通信裝置中匹配數(shù)據(jù)率的方法和通信裝置的制作方法

專利名稱：通信裝置中匹配數(shù)據(jù)率的方法和通信裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種按權利要求1或11前序部分用于在通信裝置中匹配數(shù)據(jù)率的方法，以及一種按權利要求16前序部分相應的通信裝置。
通信系統(tǒng)中不同的應用程序大多用不同的數(shù)據(jù)率來工作。但是基于傳輸信道例如由于納入某些發(fā)送格式中，而大多僅提供一個固定的數(shù)據(jù)傳輸速率或原(Roh)數(shù)據(jù)傳輸速率，或僅提供這種數(shù)據(jù)率的離散的組。所以一般有必要在相應的接口上彼此匹配數(shù)據(jù)率。這在以下用來自UMTS標準化的實例來說明當前正在對第三移動無線代的移動無線通信設備的所謂UMTS移動無線標準(‘通用移動電信系統(tǒng)’)的標準化進行工作。根據(jù)UMTS標準化的當前狀況規(guī)定了，通過高頻信道要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)應接受信道編碼，其中，尤其將卷積碼用于此。通過信道編碼來冗余地編碼要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，由此在接收機方面可以更可靠地還原發(fā)送的數(shù)據(jù)。通過其碼率r＝k/n來表征在信道編碼時分別采用的碼，其中，k表示要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比特或消息比特數(shù)量，而n表示在編碼之后存在的比特數(shù)量。碼率越小，碼則通常越有效率。與編碼相連接的問題卻是數(shù)據(jù)率降低達系數(shù)r。
為了使編碼數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)率與各自可能的傳輸速率相匹配，在發(fā)射機中實施速率匹配，其中，按某個模式(Muster)要么從數(shù)據(jù)流中除去比特，要么在數(shù)據(jù)流中加倍比特。除去比特稱為‘打點’(‘Punktieren’)，而加倍稱為‘重復’。
根據(jù)UMTS標準化當今的狀況，建議將一種算法用于速率匹配，該算法使用近似規(guī)則的打點模式來實施打點，即要打點的比特等距地分布在各自要打點編碼的數(shù)據(jù)字組上。
除此之外還公開了，在卷積編碼時在相應編碼的數(shù)據(jù)字組的邊緣上比特誤差率(BER)下降。同樣也公開了，通過不均勻分布的打點可以局部地改變數(shù)據(jù)字組之內的比特誤差率。還從WO 01/26273A1和WO 01/39421 A1中公開了，為了匹配數(shù)據(jù)率根據(jù)某個打點模式將數(shù)據(jù)流的各個數(shù)據(jù)字組打點是有利的，其中，如此來構成打點模式，使得它具有從各個數(shù)據(jù)字組的中心區(qū)向各個數(shù)據(jù)字組的至少一個末端方向連續(xù)增加的打點率(Punktierungsrate)。
所以本發(fā)明的任務是，提供一種用于在通信裝置中匹配數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)率的方法，以及一種相應的通信裝置，該方法和通信裝置確保了令人滿意的比特誤差率，尤其是可用于具有卷積編碼的移動無線系統(tǒng)中。
根據(jù)本發(fā)明通過一種具有權利要求1和16特征的方法，或通過一個具有權利要求16特征的通信裝置來解決該任務。從屬權利要求規(guī)定了本發(fā)明的優(yōu)選和有利的實施形式。
在此將卷積碼的系統(tǒng)學用于找出試探性的打點模式，按照這些打點模式的應用，打點數(shù)據(jù)字組的所有比特具有相當于它們各自重要性的比特誤差率。
打點模式優(yōu)選具有從各自數(shù)據(jù)字組的中心區(qū)向兩個末端方向增加的打點率。以此方式將各自要打點的數(shù)據(jù)字組的起始端和末端上的比特較強地打點，其中，這不用均勻的打點率，而是用一種基本上向各自數(shù)據(jù)字組的兩個末端方向上升的打點率來實現(xiàn)，即打點比特之間的間距向數(shù)據(jù)字組的兩個末端方向平均地越來越短。如以下將闡述的那樣，但是打點率令人驚奇地不必無條件嚴格單調地向末端方向上升，或換言之，打點間距嚴格單調地減小。更確切地說，由所采用卷積碼和尤其所采用生成程序多項式(Generatorpolynome)的專門特性決定地，也可以有利地采用稍為較不規(guī)則的模式。
這種打點導致各個比特在打點數(shù)據(jù)字組上均勻分布的誤差率，并還具有減小總誤差概率的結果。
本發(fā)明尤其適合于匹配卷積編碼數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)率，并可以因此優(yōu)選采用于UMTS移動無線系統(tǒng)中，其中，這不僅涉及移動無線發(fā)射機的領域，而且涉及移動無線接收機的領域。但是本發(fā)明不局限于該應用領域，而是一般到處在要匹配數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)率的場合都可以得到應用。
以下借助優(yōu)選的實施例根據(jù)附圖來詳述本發(fā)明。


