CN1394417A - 在通信系统中生成编码 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在通信系统中生成从中产生第一子码的初始删余矩阵的方法及其装置，其中，通信系统包括用于为信息比特流输入生成信息符号、第一奇偶符号和第二奇偶符号的turbo编码器和用于使用删余矩阵从这些信息符号、第一奇偶符号和第二奇偶符号中生成子码的子码生成器，子码的数目等于删余矩阵的数目，所述方法包括如下步骤：从turbo编码器输出的信息符号中选择数目为初始删余矩阵中的列数的信息符号。

Description

在通信系统中生成编码
                         技术领域
本发明涉及一种用于在数据通信系统中生成编码的装置和方法，特别涉及一种用于在采用重新传输方案的通信系统中使用turbo码生成补码的装置和方法。
                         背景技术
一般情况下，使用重新传输方案的系统(例如，混合型ARQ[AutomaticRepeat Request，自动重复请求])执行软合并，以改善传输吞吐量(throughput)。软合并技术分为分组分集(diversity)合并和分组码合并。这两种合并方案通常称作软分组合并。虽然分组分集合并方案相对于分组码合并方案在性能上不是最佳，但是当性能衰减低时，由于容易实现，因此比较有利。
分组传输系统使用分组码合并方案，以改善传输吞吐量。也就是，发射器在每个分组传输时以不同的码率传输码。如果从所接收的分组中检测到错误，接收器请求重新传输，并且执行原始分组和重新传输分组之间的软合并。重新传输的分组可以具有与先前分组不同的码。分组码合并方案是在解码之前将所接收的码率为R的N个分组合并为有效码率为R/N的码，从而获得编码增益。
另一方面，对于分组分集合并方案，发射器在每个分组传输时以相同的码率R传输码。如果从所接收的分组中检测到错误，接收器请求重新传输，并且执行原始分组和重新传输分组之间的软合并。重新传输的分组具有与先前分组相同的码。在这种意义上，分组分集合并方案可以被认为是平均到随机信道上的符号。分组分集合并方案通过平均所接收符号的软输出来降低噪声功率，并且由于在衰落信道上重复传输相同的码，因此获得由多径信道提供的分集增益。然而，分组分集合并方案不提供分组码合并方案中根据码结构所获得的额外编码增益。
由于实现的简单性，大部分分组通信系统都使用了分组分集合并方案，该方案正在研究应用于同步IS-2000系统和异步UMTS系统中。原因是现有分组通信系统使用了卷积码，并且当使用低码率的卷积码时，甚至分组码合并也不提供大的增益。如果R＝1/3的系统支持重新传输，分组码合并方案与分组分集合并方案之间在性能上不存在大的差别。因此，考虑到实现的复杂性，选择分组分集合并方案。然而，使用turbo码作为前向纠错码(forward errorcorrection code，FEC)需要不同的分组合并机制，因为turbo码被设计为纠错码，它们通过迭代解码具有非常接近于“香农信道容限”的性能特征，并且它们的性能随着码率发生明显的变化，这一点不同于卷积码。因此，可以得出结论：分组码合并适合于在重新传输方案中使用turbo码的分组通信系统，以实现最佳性能的目标。
                         发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种在使用turbo码的重新传输系统中生成用于最优码合并的子码的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于在通信系统中使用turbo码生成补码的装置和方法。
上述和其它目的可以通过提供一种用于在通信系统中从turbo码生成子码的装置和方法进行实现。在子码生成装置中，turbo编码器为信息比特流输入生成信息符号、第一奇偶符号和第二奇偶符号，并且子码生成器使用删余矩阵从信息符号、第一奇偶符号和第二奇偶符号生成子码。在此，子码数目等于删余矩阵数目。为了生成用于第一子码的初始删余矩阵，如果初始删余矩阵中所选符号数Ns与初始删余矩阵中列数之间的差值等于或大于turbo编码器中成员编码器的数目，子码生成器从来自turbo编码器的信息符号中选择数目为初始删余矩阵中列数的信息符号。然后，子码生成器选择数目为所述差值的第一和第二奇偶符号，方式是所选第一奇偶符号数等于或大于所选第二奇偶符号数。
