CN102007722A - 利用可变速率块码的块编码 - Google Patents

Abstract

一种用于蜂窝通信***的用户设备的方法包括利用可变速率块码对控制信号进行块编码，可变速率块码的编码率与数据信道的可变编码率大致匹配，报告在数据信道上传输。所述编码包括将输出编码长度K确定为数据信道的当前编码率的函数，重复块编码矩阵以向其提供至少K行，以及利用重复的块编码矩阵的前K行在数据信道上从控制信号生成编码的控制信号。

Description

利用可变速率块码的块编码

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年2月9日提交的第12/365,565号美国实用新型专利申请和2008年3月26日提交的第61/039,585号美国临时专利申请的优先权，这两个申请通过引用被全部并入本文。此外，本申请要求2008年3月20日提交的第61/038,383号美国临时专利申请和2008年3月24日提交的第61/038,942号美国临时专利申请的利益，这两个申请通过引用被全部并入本文。

技术领域

本发明通常涉及信道质量指示，尤其是涉及在3GPP(第三代合作伙伴计划)无线接入网络标准(正式称为E-UTRA)***的LTE(长期演进)中的这种指示。

背景技术

第三代合作伙伴计划(“3GPP”)是定义对于别名为“LTE”的演进的3GPP蜂窝网络标准所必需的各种通信协议的过程。如现在正被参考的图1所示，众多操作信道中的两个已经被定义为用于上行链路(即，被称作LTE标准中的“用户设备”或UE的移动单元14传输至它的服务基站10或LTE标准中的eNodeB的链路)。一个信道是被称作PUSCH的数据物理上行信道18，另一个信道是被称作PUCCH的控制物理上行信道16。数据信号和控制信号都可在数据信道18上传递，但是控制信道16仅被保留给控制信号，并且被设计为在每个小区12的最远可达到的距离处(即，离每个基站10的最远可能的距离处)并且在非常恶劣的条件下工作。

很多不同的信号已经被定义。一个是CQI(信道质量指示符)报告，每个UE 14利用该报告通知其服务基站10下行信道，即，从基站10至UE 14的传输信道的质量。按照惯例，CQI报告可在上行控制信道即PUCCH上被发送。

在新兴的LTE标准的情况下，最近已经提出，控制报告(例如，CQI报告)可在数据信道上被发送。然而，打算供控制信道使用的控制报告的结构不能容易地被复制到数据信道，因为这两个信道不同地操作。

发明内容

根据实施方式，提供了一种用于蜂窝通信***的用户设备的方法，其包括利用可变速率块码对控制信号进行块编码，可变速率块码的编码率与数据信道的可变编码率大致匹配，报告在数据信道上被传输。

根据实施方式，一种用于蜂窝通信***的用户设备的方法也被提供。该方法包括经由数据和控制信道发送并接收信号，以及利用具有第一编码率的编码方案对控制信号进行编码以达到目标BLER(块误码率)，其近似于用于在控制信道上传输控制信号的目标BLER。该控制信号连同利用具有第二编码率的编码方案被编码以达到数据的目标BLER的数据一起在至少一个数据信道上被传输，该目标BLER不同于用于在控制信道上传输控制信号的BLER。

此外，根据实施方式，该设备是LTE兼容设备。

进一步地，根据实施方式，可变速率块码的编码率与数据信道的编码率成比例。

此外，根据实施方式，编码包括将输出编码长度K确定为数据信道的当前码速率的函数，重复块编码矩阵以给它提供至少K行，以及利用重复的块编码矩阵的前K行在数据信道上从输入控制信号生成编码的控制信号。

此外，根据实施方式，编码包括利用周期性重复的块码进行编码。

更进一步地，根据实施方式，编码包括对CQI(信道质量指示符)报告进行编码。在一个实施方式中，它为短CQI报告。

此外，根据实施方式，该方法还包括当K小于块编码矩阵中的行数时删截块编码矩阵。

此外，根据本发明的优选实施方式，所述重复包括重复块码以匹配卷积码速率，进一步重复块码直到期望码速率被超过，以及使卷积码速率与通过所述进一步的重复生成的块编码矩阵速率匹配。

