專利名稱：用于發送穿孔或重復數據的設備與方法
技術領域：
本發明涉及用于傳送數據的數據通信設備與方法。更具體地，本發明涉及其中穿孔或重復數據的傳送數據的數據通信設備與方法。
數字通信系統用于通過以便于數據利用用于進行通信的介質傳輸的形式表示數據來傳送數據。例如，在無線電通信的情況下，將數據表示為無線電信號并在通信系統的發射機與接收機之間利用以太進行發送。在寬帶電信網絡中，數據可以表示為光并通過例如光纖網絡在系統的發射機與接收機之間進行傳送。
在數據的傳輸期間，傳送的數據的比特或碼元能被破壞使得在接收機上不能正確地確定這些比特或碼元。因此，這些數據通信系統一般包括用于減輕在傳輸期間出現數據破壞的裝置。這些裝置之一是給此系統的發射機提供編碼器，此編碼器根據差錯控制代碼在傳輸之前編碼此數據。此差錯控制代碼用于以受控方式給數據增加冗余度。在接收機上，出現在傳輸期間的差錯可以通過解碼此差錯控制代碼來進行校正，從而恢復原始數據。利用對應于接收機知道的差錯控制代碼的差錯解碼算法來進行解碼。
在編碼數據之后，在那個數據的傳輸之前時常要求穿孔此編碼數據塊的數據比特或碼元。這里所用的術語穿孔指從編碼數據塊中取消或刪除一些比特以達到不與此數據塊一起發送該穿孔比特的效果的一種處理。因為例如通過數據承載介質傳送數據的多址聯接方案要求數據格式化為具有不與編碼數據幀的大小相對應的預定大小的數據塊，所以可能需要穿孔。因此，為使編碼的數據幀適合具有預定大小的傳送數據塊，在編碼的數據幀大于傳送塊的大小時穿孔此編碼數據幀的數據比特以減小此編碼數據塊的大小，或在此編碼數據幀小于傳送塊的預定大小時重復此編碼數據幀的比特。
如將認識到的，可以在傳送數據塊中不編碼地發送數據幀。在這種情況中，為使此數據幀適合傳送數據塊而穿孔此數據幀是不合適的，必需使用多個傳送數據塊來傳送此數據幀。在此數據幀小于發送數據塊的情況中，則重復這些數據比特或碼元到需要填充此傳送數據塊的其余部分的程度。
如本領域技術人員所熟知的，穿孔編碼數據幀的影響是減少正確恢復原始數據的概率。而且，在由于高斯噪聲而引起在數據傳輸期間出現的差錯時，公知的差錯控制代碼和用于這些差錯控制代碼的解碼器的性能是最佳的，結果是在整個傳送數據塊內獨立地分布這些差錯。因此，同樣地，如果一個編碼數據幀將進行穿孔，則此編碼數據幀內穿孔比特的位置應盡可能遠地相互隔開。因此，應在此整個幀中均勻分布這些穿孔位置。同樣，因為傳輸期間的差錯時常突然出現，尤其在沒有采用交錯的無線電通信系統的情況下，編碼或未編碼的數據幀內將重復數據比特的位置應安排在整個幀中均勻地隔開。
選擇編碼數據幀內將進行穿孔或重復的比特或碼元的位置的公知方法包括將一幀內的比特或碼元的數量除以將進行穿孔的比特或碼元的數量并選擇對應于此除法的整數值的位置。然而，在將進行穿孔的比特的數量不是此幀的整數劃分的情況中，得不到穿孔或重復位置的等距離隔開，具有一些位置可能比此整數更接近并在一些情況中甚至相鄰的缺點。
本發明的目的是提供用于穿孔或重復數據幀的數據比特的裝置，其中穿孔或重復比特的位置在整個幀中基本上是等距離的。
本發明一般屬于數據通信設備，其中通過在根據選擇算法確定的位置上穿孔或重復幀的比特或碼元來將數據幀變換為數據塊以便傳輸，在整個數據幀中均勻分布這些位置。
根據本發明，提供用于傳送數據幀的數據通信設備，此設備包括用于將數據幀變換為數據塊以便傳輸的裝置，這些數據塊具有不同于數據幀的大小，該用于變換數據幀的裝置包括用于在根據選擇策略確定的數據幀內的位置上穿孔或重復比特或碼元的裝置，其中此選擇策略用于在整個數據幀中提供這些位置的基本上均勻的分布。
