專利名稱：通信系統(tǒng)中收縮編碼碼元的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
一、發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信。尤其是涉及用于收縮編碼碼元，以在通信系統(tǒng)中提供改善的性能的方法和裝置。
二、相關(guān)技術(shù)描述在典型的數(shù)字通信系統(tǒng)中，在發(fā)射機單元處理、調(diào)制并調(diào)整數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生已調(diào)信號，然后將其發(fā)送到一個或多個接收機單元。例如，數(shù)據(jù)處理可以包括將數(shù)據(jù)格式化成某一幀格式，用某一編碼方案對該格式化數(shù)據(jù)進行編碼，以在接收機單元提供錯誤檢測和/或校正，收縮(如刪除)一些編碼碼元使其適合某一幀大小，將編碼數(shù)據(jù)信道化(如覆蓋)，并將信道化的數(shù)據(jù)擴展到系統(tǒng)帶寬上。一般由系統(tǒng)或?qū)嵤┑臉?biāo)準(zhǔn)定義數(shù)據(jù)處理。
在接收機單元，接收、調(diào)整、解調(diào)并數(shù)字化處理經(jīng)發(fā)送的信號，以恢復(fù)所發(fā)送的數(shù)據(jù)。在接收機單元的處理與在發(fā)射機單元執(zhí)行的處理是相反的，并可包括(例如)解擴展所接收的采樣、對解擴展的采樣去覆蓋、在收縮的碼元的位置插入“擦除”，以及解編編碼碼元以恢復(fù)所發(fā)送的數(shù)據(jù)。
數(shù)字通信系統(tǒng)一般使用卷積編碼或Turbo編碼，以在接收機單元提供糾錯能力。校正傳送錯誤的能力增強了數(shù)據(jù)傳送的可靠性。傳統(tǒng)上，使用對每個輸入數(shù)據(jù)比特產(chǎn)生某一數(shù)量的編碼碼元(如2、3或更多的編碼碼元)的某一多項式生成矩陣進行卷積和Turbo編碼。例如，1/2速率的編碼器對每個數(shù)據(jù)比特產(chǎn)生兩個編碼碼元。
多址通信系統(tǒng)一般以預(yù)定大小的幀或分組傳送數(shù)據(jù)，以允許在活動用戶之間對系統(tǒng)資源的有效共享。例如，一些通信系統(tǒng)支持是基本幀大小的數(shù)倍(如768·K，其中K＝1，2，……)的幀大小。為效率起見，一些通信系統(tǒng)還支持多個數(shù)據(jù)速率。根據(jù)若干因素，可向編碼器提供可變數(shù)量的數(shù)據(jù)比特(即X)，編碼器隨后產(chǎn)生對應(yīng)數(shù)量的編碼碼元(如2X)。
在某些情況下，產(chǎn)生的編碼碼元的數(shù)量不是精確地等于幀的容量。然后使用重復(fù)和收縮使產(chǎn)生的編碼碼元適合于某一大小的幀。例如，如果編碼碼元的數(shù)量小于幀的容量，則可按某一次數(shù)重復(fù)(即復(fù)制)一些或所有編碼碼元。相反或另外地，在碼元重復(fù)以后，如果編碼碼元的數(shù)量大于幀的容量，則刪除(即收縮)某些編碼碼元。
收縮編碼碼元的一種常規(guī)方法是系統(tǒng)地收縮每個第D個碼元，直到達(dá)到所需數(shù)量的碼元收縮為止。隨后不加修改地發(fā)送余下的碼元。在某些情況下，這種方法可以在整個幀上不均勻地收縮碼元，這導(dǎo)致在幀的一個部分收縮較多碼元，而在幀的一些其他部分收縮較少碼元或者不收縮碼元。當(dāng)不均勻收縮碼元時，可能損害性能。
如所能看到的那樣，能用于以提供改善的性能的方式收縮碼元的技術(shù)是非常希望的。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明提供用于收縮碼元的各種技術(shù)，以實現(xiàn)在整個幀上碼元收縮更均勻的分布，這能導(dǎo)致改善的系統(tǒng)性能。一般地，計算若干收縮間距，并使用計算的間距進行所要求的碼元收縮。可把收縮間距定義成碼元收縮的周期。通過適當(dāng)?shù)剡x擇收縮間距，并在適當(dāng)?shù)臅r間使用選定的間距，能達(dá)到所希望的收縮結(jié)果。
本發(fā)明的一個實施例提供了一種在通信系統(tǒng)中(如符合下面所識別的CDMA-2000，W-CDMA，或1XTREME標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng))收縮碼元的方法。按照此方法，對具有N個碼元的容量的幀接收到S個碼元，其中S大于N。從所接收的S個碼元中需要收縮P個碼元，使得未被收縮的碼元適合于該幀。然后根據(jù)所接收的S個碼元和P個碼元收縮，計算D1至DN的若干收縮間距。接著，對每個計算出的收縮間距，確定某一數(shù)量的碼元收縮。然后分別以D1至DN的收縮間距進行P1至PN個碼元收縮。對于碼元收縮的更均勻分布，可以選擇D1至DN間距中的每一個大于或等于最小收縮間距Dmin，把Dmin定義為； 其中 表示下限運算符。
在簡單的實現(xiàn)中，可根據(jù)S和P如下計算兩個收縮間距D1和D2 以及 然后可如下計算P1和P2P2＝S-P*D1，以及P1＝P-P2?？赏ㄟ^下列步驟實現(xiàn)碼元收縮(1)選擇使用收縮間距D1或D2，用于確定接著應(yīng)收縮哪個碼元，(2)根據(jù)選定的收縮間距，收縮下一碼元，以及(3)根據(jù)選定的收縮間距，使P1或P2減1。可以重復(fù)步驟(1)至(3)，直到實現(xiàn)所有P1和P2個碼元收縮為止?？蛇x擇收縮間距，使得把間距D1的P1個碼元收縮分布在間距D2的P2個碼元收縮之間。例如，若P1對P2的比值等于R，那么可這樣選擇收縮間距，使得平均來說對間距D2的每個碼元收縮，以間距D1進行R個碼元收縮。另外，能進行間距D1的P1個碼元收縮，繼之以間距D2的P2個碼元收縮。從而可使用此方法，來提供一組豐富的收縮間距D1和D2的模式，它能提供改善的性能。
