CN1813425B - 用于提供前向纠错的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

所公开的实施方式涉及一种用于产生前向纠错(FEC)包的系统。该系统包括第一FEC编码器(106)，其接收数据并且将第一FEC数据与所接收的数据进行编码以形成FEC编码的数据。在该系统中还包括第二FEC编码器(112)，其将FEC编码的数据进行编码以产生第二FEC数据。FEC包格式器(118)将第二FEC数据格式化为FEC包。

Description

用于提供前向纠错的方法和设备
技术领域
本发明涉及在时分多址(TDMA)通讯系统中提供前向纠错(FEC)。
背景技术
本部分试图向读者介绍与将在下面描述和进行权利要求的本发明的各方面有关的现有技术的不同方面。我们认为这里的讨论是很有帮助，其为读者提供了用于更好地理解本发明的各个方面的背景信息。因此，应该在这里所述的方向下来阅读这些陈述，而不是引入以前的技术。
在TDMA通讯系统中，基站单元(base unit)使得其他基站单元和多个本地移动终端(MT)之间能够进行通讯。基站单元和移动终端通常能够在特定频率或一组频率上发送和接收数据信号。数据信号被分割为许多称为时隙的较小片段，在数据信号的每个周期期间这种时隙都会重复。在给定通讯对话期间，可将特定的时隙分配给移动终端。在通讯对话的持续时间内，在所分配的时隙中可发送来自该移动终端的数据。对于给定基站环境，通常在给定时间至少某些时隙没有被使用。
FEC技术对于改进包括TDMA通讯的数字通讯是很有用的。在使用FEC的通讯系统中，可与包含实际通讯数据的包一起发送纠错奇偶位。可以在数据传输的接收端使用纠错奇偶位来准确地重组数据。
因为FEC系统能够克服或者忍受某种程度的错误数据，所以FEC允许以比不使用FEC所需要的可能功率更小的功率发送数据，如果不使用FEC这就不可能。FEC的作用通常与对于给定数量的数据位而发送的FEC奇偶位的数量成比例。使用强FEC代码(例如，通过使用每个数据位更多的奇偶位)的系统能够忍受较大数量的错误数据位，并且还允许准确重组数据包。这种系统对于给定信息吞吐量可以有利于降低发射器功率、延长电池寿命和增加移动终端的活动范围。
但是，对于给定通讯系统的传输方案参数(诸如调制类型、FEC方案、允许的带宽、介质访问控制等)通常已经被定义和固定。在这种系统中，传统上增加移动终端的范围(或者对于给定范围和吞吐量减小功率消耗)的唯一方法是增加发射机的功率，这将缩短电池寿命。因此需要一种在TDMA通讯系统中提高FEC能力的设备和方法。
发明内容
所公开的实施方式涉及一种用于产生前向纠错(FEC)包的系统。该系统包括第一FEC编码器，其接收数据并且将第一FEC数据与所接收的数据进行编码以形成FEC编码的数据。在该系统中还包括第二FEC编码器，其将FEC编码的数据进行编码以产生第二FEC数据。FEC包格式器将第二FEC数据格式化为FEC包。
附图说明
在附图中：
图1示出了根据本发明的实施方式的示例数据和FEC包的框图；
图2示出了根据本发明的实施方式的、格式化用于传输的包的示例机制的框图；
图3示出了根据本发明的实施方式的、处理所接收的包的示例机制的框图；和
图4示出了本发明示例实施方式的操作的处理流程图。
具体实施方式
下面将描述本发明的一个或多个具体实施方式。为了提供这些实施方式的简明描述，在说明书中并不具体地描述实际实施方式的所有特点。应该理解在任何这种实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中一样，可以做出许多实施方式特定的决定以实现开发者的特定目标，比如满足根据实施方式的不同而变化的、系统有关和业务有关的限制条件。而且，应该理解这种开发工作可能是复杂和费时的，但是对于可以从本公开中获益的本领域普通技术人员来说只是设计、制造和生产的例行任务。
图1示出了根据本发明的实施方式的示例数据和FEC包的框图。该图总体由参考标记10进行指示，包括数据包12和FEC包14。如在这里所使用的，独立的“数据”表述是指表示数据信号的通讯数据。而将诸如FEC奇偶位的纠错数据称为“FEC数据”。TDMA通讯系统可以使用诸如数据包12和FEC包14的包来提供基站单元和多个移动终端之间的通讯。
