CN102468914B

CN102468914B - 预编码方法及装置

Info

Publication number: CN102468914B
Application number: CN201010546798.1A
Authority: CN
Inventors: 董朋朋; 肖洁华; 柴洪林
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2010-11-16
Filing date: 2010-11-16
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2030-11-16
Also published as: WO2012065542A1; CN102468914A

Abstract

本发明实施例公开了一种预编码方法及装置，涉及无线通信技术领域，解决了现有技术中接收正确率较低的问题。本发明实施例预编码方法是对待传送数据进行处理，待传送数据包括待调制的符号序列，该方法包括：对符号序列中至少两个符号的位置进行交换；将符号序列中的符号，按照位置交换之后的顺序调制到对应的子载波上，调制后的数据用来进行后续的传送。本发明实施例主要用于通信信息处理技术中，尤其是进行信息传输的调制端。

Description

预编码方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及预编码方法及装置。

背景技术

3GPP GERAN#45会议上提出的PCE(Precoded Enhanced GPRS phase 2，预编码的增强的通用分组无线业务阶段二)方案中，在调制端引入IDFT(离散傅里叶逆变换)操作，在接收端引入DFT(离散傅里叶变换)操作，以便将EGPRS(Enhanced GPRS，增强的通用分组无线业)的时域信号变换成频域信号，从而有效降低接收机的复杂度，并且可以获得更好的吞吐量性能和对抗TX/RXImpairments(发送/接收信号衰减)的能力。

为了保证频谱特性不发生变化，3GPP GERAN#45会议上提出的的PCE方案采用了原有的linearized GMSK pulse shaping(线性GMSK脉冲成形)的技术进行成形，现有的IDFT数据和子载波的对应关系如下可以用如下公式表示：

x_{n} = \frac{1}{\sqrt{N}} Σ_{k = 0}^{N - 1} X_{k} e^{j \frac{2 π}{N} kn}

其中N为要发送符号的个数，X_k是要发送的符号，该X_k可以是QPSK，16QAM，32QAM或其他调制的符号。

由于采用了线性GMSK脉冲成形，其脉冲成形的包络会造成处在频带边缘的子载波信号功率受到严重衰减，如图1所示，在进行线性GMSK脉冲成形之前，各个子载波信号的幅度值相同或者基本相同，但是，经过线性GMSK脉冲成形之后，各个子载波信号的幅度值发生了不同的变化，子载波具体的频域特性具体参见2，中图2可以看出部分子载波信号被较大幅度地衰减，上述子载波信号的幅度值对应于子载波的能量，幅度值越大表示能量越高。

在实现上述PCE方案的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：当采用不同打孔方式的重传时即使接收端采用了IR(Incremental Redundancy：增量冗余)技术来提高接收正确率，由于部分子载波信号被严重衰减，使得接收端在接收到重传的信息之后还有可能无法正确接收信息，最后得出的正确接收率依然较低。

发明内容

本发明的实施例提供一种预编码方法及装置，提高接收端接收正确率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种预编码方法，待传送数据包括待调制的符号序列，所述方法包括：

对所述符号序列中至少两个符号的位置进行交换；

将所述符号序列中的符号，按照位置交换之后的符号序列中符号的顺序调制到对应的子载波上，所述调制后的数据用来进行后续的传送。

一种预编码装置，待传送数据包括待调制的符号序列，所述装置包括：

交换单元，用于对所述符号序列中至少两个符号的位置进行交换；

调制单元，用于将所述符号序列中的符号，按照位置交换之后的符号序列中符号的顺序调制到对应的子载波上，所述调制后的数据用来进行后续的传送。

本发明实施例提供的预编码方法及装置，当用于重传时，由于在传送之前，对符号序列中至少两个符号的位置进行了交换，使得交换前后原有符号与之前发送的符号位置不同，由于不同位置对应子载波的能量不同，使得最后得到传输信息的传输功率不相同，如此一来，接收端可以将本次接收到的信息与以前接收失败的信息相结合，由于传送的传输功率与初传时的功率有所不同，多次发送的冗余信息可以加大接收端最终通过结合方式得到正确信息的概率。

