专利名称：通信系统中编码码元的组合式穿孔与重复的方法和设备的制作方法
背景一、领域本发明涉及通信，尤其涉及一种用于通信系统中编码码元的组合穿孔和重复的方法和设备。
二、背景在典型的数字通信系统中，在发射机单元对数据进行处理、调制和调节，以生成已调信号，然后发送到一个或多个接收机单元。例如数据处理可包括把数据格式化成某一特定帧格式、用某一特定编码方案对格式化的数据进行编码，以在接收机单元提供检错和/或纠错、对某些编码码元进行穿孔(即删除)，以使之适合于某一帧大小、将经编码的数据信道化(即覆盖)、以及在系统带宽上扩展该信道化的数据。数据处理一般由所实施的系统或标准来定义。
在接收机单元，发送信号经接收、调节、解调以及数字化处理，以恢复发送数据。接收机单元处的处理与在发射机单元处执行的处理相反，例如可包括对接收的采样解扩展、对解扩展的采样去覆盖、在已穿孔的码元位置插入“擦除”标记、以及对码元进行解码，以恢复发送的数据。
数字通信系统一般采用卷积编码或Turbo编码，以在接收机单元提供纠错能力。纠正传输差错的能力增强了数据传输的可靠性。一般地，使用某一多项式生成矩阵来进行卷积和Turbo编码，该多项式生成矩阵对各个输入数据比特生成某一特定数量的编码码元(如2、3和多个编码码元)。例如，一个1/2速率编码器对各个数据比特生成两个编码码元。
多址通信系统一般以预定大小的帧或分组的形式发送数据，以允许在活动用户之间有效地共享系统资源。例如，某些通信系统支持的帧大小是一基本帧大小(如768·K比特，其中K＝1、2、...)的数倍。为了效率起见，某些通信系统还支持多个数据率。根据若干因素，可以把可变数量的数据比特(即X)提供给编码器，后者随后生成对应数量的编码码元(如2X)。
在某些情况下，所生成的编码码元的个数不是精确地等于帧的容量。于是使用码元重复和穿孔，以使生成的编码码元适合于某一大小的帧。例如，如果编码码元的个数少于帧容量，则可把某些和全部编码码元重复(即复制)某一特定次数。相反或另外，如果在码元重复之后，编码码元的个数大于帧容量，则可删除(即穿孔)某些编码码元。
一种用于穿孔编码码元的常规方法是有系统地每D个码元穿孔一个码元，直到达到所要求的码元穿孔数为止。然后不作修改地发送剩下的码元。在某些情况下，该方法可以在整个帧中不均匀地穿孔码元，这导致在该帧的一部分中穿孔较多的码元，而在该帧的其它一些部分穿孔较少的码元或不穿孔码元。当不均匀地穿孔码元时，性能可能受到损害。
如所能看出的那样，非常希望有能够用于以提供改进的性能的方式来穿孔码元的技术。从而，存在对于用于码元穿孔与重复的改进技术的需要。
概述当前揭示的方法和设备是针对一种用于码元穿孔与重复的改进的技术。因此，在本发明的一个方面中，提供了一种通信系统中码元的组合重复与穿孔的方法。该方法有利地包括(a)接收要适合于一帧的第1数量L的码元，该帧具有N个码元的容量；(b)把累加器值和码元索引值初始化为0；(c)如果累加器值小于N，则使累加器值增加L，并在该帧中对对应于所述码元索引值的所述第1码元数量中的位置的一码元进行重复，执行所述增加和重复，直到所述累加器值不小于N为止；(d)如果累加器值大于或等于N，则使所述码元索引值增加1，并使所述累加器值减N；以及(e)重复(c)-(d)，直到码元索引值大于或等于L为止。
附图简述
图1是通信系统的简化框图。
图2是可设计以实现各种实施例的发送数据处理器的框图。
图3A是CDMA-2000标准中描述的常规码元穿孔技术的流程图，以及图3B-C是示出使用图3A中所描述的常规码元穿孔技术的两个简单的穿孔例子的示图。
图4A是一码元穿孔技术的实施例的流程图，以及图4B是示出使用图4A中所描述的码元穿孔技术的一穿孔例子的示图。
图5A是另一码元穿孔技术的实施例的流程图，以及图5B是示出使用图5A中所描述的码元穿孔技术的一穿孔例子的示图。
图6示出了用常规穿孔技术实现的性能与用根据一个实施例的穿孔技术实现的性能的比较曲线图。
图7是说明穿孔码元的另一种方法的流程图。
图8是说明码元的组合穿孔与重复的技术的流程图。
实施例的详细描述图1是通信系统100的实施例的简化框图。在发射机单元110处，从数据源一般以帧或分组的形式把通信数据发送到发送(TX)数据处理器114，后者根据某一特定处理方案对数据进行格式化、编码和交错(即重排序)。TX数据处理器114一般还处理信号和控制数据(如导频和功率控制数据)。然后调制器(MOD)116将经处理的数据进行接收、信道化(即覆盖)以及扩展，以生成码元，然后转换成模拟信号。然后模拟信号由发射机(TMTR)118进行滤波、正交调制、放大和上变频，以生成已调信号，然后经天线120发送到一个或多个接收机单元。
