CN1149865C - 一种无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法 - Google Patents

Abstract

一种无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法：对需要码率匹配的数据块，首先获得数据块的各比特相对于导频位置的距离信息，然后根据要求的匹配前后数据块大小，进行打孔或重复的码率匹配：当距离信息显示较近时，作相对稀疏重复或密集打孔；当距离信息显示较远时，作相对密集重复或稀疏打孔；最后输出非均匀码率匹配后的数据块。本发明能补偿信道估计上带来的不均衡性，从而使接收的信号得到正确的恢复。

Description

一种无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法

本发明涉及一种无线移动通信系统，尤其涉及一种无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法。

在第三代无线通信系统中，WCDMA(宽带码分多址)中，由于传输信道数据帧长短的多样性和物理信道传输速率的简单性，需要对调制发射前的数据帧进行打孔截短或重复补充来适合物理帧的大小。打孔和重复的比率一般不超过20％，否则将降低传输增益。对于超过20％的码率匹配，系统一般将重新调整物理信道的速率，以获得最佳的增益。

在WCDMA中的码率匹配采用的是均匀方式，即在整个匹配段内进行均匀的打孔或重复，可基于错误图样的方法。图1是WCDMA中均匀打孔的具体算法，其中e_ini是匹配错误图样的初始值，e_minus是匹配错误图样减少量，e_plus是匹配错误图样增加量，X为匹配数据块的长度。

进行码率匹配操作时，首先对匹配错误图样变量e进行初始化，e＝e_ini、误比特序号计数量m＝1，m在匹配过程中不断增加计数，判断事故打孔操作还是重复操作：

如果是打孔操作，则在m≤X的情况下，赋值e＝e-e_minus，一直做如下操作：如果e≤0，则打掉第m个位置的比特，然后更新e＝e+e_plus，m增加1；如果m超过了X，则表明一个数据块内的所有数据处理完毕，打孔过程结束。

如果匹配是重复操作，则在m ≤X的情况下，赋值e＝e-e_minus，一直做如下操作：如果e≤0，重复第m个位置的比特，然后更新e＝e+e_plus，直到e＞0，然后，m增加1；如果m超过了X，则表明一个数据块内的所有数据处理完毕，重复过程结束。

信息在映射到物理信道上时，需要按一定的帧结构。图2是WCDMA的帧结构。每个无线帧(Radio Frame)持续10ms时间，其中又分为15个时隙(timeslot)。

码分多址系统中，需要对空中物理信道的情况做出估计，再根据估计的情况对接收的序号进行恢复。借助于导频，接收机可完成信道估计的工作。导频是发射方发生一串接收方已知的信号，信号经过信道时收到干扰，到达接收机时发生畸变。接收机根据畸变情况可知信道的物理情况。由于其它信号在相同的条件下同时和导频经过相同的物理途径到达接收机，收到的干扰和发生的畸变也是与导频信号相同。因此接收机可由导频信号得畸变情况反向恢复出未知的其它信号。导频模式分为连续导频和间断导频两种。连续导频就是用一个无线信道连续不断地发送导频信号，其它负载信息的信道伴随导频信道。接收机每个时刻都可根据接收的导频得到信道的估计。间断导频是将导频信息和其它负载信息放在同一个信道上，同一信道上其它信息可根据前后导频通过插值恢复得到没有导频时间段的信道估计。

图3是一种类型的时隙结构，控制信息和数据信息在同一信道上。每个时隙的中间是导频，接收机利用每个时隙的导频(Pilot)部分的信道估计对其它的数据符号(Data Symbles)和信道格式信息(TFCI)利用插值等方法进行估计恢复发送数据。信道格式信息是信道解码最重要的信息。如果信息格式解码错误，将导致该时刻以来该格式信息的整个信道无法解码，因此信道格式信息被放在导频的前后相邻位置，以期获得较少的恢复失真。

图4是一种数据和控制信道伴随的传递方式。对于每个数据信道都有相应的控制信道相对应。其中控制信道中的第一部分是导频部分，利用接收到达的导频信息对信道作出正确的估计，从而恢复数据。