根据实施方式，提供了一种通信设备，其包括利用可变速率块码对控制信号进行编码的块编码器，该块编码器的编码率与数据信道的可变编码率大致匹配，报告在该数据信道上被传输。

根据实施方式，还提供了一种通信设备，其包括经由数据和控制信道发送并接收信号的收发机和利用具有第一编码率的编码方案对控制信号进行编码以达到目标BLER(块误码率)的控制信道编码器，控制信道编码器用于在控制信道上传输控制信号。该控制信号连同利用具有第二编码率的编码方案被编码以达到数据的目标BLER的数据一起在数据信道上被传输，该目标BLER不同于用于在控制信道上传输控制信号的BLER。

根据实施方式，提供了一种控制信道编码器，其包括确定器、表格生成器和块编码器。确定器确定用于对长度为M的控制信号进行编码的K的当前值，其中K是数据信道的当前码速率的函数。表格生成器通过重复来自于固定块编码矩阵的行以产生具有可变长度K的重复矩阵来从固定块编码矩阵中生成可变长度块编码矩阵，并且块编码器利用可变长度块编码矩阵将M个输入控制位编码为K个编码的控制位。

此外，根据实施方式，该设备和编码器在LTE兼容通信***中实现。

此外，根据实施方式，可变速率块码的编码率与数据信道的编码率成比例。

更进一步地，根据实施方式，编码器还包括当K小于块编码矩阵的行数时删截块编码矩阵的删截器。

最后，根据实施方式，表格生成器包括重复器和速率匹配器，重复器重复块编码矩阵第一次以匹配卷积码速率并且重复块编码矩阵额外的次数直到期望码速率被超过，速率匹配器使卷积码速率与多个重复的块编码矩阵匹配。

附图说明

本发明的实施方式将参照下面的附图被描述，其中相似的数字表示相似的元件，并且其中：

图1是基站、两个移动单元和其间的两个信道的示意图；

图2A和图2B共同是示出了适合于对M个输入控制信号进行编码的可变地重复的块码的示意图，输入控制信号根据本发明的实施方式被构造和操作；

图3是对生成图2A和图2B的块码有用的控制信道编码器的方框图块；以及

图4是图2的编码器的可选实施方式的方框图。

注意，为了说明的简洁和清楚，图中所示的组件不必按比例绘制。例如，为了清楚起见，这些元件中的一些的尺寸可相对于其它元件被放大。此外，在认为合适的场合，参考数字可在图中被重复以指示相应的元件或类似的元件。

具体实施方式

在下面的详细描述中，许多具体细节被阐述以便提供对所述实施方式的教导原理的彻底理解。然而，注意，在没有这些具体细节中的一些的情况下，本发明可被实践。

图1示出了在数据信道18上发送控制报告的问题。基站10位于小区12中。移动单元如UE 14可在整个单元12中移动并且可与基站10通信。如可看到的，UE 14A定位成接近小区12的边缘而UE 14B定位成接近基站10。各种参数--包括例如UE 14和基站之间的距离以及每个UE14的地形性质和每个UE 14相对于基站10的速度--影响无线传输信道(或者简单地，“无线信道”)的质量。

每个UE 14发送和接收各种类型的信息，包括控制和数据，其分别在物理控制信道16和物理数据信道18上被发送。因为控制信号必须被正确地、迅速地和在明确的时间(例如，当发送时)被接收，以便使***正确地工作，每个控制信道16以不弯曲的线来描绘，指示控制信道传输方案被定义成使得目标块误码率(BLER)低至几个百分点，即使对于具有恶劣的无线信道条件的UE 14，例如UE 14A。注意，如在图1中看到的，由于UE 14A与基站之间的较大的距离，与UE 14B相比，它可能遭受恶劣的无线信道条件。然而，不管信道条件中的相应差异如何，来自于UE 14A和UE 14B的控制信号必须被正确地接收。

然而，物理数据信道18不同地工作。因此，数据信道18以波形线示出，指示信道的质量可随着时间的过去而改变。数据信道不一定需要迅速地并在明确的时间被接收。相反，它们可利用诸如重传和递增冗余的技术以优化数据承载容量并且确保数据的正确接收。因此，数据信道上的任何单次传输的目标最大BLER可被设置为高于对控制信道的目标最大BLER，通常其在10％至30％。

