CN104509017A - 取决于信号接收情况的改进的传输格式盲检测 - Google Patents

Abstract

一种从长度候选值集合中确定k位消息块的长度的方法，包括如下步骤：-从集合中选择(401)长度候选值(N)；-维特比解码器解码(402)所接收的帧以形成解码序列，解码序列包括长度等于长度候选值(N)的消息；-计算(402)针对候选值(N)的维特比变量(S(N))；-将维特比变量与阈值(Δ)相比较(403)；-如果维特比变量(S(N))大于阈值(Δ)且如果在集合中存在未选择的长度候选值，则重复选择(401)步骤、解码(402)步骤和计算(402)步骤；-如果维特比变量大于最佳值(S_best)，则将最佳值更新成维特比变量，且将最佳长度(N_end)更新成该候选值；-其中，阈值(Δ)被初始设置成根据接收器的接收条件所确定的值。

Description

取决于信号接收情况的改进的传输格式盲检测

技术领域

本发明总体涉及用于通信***的数据传输技术的领域。更具体地，本发明涉及一种利用循环冗余校验进行传输格式盲检测的***和方法。

背景技术

数字通信利用各种数据传输方法，这些数据传输方法将信息(例如声音信号或视频信号)转换成多位(比特)数字消息，并在转换之后传输多位信息。

所传输的消息的长度通常是不固定的。

一些解决方案则在于，将长度信息添加到所传输的数据中。然而，在一些应用中，数据率很低，从而应当避免在大量待传输数据中添加信息。

另一解决方案在于，在接收端使用伴随着多位消息一起传输的一些纠错码来确定长度信息。

在UMTS、WCDMA和一些其它3G移动电话***中，附于多位消息的循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)已经被广泛地应用于在特定情况下检测接收到的消息块的长度信息。实现该结果的机制为传输格式盲检测(BlindTransport Format Detection，BTFD)。

图1示出可使用BTFD机制的上下文。发射器100包括CRC编码器101。该编码器101将k位的消息作为输入，并添加x位的CRC码(在大多数的3G测试用例中，为12或16位)。然后，卷积编码器102处理这些k+x位，该卷积编码器102产生k+x+m位的编码数据，其中，m为在CRC编码的消息块之后所填塞的用以终止卷积码的格子的零的个数。

然后，编码数据被调制器103调制，并被传输至信道120。该信道为无线电信道，所传输的信号受到噪声干扰，从而接收器110接收到调制帧和噪声。

该接收器包括解调器111，该解调器111用于解调所接收的帧并产生相应的解调帧。接收器110还包括解码器112，从而可将解调帧进行解码，并可因此确定出未知的消息长度k。

接收器从第三层协商仅获知一组传输格式的候选项(即所传输的消息的长度k)，所面临的问题在于为所接收的消息确定最可能的传输格式。

换言之，转向示出所接收的消息的图2，其在于确定在哪结束由数据字段和CRC字段组成的消息：描绘了4个候选值(N＝1、2、3、4)，并且接收器应当确定端部位的位置。

对于解调器111，至今已经提出一些算法，用于确定所传输的消息的正确长度，以便解调该消息。

BTFD解决方案已经是3GPP和ETSI组织所标准化的方案。名称为“Multiplexing and channel coding(FDD)”的TS125.212文件描述了这种方法和可行的算法。该解决方案如图3所示。

该方法基于维特比(Viterbi)解码器。维特比解码器的正确的格子路径以零态结束在正确的端部位的位置N处。

BTFD方法向后追踪以零态结束在每个可能的端部位的位置处的存留的格子路径(假设的格子路径)，以恢复数据序列。对于每个恢复的数据序列，通过核查CRC来进行误差检测，如果没有误差，则证明该恢复的数据序列是正确的。

变量S(N)被定义为：

$S\left(N\right)=-10\×\log \left(\frac{a_0\left(N\right)-a_{\min }\left(N\right)}{a_{\max }\left(N\right)-a_{\min }\left(N\right)}\right)---\left(1\right)$

