CN1237722C - 通信***中收缩编码码元的方法和装置 - Google Patents

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CN1237722C CNB018105122A CN01810512A CN1237722C CN 1237722 C CN1237722 C CN 1237722C CN B018105122 A CNB018105122 A CN B018105122A CN 01810512 A CN01810512 A CN 01810512A CN 1237722 C CN1237722 C CN 1237722C
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Abstract

用于在通信***中收缩码元的技术。对具有N个码元容量的帧接收S个码元，S大于N。需要收缩P个码元使得余下的码元能适合于该帧。根据S和P计算若干间距，D1至DN。对每个计算出的收缩间距确定某一码元收缩数。然后分别以间距D1至DN进行P1至PN个码元收缩。为了码元收缩的更均匀分布，可把间距D1至DN的每一个选择成大于或等于按Dmin＝S/P」定义的最小收缩间距，其中」表示下限运算符。可一起进行以每个计算出的间距的码元收缩，或用以其他间距的码元收缩来分布。

Description

通信***中收缩编码码元的方法和装置
技术领域
本发明涉及数据通信。尤其是涉及用于收缩编码码元，以在通信***中提供改善的性能的方法和装置。
背景技术
在典型的数字通信***中，在发射机单元处理、调制并调整数据，以产生已调信号，然后将其发送到一个或多个接收机单元。例如，数据处理可以包括将数据格式化成某一帧格式，用某一编码方案对该格式化数据进行编码，以在接收机单元提供错误检测和/或校正，收缩(如删除)一些编码码元使其适合某一帧大小，将编码数据信道化(如覆盖)，并将信道化的数据扩展到***带宽上。一般由***或实施的标准定义数据处理。
在接收机单元，接收、调整、解调并数字化处理经发送的信号，以恢复所发送的数据。在接收机单元的处理与在发射机单元执行的处理是相反的，并可包括(例如)解扩展所接收的采样、对解扩展的采样去覆盖、在收缩的码元的位置***“擦除”，以及解编编码码元以恢复所发送的数据。
数字通信***一般使用卷积编码或Turbo编码，以在接收机单元提供纠错能力。校正传送错误的能力增强了数据传送的可靠性。传统上，使用对每个输入数据比特产生某一数量的编码码元(如2、3或更多的编码码元)的某一多项式生成矩阵进行卷积和Turbo编码。例如，1/2速率的编码器对每个数据比特产生两个编码码元。
多址通信***一般以预定大小的帧或分组传送数据，以允许在活动用户之间对***资源的有效共享。例如，一些通信***支持是基本帧大小的数倍(如768·K，其中K＝1，2，……)的帧大小。为效率起见，一些通信***还支持多个数据速率。根据若干因素，可向编码器提供可变数量的数据比特(即X)，编码器随后产生对应数量的编码码元(如2X)。
在某些情况下，产生的编码码元的数量不是精确地等于帧的容量。然后使用重复和收缩使产生的编码码元适合于某一大小的帧。例如，如果编码码元的数量小于帧的容量，则可按某一次数重复(即复制)一些或所有编码码元。相反或另外地，在码元重复以后，如果编码码元的数量大于帧的容量，则删除(即收缩)某些编码码元。
收缩编码码元的一种常规方法是***地收缩每个第D个码元，直到达到所需数量的码元收缩为止。随后不加修改地发送余下的码元。在某些情况下，这种方法可以在整个帧上不均匀地收缩码元，这导致在帧的一个部分收缩较多码元，而在帧的一些其他部分收缩较少码元或者不收缩码元。当不均匀收缩码元时，可能损害性能。
如所能看到的那样，能用于以提供改善的性能的方式收缩码元的技术是非常希望的。
发明内容