此外，根据实施方式，物理数据信道18的传输参数和错误保护方案可作为瞬时无线传输信道的质量的函数而动态地变化。这被称作“链路自适应”。相反，物理控制信道16通常没有链路自适应。因此，通常被配置为承载比数据信道18更少的信息的控制信道16被设计为有比数据信道16明显更强的错误保护，例如较强的前向纠错。

根据一些移动通信标准，控制信道16和数据信道18不同时进行传输。传输周期的选定子帧可被分配给控制信道16，而周期的其它子帧可被分配给数据信道18。基站10可在不同子帧处请求CQI(信道质量指示符)报告，并且可给报告分配控制信道或数据信道。数据信道18可承载从240的最小值到几千的可变数量的位。控制信道16可承载对于任何给定类型的小区可为固定的少量的位。例如，对于小的小区，位的个数可固定为20。因此，在控制信道16上传输的CQI报告相对小，并且意味着对于子帧未分配数据信道。

根据LTE兼容通信的当前3GPP标准，在控制信道16上的CQI报告的错误保护方案具有“代数块编码”类型，其使用广义Reed-Muller型编码的NxM生成器矩阵RM。为了生成具有N个输出位的向量O，NxM矩阵RM与长度为M的输入有效载荷向量I进行二进制相乘。因此，O＝RM*I。由此产生的块码具***字长度N并且对于更小的CQI有效载荷相对有效，例如在M为10位或更小的场合。根据LTE兼容通信的当前3GPP标准，N为20并且该码被称作“RM20”。虽然在向量I中可能存在通常为4到11个(并且对于大的小区，它可为4至14)的可变数量的输入(信息)位，但是输出(编码)位的个数被固定为N。

在RM20码的顶部上，控制信道16的调制方案利用“扩频”(即，将多个资源元件调制单个位，导致信号增益)，以使在非扩频方案中在通过相似的传输来传输N个编码位时存在约10dB的增益。使用编码和扩频的组合，控制信道16的由此产生的链路质量对于接近单元边缘的UE例如UE 14A工作得足够好。扩频的另一方面是它实现同时传输的并且在相同的频带上的高达6个UE的编码复用，而没有相互干扰。

根据实施方式，CQI报告可在数据信道18上被传输。基站10可通过为此目的在与所选UE 14相关联的数据信道18上分配上行传输来请求来自于所选UE 14的更大的(并且更详细的)CQI报告。这可在存在附随分配或不存在附随分配的情况下发生，以同样地在数据信道18上传输数据。根据实施方式，如果数据也将被传输，那么大CQI报告和数据将首先利用它们自己的错误保护码(CQI的目标错误率通常远小于数据的目标错误率，因此相同的码不会用于这两者)被独立地编码，此后，报告和数据在PUSCH数据信道18上被复用和传输。

在另一种情况下，UE 14可在控制信道16上周期地传输小CQI报告。基站10可动态地或周期性地将数据信道18给予UE 14以用于数据传输。因此，可能偶尔发生数据信道18和控制信道16都需要同时被传输。因为LTE不允许这样的同时传输，因此CQI报告可与其它数据一起在数据信道18上被“背负式”传输。

另一种情况是在数据信道18上被请求的小CQI报告，其中这个所请求的CQI报告具有与背负式CQI相同的尺寸范围，虽然它可能有不同的内容。

根据实施方式，数据信道18上的小CQI报告的错误保护方案可按照一致的方式被处理，无论是在数据信道18上被特别请求还是从控制信道16被背负。在该实施方式中，在数据信道18上承载的CQI报告和其它控制信号可具有与控制信道16上可利用的错误保护相当的错误保护水平，而不管通常在数据信道18上提供的较低保护(如图1所示)。此外，当这样的报告在数据信道18上被传输时可被提供与控制信道16的扩频增益相似的扩频增益，以保证来自于小区边缘UE 14例如UE 14B的报告将被正确地接收。

