CN1149771C

CN1149771C - 一种基于特博码混合自动重发请求的发射方法及其编码装置

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Publication number: CN1149771C
Application number: CNB011013516A
Authority: CN
Inventors: 宁苏; 苏宁
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2001-01-04
Filing date: 2001-01-04
Publication date: 2004-05-12
Anticipated expiration: 2021-01-04
Also published as: CN1362801A

Abstract

一种基于特博码混合自动重发请求的发射编码装置，它包括：n一1个不同的交织器，分别接收原始信息数据包，并进行不同的交织后分别送入与其相连的子编码器；n个子编码器，其中一个子编码器直接接收原始信息数据包，其余n-1个子编码器分别接收对应交织器的输出，分别编码后输出校验位组；一个选择器，对原始信息数据包和经过各交织器交织的数据包进行选通；一个打孔器，对选择器的输出和各子编码器输出的校验位组进行打孔合并输出。

Description

一种基于特搏码混合自动重发请求的发射方法及其编码装置

本发明涉及一种基于特搏码混合自动重发请求的发射方法及其编码装置。

无线通信由于传输介质的不均匀性和不稳定性，传输的信号会受到时间扩散、衰落等干扰影响，造成接收的比特有随机性的差错。因此需要通过一些方法来对抵抗干扰影响。

常用的方法是加上信道编解码，通过在发射方的编码增加冗余和接收方的解码来达到纠错目的。例如，Turbo码(特搏码)是一种纠错能力很强的码。它的编码器是由两个或多个子编码器通过串联或并联的方式构成的，通常较普遍的Turbo码编码器是由两个卷积码子编码器并联而成，输入信息位一路直接送入子编码器，另一路经过交织器后送入另一子编码器编码，编完后的数据再经过打孔器打孔调制到合适的码率输出。在WCDMA(宽带码分多址)和CDMA2000(码分多址2000)提案中建议的Turbo码编码器是由两个编码器并联而构成的。

图1是CDMA2000提案中的Turbo码编码器的结构，它包括上下两个子编码器14、16、交织器12和打孔器18，其作用是对输入数据的顺序进行重新编排，目的是调整权重的分布，使得一子编码器16输入比特流的权重分布与另一子编码器14的不同，并对两个子编码器输出的六路比特进行打孔抽样和并串转换。

Turbo码的解码可以采用最大似然法译码(例如SOVA算法)，也可以采用最大后验概率译码(MAP)算法，这两种方法在Turbo解码中都用于递归迭代方式。图2是Turbo码解码器的结构，它包括软输出解码器(SISO)23、24、解打孔装置21、两个解交织器22、两个交织器26和符号判决器25。解打孔装置21对应于打孔器18的逆操作，解交织器22对应于交织器26的逆操作，还原交织前的顺序，符号判决器25，当输入数据大于等于0时，输出1；当输入数据小于0时，输出0。

Turbo码由于需要交织和迭代译码，造成时延比较大，因此通常应用在实时要求不高的数据传输业务中。WCDMA和CDMA2000标准中都采用了并行级联的Turbo码作为数据业务的信道编解码方式。

对于一些要求无失真传输的数据业务，除了上述的信道上增加Turbo码作纠错码来抵抗干扰外，还可通过自动重发请求(ARQ，Auto Repeat Request)方法来保证传输的可靠性。

该ARQ方法为：当接收方对每个接收的数据包经过解码校验判断后反馈给发送方一个成功或失败的标识，当标识为失败时，发送方需要把标识为传输失败的数据包(称为误包)重新发送。标识失败是通过在编码信息中加CRC(循环冗余校验码)校验信息来实现的。解码时通过CRC校验信息来判断数据包是否解码正确，得到成功和失败的标识。