在接收机单元130，发送信号经天线132接收，并提供给接收机(RCVR)134。在接收机134中，接收的信号经放大、滤波、下变频、正交解调和数字化，以提供数据采样。解调器(DEMOD)136对采样进行解扩展、去覆盖和解调，以生成已解调的码元。接收(RX)数据处理器138然后对经解调的码元进行重排序和解码，以恢复发送的数据。由解调器136和RX数据处理器138执行的处理与发射机单元110处执行的处理相反。然后将恢复的数据提供给数据宿140。
上述的信号处理支持话音、视频、分组数据、消息和其它类型的通信的单向传输。双向通信系统支持双向数据传输。然而，为简化起见，图1中未示出另一方向的信号处理。
通信系统100可以是码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)通信系统(如GSM系统)、频分多址(FDMA)通信系统或支持用户间的基于地面链路的话音和数据通信的其它多址通信系统。
多址通信系统中CDMA技术的使用描述于题为“SPREAD SPECTRUM MULTIPLEACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS”的美国专利号4,901,307和题为“SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMSIN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”的美国专利号5,103,459之中。在1997年11月3日提交的题为“METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKET DATATRANSMISSION”的美国专利申请序列号08/963,386中揭示了另一具体的CDMA系统(下文中称为HDR系统)。这些专利和专利申请都转让给本发明的受让人，并通过引用而完全结合于此。
一般把CDMA系统设计成符合一个和多个标准，如“TIA/EIA/IS-95-A MobileStation-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband SpreadSpectrum Cellular System”(下文中称为IS-95-A标准)、“TIA/EIA/IS-98Recommended Minimum Standard for Dual-Mode Wideband Spread SpectrumCellular Mobile Station”(下文中称为IS-98标准)、由名为“第3代伙伴合作计划”(3GPP)的组织提供的以及在一组文档中得到具体化的标准，该组文档包括文档号3G TS 25.211、3G TS 25.212、3G TS 25.213以及3G TS 25.214(下文中称为W-CDMA标准)、以及“TR-45.5 Physical Layer Standard for cdma2000Spread Spectrum Systems”(下文中称为CDMA-2000标准)。正在继续提出和采用新的CDMA标准。这些CDMA标准通过引用而结合于此。
图2是TX数据处理器114的实施例的框图，可把它设计成实现各种实施例。通信数据由帧格式化器212接收(同样一般以帧或分组的形式)，帧格式化器以某一特定方式对各接收到的分组格式化。例如，帧格式化器212能在数据的各个帧上进行循环冗余校验(CRC)编码，并将CRC比特附加于帧。帧格式化器212一般还把若干码尾比特添加到各个帧的结尾处。码尾比特一般具有0值，并且用于在已编码帧之后将后面的编码器设置到一已知状态(如全0)。帧格式化器212还可执行其它帧格式化功能。
然后把格式化的帧提供给编码器214，后者用某一特定编码方案对各个帧进行编码，以生成对应的编码码元的帧。例如，编码器214可对数据帧执行卷积或Turbo编码。所使用的某一特定编码方案取决于所实现的该特定系统或标准，并可以是可选择的(如不同的编码方案可用于不同类型的服务)。在前述的标准文档中详细描述了用于CDMA-2000和W-CDMA系统的编码方案。