在该实施方式中，根据LTE兼容通信的当前3GPP标准，在数据信道18上被发送的控制位可遵循与数据的链路自适应相似的链路自适应。例如，数据信道18的可变传输参数的一个特征是可变的编码率。对于块编码，编码率由比率M/N给出。编码率越低，保护就越多。例如，如果输入位的个数为M＝10并且码长度为N＝20，那么编码率为1/2。如果对于相同数量的输入位，M＝10，码长度为N＝32，那么编码率为10/32或者约1/3，这提供了比1/2的编码率更强的错误保护。

最后，在该实施方式中，码信息的重复可提供扩频操作，其可有效地提供功率增益。

根据实施方式，在数据信道18上的短CQI报告可能具有可适应的错误保护水平，其可被配置为使CQI报告能够与在不同链路情况下的并具有不同的码速率的数据一起按需要被传输。其它LTE编码和解码方案可被使用并且数据信道18上的编码CQI位的个数可被配置为不超过正确接收所需的最小值。按照这种方式，数据信道18上的附随数据传输的效率通常可被优化。

现在参照图2A和图2B，它们共同示出了适合于对M个输入控制信号例如短CQI报告进行编码的可变地重复的块码，以产生K个输出位，K个输出位的码速率与数据信道18上的可变码速率近似地匹配。图2A示出了固定块编码矩阵20，并且图2B示出了可从固定块编码矩阵20生成的可变长度块编码矩阵22。

如图2A所示，长度为M的有效载荷24可利用NxM矩阵20通过将NxM矩阵乘以有效载荷而被编码。这可产生长度为N的编码有效载荷26。编码有效载荷26的数据码速率为M/N。对于M＝10和N＝20的短CQI报告(控制信道16上的短CQI报告的普通大小)，数据速率为1/2。根据实施方式，块可对长度为M＝9-11的报告的1/2的数据速率利用固定块编码矩阵20。

根据实施方式，如图2B所示的可变长度块编码矩阵22可被用于生成对其它数据速率的编码有效载荷32。矩阵22可从固定矩阵20通过首先重复固定矩阵20来生成，以创建重复矩阵30。图2B示出了块码20的两次重复；如果必要，可使用多次重复。部分重复也可被使用，以使重复矩阵30可以可选地包括例如块码20的2.5次重复或3.5次重复。当前可变长度块编码矩阵22可然后通过选择重复矩阵30的前K行来生成，其中K为在给定输入向量长度M的情况下生成当前数据速率所需的值。因此，K可以在尺寸上是可变的并且可对应于相关时的至少一个或多个完整矩阵20加上部分矩阵20中的行数。然后，当前可变长度块编码矩阵22可乘以输入有效载荷24，产生长度为K的编码有效载荷32。

例如，对于如在前面的实施方式中的M＝10，如果当前数据速率为1/3，那么K可被设置为约30并且编码有效载荷32的长度可为30位。如果当前数据速率为1/4，那么K可被设置为约40并且编码有效载荷32的长度可为40位。注意，K可能不总是M的倍数。例如，对于当前数据速率0.40，M可为10并且K可被设置为25。在这样的情况下，重复矩阵30可包括固定矩阵20的2.5次重复，并且部分固定块编码矩阵20中的一些而非全部行也可被包含在重复矩阵30中。

固定块编码矩阵20可为任何适合的相对短的块编码矩阵。例如，LTE兼容通信的当前3GPP标准包括被用于控制信道16的RM20块码的定义。也提出了用在数据信道18上的RM32块码。这些块码中的任一个可适合于固定块编码矩阵20。

根据LTE兼容通信的当前3GPP标准，长度为K的当前值可从当前数据编码率被确定如下：

方程1

其中Δ是偏移量，R是当前数据编码率以及Qm是当前数据调制顺序，并且其中Δ、R和Qm是当前数据信道18的传输参数的部分。因此，块编码率K/M可与数据编码率R成比例。在方程1中，该比例是Δ和Qm的函数。

现在参照图3，其示出了控制信道编码器40，它是根据本发明的实施方式构成和操作的，形成了每个UE 14的部分(图1)。编码器40可包括如所示耦合在一起的确定器42、表格生成器44和块编码器48。