                         附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它目的、特性和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出在使用turbo码的分组数据系统中分组码合并和分组分集合并之间的性能差别的图；
图2是根据本发明一个实施例的子码生成装置的方框图；
图3是示出不使用子码的重新传输方案、使用子码实现分集合并的重新传输方案、和使用子码实现码合并的重新传输方案的性能；
图4是示出根据本发明一个实施例生成准补turbo码的子码集中第一子码的方法的流程图；
图5是示出根据本发明一个实施例生成准补turbo码的子码集中中间子码的方法的流程图；和
图6是示出根据本发明一个实施例生成准补turbo码的子码集中最后子码的方法的流程图。
                         具体实施方式
下面将参照附图对本发明的优选实施例进行描述。在下面描述中，对众所周知的功能或构造不作详细描述，因为它们会以不必要的细节混淆本发明。
本发明提出一种在使用turbo码的重新传输系统中生成用于最优分组合并的子码的方法，和一种根据数据速率选择性使用分组码合并方案和分组分集合并方案的系统。将对所提出系统的优点和性能增益进行描述。
首先，将给出对根据数据速率选择性使用分组码合并方案和分组分集合并方案的系统操作的描述。
例如，在使用R＝1/5turbo码的系统中，应用分组码合并，直到通过对重新传输分组的软合并而产生的码的总码率达到1/5。对于随后的重新传输分组，执行分组分集合并，然后是分组码合并。如果以1/3的数据速率传输第一分组，在重新传输请求时提供所需冗余符号，以使总码率为1/5。因此，当接收器接收这两个分组时，总码率变为1/5。在传输之前重复后面的每个分组，并且接收器在码率为1/5时对重新传输分组执行分组分集合并，然后是分组码合并。
图1是示出在turbo码的情况下分组码合并和分组分集合并之间的性能差别的图。如图1所示，低数据速率1/6的turbo码比具有相同符号能量Es的高数据速率1/3的turbo码显示更大的性能增益，并且从分组码合并获得3dB的性能增益。因此，通过对R＝1/6子码进行分组码合并而生成R＝1/3turbo码，同时产生码率低于1/3的turbo码所显示的增益和对不同码的码合并所提供的增益。
更具体地说，对于相同码符号能量Es和相同的给定码率。turbo码不同于卷积码，只有完全实现迭代解码，才根据码率提供接近于“香农信道容限”的性能。已经知道，低码率turbo码比具有相同码符号能量Es的高码率turbo码提供更大的性能增益。例如，当R＝1/3降低到R＝1/6时，可以通过分析“香农信道容限”的变化，估计性能差别。对于图1的曲线无论R＝1/3或1/6都假定相同符号能量的原因是，对于混合ARQ系统中的每次重新传输，都使用相同符号能量Es。
如果R＝1/3码重复一次，并且这两个码在AWGN(Additive White GaussianNoise，加性白高斯噪声)信道上进行分组分集合并，在符号能量/噪声比(Es/No)方面获得3dB的最大增益。对于R＝1/6码的情况也相同。因此，当给定相同能量时，R＝1/3 turbo码的性能曲线由于分组分集合并增益向左平移+3dB刻度，并且R＝1/6 turbo码的性能曲线也向左平移+3dB刻度。在此，性能曲线是对于测量用来比较根据码率的码性能的能量/噪声比(Eb/No)而产生的。结果，turbo码性能曲线之间的差值等于分组分集合并和分组码合并之间的性能差值。可以从“香农信道容限”估计根据码率的性能差值，并且可以使用最小所需信噪比(signal-to-noise ration，SNR)获得最小性能差值。
在使用具有码率R和非常大的编码器分块大小L的turbo码的系统中，提供无错信道所需的Eb/No的表达公式如下：
                         Eb/No＞(4R-1)/2R
                                                 ……(1)
根据上述方程，下面的表1列出对于turbo码的每个码率，AWGN中最小所需的Eb/No。表1中，典型Eb/No表示当turbo码的编码分块大小L为1024时，对于低于0.00001的误比特率(bit error rate，BER)所需的Eb/No。