然后把经编码的帧提供给码元重复器216。根据对某一特定帧生成的编码码元的数量以及该帧的容量，可重复0个或多个码元。例如，按照CDMA-2000标准，某一特定帧中的各个码元重复整数次(即M＝1、2、3等等)，其中这样选择整数M，使得在重复之后的码元的数量最小地超过该帧的容量。从而，如果编码器214对某一特定帧生成L个编码码元，并且该帧具有N个码元的容量(其中N≥L)，那么就把该帧中的各个码元重复M次，其中按 来计算M。符号 表示上限运算符，它给出下一较大的整数。例如，如果N/L＝5.2，则 在许多情况下，重复后的编码码元的数量不等于帧大小(即编码码元数量超过帧的容量)。当这发生时，删除(即穿孔)某些编码码元，使得产生的编码码元的个数与帧的容量相匹配。下面进一步详细描述了码元重复和穿孔。
然后把经穿孔的帧提供给交错器220。一般以某一特定写顺序(如顺序地)把各个帧的编码码元写入交错器220，并且在存储了整个帧之后，以一般不同于所述写顺序的某一特定读顺序取回所述编码码元，以实现码元的重排序。同样地，交错方案一般由所实现的特定系统或标准来定义。
图3A是CDMA-2000标准中所述的常规码元穿孔技术的流程图。一开始，在步骤312对一特定帧确定所生成的编码码元的个数S以及需要穿孔的个数P。重新参考图2，码元重复器216对某一特定帧生成S个编码码元。如果该帧具有N个码元的容量，且如果S≥N，那么就对P个码元进行穿孔，其中P＝S-N。如果P等于0，那么就不需要穿孔。否则，在步骤314，根据所确定的码元数S和穿孔数P，计算穿孔间距D。所述穿孔间距是两个连续的穿孔码元之间的码元数加1，其中第1次穿孔发生于该帧中的第D个码元。例如，如果D＝3，那么在下一穿孔之前将有两个未穿孔的码元。按照CDMA-2000标准，按下式计算穿孔间距D 公式(1)其中符号 表示下限运算符，它给出下一较小的整数。例如，如果S/P＝5.2，那么 然后使用计算出的间距D来穿孔帧中的码元。为了进行一码元穿孔，从第1个码元开始，对帧中的码元计数，在步骤316对第D个码元进行穿孔。在已穿孔一码元之后，在步骤318，所需的穿孔数P递减1。然后在步骤320作出关于是否已穿孔了所有P个码元的判定。可通过简单地检验是否P＝0来作出该判定。如果已穿孔了所有P个码元，则过程终止。否则，过程返回步骤316，并同样基于先前计算出的间距D对另一码元进行穿孔。
根据S和P的特定值，图3A中描述地常规码元穿孔技术能提供不同的穿孔结果。具体来说，对于某些S和P的值，穿孔的码元可均匀地分布于整个帧中，或对于某些其它S和P值来说，穿孔的码元可集中于该帧的一部分中。可通过下面的简单的例子来说明这些不同的穿孔结果。
图3B是说明使用图3A中所描述的常规码元穿孔技术的一个简单例子的示图。在该具体例子中，生成30个码元(即S＝30)，但是(对于该例子)仅20个码元可适合于一帧(即N＝20)。从而，需要对10个码元进行穿孔(即P＝S-N＝30-20＝10)。使用公式(1)，可把穿孔间距D计算为3。如图3B所示，如带有×的格子所表示的那样，对每个第3个码元进行穿孔。在该具体例子中，穿孔的码元均匀地分布在整个帧上。
图3C是说明使用常规码元穿孔技术的另一简单例子的示图，但具有不同的S和P值。在该具体例子中，生成31个码元(即S＝31)以及20个码元可适合于一帧(即N＝20)。从而，需要穿孔11个码元(即P＝11)。使用公式(1)，可把穿孔间距计算为2。如图3C所示，如带有×的格子所表示的那样，对每个第2个码元进行穿孔，直到已对所有11个码元穿孔为止。在已穿孔了第11个码元之后，就不加修改地传送剩下的码元。如该具体例子中所示，穿孔的码元集中于该帧的前面部分，而该帧的后面的部分保留不变。穿孔码元的不均匀分布是源自用高穿孔率(记短穿孔间距)对码元进行穿孔。
图3B和3C说明了可使用常规穿孔技术能获得的不同的穿孔图案。穿孔图案从图3B中的均匀分布变化到图3C中的不均匀分布，这是由于简单地使编码码元的个数S增加了1而造成的。从而常规穿孔技术具有“临界”点，其中由于离散的下限运算符 当使S增加1时，穿孔间距D改变了一个整单元。
图3C中的穿孔码元的不均匀分布可造成接收机单元处性能的降低。码元的删除等同于将这些码元的发送功率降至0。对于卷积编码的数据，在接收机单元使用Viterbi解码器来解码码元。如果错误接收的码元较均匀地分布在整个帧上，则Viterbi解码器提供改进的性能(即较佳的纠错能力)。通过在帧的一部分中穿孔较多的码元，Viterbi解码器可能不能纠正帧的该部分中的码元差错，并且可能把整个帧声明为擦除的(即错误接收的)。
