CN1633032A

CN1633032A - 信道编码方法和装置以及信道译码方法和装置

Info

Publication number: CN1633032A
Application number: CN 200310122783
Authority: CN
Inventors: 杨红卫; 黎光洁; 李栋; 陶立南
Original assignee: Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: CN100391107C

Abstract

本发明提供一种通信系统中的信道编码方法，包括以下步骤：根据待发送数据的业务质量，选择缩短Turbo乘积码编码方案和删截Turbo乘积码编码方案中的一种编码方案；以及利用所选择的编码方案对所述待发送数据进行编码，以便发送。本发明还提供一种通信系统中的信道译码方法，包括以下步骤：根据收到的参数，选择缩短Turbo乘积码译码方案和删截Turbo乘积码译码方案中的一种译码方案；以及利用所选择的译码方案对收到的编码数据进行译码。根据本发明的信道编码方法，在给定目标码率和帧长的约束下，可以实现灵活的速率匹配，使缩短TPC编码方案和删截TPC编码方案引起的性能恶化最小。另外，在帧长约束下，编码速率达到最大。本发明可应用于第四代移动通信系统中。

Description

信道编码方法和装置以及信道译码方法和装置

技术领域

本发明涉及通信系统中的信道编码方法和装置以及信道译码方法和装置，尤其涉及根据业务质量实现Turbo乘积码编码和译码方法及装置。

背景技术

在通信系统中，向预定信道发送数据之前，需要对数据进行编码以便接收端能够进行误码检测和校正。不同数据业务的不同业务质量(QoS)可能要求不同的数据速率。因此，在对数据进行编码和发送时需要进行速率匹配。

现有技术中，可以采用Turbo乘积码(TPC)对待发送数据进行编码。为了进行速率匹配，可以采用缩短TPC编码方案或删截TPC编码方案。缩短TPC编码方案降低了码率，但是可以改善编码增益(提高纠错能力)。删截TPC编码方案可以提高码率(改善数据传输速率)，但是降低了编码增益。

高速分组数据传输业务要求在保证业务质量(QoS)的前提下，尽可能提高数据传输速率，并保证高的编码增益。现有的缩短TPC编码方案或者删截TPC编码方案不能满足高速分组数据传输业务对信道编码和译码的要求。

发明内容

本发明的目的在于满足现有技术关于信道编码和译码方法的需求，提供一种通信系统中的信道编码方法和装置以及信道译码方法和装置。

为实现上述目的，本发明提供一种通信系统中的信道编码方法，其特征在于包括以下步骤：

根据待发送数据的业务质量，选择缩短Turbo乘积码编码方案和删截Turbo乘积码编码方案中的一种编码方案；以及

利用所选择的编码方案对所述待发送数据进行编码，以便发送。

本发明还提供一种通信系统中的信道译码方法，其特征在于包括以下步骤：

根据收到的参数，选择缩短Turbo乘积码译码方案和删截Turbo乘积码译码方案中的一种译码方案；以及

利用所选择的译码方案对收到的编码数据进行译码。

本发明还提供一种通信系统中的信道编码装置，其特征在于包括：

一个缩短Turbo乘积码编码器，用于对待发送数据进行缩短Turbo乘积码编码；

一个删截Turbo乘积码编码器，用于对待发送数据进行删截Turbo乘积码编码；以及

一个处理单元，用于根据待发送数据的业务质量，选择所述缩短Turbo乘积码编码器和所述删截Turbo乘积码编码器中的一个对所述待发送数据进行编码，以便发送。

本发明还提供一种通信系统中的信道译码装置，其特征在于包括：

一个缩短Turbo乘积码译码器，用于对收到的编码数据进行缩短Turbo乘积码译码；

一个删截Turbo乘积码译码器，用于对收到的编码数据进行删截Turbo乘积码译码；以及

一个处理单元，用于根据收到的参数，选择所述缩短Turbo乘积码译码器和所述删截Turbo乘积码译码器中的一个对所述收到的编码数据进行译码。

根据本发明的信道编码方法和装置，在给定目标码率和帧长的约束下，可以实现灵活的速率匹配。在速率匹配中，使缩短TPC编码方案和删截TPC编码方案引起的性能恶化最小。因为优先选择缩短TPC编码，所以使选择删截TPC编码引起的性能损失达到最小。另外，在帧长约束下，编码速率达到最大。

