CN101282193B - 数据传输***和数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种数据传输方法及***，包括：步骤一，发送端按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2；步骤二，***比特X、及其对应的第一校验信息Y1和第二校验信息Y2均以一定比特数为一个周期，在每个周期删除或保留某些比特位；步骤三，将打孔器处理后的比特数据进行复接，删除的比特由后面的比特依次补上，以获得数据并将数据发送至接收端；步骤四，接收端接收到数据后，将步骤二中删除的比特位置处补0，将该处的数据依次后移并按照1/3编码速率进行解码。本发明通过改进打孔器的打孔方式，可有效克服传统打孔方式产生的错误平层效应，使误比特率曲线更加陡峭，提高译码性能并延长电池的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及高码率数据传输***和数据传输方法。
背景技术
Turbo码是一种纠错能力很强的码，它的编码器由两个或多个子编码器通过串联或并联的方式构成。通常，普遍使用的Turbo编码器是由两个递归卷积子编码器并联而成，输入信息位的一路直接送入子编码器1，另一路则经过交织后送入子编码器2，编完码后的数据经过打孔器打孔后，再进行复接，即可得到合适的码率输出。
在LTE协议中使用的Turbo编码器是由两个编码器并联而构成的。图1是LTE中所用的Turbo码编码器的结构图。如图1所示，该编码器包括递归卷积编码器1、递归卷积编码器2、交织器、打孔器和复接。该编码器的作用是对输入数据的顺序进行重新编排，从而调整权重的分布，以使递归卷积编码器1的输入比特流的权重分布与递归卷积编码器2的输入比特流的权重分布不同，并对两个递归卷积编码器输出的比特流进行打孔抽样和并串转换。
Turbo码的解码可以采用最大似然法译码(例如SOVA)算法，也可以采用最大后验概率译码(MAP)算法，这两种方法在Turbo解码中都使用递归迭代的方式。
Turbo码由于需要交织和迭代译码，造成时延比较大，从而产生错误平层效应，因此通常应用在实时要求不高的数据传输业务中。在WCDMA和CDMA2000标准中都采用了并行级联的Turbo码作为数据业务的信道编解码方式。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种高码率数据传输***和方法，本发明的技术方案可有效克服使用传统打孔方式产生的错误平层效应，从而提高译码性能。
为实现上述目的，根据本发明的一方面的数据传输方法由1/3码率获得更高的码率，该方法包括：步骤一，发送端按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2；步骤二，***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以4个比特为一个周期，在每个周期，删除***比特X的第4个比特，保留其余***比特；删除第一校验比特Y1的第2个比特，保留其余第一校验比特；删除第二校验比特Y2的第1个比特和第3个比特，保留其余第二校验比特；步骤三，将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得1/2编码速率的数据并将该1/2编码速率的数据发送至接收端；步骤四，接收端接收到来自发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，把该处的数据依次以后并按照1/3编码速率进行解码。
根据本发明的一方面的数据传输***包括：数据发送装置，用于按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2，其中，***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以4个比特为一个周期，在每个周期，数据发送装置删除***比特X的第4个比特，保留其余***比特；删除第一校验比特Y1的第2个比特，保留其 余第一校验比特；删除第二校验比特Y2的第1个比特和第3个比特，保留其余第二校验比特，并将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得1/2编码速率的数据并将数据发送至数据接收装置；以及数据接收装置，用于在接收到来自发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，把该处的数据依次后移并按照1/3编码速率进行解码。
根据本发明的另一方面的数据传输方法包括：步骤一，发送端按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2；步骤二，***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以4个比特为一个周期，在每个周期，删除***比特X的第1个比特，保留其余***比特；删除第一校验比特Y1的第2个和第4个比特，保留其余第一校验比特；删除第二校验比特Y2的第2个、第3个和第4比特，保留其余第二校验比特；步骤三，将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得2/3编码速率的数据并将该2/3编码速率的数据发送至接收端；步骤四，接收端接收到来自发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，把该处的数据依次后移并按照1/3编码速率进行解码。