当将本发明实施中对符号的位置进行交换的方案运用在首次传输中时，可以根据实际需求将一些符号序列中不同符号的顺序进行调整，便于对调制过程及调制结果进行控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为进行脉冲成形之前的载波频谱图；

图2为现有技术中进行脉冲成形之后的载波频谱图；

图3为本发明实施例中预编码方法的流程图；

图4为本发明实施例中预编码方法实现的原理框图；

图5为本发明实施例中进行符号交换前后的符号序列示意图；

图6为本发明实施例中进行符号交换前后的频谱对比图；

图7为本发明实施例中预编码装置的框图；

图8为本发明实施例中原始符号的比特分配示意图；

图9为本发明实施例中将低性能要求的符号交换到低能量子载波的位置后的比特分配示意图；

图10为本发明实施例中进行对折交换后的符号的比特分配示意图；

图11为本发明实施例EGPRS2A中的DAS-5的编码中原始符号的比特分配示意图；

图12为本发明实施例中图11的原始符号进行交换后的比特分配示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种预编码方法，通过在待传数据传送之前变换该待传数据中待调制的符号序列中符号的位置，由于不同位置对应子载波的能量不同。如果需要重传则可以实现两次传送时，同一个符号能够在重传时获得与之前不同传输功率，提高了接收端正确接收的概率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种预编码方法，本发明实施例的方法可以用在第一次进行待传送数据的传送过程，也可以用在数据重传的过程中，如图3所示，该方法包括：

301、需要传送的数据包括待调制的符号序列，对该符号序列中至少两个符号的位置进行交换(symbol swap，符号交换)，本发明实施例中可以对多个符号的位置进行任意的交换，对交换的数量和规律并不进行限定。可以将两个符号的位置进行交换，也可以将多个的符号的位置进行交换。例如：存在A、B、C三个符号，具体交换时，可以将A符号交换到原来B符号所在的位置，将B符号交换到原来C符号所在的位置，将C符号交换到原来A符号所在的位置。

302、将该符号序列中的符号，按照位置交换之后的顺序调制到对应的子载波上，具体的将符号序列调制到子载波的方式可以参照已有的调制技术，调制后的数据用来进行后续的传送。

由于在本发明实施例中符号的位置发生了变化，当应用在重传中时，该符号对应子载波的能量就有可能与上一次发送时不一样，接收端通过将两个能量不同的符号叠加到一起就比较容易得到正确的符号，从而提高了接收正确率。

如果将本发明实施中对符号的位置进行交换的方案运用在首次传输中，可以根据实际需求将一些符号序列中不同符号的顺序进行调整，便于对调制过程及调制结果进行控制。

作为本发明实施例的进一步改进，本发明实施例可以将符号序列中高性能要求的符号放置在对应高能量子载波的位置上，一般而言高性能要求的符号包括但不限于控制信息，如：数据头、上行链路状态标志、或者偷比特标志中的一种或一种以上的组合。

由于每个符号中包含有多个比特，所以，本发明实施例中进行的符号交换主要是指：对符号序列中至少两个符号中的比特位置进行交换。一般来讲，对符号序列中至少两个符号中的比特位置进行交换可以采用但不限于如下实现方式：

第一、对符号序列至少两个符号中所有比特位置进行交换。

第二、对符号序列至少两个符号中部分比特位置进行交换(bit swap，比特交换)。

下面具体说明对符号序列至少两个符号中所有比特位置进行交换的实现方式，为了更清楚地说明本发明实施例中对符号进行位置交换的实现方案，下面以EGPRS2A中的DAS-5的编码为例，介绍几种可以采用的位置交换方案，但并不限于如下位置交换方案，这里的DAS是指下行(Downlink)的EGPRS2A的一种编码方式，DAS-5是一个专有名词，专指一种特定的编码方式。假设原始符号的比特分配如图8所示。其中，第53至56、61至64的符号为数据头，第57、58、59、60的符号为USF(上行链路状态标志，Uplink State Flag)数据、其中第59的符号的部分为SF(Stealing bits Flag，偷比特标志)数据(有些数据只占用了部分的符号，详细对应参见图示)。假设以S_b1，…，S_b116表示原始数据的符号位置；S_f1，…，S_f116表示交换后的符号位置。具体的交换方案可以包括但不限于：

