CN103650351B - 无线电发射/接收设备、通信系统及其所使用的信道编码处理方法 - Google Patents

Abstract

一种无线电发送／接收设备，使用信道交织器并利用turbo码作为纠错码，将突发错误转换为随机错误。该无线电发送／接收设备在码块级联(15)中，当将传输块分为多个码块时执行信道编码，使得在传输期间发生的突发错误分布在所有码块中。因此，当突发错误发生时，该错误可以均衡分布在传输块的所有码块中，使得码块之间的错误恢复中不会发生不均衡。

Description

无线电发射/接收设备、通信系统及其所使用的信道编码处理 方法

技术领域

本发明涉及无线电发射／接收设备、通信系统及其所使用的信道编码处理方法。具体而言，本发明涉及3GPP(第三代合作伙伴计划)版本8(LTE：长期演进)中的信道编码方法。

背景技术

在数据通信中，一般在发送／接收侧使用纠错编码／解码，以便于纠正在传输期间发生的错误。该纠错技术一般在纠正传输数据中离散位置发生的“随机错误”中是有用的，并且针对此目的，纠错技术广泛使用于一般通信中。然而，针对作为在传输数据中集中的特定位置连续发生的错误的“突发错误”，相信此技术要遭受纠错性能的降低，并导致传输特性的降低。

针对此原因，交织器(交织功能)被广泛用作用于高效地纠正突发错误并结合错误纠正的技术。简而言之，交织功能指代以下功能：发送侧利用该功能根据特定规则对传输数据进行排序并发送该排序数据。

如果传输这种交织数据并且突发错误在传输时发生，则接收侧将所接收数据的序列恢复为发送侧执行交织之前的序列(接收侧执行的此处理被称为“解交织”)。因此，传输时发生的突发错误位置是分散式的，并且突发错误被转化为随机错误，从而高效地执行纠错。

在下文中，将描述3GPP版本8(LTE)中的信道编码方法以及该方法的问题。

基于以上想法，在移动通信标准(3GPP LTE)中的上行链路通信方法的规范中，还使用充当纠错码的turbo码以及信道交织器，以便于将突发错误转化为随机错误。图5示出了基于此规范进行配置的在发送侧的无线电发送／接收设备的信道编码处理单元。为了简化描述，使用 码块的数量是二的示例。在下文中，将描述此信道编码处理单元的操作。

在传输块CRC(循环冗余校验)附接(11)中，将CRC附接到经过较高层的传输数据(传输块)中。

在码块分段(12)(针对附接CRC之后的传输块)中，传输块被分为块，使得输入到随后的turbo编码器的比特的数量在6144比特以内。在分段处理之后的每个块将被称为码块。

应当注意，如果附接CRC之后的传输块的大小在6144比特以内，则不需要进行分段处理，并且传输块实际上变为码块。

在码块CRC附接(13)中，CRC附接到每个码块。

在Turbo编码&码率匹配(14)中，将附接CRC之后的码块编码为turbo码，此外执行码率匹配用丁调整所述码率。

在码块级联(25)中，将turbo编码和码率匹配之后的码块级联(链接)为一个。

在数据&控制复用(16)中，对传输数据的控制信息部分和级联以上系列步骤中所产生的码块的数据部分进行复用。

在信道交织器(17)中，对在对控制信息部分和数据部分进行复用之后的数据序列执行交织处理，以改变其顺序。

将以上步骤中所产生的比特序列映射到QPSK(正交移相键控)、16QAM(正交幅度调制)、64QAM等的调制符号中，并还将其映射到PUSCH(物理上行链路共享信道)的数据符号部分，并进行发送。

应当注意，图6示出了在3GPP LTE中定义的PUSCH的正常CP(循环前缀)情况下的子帧格式。一个子帧具有1ms的长度，并被配置为具有14个SC-FDMA符号。该符号包括两类符号：“数据符号”，被配置为具有12个符号，以及“参考符号”，被配置为具有2个符号。“数据符号”是映射传输数据的字段。在“参考符号”中，传输发送侧和接收侧都已知的序列。并且“参考符号”用于接收侧估计传播路径等。

在接收侧，以与以上步骤相反的顺序执行信道编码处理。首先，执行信道解交织(与信道交织相反的处理)，然后对数据部分和控制信息部分进行去复用，然后执行码块分段(与发送侧执行的码块级联相 反的处理)以对每个码块执行分段。