图4A是根据一个实施例的码元穿孔技术的实施例的流程图。一开始，在步骤412，确定某一特定帧的生成的编码码元数和需要的穿孔数P。如果该帧具有N个码元的容量，并且如果S≥N，那么就穿孔P的码元，其中P＝S-N。如果P等于0，则不需要穿孔。否则，在步骤314，根据所确定的码元数S和穿孔数P来计算穿孔间距D。可使用公式(1)来计算穿孔间距。
然后使用计算出的间距D来对帧中的码元进行穿孔。为了进行码元穿孔，在步骤416计数帧中的码元，从第1个码元为起始，对第D个码元进行穿孔。在已穿孔了一个码元之后，在步骤418确定剩下的码元数(即Sn+1＝Sn-D)以及使需要的穿孔数P递减1(即Pn+1＝Pn-1)。然后在步骤420作出关于是否已对所有的P个码元进行了穿孔的判定。同样，可通过简单地检验是否P＝0来作出该判定。如果已穿孔了所有P个码元，则过程终止。否则，过程返回到步骤414，并根据更新的S和P的值来重新计算穿孔间距D。在步骤416，从那里开始向前计数码元，并对第D个码元进行穿孔。然后该过程继续，直到已穿孔了所有P个码元为止。
图4A中所示的码元穿孔技术在各穿孔之后实时地重新计算穿孔率(即穿孔间距)。根据仍然剩下的码元数和仍要进行的穿孔数，来计算新的“穿孔间距”(即直到下一穿孔为止的码元数)。各计算生成新的穿孔间距，该穿孔间距试图均匀地分布剩下的码元穿孔。
为了更清楚地理解，可把图4A中所描述的穿孔技术应用于图3B中所示的例子中，其中生成31个编码码元(即L＝31)，并且帧具有20个码元的容量(即N＝20)。同样地，要求穿孔11个码元。表1列出了对于各个穿孔(即对于各经过图4A中所示的循环)的参数S、P和D。
表1 图4B是示出表1中所述的穿孔例子的结果的示图。对于最初的两个穿孔，把间距计算为2(即D＝2)。在第2个码元穿孔之后，用间距3(即D＝3)对剩下的码元进行穿孔。当把图4B中所示的穿孔图案与图3C中所示的穿孔图案相比较时，可观察到本发明的穿孔技术提供了穿孔码元的均匀得多的分布。
图5A是说明根据一个实施例的另一码元穿孔技术的流程图。一开始，在步骤512确定对某一帧生成的编码码元数S和所需的穿孔数P。同样地，如果该帧具有N个码元的容量，并且如果S≥N，那么就穿孔P的码元，其中P＝S-N。如果P等于0，则不需要穿孔。否则，在步骤514，根据所确定的码元数S和穿孔数P来计算两个穿孔间距D1和D2。
对于每个整数S和P，下面的等式可视为是真实的 公式(2)根据公式(2)，可把两个穿孔间距D1和D2计算为 以及 公式(3) 如果D1*P＝S否则。公式(4)从公式(3)和(4)，可用一次除法运算来计算D1，并可按D1+1来计算D2。然而，还可选择其它D1和D2的值，并且它们处于本发明的范围之内。例如，可把D1选择为等于 而把D2选择为 然后在步骤516，计算使用穿孔间距D1的穿孔数P1，以及使用穿孔间距D2的穿孔数P2。可把穿孔数P1和P2计算为
P2＝S-P*D1，以及 公式(5)P1＝P-P2。
公式(6)通过下式使穿孔间距D1和D2与穿孔数P1和P2相关联S＝P1·D1+P2·D2。
公式(7)一旦已计算出穿孔间距D1和D2以及穿孔数P1和P2，则在步骤518选择穿孔间距之一。如下所述，可使用各种方法来选择D1或D2。然后使用选定的穿孔间距对该帧中的一码元进行穿孔。同样地，为了进行一码元穿孔，在步骤520，对帧中的码元计数，从该帧的第1个码元开始或从最后一次穿孔的码元开始，穿孔第D1个或第D2个码元。在已穿孔了一个码元之后，在步骤522，根据所选定的穿孔间距，使所需的穿孔数P1或P2递减1。具体来说，如果选择D1，则使P1递减1，而如果选择的是D2，则使P2递减1。
然后在步骤524作出关于是否已穿孔所有P1和P2个码元的判定。可通过简单地检验是否P1＝0和P2＝0来作出该判断。如果已穿孔了所有P1和P2个码元，则过程结束。否则，过程返回到步骤518，并且选择穿孔间距之一。然后过程继续，直到穿孔了所有P1和P2个码元为止。
为了更好的理解，可把图5A中描述的穿孔技术应用于上述的具体例子中，其中生成31个码元(即S＝31)，20个码元可适合于一帧(即N＝20)，而需要穿孔11个码元(即P＝11)。使用公式(3)和(4)，能分别如下计算穿孔间距D1和D2 以及 使用公式(5)和(6)，可分别如下计算以间距D2和D1的穿孔数 以及P1＝11-9＝2。从而，以间距2进行两次穿孔，而以间距3进行9次穿孔。
如上所述，可使用各种方法来选择哪一个穿孔间距(D1或D2)用于下一次穿孔。在一个实施例中，选择穿孔间距之一(如D1)并使用对应的次数(如P1)，随后选择另一穿孔间距(如D2)并用于余下的穿孔。对于上述例子，以间距2(D1)进行2次穿孔(P1)，继之以间距3(D2)进行9次穿孔。