本发明提供用于收缩码元的各种技术，以实现在整个帧上码元收缩更均匀的分布，这能导致改善的***性能。一般地，计算若干收缩间距，并使用计算的间距进行所要求的码元收缩。可把收缩间距定义成码元收缩的周期。通过适当地选择收缩间距，并在适当的时间使用选定的间距，能达到所希望的收缩结果。
本发明的一个实施例提供了一种在通信***中(如符合下面所识别的CDMA-2000，W-CDMA，或1XTREME标准的***)收缩码元的方法。按照此方法，对具有N个码元的容量的帧接收到S个码元，其中S大于N。从所接收的S个码元中需要收缩P个码元，使得未被收缩的码元适合于该帧。然后根据所接收的S个码元和P个码元收缩，计算D1至DN的若干收缩间距。接着，对每个计算出的收缩间距，确定某一数量的码元收缩。然后分别以D1至DN的收缩间距进行P1至PN个码元收缩。对于码元收缩的更均匀分布，可以选择D1至DN间距中的每一个大于或等于最小收缩间距Dmin，把Dmin定义为；
Figure C0181051200091
其中
Figure C0181051200092
表示下限运算符。
在简单的实现中，可根据S和P如下计算两个收缩间距D1和D2：
Figure C0181051200101
以及
Figure C0181051200102
然后可如下计算P1和P2：
P2＝S-P×D1，以及
P1＝P-P2。
可通过下列步骤实现码元收缩：(1)选择使用收缩间距D1或D2，用于确定接着应收缩哪个码元，(2)根据选定的收缩间距，收缩下一码元，以及(3)根据选定的收缩间距，使P1或P2减1。可以重复步骤(1)至(3)，直到实现所有P1和P2个码元收缩为止。可选择收缩间距，使得把间距D1的P1个码元收缩分布在间距D2的P2个码元收缩之间。例如，若P1对P2的比值等于R，那么可这样选择收缩间距，使得平均来说对间距D2的每个码元收缩，以间距D1进行R个码元收缩。另外，能进行间距D1的P1个码元收缩，继之以间距D2的P2个码元收缩。从而可使用此方法，来提供一组丰富的收缩间距D1和D2的模式，它能提供改善的性能。
可把上述对于两个收缩间距的概念用于计算和使用N个收缩间距的一般情况。可一起进行以每个计算出的间距的码元收缩，或用以其他间距的码元收缩来分布。
在码元收缩之前，可能已重复编码码元来产生所接收的S个码元。例如，在CDMA-2000***中，可以重复每个编码码元M次，M是大于或等于1的整数，并这样选择使得S大于或等于N。而且一般通过用某一编码方案(如卷积或Turbo编码)对若干数据比特进行编码来产生所述编码码元。
本发明的另一个实施例提供一种在通信***中解码码元的方法。按照该方法，一开始接收N个码元。然后确定在S个码元上已进行P个码元收缩，以产生所接收的N个码元。然后根据S和P计算若干收缩间距D1至DN，并且还分别确定间距D1至DN的P1至PN个码元收缩。然后分别根据以间距D1至DN的P1至PN个码元收缩导出的用于收缩S个码元以产生所接收的N个码元的收缩模式。然后根据所导出的收缩模式，在所接收的N个码元之间***P个擦除以产生S个恢复的码元，然后用某一解码方案对其解码。再次，为了擦除/码元收缩的更均匀分布，可以选择间距D1至DN的每一个大于或等于上面定义的最小收缩间距Dmin。
本发明的又一个实施例提供了一种用于通信***中的发送数据处理器。发送数据处理器包括耦合至码元收缩元件的编码器。编码器接收并编码数据比特，以产生编码码元。码元收缩元件(1)对具有N个码元容量的帧接收S个码元，S大于N(2)从所接收的S个码元中确定要收缩的P个码元，使得余下未被收缩的码元适合于该帧，(3)根据S和P计算D1至DN的收缩间距，(4)确定分别要以间距D1至DN进行的P1至PN个码元收缩，(5)在所接收的S个码元上，分别以收缩间距D1至DN进行P1至PN个码元收缩。可把码元收缩元件设计成实现上述各种特征(如在整个帧上分布P1和P2个收缩)。再次，可把D1至DN的收缩间距的每一个选成大于或等于上面定义的最小收缩间距Dmin。
