CN101159510B - 一种提高信息比特传输可靠性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高信息比特传输可靠性的方法，包括以下步骤：(a)，根据帧时隙的有效信息的比特长度建立矩阵，并将所述矩阵的行、列分别进行预设差错控制编码，形成新矩阵；(b)，将所述新矩阵中进行过两次所述预设差错控制编码的部分比特以第一预设交织方法重新排列到所述帧时隙的两头；以及(c)，将所述新矩阵中剩余部分比特以第二预设交织方法重新排列到所述帧时隙的中间部分。本发明能够增强TDMA帧时隙两头的抗干扰能力，降低误码率，并保证Hamming码的冗余比特百分之百的排列在TDMA帧时隙的两头。

Description

一种提高信息比特传输可靠性的方法

技术领域

本发明涉及时分多址(TDMA)无线通信***的通信领域，特别涉及一种在低速率TDMA无线通信***中提高信息比特传输可靠性的方法。

背景技术

采用TDMA技术的数字无线通信***中，空中载波以若干时间长度(比如30ms)的时隙(Time Slot)为单位传输，每个时隙传输一个突发(Burst)结构，不同的时隙之间有一定的保护间隔。

在TDMA发射机中，以帧时隙为单位发射数据，这样在每次发送开始中会经历一次时隙载波发射功率上升直至稳定，而每次发射结束都会经历一次时隙载波发射功率下降直至稳定的过程。这个过程伴随发射机的通话过程不断重复，周而复始。

VCO(压控振荡器)控制帧时隙的功率上升段和功率下降段都需要一定时间，这段时间内的信号处于不稳定状态，很容易被干扰而出现错误。同时也容易产生邻道干扰，影响其它***正常工作。尤其对于TDMA***，需要进行快速的功率切换，这种现象就更加明显，其对整个***的影响也更突出。

假设一个TDMA无线通信***一个时隙长度为30ms，其帧时隙功率上升和下降的分布如图1所示。

图1示出的为某TDMA无线通信***一个时隙内的功率-时间关系图。图中表明一个时隙为30ms，划分为3个区块，Region A、Region B和Region C。Region A为功率上升阶段，该阶段的持续时间与VCO器件的性能有关，在目前的VCO精度下，可以做到上升时间为1.5ms以内。Region B为功率稳定阶段，持续时间根据时隙长度变化，这里为27.5ms。Region C为功率下降阶段，持续时间一般在1.5ms左右。通常为了降低邻道功率，需要将Region C的下降曲线图做的比较平滑，即从Region B的末端便要开始功率下降。

然而Region B的功率提前下降会影响该部分的信号性能，同样地，对于Region A功率上升部分，Region B的前端会有一定的功率抖动，也会影响该部分的信号性能。也就是说，对于Region B的前端、末端部分信号，由于VCO功率调整的固有特性，将会使得该部分信号质量受损，表现为该部分信号发生差错的概率增大，误码率上升。

因此，对于Region B前端、末端两部分信号需要采取一定的措施来做差错控制保护。

现有技术中，对上述提到的Region B前端、末端信号受损而采取的保护方法如下：

对需要组帧的数据首先进行BPTC编码。BPTC码全称是Block ProductTurbo Codes。这种码型被广泛应用在无线通信***链路层信道纠错编码中。BPTC码本身算法比较简单，就是将编码码字排列成矩阵形状，分别对行、列进行某种差错控制编码(比如Hamming编码)保护。

下面举个例子。假设待传输有效信息比特为96比特，首先对数据进行BPTC(96，196)码编码，即信息比特为96比特，编码后码字196比特。编码方法为：首先在信息比特前部分补充3个零变成99比特，然后将这99比特排成9×11矩阵，再从左到右对该矩阵的每一行做Hamming(15，11，3)校验，得到一个9×15矩阵，然后再从上到下对该矩阵的每一列做Hamming(13，9，3)校验，最后得到一个11×15矩阵如图2所示。

图2中的I(0)～I(95)为信息比特，H_R部分为Hamming(15，11，3)的校验码，H_C部分为Hamming(11，9，3)的校验码。

对于图2中步骤1得到的BPTC编码矩阵，需要将采用某种交织方法，将比特顺序打乱后重排，然后以某种顺序送出。交织的目的是为了将信息传输过程中产生的突发差错分散开来，因此TDMA帧时隙在功率上升、下降过程中产生的差错信息可以通过交织的方法得到合理的重新分配。