确定器42可确定长度为M的编码控制信号当前所需的当前值K。如上所述，数量K可为数据信道18的码速率的函数，UE 14可在数据信道18上传输数据。在任何给定时间，基站10(图1)可通知UE14当前传输格式，该格式包括它的数据信道18的码速率。如上所述，码速率通常是信道条件的函数。根据实施方式，在数据信道18上被发送的控制信号应该具有与同时在数据信道18上发送的数据位的码速率匹配到高达一偏移量(例如，方程1中的偏移量Δ)的码速率。确定器22可根据方程1确定输出位的个数K。

表格生成器44可从固定块编码矩阵20通过重复固定矩阵20的行来生成可变长度块码矩阵22，产生重复矩阵30。注意，如前所述，K的值可确定部分块编码矩阵20中的一些行是否可被包含在重复矩阵30中。然后，表格生成器44可选择重复矩阵30的前K行，从而生成可变长度块编码矩阵22的当前版本。

如前所述，输出位的个数K可变化，如图2B的双箭头34所指示的。如本领域中已知的，比率K/N近似等于仅对利用固定块编码矩阵20的操作实现的编码增益。注意，行的重复具有与通过扩频引起的重复近似相同的效应。因此，当K/N的值接近于或等于下面的值时：

BCLd/BCLc*CSGc    方程2

(其中BCLd是数据信道块码长度、BCLc是控制信道块码长度，以及CSGc是控制信道扩频增益)，然后数据信道18上的CQI位的目标BLER将接近于或等于控制信道16的目标BLER。

然后，块编码器48可利用可变长度块码22以将M个输入控制位编码为K个编码的控制位。每当在数据信道18上存在待发送的控制位时或者仅当存在小的控制报告例如小的CQI报告时或者在UE 14可传输使用Reed-Muller码字被编码的控制位时的任何合适的时间，块编码器48可操作。

根据另一个实施方式，如在现在被参考的图4中看到的，表格生成器44可利用任何合适的删截方案来“删截”重复表格30。在该实施方式中，表格生成器44可重复固定块编码矩阵20J次，并且块编码器48可从重复矩阵30生成编码有效载荷32。由此产生的码速率(比率M/J)可低于所需的码速率，并且因此，如下面更详细地描述的，块编码器48可删截编码有效载荷32，从而将J减小为J′，直到M/J′与期望的码速率近似地匹配为止。将认识到，J和J’可为整数或分数，取决于部分固定块编码矩阵是否可被包含在重复矩阵30中。

在一个实施方式中，固定块码矩阵20可为RM32块编码矩阵，其中N为32。当K＞32时，表格生成器44可周期性重复RM32矩阵以形成重复矩阵30，如前所述。然而，对于K＜32，表格生成器44可将固定块编码矩阵20发送给删截器50以减小矩阵20的尺寸。

删截器50可执行任何合适的删截操作。例如并且根据LTE兼容通信的当前3GPP标准，RM32矩阵可被截断，直到它在其中只具有前K行为止。

在另一个实施方式中，可通过首先查找最佳删截模式、对所有的有效载荷尺寸和所有嵌套删截模式(其中“嵌套”意味着一旦行“j”被删除以产生长度为N-1的矩阵以接着获得长度为N-2的矩阵，不同的行“k”就被删除)进行优化来设计删截器50。

在又一个实施方式中，删截器50可删截重复码字块的所有多余的尾位。

在又一个实施方式中，表格生成器44可被设计为匹配用于数据信道18上的大CQI报告的卷积编码器的操作。后面的方案可在长度为3的整数倍(因为卷积码具有的速率1/3)的块上操作。因此，在该实施方式中，首先，表格生成器44可重复固定块编码矩阵20三次以生成第一重复表格30。然后，表格生成器44可重复第一重复表格30L次(L也可为1)直到期望的码速率被超过为止，从而再次生成重复表格30。然后，卷积码的速率匹配可在块编码器48的输出上操作，直到期望的码速率被获得为止。

上述重复的可选方案是在块编码器48的输出上执行上述卷积编码和速率匹配。

本发明的实施方式可包括用于执行本文中的操作的装置。该装置可特别构造为用于期望的目的，例如在LTE兼容UE中使用的ASIC，或者它可包括可由存储在计算机中的计算机程序选择性地启动或重新配置的通用计算机。这种计算机程序可被存储在计算机可读存储介质中，计算机可读存储介质可为适合于存储电子指令并且能够被耦合于计算机***总线的任何类型的介质。

