专利名称：Lte上行控制信息的统一编码方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种LTE上行控制信息的统一编码方法及系统，属于长期演进(Long Term Evolution, LTE)信道编码技术领域。
背景技术：
UE ^M ^ ^iJ] Min MM (Universal Mobile Telecommunications System, UMTS)的长期演进项目，是目前最具影响力的超3G(Bey0nd 3G，B3G)系统，能提供更高的数据速率、更低的延迟以及更大的系统容量和覆盖范围。LTE的上行链路采用了单载波频分多址(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA)作为物理层的基本传输技术。SC-FDMA将传输带宽分成多个并行的正交子载波，使用循环前缀(Cyclic Prefix, CP)来保持子载波在频率选择性信道中的正交性。根据持续时间的不同，CP可分为常规CP和扩展CP两种类型。基于SC-FDMA传输技术，LTE从时域和频域两个维度来定义上行传输资源从时域上来说，最大的单位是10 毫秒(ms)的无线帧，每个无线帧分成10个Ims的子帧，每个子帧又分成2个时隙(slot)， 每个时隙在常规CP下包含7个SC-FDMA符号，在扩展CP下只包含6个SC-FDMA符号；从频域上来说则以12个子载波为一个单元。LTE上行链路的时频结构可以用资源块(Resource Block, RB)来描述，一个RB是指1个时隙中的12个子载波，RB可以继续分割成资源粒子 (Resource Element, RE)，1个RE是一个SC-FDMA符号时间内的一个子载波。LTE上行链路的基本时频资源结构如图1所示。LTE的上行控制信息(Uplink Control Information, UCI)包括对下行数据包的 HARQ 应答(ACK/NACK)、信道质量指示(Channel Quality Indicator, CQI)和调度请求Scheduling Request, SR)，此外还包括用于下行链路传输的秩指示(Rank Indicator, RI)、预编码矩阵指示(Precoding Matrix Indicator, PMI)等与ΜΙΜΟ相关的反馈信息。UCI 主要在物理上行控制信道(Physical Uplink Control Channel,PUCCH)上传输。LTE采用了频率分集的方式传输PUCCH 第1个时隙在系统带宽边缘的一个RB内传送， 第2个时隙则在系统带宽相反边缘的另一个RB内传送，两个RB —起称为一个PUCCH域，如图2所示。根据传输的控制信息的种类，PUCCH分成7种格式格式1只传送SR ；格式Ia 传送1比特ACK/NACK ；格式Ib传送2比特ACK/NACK ；格式2只传送CQI (20个编码比特)； 格式加传送CQI和1比特ACK/NACK Q0+1个编码比特)；格式沘传送CQI和2比特ACK/ NACK (20+2个编码比特)。UCI 有时也会在物理上行共享信道(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH) 上传输。由于一个用户设备(User Equipment, UE)不能在同一个子帧内同时传输PUCCH和 PUSCH。因此，当一个子帧已用于传输PUSCH时，不能再利用PUCCH传输控制信息。此时， CQI、ACK/NACK等控制信息必须与数据复用后在PUSCH上传输。上行控制信息(UCI)包括CQI、HARQ应答、SR和RI等。HARQ应答从高层获得，包含1个或2个比特，每个肯定应答(ACK)编码成比特“1”，每个否定应答编码成比特“0”;SR和RI等也编码成1个或2个比特；CQI则需要编码成20或32个码字比特。UCI的CQI有三种格式，分别用于宽带报告、高层配置的子带报告和UE选择的子带报告。UE需先检测物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel,PDSCH)中的CQI后再报告给基站，因此不同的PDSCH传输模式下CQI的格式不同。每一种CQI格式均包含多个域，将各个域的比特宽度相加即得到CQI比特的数目。UCI在PUCCH上传输时采用一个00，A)分组码进行编码，在PUSCH中传输时则根据CQI比特的数目分别采用(32，0)分组码和咬尾卷积码(Tail-Biting Convolutional Code, TBCC)进行信道编码。可以看出，根据UCI传输的信道以及传输的比特数目，用户设备需要在三个编码方法之间进行选择，而不同的编码方案也对应不同的译码方案，所以基站接收机也需要选择相应的译码方案进行译码，系统的复杂度较高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种LTE上行控制信息的统一编码方法及系统，该方法用统一的编码方法代替O0，A)分组码、(32，0)分组码以及TBCC码，通过一个码率为1/5的基本TBCC的两级穿孔来代替原LTE三种信道编码，避免了用户端在多种编码方法之间的选择，基站端因此只需要TBCC译码方案，不需要选择，简化了系统的编/译码结构，并且其性能接近或好于LTE分组码，降低了译码复杂度，提高了系统的性能。