现有技术中，对于上述步骤1得到的BPTC编码矩阵(如图2)进行交织并发送的顺序如下：

首先，对图2中矩阵进行重排，先从左到右，然后从上到下，将图2中的11×15矩阵拆分为一个1×195比特的行向量，其拆分排列顺序如图3所示：

图3中的1×195向量左边为最低位，右边为最高位，假定序号Index为0～194，分别对应R2～H_C15(0)，同时采用下面的交织公式：

Interleave Index＝Index×13 modulo 196    公式1

这样，经过交织之后，比特顺序被打乱，Hamming码的校验位和信息比特混杂在一起，构成新的比特发送顺序。在新的比特排列顺序中，Hamming码的检验位极大可能的排列在一个帧时隙的头尾两端，从而提高了该部分数据的抗干扰能力。

当然，上述的交织公式不是唯一的。为了达到将校验码的冗余比特分布在帧时隙的两头的目的，可以修改交织公式，改变比特的排列顺序，使之达到更好的效果。比如，使用下面的交织公式将可以达到更好的效果：

Interleave Index＝Index×181 modulo 196    公式2

数据最后的发送顺序，将根据交织后的比特顺序发送，也就是公式1和公式2中的Interleave Index。下表列出了采用公式2进行交织之后，比特名称、交织前顺序、交织后顺序之间的对应关系，发送时，将按照交织后(即InterleaveIndex)顺序传输出去。

现有技术中，通过对有用信息比特进行BPTC编码，并对行和列进行Hamming码差错控制，最后用某种卷积的方法将纠错码的检验位尽可能多的分布在一个帧时隙的两端，达到提高帧时隙两端数据的可靠性，降低误码率的目的。

现有技术虽然可以起到保护帧时隙两头数据，降低误码率的目的，但是现有技术仍旧存在一定的不足：

(1)不能提高帧时隙两端数据的纠错能力，比如上文所举的例子中，帧时隙两端数据的纠错能力等同于Hamming码的纠错能力，而不会得到加强；

(2)通过各种交织方法，并不能将冗余比特100％的分布到帧时隙的两端，仍旧有一部分有用信息比特会被分配到帧时隙的两端，从而增加有用信息比特出错的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高信息比特传输可靠性的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高信息比特传输可靠性的方法，包括以下步骤：

(a)，根据帧时隙的有效信息的比特长度建立矩阵，并将所述矩阵的行、列分别进行预设差错控制编码，形成新矩阵；

(b)，将所述新矩阵中进行过两次所述预设差错控制编码的部分比特以第一预设交织方法重新排列到所述帧时隙的两头；以及

(c)，将所述新矩阵中剩余部分比特以第二预设交织方法重新排列到所述帧时隙的中间部分。

本发明中，所述步骤(a)中，所述进行差错控制编码的有效信息的比特长度对应于所述矩阵的行、列数。

本发明中，所述步骤(b)具体还包括：

(b1)，将所述新矩阵中进行过两次所述预设差错控制编码的部分比特进行判断比较；

(b2)，如果符合要求，对所述新矩阵中进行过两次所述预设差错控制编码的部分比特使用所述第一预设交织方法，否则结束。

本发明中，所述步骤(c)具体还包括：

(c1)，将所述新矩阵中剩余部分比特从左到右，由上到下的方法排列；

(c2)，并对所述剩余部分比特使用所述第二预设交织方法。

本发明中，所述预设差错控制编码为Hamming差错控制编码。

通过采用本发明技术方案，与现有的技术相比，本发明具有如下优点：

本发明的技术方案中，对有用信息比特进行重新排列成矩阵形式，对矩阵的行、列分别做Hamming差错控制编码，这样就有一部分比特进行了两次Hamming码编码。将该部分比特取出来，以交织方法一打乱比特顺序并排列在一个TDMA帧时隙的两头(该部分比特处于VCO功率上升、下降阶段，最容易发生错误)，同时将剩下的比特以交织方法二排列在TDMA帧时隙的中间部分。经过这样的处理后，能够增强TDMA帧时隙两头的抗干扰能力，降低误码率，并保证Hamming码的冗余比特百分之百的排列在TDMA帧时隙的两头。

附图说明

图1是现有技术中某TDMA无线通信***一个时隙内的功率-时间关系图；

图2是现有技术中进行BPTC编码后得到的矩阵示意图；

图3是将图2中由步骤I得到的BPTC编码矩阵进行交织的示意图；

图4是图3采用交织公式2进行交织后的示意图；

图5是本发明对部分比特进行差错控制编码的示意图；

图6是本发明对剩余比特进行重新填充的示意图。

具体实施方式

本发明针对现有技术中存在的两个问题，本发明提出的解决方法如下：

(1)现有技术中不能提高一个TDMA帧时隙的两端数据纠错能力。通过本技术方法，可以实现一个TDMA帧时隙的两端数据进行了两次差错控制编码保护，从而提高了抗干扰能力；