變換器裝置用于將數據幀變換為具有不同于數據幀的大小的數據傳送塊，并包括用于在根據選擇策略確定的數據幀內的位置上穿孔或重復此數據幀的裝置。通過安排此選擇策略以達到將要進行重復或穿孔的位置在整個數據幀中均勻進行分布的效果，這與試圖使這些位置互相隔開等距離相反，這些選擇位置將用于提供此數據幀內位置的最佳均勻隔開。
利用根據所述數據幀的大小操作的選擇算法結合將要進行穿孔或重復的比特或碼元的數量可以實現此選擇策略。此選擇算法可以是數字微分分析器類型算法等等。
數字微分分析器算法實質上在用于二維圖形表示在計算機生成圖象中使用的經緯度線的計算機圖形領域是公知的。此數字微分分析器公開在ISBN號3-7723-5006-2由jurgen plate撰寫的名為“ComputergrafikEinfuhrung-Algorithmen-Programmentwicklung”的出版物第55-65頁，并且還描述在公開在互聯網網址為http//intranet.on.ca/-sshah/waste/art7.html的出版物“WASTE-Warfare by Artificial Strategic and TacticalEngines”中1997年1月15日由Sunir Shah撰寫的題為“Bresenham’sLine Algorithm”的與畫線相關的文章中。
數字微分分析器類型算法的修改版本的使用提供特別的益處。例如，避免相鄰比特的穿孔，穿孔比特均勻分布在發送數據幀上，只要求利用任一所需速率穿孔一次，并且實際上低復雜性的同一選擇算法能用于穿孔與重復。而且，此算法有助于適應諸如PotentialPuncturing Grid(可能的穿孔柵極)(PPG)所要求的選擇比特的位置的附加限制，如題為“業務多路復用”的“特殊移動組2”UMTS-11 Tdoc 229/98中所述。
此數據通信設備還可以包括用于根據編碼算法編碼數據幀的編碼器。此編碼算法可以是差錯控制編碼算法。例如，此編碼算法可以根據諸如B-C-H、Reed-Solomon或Hamming碼的塊碼操作。而且，此編碼算法能是卷積碼、渦輪碼或乘積碼。
根據本發明的另一方面，提供傳送數據幀的一種方法，此方法包括將所述數據幀變換為數據塊以便傳輸的步驟，這些數據塊具有不同于數據幀的大小，變換數據幀的步驟包括在根據選擇策略確定的數據幀內的位置上穿孔或重復比特或碼元，其中此選擇策略用于提供整個數據幀內位置的均勻分布。
現在將僅利用示例結合附圖描述本發明的一個實施例，其中
圖1是移動無線電通信系統的示意方框圖；圖2是在圖1所示的通信網絡的移動站與基站之間形成鏈路的數據通信設備的示意方框圖；圖3是圖2所示的速率變換器的示意方框圖4是表示根據現有技術的選擇策略穿孔比特的結果的圖；圖5是表示根據本發明的選擇策略穿孔比特的結果的圖。
將結合移動無線電通信系統來描述本發明的一個示例實施例。移動無線電通信系統具有例如根據諸如在是歐洲電信標準協會管理的移動無線電話標準的全球移動系統中使用的時分多址(TDMA)操作的多址聯接系統。可選擇地，此移動無線電通信系統能具有根據諸如建議用于第三代全球移動電信系統的碼分多址(CDMA)操作的多址聯接系統。然而，如將認識到的，任何一個數據通信系統能用來說明本發明的示例實施例，諸如局域網或根據異步傳送模式操作的寬帶電信網。這些示意性示例數據通信系統的特征特別在于，作為脈沖串、數據包或塊發送數據。在移動無線電通信系統的情況下，在代表預定數據大小的承載無線電信號的數據脈沖串中發送數據。這樣的移動無線電通信系統的一個示例表示在圖1中。
在圖1中，在利用虛線2定義的網孔1所形成的無線電覆蓋區域內表示三個基站BS與移動站MS傳送無線電信號。基站BS利用網絡互通單元NET耦合在一起。移動站MS和基站BS在耦合到移動站MS與基站BS的天線6之間通過發送以4表示的無線電信號來傳送數據。使用數據通信設備在移動站MS與基站BS之間傳送數據，在此數據通信設備中將數據變換為傳送給接收天線6的無線電信號4，接收天線6檢測無線電信號，利用接收機從這些無線電信號中恢復數據。