为了保证待传送数据中的重要数据能够正确接收，本发明实施例可以将符号序列中高性能要求的符号放置在高能量子载波的位置上，一般来讲是需要将位于高能量子载波位置的低性能要求的符号与高性能要求的符号进行交换，使得高性能要求的符号放置在高能量子载波的位置上。

具体而言，本发明实施例中高能量子载波的限定可以采用但不限于如下方案：一、将能量不小于所有子载波能量的平均值的子载波作为高能量子载波；二、将能量不小于子载波能量峰值的1/3的子载波作为高能量子载波，具体数据的设置可以根据实际需要进行，如不小于子载波能量峰值的1/2。

例如：本实施例中的数据头或、USF、或SF的性能要求较高，需要较高的可靠接收性能，故而可以则需要将这些数据放置在高能量的载波位置，仅将其它低性能要求的符号交换到低能量子载波的位置(如：数据信息、附加填充信息等)，具体符号的比特分配如图9所示，要达到图9中的这种交换效果，可以采用如下具体的交换过程：

S_f1，…，S_f6＝S_b59，…，S_b64；即：将符号S_b59，…，S_b64放置到原来符号S_f1，…，S_f6的位置，具体而言就是将S_b59放置到S_f1，将S_b60放置到S_f2，将S_b61放置到S_f3，将S_b62放置到S_f4，依次类推；

S_f7，…，S_f58＝S_b1，…，S_b52；即：将符号S_b1，…，S_b52放置到原来符号S_f7，…，S_f58的位置；

S_f59，…，S_f110＝S_b65，…，S_b116；即：将符号S_b65，…S_b116放置到原来符号S_f59，…，S_f110的位置；

S_f111，…，S_f116＝S_b53，…，S_b58即：将符号S_b53，…，S_b58放置到原来符号S_f111，…，S_f116的位置。

作为本发明实施例的另一种改进，本发明实施例还可以进行简单的对折交换，即将符号序列中前一半的符号的位置与该符号序列中后一半的符号的位置进行交换，进行对折交换后的符号的比特分配如图10所示，要达到图10中这种交换效果，可以采用如下具体的交换过程：

S_f1，…，S_f58＝S_b59，…，S_b116；即：将符号S_b59，…，S_b116放置到原来符号S_f1，…，S_f58的位置；

S_f59，…，S_f116＝S_b1，…，S_b58即：将符号S_b1，…，S_b58放置到原来符号S_f59，…，S_f116的位置。

当然，为了保证接收端较高的接收正确率，本发明实施例还可以调整信道编码过程中的打孔方式，例如：在初次发送数据时信道编码过程中采用的是P1(现有的一种打孔方式)打孔方式，在数据重发时在交换符号位置前将打孔方式改为P2(现有的另一种打孔方式)打孔方式。这样接收端就可以同时利用不同打孔和不同位置的功率差异的冗余信息进行信息合并，用以提高正确接收率。

相对于现有技术中而言，本发明实施例在进行离散傅里叶逆变换之前，需要对符号的位置进行交换，本发明实施例的具体PCE方案的发送框图如图4所示，具体包括：用户数据的比特位首先经过信道编码，然后对经过信道编码的信号进行脉冲群格式化，将群格式化后的信号进行符号映射，从而得到符号序列；本发明实施例新增了符号交换单元，通过符号交换单元对得到的符号序列进行交换操作，使得符号的位置发生变化。在经过交换之后则对符号序列进行离散傅里叶逆变换；并对变换后的数据加上循环前缀，对具有循环前缀的信号进行发射脉冲整形；最后经过功率放大操作后将信号发送出去。

假定图4中A点的符号序列如图5中上部分所示，如图如果图4中的交换单元采用对折交换方案进行操作，B点的符号序列就是经过对折交换后的符号序列，具体参见图5的下部分。

由于符号和子载波的对应关系如下可以用如下公式表示：

x_{n} = \frac{1}{\sqrt{N}} Σ_{k = 0}^{N - 1} X_{k} e^{j \frac{2 π}{N} kn}

其中N为要发送符号的个数，X_k是要发送的符号，X_k可以是QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控)，16QAM，32QAM或其他调制的符号，其中QMA(Quadrature Amplitude Modulation)为正交幅度调制，如果把子载波按k进行编号，那么X_k则是在第k个子载波上的符号。从上述表达式可以看出，不同符号的顺序会改变其对应子载波的位置，也就改变了发送符号的能量，会有不同的接收性能。