圖1展示本發(fā)明移動無線發(fā)射機的簡化的方框電路圖。
圖2展示根據(jù)在HS-SCCH，部分2中的實施例打點用的每個比特的比特誤差率BER，用所傳輸比特的能量與噪聲功率密度的比例ES/N0＝-2dB，用R＝1/3的編碼。在HS-SCCH信道中涉及所謂高速共用控制信道，通過其傳輸某些配置信息，并且該高速共用控制信道可以劃分為兩個子區(qū)，所謂的部分1和部分2。部分1在此首先被傳輸，并含有以下的信息，移動站首先需要這些信息用于處理隨后的數(shù)據(jù)信道，部分2含有移動站稍后才需要的那種信息。通過這種一分為二，人們可以實現(xiàn)，由HS-SCCH引起的滯后是盡可能小的，因為在可以開始接收數(shù)據(jù)之前僅須譯碼第一部分。
圖3展示在所傳輸比特的能量與噪聲功率密度的比例ES/N0＝-2dB時，在HS-SCCH，部分2中，在UMTS(技術規(guī)范25.212 v5.0.0，第4.2.7章“速率匹配”)中所建議速率匹配用的每個比特的比特誤差率BER。
圖4展示結果的比較，這些結果可以用本發(fā)明的打點(上方的曲線，打X的)或常規(guī)的打點(下方的曲線，打圓圈的)在從中得出的總誤差概率方面來達到，其中，在這里標上了有誤差地所傳輸字組的至少一個比特的概率(所謂的幀誤差率)。
圖5展示UMTS中卷積碼基本的格式。
圖6展示在所傳輸比特的能量與噪聲功率密度的比例ES/N0＝-3dB時，在HS-SCCH，部分1中，在UMTS(技術規(guī)范25.21 2 v5.0.0，第4.2.7章“速率匹配”)中所建議速率匹配用的每個比特的比特誤差率BER。
圖7展示在不同的輸出級輸出1、輸出2和輸出3中輸出比特打點時，涉及了多少個輸入比特。
圖8展示通過打點涉及了哪些輸入比特(比特號)。
圖9展示具有與打點比特數(shù)量有關的打點結果的表。
圖10展示在所傳輸比特的能量與噪聲功率密度的信噪比ES/N0＝-3dB時，根據(jù)在HS-SCCH，部分1中實施例的打點用的每個比特的比特誤差率BER。
圖11展示用比率(Rate)1/3編碼，8比特打點(48到40比特)的不同實施例。
圖12展示R＝1/3，31比特打點(從111打點到80比特)的不同實施例。
圖13展示R＝1/2，31比特重復(從32重復到40比特)的不同的實施例。
圖14展示R＝1/3，6比特重復(從74到80比特)的不同實施例。
圖15展示R＝1/2，4比特重復(從36到40比特)的不同實施例。
圖16展示R＝1/3，14比特打點(從54到40比特)的不同實施例。
圖17展示R＝1/3，31比特打點(從111到80比特)的其它實施例。該圖因此也可以看作為圖12的延續(xù)。
圖18展示R＝1/3，從108打點到80比特的實施例。
圖19展示R＝1/3，從114打點到80比特的實施例。
圖20展示R＝1/3，從117打點到80比特的實施例。
圖21展示R＝1/2，從52打點到40比特的實施例。
圖22展示R＝1/2，從46打點到40比特的實施例。
圖23展示R＝1/3，從54打點到40比特的實施例。
圖24展示R＝1/2，從56打點到40比特的實施例。
圖25展示R＝1/2，從36重復到40比特的實施例。
圖26展示從48打點到40比特的實施例。
圖27展示從11打點到80比特的實施例。
圖28展示來自3GPP技術規(guī)范25.212 v5.0.0，第4.2.7章“速率匹配”的速率匹配規(guī)范。
在表格中，具有作為整體黑體印刷數(shù)字的行一般意味著各自特別優(yōu)選的實施例，其中，但是另外實施例的質量并不必然顯著地偏離該突出的實施例。但是在圖26和27中，黑體標入的數(shù)字表示了在重復模式起始或末端上的比特，這些比特是通過速率匹配公式所述的本發(fā)明設計原理來打點或重復的。因此確定了這些比特，而通過在本發(fā)明范圍中參數(shù)的變化，也可以容易地移動未加黑體表示的比特位置(典型地達一個位置)。
圖1中示意地示出了本發(fā)明移動無線發(fā)射機1的構造，由該移動無線發(fā)射機1通過高頻傳輸信道將數(shù)據(jù)或通信信息，尤其是語音信息傳輸?shù)浇邮諜C上。圖1中尤其示出了參與這些信息或數(shù)據(jù)編碼的組成部分。首先用數(shù)字式源編碼器3將由數(shù)據(jù)源2，例如由拾音器提供的信息轉換成比特串。然后借助信道編碼器4對語音編碼的數(shù)據(jù)進行編碼，其中，將本來的有用比特或消息比特冗余地進行編碼，由此可以識別和然后校正傳輸誤差。在信道編碼器4的情況下可以涉及一個卷積編碼器。在信道編碼時產生的碼率r是用于說明各自在信道編碼時所采用碼的重要參量，并像已提及的那樣通過表達式r＝k/n來規(guī)定。在此，K表示數(shù)據(jù)比特的數(shù)量，而n表示總共所編碼比特的數(shù)量，即添加的冗余比特的數(shù)量相當于表達式n-k。也將具有上面所規(guī)定碼率r的碼稱為(n，k)碼，其中，該碼的效率隨著減小的碼率r而增加。通常將所謂的字組碼或卷積碼用于信道編碼。
以下出發(fā)點應在于，-像由UMTS標準化的當今狀況所規(guī)定的那樣-，在信道編碼時應用卷積碼。與字組碼的主要差別在于，在卷積碼中不相繼編碼各個數(shù)據(jù)字組，而是涉及連續(xù)的處理，其中，要編碼輸入序列的每一個當前的碼字也與前面的輸入序列有關。與碼率r＝k/n無關，也通過所謂的影響長度或‘約束長度’K來表征卷積碼。‘約束長度’說明了，一個比特通過信道編碼器4的k個新輸入比特的多少個時鐘脈沖影響由信道編碼器5輸出的碼字。