可把上述對于兩個收縮間距的概念用于計算和使用N個收縮間距的一般情況?？梢黄疬M行以每個計算出的間距的碼元收縮，或用以其他間距的碼元收縮來分布。
在碼元收縮之前，可能已重復(fù)編碼碼元來產(chǎn)生所接收的S個碼元。例如，在CDMA-2000系統(tǒng)中，可以重復(fù)每個編碼碼元M次，M是大于或等于1的整數(shù)，并這樣選擇使得S大于或等于N。而且一般通過用某一編碼方案(如卷積或Turbo編碼)對若干數(shù)據(jù)比特進行編碼來產(chǎn)生所述編碼碼元。
本發(fā)明的另一個實施例提供一種在通信系統(tǒng)中解碼碼元的方法。按照該方法，一開始接收N個碼元。然后確定在S個碼元上已進行P個碼元收縮，以產(chǎn)生所接收的N個碼元。然后根據(jù)S和P計算若干收縮間距D1至DN，并且還分別確定間距D1至DN的P1至PN個碼元收縮。然后分別根據(jù)以間距D1至DN的P1至PN個碼元收縮導(dǎo)出的用于收縮S個碼元以產(chǎn)生所接收的N個碼元的收縮模式。然后根據(jù)所導(dǎo)出的收縮模式，在所接收的N個碼元之間插入P個擦除以產(chǎn)生S個恢復(fù)的碼元，然后用某一解碼方案對其解碼。再次，為了擦除/碼元收縮的更均勻分布，可以選擇間距D1至DN的每一個大于或等于上面定義的最小收縮間距Dmin。
本發(fā)明的又一個實施例提供了一種用于通信系統(tǒng)中的發(fā)送數(shù)據(jù)處理器。發(fā)送數(shù)據(jù)處理器包括耦合至碼元收縮元件的編碼器。編碼器接收并編碼數(shù)據(jù)比特，以產(chǎn)生編碼碼元。碼元收縮元件(1)對具有N個碼元容量的幀接收S個碼元，S大于N(2)從所接收的S個碼元中確定要收縮的P個碼元，使得余下未被收縮的碼元適合于該幀，(3)根據(jù)S和P計算D1至DN的收縮間距，(4)確定分別要以間距D1至DN進行的P1至PN個碼元收縮，(5)在所接收的S個碼元上，分別以收縮間距D1至DN進行P1至PN個碼元收縮?？砂汛a元收縮元件設(shè)計成實現(xiàn)上述各種特征(如在整個幀上分布P1和P2個收縮)。再次，可把D1至DN的收縮間距的每一個選成大于或等于上面定義的最小收縮間距Dmin。
發(fā)送數(shù)據(jù)處理器還可包括耦合至編碼器和碼元收縮元件的碼元重復(fù)元件。碼元重復(fù)元件接收來自編碼器的編碼碼元，并重復(fù)所接收的每個編碼碼元M次，以產(chǎn)生S個碼元，其中M是大于或等于1的整數(shù)。
本發(fā)明的又一個實施例提供一種用于通信系統(tǒng)中的接收機單元。接收機單元包括串聯(lián)耦合的一個接收機，一個解調(diào)器，和一個接收數(shù)據(jù)處理器。接收機接收并處理已調(diào)信號以對每個接收幀提供若干采樣。解調(diào)器處理這些采樣，以對每個接收的幀提供N個碼元。接收數(shù)據(jù)處理器(1)接收N個碼元，(2)確定已在S個碼元上進行P個碼元收縮以產(chǎn)生所接收的N個碼元，(3)根據(jù)S和P計算若干收縮間距D1至DN，(4)確定已分別以間距D1至DN進行的P1到至PN個碼元收縮，(5)導(dǎo)出用于收縮S個碼元以產(chǎn)生所接收的N個碼元的收縮模式(如根據(jù)D1至DN以及P1至PN)，(6)根據(jù)所導(dǎo)出的收縮模式在所接收的N個碼元之間插入P個擦除，以產(chǎn)生S個恢復(fù)的碼元，以及(7)用某一解碼方案對S個恢復(fù)的碼元進行解碼。
在本發(fā)明的一個方面中，提供一種用于在通信系統(tǒng)中收縮碼元的方法。該方法有利地包括接收要適合于具有N個碼元的容量的幀的若干碼元S，其中S大于N；從所接收的S個碼元中確定要收縮的若干碼元P，使得余下未被收縮的碼元適合于該幀；收縮一個碼元；以等于數(shù)S的次數(shù)對模S累加器值增加數(shù)P；以及每次減少模S累加器值時，收縮另一碼元。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供一種用于通信系統(tǒng)的發(fā)送數(shù)據(jù)處理器。發(fā)送數(shù)據(jù)處理器有利地包括操作上對多個數(shù)據(jù)比特編碼以產(chǎn)生多個編碼碼元的編碼器；以及操作上耦合至編碼器的碼元收縮元件，它操作接收要適合于具有N個碼元的容量的幀的若干碼元S，其中S大于N，從所接收的S個碼元中確定若干要收縮的碼元P，使得未收縮的碼元適合于該幀，收縮一個碼元，以等于數(shù)S的次數(shù)對模S累加器值增加數(shù)P，以及每次減少模S累加器值時，收縮另一碼元。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供一種用于通信系統(tǒng)的發(fā)送數(shù)據(jù)處理器。發(fā)送數(shù)據(jù)處理器有利地包括一個處理器；以及一個耦合至該處理器并包含一組由該處理器可執(zhí)行的指令的存儲媒體，這些指令用于接收要適合于具有N個碼元的容量的幀的若干碼元S，其中S大于N，從所接收的S個碼元中確定若干要收縮的碼元P，使得未收縮的碼元適合于該幀，收縮一個碼元，以等于數(shù)S的次數(shù)對模S累加器值增加數(shù)P，以及每次減少模S累加器值時，收縮另一碼元。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供一種用于在通信系統(tǒng)中收縮碼元的方法。該方法有利地包括下列步驟(a)接收要適合于具有N個碼元的容量的幀的若干碼元S，其中S大于N；(b)從所接收的S個碼元中確定若干要收縮的碼元P，使得未收縮的碼元適合于該幀；(c)如果累加器值大于或等于數(shù)S，則從累加器值中減去數(shù)S；(d)收縮一個碼元；(e)將累加器值增加數(shù)P；以及(h)以等于數(shù)S的次數(shù)重復(fù)步驟(c)-(e)。