数据包12包括第一首标16、数据有效负载18和FEC数据20的第一位或前几位(first bit or bits)。FEC包14包括第二首标22和FEC数据24的第二位或次前几位(second bit or bits)。首标16包括指向首标22的指针数据，如虚线所示。因此，首标16将FEC数据24关联于数据包12。
本发明的实施方式可利用这样的事实，即在任何给定时间不可能占用(正在使用)所有的TDMA时隙。因为与特定TDMA基站关联的所有用户不可能在任何特定时间都在使用中，所以这种假设是有效的。因此可以使用没有被使用的TDMA时隙来发送承载附加FEC奇偶位的附加包(如FEC包14)。本领域的普通技术人员应该理解，虽然在这里公开的示例实施方式利用没有被使用的TDMA时隙来发送附加的FEC奇偶包，但是还可以使用在没有被使用的带宽上分发附加FEC奇偶数据的其他方法。
在FEC包14中承载的FEC数据24包括用于当前活动的移动终端的系统块代码(systematic block code)的FEC奇偶位。使用系统块代码确保能够恢复原始数据位而不使用可以被卸载到FEC包14的附加奇偶位。只有当存在足够可获得的带宽(没有被使用的时隙)允许其使用时才产生或使用FEC包14。
有利地，数据有效负载18并不随着是否使用附加FEC包14而变化。因此，对于给定移动终端的平均信息传输速率保持相同。在当使用FEC包14时的时间段期间，可以享受使用比没有FEC包14时可获得的FEC代码更强的FEC代码的好处。这些好处可以包括能够在移动终端中降低发射器功率而不改变平均数据传输速率。
图2示出了根据本发明的实施方式、格式化用于传输的包的示例机制的框图。由参考标记100总体指示在图2中所示的框图。与要被从基站单元或者移动终端发送的数字化通讯数据的来源对应的信息源102经由信号路径104提供数据给第一FEC编码器106。可以使用不需要利用FEC块代码的FEC编码器106来提供无论是否使用附加FEC数据24(图1)都在数据包12(图1)中包括的FEC数据20(图1)。
将包括FEC数据20(图1)和关联的数据有效负载18(图1)的、FEC编码器106的输出经由数据路径110发送到有效负载包格式器114。可将来自FEC编码器106的输出称作FEC编码的数据。有效负载包格式器114可以完成FEC编码的数据的格式化将其变为完成的数据包12(图1)。可由有效负载包格式器114创建诸如数据包首标16(图1)的首标。由有效负载包格式器114创建的首标可以包含位置指针，以使得接收该包的移动终端知晓在哪个没有被使用的TDMA时隙上寻找包含附加FEC奇偶数据24(图1)的附加FEC包。由有效负载包格式器114将完成的数据包发送到数据路径120。
作为使用具有指向FEC包14(图1)的指针的首标的替代，基站单元可以以这样的方式来分配TDMA时隙，即接收移动终端可在预定的位置寻找FEC包。例如，通过协议将第i个有效负载时隙与特定的第k个FEC时隙关联。在这种情况中，接收移动终端可以通过检查该包的首标来判断该包是否包含附加FEC奇偶数据，来确定所关联的FEC时隙是否包含FEC包。
还可以将来自FEC编码器106的FEC编码的数据经由数据路径108发送到第二FEC包编码器112。FEC包编码器112可以使用系统FEC块代码来计算附加FEC数据24(图1)以在FEC包14(图1)进行使用，以虚线示出FEC包编码器112以表示只有当可以获得足够的额外TDMA时隙时才可以使用它。
FEC包编码器112可以将其只包括附加FEC奇偶数据的输出经由数据路径116发送到也以虚线示出的FEC包格式器118。FEC包格式器118可以通过提供用于该包的首标并且经由数据路径122转发完成的包来完成诸如FEC包14(图1)的FEC包的格式化。可以将来自有效负载格式器114的完成的数据包以及来自FEC包格式器118的完成的FEC包经由数据路径124发送到发射器(未示出)。
虽然可以在基站单元或者移动终端中使用用于格式化包的、在图2中所示的元件，但是根据所关联的发射器是否在基站单元或者移动终端中，在确定是否将创建和/或发送附加的FEC数据中还可以有不同的考虑。在基站侧，由FEC编码器106所产生的FEC代码不必是块代码，而且FEC奇偶位也不必位于相邻的块中。但是当由FEC编码器112编码来自FEC编码器106的FEC编码的数据时，要使用系统块代码。