像圖5中展示的那樣，將以下的卷積碼采用于UMTS。圖像取自于技術規(guī)范25.212第4.2.3.1章“卷積編碼”(卷積碼)。
在向接收機傳輸信道編碼的信息之前可以給交識器5輸送這些信息，該交識器5根據(jù)某種格式在時間上重新排列要傳輸?shù)谋忍?，并且此時在時間上將其擴展，由此通常成束地來分布所出現(xiàn)的誤差，以便獲得具有準隨機誤差分布的所謂無記憶的傳輸信道。將以此方式編碼的信息或數(shù)據(jù)輸送給調制器7，該調制器7的任務在于，將數(shù)據(jù)調制到載波信號上，并根據(jù)預先給定的多重訪問法通過高頻傳輸信道3傳輸?shù)浇邮諜C上。
為了傳輸，將編碼的數(shù)據(jù)流劃分為數(shù)據(jù)字組，其中，在數(shù)據(jù)字組開始時將信道編碼器4設置到已知的狀態(tài)中。在結束時通過所謂的‘尾比特’結束每個編碼的數(shù)據(jù)字組，使得信道編碼器4重新位于已知的狀態(tài)中。通過卷積碼以及信道編碼器4的這種構造達到了，在所編碼數(shù)據(jù)字組的起始端和末端上的比特比在字組中心更好地受到防傳輸誤差的保護。此時，這些尾比特是否全部具有已知值0或另一個值是不重要的。也可以任意選擇這些尾比特的值，其中，不僅發(fā)射機，而且接收機必須知道要采用的值。
比特的誤差概率根據(jù)它在各自數(shù)據(jù)字組中的位置是不同的。例如在GSM移動無線系統(tǒng)中的語音傳輸時充分利用了該效應，其方式是在誤差概率最小的兩個字組末端上放置最重要的比特。但是在數(shù)據(jù)傳輸時，如果只有一個唯一的所傳輸比特是有誤差的，例如這在接收機中可以通過所謂的‘循環(huán)冗余碼校驗’(CRC)來查明，則一般已經(jīng)使數(shù)據(jù)分組失真。所以在數(shù)據(jù)傳輸時可以不談論重要的或較少重要的比特，而是將所有的比特看作為同等重要的。如果在檢查字組中，也就是在含有檢查信息的數(shù)據(jù)字組中出現(xiàn)了誤差，當錯誤地僅接收了一個唯一的比特時，一般則已經(jīng)不再可能正確檢測這些有用數(shù)據(jù)，因為于是錯誤地解讀了接收數(shù)據(jù)，該檢查信息含有有關如何編碼和傳輸隨后的有用數(shù)據(jù)的信息。
為了將編碼數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)率與各自可能的傳輸速率相匹配，在調制器7之前實施速率匹配。在圖1中展示的實施例中，在速率匹配單元6b中進行速率匹配，其中，打點單元6a首先實施根據(jù)某個打點模式的打點，以便達到在數(shù)據(jù)字組上更均勻的誤差分布。圖1中展示的打點單元6a以及交識器5的順序只應示范性地來理解。交識器也可以布置在單元6b之后。交識器5同樣也可以通過在速率匹配單元6b之前和之后的兩個交識器來代替，等等。
因此本發(fā)明的任務也在于，進一步優(yōu)化打點模式，并尤其將其與采用于信道編碼器的多項式相匹配。因此提出了以下的任務，依賴于所采用的卷積碼(包括所采用的多項式)和字組長度來如此選出要打點或重復的比特群量，使得可以盡可能好地實施譯碼。通常產生大量的可能性，以至于純粹通過模擬來開發(fā)良好的速率匹配模式至少是很費時和費資源的。假如人們例如想分析研究用于從48比特打點到40比特的所有可能的打點模式，則會有48！/(8！*40！)＝377348994個不同的可能性，不可能在合理的時間內分析研究這些可能性。
尤其對于短的字組長度，例如像對于UMTS擴充HSDPA的檢查信息，并在那里尤其對于HS-SCCH信道(高速共用控制信道)提出了該問題。該信道傳輸配置信息，這些配置信息說明了，如何編碼通過專門的數(shù)據(jù)信道發(fā)送本來的有用信息和其它的細節(jié)，例如用于傳輸?shù)臄U展碼。與經(jīng)其可以傳輸很多數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)信道相反，這是比較少的數(shù)據(jù)。在UMTS中將具有比率1/2或1/3的卷積碼采用于編碼，圖5中展示所采用的多項式。人們也將“分接點”的準確構成稱為多項式，也就是這些分接點分接各個輸出比特流的滯后級，并通過異或運算來邏輯連接。
因此本發(fā)明尤其可以應用于所謂的HS-SCCH(高速共用控制信道)。
按在技術規(guī)范3GPP TS 25.212 V5.0.0(2002-03)，“復用和信道編碼(FDD)(程序版本5)”中當今的現(xiàn)有技術，尤其在第4.6章“HS-SCCH的編碼”中給出了HS-SCCH編碼的規(guī)定。此外在本申請中，該技術規(guī)范也簡稱為25.212。在第4.6.6子章“HS-SCCH的速率匹配”中規(guī)定了，必須根據(jù)第4.2.7章“速率匹配”中的標準速率匹配算法來實施速率匹配，該標準速率匹配算法基本上實現(xiàn)了(盡可能)等距的打點或重復。
HS-SCCH兩個部分的字組長度，按當今狀況為第一部分的8比特，或如果隨同包括末端比特(尾比特)，則為16比特，第二部分的29比特，或如果也隨同包括末端比特(尾比特)，則為37比特。由于技術規(guī)范還在通行，通過改變不同的參數(shù)卻也可能得出另外的字組長度。此外，也還可以考慮具有比率1/2或1/3的卷積碼。以下的速率匹配尤其是重要的a)32到40(具有碼率R＝1/2)，或b)48到40(具有碼率R＝1/3)，和c)74到80(具有碼率R＝1/2)，或d)111到80(具有碼率R＝1/3)。