根据本发明的信道编码方法和装置以及信道译码方法和装置，可以有效地应用在第四代移动通信系统中。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是缩短TPC的结构示意图；

图2是删截TPC的结构示意图；

图3是根据本发明的信道编码方法的示意流程图；

图4是根据本发明的信道译码方法的示意流程图；

图5是根据本发明的信道编码装置的结构示意图；以及

图6是根据本发明的信道译码装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

图1是缩短TPC的结构示意图。如图1所示，(n₁，k₁)和(n₂，k₂)分别为全速率TPC行码和列码的参数，ks₁_int和ks₂_int分别表示缩短ks₁_int行行码和缩短ks₂_int列列码，用于实现码率和帧长的粗颗粒度。ks₁_frac和ks₂_frac用于表示缩短某行行码的ks₁_frac比特和缩短某列列码的ks₂_frac比特。缩短的过程将去除全速率TPC的部分行、列或某一行或列的部分比特，并用零比特填充。通信过程中只发送数据比特和ECC(错误矫正码)比特，不发送零比特，从而实现不同的码率和帧长。

缩短TPC的码率表示为

图2是删截TPC的结构示意图。如图2所示，符号“P”表示1个删截比特。根据系统要求的码率R_t和帧长L_t，以及欲删截的基准TPC码的码率R_c和帧长L_c，可以确定要删截的ECC比特数量

\frac{L_{c}}{1 + R_{c}} - \frac{L_{t}}{1 + R_{t}} .

然后，按照均匀删截等原则在基准TPC码的ECC比特中删截

\frac{L_{c}}{1 + R_{c}} - \frac{L_{t}}{1 + R_{t}}

个ECC比特，并将数据比特和剩余的ECC比特发送到信道，完成编码过程。设基准TPC被删截的ECC比特数为k_int，则删截TPC的码率表示为

表1示出多个全速率TPC及各TPC的码率R_c(i)和帧长L_c(i)，其中i＝1，2，...，9，...。

表1 全速率Turbo乘积码(TPC)的码率和帧长

序号	TPC(n₁(i)，k₁(i))(n₂(i)，k₂(i))	码率R_c(i)	帧长L_c(i)
序号	TPC(n₁(i)，k₁(i))(n₂(i)，k₂(i))	码率R_c(i)	帧长L_c(i)	1	(8，4)(8，4)	0.25	64
2	(8，4)(16，11)	0.34	128	1	(8，4)(8，4)	0.25	64
2	(8，4)(16，11)	0.34	128	3	(16，11)(16，11)	0.47	256
4	(16，11)(32，26)	0.56	512	3	(16，11)(16，11)	0.47	256
4	(16，11)(32，26)	0.56	512	5	(32，26)(32，26)	0.66	1024
6	(32，26)(64，57)	0.72	2048	5	(32，26)(32，26)	0.66	1024
6	(32，26)(64，57)	0.72	2048	7	(64，57)(64，57)	0.79	4096
8	(64，57)(128，120)	0.83	8192	7	(64，57)(64，57)	0.79	4096
8	(64，57)(128，120)	0.83	8192	9	(128，120)(128，120)	0.88	16384
...	...	...	...	9	(128，120)(128，120)	0.88	16384

设R_s和L_s为缩短TPC的码率和帧长，R_p和L_p为缩短TPC的码率和帧长。

根据图1所示的缩短TPC编码方案，可以实现

\{\begin{matrix} R_{s} < R_{c} (i) \\ L_{s} < L_{c} (i) \end{matrix}

根据图2所示的删截TPC编码方案，可以实现

\{\begin{matrix} R_{p} > R_{c} (i) \\ L_{p} < L_{c} (i) \end{matrix}

由以上公式看出，缩短TPC编码方案降低了码率，从而降低了数据传输速率，删截TPC编码方案提高了码率，从而提高了数据传输速率，但是由于删截自身的特点恶化了编码性能。

图3是根据本发明的信道编码方法的示意流程图。在步骤301，编码过程开始。在步骤302，根据待发送数据的业务质量，具体地说根据业务质量所要求的帧长，选择一个基准全速率Turbo乘积码。步骤302中的选择动作可以参照表1进行。在步骤303，对业务质量所要求的码率与基准全速率Turbo乘积码的码率进行比较。在步骤304，对步骤303中的比较结果进行判断。

