具有时间分集的turbo编码数据的无线通信的制作方法

专利名称：具有时间分集的turbo编码数据的无线通信的制作方法
技术领域：
本公开概括而言涉及通信系统和方法，具体而言，涉及使用turbo编码的无线通
背景技术：
仅前向链路(FLO)是由业内领先的一组无线技术提供商开发的数字无线技术。 针对实时内容流和其它数据服务，FLO技术使用编码和交织中的技术进步来获得高质量 的接收。FLO技术可以提供鲁棒的移动性能以及高容量，而不影响到功耗。通过显著地 减少需要部署的发射机数量，该技术还减少了递送多媒体内容的网络成本。另外，基于 FLO技术的多媒体组播补充了无线运营商的蜂窝网络数据和语音服务，其将内容递送给 3G网络中使用的相同的蜂窝移动终端。当前，FLO技术用于创建实时多媒体内容并通过各种网络将其广播给大量的移 动用户。这些移动用户一般利用FLO接收机，该FLO接收机可以在概念上采用包括多个 处理层的参考模型来描述，其通常称为“协议栈”。每个处理层包括执行特定功能的一 个或多个实体。FLO接收机所利用的协议栈具有吸引力的特点是，每一层是独立的 (self-contained),使得一层执行的功能可以独立于其它层执行的功能来执行。这使得可 以针对某一层来改善FLO接收机而不会不利地影响到其它层。然而，在设计FLO接收机 中各层之间的接口时出现了各种各样的挑战。在有效接收组播服务方面，各层之间的有 效通信一直是FLO接收机设计者的目标。图1示出了通信系统100，其创建多媒体内容，并将其通过各种网络广播给大量 的移动用户。通信系统100包括任意数量的内容提供商102、内容提供商网络104、广播 网络106和无线接入网络108。通信系统100还被示出为具有供移动用户用于接收多媒体 内容的多个设备110。这些设备110包括移动电话112、个人数字助理(PDA) 114和膝上 型计算机116。这些设备110仅举例示出了一些适用于通信系统100中的设备。应当注 意，对于本领域技术人员很明显的是，虽然图1只示出了三个设备，但是实际上任意数 量的类似设备或相似类型的设备也适于在通信系统100中使用。内容提供商102提供内容，以用于分发给通信系统100中的移动用户。内容可 以包括视频、音频、多媒体内容、剪辑、实时和非实时内容、脚本、程序、数据或者任 何其它适当的内容。内容提供商102将内容提供给内容提供商网络，以进行广域或者局 域范围的分发。
内容提供商网络104包括有线和无线网络的任意组合，其用于对内容进行分发 以递送给移动用户。在图1示出的例子中，内容提供商网络104通过广播网络106来分 发内容。广播网络106包括有线和无线专用网络的任意组合，其设计用于广播高质量内 容。这些专用网络可以分布在大的地理区域内，以向移动设备提供无缝覆盖。通常，地 理区域将被划分成多个扇区，其中的每个扇区提供对广域和局域内容的访问。内容提供商网络104还可以包括内容服务器(未示出)，以用于通过无线接入网 络108来分发内容。内容服务器与无线接入网络108中的基站控制器(BSC)(未示出)进 行通信。根据无线接入网络108的地理范围，BSC可以用于管理和控制任何数量的基站 收发机(未明确示出)。基站收发机(BTS)为各种设备110提供对广域和局域的访问。内容提供商102广播的多媒体内容包括一个或多个服务。服务是一个或多个独 立数据组分(component)的集合。服务的每个独立的数据组分都被称为流束(flow)。举 例来说，有线新闻服务可以包括三种流束视频流束、音频流束和控制流束。服务在一个或多个逻辑信道上进行携带。在FLO应用中，逻辑信道通常称为组 播逻辑信道(MLC)。逻辑信道可以被划分成多个逻辑子信道。这些逻辑子信道称为流。 每个流束在单个流上进行携带。逻辑信道的内容在物理帧中通过各种网络进行发送。在 FLO应用中，物理帧通常称为超帧。图1中示出的空中接口用于向各种设备110发送物理帧，该空中接口可以根据 具体应用和整体设计约束而不同。一般地，利用FLO技术的通信系统利用正交频分复用 (OFDM)，数字音频广播(DAB)、陆地数字视频广播(DVB-T)和陆地综合业务数字广 播(ISDB-T)也利用OFDM。OFDM是一种多载波调制技术，其有效地将整个系统带宽 划分成多个(N)子载波。这些子载波以准确的频率间隔开以提供正交性，这些子载波也 称为音调、频段、频率信道等等。通过调整每个子载波的相位、幅度或者相位和幅度二 者，可以将内容调制到子载波上。通常，使用四相相移键控(QPSK)或者正交幅度调制 (QAM),但是也可以使用其它调制方案。图2是说明图1所示一个或多个设备110中所使用的接收机的协议栈200的实例 的概念图。所示协议栈具有物理层202、介质访问控制(MAC)层204、流层206、控制层 208以及多个上层210。上层210提供多种功能，包括对多媒体内容进行压缩以及控制对 多媒体内容的访问。控制层208用于处理有助于通信系统中设备的操作的控制信息。接 收机还使用控制层来维护其控制信息与通信系统中的控制信息的同步。流层206将上层 流束(flows)绑定到流(streams)。流层与接收机协议栈200的控制层处于相同的层次。 MAC层204提供对属于与逻辑信道相关联的不同媒体流的分组进行复用。MAC层204 定义用于通过物理层202进行接收和发送的步骤。物理层规定空中接口的信道结构、频 率、功率输出、调制和编码的规范。衰落信道上的通信质量可以通过使用时间分集技术来进行改善是已知的。因 此，人们希望有改善时间分集的机会。