根据本发明的另一方面的数据传输***包括：数据发送装置，用于按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2，其中，***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以4个比特为一个周期，在每个周期，数据发送装置删除***比特X的第1个比特，保留其余***比特；删除第一校验比特Y1的第2个和第4个比特，保留其余第一校验比特；删除第二校验比特Y2的第2个、第3个和第4个比特，保留其余第二校验比特，并将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得2/3编码速率的数据并将数据发送至数据接收装置；以及数据接收装置，用于在接 收到来自发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，把该处的数据依次后移并按照1/3编码速率进行解码。
根据本发明的另一方面的数据传输方法，其特征在于包括：步骤一，发送端按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2；步骤二，***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以3个比特为一个周期，在每个周期，删除***比特X的第3个比特，保留其余***比特；删除第一校验比特Y1的第1个和第2个比特，保留其余第一校验比特；删除第二校验比特Y2的第1个和第2比特，保留其余第二校验比特；步骤三，将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得3/4编码速率的数据并将该3/4编码速率的数据发送至接收端；步骤四，接收端接收到来自发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，把该处的数据依次后移并按照1/3编码速率进行解码。
根据本发明的另一方面的数据传输***包括：数据发送装置，用于按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2，其中，***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以3个比特为一个周期，在每个周期，数据发送装置删除***比特X的第3个比特，保留其余***比特；删除第一校验比特Y1的第1个和第2个比特，保留其余第一校验比特；删除第二校验比特Y2的第1个和第2个比特，保留其余第二校验比特，并将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得3/4编码速率的数据并将数据发送至数据接收装置；以及数据接收装置，用于在接收到来自发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，把该处的数据依次后移并按照1/3编码速率进行解码。
根据本发明的另一方面的数据传输方法包括：步骤一，发送端按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2；步骤二，***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以5个比特为一个周期，在每个周期，删除***比特X的第5个比特，保留其余***比特；删除第一校验比特Y1的第1个、第2个、第3个、和第4个比特，保留其余第一校验比特；删除第二校验比特Y2的第1个、第2个、第3个和第4个比特，保留其余第二校验比特；步骤三，将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得5/6编码速率的数据并将该5/6编码速率的数据发送至接收端；步骤四，接收端接收到来自发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，把该处的数据依次后移并按照1/3编码速率进行解码。
根据本发明的另一方面的数据传输***包括：数据发送装置，用于按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2，其中，***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以5个比特为一个周期，在每个周期，数据发送装置删除***比特X的第5个比特，保留其余***比特；删除第一校验比特Y1的第1个、第2个、第3个、和第4个比特，保留其余第一校验比特；删除第二校验比特Y2的第1个、第2个、第3个和第4个比特，保留其余第二校验比特，并将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得5/6编码速率的数据并将数据发送至数据接收装置；以及数据接收装置，用于在接收到来自发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，把该处的数据依次后移并按照1/3编码速率进行解码。
在本发明中，打孔方式的特点是对***比特进行了删除。
本发明提供了数据传输***和方法，通过对打孔器的打孔方式的改进，可有效克服传统打孔方式产生的错误平层效应，使误比特率曲线更加陡峭，提高译码性能以及延长电池的寿命。