在另一个实施例中，可交替地选择穿孔间距D1和D2，并一直到实现以一个间距的所有穿孔为止。然后使用另一个间距进行余下的穿孔。对于上述例子，可使用间距2、3、2、3、3、3等等进行穿孔。
在又一个实施例中，把间距D1的P1次穿孔近似地分布在间距D2的P2次穿孔之间。例如，如果P1对P2的比值是R，那么对于每个使用间距D2的穿孔，使用间距D1进行R次穿孔。对于上述例子，使用间距2进行2次穿孔，使用间距3进行9次穿孔。从而，对每个间距2的穿孔，使用间距3进行4或5次穿孔。
在又一个实施例中，可使用加权算法把间距D1的P1次穿孔分布在间距D2的P2次穿孔之间。假设中间值F＝P1*N2-P2*N1，其中N1和N2是增量计数器，指出在一次迭代循环上的穿孔数。选择N1和N2的最大值，使得把穿孔间距P1和P2分布在帧中。在每帧的起点和每次穿孔之后，且当N1+N2＜P时，选择间距D2，并且如果F＜0，则使N2增加1，否则选择间距D1且使N1增加1。
在又一个实施例中，把码元穿孔(近似)均匀地分布在整个帧上。在此实施例的一个具体实现中，可使用“折返循环”(Warp-around)累加器存储一个值，随后使用该值来对下一次穿孔选择穿孔间距。把该累加器设计成存储O到B之间的值，其中B一般是2的幕(如256、512、1024或一些其它值)。还可以把B选成大于或等于帧的大小(即B≥N)。一开始，确定穿孔P1和P2中的较小值。然后按P1或P2的较小值与P1或P2的较大值的比值乘以值B来计算累加值A。例如，如果P1＝2，P2＝9且B＝1024，那么A＝(P1/P2)·B＝(2/9)·1024≌227。此后，每次穿孔之前，把累加值A加到累加器中的值，并存回到累加器中。如果累加器在每次累加A以后折返循环，那么对下一次码元穿孔选择对应于P1或P2的较小值的穿孔间距。
对上述例子，可分别在第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11次码元穿孔前把累加器中的值计算成227、454、681、908、111、338、565、792、1019、222和449。对于第5和第10次码元穿孔选择穿孔间距D1，因为累加器已折返循环并分别具有值111和222。通过用非零值初始化累加器，以间距2的第一次穿孔可以是不同的。例如，如果把累加器初始化成值512，那么以间距2进行第3和第7次穿孔，而以间距3进行余下的穿孔。
对于图5A中示出的实施例，计算开销保持较低。具体说来，在步骤514只执行一次除法运算来计算穿孔间距D1和D2，这是与关于图3A中示出的常规穿孔技术相同数量的除法运算。从而，图5A中示出的实施例以等价的计算开销提供了改善的性能。
图5B是示出使用图5A中的码元穿孔技术的上述穿孔例子的结果的图。在此图中，使用间距2进行第1和第6次穿孔，而使用间距3进行其它穿孔。还能以各种其它方式分布间距D1和D2的穿孔，上面已叙述了其中一些。
可把图5A中描述的本发明的码元穿孔技术推广到涵盖N个穿孔间距的情况。可根据S和P(并可能是其他参数)计算D1至DN的N个穿孔间距，并把它们用于穿孔S个编码码元。为了改善的穿孔结果(如码元穿孔的更均匀分布)，可选择D1至DN的每个间距大于或等于如下定义的最小穿孔间距Dmin 公式(8)然而，可以进行上述条件的偏离，且也落入本发明的范围之内。
对于N个穿孔间距，然后确定以D1至DN的每个穿孔间距要进行的码元穿孔数。这样分别选择以D1至DN的间距的P1至PN次码元穿孔，使得满足下列条件P=Σx=1NPx,]]>以及 等式(9)S=Σx=1NPx·Dx.]]>等式(10)然后分别以D1至DN的间距进行P1至PN次码元穿孔。
如上所述，在接收机单元进行相反的处理，以考虑在发射机单元进行的码元穿孔。具体说来，在已穿孔的码元位置插入擦除(即“未定”)。在后续的解码过程中给予所述擦除适当的权重。
在解码之前对某一帧接收N个编码码元。随后确定为了产生所接收的N个码元而已在S个编码码元之间进行的码元穿孔数P。然后根据S和P计算若干穿孔间距D1至DN。还确定分别以间距D1至DN进行的P1至PN个码元穿孔。然后分别根据以间距D1至DN的P1至PN个码元穿孔导出用于穿孔S个码元以产生所接收的N个码元的穿孔模式。然后根据导出的穿孔模式在所接收的N个码元之间插入P个擦除，以产生S个恢复的码元，然后用某一解码方法对其解码。同样地，对于擦除/码元穿孔的更均匀分布，可以选择D1至DN的每个间距大于或等于上面定义的最小穿孔间距Dmin。
