CN103312442B - 基于有限长度循环缓存速率匹配的数据发送方法及装置 - Google Patents
基于有限长度循环缓存速率匹配的数据发送方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了基于有限长度循环缓存速率匹配的数据发送方法及装置，对输入信息块的数据比特进行编码，根据编码结果确定一维有限长度循环缓存的大小；设置各冗余版本对应的一维有限长度循环缓存起始位置近似均匀分布在所述一维有限长度循环缓存中；按照设定顺序依次选择冗余版本，从所选择的冗余版本的取值对应的有限长度循环缓存起始位置开始顺序读取预设长度的数据比特组成混合自动重传请求数据包并发送。本发明在系统以高于1的码率进行首传或重传时，为使用高码率进行首传和重传提供更均匀的码字覆盖，可以更好地传输码字中所有的比特，并且在低信噪比时获得更好的性能。
Description
技术领域
本发明适用于数字通信领域，尤其涉及基于有限长度循环缓存速率匹配的数据发送方法及装置。
背景技术
在诸多信道编码技术中，Turbo码是目前公认的最好的前向纠错编码之一。Turbo码的纠错性能远比其它编码的纠错性能优越，而且译码迭代的次数越多，则译码纠错的性能越好，因此通常多被建议在可靠性要求很高的数据传输场合使用。例如，第三代移动通信就采用了8状态1/3码率的二进制Turbo码作为信道编码的标准。
通常应用的二进制Turbo编码是一种带有内部交织器的并行级联码，一般由两个结构相同的递归系统卷积码(RSC)分量码编码器并行级联而成。Turbo码内交织器在第二个分量码编码器之前将输入的二进制信息序列中的比特位置进行随机置换，当交织器充分大时，Turbo码就具有近似随机长码的特性。在WCDMA和TD-SCDMA中就使用了这样一种二进制Turbo码。输入的二进制信息序列Xk经过第一个分量码编码器生成一路校验序列Zk。同时输入二进制信息序列Xk经过Turbo码内交织器交织后，由第二个分量码编码器生成另一路校验序列此时，如果不对编码比特打孔，Turbo编码的输出码率为1/3，输出端得到的编码比特序列为x1，z1，z′1，x2，z2，z′2，…，xK，zK，z′K，其中K为输入二进制信息序列长度。当所有信息比特序列编码完成后，需要从移位寄存器反馈中取出尾比特来执行格形运算终止。最先的3个尾比特用于终止第一个分量码编码器，最后的三个尾比特用于终止第二个分量码编码器。按以上操作可得到12个格形运算终止的发送比特，其比特顺序为：xK+1，zK+1，xK+2，zK+2，xK+3，zK+3，x′K+1，z′K+1，x′K+2，z′K+2，x′K+3，z′K+3，，添加在编码比特序列之后，就完成了一次Turbo编码。
在3GPP(3rd Generation Partnership Project)LTE中信息块的信息序列长度由系统分配的物理资源块NPRB和传输块索引ITBS来决定，其中物理资源块的个数是指按照时间和频率划分的资源个数。NPRB和ITBS带入传输块码表即可查询出对应的信息序列长度。
作为3GPP Rel-6速率匹配算法的替代，基于循环缓冲区的速率匹配(CircularBuffer Rate Matching，CBRM)提供一个可以简单地生成性能优良的删余图样的方法，其具体结构如图1所示。在循环缓冲速率匹配方法中，每个数据流将被各自的子交织器重新排列，被称为块内交织(sub-block interleaver)；通常为了简化硬件实现，块交织器的列数固定，行数随着交织长度的改变而改变，因此循环缓存可以看作一个“R行×C列”的行列缓存，即看作一个“R行×C列”虚拟的缓存。如3GPP的循环缓冲速率匹配方法中所采用的块内交织就是一个列数固定32列的块交织器。因为循环缓存中有系统比特、第一校验比特和第二校验比特三个数据流，所以“循环缓存”可以看作一个列数是96列的虚拟缓存。在单一输出缓存中，将重排后的系统比特放在开始位置，随后交错地放置两个重排的校验比特数据流，被称为块间交织。对于期望的码率(Rate)，循环缓冲速率匹配的比特选择是从缓存的某处开始点顺序读出L个比特，作为速率匹配的输出。总的来说，被选择用于传输的比特可以从缓存的任何一个点开始被读出来，如果到达缓存的末尾，可以绕到缓存的开始位置继续读数据，直到完成读取L个比特为止，如图2所示。