如果判断结果为“是”，即业务质量所要求的码率小于(或等于)基准全速率Turbo乘积码的码率，则过程进行到步骤305。在步骤305，选择缩短Turbo乘积码编码方案作为将要采用的编码方案。

如果判断结果为“否”，即业务质量所要求的码率大于基准全速率Turbo乘积码的码率，则过程进行到步骤306。在步骤306，选择删截Turbo乘积码编码方案作为将要采用的编码方案。

步骤305和306都进行到步骤307。在步骤307，利用所选择的编码方案对待发送数据进行编码，并发送。

在根据待发送数据的业务质量既可选择缩短Turbo乘积码编码方案又可选择删截Turbo乘积码编码方案的情况下，优先选择缩短Turbo乘积码编码方案。

编码过程在步骤308结束。

图4是根据本发明的信道译码方法的示意流程图。译码过程在步骤401开始。在步骤402，根据从信道收到的参数，选择一个基准全速率Turbo乘积码。

这里，收到的参数例如包括从信道收到的编码数据的业务质量。从而，在步骤402，根据业务质量所要求的帧长，选择一个基准全速率Turbo乘积码。步骤402中的选择动作可以参照表1进行。然后，在步骤403，对业务质量所要求的码率与基准全速率Turbo乘积码的码率进行比较。在步骤404，对步骤，403中的比较结果进行判断。

如果判断结果为“是”，即业务质量所要求的码率小于(或等于)基准全速率Turbo乘积码的码率，则过程进行到步骤405。在步骤405，选择缩短Turbo乘积码译码方案作为将要采用的译码方案。

如果判断结果为“否”，即业务质量所要求的码率大于基准全速率Turbo乘积码的码率，则过程进行到步骤406。在步骤406，选择删截Turbo乘积码译码方案作为将要采用的译码方案。

步骤405和406都进行到步骤407。在步骤407，利用所选择的译码方案对收到的编码数据进行译码。

编码过程在步骤308结束。

在根据收到的参数既可选择缩短Turbo乘积码译码方案又可选择删截Turbo乘积码译码方案的情况下，优先选择缩短Turbo乘积码译码方案。

另一种方案是，步骤402中收到的参数可以包括指明Turbo乘积码译码方案的参数、指明Turbo乘积码码率的参数以及其他用于译码的参数。根据这些参数直接选择缩短Turbo乘积码译码方案或者删截Turbo乘积码译码方案，而不必经过步骤402至406的处理。

图5是根据本发明的信道编码装置的结构示意图。

标号501表示一个缩短Turbo乘积码编码器，用于对待发送数据进行缩短Turbo乘积码编码。

标号502表示一个删截Turbo乘积码编码器，用于对待发送数据进行删截Turbo乘积码编码。

标号503表示一个处理单元，用于根据待发送数据的业务质量，选择缩短Turbo乘积码编码器501和删截Turbo乘积码编码器502中的一个对待发送数据进行编码，以便发送。

标号505表示信源，向缩短TPC编码器501和/或删截TPC编码器502提供待发送的数据。

标号506表示调制器，从缩短TPC编码器501或者删截TPC编码器502接收编码数据，进行调制，并发送到预定信道上。

标号504表示信息消息发射机，将待发送数据的业务质量(定义了呼叫过程使用的帧长、码率等控制信息)发送到本发明的信道译码装置中，例如发射到图6所示信道译码装置的信息消息接收机604中。另一种方案是，信息消息发射机504指明Turbo乘积码译码方案的参数、指明Turbo乘积码码率的参数以及其他用于译码的参数发送到本发明的信道译码装置中，例如发射到图6所示信道译码装置的信息消息接收机604中。

虽然图中未示出，但是处理单元503包括：

第一选择器，用于根据待发送数据的业务质量所要求的帧长，选择一个基准全速率Turbo乘积码；

比较器，用于对业务质量所要求的码率与基准全速率Turbo乘积码的码率进行比较；以及

第二选择器，用于根据比较结果，选择缩短Turbo乘积码编码器501和删截Turbo乘积码编码器502中的一个对待发送数据进行编码。在业务质量所要求的码率小于基准全速率Turbo乘积码的码率时，选择缩短Turbo乘积码编码器501。在业务质量所要求的码率大于基准全速率Turbo乘积码的码率时，选择删截Turbo乘积码编码器502。在既可选择缩短Turbo乘积码编码器501又可选择删截Turbo乘积码编码器502时，选择缩短Turbo乘积码编码器501。