如一简单的例子，对于以间距D1进行P1次码元穿孔，继之以间距D2的P2次码元穿孔的实施例，接收机单元在所接收的每个第D1个码元后插入一个擦除(共计P1个)，随后在所接收的每个第D2个码元后插入一个擦除(共计P2个)。然后用与在发射机单元使用的编码方案相反的某一解码方案对S个恢复的码元解码。
图6示出了用图3A的常规穿孔技术实现的性能与用根据一个实施例的穿孔技术实现的性能的比较曲线图。性能结果是对于CDMA-2000系统中的前向链路的(即从基站到用户终端)。水平轴表示每一帧的数据和CRC比特数。对于CDMA-2000系统，可使用各种大小的帧，帧的大上是基本帧大小的整数倍(如可用的帧大小是768·K，其中K＝1、2、...)。垂直轴表示对于1％的帧差错率的平均每比特所要求的能量对总噪声加干扰的比Eb/(No+Ioc)。
图6中用虚线610示出对于常规穿孔技术的模拟结果。此结果以近似周期的间隔指示出一些峰值。例如，在接近300、600、1200和2400比特处观察到峰值。这些峰值是由于常规穿孔技术产生的不均匀码元穿孔引起的。峰值表示为维持相同的1％的FER而对每比特较高的平均能量Eb的需要。
图6中用实线612示出根据一个实施例的穿孔技术的模拟结果。此结果指示出在一些峰值处性能的改善。尤其是分别在300和600比特处观察到大约0.5dB和1.0dB的改善。
在一个实施例中，可有利地不使用码元穿孔数P1和P2或穿孔间距D1和D2来进行穿孔。累加器配置成在递增到一大于或等于S的值之后就折返循环，每次递增增量的大小是P，其中P是所希望的码元穿孔数，S是所接收的码元总数，以及N是帧的码元容量(即在穿孔之后剩余的码元数)。从而累加器是模S累加器。最好把码元索引初始化为1。每次使累加器递增P时，使码元索引递增1，直到码元索引达到值S为止。该过程最好以一个穿孔开始。每次累加器折返循环时，则执行一次穿孔。然而，本领域的技术人员将容易地理解到不需要以一个穿孔来起动该过程。此外，虽然最好把累加器初始化为1，但是本领域的技术人员将理解可把累加器初始化到任何值，如0。而且，本领域的技术人员将理解可反向运行所述过程，使得把所述码元索引初始设置到值S，并且每次使累加器递增P时就使码元索引递减1，直到所述码元索引达到1为止。
在刚刚描述实施例的例子中，接收到10个码元，并且帧的码元容量仅仅是7个码元，以致必需穿孔3个码元。因此，P是3，N是3，以及S是10。累加器和码元索引的值如下表2所示。
表2
图7中示出了说明根据刚才描述的实施例的算法步骤的流程图。在步骤700中，把表示累加器值的字段ACC_VALUE初始化为值S，把表示码元索引的字段SYMBOL_IDX初始化为1。在一个实施例中，把ACC_VALUE值初始化为除了S之外的值，如0。然后控制流进行到步骤702。在步骤702中，把ACC_VALUE值与数S相比较。如果ACC_VALUE大于或等于S，则控制流进行到步骤704。另一方面，如果ACC_VALUE不大于或等于S，则控制流进行到步骤706。在步骤704中，使ACC_VALUE递减S(即把ACC_VALUE设置到等于ACC_VALUE与S的差值)。然后控制流进行到步骤708。在步骤708中，对对应于SYMBOL_IDX的值的码元进行穿孔。然后控制流进行到步骤706。在步骤706中，使ACC_VALUE递增P(即把ACC_VALUE设置到等于ACC_VALUE和P的和值)。然后控制流进行到步骤712。在步骤714中，把SYMBOL_IDX与值S相比较。如果SYMBOL_IDX大于S，则控制流进行到步骤712，在步骤712过程终止。另一方面，如果SYMBOL_IDX不大于S，则控制流返回到步骤702，并且过程继续。在其它实施例中，把SYMBOL_IDX初始化到S，并且当SYMBOL_IDX落于1之下时，算法终止。
在另一个实施例中，其中S和P具有公分母M，对于在图7的流程图中的字段ACC_VALUE(而不是SYMBOL_IDX字段)，可用值S/M来代替值S，而用值P/M代替值P。因此，把ACC_VALUE字段初始化为S/M，并且一模S/M寄存器用于累加器。每次增量都使累加器递增P/M。每次累加器值超过S/M时，执行模S/M运算，并且进行一个码元穿孔。
如图8的流程图所示，在一个实施例中有利地使码元穿孔与码元重复相组合。按照该实施例，把N定义为重复和穿孔后的码元数(即所需的帧的码元数长度)，以及把L定义为在重复之前的输入长度(即在编码器(未示出)的输出处的帧的码元数大小)。本领域的技术人员将理解在参照图7的上述实施例中，等于N+P的S也等于k*L，其中k定义为整数重复数。