在无线通信系统中，例如WCDMA系统中，对于数据业务采用的是混合自动重发请求(HARQ，Hybrid Auto Repeat Request)，有以下几种方式：

1.根据重发的数据包解码，失败数据包丢弃；

2.不丢弃失败数据包，重发的数据包和先前失败数据包所包含的发送信息一样，重发数据包和失败数据包根据信噪比进行最大化合并，对合并后的数据包解码；

3.增量重发，与方式2相比，重发的数据包比先前发的失败的数据包含有更多的冗余。这种方式不需要和失败的数据包合并；

4.部分增量重发，与方式3相比，只重发增加冗余的部分，因此重发的数据包通常比先前发的数据包要小，解码时需要通过和失败数据包的结合才能解码。

通过HARQ，能够保证数据的传输质量。方式2、3、4通过合并，可以获益时间分集，抵抗时变衰落。

但是对于重发数据包，采用从同一个Turbo码子编码器出来的信息位顺序，没有充分利用不同子编码器的数据进行交织顺序错位的优势，对抵抗干扰有一定的影响。

本发明的目的在于提供一种能够提高抵抗干扰能力，保证数据的传输质量，提高解码性能和节省解码时间的基于特搏码混合自动重发请求的发射方法及其编码装置。

为了实现上目的，本发明所提供的一种基于特博码混合自动重发请求的发射方法，包括下列步骤：设定特博码编码器有n个子编码器，并设定有n-1个交织器分别与其中的n-1个子编码器相连，n≥2；对于接收到的原始信息数据包，分别确定校验位组和信息位：校验位组是由原始信息数据包经过第一子编码器的输出和由原始信息数据包分别经过n-1个交织器的不同方式交织后送入对应的子编码器的输出所形成的组合；信息位的确定过程是：首先，判断该原始信息数据包是否属于重发数据包，若是，则确定数据包是第几次重发：若是第k次重发，令m＝k/n的余数，若m＝0，则选择原始信息作为信息位；若m＞0，则选择第m个交织器的输出作为信息位；若不是，则选择原始信息作为信息位；根据确定的校验位组和信息位，一并送入打孔器；打孔器对接收的数据进行打孔，合并后输出数据。

在上述的基于特博码混合自动重发请求的发射方法中，打孔序列是由重发次数和要求的码率所确定的。

为了实现上述目的，本发明所提供的一种基于特博码混合自动重发请求的发射编码装置，它包括n个子编码器、n-1个不同的交织器、一个选择器和一个打孔器，n≥2。其中，n-1个不同的交织器，分别接收原始信息数据包，并进行不同的交织后分别送入与其相连的子编码器；n个子编码器，其中一个子编码器直接接收原始信息数据包，其余n-1个子编码器分别接收对应交织器的输出，对接收的数据分别编码后输出校验位组；一个选择器，对原始信息数据包和经过各交织器交织的数据包进行选通；一个打孔器，对选择器的输出和各子编码器输出的校验位组进行打孔合并输出。

由于采用了上述的技术方案，针对HARQ机制下的Turbo码编解码，在重发数据包的解码时，不是简单地重发相同的数据包，而是在数据包中发送交织后的信息位。这种方法的优点在于对原有编解码器改动不大的基础上使得重发数据包的部分信息和原来数据有交织顺序的差异，从而可以通过码子权重分布的差异抵抗连续错误等影响。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明。

图1是现有的Turbo码编码器的结构图；

图2是现有的Turbo码解码器的结构图；

图3是本发明的编码装置结构图；

图4是打孔器打孔示意图之一；

图5是打孔器打孔示意图之二；

图6是打孔器打孔示意图之三；

图7是本发明编码装置的结构示意图。

如图3所示，本发明实施例所提供的基于特搏码混合自动重发请求的发射编码装置，它包括第一子编码器34、交织器32、第二子编码器36、打孔器38和选择器35。第一子编码器34，对输入的数据X1进行编码，输出编码后的第一校验位Y1；交织器32的作用是对输入数据X1的顺序进行重新编排，调整输入比特流的权重分布，输出交织后的数据X2；第二子编码器，对交织后的数据X2进行编码，输出编码后的第二校验位Y2；选择器35，它分别与输入数据和交织后的输出相连，用于对它们X1和X2的选通，采用一个二选一的开关。打孔器38，将所述选择器35的输出X1/X2和第一、第二子编码器输出Y1、Y2的数据打孔抽样，并串转换后输出。

第一个子编码器的信息位x1等同于输入的信息，第二个子编码器的信息位x2是x1经过交织后的顺序。在数据包第一次发送时，部件35选择器选通x1，此时送入打孔器38的是信息位x1、校验位Y1和校验位Y2。