下面描述了本發(fā)明的其它方面和實施例。
附圖簡述根據(jù)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的特點、性質(zhì)和優(yōu)點將變得更加明了。圖中以相同的參照字符標(biāo)識相應(yīng)的部分，其中

圖1是能實現(xiàn)本發(fā)明的通信系統(tǒng)的簡化框圖；圖2是能設(shè)計成實現(xiàn)本發(fā)明的一些實施例的發(fā)送數(shù)據(jù)處理器的框圖3A是在CDMA-2000標(biāo)準(zhǔn)中描述的傳統(tǒng)的碼元收縮技術(shù)的流程圖；圖3B和3C是示出使用在圖3A中描述的傳統(tǒng)碼元收縮技術(shù)的兩個簡單的收縮例子的圖；圖4A是本發(fā)明的碼元收縮技術(shù)的實施例的流程圖；圖4B是示出使用圖4A中描述的碼元收縮技術(shù)的收縮例子的圖；圖5A是本發(fā)明的另一碼元收縮技術(shù)的實施例的流程圖。
圖5B示出使用在圖5A中描述的碼元收縮技術(shù)的收縮例子的圖；以及圖6示出用傳統(tǒng)收縮技術(shù)對照本發(fā)明的收縮技術(shù)得到的性能的曲線；圖7是收縮碼元的備擇方法的流程圖。
特定實施例的詳細(xì)描述圖1中可以實現(xiàn)本發(fā)明的通信系統(tǒng)100的實施例的簡化框圖。在發(fā)射機單元110，從數(shù)據(jù)源112一般以幀或分組的方式將通信量數(shù)據(jù)發(fā)送到發(fā)送(TX)數(shù)據(jù)處理器114，后者按照某一特定的處理方案對數(shù)據(jù)進行格式化，編碼，和交錯(即重排序)。TX數(shù)據(jù)處理器114一般進一步處理信號并控制數(shù)據(jù)(如導(dǎo)頻和功率控制數(shù)據(jù))。然后調(diào)制器(MOD)116接收，信道化(即覆蓋)，以及擴展經(jīng)處理的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生碼元，隨后把后者轉(zhuǎn)換成模擬信號。發(fā)射機(TMTR)118對模擬信號進行濾波，正交調(diào)制，放大以及上變頻，以產(chǎn)生已調(diào)信號，然后經(jīng)天線120發(fā)送到一個或多個接收機單元。
在接收機單元130，天線132接收所發(fā)送的信號，并將其提供給接收機(RCVR)134。在接收機134中，對所接收的信號進行放大、濾波、下變頻，正交解調(diào)以及數(shù)字化，以提供數(shù)據(jù)采樣。由解調(diào)器(DEMOD)136對采樣進行解擴展，去覆蓋并解調(diào)以產(chǎn)生解調(diào)碼元。然后接收(RX)數(shù)據(jù)處理器138對該解調(diào)的碼元進行重排序和解碼，以恢復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)。由解調(diào)器136和RX數(shù)據(jù)處理器138進行的處理是與發(fā)射機單元110處進行的處理相反的。然后把恢復(fù)的數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)宿140。
上述信號處理支持話音、視頻、分組數(shù)據(jù)、消息傳遞和其他類型通信的單向傳送。雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)支持雙向數(shù)據(jù)傳送。然而為了簡單起見，在圖1中未示出另一方向的信號處理。
通信系統(tǒng)100可以是碼分多址(CDMA)系統(tǒng)，時分多址(TDMA)通信系統(tǒng)(如GSM系統(tǒng))，頻分多址(FDMA)通信系統(tǒng)，或支持陸地鏈路上的用戶之間的話音和數(shù)據(jù)通信的其它多址通信系統(tǒng)。
在題為“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USINGSATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS“的美國專利號4,901,307，以及題為“SYSTEM AND METHOD FOR GENERATION WAVEFORMS IN A CDMA CELLULARTELEPHONE SYSTEM”的美國專利號5,105,459中揭示了在多址通信系統(tǒng)中CDMA技術(shù)的使用。在1997年11月3日申請的題為“METHOD AND APPARATUS FOR HIGHRATE PACKET DATA TRANSMISSION”的美國專利申請序列號08/963,386中揭示了另一詳細(xì)的CDMA系統(tǒng)(下文中稱為HDR系統(tǒng))。這些專利與專利申請都被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的代理人，并通過引用而結(jié)合于此。