(表1)
    码率     所需Eb/No(dB)     对于BER＝10-5的典型Eb/No(dB)
    3/4     0.86     3.310
    2/3     0.57     2.625
    1/2     0.00     1.682
    3/8     -0.414     1.202
    1/3     -0.55     0.975
    1/4     -0.82     0.756
    1/5     -0.975     0.626
    1/6     -1.084     0.525
    0     -1.62     NA
如表1所示，对于3/4、2/3、1/2、3/8、1/3、1/4、1/5和1/6的码率，所需Eb/No分别为0.86、0.57、0.00、-0.414、-0.55、-0.82、-0.975和-1.084dB。使用R＝1/3码的系统和使用R＝1/6码的系统之间存在至少0.53dB的性能差值。这就是基于“香农信道容限”的最小性能差值。考虑到实际解码器的实现和系统环境，该差值会更大些。通过模拟观察得到，使用对R＝2/3码的分组码合并的系统和使用对R＝2/3码的分组分集合并的系统之间存在大约1.12dB的性能差值。
表2示出在子码码率为2/3的系统中一次重新传输之后分组码合并和分组分集合并之间的性能差值。如表2所示，最小性能差值为1.12dB，并且分组码合并方案在使用turbo码的系统中产生更高的性能增益。
(表2)
         项      分组合并       码合并
      母码率Rm         1/3         1/3
 图2中的(X，Y0，Y’0)  图2中的(X，Y0，Y’0)
     分块大小(L)         496         496
    最大迭代次数          8          8
       传输数          2          2
 每次传输的实际Tx码率Re    2/3(通过删余)    2/3(通过删余)
      冗余选择 对于所有传输使用相同的模式 对于所有传输使用不同的模式
       软合并     分组分集合并      分组码合并
  通过重新传输的增益     符号重复增益   低码率的编码增益
 表1中所需的最小Eb/No       +0.57(dB)     R-2/3+0.57(dB)R-2/6-0.55(dB)
 在第二重新传输时所需的Eb/No     +0.57-3.0(dB)      -0.55-3.0(dB)
    相对性能增益          0   1.12(＝0.57+0.55)dB
    模拟相对增益(@BER＝10-5)          0          2.5(dB)
如上所述，分组码合并方案在使用turbo码的系统中显示出优良的性能。因此，本发明提供一种在使用turbo码的重新传输系统中用于优化分组码合并的子码生成方法。根据预定规则生成用于分组码合并的子码产生前述码合并增益，并且最大化对于每次重新传输都请求相同大小子码的系统的性能。
图2是根据本发明一个实施例的使用turbo码的子码生成装置的方框图。如图2所示，子码生成装置包括turbo编码器、子码生成器204和控制器205。
首先，对于turbo编码器，第一成员编码器(或第一组成编码器)201对输入信息比特流进行编码并且输出第一码符号，即信息符号X和第一奇偶符号Y0和Y1。交织器202根据预定规则对输入信息比特流进行交织。第二成员编码器(或第二组成编码器)203对经过交织的信息比特流进行编码并且输出第二码符号，即信息符号X′和第二奇偶符号Y′0和Y′1。因此，turbo编码器的输出符号为第一和第二码符号。由于实际上不传输从第二成员编码器203生成的信息符号X′，因此turbo编码器的码率为1/5。
子码生成器204在控制器205的控制下通过删余和重复从第一和第二成员编码器201和203接收的第一和第二码符号生成子码。控制器205存储通过图4、5和6所示的算法生成的删余(和重复)矩阵，并且将用于删余矩阵的符号选择信号输出到子码生成器204。然后，子码生成器204根据该符号选择信号在预定删余范围内选择预定数目的码符号。
在此所使用的参考符号X、Y0、Y1、Y’0和Y’1定义如下：
X：系统码符号或信息符号