(2)现有技术中，即便通过各种交织方法，也不能将差错控制编码的冗余比特100％的分布到帧时隙的两端。通过本发明的方法，可以将差错控制编码的冗余比特100％的分布在帧时隙的两端，因而差错控制编码的冗余比特抗干扰能力较强，所以能够实现对帧时隙前后两端数据进行较好的保护。

下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步阐述。本发明的实施技术方案如下：

首先，根据一个TDMA帧时隙的有效信息比特长度来建立一个矩阵，并对矩阵的行、列分别进行差错控制编码。差错控制编码的有效信息比特长度应该对应于矩阵的行、列数。

假如一个TDMA帧时隙的有效信息比特为96比特，在这96比特的前面附加3个零，组成99比特，将这99比特排列成一个9×11的矩阵，并对矩阵的行进行Hamming(15，11，3)差错控制编码，得到一个9×15的矩阵，然后又对得到的9×15矩阵按列进行Hamming(13，9，3)差错控制编码，得到一个13×15的矩阵。矩阵如上述的图2所示。其中I(0)～I(95)为信息比特，H_R部分为Hamming(15，11，3)的校验码，H_C部分为Hamming(11，9，3)的校验码。上述步骤与现有技术的实施方法相同。本发明的创新之处在于下面的步骤：

在前面步骤得到的13×15矩阵中，注意到有一部分的比特进行了两次Hamming差错控制编码，首先进行的Hamming(15，11，3)编码，然后又进行了Hamming(13，9，3)编码。这部分比特位置如图5中方框部分所示：

图5中的方框部分共36比特，分别进行了Hamming(15，11，3)编码保护和Hamming(11，8，3)编码保护，相当于进行了两次Hamming编码，因此抗干扰能力得到一定程度的加强。

如果将这部分比特充分填充到一个TDMA帧时隙(Burst)的两头，每边18比特，相当于：

$\frac{18}{9600}\×1000=1.875\mathrm{ms}$

蓝色方框内比特的填充应该使用一次交织的方法(即图6中的交织方法A)，比如：

Interleave Index＝Index×5 modulo 36

Interleave Index＝Interleave Index+178 (if Interleave Index＞18)

剩余的比特(蓝色方框以外)以从左到右，由上到下的方法排列，再通过某种交织方法(即图6中的交织方法B)打乱后重新填充到一个帧时隙的中间部分。其交织方法可以是：

Interleave Index＝Index×12 modulo 160+18

具体填充方法如图6所示，这样排列成的TDMA帧时隙比特发送序列相比上文提到的现有技术的发送序列，在比特排列顺序上有了彻底的改变，一个帧时隙的两端部分全部是差错控制编码的冗余比特，而且该部分比特经过两次差错控制编码，抗差错能力得到加强，因而对帧时隙的两端容易发生错误的部分保护较好。

本发明中提到的BPTC编码可以是其它编码方式，只要能将有用信息比特排列为一个n×m维矩阵便可。对矩阵行、列进行差错控制编码的编码方法亦不局限于Hamming码，其它满足要求的编码方法也行；有用信息比特长度、矩阵大小等等均是举例，实际应用中根据实际需求调整。

综上所述，通过采用本发明技术方案，对有用信息比特进行重新排列成矩阵形式，对矩阵的行、列分别做Hamming差错控制编码，这样就有一部分比特进行了两次Hamming码编码。将该部分比特取出来，以交织方法一打乱比特顺序并排列在一个TDMA帧时隙的两头(该部分比特处于VCO功率上升、下降阶段，最容易发生错误)，同时将剩下的比特以交织方法二排列在TDMA帧时隙的中间部分。经过这样的处理后，能够增强TDMA帧时隙两头的抗干扰能力，降低误码率，并保证Hamming码的冗余比特百分之百的排列在TDMA帧时隙的两头。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种提高信息比特传输可靠性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)，根据帧时隙的有效信息的比特长度建立矩阵，并将所述矩阵的行、列分别进行预设差错控制编码，形成新矩阵；

(b)，将所述新矩阵中进行过两次所述预设差错控制编码的部分比特以第一预设交织方法重新排列到所述帧时隙的两头；以及

(c)，将所述新矩阵中剩余部分比特以第二预设交织方法重新排列到所述帧时隙的中间部分，具体包括：

(c1)，将所述新矩阵中剩余部分比特从左到右，由上到下的方法排列；

(c2)，并对所述剩余部分比特使用所述第二预设交织方法。

2.根据权利要求1所述的一种提高信息比特传输可靠性的方法，其特征在于，所述步骤(a)中，所述进行差错控制编码的有效信息的比特长度对应于所述矩阵的行、列数。

3.根据权利要求1或2所述的一种提高信息比特传输可靠性的方法，其特征在于，所述预设差错控制编码为Hamming差错控制编码。

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