从上面两个物理信道的结构可以看出，由于导频信息在时隙中的位置关系，造成离导频较近的信息可以得到较好的估计，离导频远的信息只能通过插值等方法间接得到估计，其性能较差。

另外，码率匹配会对性能带来一定的影响。均匀匹配的方案在静态的信道情况下，例如高斯白噪声信道下，通过均匀的匹配将性能的变化均匀分散到帧的各个部位。然而，在实际无线信道中，由于衰落等时变影响，造成一帧数据的每个比特的信噪比都不相同，加上接收机恢复信号对导频的依赖，使得离导频较近的数据可以得到较好的估计。

本发明的目的在于提供一种无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法，以补偿信道估计上带来的不均衡性，从而使接收的信号得到正确的恢复。

为了实现上述目的，本发明所提供的一种无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法，包括下列步骤：对需要码率匹配的数据块，首先获得数据块的各比特相对于导频位置的距离信息，然后根据要求的匹配前后数据块大小，进行打孔或重复的码率匹配：当距离信息显示较近时，作相对稀疏重复或密集打孔；当距离信息显示较远时，作相对密集重复或稀疏打孔；最后输出非均匀码率匹配后的数据块。

在上述的无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法中，数据块的各比特相对于导频位置的距离可按矢量的权重分布来区分。

在上述的无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法中，矢量的权重分布方式可为单调增长式。

在上述的无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法中，矢量的权重分布方式也可为单调降低式。

在上述的无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法中，矢量的权重分布方式也可为两端小、中间大式。

在上述的无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法中，按矢量权重分布来区分数据块的各比特相对于导频位置的距离，而进行打孔或重复的码率匹配的算法为：设置：

为矢量，e_ini是匹配错误图样的初始值，e_minus是匹配错误图样减少量，e_plus是匹配错误图样增加量，X为匹配数据块的长度，误比特序号计数量m；，权矢量 中的第m元素为W_m；进行码率匹配操作：步骤1，对匹配错误图样变量e进行初始化，赋值e＝e_ini、误比特序号计数量m＝1；步骤2，判断m，如果m＞X，则表明一个数据块内的所有数据处理完毕，匹配过程结束；如果m≤X，则进而步骤3；步骤3，包括以下步骤：步骤31，赋值e＝e-W_m×e_minus；步骤32，判断e，若e＞0，进入步骤33；若e≤0，则送匹配前数据块的第m个位置的比特到输出序列，更新e＝e+e_plus，循环步骤32；步骤33，m增加1，重复步骤2。

采用了上述的技术方案，本发明所提出的一种非均匀的码率匹配方法，根据数据块的各比特相对于导频的位置来控制匹配，使得能较好估计的数据部分在码率匹配时打孔比例较大或重复比例较小，较差估计的数据部分在码率匹配时打孔比例较小或重复比例较大，以补偿估计上带来的不均衡性，从而使接收的信号得到正确的恢复。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明。

图1是WCDMA中均匀打孔的具体算法流程；

图2是WCDMA的无线帧结构示意图；

图3是一种非连续导频类型的时隙结构示意图；

图4是另一种非连续导频的数据和控制信道伴随的时隙示意图；

图5是码率匹配运算流程图。

如图3的信道时隙结构。对于前后两个数据符号，靠近导频的数据部分应该被码率匹配处理时打孔多点或重复少点。而离导频距离的远近可以用权矢量来表示。

对于需要匹配的数据帧，匹配前的数据块长度为L1，匹配后的数据块长度长度为L2，令X＝L2。先根据数据相对于导频的位置产生权矢量 其中权矢量

的长度等于X，权矢量 中的第m元素为W_m。例如图3中对应的时隙中的第一个数据块，它对应的矢量

为：

$\stackrel{\→}{w}=\{\mathrm{3,3,3},\…,\mathrm{2,2,2},\…,\mathrm{1,1,1}\}$

其中数字越小，表明所处位置的信道估计越准确。

对于图3中时隙结构中的第二个数据块，也就是在第二个信道格式(TFCI)之后的数据块，其对应的矢量 为：：

${\stackrel{\→}{w}}^{\text{'}}=\{\mathrm{1,1,1},\…,\mathrm{2,2,2},\…,\mathrm{3,3,3}\}$