混合自动请求重传(HARQ)是一种数字通信系统中极其重要的链路自适应技术。接收端对其接收的HARQ数据包进行译码，若译码正确则反馈ACK信号给发送端，通知其发送新的HARQ数据包；若译码失败则反馈NACK信号给发送端，请求发送端重新发送HARQ数据包。接收端通过对多次重传的数据包进行IR或Chase合并译码，可以提高其译码成功概率，实现链路传输的高可靠性要求。
在混合自动请求重传(HARQ)方式下，在循环缓存中可以指定不同的位置作为每次传输HARQ数据包读取的起点位置。冗余版本(Redundancy Version，RV)的定义即确定了HARQ数据包在循环缓存中读取的多个起点位置，冗余版本取值便确定了本次传输HARQ数据包在循环缓存中读取的具体起点位置。例如在3GPP系统中，基于循环缓冲速率匹配的HARQ处理过程定义4种RV版本(RV＝0，1，2，3)。每次HARQ重传L长的子包是从冗余版本定义的起点开始，顺时针选取L个比特组成的。
HARQ功能包括两次速率匹配和一个虚拟IR缓存，第一次速率匹配过程将输入比特数匹配到虚拟IR缓存，虚拟IR缓存由高层配置。如果输入比特数不超过虚拟IR的能力，则不需要被打掉任何比特，否则需要去掉多余的比特。第二次速率匹配过程是为了符合信道的要求，将第一次速率匹配后的比特数匹配到多个物理信道的总比特数。
有限长度循环缓存的长度是受限的，其速率匹配是在限制循环缓存长度的基础上，根据期望的输出码率，选择L个编码比特，作为循环缓存速率匹配的输出；与非受限的循环缓存的速率匹配类似，被选择用于传输的比特可以从缓存器中的任何位置开始读出来。如果达到缓存器的末尾，可以绕到缓存器的开始位置继续读取数据。通常在有限长度循环缓存中可以指定不同的位置作为每次传输HARQ数据包读取的起点位置，即制定冗余版本取值对应的HARQ包的起点位置。
在某些通信系统中，为了节省信令开销，将RV＝0的冗余版本和新数据指示符(NewData Indicator，NDI)复用，即RV＝0既表示冗余版本取值为0的HARQ包读取数据的起点，同时也表示一个新数据块的起点。这样，为了避免混淆，在一个数据块的重传过程中，RV＝0只能作为第一次HARQ包的读取起点，以后的重传中不允许再使用RV＝0。例如，在3GPP中，8次重传RV的一个取值序列为RV＝{0，2，1，3，0，2，1，3}。在考虑RV＝0和NDI复用的情况下，RV＝0和RV＝1之间，RV＝1和RV＝2之间，RV＝2和RV＝3之间的起始位置的距离应该相同，而最后一个RV(例如RV＝3)和RV＝0之间的距离应较小，这种RV的分布方式可以更好地保护系统比特。
在现有的有限长度循环缓存的速率匹配方法中，由于冗余版本的数量有限，仅为4个。当系统的重传次数很大时，重传的HARQ点不能均匀分布，部分码字出现较多次重叠，而另外一部分码字则重叠较少，这样会导致重传性能的下降。另外，当系统的以高于1的码率进行首传和重传时，数量过少的冗余版本会导致编码器产生的部分码字不被传输，也会导致性能下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于有限长度循环缓存速率匹配的数据发送方法及装置，解决高码率首传和重传导致的码字覆盖不均匀的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于有限长度循环缓存速率匹配的数据发送方法，其中，
对输入信息块的数据比特进行编码，根据编码结果确定一维有限长度循环缓存的大小；
设置各冗余版本对应的一维有限长度循环缓存起始位置近似均匀分布在所述一维有限长度循环缓存中；
按照设定顺序依次选择冗余版本，从所选择的冗余版本的取值对应的有限长度循环缓存起始位置开始顺序读取预设长度的数据比特组成混合自动重传请求数据包并发送。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