其中，a_max(N)和a_min(N)为在端部位的位置N处的所有存留路径之中最大和最小的路径度量值，a₀(N)为处于零态的路径度量值。

在无噪声的传输中，对应于真实的(即所传输的)消息长度k的S(N)总是等于零。然而，在有噪声的传输中，对于真实的消息长度k，S(N)将不太可能等于零。因此，测试在于将该变量S(N)与预定阈值Δ进行比较。

该阈值Δ被称为“路径选择阈值”，且其为设计参数。

回到图3，该算法开始于初始化步骤301，步骤301在于将端部位的位置N设置为1，以及设置两个工作变量S_best＝Δ和n_end＝0。变量n_end表示至今发现的最佳的端部位的位置。变量S_best表示如维特比解码器所提供的相应的最佳的变量S(N)。

步骤302在于根据上文给出的等式(1)，针对N的当前值确定变量S(N)。

然后，在步骤303中，将该计算出的变量S(N)与阈值Δ相比较。

如果该变量大于该阈值，则流程进行到步骤308，以确定是否存在任何额外的长度候选值。为此，核查N的当前值是否为候选值的集合中的最大数就足够了。

若不是，即存在至少另一个候选值，则在步骤309中，将N的值增加1，并且流程循环至步骤302。否则，流程进行到步骤310，以确定最佳解n_end是否等于零。

若n_end＝0，则解码流程结束于步骤311，并宣布所接收的消息是错误的。

若n_end>0，则认为n_end的值是所接收的消息的真实长度的最佳候选值(步骤312)。

当S(N)≤Δ时，开始于步骤303的流程的另一分支被触发。于是，在步骤304中，维特比解码器向后追踪所接收的消息，以便根据N的当前值输出多个位的块。

然后CRC检查器处理该多个位的块305。如果CRC是不正确的，则流程进行到步骤308，之前已阐述。如果CRC是正确的，则意味着已找到真正的消息。然而，在步骤306中，将变量S(N)与当前最佳值S_best相比较，以确定该真正的消息是否优于之前找到的真正的消息。

若S(N)≤S_best，则流程也进行到步骤308。

在S(N)>S_best的情况下，进行步骤307，其在于为工作变量S_best和N_end设置新的值，使得S_best＝S(N)且N_end＝N，并且流程也进行到步骤308，利用之后的候选值继续该流程或结束该流程。

但是，如基于统计分析的任何过程(这里，维特比解码算法)，接收器制造错误，错误率尤其取决于传输信道中的噪声。上述方法旨在使这些解码错误尽可能低，但是仍需要通过提出优化解码性能的BTFD方法来改进该情况。

发明内容

利用从接收器通过无线通信信道所接收的长度候选值集合中确定k位的消息块的长度的方法来实现本发明的目的，该方法包括如下步骤：

-从该长度候选值集合中选择长度候选值；

-维特比解码器解码所接收的帧以形成解码序列，该解码序列包括长度等于该长度候选值的消息；

-维特比解码器计算针对该长度候选值的维特比变量；

-将该维特比变量与阈值相比较；

-如果维特比变量大于阈值且如果在长度候选值集合中存在未选择的长度候选值，则重复选择步骤、解码步骤和计算步骤；

-如果所述维特比变量大于最佳值，则将最佳值更新成该维特比变量的值，且将最佳长度更新成该长度候选值；

-其中，所述阈值初始被设置成根据接收器的接收条件所确定的值。

根据本发明的实施方式，该方法还可以包括以下特征中的一个或多个：

-当已选择该集合中的所有长度候选值时且如果最佳长度不为空，则可以认为最佳长度是k的最佳估计值。

-阈值可被定义成表示接收条件的至少一个标准的函数。

-当标准低于枢值时，阈值被设置成高值，当标准高于该枢值时，阈值被设置成低值(Δ_低)。

-可以在低态和高态之间使用滞后方法，在低态下，阈值被设置成低值，在高态下，阈值被设置成高值，当所述标准低于低的枢值(PV_低)时，触发从所述高态到所述低态的转变，当所述标准高于高的枢值(PV_高)时，触发从所述低态(S_L)到所述高态(S_H)的转变。