一般把CDMA系統(tǒng)設(shè)計成符合一個或多個標(biāo)準(zhǔn)，如“TIA/EIA/IS-95-AMobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-ModeWideband Spread Spectrum Cellular System”(下文把它稱為IS-95-A標(biāo)準(zhǔn))，“TIA/EIA/IS-98 Recommended Minimum Standard for Dual-Mode WidebandSpread Spectrum Cellular Mobile Station”(下文把它稱為IS-98標(biāo)準(zhǔn))，由名為“3rd Generation Partnership Project”(3GPP)的協(xié)會提供并收錄于一組包括文檔號3G TS 25.211、3G TS 25.212、3G TS 25.213以及3G TS 25.214的文檔中的標(biāo)準(zhǔn)(下文稱之為W-CDMA標(biāo)準(zhǔn))，以及“TR-45.4 Physical LayerStandard for cdma2000 Spread Spectrum Systems”(下面稱之為CDMA-2000標(biāo)準(zhǔn))。繼續(xù)提出并采用新的CDMA標(biāo)準(zhǔn)。通過引用而把這些CDMA標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合于此。
圖2是可設(shè)計成實現(xiàn)本發(fā)明一些實施例的TX數(shù)據(jù)處理器114的實施例的框圖。由幀格式化器212接收通信量數(shù)據(jù)(通常以幀或分組方式)，前者以某一方式格式化每個接收幀。例如，幀格式化器212能在每個數(shù)據(jù)幀上進行循環(huán)冗余校驗(CRC)編碼，并將CRC比特附加在幀上。幀格式化器212一般還添加若干碼尾(code-tail)比特到每個幀的末端。碼尾比特一般具有0值，并用于在已編碼幀之后把隨后的編碼器設(shè)置到已知狀態(tài)(如全0)。幀格式化器212還能執(zhí)行其他幀格式化功能。
然后把格式化的幀提供給編碼器214，后者用某一編碼方案編碼每個幀，以產(chǎn)生編碼碼元的對應(yīng)幀。例如，編碼器214可進行數(shù)據(jù)幀的卷積或Turbo編碼。所使用的某一編碼方案取決于所實現(xiàn)的某一特定系統(tǒng)或標(biāo)準(zhǔn)，并可以是可選的(如不同類型的編碼方案可以用于不同類型的服務(wù))。在上述的標(biāo)準(zhǔn)文檔中詳細(xì)描述了用于CDMA-2000和W-CDMA系統(tǒng)的編碼方案。
然后把經(jīng)編碼的幀提供給碼元重復(fù)器216。根據(jù)為某一幀產(chǎn)生的編碼碼元的數(shù)量和幀的容量，可以重復(fù)零個或更多碼元。例如，按照CDMA-2000標(biāo)準(zhǔn)，以整數(shù)次數(shù)重復(fù)某一幀中的每個碼元(即M＝1，2，3等)，這樣選擇整數(shù)M使得重復(fù)后的碼元數(shù)最低限度地超過幀的容量。因此，如果由編碼器為某一幀產(chǎn)生L個編碼碼元，且該幀具有N個碼元的容量(其中N≥L)，那么重復(fù)該幀中的每個碼元M次，其中按 計算M。符號 表示上限運算符，它提供下一較大整數(shù)。例如若N/L＝5.2，則 在許多情況中，重復(fù)后的編碼碼元數(shù)量不等于幀大小(即編碼碼元的數(shù)量超過幀的容量)。當(dāng)發(fā)生的這種情況時，刪除(即收縮)一些編碼碼元，使得最終的編碼碼元數(shù)與幀的容量相匹配。下面進一步詳述了碼元重復(fù)和收縮。
然后把收縮后的幀提供給交錯器220。一般以某一寫順序(如順序地)把每幀的編碼碼元寫入交錯器220，并且在存儲了整個幀之后，以一般不同于所述寫順序的某一讀順序取回編碼碼元，以實現(xiàn)碼元的重排序。再次，一般由所實現(xiàn)的某一系統(tǒng)或標(biāo)準(zhǔn)定義交錯方案。
圖3A是在CDMA-2000標(biāo)準(zhǔn)中描述的常規(guī)碼元收縮技術(shù)的流程圖。一開始在步驟312確定所產(chǎn)生的編碼碼元數(shù)S和對某一幀所要求的收縮數(shù)P。參考圖2，由碼元重復(fù)器216對某一幀產(chǎn)生S個編碼碼元。如果該幀具有N個碼元的容量且S≥N，那么收縮P個碼元，其中P＝S-N。如果P等于0，那么不要求收縮。否則在步驟314根據(jù)所確定的碼元數(shù)S和收縮數(shù)P，計算收縮間距D。收縮間距是兩個連續(xù)收縮碼元之間的碼元數(shù)加1，其中第一個收縮發(fā)生在幀中的第D個碼元處。例如，如果D＝3，則在下一個收縮之前將會有兩個未收縮的碼元。按照CDMA-2000標(biāo)準(zhǔn)，如下計算收縮間距D 等式(1)其中符號 表示下限運算符，它提供下一個較低的整數(shù)。例如如果S/P＝5.2，則 然后使用計算出的間距D收縮幀中的碼元。為進行碼元收縮，在步驟316處，從第一個碼元開始計數(shù)幀中的碼元，并收縮第D個碼元。在收縮一碼元以后，在步驟318使所要求的收縮數(shù)P減1。然后在步驟320作出關(guān)于是否已收縮所有P個碼元的判定。通過簡單地校驗是否P＝0可作出此判定。如果已收縮所有P個碼元，則過程終止。否則，過程返回到步驟316，再次根據(jù)先前計算出的間距D收縮另一碼元。
圖3A中描述的常規(guī)碼元收縮技術(shù)可根據(jù)某一S和P的值，提供各種收縮結(jié)果。具體說來，對于一些S和P值，可把收縮碼元均勻分布在整個幀上，或者對一些S和P值，可以把收縮碼元集中在幀的一個部分中?？赏ㄟ^下面的簡單例子來說明這些各種收縮結(jié)果。