第idx个冗余版本的起始位置由下式确定：
其中，idx的值是0和Nrv-1之间的正整数；
表示块交织器的行数；
Q和P是用于控制起始位置间距离的正整数；
Operation(·)表示取整修正函数；
Ncb是指编码后的比特数即码块大小；
rvidx表示索引号为idx的冗余版本的取值，0≤rvidx＜Nrv，Nrv＝8时rvidx属于集合{0，1/2，1，3/2，2，5/2，3，7/2}；Nrv＝16时rvidx属于集合{0，1/4，1/2，3/4，1，5/4，3/2，7/4，2，9/4，5/2，11/4，3，13/4，7/2，15/4}；
OFFSET1、OFFSET2、OFFSET3为偏移值。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
OFFSET1、OFFSET2、OFFSET3是以下取值方式中的一种：
OFFSET1为0，OFFSET2为offset1，OFFSET3为offset；其中offset1是第索引号为idx的冗余版本对应的偏移系数，offset表示第一个冗余版本取值对应的混合自动重传请求数据包起点相对二维有限长度循环缓存第一列的起点之间移列数；
OFFSET1为0，OFFSET2为0，OFFSET3为offset；
OFFSET1为offset1，OFFSET2为0，OFFSET3为offset；
OFFSET1为0，OFFSET2为0，OFFSET3为offset1。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
Nrv＝8时，所述设定顺序是指{0，1/2，2，5/2，1，3/2，3，7/2}；
Nrv＝16时，所述设定顺序是指{0，1/4，1/2，3/4，2，9/4，5/2，11/4，1，5/4，3/2，7/4，3，13/4，7/2，15/4}。
进一步地，上述方法还可以具有以下特点：
在子帧聚合的模式下，输入信息块的比特数由物理资源块个数T·NPRB和传输快索引ITBS来决定，其中系数T为聚合系数，在每个子帧中只传输NPRB个物理资源块对应的码字比特数，在连续传输T个子帧中，选取T个冗余版本以固定的序列进行传输。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种基于有限长度循环缓存速率匹配的数据发送装置，包括编码模块、缓存起始位置设置模块、数据读取与发送模块；
所述编码模块，用于对输入信息块的数据比特进行编码，根据编码结果确定一维有限长度循环缓存的大小；
所述缓存起始位置设置模块，用于设置各冗余版本对应的一维有限长度循环缓存起始位置近似均匀分布在所述一维有限长度循环缓存中；
所述数据读取与发送模块，用于按照设定顺序依次选择冗余版本，从所选择的冗余版本的取值对应的有限长度循环缓存起始位置开始顺序读取预设长度的数据比特组成混合自动重传请求数据包并发送。
进一步地，上述装置还可以具有以下特点：
第idx个冗余版本的起始位置由下式确定：
其中，idx的值是0和Nrv-1之间的正整数；
表示块交织器的行数；
Q和P是用于控制起始位置间距离的正整数；
Operation(·)表示取整修正函数；
Ncb是指编码后的比特数即码块大小；
rvidx表示索引号为idx的冗余版本的取值，0≤rvidx＜Nrv，Nrv＝8时rvidx属于集合{0，1/2，1，3/2，2，5/2，3，7/2}；Nrv＝16时rvidx属于集合{0，1/4，1/2，3/4，1，5/4，3/2，7/4，2，9/4，5/2，11/4，3，13/4，7/2，15/4}；
OFFSET1、OFFSET2、OFFSET3为偏移值。
进一步地，上述装置还可以具有以下特点：
OFFSET1、OFFSET2、OFFSET3是以下取值方式中的一种：
OFFSET1为0，OFFSET2为offset1，OFFSET3为offset；其中offset1是第索引号为idx的冗余版本对应的偏移系数，offset表示第一个冗余版本取值对应的混合自动重传请求数据包起点相对二维有限长度循环缓存第一列的起点之间移列数；