-该至少一个标准可包括信噪比。

-可利用DPCH_Ec/Ioc参数估计该信噪比。

-也可利用在DPCH信道上测量的信号干扰比估计该信噪比。

-阈值可以是固定的。

-可以用比较所述维特比变量与最佳值的步骤替代比较所述维特比变量与阈值的步骤，该最佳值初始被设置成阈值(Δ)。

-该方法还可以包括从长度候选值开始向后跟踪的步骤，该步骤由维特比解码器实现。

-该方法还可以包括计算维特比解码器所输出的位块上的CRC检查的步骤。

也利用计算机程序产品实现本发明的目的，该计算机程序产品包括具有计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括程序指令，该计算机程序可被载入数据处理单元，当数据处理单元运行该计算机程序时，该计算机程序适于使方法执行。

本发明的另一目的是其上记录有计算机程序的数据存储介质，该计算机程序包括用于执行方法的指令。

本发明的另一目的是接收器，该接收器用于从通过其所连接的无线通信信道所接收的长度候选值集合中确定k位消息块的长度，该接收器包括用于执行以下步骤的部件：

-从长度候选值集合中选择长度候选值；

-利用接收器的维特比解码器解码所接收的帧以形成解码序列，该解码序列包括长度等于该长度候选值的消息；

-利用该维特比解码器计算针对该长度候选值的维特比变量；

-将该维特比变量与阈值相比较；

-如果维特比变量大于阈值且如果在长度候选值集合中存在未选择的长度候选值，则重复选择步骤、解码步骤和计算步骤；

-如果维特比变量大于最佳值，则将最佳值更新成该维特比变量的值，且将最佳长度更新成该长度候选值；

-其中，阈值被初始设置成根据接收器的接收条件所确定的值。

参照以下所列的附图，本发明的实施方式的其它特征和优势将从作为非限制性示例给出的本发明的一些实施方式的以下描述中显现。

附图说明

图1(已描述)示出可使用BTFD的无线发射器和接收器的功能架构。

图2(已描述)示出所接收的数据帧的示例。

图3(已描述)示出根据现有技术的BTFD方法的流程图。

图4示出根据本发明的实施方式的流程图。

图5示出关于本发明的实施方式的状态图。

具体实施方式

为了保证全球***的适当行为，必须要保证传输格式盲检测(BTFD)的确定正确的传输格式(Transport Format，TF)的能力，使得接收器很好地解码所接收的消息。

为了实现这点，名称为“Terminal Conformance Specification,RadioTransmission and Reception(FDD)”的3GPP/ETSI文件TS 134.121详述了在特定阈值下应保持的两个标准：

-块误码率(Block Error Ratio，BLER)

-错误格式检测率(False format Detection Ratio，FDR)

由BLER值和FDR值所限定的性能取决于接收器的几何条件，即DPCH_Ec/Ioc参数。该参数由限定。由于几何因子等于针对特定物理信道DPCH的估计量I_or/I_oc，因此其对应于这些几何条件直接影响接收条件，即接收器的信噪比。

该参数表示专用物理通道(Dedicated Physical Channel，DPCH)的每个伪随机噪声芯片的传输能量与节点(B)天线的总的传输功率谱密度之间的比。

根据本发明的一方面，根据接收器的接收条件对BTFD的参数进行初始设置。

因此，可以根据接收器的几何条件，更具体地，根据参数，设置BTFD的参数。

由此使得DPCM将更好地适用于在发射器和接收器之间的传输信道中的传输条件，例如噪声。于是在差的传输条件下，解码可受益于FDR缓解，同时仍防止任何BLER性能下降。

图4示出本发明的实施方式的流程图。

第一步骤401为初始化步骤。

步骤401包括在长度候选值集合中选择一个长度候选值。

该长度候选值集合可以是双方(发射器和接收器)之前已协商好的。由于这是现有技术中已知的步骤，因此这里将不再阐述。这些长度候选值可以是连续的位长度(例如7、8、9...位)，也可以不是。