发送数据处理器还可包括耦合至编码器和码元收缩元件的码元重复元件。码元重复元件接收来自编码器的编码码元，并重复所接收的每个编码码元M次，以产生S个码元，其中M是大于或等于1的整数。
本发明的又一个实施例提供一种用于通信***中的接收机单元。接收机单元包括串联耦合的一个接收机，一个解调器，和一个接收数据处理器。接收机接收并处理已调信号以对每个接收帧提供若干采样。解调器处理这些采样，以对每个接收的帧提供N个码元。接收数据处理器(1)接收N个码元，(2)确定已在S个码元上进行P个码元收缩以产生所接收的N个码元，(3)根据S和P计算若干收缩间距D1至DN，(4)确定已分别以间距D1至DN进行的P1到至PN个码元收缩，(5)导出用于收缩S个码元以产生所接收的N个码元的收缩模式(如根据D1至DN以及P1至PN)，(6)根据所导出的收缩模式在所接收的N个码元之间***P个擦除，以产生S个恢复的码元，以及(7)用某一解码方案对S个恢复的码元进行解码。
下面描述了本发明的其它方面和实施例。
附图说明
根据下面结合附图的详细描述，本发明的特点、性质和优点将变得更加明了。图中以相同的参照字符标识相应的部分，其中
图1是能实现本发明的通信***的简化框图；
图2是能设计成实现本发明的一些实施例的发送数据处理器的框图；
图3A是在CDMA-2000标准中描述的传统的码元收缩技术的流程图；
图3B和3C是示出使用在图3A中描述的传统码元收缩技术的两个简单的收缩例子的图；
图4A是本发明的码元收缩技术的实施例的流程图；
图4B是示出使用图4A中描述的码元收缩技术的收缩例子的图；
图5A是本发明的另一码元收缩技术的实施例的流程图。
图5B示出使用在图5A中描述的码元收缩技术的收缩例子的图；以及
图6示出用传统收缩技术对照本发明的收缩技术得到的性能的曲线；
具体实施方式
图1中可以实现本发明的通信***100的实施例的简化框图。在发射机单元110，从数据源112一般以帧或分组的方式将通信量数据发送到发送(TX)数据处理器114，后者按照某一特定的处理方案对数据进行格式化，编码，和交错(即重排序)。TX数据处理器114一般进一步处理信号并控制数据(如导频和功率控制数据)。然后调制器(MOD)116接收，信道化(即覆盖)，以及扩展经处理的数据以产生码元，随后把后者转换成模拟信号。发射机(TMTR)118对模拟信号进行滤波，正交调制，放大以及上变频，以产生已调信号，然后经天线120发送到一个或多个接收机单元。
在接收机单元130，天线132接收所发送的信号，并将其提供给接收机(RCVR)134。在接收机134中，对所接收的信号进行放大、滤波、下变频，正交解调以及数字化，以提供数据采样。由解调器(DEMOD)136对采样进行解扩展，去覆盖并解调以产生解调码元。然后接收(RX)数据处理器138对该解调的码元进行重排序和解码，以恢复发送数据。由解调器136和RX数据处理器138进行的处理是与发射机单元110处进行的处理相反的。然后把恢复的数据提供给数据宿140。
上述信号处理支持话音、视频、分组数据、消息传递和其他类型通信的单向传送。双向数据通信***支持双向数据传送。然而为了简单起见，在图1中未示出另一方向的信号处理。
通信***100可以是码分多址(CDMA)***，时分多址(TDMA)通信***(如GSM***)，频分多址(FDMA)通信***，或支持陆地链路上的用户之间的话音和数据通信的其它多址通信***。
在题为“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USINGSATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS“的美国专利号4,901,307，以及题为“SYSTEM AND METHOD FOR GENERATION WAVEFORMS IN A CDMA CELLULARTELEPHONE SYSTEM”的美国专利号5,105,459中揭示了在多址通信***中CDMA技术的使用。在1997年11月3日申请的题为“METHOD AND APPARATUS FOR HIGHRATE PACKET DATA TRANSMISSION”的美国专利申请序列号08/963,386中揭示了另一详细的CDMA***(下文中称为HDR***)。这些专利与专利申请都被转让给本发明的代理人，并通过引用而结合于此。