OFFSET1为0，OFFSET2为0，OFFSET3为offset；
OFFSET1为offset1，OFFSET2为0，OFFSET3为offset；
OFFSET1为0，OFFSET2为0，OFFSET3为offset1。
进一步地，上述装置还可以具有以下特点：
Nrv＝8时，所述设定顺序是指{0，1/2，2，5/2，1，3/2，3，7/2}；
Nrv＝16时，所述设定顺序是指{0，1/4，1/2，3/4，2，9/4，5/2，11/4，1，5/4，3/2，7/4，3，13/4，7/2，15/4}。
本发明在系统以高于1的码率进行首传或重传时，为使用高码率进行首传和重传提供更均匀的码字覆盖，可以更好地传输码字中所有的比特，并且在低信噪比时获得更好的性能。
附图说明
图1是循环缓冲速率匹配的结构；
图2是二维有限长度循环缓存结构；
图3是实施例中基于有限长度循环缓存速率匹配的数据发送方法的示意图。
具体实施方式
如图3所示，基于有限长度循环缓存速率匹配的数据发送方法包括：
对输入信息块的数据比特进行编码，根据编码结果确定一维有限长度循环缓存的大小；
设置各冗余版本对应的一维有限长度循环缓存起始位置近似均匀分布在所述一维有限长度循环缓存中；
按照设定顺序依次选择冗余版本，从所选择的冗余版本的取值对应的有限长度循环缓存起始位置开始顺序读取预设长度的数据比特组成混合自动重传请求数据包并发送。
本方案中冗余版本取值的个数可以是4、8、16、32或其它值。
上述方法近似均匀分布可以采用多种方式，如以下方式：第idx个冗余版本的起始位置由下式确定：
其中，idx的值是0和Nrv-1之间的正整数；
表示块交织器的行数；
Q和P是用于控制起始位置间距离的正整数；
Operation(·)表示取整修正函数；
Ncb是指编码后的比特数即码块大小；
rvidx表示索引号为idx的冗余版本的取值，0≤rvidx＜Nrv，Nrv＝8时rvidx属于集合{0，1/2，1，3/2，2，5/2，3，7/2}；Nrv＝16时rvidx属于集合{0，1/4，1/2，3/4，1，5/4，3/2，7/4，2，9/4，5/2，11/4，3，13/4，7/2，15/4}；
OFFSET1、OFFSET2、OFFSET3为偏移值。
其中，OFFSET1、OFFSET2、OFFSET3是以下取值方式中的一种：
OFFSET1为0，OFFSET2为offset1，OFFSET3为offset；其中offset1是第索引号为idx的冗余版本对应的偏移系数，offset表示第一个冗余版本取值对应的混合自动重传请求数据包起点相对二维有限长度循环缓存第一列的起点之间移列数；
OFFSET1为0，OFFSET2为0，OFFSET3为offset；
OFFSET1为offset1，OFFSET2为0，OFFSET3为offset；
OFFSET1为0，OFFSET2为0，OFFSET3为offset1。
Nrv＝8时，所述设定顺序是指{0，1/2，2，5/2，1，3/2，3，7/2}；
Nrv＝16时，所述设定顺序是指{0，1/4，1/2，3/4，2，9/4，5/2，11/4，1，5/4，3/2，7/4，3，13/4，7/2，15/4}。
在子帧聚合的模式下，输入信息块的比特数由物理资源块个数T·NPRB和传输快索引ITBS来决定，其中系数T为聚合系数，在每个子帧中只传输NPRB个物理资源块对应的码字比特数，在连续传输T个子帧中，选取T个冗余版本以固定的序列进行传输。
使用上述方法的数据发送装置包括编码模块、缓存起始位置设置模块、数据读取与发送模块；
所述编码模块，用于对输入信息块的数据比特进行编码，根据编码结果确定一维有限长度循环缓存的大小；
所述缓存起始位置设置模块，用于设置各冗余版本对应的一维有限长度循环缓存起始位置近似均匀分布在所述一维有限长度循环缓存中；
所述数据读取与发送模块，用于按照设定顺序依次选择冗余版本，从所选择的冗余版本的取值对应的有限长度循环缓存起始位置开始顺序读取预设长度的数据比特组成混合自动重传请求数据包并发送。