Y0：来自turbo编码器的上面成员编码器的冗余符号
Y1：来自turbo编码器的上面成员编码器的冗余符号
Y’0：来自turbo编码器的下面成员编码器的冗余符号
Y’1：来自turbo编码器的下面成员编码器的冗余符号
图4、5和6是示出根据本发明实施例的子码(或删余矩阵)生成过程的流程图。具体地说，图4示出生成子码集中第一子码C0的过程，图5示出生成子码集中中间子码C1到C8-2的过程，并且图6示出生成子码集中最后子码Cs-1的过程。
下面，ENC1(称作第一码符号)表示从第一成员编码器201输出的信息符号X和第一奇偶符号Y0与Y1，并且ENC2(称作第二码符号)表示从第二成员编码器203输出的第二奇偶符号Y’0和Y’1。
参照图4，在步骤401，设置可用于发射器的最大码率(Rmax)。通常根据在系统中使用的码率，给定该值。最小码率(Rmin)设为Rmax(＝k/n)的整数倍。在此，k为输入符号的数目并且n为输出符号的数目。虽然可以任意地确定Rmin，但是它通常为1/6、1/7或更低，这是因为在turbo码中编码增益由于码率降低到等于或小于R＝1/7而达到饱和。另外，确定实际码率，即接收器中解码器的母码率(R)。R设为大于Rmin。
在实际系统实现中，Rmax和Rmin是预设的。在某种意义上，Rmax是要生成子码的码率，并且Rmin为在对子码进行码合并之后的目标码率。一般，Rmin为发射器中编码器的码率。
在步骤403，使用Rmax和Rmin通过下面方程计算子码(S)的数目。在此，子码数目或删余矩阵的数目是超过Rmax与Rmin之比的最小整数。其中， 表示等于或大于*的最小整数。
在步骤405，变量m设为初始值1，并且在步骤407，确定C(＝m×k)。C是每个删余矩阵的列数，由Rmax进行确定。例如，对于，Rmax＝3/4，C可以是3、6、9……，并且设为用于要传输第一子码的最小可用值。在此，对于Rmax＝3/4，C设为3。
在步骤407，通过将变量m乘以码长(即来自Rmax＝k/n的码符号数n)，计算要从删余矩阵中选择的符号数Ns。Ns是所选符号的数目或在每个删余矩阵中所选位置的数目，并且用C/Rmax计算得出。
在步骤409，将(Ns-C)与发射器中turbo编码器的成员编码器数目进行比较。目前turbo编码器一般提供有两个成员编码器。因此，假定使用两个成员编码器。在步骤409，确定(Ns-C)是2或更大，因为turbo编码器不同于使用其它信号码的卷积编码器，具有如图2所示中间插有交织器的并联在一起的两个成员编码器。换句话说，在传输所有信息符号之后，必须传输至少一个来自每个成员编码器的奇偶符号，以保持turbo编码器固有的特征。
如果(Ns-C)小于2，从第一奇偶符号集或第二奇偶符号集中仅选择一个符号。从turbo码的角度来看，无论哪种情况都可能面对问题。在第一种情况下，不带第二奇偶符号而生成的子码不是turbo码，而是来自只有第一成员编码器的编码器、约束长度K＝4的卷积码，并且不提供在turbo编码器中可以获得的交织器增益。另一方面，在第二种情况下，不带来自第一成员编码器的奇偶符号而只传输系统符号导致码率为1的子码。这相当于没有任何编码增益的未编码系统。因此，(Ns-C)必须等于或大于2，以提供turbo编码器性能。
如果在步骤409，(Ns-C)等于或大于2，在步骤411从删余矩阵选择C个系统信息符号，并且根据预定类型选择其它符号。对于类型1，在步骤413通过方程(3)从第一和第二奇偶符号中选择其它符号。所选第一奇偶符号的数目等于或大于所选第二奇偶符号的数目。例如，如果其它符号的数目(Ns-C)为3，通过方程3选择第一和第二奇偶符号，然后再从第一奇偶符号中多选一个符号。其中， 表示等于或小于*的最大整数。
对于类型2，在步骤415通过方程(4)从第一和第二奇偶符号中选择其它符号。如果a和b分别为第一奇偶符号和第二奇偶符号的符号分布率，从第一奇偶符号中选择数目为等于或大于a(Ns-C)与(a+b)之比的最小整数的符号，并且从第二奇偶符号中选择数目为等于或小于b(Ns-C)与(a+b)之比的最大整数的符号。
Figure A0180324100123
其中，a+b＝1并且a和b分别表示ENC1和ENC2的符号分布率。
如果在步骤409给定的条件没有满足，也就是，(Ns-C)小于2，在步骤417，变量m增1，并且过程返回到步骤407。步骤409的目的是确定是否可以在当前删余范围(删余矩阵的大小)之内生成能够保持turbo码特性的子码。如果不能保持turbo码的特性，在步骤417增大删余范围。