一般把CDMA***设计成符合一个或多个标准，如“TIA/EIA/IS-95-AMobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-ModeWideband Spread Spectrum Cellular System”(下文把它称为IS-95-A标准)，“TIA/EIA/IS-98 Recommended Minimum Standard for Dual-Mode WidebandSpread Spectrum Cellular Mobile Station”(下文把它称为IS-98标准)，由名为“3rd Generation Partnership Project”(3GPP)的协会提供并收录于一组包括文档号3G TS 25.211、3G TS 25.212、3G TS 25.213以及3G TS 25.214的文档中的标准(下文称之为W-CDMA标准)，以及“TR-45.4 Physical LayerStandard for cdma2000 Spread Spectrum Systems”(下面称之为CDMA-2000标准)。继续提出并采用新的CDMA标准。通过引用而把这些CDMA标准结合于此。
图2是可设计成实现本发明一些实施例的TX数据处理器114的实施例的框图。由帧格式化器212接收通信量数据(通常以帧或分组方式)，前者以某一方式格式化每个接收帧。例如，帧格式化器212能在每个数据帧上进行循环冗余校验(CRC)编码，并将CRC比特附加在帧上。帧格式化器212一般还添加若干码尾(code-tail)比特到每个帧的末端。码尾比特一般具有0值，并用于在已编码帧之后把随后的编码器设置到已知状态(如全0)。帧格式化器212还能执行其他帧格式化功能。
然后把格式化的帧提供给编码器214，后者用某一编码方案编码每个帧，以产生编码码元的对应帧。例如，编码器214可进行数据帧的卷积或Turbo编码。所使用的某一编码方案取决于所实现的某一特定***或标准，并可以是可选的(如不同类型的编码方案可以用于不同类型的服务)。在上述的标准文档中详细描述了用于CDMA-2000和W-CDMA***的编码方案。
然后把经编码的帧提供给码元重复器216。根据为某一帧产生的编码码元的数量和帧的容量，可以重复零个或更多码元。例如，按照CDMA-2000标准，以整数次数重复某一帧中的每个码元(即M＝1，2，3等)，这样选择整数M使得重复后的码元数最低限度地超过帧的容量。因此，如果由编码器为某一帧产生L个编码码元，且该帧具有N个码元的容量(其中N≥L)，那么重复该帧中的每个码元M次，其中按 计算M。符号 表示上限运算符，它提供下一较大整数。例如若N/L＝5.2，则
在许多情况中，重复后的编码码元数量不等于帧大小(即编码码元的数量超过帧的容量)。当发生这种情况时，利用码元收缩器218删除(即收缩)一些编码码元，使得最终的编码码元数与帧的容量相匹配。下面进一步详述了码元重复和收缩。
然后把收缩后的帧提供给交错器220。一般以某一写顺序(如顺序地)把每帧的编码码元写入交错器220，并且在存储了整个帧之后，以一般不同于所述写顺序的某一读顺序取回编码码元，以实现码元的重排序。再次，一般由所实现的某一***或标准定义交错方案。