用于確定打點模式和重復模式的行動概括地因此可以查明，在速率匹配時如此來從事打點和/或重復，或甚至于單獨從事重復，使得整個比特誤差率(BER)最小。為此首先考察圖3中的情況在這里標上了一個幀中各個比特的比特誤差率。橫坐標表示各自比特的指數(shù)“(幀指數(shù))”。人們清楚地看出，第一批(die ersten)和最后批的比特具有較小的比特誤差率。這可以在與來自圖5中卷積碼格式的關聯(lián)中來理解為了傳輸，通過卷積碼彼此邏輯連接分別來自譯碼器的不同滯后級D的比特。第一批比特例如也與在它們之前的比特，也就是本來不存在的比特進行邏輯連接。于是將這些“不存在的比特”設置到已知的值上，大多為零上。這對于接收機是已知的，該接收機現(xiàn)在在它那方面，用這些設置到零上的比特對第一批傳輸?shù)谋忍剡M行譯碼。譯碼在這里是很可靠的，因為以絕對的可靠性已知一部分比特。
同樣的也適用于最后批的比特在它們之后又將人工的比特，所謂的末端比特或“尾比特”插入譯碼器的滯后構件(Verzgerungsglied)D中；又將這些末端比特設置到已知的值上，大多為零上。
在中心的區(qū)中將比特彼此邏輯連接，在接收機上這些比特的值不是可靠地已知的。因此在譯碼時，出現(xiàn)誤差的概率是較大的，這表現(xiàn)在較高的比特誤差率中。
因此在這里在均勻的重復或打點時，首先向上凸形地成型一下比特誤差率的相對于幀號的包羅線?，F(xiàn)在存在著當改變了打點(或重復)時包羅線如何改變的不同可能性a)包羅線基本上是一條水平線(或近似于它)這意味著，幀之內所有比特的比特誤差率基本上是相等的。這例如通過在邊緣上的打點，或在中心的重復，或通過兩者來出現(xiàn)，也依賴于應匹配到哪個速率上。
b)包羅線的凹形構成在此情況下，例如在邊緣上如此強烈地打點，使得幀的中心區(qū)中的比特具有較小的比特誤差率。圖2中可以看出這種事實情況。
c)比特誤差率相對于幀號的不規(guī)則分布。出于后面所闡述的原因在這里不詳細觀察該情況。
以下的闡述涉及打點。對于重復，或對于由重復或打點組成的組合也可以作類似的考慮現(xiàn)在存在著如何可以打點各個比特的很多種可能性。例如像上面已述的那樣，如果人們想分析研究用于從48比特打點到40比特的所有可能的打點模式，則有48！/(8！*40！)＝377348994種不同的可能性，不可能在合理的時間內全部分析研究這些可能性。
所以目標在于，從一開始消除不合理的可能性。這不通過任意的重復和/或打點來出現(xiàn)，因此在這里不進一步觀察替代方案c)。
圖7中展示排序原理。對于開始的9個輸入比特1-9，以及最后的9個輸入比特n-8至n，指明了各自輸出級輸出0，輸出1，輸出2的打點水平。如在圖5中可看出的那樣，輸出級本身是各自的輸出函數(shù)，該輸出函數(shù)從所有在時間上在瞬時觀察的輸入比特之前的輸入比特中通過邏輯連接來形成。在這里觀察圖5b)的輸出級，即比率1/3的卷積編碼器。對于具有盡可能少的信息損失的打點，建議首先略去(打點)對另外的比特影響少的比特。因此打點水平說明，通過所觀察比特的打點影響了多少個比特。
圖8中展示略去或打點比特的示范性的行動方式。在第一列中又給出了開始的9個輸入比特1-9，以及最后的9個輸入比特n-8至n。在隨后的列中展示各自輸出級輸出0，輸出1，輸出2的由打點涉及的信息比特，即信息比特或輸入比特的比特號。如已經(jīng)在圖7中那樣，隨著受影響信息比特數(shù)量的上升，表格區(qū)(Tabellenfeld)變得越來越暗。屬于亮的表格區(qū)的比特因此是打點的候補者。
圖9中列出了一個表格，在該表格中顯示了末端附近打點時，即第一批和最后一批比特打點時的重要的參量。觀察了n個輸入比特(信息比特)和k個編碼比特(輸出級上的比特，輸出比特)。在第一列中給出了打點輸出比特(#打點比特)的數(shù)量，在最后的列中(累積Kumulative)給出了在輸入端上與此有關的信息比特的數(shù)量，其中，也相應多次地，對由多個輸出比特的打點多次涉及的輸入比特進行計數(shù)。
在第二列中通過序列說明了，在該步驟中已打點了哪個輸出比特(比特號)。此時，從第一行中重要性最少的比特開始，朝向隨后行中隨后的比特進行打點。因而從行1至7中的列2給出的比特中，即從比特1，k，4，k-4，k-6，2，k-1中，得出了例如7個要打點比特用的總打點模式。該模式因此包括了比特1，2，4，k-6，k-4，k-1，k。
第一批信息比特1-9，以及最后批信息比特k-8至k的指示(Indizierung)位于第一行之上。出于地方的原因僅寫出-8等等來代替k-8。在信息比特指示之下的列中的錄入項說明了，通過輸出比特的打點多么強烈地涉及了有關的信息比特，在第2列直至各自的行中，說明了并因而打點了這些輸出比特。這就是說，所打點輸出比特中的多少個曾是與該信息比特邏輯連接的。這是對于通過打點已多么強烈地減弱了有關信息比特的一個尺度。
在最后的列(累積)中最后列出了這些影響的總和。它在這里稱為累積的打點強度。
列平均值給出了最后一個列的總和除以有關信息比特數(shù)量的比值V。例如對于6個打點的比特得出了V＝(2+1+1+1+1)/(1+1+1+1+1)＝1.2。平均的打點率(平均的P率)是列“平均值”除以18，每個信息比特在編碼時出現(xiàn)的“異或”邏輯連接的總數(shù)。