如上所述，初始删余矩阵被构造为，选择所有信息符号并且从turbo编码器的每个第一和第二奇偶符号集中选择至少一个符号。
现在将参照图5给出对中间删余矩阵生成方法的描述。通过重复图5的过程，生成删余矩阵C1到Cs-2。
参照图5，根据预定类型执行步骤501或503。对于类型1，在步骤501通过方程(5)从第一和第二奇偶符号集中选择Ns个符号。Ns是m与从Rmax(＝k/n)给定的n的乘积。所选第一奇偶符号的数目等于或大于所选第二奇偶符号的数目。在此，选择从前面删余矩阵未选的符号。
对于类型2，在步骤503通过方程(6)根据预定比率从第一和第二奇偶符号集中选择Ns个符号。如果a和b分别为第一奇偶符号和第二奇偶符号的符号分布率，从第一奇偶符号中选择数目为等于或大于a(Ns)与(a+b)之比的最小整数的符号，并且从第二奇偶符号中选择数目为等于或小于b(Ns)与(a+b)之比的最大整数的符号。在此，选择从前面删余矩阵未选的符号。
Figure A0180324100132
下面将参照图6对最后删余矩阵Cs-1生成方法进行描述。
参照图6，在步骤601，选择所有从前面删余矩阵剩下的未选符号。所选符号的数目定义为Ns2。在步骤603，新Ns通过(Ns-Ns2)进行定义。由于在图4、5和6所示的操作过程中，已经从删余矩阵中选择所有位置的符号，因此新Ns是要重复选择的符号数。在步骤605，确定新Ns是否为0。如果新Ns为0，过程结束。如果大于0，从信息符号中重复选择数目为新Ns的符号。换句话说，对所选符号进行重复传输。
下面通过特定数值引用，本发明的上述子码生成方法将会变得更加清楚。
对于Rmax＝3/4并且R＝1/5、Rmin＝1/6并且S＝6/(4/3)＝4.5→5。因此，产生五个删余矩阵。
{C0、C1、C2、C3、C4}：Rmax＝3/4
由于子码的码率为3/4，并且子码数为5，因此在码合并之后，子码的码率为3/20((1/S)×Rmax＝(1/5)×(3/4)＝3/20)。这意味着，对于3个信息比特，接收器接收20个码符号。然而，由于通过S×n＝5×4＝20和S×k＝5×3＝15生成15个符号，因此重复传输15个符号中的5个符号。重复符号最好为信息符号。在上述例子中，如果信息符号X在每个子码重复一次，解码器接收R＝1/5的turbo码，其中，当接收到所有S子码时，对于每个S子码，信息符号出现两次。
通过图4、5和6所示的过程得到的子码是一种补码，但是它们不是严格意义上的术语，因为存在重复符号，并且每个子码显示不同的特征。鉴于从turbo码产生子码，它们将称作准补turbo码(quasi-complementary turbo codes，QCTCs)。使用QCTCs的混合型ARQ系统采用下面的重新传输方案。
混合型ARQ系统是使用分组码合并的主要例子。分组码合并可用于目前混合型ARQ系统、HARQ类型I、类型II和类型III。在这些系统中，可以使用QCTCs实现重新传输技术。如果传输单元(transport unit，TU)定义为作为分组传输基本单元的信息比特块，在混合型系统中对于每次TU传输选择一个子码Ci。
重新传输单元和初始传输TU在大小上可以是相同或不同。对于初始传输和每次重新传输，使用下面QCTC集。
通过码集大小为S的QCTC Cq，可以重新构造一个母码C，或者通过对子码Ci(i＝0，1，2….，S-1)进行合并(或码合并)可以生成码率低于母码率Rm的新码Cq。在此，母码具有可用于编码器中的最小码率。然后，QCTC定义为：
码率R＝Rm的原始码C或码率R＜Rm的码C = ∪ i = 0 S - 1 C i . . . . . . ( 7 )
其中，S为码率为Ri的子码数并且Rm为母码率。
将对使用QCTC为初始传输和每次重新传输传输相同大小的TUs的系统操作进行描述。不用说，在本发明中也可以支持使用不同TU的传输方案。在此，子码数S为4，并且母码率R为1/5。
(步骤1)以TU为单位执行传输，并且在初始传输和每次重新传输时传输QCTC的子码Ci。
(步骤2)当通过对初始传输和重新传输的分组进行软合并而产生的码的总码率大于1/5时，在每次重新传输请求时，以C0、C1、C2、…、Cs-1的次序传输QCTC的每个子码Ci。这是分组码合并。