一旦第二选择器选择了缩短Turbo乘积码编码器501或者删截Turbo乘积码编码器502，处理单元503就向所选择的编码器输出切换控制信号SWC1至SWCn(包括编码模式，码率，帧长等)，并向开关507输出相应的控制信号。在选择了缩短Turbo乘积码编码器501的情况下，SWC1至SWCn可以包括n₁(i)，k₁(i)，n₂(i)，k₂(i)，ks₁_int，ks₁_frac，ks₂_int和ks₂_frac等。

在实际的通信系统中，码率可以动态变化，指示动态变化的码率和帧长的信息消息可以附加在数据帧头，或者不编码发送，或者通过控制信道发送。信息消息的不同发送方式，不构成对本发明的限制。

图6是根据本发明的信道译码装置的结构示意图。

标号601表示一个缩短Turbo乘积码译码器，用于对收到的编码数据进行缩短Turbo乘积码译码。

标号602表示一个删截Turbo乘积码译码器，用于对收到的编码数据进行删截Turbo乘积码译码。

标号603表示一个处理单元，用于根据收到的参数，选择缩短Turbo乘积码译码器601和删截Turbo乘积码译码器602中的一个对收到的编码数据进行译码。

标号606表示解调器，从预定信道接收编码数据，并送至缩短TPC译码器601或者删截TPC译码器602。

标号605表示信宿，从缩短TPC译码器601或者删截TPC译码器602接收经译码的数据。

标号604表示信息消息接收机，接收图5所示的信息消息发射机504发送的参数，并将收到的参数送到处理单元603。

这里，信息消息接收机604收到的参数例如包括从信道收到的编码数据的业务质量。从而，处理单元603根据收到的编码数据的业务质量，选择缩短Turbo乘积码译码器601和删截Turbo乘积码译码器602中的一个对收到的编码数据进行译码。

虽然图中未示出，但是处理单元603包括：

第一选择器，用于根据业务质量所要求的帧长，选择一个基准全速率Turbo乘积码；

第二选择器，用于根据比较结果，选择缩短Turbo乘积码译码器601和删截Turbo乘积码译码器602中的一个对收到的编码数据进行译码。在所述业务质量所要求的码率小于所述基准全速率Turbo乘积码的码率时，选择所述缩短Turbo乘积码译码器。在所述业务质量所要求的码率大于所述基准全速率Turbo乘积码的码率时，选择所述删截Turbo乘积码译码器。在既可选择所述缩短Turbo乘积码译码器又可选择所述删截Turbo乘积码译码器时，选择所述缩短Turbo乘积码译码器。

一旦第二选择器选择了缩短Turbo乘积码译码器601或者删截Turbo乘积码译码器602，处理单元603就向所选择的编码器输出切换控制信号SWC1至SWCn(包括译码模式，码率，帧长等)，并向开关607输出相应的控制信号。

另一种方案是，信息消息接收机604收到的参数中可以包括指明Turbo乘积码译码方案的参数、指明Turbo乘积码码率的参数以及其他用于译码的参数。处理单元603根据这些参数直接选择缩短Turbo乘积码译码器601或者删截Turbo乘积码译码器602。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域内熟练的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims

1.一种通信系统中的信道编码方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1的信道编码方法，其特征在于所述选择编码方案的步骤包括以下步骤：