圖3B是說明使用圖3A中描述的常規(guī)碼元收縮技術(shù)的簡單例子的圖。在該具體例子中，產(chǎn)生30個碼元(即S＝30)但(對此例)只能使20的碼元適合于一幀內(nèi)(即N＝20)。從而需要收縮10個碼元(即P＝S-N＝30-20＝10)。使用等式(1)，把收縮間距計算成3。如圖3B所示，收縮掉每第3個碼元，如用帶有X的框所表示的那樣。在此具體例子中，在整個幀上均勻分布收縮碼元。
圖3C說明使用常規(guī)碼元收縮技術(shù)的另一簡單例子，但具有不同的S和P值。在此具體例子中，產(chǎn)生31個碼元(即S＝31)，可使20個碼元適合于一幀(即N＝20)。從而需收縮11個碼元(即P＝11)。使用等式(1)，可把收縮間距計算為2。如圖3C所示，收縮掉每第2個碼元，如用帶有X的框所表示的那樣，直到收縮了所有11個碼元為止。在收縮了第11個碼元之后，不加修改地傳送余下的碼元。如此具體例子所示，收縮的碼元集中在幀的前面部分，而幀的后面部分保持不變。收縮碼元不均勻分布是由于用高收縮率收縮碼元(即短的收縮間距D)而產(chǎn)生的。
圖3B和圖3C說明了使用常規(guī)收縮技術(shù)獲得的各種收縮結(jié)果。收縮模式從圖3B的均勻分布變化到圖3C中的不均勻分布，這是簡單地將編碼碼元數(shù)S增加1的結(jié)果。因此，常規(guī)收縮技術(shù)具有“臨界”點，在此點中，因為離散下限運算符 當(dāng)S增加1時收縮間距D改變一個完整的單元。
在圖3C中收縮碼元的不均勻分布能導(dǎo)致在接收機單元的性能降低。碼元的刪除等價于把對于該碼元的發(fā)射功率降到0。對卷積編碼的數(shù)據(jù)，在接收機單元使用Viterbi解碼器來解編碼碼元。如果把錯誤接收的編碼碼元更均勻地擴展在整個幀上，則Viterbi解碼器提供改善的性能(即較佳的糾錯能力)。通過在幀的一部分收縮較多碼元，Viterbi解碼器可能不能校正幀該部分中的碼元錯誤，并且可聲明整個幀是擦除的(即錯誤地接收)。
圖4A是本發(fā)明的碼元收縮技術(shù)的實施例的流程圖。一開始，在步驟412確定產(chǎn)生的編碼碼元數(shù)S和對某一幀所要求的收縮數(shù)P。如果該幀具有N個碼元的容量且S≥N，則收縮P個碼元，其中P＝S-N。如果P等于0，則不要求收縮。否則，在步驟414根據(jù)所確定的碼元數(shù)S和收縮數(shù)P計算收縮間距D?？墒褂玫仁?1)來計算收縮間距D。
然后使用計算出的間距D收縮幀中的碼元。為進行碼元收縮，在步驟416處，從第一碼元開始計數(shù)幀中的碼元，并收縮第D個碼元。在收縮一個碼元之后，在步驟418確定余下碼元數(shù)(即Sn+1＝Sn-D)并且使所要求的收縮數(shù)P減1(即Pn+1＝Pn-1)。然后在步驟420作出關(guān)于是否已收縮所有P個碼元的判定。再次，可通過簡單地校驗是否P＝0而作出該判定。如果已收縮所有P個碼元，則過程結(jié)束。否則，過程返回到步驟414，并根據(jù)更新的S和P的值重新計算收縮間距D。在步驟416碼元從那里向前計數(shù)，并且收縮第D個碼元。然后此過程繼續(xù)，直到收縮了所有P個碼元為止。
圖4A中示出的碼元收縮技術(shù)在每次收縮后“實時地”重新計算收縮率(即收縮間距D)。根據(jù)剩下的碼元數(shù)和仍將進行的收縮數(shù)，計算新的“收縮間距”(即到下一次收縮的碼元數(shù))。每次計算產(chǎn)生新的收縮間距D，試圖均勻地分布余下的碼元收縮。
為了更清楚的理解，可把圖4A中描述的收縮技術(shù)應(yīng)用于圖3B示出的例子中，其中產(chǎn)生31個編碼碼元(即L＝31)且?guī)哂?0個碼元的容量(即N＝20)。再次，要求11個碼元收縮。表1列出對每次收縮(即每次通過圖4A中示出的循環(huán))的參數(shù)S、P和D。
表1 圖4B示出表1中描述的收縮例子的結(jié)果的圖。對前兩次收縮，把間距計算為2(即D＝2)。在第二次碼元收縮之后，用間距3(即D＝3)收縮余下的碼元。當(dāng)把圖4B中示出的收縮模式與圖3C中示出的收縮模式比較，可以看到，本發(fā)明的碼元收縮技術(shù)提供收縮碼元的均勻得多的分布。
圖5A是本發(fā)明的另一碼元收縮技術(shù)的實施例的流程圖。一開始，在步驟512確定產(chǎn)生的編碼碼元數(shù)S和對某一幀所要求的收縮數(shù)P。再次，如果該幀仍具有N個碼元的容量且如果S≥N，那么收縮P個碼元，其中P＝S-N。如果P等于0，那么不要求收縮。否則，在步驟514處根據(jù)所確定的碼元數(shù)S和收縮數(shù)P計算兩個收縮間距D1和D2。
對每個整數(shù)S和P，下面的等式是正確的等式(2)根據(jù)等式(2)，可如下計算兩個收縮間距D1和D2 以及 等式(3) 等式(4)從等式(3)和(4)中，能用一次除法運算計算出D1，而可按D1+1計算D2。然而，還能為D1和D2選擇其他值，它們在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，可把D1選擇成等于 可把D2選擇成 然后在步驟516處，使用收縮間距D1計算收縮數(shù)P1，使用收縮間距D2計算收縮數(shù)P2。可如下計算收縮數(shù)P1和P2P2＝S-P*D1，以及等式(5)P1＝P-P2等式(6)收縮間距D1和D2以及收縮P1和P2由下式聯(lián)系S＝P1·D1+P2·D2等式(7)一旦計算了收縮間距D1和D2以及收縮數(shù)P1和P2，在步驟518選擇所計算的收縮間距之一。如下所述，可使用各種方法來選擇D1或D2。然后使用選擇的收縮間距收縮幀中的一個碼元。為進行碼元收縮，再次從幀中第一個碼元或最后收縮的碼元開始計數(shù)幀中的碼元，且在步驟520收縮第D1個或第D2個碼元。在收縮了一個碼元之后，在步驟522處，根據(jù)已選擇了哪個收縮間距，將所要求的收縮數(shù)P1或P2減1。具體說來，如果選擇D1，則使P1減1，而如果選擇D2，則使P2減1。