图3A是在CDMA-2000标准中描述的常规码元收缩技术的流程图。一开始在步骤312确定所产生的编码码元数S和对某一帧所要求的收缩数P。参考图2，由码元重复器216对某一帧产生S个编码码元。如果该帧具有N个码元的容量且S≥N，那么收缩P个码元，其中P＝S-N。如果P等于0，那么不要求收缩。否则在步骤314根据所确定的码元数S和收缩数P，计算收缩间距D。收缩间距是两个连续收缩码元之间的码元数加1，其中第一个收缩发生在帧中的第D个码元处。例如，如果D＝3，则在下一个收缩之前将会有两个未收缩的码元。按照CDMA-2000标准，如下计算收缩间距D：
等式(1)
其中符号
Figure C0181051200152
表示下限运算符，它提供下一个较低的整数。例如如果S/P＝5.2，则
然后使用计算出的间距D收缩帧中的码元。为进行码元收缩，在步骤316处，从第一个码元开始计数帧中的码元，并收缩第D个码元。在收缩一码元以后，在步骤318使所要求的收缩数P减1。然后在步骤320作出关于是否已收缩所有P个码元的判定。通过简单地校验是否P＝0可作出此判定。如果已收缩所有P个码元，则过程终止。否则，过程返回到步骤316，再次根据先前计算出的间距D收缩另一码元。
图3A中描述的常规码元收缩技术可根据某一S和P的值，提供各种收缩结果。具体说来，对于一些S和P值，可把收缩码元均匀分布在整个帧上，或者对一些S和P值，可以把收缩码元集中在帧的一个部分中。可通过下面的简单例子来说明这些各种收缩结果。
图3B是说明使用图3A中描述的常规码元收缩技术的简单例子的图。在该具体例子中，产生30个码元(即S＝30)但(对此例)只能使20的码元适合于一帧内(即N＝20)。从而需要收缩10个码元(即P＝S-N＝30-20＝10)。使用等式(1)，把收缩间距计算成3。如图3B所示，收缩掉每第3个码元，如用带有X的框所表示的那样。在此具体例子中，在整个帧上均匀分布收缩码元。
图3C说明使用常规码元收缩技术的另一简单例子，但具有不同的S和P值。在此具体例子中，产生31个码元(即S＝31)，可使20个码元适合于一帧(即N＝20)。从而需收缩11个码元(即P＝11)。使用等式(1)，可把收缩间距计算为2。如图3C所示，收缩掉每第2个码元，如用带有X的框所表示的那样，直到收缩了所有11个码元为止。在收缩了第11个码元之后，不加修改地传送余下的码元。如此具体例子所示，收缩的码元集中在帧的前面部分，而帧的后面部分保持不变。收缩码元不均匀分布是由于用高收缩率收缩码元(即短的收缩间距D)而产生的。
图3B和图3C说明了使用常规收缩技术获得的各种收缩结果。收缩模式从图3B的均匀分布变化到图3C中的不均匀分布，这是简单地将编码码元数S增加1的结果。因此，常规收缩技术具有“临界”点，在此点中，因为离散下限运算符 当S增加1时收缩间距D改变一个完整的单元。
在图3C中收缩码元的不均匀分布能导致在接收机单元的性能降低。码元的删除等价于把对于该码元的发射功率降到0。对卷积编码的数据，在接收机单元使用Viterbi解码器来解编码码元。如果把错误接收的编码码元更均匀地扩展在整个帧上，则Viterbi解码器提供改善的性能(即较佳的纠错能力)。通过在帧的一部分收缩较多码元，Viterbi解码器可能不能校正帧该部分中的码元错误，并且可声明整个帧是擦除的(即错误地接收)。
图4A是本发明的码元收缩技术的实施例的流程图。一开始，在步骤412确定产生的编码码元数S和对某一帧所要求的收缩数P。如果该帧具有N个码元的容量且S≥N，则收缩P个码元，其中P＝S-N。如果P等于0，则不要求收缩。否则，在步骤414根据所确定的码元数S和收缩数P计算收缩间距D。可使用等式(1)来计算收缩间距D。
然后使用计算出的间距D收缩帧中的码元。为进行码元收缩，在步骤416处，从第一码元开始计数帧中的码元，并收缩第D个码元。在收缩一个码元之后，在步骤418确定余下码元数(即Sn+1＝Sn-D)并且使所要求的收缩数P减1(即Pn+1＝Pn-1)。然后在步骤420作出关于是否已收缩所有P个码元的判定。再次，可通过简单地校验是否P＝0而作出该判定。如果已收缩所有P个码元，则过程结束。否则，过程返回到步骤414，并根据更新的S和P的值重新计算收缩间距D。在步骤416码元从那里向前计数，并且收缩第D个码元。然后此过程继续，直到收缩了所有P个码元为止。