基站单元最好可具有用于电路处理的足够的可获得功率(不是来自用于数据传输的天线的辐射的功率)。足够的功率应该是足以允许基站单元创建并且经由插入到没有被使用的时隙中的FEC包14(图1)来发送辅助(secondary)FEC奇偶数据而不影响性能的功率。在这种系统中，对于相同的平均允许辐射功率(或者功率谱密度)还可以潜在地延伸通讯范围。对于FEC包接收和处理也是如此。
对于移动单元的附加FEC奇偶数据的传输，认为移动单元在处理附加FEC数据的功率和在操作发射器的功率两个方面都具有有限的功率。总是可以产生决定由基站单元发送FEC包14(图1)，但是，要假设(作为TDMA主控方的)基站单元能够分配空时隙。因为就发送每信息位所需要的能量而言使用附加FEC保护通常更加有效。
图3示出了根据本发明的实施方式的、用于处理所接收的包的示例机制的框图。总体由参考标记200来指示该图。可以将所接收的包经由数据路径202发送到有效负载包缓存器204或者FEC包缓存器206。
如果将附加FEC奇偶位用于给定数据传输，则可由首标解码器210(在图3中以虚线示出)检查到来数据包的首标以确定到来数据包12(图1)的首标是否指向关联的FEC包14(图1)。如果是，则可将数据经由数据路径212发送到接收器(未示出)从而可以由接收器将到来的FEC包导入到FEC包缓存器206。
如果没有使用附加FEC奇偶位，则可将数据包从有效负载缓存器204经由数据路径214直接发送到FEC解码器224。在这种情况下，数据包经历只使用被合并到所有数据包中的FEC数据20的FEC校正。
但是，例如如果正在使用附加FEC数据以在移动终端中节省电池寿命，则可将来自有效负载包缓存器204的数据包经由数据路径216(在图3中以虚线示出)发送到FEC解码器220。还可将来自FEC包缓存器206的FEC包14(图1)经由数据路径218发送到FEC解码器220。FEC解码器220可以将FEC奇偶位24(图1)施加于从有效负载包缓存器204接收的数据包12(图1)中包含的FEC数据20和数据有效负载18(图1)(或者其任何组合)，从而产生部分校正的包内容。可以将部分校正的包内容发送到FEC解码器224，其可以将FEC数据20(图1)应用于部分校正过的包内容以获得FEC解码的有效负载数据。可以将FEC解码的有效负载数据经由数据路径226从FEC解码器224进行发送以进行进一步的处理。
就移动终端对于接收并且处理在由基站单元发送的FEC包14(图1)中包含的附加FEC数据的决定而言，移动终端接收器可以有两种选择：(1)延迟对数据包12(图1)进行解码直到接收到数据包和所关联的FEC包14(图1)为止，或者(2)忽略FEC包并且继续以正常方式接收和解码。影响移动单元使用附加FEC数据的愿望的因素可包括到来的信号质量是否是临界的(marginal)，或者所期望的操作范围是否超过了所有TDMA时隙都被加载(即，当所有移动终端都在线时)的系统能够达到的范围。
在临界信号质量或者期望附加范围的情况中，可能期望使用附加FEC数据，如由FEC包14(图1)提供的数据。如果移动终端正在使用附加的FEC数据以延伸其范围，则本领域的普通技术人员应该理解，如果参加数据传输对话的移动单元的数量增加导致需要将正在被用于FEC奇偶数据的时隙用于数据包的传输，则可以在非常短的引起注意的情况下中断(lost)用于附加FEC奇偶数据的可获得TDMA时隙的使用。
图4示出了本发明的示例实施方式的操作的处理流程图。处理在块302开始。在块304，做出关于是否将来自FEC包14(图1)的诸如FEC数据24(图1)的附加FEC数据用于给定数据传输的决定。影响这种决定的因素包括在上面结合图2和图3所讨论的那些。如果不使用附加FEC数据，则仅仅使用通常包括在数据包12(图1)中的FEC数据20(图1)来处理数据包。
如果要使用附加FEC数据，则在块306，如上所述获得附加FEC数据。在块308，使用附加FEC数据来处理到来的数据。在块310，将包括在包中的FEC数据应用于部分校正的数据。在块312，过程结束。
虽然已经通过附图中的示例示出了本发明的具体实施方式，但是可以在形式上对本发明进行各种改进和替换。而且本领域的技术人员应该理解，本发明并不限于所公开的特定形式。相反地，本发明覆盖落在由所附权利要求所定义的精神和范围内的所有改动、等效和替换。

Claims (18)

1.一种在时分多址(TDMA)系统中用于产生前向纠错(FEC)包的系统，包括：