在图8中，在步骤800中，把有表示为SYMBOL_IDX的字段的码元索引初始化为0，并把具有表示为ACC_VALUE字段的累加器初始化为0。然后控制流进行到步骤802。在步骤802中，算法判定ACC_VALUE是否小于N。如果ACC_VALUE小于N，则控制流进行到步骤804。另一方面，如果ACC_VALUE不小于N，则控制流进行到步骤806。在步骤804中，ACC_VALUE递增L，控制流进行到步骤808。在步骤808中，输出SYMBOL_IDX的值。然后算法返回到步骤802，执行另一次迭代。在步骤806中，使SYMBOL_IDX递增1，使ACC_VALUE递减N。控制流然后进行到步骤810。在步骤810中，算法判定SYMBOL_IDX是否大于或等于L。如果SYMBOL_IDX大于或等于L，则控制流进行到步骤812，并且算法停止。另一方面，如果SYMBOL_IDX不大于或等于L，则算法返回到步骤802，以执行另一次迭代。
本领域的技术人员将理解，SYMBOL_IDX规定了输入到组合的重复和穿孔逻辑(未示出)的具有长度L的帧中的码元的位置。每次执行步骤808(即输出SYMBOL_IDX)时，在由组合的重复和穿孔逻辑生成的长度N的帧中把位置SYMBOL_IDX处的码元重复若干次。在某一特定实施例中，把码元重复等于N/L的商的整数次数(如果N/L不是整数则上舍入或下舍入，每次递增SYMBOL_IDX时最好交替所述上舍入和下舍入)。本领域的技术人员将理解可以不背离本发明的范围，来以其它方式组织长度为N的输出帧。
按照一个实施例，根据下面的伪代码步骤来执行码元重复和穿孔L＝编码器的输出处的帧大小(输入缓冲器)N＝所需的帧长度(输出缓冲器)IN_SYM＝0；#对输入缓冲器的索引ACC＝0；while(IN_SYM＜L)while(ACC＜N)输出码元IN_SYMACC＝ACC+L；end whileIN_SYM＝IN_SYM+1；ACC＝ACC-N；end while本领域的技术人员将理解在上述伪代码中描述的以及还参考图8的流程图描述的技术提供了一种均匀模式的重复和/或穿孔，而无需限制重复和穿孔逻辑(未示出)的输入或输出长度，即L和N。本领域的技术人员将理解。可把按照图8中所说明的以及上述列出的伪代码的实施例的方法不同地(即具有对各分支的N和L指定的不同的值)应用于并行Turbo编码器的各分支，以对系统性比特和一致校验比特实现不等的重复和/或穿孔模式。重复系统性比特比重复一致校验比特更多次，一般能改进编码器性能。
为清楚起见，尤其对CDMA-2000系统的前向链路已具体地描述了当前揭示的方法和设备的一些方面。然而，当前揭示的方法和设备也能用于使用相同、相似或不同穿孔方案的其它通信系统中。例如，当前揭示的方法和设备能用于在W-CDMA系统和其它CDMA系统中进行穿孔。而且，当前揭示的方法和设备的码元穿孔技术也能用于反向链路上(即从用户终端到基站)。可以把当前揭示的方法和设备的穿孔技术修改成更适合于具体系统和标准，在其中使用所述本发明的穿孔技术。
可用各种方式实现当前揭示的方法和设备的码元穿孔技术。例如，可在一个或多个专用集成电路(ASIC)，数字信号处理器(DSP)，可编程逻辑器件(PLD)，控制器，微控制器，微处理器，设计成执行这里所述的功能的其他电子单元，或它们的组合的硬件中实现所述穿孔技术。另外，可在处理器或控制器上执行的软件或固件中实现当前揭示的方法和设备的穿孔技术。还可在硬件和软件的组合中实现当前揭示的方法和设备的穿孔技术。
从而，已描述了用于通信系统中编码码元的组合穿孔和重复的新颖的改进的方法和设备。本领域的技术人员将理解贯穿于上述描述中的可能引用的数据、指令、命令、信息、信号、比特、码元以及码片可有利地用电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或它们的任何组合来表示。本领域的技术人员还将理解连同这里所揭示的实施例一起描述的各种说明性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。已一般按照它们的功能性描述了各种说明性的元部件、块、模块、电路和步骤。是把功能实现为硬件还是软件，这取决于某一特定应用以及强加于整个系统上的设计限制。技术人员认识到在这些情况下的硬件和软件的互换性，以及怎样最佳地实现所述的各特定应用的功能。