然后在步驟524作出關(guān)于是否已收縮所有P1和P2個碼元的判定?？赏ㄟ^簡單地較驗是否P1＝0和P2＝0作出該判斷。如果已收縮了所有P1和P2個碼元，則過程結(jié)束。否則，過程返回到步驟518，并且選擇收縮間距之一。然后過程繼續(xù)，直到收縮了所有P1和P2個碼元為止。
為了更好的理解，可把圖5A中描述的收縮技術(shù)應(yīng)用于上述的具體例子中，其中產(chǎn)生31個碼元(即S＝31)，可把20個碼元適合于一幀(即N＝20)，而需要收縮11個碼元(即P＝11)。使用等式(3)和(4)，能分別如下計算收縮間距D1和D2 以及 使用等式(5)和(6)，可分別如下計算以間距D2和D1的收縮數(shù) 以及P1＝11-9＝2。從而，以間距2進行兩次收縮，而以間距3進行9次收縮。
如上所述，可使用各種方法來選擇哪一個收縮間距(D1或D2)用于下一次收縮。在一個實施例中，選擇收縮間距之一(如D1)并使用相應(yīng)的次數(shù)(如P1)，隨后選擇另一收縮間距(如D2)并用于余下的收縮。對于上述例子，以間距2(D1)進行2次收縮(P1)，繼之以間距3(D2)進行9次收縮。
在另一個實施例中，可交替地選擇收縮間距D1和D2，并一直用到實現(xiàn)以一個間距的所有收縮為止。然后使用另一個間距進行余下的收縮。對于上述例子，可使用間距2，3，2，3，3，3等等進行收縮。
在又一個實施例中，把間距D1的P1次收縮近似地分布在間距D2的P2次收縮之間。例如，如果P1對P2的比值是R，那么對于每個使用間距D2的收縮，使用間距D1進行R次收縮。對于上述例子，使用間距2進行2次收縮，使用間距3進行9次收縮。從而，對每個間距2的收縮，使用間距3進行4或5次收縮。
在又一個實施例中，可使用加權(quán)算法把間距D1的P1次收縮分布在間距D2的P2次收縮之間。假設(shè)中間值F＝P1*N2-P2*N1，其中N1和N2是增量計數(shù)器，指出在一次迭代循環(huán)上的收縮數(shù)。選擇N1和N2的最大值，使得把收縮間距P1和P2分布在幀中。在每幀的起點和每次收縮之后，且當(dāng)N1+N2＜P時，選擇間距D2，并且如果F＜0，則使N2增加1，否則選擇間距D1且使N1增加1。
在又一個實施例中，把碼元收縮(近似地)均勻地分布在整個幀上。在此實施例的一個具體實現(xiàn)中，可使用“折返循環(huán)”(Warp-around)累加器存儲一個值，隨后使用該值來對下一次收縮選擇收縮間距。把該累加器設(shè)計成存儲0到B之間的值，其中B一般是2的幕(如256、512、1024或一些其他值)。還可以把B選成大于或等于幀的大小(即B≥N)。一開始，確定收縮P1和P2中較小值。然后按P1或P2的較小值與P1或P2的較大值的比值乘以值B來計算累加值A(chǔ)。例如，如果P1＝2，P2＝9且B＝1024，那么A＝(P1/P2)·B＝(2/9)·1024≌227。此后，每次收縮之前，把累加值A(chǔ)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以后折返循環(huán)，那么對下一次碼元收縮選擇對應(yīng)于P1或P2的較小值的收縮間距。
對上述例子，可分別在第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11次碼元收縮前把累加器中的值計算成227、454、681、908、111、338、565、792、1019、222和449。對于第5和第10次碼元收縮選擇收縮間距D1，因為累加器已折返循環(huán)并分別具有值111和222。通過用非零值初始化累加器，以間距2的第一次收縮可以是不同的。例如，如果把累加器初始化成值512，那么以間距2進行第3和第7次收縮，而以間距3進行余下的收縮。
對于圖5A中示出的實施例，計算開銷保持較低。具體說來，在步驟514只執(zhí)行一次除法運算來計算收縮間距D1和D2，這是與關(guān)于圖3A中示出的傳統(tǒng)收縮技術(shù)相同數(shù)量的除法運算。從而，圖5A中示出的實施例以等價的計算開銷提供了改善的性能。
圖5B是示出使用圖5A中的碼元收縮技術(shù)的上述收縮例子的結(jié)果的圖。在此圖中，使用間距2進行第1和第6次收縮，而使用間距3進行其他收縮。還能以各種其它方式分布間距D1和D2的收縮，上面已敘述了其中一些。
可圖5A中描述的本發(fā)明的碼元收縮技術(shù)能推廣到涵蓋N個收縮間距的情況?？筛鶕?jù)S和P(并可能是其他參數(shù))計算D1至DN的N個收縮間距，并它們用于收縮S個編碼碼元。為了改善的收縮結(jié)果(如碼元收縮的更均勻分布)，可選擇D1至DN的每個間距大于或等于如下定義的最小收縮間距Dmin 等式(8)然而，可以進行上述條件的偏離，且也落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
對于N個收縮間距，然后確定以D1至DN的每個收縮間距要進行的碼元收縮數(shù)，這樣選擇分別D1至DN的間距P1至PN次碼元收縮，使得滿足下列條件P=Σx=1NPx,]]>以及等式(9)S=Σx=1NPx·Dx]]>等式(10)然后分別D1至DN的間距進行P1至PN次碼元收縮。