用于打點任意數(shù)量比特的行動方式在于，類似于上面所述制作表格。可以將所展示的表格采用于比率1/3和卷積編碼器所觀察的多項式。在另外的編碼率和/或另外的多項式中可以容易類似地確定表格。人們借助這些表格于是確定了打點順序，在何處首先打點對于累積的打點強度僅有微小影響的輸出比特。如果在此存在著多個替代方案，則優(yōu)選打點那些使各個比特的打點強度最大值最小化的比特。
對于較高數(shù)量的要打點比特和/或較大的字組長度，通常必須用盡可能均勻分布在整個字組上打點的思路來從表格中組合信息。于是建議在中心部分附加針對性地打點比特，這些比特由具有最少冪的，即具有最少邏輯連接的生成程序多項式所生成。但是同時要注意，在幀中心區(qū)中打點強度的總分布不具有明顯的增高。
相應的內容適用于重復，分別用相反的正負號。這就是說，現(xiàn)在最后重復根據(jù)試探法首先已打點的比特，并且一般首先優(yōu)選由具有最多邏輯連接的多項式來實施在中心部分中的均勻的重復。在此之后在邊緣上重復(在打點時)對開累積的打點強度具有盡可能大的影響的比特。
與打點率向末端方向連續(xù)增加的方法不同，這導致本來是意外的結果，因為人們可能期望，編碼比特的可靠性向末端方向連續(xù)增加。但是在仔細觀察所采用卷積編碼器的多項式時已顯示出，該假設出人意料地是不對的。通過多項式專門的特性尤其在末端上產生編碼的比特，這些比特較少有效地有助于編碼。但是這些比特不向末端方向以連續(xù)增加的程度來出現(xiàn)，而是稍為不規(guī)則地分布。當人們將打點模式專門瞄準這些“弱的”比特，也就是優(yōu)選打點這些比特時，人們還可以進一步改善編碼。
本發(fā)明因此使用試探性的方法，該方法允許
*借助一種新規(guī)定的試探性測量法(Metrik)，近似地求出了編碼比特的打點/重復對于基本信息比特的影響，*有針對性和專門對于每個卷積碼選出要打點或重復的比特，*強烈限制要分析研究的速率匹配模式的數(shù)量。
在基于該方法求出了少數(shù)幾個有成功指望的速率匹配模式之后，借助每一單個信息比特的幀誤差率和比特誤差率(以下稱為比特誤差率分布)來對這些速率匹配模式進行比較。于是可以迭代地基于所開發(fā)的測量法來進一步細化和優(yōu)化速率匹配模式。未打點/未重復字組的比特誤差率分布用作啟動信息。
作為試探性測量法，將每個比特信息比特i的打點強度Si規(guī)定為一個信息比特通過打點未傳輸?shù)倪壿嬤B接的數(shù)量，該信息比特具有編碼器各自的輸出比特。Si因此對于打點是正的。對于重復，對于每個n次傳輸?shù)倪壿嬤B接，規(guī)定了Si，k＝n-1。Smax是最大可能的打點強度，由現(xiàn)有邏輯連接的碼特定的總數(shù)來給定按以下的質量準則來尋找良好的速率匹配模式1.選擇靠近可能最小值的累積的打點強度2.注意在所有的信息比特上盡可能均勻分布比特誤差率。
基于碼的生成程序多項式，對于編碼字組的起始端和末端建立表格，用于選出要打點/重復的比特，這些表格示出了每個編碼比特的累積打點強度，以及有關的信息比特。因此編碼的比特可以劃分成累積打點強度的所謂的等級。
按照上面的質量準則，現(xiàn)在借助這些表格如此來找出要打點/要重復的比特，使得首先對于比另外的比特顯示出較低比特誤差率的那些信息比特，將打點強度提高，并同時將累積的打點強度保持很小。也就是與信息比特的比特誤差率成反比地來選擇打點強度，并還有針對性地找出對于累積打點強度少有幫助的比特。
然后基于第一求出的模式迭代地應用該方法，使得已經(jīng)在少量的模擬之后，就可以找到對于各自的卷積碼專門優(yōu)化的速率匹配模式(Pattern)。
圖11和12中示出了本發(fā)明打點模式不同的可能性，其中，分別說明了要打點比特的號(從1開始計數(shù))。對于不同數(shù)量的要傳輸?shù)男畔⒈忍睾筒煌瑪?shù)量的在速率匹配之后要傳輸?shù)谋忍亟o出了表格。
圖3中對于用規(guī)則的打點模式的常規(guī)打點，示范性地標上了數(shù)據(jù)字組的各個傳輸比特的比特誤差率與其在數(shù)據(jù)字組中位置或狀況的關系曲線。
圖2中展示具有來自圖12中模式號33的本發(fā)明打點的該曲線，該模式在模擬中已證明是特別合適的。從圖2中可以看出，通過采用本發(fā)明的打點模式可以實現(xiàn)比特誤差率在整個數(shù)據(jù)字組上較均勻的分布。由于在數(shù)據(jù)字組的中心區(qū)中相對于常規(guī)的行動方式較少經(jīng)常地打點，因而在那里獲得較小的誤差概率。誤差率現(xiàn)在實際上向末端方向稍為上升，乍一看這可能顯得不利。但是這因此產生了，像上面已述的那樣，特別多的“弱的”比特是位于邊緣上，在那里可以相當有利地實施打點。
圖4中對于同樣的情況，標上了總誤差率對所傳輸比特的能量與噪聲功率密度的比例曲線。從圖4中可看出，借助本發(fā)明(下面的曲線，圓圈)可以達到相對于常規(guī)的行動方式(上面的曲線，打X的)改善約達0.2dB的幀誤差率。
在另外的參數(shù)的情況下也可以實現(xiàn)相似的改善。例如對于用有規(guī)則的打點模式的常規(guī)打點，在用比率1/3和8比特的打點(48到40比特)編碼時，圖6展示數(shù)據(jù)字組各個傳輸比特的比特誤差率與其在數(shù)據(jù)字組中的位置的關系曲線。這相當于傳輸8個輸入比特。圖10展示當替代地采用圖11中打點模式號3時的分布，該打點模式在模擬中同樣已證明是特別合適的。人們看到在這里得出了一種很平衡的分布。在此也產生約達0.2dB的改善。(但是為此不附加曲線，因為它不帶來其它主要的認識)。圖16展示在本發(fā)明范圍內具有54比特中14個打點的其它優(yōu)選實施例，其中，模式3和4達到最好的結果。