针对分段后的码块中的每一个执行码率去匹配处理(与发射侧执行的码率匹配相反的处理)，然后执行turbo解码处理，然后针对每个码块执行CRC校验。

一般认为：在接收侧第一步骤中执行的信道解交织处理将在传输期间发生的突发错误转换为随机错误；并且然后将该随机错误输入到turbo解码器，从而高效地执行纠错。

这(由于解交织处理的随后纠错处理的高效执行)对于传输块由一个码块组成的情况总是正确的。

然而，如果码块的数量是二或更多(执行了码块分段)，这产生以下问题：在信道解交织之后，仅在特定码块中，突发错误被转换为随机错误，因此仅该特定码块遭受显著的传输特性的下降。以下将描述此问题。相应地，简单地遵循当前3GPP LTE的信道交织规范可能不足以解决突发错误。

将详细地描述以上问题。为了简单地描述该问题，将使用以下示例：码块的数量是二(码块0和码块1)，并且未复用控制信息(仅发送数据部分)。

turbo编码和码率匹配之后的码块0的比特序列是

[公式1]

$e_{\mathrm{0,0}},e_{\mathrm{0,0}},...,e_{{o,E}_0-1}$

并且码块1的比特序列如下。

[公式2]

$e_{\mathrm{1,0}},e_{\mathrm{1,0}},...,e_{{1,E}_1-1}$

此外，假定码块0和码块1的大小是E0和E1[比特]。

此时，对码块进行级联之后的比特序列如下。

[公式3]

$\{f_0,f_1,f_2,...,f_{G-1}\}=\{e_{\mathrm{0,0}},e_{\mathrm{0,0}},...,e_{{0,E}_0-1},e_{\mathrm{1,0}},e_{\mathrm{1,0}},...,e_{{1,E}_1-1}\}$

这里，假定G是对码块进行级联之后的比特数，G如下。

G=E0+E1

然后，针对调制多电平数的每个比特，合并在对码块进行级联之后的比特序列。例如，在QPSK(调制多电平数=2)中，

[公式4]

g ₀＝{f₀，f₁}，g ₁＝{f₂，f₃}，…，g _H′-1＝{f_G-2，f_G-1}

如上，针对每两个比特合并的序列，形成了

[公式5]

{g ₀，g ₁，…，g _H′-1}

此外，在16QAM(调制多电平数=4)中，

[公式6]

g ₀={f₀，f₁，f₂，f₃}，g ₁={f₄，f₅，f₆，f₇}，…，g _H′-1

={f_G-4，f_G-3，f_G-2，f_G-1}

如上，针对每四个比特合并的序列，形成了

[公式7]

{g ₀，g ₁，…，g _H′-1}

这里，如果调制多电平数是Qm(对于QPSK，Q_m=2；对于16QAM，Q_m=4；对于64QAM，Q_m=6)，并且针对Qm的每个比特合并的序列长度(如下)是H’

[公式8]

{g ₀，g ₁，…，g _H′-1}

H’是H’=G／Q_m。将此序列输入到用于执行信道交织的信道交织单元。

图7A和7B示出了信道交织矩阵和信道交织处理的概念性示意图。在信道交织单元中，输入比特序列如下

[公式9]

{g ₀，g ₁，…，g _H′-1}

该比特序列记为以下矩阵，如图7A所示，

[公式10]

R′_mux×C_mux

以行方向顺序，从第一行开始。这里，如下

[公式11]

$H^{\′}=R_{\mathrm{mux}}^{\′}\×C_{\mathrm{mux}},C_{\mathrm{mux}}=N_{\mathrm{symb}}^{\mathrm{PUSCH}}$

(表示PUSCH中传输的每1个TTI的SC-FDMA符号的数量；在图6中， $N_{\mathrm{symb}}^{\mathrm{PUSCH}}=12$ )

[公式12]

R′_mux=H′/C_mux

如图7B的输出(读取)所示，通过以第一列的顺序从顶部至底部顺序地读取交织矩阵，然后以第二列的顺序从顶部至底部顺序地读取交织矩阵，并针对每列的顺序重复此过程，从信道交织单元获得输出。输出序列具有以下顺序。

[公式13]