如上所述，在接收機單元進行相反的處理，以考慮在發(fā)射機單元進行的碼元收縮。具體說來，在已收縮的碼元位置插入擦除(即“未定”)。在后續(xù)的解碼過程中給予所述擦除適當(dāng)?shù)臋?quán)重。
在解碼之前對某一幀接收N個編碼碼元。隨后確定為了產(chǎn)生所接收的N個碼元而已在S個編碼碼元之間進行的碼元收縮數(shù)P。然后根據(jù)S和P計算若干收縮間距D1至DN。還確定分別以間距D1至DN進行的P1至PN個碼元收縮。然后分別根據(jù)以間距D1至DN的P1至PN個碼元收縮導(dǎo)出用于收縮S個碼元以產(chǎn)生所接收的N個碼元的收縮模式。然后根據(jù)導(dǎo)出的收縮模式在所接收的N個碼元之間插入P個擦除，以產(chǎn)生S個復(fù)原的碼元，然后用某一解碼方法對其解碼。再次，對于擦除/碼元收縮的更均勻分布，可以選擇D1至DN的每個間距大于或等于上面定義的最小收縮間距Dmin。
如一簡單的例子，對于以間距D1進行P1次碼元收縮，繼之以間距D2的P2次碼元收縮的實施例，接收機單元在所接收的每個第D1個碼元后插入一個擦除(共計P1個)，隨后在所接收的每個第D2個碼元后插入一個擦除(共計P2個)。然后用與在發(fā)射機單元使用的編碼方案相反的某一解碼方案對S個恢復(fù)的碼元解碼。
圖6示出用圖3A中描述的常規(guī)收縮技術(shù)對照本發(fā)明的收縮技術(shù)而得到的性能圖表。性能結(jié)果是對于CDMA-2000系統(tǒng)中的前向鏈路的(即從基站到用戶終端)。水平軸表示每一幀的數(shù)據(jù)和CRC比特數(shù)。對于CDMA-2000系統(tǒng)，可使用各種大小的幀，幀的大上是基本幀大小的整數(shù)倍(如可用的幀大小是768·K，其中K＝1，2，……)。垂直軸表示對于1％的幀差錯率的平均每比特所要求的能量對總噪聲加干擾的比Eb/(No+Ioc)。
圖6中用虛線610示出對于常規(guī)收縮技術(shù)的模擬結(jié)果。此結(jié)果以近似周期的間隔指示出一些峰值，例如，在接近300，600，1200和2400比特處觀察到峰值。這些峰值是由于常規(guī)收縮技術(shù)產(chǎn)生的不均勻碼元收縮引起的。峰值表示為維持相同的1％的FER而對每比特較高的平均能量Eb的需要。
圖6中用實線612示出本發(fā)明的收縮技術(shù)的模擬結(jié)果。此結(jié)果指示出在一些峰值處性能的改善。尤其是分別在300和600比特處觀察到大約0.5dB和1.0dB的改善。
在一個實施例中，可以不使用碼元收縮數(shù)P1和P2或收縮間距D1和D2來進行收縮。把一累加器配置成，每次增加大小P，在增加到大于或等于S的值后，折返循環(huán)，其中P是所希望的碼元收縮數(shù)，S是所接收的碼元的總數(shù)，而N是幀的碼元容量(即在收縮后余留的碼元數(shù))。因此，該累加器是模S累加器。有利地把碼元下標(biāo)初始化到1。每當(dāng)使累加器增加P時使碼元下標(biāo)增加1，直到碼元下標(biāo)達(dá)到值S為止。過程最好從一次收縮開始。每當(dāng)累加器折返循環(huán)時，就進行了一次收縮。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易理解到，不需要以一次收縮來啟動所述過程。此外，雖然有利地把累加器初始化到S，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，可以把累加器初始化到任何值，諸如(例如)0。而且，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，可以反向運行所述過程，使得一開始把碼元下標(biāo)設(shè)成S，每當(dāng)使累加器增加P時減1，直到碼元下標(biāo)達(dá)到1為止。
在剛才描述的實施例的例子中，接收到10個碼元而幀容量只有7個碼元，所以必須收縮3個碼元。因而P是3，N是7而S是10。下面表2中示出了累加器和碼元下標(biāo)的值。
表2
在圖7中說明了根據(jù)剛才描述的實施例的算法步驟的流程圖。在步驟700中，把表示為ACC_VALUE(累加器值)的字段初始化到值S，而把表示為SYMBOL_IDX(碼元索引)的字段初始到1。在其他實施例中把ACC_VALUE初始化到不同于S的值，諸如(例如)0?？刂屏魅缓筮M行到步驟702。在步驟702中，把ACC_VALUE與數(shù)S比較。如果ACC_VALUE大于或等于S，則控制流進行到步驟704。另一方面，如果ACC_VALUE不大于或等于S，則控制流進行到步驟706。在步驟704中，使ACC_VALUE遞減S(即把ACC_VALUE設(shè)成等于ACC_VALUE和S的差)?？刂屏魅缓筮M行到步驟708。在步驟708中，收縮對應(yīng)于SYMBOL_IDX的值的一碼元?？刂屏魅缓筮M行到步驟706。在步驟706中，使ACC_VALUE增加P(即把ACC_VALUE設(shè)成等于ACC_VALUE與P的和)?？刂屏魅缓筮M行到步驟710。在步驟710中，使SYMBOL_IDX加1(即SYMBOL_IDX設(shè)成等于SYMBOL_IDX與1的和)?？刂屏魅缓筮M行到步驟714。在步驟714中，把SYMBOL_IDX與值S比較。如果SYMBOL_IDX大于S，則控制流進行到步驟712，在那里過程停止。另一方面，如果SYMBOL_IDX不大于S，則控制流返回到步驟702，并且過程繼續(xù)。在其它實施例中，把SYMBOL_IDX初始化到值S，并且當(dāng)SYMBOL_IDX降到1時算法終止。