圖13，14和15展示優(yōu)選的重復模式，通過應用在本發(fā)明中所展示的規(guī)則也已獲得了這些重復模式。
迄今已借助在移動無線發(fā)射機中的用途闡述了本發(fā)明。但是本發(fā)明當然也可以擴展到移動無線接收機上，在那里必須按照各自采用的打點模式或重復模式，來重新處理(aufarbeiten)為了匹配數(shù)據(jù)率而以上述方式和方法打點或重復的信號。在此在各自的接收機中，對于發(fā)射側打點或重復的比特，將附加的比特插入接收比特流中，或匯總接收比特流的兩個或更多的比特。在插入附加的比特時，對于這些比特同時以所謂的‘軟判定’信息的形式來注明，它們的信息內容是很不可靠的。在各自的接收機中可以意義相當?shù)匾耘c圖1相反的順序來進行接收信號的處理。
其它通過采用上述行動求出的速率匹配模式迄今說明的打點模式主要集中到末端區(qū)中的打點或/和中心區(qū)中的重復上。
在用于在標準化中HS-SCCH編碼的不同建議的上述方法中，已求出現(xiàn)在所描述的其它的速率匹配模式。分別說明了要打點或要重復的比特。從1至N連續(xù)編號比特。分別首先提及優(yōu)選的模式，但是其它的模式總是具有類似有利的特性。列出了這些其它打點模式圖17因此是對圖12的補充。圖18-24中相應地示出了不同輸出比特率的打點模式，而在圖25中示出了其它的重復模式。
通過采用已在UMTS中詳細說明的組成部分來近似優(yōu)選速率匹配模式迄今展示的模式具有建議盡可能最佳選出要打點或要重復比特的目標，其中，此外不要求有關模式的其它限制作為前提。但是在實際的實現(xiàn)中，可以有利地僅觀察這樣的模式，這些模式可以用現(xiàn)有速率匹配電路的盡可能小的變動來實現(xiàn)。在已提及的技術規(guī)范25.212v5.0.0第4.2.7章“速率匹配”中說明了相應的速率匹配規(guī)范。以下意義相當?shù)貜褪隽嗽撘?guī)范的部分，該部分從事本來的打點或重復，并在第4.2.7.5章“確定速率匹配模式”中得到說明。來自技術規(guī)范中的摘錄在速率匹配之前用x1i，x12，x13，...，x1xi表示比特。在此i是傳輸信道號，在上行鏈路技術規(guī)范的第4.2.7.4段中和在下行鏈路的4.2.7.1中規(guī)定了序列本身。將通信設備通向基站的通信連接理解為上行鏈路，基站通向通信設備的通信連接理解為下行鏈路。
在圖？？？中展示的程序片斷中復述了用于速率匹配的規(guī)則，在滿足實施打點的條件時執(zhí)行該程序片斷。
-首先將誤差值e設置到位于原始誤差值和所希望打點率之間的初始值上。
-在用瞬間所觀察比特的指數(shù)m作為運行參數(shù)的環(huán)路中，直至序列的末端為止，也就是直至指數(shù)Xi為止
-首先將誤差值e設置到e-e負號上，其中，e負號基本上是要打點的比特數(shù)量。
-然后檢驗，是否誤差值e＜＝0-在此情況下檢驗，具有指數(shù)m的比特是否應打點，其中，于是將要打點的比特設置到不同于0或1的值δ上。
在要進行重復的情況下，基本上進行一種相似的過程，其中，于是將重復的比特直接設置到原始的比特之后。
比特于是在打點時在下一步的進程中除去已設置到值δ上的比特，使得因此打點這些比特。
分別如下來選擇參數(shù)Xi，eini，e正號，和e負號，使得可以達到所希望的速率匹配。于是基本上適用e正號＝Xi，e負號＝Np，其中，Xi表示在速率匹配之前的比特數(shù)量，而Np表示要打點或重復的比特數(shù)量。原則上可以在1和e正號之間任意選擇eini，其中，產生了模式的輕微推移，這在某些情況下(在第一交識(嵌套)之后的速率匹配)被采用，以便在不同的框架內合適地彼此推移模式。參數(shù)i在技術規(guī)范中表示了不同的傳輸信道。但是該參數(shù)在本情況下是不相關的，所以被略去。以下展示，如何可以借助該已經(jīng)存在的速率匹配算法，來近似卷積碼中短字組大小的優(yōu)選速率匹配模式的可能性。在此，通過該算法的邊界條件來嘗試，在打點時優(yōu)選采用在碼字組末端上的比特，而在重復時首先采用來自碼字組中心的比特。該實施例的核心特征在于，不將參數(shù)eini局限到1至e正號的值范圍上，而是替代于此以有利的方式在該范圍之外來選擇。乍一看這種選擇好像顯得是矛盾的，因為于是不再確保打點或重復所希望數(shù)量的比特。但是通過有利地匹配e正號和e負號的值可以實現(xiàn)，仍然達到所希望的數(shù)量。
設Xi在速率匹配之前的比特數(shù)量Np要打點/重復的比特數(shù)量(Np中的指數(shù)p指明要打點的比特數(shù)量，但是Np也可以表示要重復的比特數(shù)量)。
為了完整地詳細說明速率匹配算法的應用和因而速率匹配模式，必須分別說明誤差初始值eini、誤差增量e正號，和誤差減量e負號，因為這些參數(shù)完整地描述了速率匹配模式。
以下借助在程序版本99 UMTS速率匹配中列出的算法，示出了優(yōu)選的速率匹配模式的近似。
以下展示，如何可以借助已存在于標準中的速率匹配算法(數(shù)據(jù)率匹配算法)，來近似卷積碼中的短字組大小的優(yōu)選速率匹配模式的可能性。在此，通過該算法的邊界條件來嘗試，在打點時優(yōu)選采用在碼字組末端上的比特，而在重復時首先采用來自碼字組中心的比特。