附图说明
此处说明的附图用来提供本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是在LTE中使用的并行级联(PCCC)卷积码的Turbo编码器结构图；
图2是根据本发明实施例的数据传输方法的流程图；
图3是Turbo码的标准打孔方法和本发明的打孔方法的仿真曲线比较图；以及
图4是根据本发明实施例的数据传输***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的描述。
本发明是主要针对图1所示的在LTE中使用的并行级联(PCCC)卷积码的Turbo编码器的打孔器提出的。打孔器的使用是为获得更高的编码速率而设计的，也是数据传输中的关键所在。
表1所示是适用于以1/3Turbo编码为母码来获得更高的Turbo编码速率的打孔方式。其中，“1”表示保留该位置上的比特数据，“0”表示删除该位置上的比特数据。
如表1所示，传统的打孔方式保留了所有***比特X的信息，仅通过对校验比特Y1和Y2按表中所示的打孔方式进行打孔来获得高的编码速率。因此，在高速率Turbo编码时，当误比特率随信噪比的增加下降到一定程度以后，下降缓慢甚至不再降低的情况就会出现，一般称为错误平层。
表1：Turbo编码的标准打孔方式
| 编码速率 | 打孔模式 |
| 1/2 | X＝[11] Y1＝[10]Y2＝[10] |
| 2/3 | X＝[1111] Y1＝[1000]Y2＝[0010] |
| 3/4 | X＝[111111] Y1＝[100000]Y2＝[000100] |
| 5/6 | X＝[1111111111] Y1＝[1000000000]Y2＝[0000010000] |
表2是本发明提出适用于以1/3Turbo编码为母码来获得更高的Turbo编码速率的打孔方式。其中，“1”表示保留该位置上的比特数据，“0”表示删除该位置上的比特数据。
如表2所示，本发明的打孔方式不仅对校验比特Y1和Y2按表中所示进行打孔，而且也对***比特X进行打孔。以1/3Turbo 编码的输出作为母码进行打孔处理后，可以获得1/2，2/3，3/4，5/6的编码速率。
下面以1/2码率为例结合图2对本发明的数据传输方法进行详细的说明。
表2：本发明的Turbo编码的打孔方式
| 编码速率 | 打孔模式 |
| 1/2 | X＝[1110] Y1＝[1011]Y2＝[0101] |
| 2/3 | X＝[0111] Y1＝[1010]Y2＝[1000] |
| 3/4 | X＝[110] Y1＝[001]Y2＝[001] |
| 5/6 | X＝[11110] Y1＝[00001]Y2＝[00001] |
如图2所示，本发明的数据传输方法包括以下步骤：
S202，按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X，及其对应的校验比特Y1，校验比特Y2。
S204，按照表2所示的打孔方式分别对S202中Turbo编码所得到的***比特X，校验比特比特Y1，校验比特比特Y2进行打孔处理。当1/2码率时，***比特以及对应的校验比特每4个比特为一个周期。在每个周期内，对于***比特X，删除其第4个比特，保留其余***比特；对于校验比特Y1，删除其第2个比特，保留其余校验比特；对于校验比特Y2，删除其第1和第3个比特，保留其余校验比特。
S206，对打孔处理后的数据进行复接，复接时删除的比特位由后面的比特依次补上，得到1/2码率的数据。
S208，在接收端译码前，首先对编码时的打孔位置进行数据恢复，即将编码时删除的比特位置处补0，并把该处的数据依次后移，然后按1/3的码率译码即可。
这样就实现了以1/3Turbo编码的输出为母码，通过打孔器打孔得到1/2码率的Turbo码。
对于2/3、3/4，5/6的码率，整个方法流程是一样的，主要是在第二步打孔处理时所述每个周期的比特位以及保留和删除的码位与1/2编码速率的情况不同。
2/3码率时，***比特以及对应的校验比特每4个比特为一个周期。在每个周期内，对于***比特，删除其第1个比特，保留其余***比特；对于校验比特Y1，删除其第2个和第4个比特，保留其余校验比特；对于校验比特Y2，删除其第2个、第3个和第4个比特，保留其余校验比特。
3/4码率时，***比特以及对应的校验比特每3个比特为一个周期。在每个周期内，对于***比特，删除其第3个比特，保留其余***比特；对于校验比特Y1，删除其第1个和第2个比特，保留第3个比特；对于校验比特Y2，删除其第1个和第2个比特，保留第3个比特。
5/6码率时，***比特以及对应的校验比特每5个比特为一个周期。在每个周期内，对于***比特，删除其第5个比特，保留其余***比特；对于校验比特Y1，删除其第1个、第2个、第3个、 第4个比特，保留第5个比特；对于校验比特Y2，删除其第1个、第2个、第3个、第4个比特，保留第5个比特。
本发明的数据传输方法的打孔方式的特点是对***比特进行了删除。采用这样的打孔方式，目的是增大***比特的自由距离，从而有效克服传统打孔方式产生的错误平层效应，使误比特率曲线更加陡峭，如图3所示。本发明的数据传输方法的打孔方式的译码性能比传统的打孔方式的译码性能提高很多，特别是在高的编码速率时，从而使UE(User equipment，用户设备)端降低计算功率，延长电池的寿命。
下面以1/2码率为例结合图4对本发明的数据传输***进行具体地说明。