在另一個實施例中，S和P具有公分母M，在圖7的流程圖中對于字段ACC_VALUE(但不是SYMBOL_IDX字段中)，可以用值S/M代替值S，用值P/M代替值P。因此，把ACC_VALUE字段初始化到S/M且模S/M寄存器用于累加器。使累加器每次增量增加P/M。每當(dāng)累加器值超過S/M，執(zhí)行模S/M運算，并進行碼元收縮。
為清楚起見，尤其對CDMA-2000系統(tǒng)的前向鏈路具體地描述了本發(fā)明的一些方面。然而，本發(fā)明也能用于使用相同、相似或不同收縮方案的其他通信系統(tǒng)中。例如，本發(fā)明能用于在W-CDMA系統(tǒng)和其他CDMA系統(tǒng)中進行收縮。而且，本發(fā)明的碼元收縮技術(shù)也能用于反向鏈路上(即從用戶終端到基站)。可以把本發(fā)明的收縮技術(shù)修改成更適合于具體系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)，在其中使用所述本發(fā)明的收縮技術(shù)。
可用各種方式實現(xiàn)本發(fā)明的碼元收縮技術(shù)。例如，可在一個或多個專用集成電路(ASIC)，數(shù)字信號處理器(DSP)，可編程邏輯器件(PLD)，控制器，微控制器，微處理器，設(shè)計成執(zhí)行這里所述的功能的其他電子單元，或它們的組合的范圍內(nèi)的硬件中實現(xiàn)所述收縮技術(shù)。另外，可在處理器或控制器上執(zhí)行的軟件或固件中實現(xiàn)本發(fā)明的收縮技術(shù)。還可在硬件和軟件的組合中實現(xiàn)本發(fā)明的收縮技術(shù)。
提供了較佳實施例的上述描述，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能制造或使用本發(fā)明。對這些實施例的各種修改對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是顯而易見的，并且這里定義的一般原則能應(yīng)用于其他實施例而不使用創(chuàng)造能力。因此不打算把本發(fā)明限于這里示出的實施例，而是符合與這里揭示的原則以及新穎特點一致的最寬泛的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在通信系統(tǒng)中收縮碼元的方法，其特征在于該方法包括(a)接收要適合于一幀的若干碼元S，該幀具有N個碼元的容量，其中S大于N；(b)確定要從所接收的S個碼元中收縮掉的碼元數(shù)P，使得余下的未收縮的碼元適合于該幀；(c)如果累加器值大于或等于數(shù)S，則從該累加器值中減去數(shù)S；(d)收縮一個碼元；(e)使累加器值增加數(shù)P；以及(f)以等于數(shù)S的次數(shù)重復(fù)步驟(c)-(e)。
2.一種用于在通信系統(tǒng)中收縮碼元的方法，其特征在于該方法包括接收要適合于一幀的若干碼元S，該幀具有N個碼元的容量，其中S大于N；確定要從所接收的S個碼元中收縮掉的碼元數(shù)P，使得余下的未收縮的碼元適合于該幀；收縮一個碼元；以等于數(shù)S的次數(shù)使模S累加器值增加數(shù)P；以及每當(dāng)減少模S累加器值時，收縮另一碼元。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于進一步包括在收縮第一個碼元之前把所述模S累加器值初始化到S。
4.一種用于通信系統(tǒng)中的發(fā)送數(shù)據(jù)處理器，其特征在于包括操作上對多個數(shù)據(jù)比特編碼以產(chǎn)生多個編碼碼元的編碼器；以及操作上耦合至所述編碼器的碼元收縮元件，它操作用以接收要適合于一幀的若干碼元S，該幀具有N個碼元的容量，其中S大于N，確定要從所接收的S個碼元中收縮掉的碼元數(shù)P，使得余下的未收縮的碼元適合于該幀，收縮一個碼元，以等于數(shù)S的次數(shù)使模S累加器值增加數(shù)P，以及每當(dāng)減少模S累加器值時，收縮另一碼元。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)送處理器，其特征在于把所述碼元收縮元件進一步配置成在收縮第一個碼元之前把所述模S累加器值初始化到S。
6.一種用于通信系統(tǒng)中的發(fā)送數(shù)據(jù)處理器，其特征在于包括一處理器；以及一耦合至該處理器的存儲介質(zhì)，它包含一組可由該處理器執(zhí)行的指令，這組指令用于接收要適合于一幀的若干碼元S，該幀具有N個碼元的容量，其中S大于N，確定要從所接收的S個碼元中收縮掉的碼元數(shù)P，使得余下的未收縮的碼元適合于該幀，收縮一個碼元，以等于數(shù)S的次數(shù)使模S累加器值增加數(shù)P，以及每當(dāng)減少模S累加器值時，收縮另一碼元。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)送處理器，其特征在于該組指令還可由所述處理器進一步執(zhí)行，收縮第一個碼元之前把所述模S累加器值初始化到S。
全文摘要
用于在通信系統(tǒng)中收縮碼元的技術(shù)。對具有N個碼元容量的幀接收S個碼元，S大于N。需要收縮P個碼元使得余下的碼元能適合于該幀。根據(jù)S和P計算若干間距，D1至DN。對每個計算出的收縮間距確定某一碼元收縮數(shù)。然后分別以間距D1至DN進行P1至PN個碼元收縮。為了碼元收縮的更均勻分布，可把間距D1至DN的每一個選擇成大于或等于按D
文檔編號H03M13/23GK1432214SQ01810588
公開日2003年7月23日 申請日期2001年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月2日
發(fā)明者L·拉左曼弗, 林福韻 申請人:高通股份有限公司