$\begin{array}{c}{\underset{\‾}{\{g}}_0,{\underset{\‾}{g}}_{C_{\mathrm{mux}}},{\underset{\‾}{g}}_{{2C}_{\mathrm{mux}}},...,{\underset{\‾}{g}}_{\{R_{\mathrm{mux}}^{\′}-1\}\×C_{\mathrm{mux}}},\\ {\underset{\‾}{g}}_1,{\underset{\‾}{g}}_{C_{\mathrm{mux}}+1},{\underset{\‾}{g}}_{{2C}_{\mathrm{mux}}+1},...,{\underset{\‾}{g}}_{\{R_{\mathrm{mux}}^{\′}-1\}\×C_{\mathrm{mux}}+1},\\ {\underset{\‾}{g}}_2,{\underset{\‾}{g}}_{C_{\mathrm{mux}}+2},{\underset{\‾}{g}}_{{2C}_{\mathrm{mux}}+2},...,{\underset{\‾}{g}}_{\{R_{\mathrm{mux}}^{\′}-1\}\×C_{\mathrm{mux}}+2},...,\\ {\underset{\‾}{g}}_{C_{\mathrm{mux}}-1},{\underset{\‾}{g}}_{{2C}_{\mathrm{mux}}-1},{\underset{\‾}{g}}_{3C_{\mathrm{mux}}-1},...,{\underset{\‾}{g}}_{R_{\mathrm{mux}}^{\′}\×C_{\mathrm{mux}}-1}\}\end{array}$

然后，将信道交织输出数据以调制多电平数的比特数为单位映射到调制符号，并进一步映射到图6中的数据符号并发送。

应当注意，与本发明有关的信道编码处理是以下专利文献1中所公开的技术。专利文献1中所公开的技术具有以下问题：因为TF(传输格式)(即传输块大小和传输块数量)是基于TTI(传输时间间隔)可变的，编码／解码算法必须是针对每个TTI可变的(增加了计算量)。

为了解决该问题，专利文献1中公开的技术将参数(TFI)分为在通信期间改变的参数和在通信期间不改变的参数。此技术还将编码／解码处理分为与改变的参数相对应的处理以及与不改变的参数相对应的处理。因此，该技术防止了计算量的增加。

引用列表

专利文献

[专利文献1]国际公开WO2008／084532

发明内容

技术问题

作为上述码块级联和信道交织的结果，传输信号中码块0和1的分布如图8所示。即，在SC-FDMA符号中，码块0被置于前一半中，码块1 被置于后一半中，并发送。

现在假定图9中所示突发错误在传输期间发生，即假定突发错误位置仅发生在特定位置(在本示例中仅在符号#1的前一半)。在此情况中，通过经过接收侧的信道解交织处理，错误位置自身被分散并转换为随机错误。然而，错误位置仅分布在码块之一上。在本示例中，错误仅随机地分布在码块0中；没有错误分布在码块1中。

类似地，当突发错误仅发生在特定符号的后一半中时，错误经历接收侧中的解交织，因此仅随机地分布在码块1中；没有错误分布在码块0中。

因此，错误已经随机分布的码块之一与没有错误发生的另一码块相比，遭受显著的传输特性下降。

这里，3GPP LTE规范提供了“当甚至传输块中所有码块中的一个未通过CRC校验，则重传传输块中所有码块”。因此，可能优选的是“当突发错误发生时，该错误均衡地分布在传输块的所有码块中，从而在码块之间的错误复原不会不均衡发生(在码块之间的错误复原中不会存在差异)”。

然而，如上所述，根据当前3GPP LTE规范，即使在交织之后，一个码块的分量某种程度上在时间上连续地设置，因此即使在接收侧的解交织之后，突发错误也不会分布在所有码块中(错误集中发生在特定码块中)。因此，发生以下问题：特定码块遭受显著的传输特征的降低，因此必须重传整个传输块(包括未发生错误的码块)。

因此，本发明的目标是提供无线电发送／接收设备、通信系统及其所使用的解决以上问题的信道编码处理方法，即，当突发错误发生时，可以将错误均衡地分布在传输块中的所有码块中，使得码块之间的错误复原不会不均衡地发生。

问题的解决方案

本发明的无线电发送／接收设备使用信道交织器并利用turbo码作为纠错码，将突发错误转换为随机错误，该无线电发送／接收设备在将传输块分为多个码块时执行信道编码，使得在传输期间发生的突发 错误分布在所有码块中。

本发明的通信系统包括以上无线电发送／接收设备。

本发明的信道编码处理方法是用在无线电发送／接收设备中，该无线电发送／接收设备使用信道交织器并利用turbo码作为纠错码，将突发错误转换为随机错误，该无线电发送／接收设备在将传输块分为多个码块时执行信道编码，使得在传输期间发生的突发错误分布在所有码块中。