更具体地说，第一步骤401从长度候选值集合的基数中选择初始索引N。通常，该初始索引被设置成1，意味着将首先处理第一个长度候选值。

初始化步骤401也包括将最佳长度值N_end设置成0。该值意味着在BTFD开始时未找到解。

初始化步骤401还包括将初始值设置成阈值Δ。该阈值为将与当前的长度候选值N的维特比变量S(N)相比较的阈值。

根据本发明的一个方面，根据接收器的接收条件设置该阈值的初始值。

更准确地，阈值Δ可被定义成表示接收器的这些条件的一个或几个标准M的函数。换言之，可以写成Δ＝f(M)。该函数可以具有不同性质，可以是连续的或非连续的，下文将在一些实施方式中对其进行阐述。

这些标准可以包括信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)。例如，可利用前文已阐述过的DPCH_Ec/Ioc参数来估计该比值SNR。

那么，通用公式Δ＝f(M)可被实例化成：

一些实施方式可根据DPCH_Ec/Ioc参数确定阈值。换言之，一些函数f是可行的。

第一实施方式可在于，根据与DPCH_Ec/Ioc参数的枢值(Pivot Value，PV)的比较，在两个值Δ_高和Δ_低中为该阈值选择一个值。

可通过如下方程式提供关系：

如果则Δ＝Δ_高(2a)

如果则Δ＝Δ_低(2b)

根据本发明的第二实施方式，滞后方法使用两个枢值PV_高和PV_低，如图5所示。可用两个状态S_H、S_L表示该方法。

在高态S_H下，阈值Δ被设置成高的值Δ_高；然而，在低态S_L下，阈值Δ被设置成低的值Δ_低。

从高态S_H到低态S_L的转变由条件触发。

从低态S_L到高态S_H的转变由条件触发。

应当仔细设置用于阈值Δ_低、Δ_高以及枢值PV、PV_低和PV_高的值。

发明人已经进行了多次试验，从多次试验中已确定出，太低的阈值不能充分过滤出错误的长度候选值。这意味着过多的CRC错误和不可接受的FDR(错误格式检测率)的增大。

另一方面，过多地增大阈值可改善噪声接收条件下的FDR参数，但这意味着丢失一些潜在的良好的长度候选值，尤其是在良好的接收条件下。BLER参数可以增大，甚至超过3GPP标准所允许的最大值。

因此重要的是，在良好的接收条件和差的接收条件下，当使BLER参数和FDR参数保持在可接受的范围内时，选择枢值使得阈值的偏移保持在最优值的范围内。

可以根据用于实现接收器的电路的特殊性来确定数值。

在发明人所进行的本发明的实际实施方式的上下文中所使用的数值的示例如下：

例如，当使用单个枢值时，其值可以为PV＝-19dB。例如，阈值可以为Δ_低＝0；Δ_高＝0.7。

在滞后方法中，这些值可以为PV_高＝-17dB和PV_低＝-20dB，阈值为Δ_低＝0.2；Δ_高＝0.8。

根据其它实施方式，使用信号干扰比(SIR)的估计值而非DPCH_Ec/Ioc参数来确定阈值和枢值。实际上，接收器难以得知DPCH_Ec/Ioc参数。因此，另一变型是使用接收器的电路可测量到的估计值。

该估计值为在DPCH信道上所测量的SIR测量值。

可采用各种方式确定该估计值。DPCH信道上的SIR估计值的一种可能实现由以下方程式给出：

其中：

SIR^CPICH为公共导频信道(Common Pilot Channel，CPICH)上的SIR估计值。该CPICH信道为携带导频数据的物理信道，用户设备(User Equipment，UE)已知这些导频数据，且使用这些导频数据，利用有用信号估计功率(即总功率减去噪声功率)与估计的干扰功率之间的过滤比，以传统的方式计算SIR估计值。