本发明采取了如下技术方案一种LTE上行控制信息的统一编码方法，该方法通过一个码率为1/5的TBCC的两级穿孔来完成上行控制信息在不同长度下的信道编码，具体包括如下步骤第一级穿孔步骤，使用TBCC生成器对上行控制信息进行编码；所述使用生成器的个数按如下方法确定 对TBCC码进行编码时，使用的生成器为LTE卷积码的三个生成器；对分组码进行编码时， 当对00，Α)分组码进行编码时，TBCC码编码后的比特数为大于等于20的最小整数；当对 (32，0)分组码进行编码时，TBCC码编码后的比特数为大于等于32的最小整数，根据TBCC 码编码后的比特数的取值确定生成器的个数；第二级穿孔步骤，当对TBCC码进行第二级穿孔时，保留第一级穿孔步骤中所述的所有的TBCC码编码后的比特数；当对分组码进行第二级穿孔时，第一级穿孔步骤中所述编码比特的一部分需要删除，删除的比特数由下式确定 当TBCC码编码后的比特数大于20时，删除的比特数为TBCC码编码后的比特数减去20 ；当 TBCC码编码后的比特数大于32时，删除的比特数为TBCC码编码后的比特数减去32。一种LTE上行控制信息的统一编码系统，该系统通过一个码率为1/5的TBCC的两级穿孔来完成上行控制信息在不同长度下的信道编码，具体包括第一级穿孔模块，用于使用TBCC生成器对上行控制信息进行编码；所述使用生成器的个数按如下方法确定对 TBCC码进行编码时，使用的生成器为LTE卷积码的三个生成器；对分组码进行编码时，当对 (20, Α)分组码进行编码时，TBCC码编码后的比特数为大于等于20的最小整数；当对(32， 0)分组码进行编码时，TBCC码编码后的比特数为大于等于32的最小整数，根据TBCC码编码后的比特数的取值确定生成器的个数；第二级穿孔模块，用于当对TBCC码进行第二级穿孔时，保留第一级穿孔步骤中所述的所有的TBCC码编码后的比特数；当对分组码进行第二级穿孔时，第一级穿孔步骤中所述编码比特的一部分需要删除，删除的比特数由下式确定 当TBCC码编码后的比特数大于20时，删除的比特数为TBCC码编码后的比特数减去20 ；当TBCC码编码后的比特数大于32时，删除的比特数为TBCC码编码后的比特数减去32。相对于现有技术而言，本发明具有以下优点1)本发明提出的码率1/5基本TBCC中的三个生成器与LTE的TBCC相同，因此可以保持与LTE的后向兼容性。2)从性能方面来说，两级穿孔TBCC方案的误帧率(Frame Error Rate,FER)性能接近或好于LTE分组码，而且译码复杂度低得多。3)提出的两级穿孔TBCC方案可以用一种统一的方法对PUCCH和PUSCH上的UCI 进行编/译码，避免了用户端和基站端在多种编码和译码方法之间进行选择，简化了系统的编/译码结构。
图1为LTE上行链路的基本时频资源结构；图2为PUCCH上行控制结构；图3为LTE标准中的R = 1/3卷积码；图4为两级穿孔TBCC方案；图5 (a) 图5 (g)码长为20的两级穿孔TBCC和LTE分组码在UCI为7到13比特下的FER性能；图6 (a) 图6 (e)码长为32的两级穿孔TBCC和LTE分组码在UCI为7到11比特下的FER性能；图7码长为20的两级穿孔TBCC和分组码的译码复杂度比较图8码长为32的两级穿孔TBCC和分组码的译码复杂度比较图9为00，A)分组码的基序列；图10为(32，0)分组码的基序列；图11为两级穿孔TBCC在码长为20时的穿孔图样；图12为两级穿孔TBCC在码长为32时的穿孔图样；图13为归一化QPSK星座图；图14为码长为20的LTE分组码和两级穿孔TBCC在FER = 10-4时的性能；图15为码长为32的LTE分组码和两级穿孔TBCC在FER = 10-4时的性能。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。本发明提供了一种LTE上行控制信息的统一编码方法，该方法使用的码率为1/5 的基本TBCC的其中三个生成器与LTE的卷积码相同，以保证与LTE原编码方案兼容，具体包括两级穿孔步骤。第一级穿孔中，在码率为1/5的基本TBCC生成器中，选择几个或全部的生成器进行可变速率的TBCC编码。选择了与原LTE的卷积码相同的三个生成器时，与LTE 原TBCC编码一致；代替LTE原分组码时，根据UCI具体的比特数目，选择生成器的个数，从而到不同编码速率的TBCC，选择生成器的个数要满足不同情况下的UCI通过TBCC编码后得到的比特数为大于/等于20 (代替00，A)分组码时)或32 (代替(32，0)分组码时)的最小整数，尽量使得第二级删除码字的比特最少。第二级穿孔中，对第一级穿孔后输出的码字比特进行删除，得到原LTE规定的码字比特长度。代替LTE原TBCC码时，删除比特数目为零，代替LTE原分组码时，为了得到长度为20或32的码字，删除超出所需码长的比特，第二级穿孔中采用了两种方法第一种方法是对编码比特进行均勻穿孔；第二种方法是利用 LTE TBCC速率匹配(Rate Matching, RM)中的循环缓存器，从末尾开始删除最后一个生成器输出流中的比特，即循环删除。