以本发明的数据传输***包括：数据发送装置402，用于按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2，其中，***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以4个比特为一个周期，在每个周期，数据发送装置删除***比特X的第4个比特，保留其余***比特；删除第一校验比特Y1的第2个比特，保留其余第一校验比特；删除第二校验比特Y2的第1个比特和第3个比特，保留其余第二校验比特，并将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得1/2编码速率的数据并将数据发送至数据接收装置；以及数据接收装置404，用于在接收到来自发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，并把该处的数据依次后移，然后按1/3的码率译码即可。
对于2/3、3/4，5/6的码率，整个***大致是一样的，主要是在所述周期的比特位以及保留和删除的比特位与1/2编码速率的情况不同。
对于2/3码率，***比特以及对应的校验比特每4个比特为一个周期。在每个周期内，对于***比特，删除其第1个比特，保留其余***比特；对于校验比特Y1，删除其第2个和第4个比特，保留其余校验比特；对于校验比特Y2，删除其第2个、第3个和第4个比特，保留其余校验比特。
对于3/4码率，***比特以及对应的校验比特每3个比特为一个周期。在每个周期内，对于***比特，删除其第3个比特，保留其余***比特；对于校验比特Y1，删除其第1个和第2个比特，保留第3个比特；对于校验比特Y2，删除其第1个和第2个比特，保留第3个比特。
对于5/6码率，***比特以及对应的校验比特每5个比特为一个周期。在每个周期内，对于***比特，删除其第5个比特，保留其余***比特；对于校验比特Y1，删除其第1个、第2个、第3个、第4个比特，保留第5个比特；对于校验比特Y2，删除其第1个、第2个、第3个、第4个比特，保留第5个比特。
本发明的适当扩展也适合其它的Turbo编码速率。
本领域技术人员将很容易了解到本发明其它优点和修改。因此，上述针对实施例的描述为本发明具体应用实施例，本发明更广泛的方面并不限于本文中示出以及描述的特定细节和典型实施例。因此，可在不脱离由权利要求及其等效物所限定的本发明的精神或范围的条件下作出各种修改。
Claims (8)
1.一种数据传输方法，其特征在于包括：
步骤一，发送端按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2；
步骤二，所述***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以4个比特为一个周期，在每个周期，删除所述***比特X的第4个比特，保留其余***比特；删除所述第一校验比特Y1的第2个比特，保留其余第一校验比特；删除所述第二校验比特Y2的第1个比特和第3个比特，保留其余第二校验比特；
步骤三，将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得1/2编码速率的数据并将所述1/2编码速率的数据发送至接收端；
步骤四，所述接收端接收到来自所述发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，把该处的数据依此后移并按照1/3编码速率进行解码。
2.一种数据传输***，其特征在于包括：
数据发送装置，用于按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2，其中，所述***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以4个比特为一个周期，在每个周期，所述数据发送装置删除所述***比特X的第4个比特，保留其余***比特；删除所述第一校验比特Y1的第2个比特，保
留其余第一校验比特；删除所述第二校验比特Y2的第1个比特和第3个比特，保留其余第二校验比特，并将处理后的编码进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得1/2编码速率的数据并将所述数据发送至数据接收装置；以及所述数据接收装置，用于在接收到来自所述发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，把该位置处的数据依次后移并按照1/3编码速率进行解码。
3.一种数据传输方法，其特征在于包括：
步骤一，发送端按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2；
步骤二，所述***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以4个比特为一个周期，在每个周期，删除所述***比特X的第1个比特，保留其余***比特；删除所述第一校验比特Y1的第2个和第4个比特，保留其余第一校验比特；删除所述第二校验比特Y2的第2个、第3个和第4比特，保留其余第二校验比特；
步骤三，将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得2/3编码速率的数据并将所述2/3编码速率的数据发送至接收端；
步骤四，所述接收端接收到来自所述发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，把该处的数据依次后移并按照1/3编码速率进行解码。