打點如此來選擇速率匹配算法的參數(shù)，使得在碼字組起始端上的最初N0個比特被打點，為此必須適用N0·(eminus-eplus)＜eini≤N0·eminus-(N0-1)·eplus(1)作為其它的準則規(guī)定了，也打點字組最后的比特，也就是按以下的條件(N0-1)·(eminus-eplus)＜eini(2)在此情況下也就是恰好在最后比特處的誤差變量e的值將變成負的，這決定了然后打點該比特。例如通過參數(shù)的以下優(yōu)選的選擇來滿足兩個準則eplus＝Xi-N0(3)eminus＝Np-N0(4)eini＝N0·eminus-(N0-1)·eplus(5)在這些公式中也含有了不應將碼字組起始端上的比特進行打點(N＝0)的特殊情況。于是適用eini＝Xi，e正號＝Xi，e負號＝Np。
按公式(1)至(4)選擇eini的一般的實現(xiàn)給出了速率匹配模式，這些速率匹配模式與按公式(3)至(5)的優(yōu)選參數(shù)選擇的那些速率匹配模式的差別僅僅在于，從第(N0+1)直至第(Np-1)的打點位置為止，要打點的比特的指數(shù)可以降低1。
對于從48比特打點到40比特的應用實例，圖26中的表格展示按直至N0＝6為止的優(yōu)選的參數(shù)選擇的打點模式。通過根據(jù)(1)和(2)的eini值的變化可以要么部分地，要么完全地將非黑體印刷的打點位置降低1。
以下在圖27中示出的表格以相同的方式展示，從111比特到80比特的打點所產生的模式。
雖然以此方式不能實現(xiàn)上面已論述的最佳的打點模式，人們則可以仍然用該方法達到傳輸質量相對于技術規(guī)范當今狀況的某種改善，其中，要進行的改動是比較少的。
重復按本發(fā)明如此來算出速率匹配算法的參數(shù)，使得保證了最后要重復的比特離字組末端的最大距離，也就是必須適用eini＝1+Xi·eminus-Np·eplus. (6)此外還可以預先給定要重復的比特之間的平均距離RR。RR不必是整數(shù)，而可以是正的有理數(shù)。于是適用RR=epluseminus,----(7)]]>因此通過其商恰好得出RR和總共重復Np個比特的邊界條件，可以自由選擇e正號和e負號。
如果應預先給定第一要重復的比特，更確切地說應預先給定首先要重復的比特的位置(這里表示為b1)，則除了(6)以外必須適用einib1≤eminus<einib1-1,-------(8)]]>式中，e負號應是整數(shù)，而b1≤Xi-Np+1。
優(yōu)選的參數(shù)選擇產生于
eminus＝Np. (9)eplus＝Xi-b1+1(10)eini＝(b1-1)·Np+1(11)用參數(shù)的這種選擇首先要重復比特b1的位置，并像所要求的那樣，重復了Np個比特。
與上面已論述的模式相比較，這里所產生的重復模式也不是最佳的。盡管如此，人們用該方法仍然可以達到傳輸質量相對于現(xiàn)有技術規(guī)范的某種改善，其中，要進行的改動又是比較少的。通過有利選地擇參數(shù)b1可以達到，不必在起始端處就已開始重復。也就是在起始端處重復是不必要的，因為像上面所展示的那樣，在卷積譯碼器的起始端處的比特已經(jīng)無論如何具有比較低的誤差率。像通過該方法所發(fā)生的那樣，如果要重復的比特寧可向中心方向集中，則因此更多地帶來好處。該實施例的缺點卻是，方法僅在起始端處避免了重復，而更少正面影響在末端上的情況。這是對于簡化的實現(xiàn)必須付出的代價。
在選出打點模式時當然也可以組合上述的準則。例如人們可以由兩個在這里介紹的模式組合成一個模式，其方式是在起始端處采用其中一個模式的起始端，而在末端處采用第二模式的末端。此外，如果以改變的順序來輸出比特，并同時相似地匹配打點模式，則是不重要的。例如人們可以在卷積編碼器中互換多項式的順序。
權利要求
1.用于在通信裝置中匹配數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)率的方法，-其中，所述的數(shù)據(jù)流可以劃分為至少一個含有要傳輸?shù)膫鬏敱忍氐臄?shù)據(jù)字組，-其中，通過編碼過程從載有信息的輸入比特中形成所述的傳輸比特，-在該方法中，為了匹配所述的數(shù)據(jù)率，從所述數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)字組中除去(打點)某些傳輸比特，-其中，通過打點模式預先給定，應除去哪些傳輸比特，-以及如此來設計所述的打點模式，使得優(yōu)選除去通過所述編碼過程與少量輸入比特有關的傳輸比特。
2.按權利要求1的方法，在該方法中，通過以下的步驟形成所述的打點模式-求出累積的打點強度，該打點強度說明，通過從所述的數(shù)據(jù)字組中除去傳輸比特，已除去了信息比特的哪個分量，-取決于所述累積的打點強度來形成判定函數(shù)，-使得用于求出所述打點模式的所述的判定函數(shù)最小化。
3.按以上權利要求之一的方法，在該方法中，所述的打點模式通過打點率預先給定要除去的傳輸比特之間的間距，其中，在所述數(shù)據(jù)字組中不同區(qū)的所述的打點率是不同的。
4.按權利要求3的方法，在該方法中，在所述數(shù)據(jù)字組的中心區(qū)中所述的打點率基本上具有在所述要除去的比特之間的等距的間距。