发明内容
通过对turbo编码数据块的多个部分进行调度以在时间上相互隔开的、各自对应 的发送间隔期间进行传输，来对turbo编码数据块进行处理以便在无线通信链路上传输。根据该调度在各自对应的发送间隔期间发送该块的多个部分。


作为例子而非限制性地，结合附图示出了无线通信系统的各个方面，其中图1是说明根据现有技术的通信系统实例的概念图；图2是说明图1通信系统中接收机的协议栈实例的概念图；图3概念性地示出了现有技术MAC分组的结构；图4图示了使用图3的MAC分组结构的现有技术通信系统；图5概念性地示出了根据本申请的示例性实施例使用的复合分组；图6-6C图示了根据本申请的示例性实施例的通信系统的发送端；图7-10示出了根据本申请的示例性实施例的使用比特交织技术获得的结果；图11-11B图示了根据本申请的示例性实施例的通信系统的接收机端；以及图12图示了根据本申请的示例性实施例的通信系统的接收机端的turbo解码器控 制。
具体实施例方式下面参照附图给出的详细描述用于说明本发明的各个实施例，但这并不表示仅 在这些实施例中才能实现本发明。详细描述中包括的具体细节是为了便于深入理解本发 明。但是，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明也可以不用这些具体细节来 实现。在有些情况下，以框图的形式给出了公知的结构和组件，这是为了避免模糊本发 明的构思。本申请的各个概念在FLO技术的上下文中进行了描述。本领域技术人员将很容 易理解的是，虽然这些概念完全适用于该应用，但是这些概念也同样适用于其它技术。 相应地，对于FLO技术的任何提及仅仅是为了说明这些概念，可以理解的是，这些概念 具有广泛的应用。在传统的例如前面关于图1和图2所描述的系统中，用于检测和纠错的编码/解 码方案利用了 Reed-Solomon(RS)编码/解码与turbo编码/解码的组合。在发射机处， 对数据比特进行RS编码并将其组织成RS编码块。每个RS编码块包括十六个MAC分 组。每个MAC分组包含994个比特，其被组织成如图3的31所示。对每个MAC分组 31的比特进行turbo编码以生成对应的turbo分组。因此，对每个RS编码块的turbo编 码生成十六个turbo分组。十六个turbo分组平均地分布在FLO传输超帧中。传输超帧的长度为一秒，其包 含四个帧，每个帧的长度约为0.25秒。超帧的每个帧包含前述turbo分组中的四个。将 每个turbo分组中turbo编码的比特映射成QPSK、16QAM或者分层的QPSK调制符号，并 将该调制符号调制到同一帧中一个OFDM符号(或若干相邻OFDM符号)的子载波上。 一个超帧中有1200个OFDM信号。如果将turbo分组调度在单个OFDM符号上，则就 将turbo分组中编码的比特同时进行发送，或者如果将turbo分组调度在相邻的OFDM符 号上，就将它们在时间上相互接近地进行发送。因此，传统FLO技术中的turbo编码/ 解码只利用了非常有限的时间分集，特别是对于低速移动的移动接收机。时间分集的获得主要是来自于RS编码/解码。图4图示了现有技术通信系统(例如图1的系统)的细节，其使用了前面描述的 编码和传输技术。turbo编码器41接收MAC分组流31，每个RS编码块十六个MAC分 组，并对MAC分组31进行turbo编码以生成各自对应的turbo分组。超帧构造器42将 与每个RS编码块相关联的十六个turbo分组平均地分布在超帧的四个帧中，其中每个帧 四个turbo分组。将超帧传递到发送单元43，发送单元43通过适当的发送信令将超帧在 无线通信链路45上进行发送。接收单元44接收发送信令，提取发送的超帧，并将该超 帧传递给超帧解构造器46，超帧解构造器46从超帧中提取十六个turbo分组。超帧解构 造器46将提取的turbo分组提供给turbo解码器47，在turbo解码器47中对turbo分组进 行turbo解码。本领域中已知的是，通过增加turbo分组的长度，可以使AWGN(加性高斯白噪 声)信道的性能改善零点几dB。举例来说，通过将turbo编码器配置成将RS编码块的 MAC分组31中的四个MAC分组编码成长度为前面描述的传统turbo分组的四倍的单个 turbo分组，或者将MAC分组31中的八个MAC分组编码成长度为传统turbo分组的八倍 的单个turbo分组，或者将RS编码块中的所有十六个MAC分组编码成长度为传统turbo 分组的十六倍的单个turbo分组，可以获得这种性能改善。