sf为在DPCH信道上的传输中所使用的扩展因子。256为针对CPICH的扩展因子，比率256/sf为比例因子。

c为取决于DPCH扩展因子sf的恒定比例因子。该依存关系例如可被表达成： $c^2=\sqrt{2^w},$ 其中：

C_数据被限定成：(C_数据)²应当等于总的时隙功率(total_slot_power)，即等于

该SIR测量值可用在以上给出的各个实施方式中，使得阈值Δ取决于该SIR，如表示接收器的接收条件。

在该初始化步骤401之后，BTFD包括步骤402，步骤402为解码所接收的帧以形成解码序列。该多位的解码序列包括长度等于长度候选值N的消息。

该步骤为基于该长度候选值，在该接收的帧上应用维特比解码算法，从而确定出维特比变量S(N)。

在下一步骤403中，将该维特比变量S(N)与当前最佳值S_best相比较。在第一步骤401中，已将该最佳值S_best初始化为阈值Δ。因此，该最佳值S_best最初取决于接收器的接收条件。当发现更好的值时，可在算法的每个通过之处更新最佳值S_best，下文将对此进行阐述。

该比较确定当前测试的长度候选值是否为潜在好的候选值。如果当前的S(N)不低于当前最佳解S_best，则意味着这不是潜在足够好的候选值。流程进行到步骤407，在该步骤中，测试在长度候选值集合中是否仍存在可用的长度候选值(还未被选择)。在存在至少一个未选择的长度候选值的情况下，步骤408在该集合中选择一个新的长度候选值。该选择步骤408简单地将候选值索引N增加1，从而在顺序排列的长度候选值的集合中选出下一个长度候选值。

一旦选择出新的长度候选值，则重复解码和计算步骤402。

当所选择的长度候选值N提供大于最佳值S_best的维特比变量S(N)时(然后流程进行到步骤404)，或者，当集合中不再存在未选择的长度候选值时，步骤402、步骤403、步骤407和步骤408之间的循环终止。接着，流程从步骤407转到步骤409。

步骤409测试已找到的最佳长度候选值。评估最佳长度值N_end会再次面临两种情况。如果该值等于零，则意味着该过程未能找到任何可能的长度候选值。在这种情况下，该过程将通过进行到步骤410来返回错误。

如果该最佳长度值N_end不等于零，则意味着已找到可能的最佳长度候选值。可在步骤411中输出该最佳长度值，作为所接收的消息的位的真实数量k的最佳估计值。

现在返回步骤403，如果当前的维特比变量S(N)大于最佳值S_best，则在步骤404中，由维特比解码器向后追踪当前解(基于当前的长度候选值)。这使得根据长度候选值N的当前值输出位块。可根据关于维特比解码和BTFD过程的现有技术进行该步骤。

在下个步骤405中，用CRC(循环冗余校验)检查器处理该比特位块。如果CRC是不正确的，则意味着当前的长度候选值是不正确的，流程回到步骤407。

根据本发明，阈值Δ的良好选择降低CRC错误发生的概率，从而降低流程回到步骤407的概率。

如果CRC是正确的，则意味着当前所选择的长度候选值N是最佳的长度候选值。因此，应当将最佳值S_best和最佳长度N_end更新为：

S_best＝S(N)

N_end＝N

然后，流程回到步骤407，以确定是否可选择另一个长度候选值。将潜在新的长度候选值与更新后的最佳值S_best相比较。如果不再存在长度候选值，则将当前的最佳长度N_end输出作为所接收的消息的真实长度的最佳估计值来进行解码。

应当注意，在该实施方式中，在维特比变量S(N)上进行仅一次测试。优化该实施方式以减少处理时间。

然而，本发明也可应用于BTFD算法的其它实施方式，尤其当如根据3GPP标准进行两次随后的测试时，即与阈值Δ的比较和与当前最佳值S_best的比较。

换言之，根据在3GPP标准中所定义的BTFD过程，在步骤403中，将当前的维特比值S(N)与阈值Δ相比较。该阈值Δ是固定的，并且可将附加步骤***在CRC检查405之后，用以将当前的维特比值S(N)与最佳值S_best相比较。

在前述实施方式中，用比较维特比变量与最佳值S_best的步骤替代比较维特比值S(N)与阈值Δ的步骤，该最佳值S_best初始被设置成阈值Δ。

Claims (15)