在一個移動站MS與一個基站BS之間形成無線電通信鏈路的數據通信設備的一個示意性示例表示在圖2中，其中也出現在圖1中的部分具有相同的數字標號。在圖2中，數據源10以此數據源正在生成的數據類型所確定的速率生成數據幀8。將數據源10生成的數據幀8饋送給速率變換器12，此速率變換器用于將此數據幀8變換為傳送數據塊14。安排這些傳送數據塊14實際上大小等于能利用承載無線電信號的脈沖串進行傳送的數據量的預定大小，利用發射機18與接收機22對形成的無線電接口通過無線電信號傳送數據。
將傳送數據塊14饋送給用于安排無線電接入接口上傳送數據塊14的傳輸的無線電接入處理器16。在合適的時間由無線電接入處理器16將傳送數據決14饋送給發射機18，發射機18用于將此傳送數據塊變換為承載在分配給發射機用于進行無線電信號傳輸的時間周期中發送的無線電信號的數據脈沖串。在接收機22上，接收機的天線6″檢測無線電信號并下變換與恢復饋送給無線電接入去調度程序(de-scheduler)24的數據幀。此無線電接入去調度程序24在多址聯接去調度程序24的控制下通過導體28將接收的數據傳送決饋送給速率去變換器26。此后，速率去變換器26將再生數據幀8的表示發送給利用數據塊30表示的數據幀8的目的地或接收點。
速率變換器12和速率去變換器26安排為盡可能地最佳利用傳送數據塊14內可利用的數據承載容量，這根據本發明的示意性實施例利用速率匹配變換器12來實現，此速率匹配變換器12用于編碼數據幀，并隨后穿孔或重復從編碼數據幀中選擇的數據比特或碼元以達到生成與數據塊14的大小相符的傳送數據塊的效果。速率變換器12的方框圖表示在圖3中，其中也出現在圖2中的部分具有相同的數字表示。在圖3中，速率變換器12表示為具有編碼器EN和穿孔器PR。編碼饋送給編碼器EN的數據幀以生成饋送給穿孔器PR的編碼數據幀EF。隨后利用穿孔器PR穿孔此編碼數據幀，以生成數據傳送塊14。
現在將描述速率匹配變換器12的操作。為了解釋本發明的示意性實施例的優點，首先回顧用于根據現有技術選擇策略選擇比特或碼元進行穿孔或重復的處理是有益的。根據現有技術選擇策略穿孔數據幀的結果示意表示在圖3中。
在圖3中，編碼的數據幀DF表示為具有選擇用于穿孔的比特位置BP1。圖3所示的將要進行穿孔的比特的位置的選擇根據本專利申請日之前的“特殊移動組2”UMTS-L1 Tdoc 396/98的“全球地面無線電接入頻分雙工、多路復用、信道編碼與交錯”說明書(xx.04)的節6.2.3.3中所述的公知選擇策略來進行。此現有技術選擇策略試圖用于穿孔或重復的位置，以使這些位置是相互等距離的。不幸地，一般情況下不可能找到一個整數值用于穿孔速率。為此，此現有技術算法得進行幾次迭代，每次迭代進行等距離的獨立穿孔。因為迭代獨立進行，所以不可能禁止相鄰比特的穿孔，這利用圖3來表示，在圖3中此選擇算法試圖從總數為98的比特中選擇16個比特用于穿孔。為此，需要兩次迭代。在第一次迭代中在位置BP1選擇每個第7比特(ceil(向上取整)(98/16＝ceil(6.125)＝7)，(淡灰色)，并在第二次迭代中得穿孔84個剩余比特之中的2個比特，于是除去每個第(84/2)＝42比特，這表示為第二穿孔位置BP2(黑色陰影)。結果，從原始數據中除去相鄰比特位置號47與48。
在其他情況中，甚至可以穿孔三個相鄰比特，這例如發生在穿孔2380個源比特(0.19的穿孔速率)之中的462個比特時。