虽然本文已经示出和描述了本公开的某些特征，但是本领域普通技术人员可想到各种修改、替换、改变和等效形式，而不偏离如下文中的权利要求所述的本发明的范围。

Claims (25)

1.一种用于蜂窝通信***的用户设备的方法，所述方法包括：

利用可变速率块码对控制信号进行块编码，所述可变速率块码由具有固定长度的重复的码块生成，并且利用嵌套删截模式删截以具有与数据信道的可变编码率大致匹配的编码率，在所述数据信道上传输报告。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述设备为LTE兼容设备。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述编码包括：

将输出编码长度K确定为所述数据信道的当前码率的函数；

重复块编码矩阵以向其提供至少K行；以及

利用所述重复的块编码矩阵的前K行在所述数据信道上从所述控制信号生成编码控制信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述编码包括利用周期性重复的块码进行编码。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述可变速率块码的所述编码率与所述数据信道的所述编码率成比例。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述编码包括对CQI(信道质量指示)报告进行编码。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述编码包括对短的CQI报告进行编码。

8.根据权利要求3所述的方法，还包括当K小于所述块编码矩阵中的行数时，删截所述块编码矩阵。

9.根据权利要求3所述的方法，其中所述重复包括：

重复所述块码以匹配卷积码率；

进一步重复所述块码，直至期望的码率被超过；以及

使所述卷积码率与通过所述进一步重复而生成的所述块编码矩阵进行速率匹配。

10.一种控制信道编码器，包括：

确定器，其确定用于对长度为M的控制信号进行编码的K的当前值，其中K是数据信道的码率的函数；

表格生成器，其通过可变地重复来自于固定块编码矩阵的行以产生长度为K的重复矩阵并利用嵌套删截模式删截重复矩阵，从所述固定块编码矩阵生成具有可变长度的块编码矩阵；以及

块编码器，其利用所述块编码矩阵以将M个输入控制位编码为K个编码的控制位。

11.根据权利要求10所述的编码器，其中所述编码器在LTE兼容通信***中实现。

12.根据权利要求10所述的编码器，其中所述矩阵使用周期性重复的块码。

13.根据权利要求10所述的编码器，其中所述输入控制位定义CQI报告。

14.根据权利要求10所述的编码器，其中所述输入控制位定义短的CQI报告。

15.根据权利要求11所述的编码器，还包括删截器，用于当K小于所述块编码矩阵中的行数时，删截所述块编码矩阵。

16.根据权利要求11所述的编码器，其中所述表格生成器包括：

重复器，其重复所述块编码矩阵以匹配卷积码率，并进一步重复所述块编码矩阵额外的次数，直至期望的码率被超过；以及

速率匹配器，其使所述卷积码率与所述重复器的输出匹配。

17.一种通信设备，其包括：

块编码器，其利用可变速率块码对控制信号进行编码，所述可变速率块码的编码率与数据信道的可变编码率大致匹配，在所述数据信道上传输报告。

18.根据权利要求17所述的设备，其中所述编码器在LTE兼容通信***中实现。

19.根据权利要求17所述的设备，其中所述编码器包括：

确定器，其将输出编码长度K确定为所述数据信道的当前码率的函数；

表格生成器，其重复块编码矩阵以向其提供至少K行；以及

编码单元，其利用所述重复的块编码矩阵的前K行在所述数据信道上从所述控制信号生成编码的控制信号。

20.根据权利要求17所述的设备，其中所述编码器使用周期性重复的块码。

21.根据权利要求17所述的设备，其中所述可变速率块码的编码率与所述数据信道的编码率成比例。

22.根据权利要求17所述的设备，其中所述控制信号包括CQI(信道质量指示)报告。

23.根据权利要求17所述的设备，其中所述控制信号包括短的CQI报告。

24.根据权利要求19所述的设备，还包括删截器，用于当K小于所述块编码矩阵中的行数时删截所述块编码矩阵。

25.根据权利要求19所述的设备，其中所述表格生成器包括：

重复器，其重复所述块码以匹配卷积码率，并且进一步重复所述块码直至期望码率被超过；以及

速率匹配器，其使所述卷积码率与通过所述进一步重复而生成的所述块编码矩阵进行速率匹配。

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