第一FEC编码器，其接收数据并且将第一FEC数据与所接收的数据进行编码以形成FEC编码的数据；
有效负载包格式器，其将FEC编码的数据格式化为数据包并将所述数据包递送到TDMA时隙；
第二FEC编码器，其与有效负载包格式器并联，将FEC编码的数据进行编码以产生第二FEC数据；和
FEC包格式器，其与有效负载包格式器并联，将第二FEC数据格式化为FEC包；
其中，仅当足够的额外TDMA时隙可用时使用第二FEC编码器和FEC包格式器。
2.根据权利要求1所述的用于产生FEC包的系统，
其中所述额外TDMA时隙是另外的空闲的TDMA时隙。
3.根据权利要求2所述的用于产生FEC包的系统，
其中与所述数据包关联的首标包括将所述数据包与在所述另外的空闲的TDMA时隙中包含的第二FEC数据进行关联的信息。
4.根据权利要求2所述的用于产生FEC包的系统，
其中由TDMA控制方预先确定与所述另外的空闲TDMA时隙对应的位置。
5.根据权利要求1所述的用于产生FEC包的系统，
其中所述第二FEC编码器使用系统的块代码来产生第二FEC数据。
6.根据权利要求1所述的用于产生FEC包的系统，
其中接收器忽略所述FEC包以节省功率。
7.一种用于解码前向纠错(FEC)包的系统，包括：
第一FEC解码器，其接收包含第一FEC数据的FEC包、以及包含有效负载数据和第二FEC数据的数据包，第一FEC解码器将在FEC包中包含的该第一FEC数据施加于在数据包中包含的有效负载数据和第二FEC数据以产生部分校正的包内容；和
第二FEC解码器，其接收部分校正的包内容，并且将第二FEC数据施加于部分校正的包内容，以获得FEC解码的有效负载数据，并且将FEC解码的有效负载数据发送出去。
8.根据权利要求7所述的用于解码FEC包的系统，还包括：
首标解码器，其将与数据包关联的首标进行解码并且识别FEC包。
9.根据权利要求7所述的用于解码FEC包的系统，
其中从预定的时分多址(TDMA)时隙中接收所述FEC包。
10.根据权利要求9所述的用于解码FEC包的系统，
其中由发射器预先确定与所述TDMA时隙对应的位置。
11.根据权利要求7所述的用于解码FEC包的系统，
其中接收器忽略所述FEC包以节省功率。
12.一种处理前向纠错(FEC)包的方法，该方法包括步骤：
接收包含有效负载数据和第一FEC数据的数据包；
接收包括第二FEC数据的FEC包；
确定是否使用所述第二FEC数据来处理所述数据包；
如果确定使用第二FEC数据，则使用第二FEC数据处理所述数据包以产生部分解码的数据；和
使用第一FEC数据处理所述部分解码的数据，
其中所述处理为编码或者解码操作。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括步骤：如果确定不使用第二FEC数据，则仅仅使用第一FEC数据来处理所述数据包。
14.根据权利要求13所述的方法，其中以列举的顺序来执行列举的步骤。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括步骤：忽略第二FEC数据以节省功率。
16.根据权利要求12所述的方法，其中以列举的顺序来执行列举的步骤。
17.一种在时分多址(TDMA)系统中产生前向纠错(FEC)包的方法，该方法包括步骤：
由第一FEC编码器接收数据并且将所接收的数据与第一FEC数据进行编码以形成FEC编码数据；
由有效负载包格式器将所述FEC编码数据格式化成数据包并且将所述数据包递送到TDMA时隙；
由第二FEC编码器编码所述FEC编码数据以产生第二FEC数据；以及
由FEC包格式器格式化第二FEC数据为FEC包；
其中仅当足够的额外TDMA时隙可用时使用第二FEC编码器编码的步骤以及使用FEC包格式器格式化的步骤。
18.一种解码前向纠错(FEC)包的方法，该方法包括步骤：
由第一FEC解码器接收包含第一FEC数据的FEC包、以及包含有效负载数据和第二FEC数据的数据包，并且使用在FEC包中包含的第一FEC数据解码包含在数据包中的有效负载数据和第二FEC数据，以产生部分校正的包内容；和
由第二FEC解码器通过将第二FEC数据施加于所述部分校正的包内容来进一步解码所述部分校正的包内容。
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