此現有技術選擇算法具有幾個缺點。利用公知的選擇算法，有可能選擇兩個或多個相鄰比特進行穿孔。而且，對于大部分的穿孔比率而言，穿孔的比特非均勻進行分布，并且需要對數據幀進行未知數量的穿孔迭代，使硬件實施復雜。
根據本發明的示意性實施例操作的選擇算法根據前文所述的數字微分分析器算法的修改版本操作。使用此選擇算法選擇用于穿孔的比特位置的結果表示在圖4中，其中再次從98個比特中選擇16個比特位置進行穿孔。如能從圖4中確定的，穿孔位置BP′之間的隔開一般為6或7個比特。因此，選擇用于穿孔的位置BP′在整個數據幀上均勻進行分布，并且這根據此算法利用一次選擇處理來實現。
根據示意性實施例的選擇算法的算術描述表示如下輸入數據Xi 輸入比特的號碼Np/r將進行穿孔/重復的比特的數量穿孔/重復規則如下e＝2*Np/r－Xi 當前與所需穿孔比率之間的初始差錯X＝0 當前比特的索引Do while x＜XiIf e＞0 then 檢查比特號X是否應進行穿孔/重復穿孔或重復比特Xe＝e＋(2*Np/r－2*Xi) 更新差錯elsee＝e＋2*Np/r更新差錯end ifx＝x＋1下一個比特end do如本領域技術人員將認識到的，可以對上述實施例進行各種修改而不背離本發明的范疇。特別地，數據幀可以或可以不進行編碼，并且根據此選擇算法選擇的比特或碼元可以進行穿孔或重復或穿孔與重復的組合。
權利要求
1.用于傳送數據幀(8)的一種數據通信設備，所述設備包括裝置(12)，用于將所述數據幀變換為數據塊(14)以便傳輸，這些數據塊具有不同于所述數據幀的大小，用于變換所述數據幀的所述裝置包括裝置(PR)，用于在根據選擇策略確定的數據幀內的位置上穿孔或重復比特或碼元，其中所述選擇策略用于在整個所述數據幀內提供所述位置的實際上均勻的分布。
2.根據權利要求1的數據通信設備，其中結合將要進行穿孔或重復的比特或碼元的數量根據所述數據幀的大小利用一個選擇算法來實現所述選擇策略。
3.根據權利要求2的數據通信設備，其中此選擇算法是數字微分分析器類型算法等。
4.根據任何一個前面權利要求的數據通信設備，還包括一個編碼器，此編碼器用于根據編碼算法編碼所述數據幀。
5.根據權利要求4的數據通信設備，其中此編碼算法是差錯控制編碼算法。
6.傳送數據幀的一種方法，包括以下步驟將所述數據幀變換為數據塊以便傳輸，這些數據塊具有不同于所述數據幀的大小，變換數據幀的步驟包括在根據選擇策略確定的數據幀內的位置上穿孔或重復比特或碼元，其中此選擇策略用于在整個數據幀內提供所述位置的實際上均勻的分布。
7.根據權利要求6的傳送數據幀的方法，其中利用一個選擇算法根據所述數據幀的大小和將要進行穿孔或重復的比特或碼元的數量來獲得所述選擇策略。
8.根據權利要求7的傳送數據幀的方法，其中所述選擇算法是數字微分分析器類型算法等。
9.根據權利要求8的傳送數據幀的方法，在此變換步驟之前或之后，還包括以下步驟根據編碼算法編碼所述數據幀。
10.根據權利要求9的傳送數據幀的方法，其中此編碼算法是差錯控制編碼算法。
11.一種數據通信系統，如本文前面結合附圖1、2與4所述。
全文摘要
用于傳送數據幀(8)的一種數據通信設備,所述設備包括用于將這些數據幀(8)變換為數據塊(14)以便傳輸的裝置(12),這些數據塊具有不同于這些數據幀的大小。用于變換數據幀的裝置(12)包括用于在根據選擇策略確定的數據幀內的位置上穿孔或重復比特或碼元的裝置(PR),其中此選擇策略用于在整個數據幀內提供均勻的位置分布。利用數字微分分析器類型算法根據一個實施例來實現此選擇策略。
文檔編號G06F11/10GK1328731SQ99813892
公開日2001年12月26日 申請日期1999年10月1日 優先權日1998年10月7日
發明者V·索默, R·科恩, B·拉爾夫 申請人:西門子公司