其特征在于，所述HARQ无线系统可以是CDMA系统或OFDM系统，所述物理信道资源可以是CDMA系统的扩频码码道或者OFDM系统的子信道或资源块。

7. 根据权利要求3所述信号处理方法，其特征在于，该方法还可包括位于步骤3.2)和3.3)或步骤3.6)和3.7)之间的随机化处理步骤。

8. 根据权利要求3所述信号处理方法，其特征在于，该方法还可包括位于步骤3.6)和3.7)或步骤3.7)和3.8)之间的序列复用处理步骤。

9. 根据权利要求3所述信号处理方法，其特征在于，该方法还可包括位于步骤3.2)和3.3)之间的随机化处理步骤和步骤3.6)和3.7)之间的序列复用处理步骤。

10. 根据权利要求3所述信号处理方法，其特征在于，该方法还可包括位于步骤3.2)和3.3)之间的随机化处理步骤和步骤3.7)和3.8)之间的序列复用处理步骤。

11. 根据权利要求3所述信号处理方法，其特征在于，该方法还可包括位于步骤3.6)和3.7)之间、依次进行的随机化处理步骤和序列复用处理步骤。

12. 根据权利要求3所述信号处理方法，其特征在于，该方法还可包括位于步骤3.6)和3.7)之间的随机化处理步骤和步骤3.7)和3.8)之间的序列复用处理步骤。