5.按以上權利要求之一的方法，其特征在于，如此來構成所述的打點模式，使得從所述要打點數(shù)據(jù)字組的前面的末端來觀察，通過所述的打點含有來自以下序列(比特位置)中的一個區(qū)段1，4，2，3，8，7，5，6，15，12，14，11，10，9，其中，“1”相當于所述的第一比特位置。
6.按以上權利要求之一的方法，其特征在于，如此來構成所述的打點模式，使得從所述要打點數(shù)據(jù)字組的后面的末端來觀察，通過所述的打點含有來自以下序列(比特位置)中的一個區(qū)段0，4，6，1，2，15，12，10，9，7，4，5，18，13，8，其中，“0”相當于所述的最后的比特位置。
7.按以上權利要求之一的方法，其特征在于，如此來構成所述的打點模式，使得打點48比特中的8個，也就是比特1，2，4，8，42，45，47，48。
8.按以上權利要求之一的方法，其特征在于，如此來構成所述的打點模式，使得打點111比特中的31個，也就是比特1，2，3，4，5，6，7，8，12，14，15，24，42，48，54，57，60，66，69，96，99，101，102，104，105，106，107，108，109，110，111。
9.按以上權利要求之一的方法，其特征在于，如此來構成所述的打點模式，使得打點54比特中的14個，也就是比特1，2，3，4，7，8，36，39，42，48，51，52，53，54。
10.按以上權利要求1-8之一的方法，其特征在于，如此來構成所述的打點模式，使得打點54比特中的14個，也就是比特1，2，3，4，6，7，8，39，45，48，51，52，53，54。
11.用于在通信裝置中匹配數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)率的方法，-其中，所述的數(shù)據(jù)流可以劃分為至少一個含有要傳輸?shù)膫鬏敱忍氐臄?shù)據(jù)字組，-其中，通過編碼過程從載有信息的輸入比特中形成所述的傳輸比特，-在該方法中為了匹配所述的數(shù)據(jù)率，從所述數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)字組中重復某些傳輸比特，-其中，通過重復模式預先給定，應重復哪些傳輸比特，-以及如此來設計所述的打點模式，使得優(yōu)選重復通過所述的編碼過程與許多輸入比特有關的傳輸比特。
12.按權利要求11的方法，在該方法中，通過以下的步驟形成所述的重復模式-求出累積的重復強度的函數(shù)，該函數(shù)說明了，-通過在數(shù)據(jù)字組中重復傳輸比特，已重復了輸入比特的哪個分量，-取決于所述累積的重復強度來形成判定函數(shù)，-使得用于求出所述重復模式的所述的判定函數(shù)最大化。
13.按以上權利要求11或12之一的方法，其特征在于，所述重復模式的預先給定所述要重復的比特之間的間距的重復率，在所述數(shù)據(jù)字組的中心區(qū)中決定了基本上等距的間距，并在所述數(shù)據(jù)字組的邊緣上決定了如此大的間距，使得不重復比特。
14.按以上權利要求11或13之一的方法，其特征在于，如此來構成所述的重復模式，使得重復36比特中的4個，也就是比特16，18，20，22。
15.按以上權利要求之一的方法，其特征在于，在其中實施所述速率匹配的所述的數(shù)據(jù)字組包括用卷積碼編碼的數(shù)據(jù)。
16.通信裝置，具有一個速率匹配裝置(6)，用于根據(jù)某個用于匹配所述數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)率的速率匹配模式，來打點或重復輸送給所述速率匹配裝置(6)的數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)字組，其中，所述的速率匹配裝置通過所述的打點或重復，從所述的數(shù)據(jù)字組中除去或重復符合所述速率匹配模式的比特，其特征在于，如此來構成所述的速率匹配裝置(6)，使得它用一個打點模式或重復模式來實施所述的速率匹配，按以上權利要求1-15之一構成了該打點模式或重復模式。
17.按權利要求16的通信裝置，其特征在于，所述的通信裝置(1)是移動無線發(fā)射裝置或移動無線接收裝置，尤其是UMTS移動無線發(fā)射裝置或UMTS移動無線接收裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在通信裝置中匹配數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)率的方法，在該方法中數(shù)據(jù)流可以劃分為至少一個含有要傳輸?shù)膫鬏敱忍氐臄?shù)據(jù)字組；通過編碼過程從載有信息的輸入比特中形成傳輸比特；在該方法中，為了匹配數(shù)據(jù)率，從數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)字組中除去(打點)某些傳輸比特，在該方法中；通過一種打點模式預先給定，應除去哪些傳輸比特；以及如此來設計所述的打點模式，使得優(yōu)選除去通過編碼過程與少量輸入比特有關的傳輸比特。此外，本發(fā)明還涉及一種相應的通信裝置。
文檔編號H04L1/00GK1647435SQ03807836
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月1日 優(yōu)先權日2002年4月8日
發(fā)明者M·德特林, B·拉夫 申請人:西門子公司