图5中示出了将前面描述的四 个MAC分组31组合在一起成为更长的复合分组(compositepacket) 51以进行turbo编码的 例子。在本申请中通过对更长的复合分组(例如51处所示的)进行编码所生成的turbo 分组也称为扩展长度的turbo分组或者扩展长度的turbo块(或简称为turbo块)，以将其 与通过对单个MAC分组31进行turbo编码所生成的传统的turbo分组进行区分。通过对 图5中的复合分组51进行turbo编码所生成的扩展长度的turbo块的长度是图4中的turbo 编码器生成的一个turbo分组的长度的四倍，从而，使用四个单独的turbo分组在根据图4 的传输中所占据的相同的OFDM符号，其可以被调度为在超帧内的单个帧上进行传输。从本申请的示例性实施例认识到，通过将每个扩展长度的turbo块分布在超帧的 多个帧上，可以在时变衰落信道下获得更好的时间分集以及提高的系统性能。在一些实 施例中，将对图5复合分组51进行turbo编码所生成的turbo块划分成4个子块，每个子 块调度在超帧的不同帧中。在各个不同帧中调度的子块的使用提供了时间分集，从而在 一些实施例中消除了 RS编码(这释放了用于发送额外的用户数据的容量)。图6图示了根据本申请的示例性实施例的通信系统的发送端。图6的发送端基 本上与图4的类似，但其使用对前面描述的扩展长度的turbo块进行编码的turbo编码器 61。以图5中的复合分组51为例，turbo编码器61接收复合分组的流，并对复合分组进 行turbo编码以生成各自对应的turbo块。图6示出了前面所述的实施例，其中，超帧构 造器42将每个turbo块(其长度为前面所述传统turbo分组的四倍)调度在超帧内各自对 应的帧中进行传输。将超帧传递给发送单元43以按照图4中的方式进行传输。图6A和6B图示了前面描述的示例性实施例，其中，每个turbo块分成4个子 块，每个子块在超帧的不同帧中调度。图6A中的交织器66从turbo编码器61接收turbo 块，例如根据图5中的复合分组51生成的turbo块510 (图6B)。在一些实施例中，交织 器66将每个turbo块划分成四个相等大小的子块，如图6B中所示，并对子块进行适当的 交织以使超帧构造器42将每个子块调度在超帧中相应的不同帧中。例如，如图6B中所示，可以将四个子块中的第一个调度给超帧的第一帧(帧1)，可以将四个子块中的第二 个调度给第二帧(帧2)，以此类推。这种在帧之间分配子块的特定方案在本申请中一般 地称为轮询(mund-robin)方案。举前面FLO传输超帧的例子，将图6B中发送的子块以 约0.25秒的间隔在时间上相互隔开。一些实施例通过将比特级别的交织应用到每个turbo块来获得另外的时间分集。 在该实施例中，图6A的交织器66对turbo块的比特进行适当的交织以使调度器42将turbo 块的相邻比特调度在不同的帧中。图7和8示出了根据本申请的示例性实施例的该比特 级别交织的结果。一些传统的系统(例如图1和2中示出的)支持1/5、1/3、1/2和2/3的turbo码 率，其中后三种码率是通过对1/5的码率进行打孔得到。在一个传统的1/3码率的turbo 码的例子中，turbo编码器的输出比特的顺序为Xtl，Y0, ο, Y，0；1, X1, Y1, ο, Y，工， ” X2' Y2, C Y，2, i，X3' Y3, C Y，3,1'其中X1是系统比特，Y1, Q是第一组成码的对 应的第一奇偶比特，Y’ L工是第二组成码的对应的第二奇偶比特。为了说明的目的，将与前面描述的每个超帧中四个帧的例子一起，使用1/3码 率的turbo码作为例子。在该示例性情形中，交织器66的一些实施例使用轮询的比特交 织方案来确定性地将turbo块的相邻比特分到不同的帧中。在轮询方案中，将turbo块的 第一个比特调度在第一帧(帧1)中，将第二个比特调度在第二帧(帧2)中，将第三个比 特调度在第三帧(帧3)中，将第四个比特调度在第四帧(帧4)中。然后，该过程返回， 以使得将第五比特调度在帧1中，以此类推。图7中示出了结果，其中例如，将turbo块 连续的相邻比特分配给超帧的各个不同帧。图8示出了针对码率为2/3的turbo码、每个 超帧中四个帧的情况使用轮询比特交织方案获得的结果的例子。图9示出了码率为1/2的turbo编码器生成的输出比特。从图9中可以看出，使 用轮询方案，一半的系统比特将被调度在帧1中，另一半的系统比特被调度在帧3中。该 现象实际上还出现在图8所示码率为2/3的码的实例中。然而，对于码率为1/2的码， 一些实施例每隔一个4比特组将单比特循环移位应用到turbo块中，其开始于第5 8比 特，接着是第13 16比特，以此类推。在实现轮询交织方案以前执行该循环比特移位。 图10示出了针对图9中的码率为1/2的码的例子使用循环比特移位所获得的结果，该例 子中每个超帧中四个帧并且采用了轮询比特交织。