4.一种数据传输***，其特征在于包括：
数据发送装置，用于按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2，其中，所述***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以4个比特为一个周期，在每个周期，所述数据发送装置删除所述***比特X的第1个比特，保留其余***比特；删除所述第一校验比特Y1的第2个和第4个比特，保留其余第一校验比特；删除所述第二校验比特Y2的第2个、第3个和第4个比特，保留其余第二校验比特，并将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得2/3编码速率的数据并将所述数据发送至数据接收装置；以及
所述数据接收装置，用于在接收到来自所述发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，把该处的数据依次后移并按照1/3编码速率进行解码。
5.一种数据传输方法，其特征在于包括：
步骤一，发送端按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2；
步骤二，所述***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以3个比特为一个周期，在每个周期，删除所述***比特X的第3个比特，保留其余***比特；删除所述第一校验比特Y1的第1个和第2个比特，保留其余第一校验比特；删除所述第二校验比特Y2的第1个和第2比特，保留其余第二校验比特；
步骤三，将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得3/4编码速率的数据并将所述3/4编码速率的数据发送至接收端；
步骤四，所述接收端接收到来自所述发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，并按照1/3编码速率进行解码。
6.一种数据传输***，其特征在于包括：
数据发送装置，用于按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2，其中，所述***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以3个比特为一个周期，在每个周期，所述数据发送装置删除所述***比特X的第3个比特，保留其余***比特；删除所述第一校验比特Y1的第1个和第2个比特，保留其余第一校验比特；删除所述第二校验比特Y2的第1个和第2个比特，保留其余第二校验比特，并将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得3/4编码速率的数据并将所述数据发送至数据接收装置；以及所述数据接收装置，用于在接收到来自所述发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，把该处的数据依次后移并按照1/3编码速率进行解码。
7.一种数据传输方法，其特征在于包括：
步骤一，发送端按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2；
步骤二，所述***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以5个比特为一个周期，在每个周期，删除所述***比特X的第5个比特，保留其余***比特；删除所述第一校验比特Y1的第1个、第2个、第3个、和第4个比特，保留其余第一校验比特；删除所述第二校验比特Y2的第1个、第2个、第3个和第4个比特，保留其余第二校验比特；
步骤三，将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得5/6编码速率的数据并将所述5/6编码速率的数据发送至接收端；
步骤四，所述接收端接收到来自所述发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，并按照1/3编码速率进行解码。
8.一种数据传输***，其特征在于包括：
数据发送装置，用于按照1/3速率进行Turbo编码，分别输出***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2，其中，所述***比特X、及其对应的第一校验比特Y1和第二校验比特Y2均以5个比特为一个周期，在每个周期，所述数据发送装置删除所述***比特X的第5个比特，保留其余***比特；删除所述第一校验比特Y1的第1个、第2个、第3个、和第4个比特，保留其余第一校验比特；删除所述第二校验比特Y2的第1个、第2个、第3个和第4个比特，保留其余第二校验比特，并将处理后的数据进行复接，删除的比特位由后面的比特依次补上，以获得5/6编码速率的数据并将所述数据发送至数据接收装置；以及
所述数据接收装置，用于在接收到来自所述发送端的数据后，将编码时删除的比特位置处补0，并按照1/3编码速率进行解码。
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| CN101282193A (zh) | 2008-10-08 |
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