发明的有益效果

根据本发明的以上配置和操作，可以获得以下优点：当突发错误发生时，错误可以均衡分布在传输块的所有码块中，使得码块之间的错误复原不会不均衡地发生。

附图说明

图1是示出了根据本发明的实施例在发送侧的无线电发送／接收设备执行的信道编码处理的示意图；

图2是示出了根据本发明实施例的码块级联算法的示意图；

图3A是示出了根据本发明实施例的码块级联算法的示例应用的示意图；

图3B是示出了根据本发明实施例的码块级联算法的示例应用的示意图；

图4是示出了当应用本发明时在信道交织之后码块的分布的示意图；

图5是示出了在与本发明有关的发送侧的无线电发送／接收设备执行的信道编码处理的示意图；

图6是示出了与本发明有关的LTE上行链路中的帧格式的结构的示意图；

图7A是示出了与本发明有关的LTE上行链路中发送侧的信道交织矩阵的示意图；

图7B是示出了与本发明有关的LTE上行链路中发送侧的概念性信 道交织的示意图；

图8是示出了当应用3GPP LTE中定义的信道编码方法时在信道交织之后的码块分布的示意图；

图9是示出了与本发明有关的突发错误的示例的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明的实施例。图1是示出了根据本发明的实施例在发送侧的无线电发送／接收设备执行的信道编码处理的示意图。

移动通信标准的上行链路通信规范(3GPP(第三代合作伙伴计划)版本8(LTE：长期演进))规定了信道交织器与作为纠错码的turbo码一起使用，以便丁将突发错误转换为随机错误。

图1示出了基于此规范进行配置的在发送侧的无线电发送／接收设备执行的信道编码处理。为了简化描述，使用码块的数量是2的示例。

根据本实施例在发送侧的无线电发送／接收设备执行的信道编码处理包括：传输块CRC(循环冗余校验)附接(11)、码块分段(12)、码块CRC附接(13)、Turbo编码&码率匹配(14)、码块级联(15)、数据&控制复用(16)和信道交织器(17)。

应当注意，除了码块级联(15)之外的该信道编码处理的步骤与以上背景技术中所描述的一样，因此将不再进行描述。在下文中，将描述码块级联(15)的处理。

为了实现以上目的，本实施例提供了以下方法：当将传输块分为多个码块时，使得传输期间发生的突发错误分布在所有码块上的信道编码方法。这种信道编码方法可想得到的示例是如下所述的码块级联方法。本实施例与以上背景技术中所描述的方法的主要区别是以下所述的“码块级联方法”。

图2是示出了根据本发明实施例的码块级联算法的示意图。图3A和3B是示出了根据本发明实施例的码块级联算法的示例应用的示意图。图4是示出了当应用本发明时在信道交织之后码块的分布的示意图。参考图2至4，将具体描述根据本实施例的处理。在本示例中，使 用以下参数：

[公式14]

·调制多电平数Q_m：4(即，调制方法是16QAM)

·分配给PUSCH的RE(资源单元)数，G’：11664

·分配给PUSCH的比特数，G：46656(=G’×Q_m=11664×4)

·码块的数量，C：5

·在turbo编码和码率匹配之后码块0的比特数(E₀)和调制符号数(E’₀)：E₀=9328；E’₀=2332(=E₀／Q_m)

·在turbo编码和码率匹配之后码块1、2、3和4的比特数(E1、E2、E3、E4)和调制符号数(E’₁、E’₂、E’₃、E’₄)：E₁、E₂、E₃、E₄=9332；E’₁、E’₂、E’₃、E’₄=2332

·信道交织的列数，C_mux：12

·信道交织的行数，R_mux：972(=G’／C_mux=11664／12)

对码块r(=0、1、…、C-1)进行turbo编码和码率匹配之后的比特序列定义如下。

[公式15]

$e_{r,0},e_{r,1},...,e_{r,E_r-1}$

在本实施例中，首先，针对调制多电平数的每个比特，执行合并此序列的处理。因此，产生了如下序列。

[公式16]

${\underset{\‾}{e}}_{r,0},{\underset{\‾}{e}}_{r,1},...,{\underset{\‾}{e}}_{r,E_r^{\′}-1}$

在本示例中，调制多电平数Q_m是4，因此以下通过使用针对调制多电平数的每个比特进行进一步合并的序列，表示以上序列的每个元素。

[公式17]

e _r，i={e_r，4i，e_r,4i+1，e_r，4i+2，e_r，4i+3}

此外，本示例中在以上处理之后每个码块的数据表示如下。

[公式18]

码块0：e _0，0，e _0，1，…，e _0，2331

(序列长度 E′₀＝2332)

码块1：e _1，0，e _1，1，…，e _1，2332

(序列长度 E′₁＝2333)

码块2：e _2，0，e _2，1，…，e _2，2332

(序列长度 E′₂＝2333)

码块3：e _3，0，e _3，1，…，e _3，2332

(序列长度 E′₃＝2333)