根据所述业务质量所要求的帧长，选择一个基准全速率Turbo乘积码；

对所述业务质量所要求的码率与所述基准全速率Turbo乘积码的码率进行比较；

根据比较结果，选择所述缩短Turbo乘积码编码方案和所述删截Turbo乘积码编码方案中的一种编码方案。

3.根据权利要求2的信道编码方法，其特征在于所述根据比较结果选择编码方案的步骤包括以下步骤：

如果所述业务质量所要求的码率小于所述基准全速率Turbo乘积码的码率，则选择所述缩短Turbo乘积码编码方案。

4.根据权利要求2的信道编码方法，其特征在于所述根据比较结果选择编码方案的步骤包括以下步骤：

如果所述业务质量所要求的码率大于所述基准全速率Turbo乘积码的码率，则选择所述删截Turbo乘积码编码方案。

5.根据权利要求2的信道编码方法，其特征在于所述根据比较结果选择编码方案的步骤包括以下步骤：

如果根据比较结果既可选择所述缩短Turbo乘积码编码方案又可选择所述删截Turbo乘积码编码方案，则选择所述缩短Turbo乘积码编码方案。

6.一种通信系统中的信道译码方法，其特征在于包括以下步骤：

利用所选择的译码方案对收到的编码数据进行译码。

7.根据权利要求6的信道译码方法，其特征在于所述收到的参数包括所述收到的编码数据的业务质量，并且其特征在于所述选择译码方案的步骤包括以下步骤：

根据比较结果，选择所述缩短Turbo乘积码译码方案和所述删截Turbo乘积码译码方案中的一种译码方案。

8.根据权利要求7的信道译码方法，其特征在于所述根据比较结果选择译码方案的步骤包括以下步骤：

如果所述业务质量所要求的码率小于所述基准全速率Turbo乘积码的码率，则选择所述缩短Turbo乘积码译码方案。

9.根据权利要求7的信道译码方法，其特征在于所述根据比较结果选择译码方案的步骤包括以下步骤：

如果所述业务质量所要求的码率大于所述基准全速率Turbo乘积码的码率，则选择所述删截Turbo乘积码译码方案。

10.根据权利要求7的信道译码方法，其特征在于所述根据比较结果选择译码方案的步骤包括以下步骤：

如果根据比较结果既可选择所述缩短Turbo乘积码译码方案又可选择所述删截Turbo乘积码译码方案，则选择所述缩短Turbo乘积码译码方案。

11.根据权利要求6的信道译码方法，其特征在于所述收到的参数至少包括指明Turbo乘积码译码方案的参数和指明Turbo乘积码码率的参数。

12.一种通信系统中的信道编码装置，其特征在于包括：

13.根据权利要求12的信道编码装置，其特征在于所述处理单元包括：

第一选择器，用于根据所述业务质量所要求的帧长，选择一个基准全速率Turbo乘积码；

比较器，用于对所述业务质量所要求的码率与所述基准全速率Turbo乘积码的码率进行比较；以及

第二选择器，用于根据比较结果，选择所述缩短Turbo乘积码编码器和所述删截Turbo乘积码编码器中的一个对所述待发送数据进行编码。

14.根据权利要求13的信道编码装置，其特征在于所述第二选择器在所述业务质量所要求的码率小于所述基准全速率Turbo乘积码的码率时选择所述缩短Turbo乘积码编码器。

15.根据权利要求13的信道编码装置，其特征在于所述第二选择器在所述业务质量所要求的码率大于所述基准全速率Turbo乘积码的码率时选择所述删截Turbo乘积码编码器。

16.根据权利要求13的信道编码装置，其特征在于所述第二选择器在根据比较结果既可选择所述缩短Turbo乘积码编码器又可选择所述删截Turbo乘积码编码器时选择所述缩短Turbo乘积码编码器。

17.一种通信系统中的信道译码装置，其特征在于包括：

18.根据权利要求17的信道译码装置，其特征在于所述收到的参数包括所述收到的编码数据的业务质量，并且所述处理单元包括：

第二选择器，用于根据比较结果，选择所述缩短Turbo乘积码译码器和所述删截Turbo乘积码译码器中的一个对所述收到的编码数据进行译码。

19.根据权利要求18的信道译码装置，其特征在于所述第二选择器在所述业务质量所要求的码率小于所述基准全速率Turbo乘积码的码率时选择所述缩短Turbo乘积码译码器。

20.根据权利要求18的信道译码装置，其特征在于所述第二选择器在所述业务质量所要求的码率大于所述基准全速率Turbo乘积码的码率时选择所述删截Turbo乘积码译码器。

21.根据权利要求18的信道译码装置，其特征在于所述第二选择器在根据比较结果既可选择所述缩短Turbo乘积码译码器又可选择所述删截Turbo乘积码译码器时选择所述缩短Turbo乘积码译码器。

22.根据权利要求17的信道译码装置，其特征在于所述收到的参数至少包括指明Turbo乘积码译码方案的参数和指明Turbo乘积码码率的参数。