码率匹配运算的过程如图5所示。设置：e_ini是匹配错误图样的初始值，e_minus是匹配错误图样减少量，e_plus是匹配错误图样增加量，X为匹配数据块的长度，误比特序号计数量m；，权矢量 中的第m元素为W_m；

进行码率匹配操作：

步骤1，对匹配错误图样变量e进行初始化，赋值e＝e_ini、误比特序号计数量m＝1；

步骤2，判断m，如果m＞X，则表明一个数据块内的所有数据处理完毕，匹配过程结束；如果m≤X，则进而步骤3；

步骤3，包括以下步骤：

步骤31，赋值e＝e-W_m×e_minus；

步骤32，判断e，若e＞0，进入步骤33；若e≤0，则送匹配前数据块的第m个位置的比特到输出序列，更新e＝e+e_plus，循环步骤32；

步骤33，m增加1，重复步骤2。

通过以上操作，在时隙中具有较好信道估计位置的比特被稀疏重复或密集打孔。

同样可以理解，上述非均匀匹配方案也使用于类似附图4等非连续导频信道码分多址系统中。在图4中，数据信道的数据块对应导频位置的部分应该享有较好的信道估计，因此该位置的比特应该做稀疏重复或密集打孔处理。由于数据块的尾部靠近下一时隙的导频，因此该权重矢量不同于以上的单调增长或下降的分布，而是两头小，中间大的格局：

$\stackrel{\→}{w}=\{\mathrm{1,1,1},\…,\mathrm{2,2,2},\…\mathrm{3,3,3},\…\mathrm{2,2,2},\…\mathrm{1,1,1}\}$

Claims (6)

1.一种无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法，包括下列步骤：

对需要码率匹配的数据块，首先获得数据块的各比特相对于导频位置的距离信息，然后根据要求的匹配前后数据块大小，进行打孔或重复的码率匹配：当距离信息显示较近时，作相对稀疏重复或密集打孔；当距离信息显示较远时，作相对密集重复或稀疏打孔；最后输出非均匀码率匹配后的数据块。

2.根据权利要求1所述的一种无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法，其特征在于：所述的数据块的各比特相对于导频位置的距离可按矢量的权重分布来区分。

3.根据权利要求2所述的一种无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法，其特征在于：所述的矢量的权重分布方式可为单调增长式。

4.根据权利要求2所述的一种无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法，其特征在于：所述的矢量的权重分布方式可为单调降低式。

5.根据权利要求2所述的一种无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法，其特征在于：所述的矢量的权重分布方式可为两端小、中间大式。

6.根据权利要求2所述的一种无线移动通信系统的非均匀码率匹配方法，其特征在于，所述的按矢量权重分布来区分数据块的各比特相对于导频位置的距离，而进行打孔或重复的码率匹配的算法为：

设置： 为矢量，e_ini是匹配错误图样的初始值，e_minus是匹配错误图样减少量，e_plus是匹配错误图样增加量，X为匹配数据块的长度，误比特序号计数量m；，权矢量

中的第m元素为W_m；

进行码率匹配操作：

步骤1，对匹配错误图样变量e进行初始化，赋值e＝e_ini、误比特序号计数量m＝1；

步骤2，判断m，如果m＞X，则表明一个数据块内的所有数据处理完毕，匹配过程结束；如果m≤X，则进而步骤3；

步骤3，包括以下步骤：

步骤31，赋值e＝e-W_m×e_minus；

步骤32，判断e，若e＞0，进入步骤33；若e≤0，则送匹配前数据块的第m个位置的比特到输出序列，更新e＝e+e_plus，循环步骤32；

步骤33，m增加1，重复步骤2。

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