本装置模块具体的执行方式与上述方法中描述的相同此处不再赘述。
具体实施例一
多个冗余版本可以基于一个更小集合冗余版本进行偏移派生出来。
每个冗余版本的起始位置由决定：
其中具体参数的含义与上述方法中相同。
具体实施例二
重新定义冗余版本使之成为一组系数。
每个冗余版本的起始位置由决定：
其中具体参数的含义与上述方法中相同。
Nrv＝8时冗余版本rvidx属于集合{0，1/2，1，3/2，2，5/2，3，7/2}。Nrv＝16时冗余版本rvidx属于集合{0，1/4，1/2，3/4，1，5/4，3/2，7/4，2，9/4，5/2，11/4，3，13/4，7/2，15/4}。按照指定的顺序传输冗余版本系数，Nrv＝8时使用传输顺序为{0，1/2，2，5/2，1，3/2，3，7/2}，Nrv＝16时使用传输顺序为(0，1/4，1/2，3/4，2，9/4，5/2，11/4，1，5/4，3/2，7/4，3，13/4，7/2，15/4)。
各冗余版本取值对应的HARQ数据包起始位置还可以有如下变形
或者
本方案在系统的重传次数很大(＞8)时，使得重传的HARQ点均匀分布且多数码字出现的重叠次数较为一致。确保了重传性能。另外，当系统的以高于1的码率进行很多次(＞8)首传和重传时，扩展的冗余版本会使得编码器产生的码字被全部覆盖。
综上所述，本方案在系统以高于1的码率进行首传或重传时，可以更好地传输码字中所有的比特。并且在低信噪比时获得更好的性能，从而达到更好的覆盖。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
Claims (8)
1.一种基于有限长度循环缓存速率匹配的数据发送方法，其中，
对输入信息块的数据比特进行编码，根据编码结果确定一维有限长度循环缓存的大小；
设置各冗余版本对应的一维有限长度循环缓存起始位置均匀分布在所述一维有限长度循环缓存中；
按照设定顺序依次选择冗余版本，从所选择的冗余版本的取值对应的有限长度循环缓存起始位置开始顺序读取预设长度的数据比特组成混合自动重传请求数据包并发送；
第idx个冗余版本的起始位置由下式确定：
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其中，idx的值是0和Nrv-1之间的正整数；
表示块交织器的行数；
Q和P是用于控制起始位置间距离的正整数；
Operation(·)表示取整修正函数；
Ncb是指编码后的比特数即码块大小；
rvidx表示索引号为idx的冗余版本的取值，0≤rvidx＜Nrv，Nrv＝8时rvidx属于集合{0,1/2,1,3/2,2,5/2,3,7/2}；Nrv＝16时rvidx属于集合{0,1/4,1/2,3/4,1,5/4,3/2,7/4,2,9/4,5/2,11/4,3,13/4,7/2,15/4}；
OFFSET1、OFFSET2、OFFSET3为偏移值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
OFFSET1、OFFSET2、OFFSET3是以下取值方式中的一种：
OFFSET1为0，OFFSET2为offset1,OFFSET3为offset；其中offset1是第索引号为idx的冗余版本对应的偏移系数，offset表示第一个冗余版本取值对应的混合自动重传请求数据包起点相对二维有限长度循环缓存第一列的起点之间移列数；
OFFSET1为0，OFFSET2为0,OFFSET3为offset；
OFFSET1为offset1，OFFSET2为0,OFFSET3为offset。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
Nrv＝8时，所述设定顺序是指{0,1/2,2,5/2,1,3/2,3,7/2}；
Nrv＝16时，所述设定顺序是指{0,1/4,1/2,3/4,2,9/4,5/2,11/4,1,5/4,3/2,7/4,3,13/4,7/2,15/4}。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