如果一个数据包接收后解码失败，根据HARQ机制要求重发，也就是第二次发送相同的数据包，选择器35根据得到的第二次发送数据包的信息，选择x2信息位通过到打孔器38。这样，第二次重发的信息位具有和第一次发送的信息位交织对称地关系。如果再次要求重发，部件35可以选通信息位x1，也就是说，奇数次发送时，选通x1，偶数次发送数，选通x2，x2是x1的交织后的序列。

对于打孔器35，根据重发次数和码率的要求产生不同的打孔后序列。

例如，在WCDMA中，第一子编码器34和第二子编码器36的码率为1/2，也就是输入一个比特，输出两个比特-x信息位和y校验位。

用x(0)，x(1)，...来表示时刻0，时刻1时候的x序列的值。对于整个Turbo码编码器而言，1/3码率时输入一个比特，输出一个信息位，两个校验位，即：第一子编码器34的校验位y1和第二子编码器36的校验位y2。当码率为1/2时，输入一个比特时，打孔器的输入有三个比特，输出两个比特，打掉一个校验位。

如图4所示的对于重发时，奇数次重发打孔图案和偶数次重发打孔图案。在1/3码率的偶数次重发中，只是用信息位x2替换了信息位x1。在1/2码率的偶数次重发中，不仅是x2替换了x1，而且校验位的打孔也是和奇数次的打孔互补的，也就是原来奇数次发送中打掉的校验位信息在偶数次发送中发送。

再如，在CDMA2000中，第一子编码器34和第二子编码器36的校验位输出有两个，也就是每个子编码器的码率为1/3。对于Turbo码而言，有1/2、1/3和1/4三种。如图5所示，对于HARQ机制中的奇数次发送，输出中只有x1信息位。如图6所示，对于偶数次重发，可以采用和图5对称互补的打孔图案，信息位只有x2，没有x1，校验位的发送也和图5呈现互补关系。

另外，图3中的选择器35的功能也可以在打孔器18中完成，输入信息比特经过交织后成为x2信息位。打孔器的信号有第一子编码器的信息位、校验位和第二子编码器的信息位、校验位。可以根据重发信息和图4、图5、图6的打孔图案确定打孔后输出的比特。

上述的实施例中，虽然只列举了带有两个子编码器的装置，同样，对于带有多个子编码器的装置，如图7所示，有n个子编码器1～n和n-1个不同的交织器1′～n-1产生n个信息位，X₁～X_n和n个校验位Y₁～Y_n，在某个失败数据包第k次重发时，选择器75选择第m+1个信息位(m＝k/n的余数)作为发送序列中的信息位发送打孔器78。

Claims

1.一种基于特博码混合自动重发请求的发射方法，其特征在于，包括下列步骤：

设定特博码编码器有n个子编码器，并设定有n-1个交织器分别与其中的n-1个子编码器相连，n≥2；

对于接收到的原始信息数据包，分别确定校验位组和信息位：

校验位组是由原始信息数据包经过第一子编码器的输出和由原始信息数据包分别经过n-1个交织器的不同方式交织后送入对应的子编码器的输出所形成的组合；

信息位的确定过程是：

首先，判断该原始信息数据包是否属于重发数据包，

若是，则确定数据包是第几次重发：

若是第k次重发，令m＝k/n的余数，若m＝0，则选择原始信息作

为信息位；若m＞0，则选择第m个交织器的输出作为信息位；

若不是，则选择原始信息作为信息位；

根据确定的信息位和校验位组，一并送入打孔器；

打孔器对接收的数据进行打孔，合并后输出数据。

2.一种基于特博码混合自动重发请求的发射方法，其特征在于，所述的打孔序列是由重发次数和要求的码率所确定的。

3.一种基于特博码混合自动重发请求的发射编码装置，其特征在于，它包括n个子编码器、n-1个不同的交织器、一个选择器和一个打孔器，n≥2，

n-1个不同的交织器，分别接收原始信息数据包，并进行不同的交织后分别送入与其相连的子编码器；

n个子编码器，其中一个子编码器直接接收原始信息数据包，其余n-1个子编码器分别接收对应交织器的输出，对接收的数据分别编码后输出校验位组；

一个选择器，对原始信息数据包和经过各交织器交织的数据包进行选通；

一个打孔器，对选择器的输出和各子编码器输出的校验位组进行打孔合并输出。