如：以N为奇数时为例，当{Xk}＝{D₀，D₁，D₂，D₃，…，D_(N-1)/2，D_(N-1)/2+1，…，D_N-2，D_N-1}时，D₀具有较高的能量，D_(N-1)/2具有较低的能量。

如：当{Xk}＝{D_(N-1)/2+1，…，D_N-2，D_N-i，D₀，D₁，D₂，D₃，…，D_(N-1)/2}时，D₀具有较低的能量，D_(N-1)/2具有较高的能量。

以进行对折交换为例，在进行对折之前，符号序列中靠中间位置的符号的发送能量较低，而两边位置的符号的发送能量较高，具体参见图6中没有经过符号交换的能量示意图，图中表示了未经过符号交换的数据对应子载波的位置。在进行对折交换之后，原符号序列靠中间位置的符号的发送能量较高，而两边位置的符号的发送能量较低，具体参见图6中经过符号交换的能量示意图，图中表示了经过符号交换的数据对应子载波的位置。

本发明实施例提供的预编码方法，在发送数据之前，对符号序列中至少两个符号的位置进行了交换，使得交换前后原有符号与之前发送的符号位置不同，由于不同位置对应子载波的能量不同，使得最后得到传输信息的传输功率不相同，如此一来，接收端可以将本次接收到的信息与以前接收失败的信息相结合，由于重传的传输功率有所不同，这就加大了接收端最终通过结合方式得到正确信息的概率。

下面具体说明对符号序列至少两个符号中部分比特位置进行交换的实现方式，为了更清楚地说明本发明实施例中对符号进行位置交换的实现方案，下面以EGPRS2A中的DAS-5的编码为例，介绍几种可以采用的位置交换方案，但并不限于如下位置交换方案，假设原始符号的比特分配如图11所示。

在对符号中的部分比特进行交换后的比特分配如图12所示。

进一步的，将两个符号中的部分比特位置进行交换的方式可以多种多样，如方式一或方式二：

方式一、将符号序列中前一半符号的部分比特的位置与该符号序列中后一半符号的部分比特的位置进行交换；或者，

方式二、由于每个符号序列所包含的多个比特之间存在强比特和弱比特之分，比如8PSK调制的第0和第1比特为强比特，第2个比特为弱比特。可以将符号序列中部分比特中高性能要求的符号放置在这部分比特中对强比特位置上。

由于在本发明实施例中符号的部分比特的位置发生了变化，当应用在重传中时，该符号中部分比特对应子载波的能量就有可能与上一次发送时不一样，接收端通过将两个能量不同的符号叠加到一起就比较容易得到正确的符号，从而提高了接收正确率。

如果将本发明实施中对符号的位置进行交换的方案运用在首次传输中，可以根据实际需求将一些符号序列中不同符号的部分比特顺序进行调整，便于对调制过程及调制结果进行控制。

本发明实施例还提供一种预编码装置，本发明实施例的装置可以用在第一次待传送数据过程中，也可以用在数据重传的过程中，如图7所示，该装置包括：交换单元71、调制单元72。

其中，交换单元71用于对符号序列中至少两个符号的位置进行交换；调制单元72用于将该符号序列中的符号，按照位置交换之后的符号序列中符号的顺序调制到对应的子载波上，调制后的待传送数据用来进行后续的传送。

如果将本发明实施中对符号的位置进行交换的方案运用在首次传输中，可以根据实际需求将一些调整符号序列中不同符号的调制顺序，便于对调制过程及调制结果进行控制。

作为本发明实施例的进一步改进，具体交换方法可以包括但不限于如下方式：

方式一、交换单元71中包括第一交换子单元711，该第一交换子单元711用于将符号序列中前一半的符号的位置与该符号序列中后一半的符号的位置进行交换。

方式二、交换单元71中包括第二交换子单元712，该第二交换子单元712用于将符号序列中高性能要求的符号放置在高能量子载波的位置上，仅将其它低性能要求的符号交换到低能量子载波的位置。一般来讲，高性能要求的符号主要指控制信息，可以包括但不限于如下数据的一种或一种以上的组合：数据头、或上行链路状态标志、或者偷比特标志；低性能要求的符号则可以包括数据信息或者附加填充信息。