第一级和第二级穿孔中所使用的生成器和穿孔图样是通过搜索得到的，计算出所有可能的穿孔图样下的译码错误概率，选择使错误性能最好的穿孔图样。本发明通过一个码率为1/5的基本TBCC的两级穿孔来完成UCI在不同长度下的信道编码，码率为1/5的基本TBCC的其中三个生成器与LTE的卷积码相同，能够保持与LTE 的后向兼容性代替LTE原TBCC码时，在第一级穿孔中选择原LTE卷积码的三个生成器，第二级中不用删除码字；代替LTE原分组码时，在第一级穿孔中，根据UCI的比特数选择TBCC 生成器的个数，进行TBCC编码，在第二级穿孔中，删除第一级编码后多余的比特，得到码长为20或32的码字。TBCC码的接收机可以采用高效的(Wrap Around Viterbi Algorithm, WAVA)进行译码，复杂度比分组码的最大似然(Maximum Likelihood,ML)译码低得多，因此从性能和复杂度两方面获得了接近甚至好于LTE原编码方案的性能，且降低了系统的复杂度。因此，UCI在不同长度下都可采用如上两级穿孔TBCC方案统一进行编码，不需要在00， A)分组码、(32，0)分组码和率1/3TBCC之间进行选择。基站端也只需对TBCC码进行WAVA 译码，比原LTE分组码ML译码复杂度低得多。实施例下面结合附图对本发明的方法加以详细说明。1. LTE原编码方法UCI在PUCCH上传输时采用一个00，A)分组码进行编码。LTE的QO，A)分组码的码字是13个基序列的线性组合，这13个基序列记为(Mi- Mia, Miil2)，如图9所示。 编码前的码字比特记为E^a1, ει2，.. .，aA_i，编码得到的比特记为Ivb^b2. . .，Iv1，其中B = 20为码字比特数目，每个码字比特由下式计算得到
权利要求
1.一种LTE上行控制信息的统一编码方法，其特征在于，通过一个码率为1/5的TBCC 的两级穿孔来完成上行控制信息在不同长度下的信道编码，具体包括如下步骤第一级穿孔步骤，使用TBCC生成器对上行控制信息进行编码；所述使用生成器的个数按如下方法确定对TBCC码进行编码时，使用的生成器为LTE卷积码的三个生成器；对分组码进行编码时，分两种情况，当对00，A)分组码进行编码时，TBCC码编码后的比特数为大于等于20的最小整数，当对(32，0)分组码进行编码时，TBCC码编码后的比特数为大于等于32的最小整数，根据TBCC码编码后的比特数的取值确定生成器的个数；第二级穿孔步骤，当对TBCC码进行第二级穿孔时，保留第一级穿孔步骤中所述的所有的TBCC码编码后的比特数；当对分组码进行第二级穿孔时，第一级穿孔步骤中所述编码比特的一部分需要删除，删除的比特数由下式确定当TBCC码编码后的比特数大于20时，删除的比特数为TBCC码编码后的比特数减去20 ；当TBCC码编码后的比特数大于32时，删除的比特数为TBCC码编码后的比特数减去32。
2.—种LTE上行控制信息的统一编码系统，其特征在于，该系统通过一个码率为1/5的 TBCC的两级穿孔来完成上行控制信息在不同长度下的信道编码，具体包括第一级穿孔模块，用于使用TBCC生成器对上行控制信息进行编码；所述使用生成器的个数按如下方法确定对TBCC码进行编码时，使用的生成器为LTE卷积码的三个生成器； 对分组码进行编码时，当对O0，A)分组码进行编码时，TBCC码编码后的比特数为大于等于 20的最小整数；当对(32，0)分组码进行编码时，TBCC码编码后的比特数为大于等于32的最小整数，根据TBCC码编码后的比特数的取值确定生成器的个数；第二级穿孔模块，用于当对TBCC码进行第二级穿孔时，保留第一级穿孔步骤中所述的所有的TBCC码编码后的比特数；当对分组码进行第二级穿孔时，第一级穿孔步骤中所述编码比特的一部分需要删除，删除的比特数由下式确定当TBCC码编码后的比特数大于20 时，删除的比特数为TBCC码编码后的比特数减去20 ；当TBCC码编码后的比特数大于32时， 删除的比特数为TBCC码编码后的比特数减去32。
全文摘要
本发明公开了一种LTE上行控制信息的统一编码方法及系统，属于长期演进信道编码技术领域。该方法通过一个码率为1/5的基本TBCC的两级穿孔来完成UCI在不同长度下的信道编码。第一级选择生成器，第二级删除多余的码字比特代替LTE分组码时，可以根据UCI的大小，按照确定的穿孔图样来选择第一级所需要的生成器，以及第二级删除比特的个数和位置，得到码长为20或32的码字。代替LTE的TBCC码时，在第一级中选择原LTE的3个生成器即可，第二级不删除码字。本发明可以用一种统一的方法对PUCCH和PUSCH上的UCI进行编/译码，避免了用户端和基站端在多种编码和译码方法之间的选择，简化了系统的编/译码结构。
文档编号H04L1/00GK102299770SQ20111026366
公开日2011年12月28日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者张倩, 杨维, 樊婷婷, 许昌龙, 阳振华 申请人:北京交通大学