比特组1包含第5 8比特循环移位 后的版本(Y’ 3,循环至X2原本应出现的位置)，比特组3包含第13 16比特循环移位 后的版本(Y’ 7，！循环至X6原本应出现的位置)。图10显示采用循环比特移位，系统 比特有益地分布到了超帧的所有四个帧中，而不是被限制在帧1和3中。图6C图示了示例性实施例，其利用前面描述的循环比特移位。循环比特移位器 68从turbo编码器61接收每个turbo块，并生成对应的循环移位的块，其中，将选定的比 特组在它们之间以选定的量进行循环移位。将该循环移位块提供给交织器66，该交织器 66以前面描述的方式生成对应的比特交织块。比特交织块然后由超帧构造器42来处理。从图6-6C中可以理解的是，在各个实施例中，交织器66、循环比特移位器68 和超帧构造器42的各种组合进行协作以作为调度器，该调度器将turbo块的内容根据需要 进行调度，以由发送单元43来传输。图11图示了通信系统中使用的接收机端配置的示例性实施例，其中该通信系统具有例如图6中示出并描述的发送端配置。图11的接收机端基本上类似于图4中示出并 描述的接收机端，但其包括turbo解码器112，该turbo解码器112对从超帧解构造器46 接收到的扩展长度的turbo块进行解码。turbo解码器112生成复合分组的接收到的版本 (例如图5的复合分组51)，其由在图6的发送端处的turbo编码器61进行turbo编码。图IlA图示了支持交织技术的(例如前面针对图6A的交织器66所描述的)示 例性接收机端的实施例。在各个实施例中，图IlA的解交织器116从超帧解构造器46接 收turbo块，并执行与图6A的交织器66执行的交织操作互补的解交织操作。在各个实 施例中，解交织器116将其结果提供给图6的turbo解码器112或者图IlB中所示并在下 面描述的循环移位器118。图IlB图示了支持循环比特移位技术的(例如前面针对图6C的循环移位器68所 描述的)示例性接收机端的实施例。在各个实施例中，图IlB的循环移位器118接收解 交织器116的输出，并执行与图6C的循环移位器68所执行的循环移位操作互补的循环移 位操作。将循环移位器118生成的循环移位结果提供给turbo解码器112。如前面针对图9所描述的，如果实现采用轮询比特交织的码率为1/2的turbo 码，而不进行图6C中68处提供的循环移位，所有的系统比特将被限制在超帧的帧1和帧 3中。另外，如图9中所示，所有的奇偶比特在帧2和帧4中发送。通过仅使用帧2中 发送的奇偶比特并忽略帧4中发送的剩余的奇偶比特而在接收机端实现码率为2/3的turbo 解码，本申请的示例性实施例在与通信链路45相关联的信噪比(SNR)是可接受地高的情 形下利用了上述现象。由于忽略了帧4中包含的turbo块的一部分，接收机端不需要“苏 醒”以在帧4内接收它们，从而获得功率节省，这在接收机为便携式(例如，手持式)设 备时是重要的。图12图示了根据本申请的示例性实施例的该接收机端配置。如图12所示，选择器122向turbo解码器112 (同时参见图11)提供关于要使用 码率为1/2还是码率为2/3的turbo解码的指示。选择器122进行的选择由比较器121的 输出来控制，该比较器121对当前与通信链路45相关联的SNR和阈值TH进行比较。如 果SNR超过阈值TH，则比较器的输出使选择器122选择码率为2/3的turbo解码，从而 指示turbo解码器112使用码率为2/3的turbo解码，并忽略帧4的奇偶比特。如果SNR 不超过阈值TH或者码率为2/3的码其解码失败，则比较器的输出使选择器122通过将接 收到的信号采样包括在第四帧中来选择码率为1/2的turbo解码，从而指示turbo解码器 112正常地使用码率为1/2的turbo解码。本领域技术人员应当明白，信息和信号可以使用多种不同的技术和方法中的任 意一种来表示。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比 特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或者其任意 组合来表示。本领域技术人员还应当理解，结合本申请公开的实施例描述的各种示例性的逻 辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚 地表示硬件和软件之间的可交换性，上面对各种示例性的组件、框、模块、电路和步骤 均围绕其功能进行了总体描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特 定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应 用，以多种的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。