(步骤3)当通过对初始传输和重新传输的分组进行软合并而产生的码的总码率小于或等于1/5时，在每次重新传输请求时，以C0、C1、C2、…、Cs- 1的次序重新传输QCTC的每个子码Ci。这是分组分集合并。
(步骤4)QCTC集大小可以为由母码率确定的任意值。对于R＝1/5并且重新传输的子码码率为2/3，可以使用最大为四的子码。
下面的表3列出预期可用于目前IS-2000 1XEVDV系统中的用于前向业务信道分组数据速率的QCTC集。在此，母码率R＝1/5并且子码码率R＝2/3、1/3或1/6。
(表3)
    集大小S     码集   子码速率集     数据速率
    1     {C0}     C0∶R0＝1/6     307.2kbps153.6kbps76.8kbps38.4kbps19.2kbps
    2     {C0，C1}     C0∶R0＝1/3C1∶R1＝1/3     1228.8kbps921.6kbps614.4kbps307.2kbps
    4   {C0，C1，C2，C3}     C0∶R0＝2/3C1∶R1＝2/3C2∶R2＝2/3C3∶R3＝2/3     2457.6kbps1843.2kbps1228.8kbps
如表3所示，对于小于母码率1/5的子码码率1/6，在每次传输时使用相同码C0。对于大于母码率1/5的子码码率1/3，在每次传输时使用不同码C0和C1。在这种情况下，码集大小S为2。对于大于母码率1/5的子码码率2/3，在每次传输时使用不同码C0、C1、C2和C3。码集大小S为4。当传输完所有S子码时，接收器可以恢复母码率R并且获得由编码器提供的最大编码增益。
下面的表4示出对于每个子码码率的删余矩阵的示例。
(表4)
如表4所示，当使用速率为1/5的turbo码作为母码，并且以为4个信息比特输出的码符号生成速率为2/3的子码时，从这4个信息比特生成20个码符号。通过在20个符号中对14个符号进行删余，生成速率为2/3的子码。对于这种子码的分组分集合并，在每次重新传输请求时，重复传输从上述删余矩阵产生的C0。另一方面，对于分集码合并，在每次重新传输请求时，传输不同的码符号。在传输完集中所有子码C0、C1、C2、C3之后，执行分组分集合并。对于使用分组码合并的HARQ类型III，在发生四次传输之后，对母码的完全码符号进行解码。
同时，表4的删余矩阵中的“1”表示选择或传输这些位置的符号，并且“0”表示对这些位置的符号进行删余。“2”表示这些位置的符号出现两次。删余(和重复)矩阵被设计为满足下面条件。
(条件1)当使用重复时，在QCTC子码中重复信息符号X。
(条件2)如果在使用重复的QCTC子码中重复信息符号X，重复周期设为让所有子码进行合并的QCTC中的最小常数。
(条件3)如果使用删余，如果在QCTC子码中可能，对除了信息符号X之外的冗余符号进行删余。
(条件4)如果使用删余，如果在QCTC子码中可能，对除了信息符号X之外的冗余符号进行统一删余。
将对满足上述条件的R＝1/6删余和重复矩阵进行描述。在对出现两次的符号X进行软合并之后执行解码，并且因此解码器的实际码率为1/5。与符号间具有统一符号能量的码率为1/5的码相比，信息符号X的能量提高的速率为1/5的码具有改善性能。换句话说，要进行重复的最适当符号为信息符号。可以这样说，表4所示的删余和重复矩阵构造为，通过统一重复信息符号提高信息符号能量。
表4中，对于R＝1/6，传输码符号的序列如下给出：
C0：X，X，Y0，Y1，Y’0，Y’1，X，X，Y0，Y1，Y’0，Y’1，…
由于为一个信息符号的输入生成六个码符号，因此子码码率为1/6。
对于R＝1/3，传输码符号的序列如下给出：
C0：X，Y0，Y’0，X，Y0，Y’0，X，Y0，Y’0，X，Y0，Y’0，…
C1：X，Y1，Y’1，X，Y1，Y’1，X，Y1，Y’1，X，Y1，Y’1，…
由于为一个信息符号的输入生成三个码符号，因此子码码率为1/3。由于使用不同的删余矩阵，在每次传输时传输不同码。在对C0与C1进行软合并之后，X出现两次，并且每个Y0、Y1、Y’0和Y’1出现一次。因此，在这种情况下，可以使用码率为1/5的解码器，并且删余矩阵满足上述条件，从而保证性能。
在表4的R＝2/3的第一种情况下，传输码符号的序列如下给出：
C0：Y0，X，Y’0，Y0，X，Y’0，Y0，X，Y’0，Y0，X，Y’0，…
C1：X，Y’0，Y0，X，Y’0，Y0，X，Y’0，Y0，X，Y’0，Y0，…