码块4：e _4，0，e _4，1，…，e _4，2332

(序列长度 E′₄=2333)

接下来，将描述根据本实施例的码块级联算法。图2示出了根据本实施例的码块级联算法。这里，

[公式19]

f _i(i＝0，1，…，G-1)

表示在对码块进行级联之后的序列，并且G表示序列的长度。

针对以上示例，根据本发明的码块级联算法所需的参数计算如下。

[公式20]

·C′=C-(G′mod C)=1

·C″=G′mod C=4

·L″′=4(在j=0的情况下)，

L″′=5(在j≥1的情况下)

通过将图2中所示码块级联方法应用到本示例中，在图3A和3B中示出了对码块进行级联之后的数据，如下所示。

[公式21]

f _i

在图2、3A和3B中，首先在步骤1至3中执行码块级联(将多个码块的信息序列合并到一个中的处理)。此码块级联的基本概念是：以每个码块的符号序列在各C_mux(在本示例中C_mux=12)出现的方式进行布置。其处理是步骤3。

具体而言，如在图3B的步骤3中可见，码块0出现在开始12个符号中；码块1出现在随后12个符号中；码块2出现在随后12个符号中；依次类推。以此方式，每个码块的符号序列是针对每个C_mux布置的。

因此，如果每个码块的大小是C_mux的倍数，则不需要步骤1和2；如果该大小不是C_mux的倍数，即使当执行步骤3时，具有比C_mux小的大小的信息将是余数。用于补偿余数的处理是步骤1和2。

具体而言，在本实施例中，在步骤1和2中仅布置了通过将每个码块的大小除以C_mux所获得的余数；并且在步骤3中按照在各C_mux出现的方式布置每个码块的符号序列。

通过图3A和3B中所示的码块级联方法所获得的序列的特征在于： 由于步骤3，码块以间隔(3GPP信道交织器的序列的数量)而改变。相应地，当将此序列输入到3GPP LTE信道交织器，并然后在时间轴上观测该交织器的输出时，该分布使得：在所有位置，调制符号所属的码块针对每个调制符号而改变。

如图3A和3B所示，这些改变形成了码块0、1、2、…、C-1、0、1、2、…、C-1以此类推的重复模式。因此，通过使用根据本实施例的处理，接收侧对在传输期间发生的任何突发错误进行信道解交织，然后以随机错误的方式分布到所有码块中。

因此，能够解决以上本发明要解决的问题中所描述的“即使在接收侧解交织之后，错误集中发生在特定码块中，于是造成传输特性的显著降低”的问题。

即，本实施例可以实现在以上本发明要解决的问题中所描述的“当突发错误发生时，该错误可以均衡地分布在传输块的所有码块中，从而码块之间的错误复原不会不均衡地发生(码块之间的错误复原中不会存在差异)”。

尽管已经参考实施例描述了本申请的发明，本发明不限于此。在不脱离本发明范围的前提下，可以对本申请的发明的配置或细节作出本领域技术人员可以理解的各种修改。

本申请主张基于2011年6月29日递交的日本未审专利申请No.2011—143663的优先权，其公开的全文并入本文中。

附图标记列表

11 传输块CRC附接

12 码块分段

13 码块CRC附接

14 TURBO编码&码率匹配

15 码块级联

16 数据&控制复用

17 信道交织器

Claims (3)

1.一种无线电发送/接收设备，所述无线电发送/接收设备使用信道交织器并利用turbo码作为纠错码，将突发错误转换为随机错误，

所述无线电发送/接收设备在将传输块分为多个码块时执行码块级联，使得在传输期间发生的突发错误分布在所有所述码块中；以及

执行级联处理，即针对调制多电平数的每个比特，级联对所述码块执行turbo编码和码率匹配之后的比特序列，以产生符号序列；

其中，针对所述调制多电平数的每个比特的级联处理按照以下方式来设置：所述码块中每一个码块的符号序列在所述信道交织器的各列数出现。

2.一种通信系统，包括根据权利要求1所述的无线电发送/接收设备。

3.一种无线电发送/接收设备中使用的信道编码处理方法，所述无线电发送/接收设备使用信道交织器并利用turbo码作为纠错码，将突发错误转换为随机错误，

在将传输块分为多个码块时，执行码块级联，使得在传输期间发生的突发错误分布在所有所述码块中；以及

执行级联处理，即针对调制多电平数的每个比特，级联对所述码块执行turbo编码和码率匹配之后的比特序列，以产生符号序列；

其中，针对所述调制多电平数的每个比特的级联处理按照以下方式来设置：所述码块中每一个码块的符号序列在所述信道交织器的各列数出现。