为了能够更好地保证接收正确率，本发明实施例预编码装置还包括调整单元73，用于调整信道编码过程中的打孔方式。打孔方式调整之后，可以进一步地提高接收正确率。

本发明实施例主要用于信息处理技术中，尤其是进行信息传输的调制端，可以运用于首次数据传输中、也可以运用在数据重传中。主要运用的场景包括但不限于：全球移动通讯系统/全球移动通讯系统增强数据率演进版本无线接入网(GSM/GERAN：Globa l System for Mobile Communications/GSM EDGE RadioAccess Network)系统分组无线业务就经历着通用分组无线服务技术(GPRS：General Packet Radio Service)，增强的通用分组无线业务(EGPRS：EnhancedGPRS)，增强的通用分组无线业务阶段二(EGPRS2：Enhanced GPRS phase 2)的演进过程。

并且，为了提高数据块的正确接收率，可以都引入了重发机制，并且在EGPRS网络中采用了IR(Incremental Redundancy：增量冗余)技术，IR技术根据实际的信道状况，以递增方式发送冗余的信息来调整码速率，直至解码成功。采用IR后，接收端需要将本次接收到的信息与以前接收失败的信息相结合，从而计算出接收到的信息，以增加重传时的正确接收概率。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种预编码方法，其特征在于，所述方法包括：

对用户数据的比特位进行信道编码，脉冲群格式化，符号映射得到符号序列，对所述符号序列中至少两个符号的位置进行交换；

将所述符号序列中的符号，按照位置交换之后的顺序调制到对应的子载波上，所述调制后的数据用来进行后续的传送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述符号序列中至少两个符号的位置进行交换包括：

将所述符号序列中前一半的符号的位置与所述符号序列中后一半的符号的位置进行交换；或者

将所述符号序列中高性能要求的符号放置在对应高能量子载波的位置上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对符号序列中至少两个符号的位置进行交换，包括：

对所述符号序列中至少两个符号中的比特位置进行交换。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对符号序列中至少两个符号中的比特位置进行交换，包括：

对所述符号序列至少两个符号中所有比特位置进行交换；或者

对所述符号序列至少两个符号中部分比特位置进行交换。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高性能要求的符号包括控制信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制信息包括如下信息的一种或组合：数据头、上行链路状态标志、或者偷比特标志。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高能量子载波的能量不小于所有子载波能量的平均值；或者，所述高能量子载波的能量不小于子载波能量峰值的1/3。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

调整信道编码过程中的打孔方式。

9.根据权利要求1、2、4、5、6、7、8中任意一项所述的方法，其特征在于，所述预编码方法运用于首次数据传输中或者运用于数据重传中。

10.一种预编码装置，其特征在于，所述装置包括：

交换单元，用于对用户数据的比特位进行信道编码，脉冲群格式化，符号映射得到符号序列，对所述符号序列中至少两个符号的位置进行交换；

调制单元，用于将所述符号序列中的符号，按照所述交换单元交换之后的顺序调制到对应的子载波上，所述调制后的数据用来进行后续的传送。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：

所述交换单元包括第一交换子单元，所述第一交换子单元用于将所述符号序列中前一半的符号的位置与所述符号序列中后一半的符号的位置进行交换；或者

所述交换单元包括第二交换子单元，所述第二交换子单元用于将所述符号序列中高性能要求的符号放置在对应高能量子载波的位置上。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述交换单元对所述符号序列中至少两个符号中的比特位置进行交换。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述交换单元对所述符号序列至少两个符号中所有比特位置进行交换；或者

所述交换单元对所述符号序列至少两个符号中部分比特位置进行交换。

14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述高性能要求的符号包括控制信息。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述控制信息包括如下信息的一种或组合：数据头、上行链路状态标志、或者偷比特标志。

16.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述高能量子载波的能量不小于所有子载波能量的平均值；或者所述高能量子载波的能量不小于子载波能量峰值的1/3。

17.根据权利要求10、11、13、14、15、16中任意一项所述的装置，其特征在于，还包括：

调整单元，用于调整信道编码过程中的打孔方式。