作为例子，可用数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、诸如寄存器和FIFO之类的离散硬件部件、执行一组固件指令的处理器、任何常规可编程软件模块以及处理器、或设计成执行这里所述的功能的上述元部件的组合，来实现或执行连同这里所揭示的实施例一起描述的各种说明性的逻辑块、模块、电路和算法步骤。处理器可最好是微处理器，但是作为替代，处理器可以是任何常规的处理器、控制器或状态机。软件模块可驻留于RAM存储器、闪存存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可拆卸式磁盘、CD-ROM或本领域中已知的任何其它形式的存储媒体之中。示例性的处理器最好耦合至存储媒体，以便从中读取信息，并把信息写入存储媒体中。作为替代，存储媒体可集成于处理器。处理器和存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可驻留于电话机中。作为替代，处理器和存储媒体可驻留于电话机中。可把处理器实现为DSP和微处理的组合，或两个微处理器与一个DSP核芯等等。
从而已示出和描述了本发明的较佳实施例。然而，本领域的技术人员将理解可对这里所揭示的实施例作出许多替换，而不背离本发明的要旨和范围。因此，要按照下面的权利要求书来限制本发明。
权利要求
1.一种用于在通信系统中码元的组合重复与穿孔的方法，其特征在于该方法包括(a)接收要适合于一帧的第1数量L的码元，该帧具有N个码元的容量；(b)把累加器值和码元索引值初始化为0；(c)如果累加器值小于N，则使累加器值增加L，并在该帧中对对应于所述码元索引值的所述第1码元数量中的位置的一码元进行重复，执行所述增加和重复，直到所述累加器值不小于N为止；(d)如果累加器值大于或等于N，则使所述码元索引值增加1，并使所述累加器值减N；以及(e)重复(c)-(d)，直到码元索引值大于或等于L为止。
2.一种用于通信系统中的发送数据处理器，其特征在于包括操作上对多个数据比特进行编码以生成多个编码码元的编码器；以及耦合至所述编码器的组合式码元重复和穿孔逻辑，它配置成(a)接收要适合于一帧的第1数量L的码元，该帧具有N个码元的容量；(b)把累加器值和码元索引值初始化为0；(c)如果累加器值小于N，则使累加器值增加L，并在该帧中对对应于所述码元索引值的所述第1码元数量中的位置的一码元进行重复，执行所述增加和重复，直到所述累加器值不小于N为止；(d)如果累加器值大于或等于N，则使所述码元索引值增加1，并使所述累加器值减N；以及(e)重复(c)-(d)，直到码元索引值大于或等于L为止。
3.一种用于通信系统之中的发送数据处理器，其特征在于包括处理器；以及耦合至所述处理器并包含一组指令的存储媒体，所述处理器可执行所述指令，以(a)接收要适合于一帧的第1数量L的码元，该帧具有N个码元的容量；(b)把累加器值和码元索引值初始化为0；(c)如果累加器值小于N，则使累加器值增加L，并在该帧中对对应于所述码元索引值的所述第1码元数量中的位置的一码元进行重复，执行所述增加和重复，直到所述累加器值不小于N为止；(d)如果累加器值大于或等于N，则使所述码元索引值增加1，并使所述累加器值减N；以及(e)重复(c)-(d)，直到码元索引值大于或等于L为止。
4.一种用于通信系统中的发送数据处理器，其特征在于包括用于接收要适合于一帧的第1数量L的码元的装置，该帧具有N个码元的容量；用于把累加器值和码元索引值初始化为0的装置；用于如果累加器值小于N，则使累加器值增加L，并在该帧中对对应于所述码元索引值的所述第1码元数量中的位置的一码元进行重复的装置，执行所述增加和重复，直到所述累加器值不小于N为止；用于如果累加器值大于或等于N，则使所述码元索引值增加1，并使所述累加器值减N的装置；以及用于重复使所述使累加器值增加L的步骤、在该帧中重复码元、使码元索引值增加1以及使累加器值减少N，直到所述码元索引值大于或等于L为止的装置。
全文摘要
揭示了用于在通信系统中穿孔码元的技术。对具有N个码元容量的帧接收S个码元，S大于N。需要穿孔P个码元使得余下的码元能适合于该帧。根据S和P计算若干穿孔间距，D1至DN。对每个计算出的穿孔间距确定某一码元穿孔数。然后分别以间距D1至DN进行P1至PN个码元穿孔。为了码元穿孔更均匀分布，可把间距D1至DN的每一个选择成大于或等于按D
文档编号H03M13/23GK1443399SQ01812934
公开日2003年9月17日 申请日期2001年7月17日 优先权日2000年7月19日
发明者L·拉左曼弗, 林福韵, S·拉恩德比 申请人:高通股份有限公司