在子帧聚合的模式下，输入信息块的比特数由物理资源块个数T·NPRB和传输快索引ITBS来决定，其中系数T为聚合系数，在每个子帧中只传输NPRB个物理资源块对应的码字比特数，在连续传输T个子帧中，选取T个冗余版本以固定的序列进行传输。
5.一种基于有限长度循环缓存速率匹配的数据发送装置，其中，
包括编码模块、缓存起始位置设置模块、数据读取与发送模块；
所述编码模块，用于对输入信息块的数据比特进行编码，根据编码结果确定一维有限长度循环缓存的大小；
所述缓存起始位置设置模块，用于设置各冗余版本对应的一维有限长度循环缓存起始位置均匀分布在所述一维有限长度循环缓存中；
所述数据读取与发送模块，用于按照设定顺序依次选择冗余版本，从所选择的冗余版本的取值对应的有限长度循环缓存起始位置开始顺序读取预设长度的数据比特组成混合自动重传请求数据包并发送；
第idx个冗余版本的起始位置由下式确定：
<mrow>
<msubsup>
<mi>k</mi>
<mn>0</mn>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>d</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
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<mo>=</mo>
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</mrow>
其中，idx的值是0和Nrv-1之间的正整数；
表示块交织器的行数；
Q和P是用于控制起始位置间距离的正整数；
Operation(·)表示取整修正函数；
Ncb是指编码后的比特数即码块大小；
rvidx表示索引号为idx的冗余版本的取值，0≤rvidx＜Nrv，Nrv＝8时rvidx属于集合{0,1/2,1,3/2,2,5/2,3,7/2}；Nrv＝16时rvidx属于集合{0,1/4,1/2,3/4,1,5/4,3/2,7/4,2,9/4,5/2,11/4,3,13/4,7/2,15/4}；
OFFSET1、OFFSET2、OFFSET3为偏移值。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，
OFFSET1、OFFSET2、OFFSET3是以下取值方式中的一种：
OFFSET1为0，OFFSET2为offset1,OFFSET3为offset；其中offset1是第索引号为idx的冗余版本对应的偏移系数，offset表示第一个冗余版本取值对应的混合自动重传请求数据包起点相对二维有限长度循环缓存第一列的起点之间移列数；
OFFSET1为0，OFFSET2为0,OFFSET3为offset；
OFFSET1为offset1，OFFSET2为0,OFFSET3为offset；
OFFSET1为0，OFFSET2为0,OFFSET3为offset1。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，
Nrv＝8时，所述设定顺序是指{0,1/2,2,5/2,1,3/2,3,7/2}；
Nrv＝16时，所述设定顺序是指{0,1/4,1/2,3/4,2,9/4,5/2,11/4,1,5/4,3/2,7/4,3,13/4,7/2,15/4}。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，
在子帧聚合的模式下，输入信息块的比特数由物理资源块个数T·NPRB和传输快索引ITBS来决定，其中系数T为聚合系数；
所述数据读取与发送模块，还用于在每个子帧中只传输NPRB个物理资源块对应的码字比特数，在连续传输T个子帧中，选取T个冗余版本以固定的序列进行传输。
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