C2：Y1，X，Y’1，Y1，X，Y’1，Y1，X，Y’1，Y1，X，Y’1…
C3：X，Y’1，Y1，X，Y’1，Y1，X，Y’1，Y1，X，Y’1，Y1，…
由于为两个信息符号的输入生成三个码符号，因此子码码率为2/3。由于使用不同的删余矩阵，在每次传输时传输不同码。在对C0、C1、C2、C3进行软合并之后，X出现两次，并且每个Y0、Y1、Y’0和Y’1出现一次。因此，如同R＝1/6，在这种情况下，也可以使用码率为1/5的解码器，并且删余矩阵满足上述条件，从而保证性能。
在表4的R＝2/3的第二种情况下，传输码符号的序列如下给出：
C0：X，Y0，X，X，Y’0，X，X，Y0，X，X，Y’0，X，X，Y0，X，X，Y’0，X，…
C1：Y’0，Y0，Y’0，Y0，Y0，Y’0，Y’0，Y0，Y’0，Y0，Y0，Y’0，…
C2：Y1，Y1，Y’1，Y’1，Y1，Y’1，Y1，Y1，Y’1，Y’1，Y1，Y’1，…
C3：X，Y’1，X，X，Y’1，X，X，Y’1，X，X，Y’1，X，…
由于为四个信息符号的输入生成六个码符号，因此子码码率为2/3。由于使用不同的删余矩阵，在每次传输时传输不同码。在对C0、C1、C2、C3进行软合并之后，X出现两次，并且每个Y0、Y1、Y’0和Y’1出现一次。因此，如同R＝1/6，在这种情况下，也可以使用码率为1/5的解码器，并且删余矩阵满足上述条件，从而保证性能。
图3是示出根据本发明对于R＝2/3并且S＝4的QCTC在数据吞吐量方面使用分组码合并的HARQ性能和使用分组分集合并的HARQ性能之间的比较的图。如图3所示，使用QCTC分组码合并的HARQ 301和使用QCTC分组分集合并的HARQ 302比没有QCTC的HARQ 303示出更佳的性能。对于相同的实时数据吞吐量(例如，0.25)，在HARQ 301中需要大约-4dB的Es/No，在HARQ 302中需要大约-1.3dB，并且在HARQ 303中需要大约-1dB。因此，使用本发明的QCTC保证符号能量更小的更高数据吞吐量。
如上所述，在根据本发明使用turbo码的分组重新传输系统中，根据预定规则为优化分组码合并生成的子码大大改善传输吞吐量。
尽管本发明是参照其优选实施例来具体描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。

Claims (21)

1.一种在通信系统中生成从中产生第一子码的初始删余矩阵的方法，其中，通信系统包括用于为信息比特流输入生成信息符号、第一奇偶符号和第二奇偶符号的turbo编码器和用于使用删余矩阵从这些信息符号、第一奇偶符号和第二奇偶符号中生成子码的子码生成器，子码的数目等于删余矩阵的数目，所述方法包括如下步骤：
如果初始删余矩阵中所选符号数Ns与初始删余矩阵中列数之间的差值等于或大于turbo编码器中成员编码器的数目，则从turbo编码器输出的信息符号中选择数目为初始删余矩阵中的列数的信息符号；和
选择数目与差值相同的第一和第二奇偶符号，所选第一奇偶符号数等于或大于所选第二奇偶符号数。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括如下步骤：如果差值小于成员编码器的数目，以整数倍增加删余矩阵中的列数。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括如下步骤：在生成第二删余矩阵时，从初始删余矩阵中的未选第一和第二奇偶符号中选择Ns个符号，其中，所选第一奇偶符号数等于或大于所选第二奇偶符号数。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括如下步骤：选择在除最后删余矩阵之外的其它删余矩阵中剩下的未选第一和第二奇偶符号，并且重复(Ns-Ns2)个信息符号，Ns2为其它删余矩阵中其它未选奇偶符号的数目。
5.如权利要求1所述的方法，其中，通信系统对混合型ARQ(AutomaticRepeat Request，自动重复请求)使用子码。
6.如权利要求1所述的方法，其中，通过C/Rmax确定所选符号数Ns，C为列数而Rmax为子码码率。
7.一种在通信系统中通过在预定删余范围内从信息符号和第一与第二奇偶符号中选择预定数目的符号生成要进行传输的第一子码的方法，其中，通信系统包括用于为信息比特流输入生成信息符号、第一奇偶符号和第二奇偶符号的turbo编码器，预定数目的符号为Ns个符号，所述方法包括如下步骤：