用于执行本申请所述功能的通用处理器、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、分立门或者晶体管逻 辑、分立硬件组件或者其任意组合，可以实现或执行结合本申请公开的实施例所描述的 各种示例性的逻辑框图、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，该处理器也 可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可能实现为计算设 备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP 内核的结合，或者任何其它此种结构。结合本申请公开的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由 处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储 器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领 域已知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处 理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。或者，存储介质也可以 是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。ASIC可以位于用户终端 中。或者，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。为使本领域技术人员能够实现或者使用本发明，上面对公开的实施例进行了描 述。对于本领域技术人员来说，对这些实施例的各种修改都是显而易见的，并且本申请 定义的总体原理也可以在不脱离本发明的精神或保护范围的基础上适用于其它实施例。 因此，本发明并不限于本申请描述的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的 最广范围相一致。
权利要求
1.一种处理turbo编码数据块以在无线通信链路上传输的方法，包括对所述turbo编码数据块的多个部分进行调度，以在时间上相互隔开的、各自对应的 发送间隔期间进行传输；以及根据所述调度在所述各自对应的发送间隔期间发送所述多个部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发送间隔的长度相等。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述发送间隔在时间上相互的间隔相等。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发送间隔在时间上相互的间隔相等。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个部分中的每个部分包含多个比特。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个部分中的每个部分由单个比特组成。
7.根据权利要求6所述的方法，包括在所述调度以前对所述turbo编码块的比特进 行重新排序。
8.根据权利要求1所述的方法，包括在所述调度以前对所述turbo编码块的比特进行重新排序。
9.一种用于处理turbo编码数据块以在无线通信链路上传输的装置，包括调度器，其被配置为对所述turbo编码数据块的多个部分进行调度，以在时间上相互 隔开的、各自对应的发送间隔期间进行传输；以及发射机，其耦合到所述调度器并被配置为根据所述调度在所述各自对应的发送间隔 期间发送所述多个部分。
10.一种用于处理turbo编码数据块以在无线通信链路上传输的装置，包括用于对所述turbo编码数据块的多个部分进行调度以在时间上相互隔开的、各自对应 的发送间隔期间进行传输的模块；以及用于根据所述调度在所述各自对应的发送间隔期间发送所述多个部分的模块。
11.一种计算机程序产品，包括 计算机可读介质，其包括用于使至少一个数据处理器对所述turbo编码数据块的多个部分进行调度以在时间上 相互隔开的、各自对应的发送间隔期间进行传输的代码；以及用于使所述至少一个数据处理器实现根据所述调度在所述各自对应的发送间隔期间 发送所述多个部分的代码。
全文摘要
通过对turbo编码数据块的多个部分进行调度，以在时间上相互隔开的、各自对应的发送间隔期间进行传输，来对turbo编码数据块进行处理，从而在无线通信链路上进行传输。根据该调度在各自对应的发送间隔期间发送该块的多个部分。
文档编号H03M13/29GK102017429SQ200980114777
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月27日 优先权日2008年4月28日
发明者J·姜, R·克里希纳姆尔蒂, T·孙, T·田, 凌复云 申请人:高通股份有限公司