1.一种从接收器通过无线通信信道所接收的长度候选值集合中确定k位消息块的长度的方法，包括如下步骤：

-从所述长度候选值集合中选择(401)长度候选值(N)；

-维特比解码器解码(402)所接收的帧以形成解码序列，所述解码序列包括长度等于所述长度候选值(N)的消息；

-所述维特比解码器计算(402)针对所述长度候选值(N)的维特比变量(S(N))；

-将所述维特比变量与阈值(Δ)相比较(403)；

-如果所述维特比变量(S(N))大于所述阈值(Δ)且如果在所述长度候选值集合中存在未选择的长度候选值，则重复选择(401)步骤、解码(402)步骤和计算(402)步骤；

-如果所述维特比变量大于最佳值(S_best)，则将所述最佳值更新成所述维特比变量，且将最佳长度(N_end)更新成所述长度候选值；

-其中，所述阈值(Δ)被初始设置成根据所述接收器的接收条件所确定的值。

2.如权利要求1所述的方法，其中，当已选择所述集合中的所有长度候选值时且如果所述最佳长度不为空，则认为所述最佳长度(N_end)是k的最佳估计值。

3.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述阈值(Δ)被定义成表示所述接收条件的至少一个标准的函数。

4.如权利要求3所述的方法，其中，当所述至少一个标准低于枢值(PV)时，所述阈值(Δ)被设置成高值(Δ_高)，当所述至少一个标准高于所述枢值(PV)时，所述阈值(Δ)被设置成低值(Δ_低)。

5.如权利要求6所述的方法，其中，在低态(S_L)和高态(S_H)之间使用滞后方法，在所述低态(S_L)下，所述阈值(Δ)被设置成低值(Δ_低)，在所述高态(S_H)下，所述阈值(Δ)被设置成高值(Δ_高)，并且，当所述至少一个标准低于低的枢值(PV_低)时，触发从所述高态到所述低态的转变，当所述至少一个标准高于高的枢值(PV_高)时，触发从所述低态(S_L)到所述高态(S_H)的转变。

6.如权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，所述至少一个标准包括信噪比。

7.如权利要求6所述的方法，其中，利用DPCH_Ec/Ioc参数估计所述信噪比。

8.如权利要求6所述的方法，其中，利用在DPCH信道上测量的信号干扰比估计所述信噪比。

9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述阈值(Δ)是固定的。

10.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，用比较所述维特比变量与所述最佳值(S_best)的步骤替代比较所述维特比变量与阈值(Δ)的步骤，所述最佳值初始被设置成所述阈值(Δ)。

11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，还包括所述维特比解码器从所述长度候选值开始向后追踪(404)的步骤。

12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，还包括计算所述维特比解码器所输出的位块上的CRC检查(404)的步骤。

13.一种计算机程序产品，包括具有计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序指令，所述计算机程序能够被载入数据处理单元，当所述数据处理单元运行所述计算机程序时，所述计算机程序适于使根据权利要求1至12中任一项所述的方法执行。

14.一种数据存储介质，所述数据存储介质上记录有计算机程序，所述计算机程序包括用于执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法的指令。

15.一种接收器，所述接收器用于从通过无线通信信道所接收的长度候选值集合中确定k位消息块的长度，所述接收器与所述无线通信信道连接，且包括用于执行如下操作的部件：

-从所述长度候选值集合中选择(401)长度候选值(N)；

-利用所述接收器的维特比解码器解码(402)所接收的帧以形成解码序列，所述解码序列包括长度等于所述长度候选值(N)的消息；

-利用所述维特比解码器计算(402)针对所述长度候选值(N)的维特比变量(S(N))；

-将所述维特比变量与阈值(Δ)相比较(403)；

-如果所述维特比变量(S(N))大于所述阈值(Δ)且如果在所述长度候选值集合中存在未选择的长度候选值，则重复选择(401)步骤、解码(402)步骤和计算(402)步骤；

-如果所述维特比变量大于最佳值(S_best)，则将所述最佳值更新成所述维特比变量，且将最佳长度(N_end)更新成所述长度候选值；

-其中，所述阈值(Δ)初始被设置成根据所述接收器的接收条件所确定的值。