如果Ns与信息符号数之间的差值等于或大于turbo编码器中成员编码器的数目，在删余范围内选择所有信息符号；和
选择数目与差值相同的第一和第二奇偶符号，所选第一奇偶符号数等于或大于所选第二奇偶符号数。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括如下步骤：如果差值小于成员编码器的数目，以整数倍增大删余范围。
9.如权利要求7所述的方法，进一步包括如下步骤：在生成第二子码时，从第一子码中未选的第一和第二奇偶符号中选择Ns个符号，其中，所选第一奇偶符号数等于或大于所选第二奇偶符号数。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括如下步骤：选择在除最后子码之外的其它子码中剩下的未选第一和第二奇偶符号，并且重复(Ns-Ns2)个信息符号，Ns2为生成最后子码时其它未选奇偶符号的数目。
11.如权利要求7所述的方法，其中，通信系统对混合型ARQ(AutomaticRepeat Request，自动重复请求)使用子码。
12.如权利要求7所述的方法，其中，通过C/Rmax确定所选符号数Ns，C为删余矩阵中的列数而Rmax为子码码率。
13.一种在通信系统中生成用来对信息符号和第一与第二奇偶符号进行删余的删余矩阵的方法，其中，通信系统包括用于为信息比特流输入生成信息符号、第一奇偶符号和第二奇偶符号的turbo编码器和用于通过删余从这些信息符号、第一奇偶符号和第二奇偶符号中生成子码的子码生成器，所述方法包括如下步骤：
通过计算等于或大于Rmax与Rmin之比的最小整数，确定删余矩阵数S，Rmax为turbo编码器的给定最大码率，而Rmin为给定最小码率；
通过C/Rmax确定要从每个删余矩阵选择的符号数Ns，C为删余矩阵的列数；和
生成第一删余矩阵，为此，如果Ns与C的差值(Ns-C)等于或大于turbo编码器中成员编码器的数目，选择C个信息符号，选择数目为等于或大于a(Ns-C)与(a+b)之比的最小整数的第一奇偶符号，并且选择数目为等于或小于b(Ns-C)与(a+b)之比的最大整数的第二奇偶符号，a和b为第一和第二奇偶符号的符号分布率。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括如下步骤：如果差值小于成员编码器的数目，以整数倍增加删余矩阵中的列数。
15.如权利要求13所述的方法，进一步包括如下步骤：通过选择数目为等于或大于aNs与(a+b)之比的最小整数的第一奇偶符号，并且选择数目为等于或小于bNs与(a+b)之比的最大整数的第二奇偶符号，而不选择任何信息符号，生成除第一和最后删余矩阵之外的中间删余矩阵，从而第一和第二奇偶符号在第一和其它删余矩阵中不同。
16.如权利要求15所述的方法，进一步包括如下步骤：通过选择在除最后删余矩阵之外的其它删余矩阵中剩下的未选第一和第二奇偶符号，并且重复(Ns-Ns2)个信息符号，生成最后删余矩阵，Ns2为其它删余矩阵中其它未选奇偶符号的数目。
17.如权利要求13所述的方法，其中，通信系统对混合型ARQ(AutomaticRepeat Request，自动重复请求)使用子码。
18.一种在通信系统中生成子码的装置，包括：
turbo编码器，用于以给定码率对输入信息比特流进行编码，并且生成信息符号、第一奇偶符号和第二奇偶符号；和
子码生成器，用于如果要选择的预定符号数Ns与信息符号数的差值等于或大于turbo编码器中成员编码器的数目，则通过在预定删余范围内选择所有信息符号、并且在预定删余范围内选择数目为该差值的第一和第二奇偶符号，生成要进行传输的第一子码，所选第一奇偶符号数等于或大于所选第二奇偶符号数。
19.如权利要求18所述的装置，其中，子码生成器通过从第一和第二奇偶符号中选择Ns个符号而不选择信息符号，生成第二子码，所选第一奇偶符号数等于或大于所选第二奇偶符号数。
20.如权利要求19所述的装置，其中，子码生成器通过选择在除最后子码之外的其它子码中剩下的未选第一和第二奇偶符号，并且重复(Ns-Ns2)个信息符号，生成最后子码，Ns2为其它子码中其它未选奇偶符号的数目。
21.如权利要求18所述的装置，其中，如果所述差值小于成员编码器的数目，则子码生成器通过整数倍增大删余范围，生成子码。
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