图4A中示出的码元收缩技术在每次收缩后“实时地”重新计算收缩率(即收缩间距D)。根据剩下的码元数和仍将进行的收缩数，计算新的“收缩间距”(即到下一次收缩的码元数)。每次计算产生新的收缩间距D，试图均匀地分布余下的码元收缩。
为了更清楚的理解，可把图4A中描述的收缩技术应用于图3B示出的例子中，其中产生31个编码码元(即L＝31)且帧具有20个码元的容量(即N＝20)。再次，要求11个码元收缩。表1列出对每次收缩(即每次通过图4A中示出的循环)的参数S、P和D。
                             表1
Figure C0181051200171
图4B示出表1中描述的收缩例子的结果的图。对前两次收缩，把间距计算为2(即D＝2)。在第二次码元收缩之后，用间距3(即D＝3)收缩余下的码元。当把图4B中示出的收缩模式与图3C中示出的收缩模式比较，可以看到，本发明的码元收缩技术提供收缩码元的均匀得多的分布。
图5A是本发明的另一码元收缩技术的实施例的流程图。一开始，在步骤512确定产生的编码码元数S和对某一帧所要求的收缩数P。再次，如果该帧仍具有N个码元的容量且如果S≥N，那么收缩P个码元，其中P＝S-N。如果P等于0，那么不要求收缩。否则，在步骤514处根据所确定的码元数S和收缩数P计算两个收缩间距D1和D2。
对每个整数S和P，下面的等式是正确的：
Figure C0181051200172
等式(2)
根据等式(2)，可如下计算两个收缩间距D1和D2：
以及                           等式(3)
Figure C0181051200174
等式(4)
从等式(3)和(4)中，能用一次除法运算计算出D1，而可按D1+1计算D2。然而，还能为D1和D2选择其他值，它们在本发明的范围之内。例如，可把D1选择成等于 可把D2选择成
Figure C0181051200182
然后在步骤516处，使用收缩间距D1计算收缩数P1，使用收缩间距D2计算收缩数P2。可如下计算收缩数P1和P2：
P2＝S-P×D1，以及              等式(5)
P1＝P-P2                       等式(6)
收缩间距D1和D2以及收缩P1和P2由下式联系：
S＝P1·D1+P2·D2               等式(7)
一旦计算了收缩间距D1和D2以及收缩数P1和P2，在步骤518选择所计算的收缩间距之一。如下所述，可使用各种方法来选择D1或D2。然后使用选择的收缩间距收缩帧中的一个码元。为进行码元收缩，再次从帧中第一个码元或最后收缩的码元开始计数帧中的码元，且在步骤520收缩第D1个或第D2个码元。在收缩了一个码元之后，在步骤522处，根据已选择了哪个收缩间距，将所要求的收缩数P1或P2减1。具体说来，如果选择D1，则使P1减1，而如果选择D2，则使P2减1。
然后在步骤524作出关于是否已收缩所有P1和P2个码元的判定。可通过简单地较验是否P1＝0和P2＝0作出该判断。如果已收缩了所有P1和P2个码元，则过程结束。否则，过程返回到步骤518，并且选择收缩间距之一。然后过程继续，直到收缩了所有P1和P2个码元为止。
为了更好的理解，可把图5A中描述的收缩技术应用于上述的具体例子中，其中产生31个码元(即S＝31)，可把20个码元适合于一帧(即N＝20)，而需要收缩11个码元(即P＝11)。使用等式(3)和(4)，能分别如下计算收缩间距D1和D2：
Figure C0181051200183
以及
使用等式(5)和(6)，可分别如下计算以间距D2和D1的收缩数：
以及
P1＝11-9＝2。
从而，以间距2进行两次收缩，而以间距3进行9次收缩。
如上所述，可使用各种方法来选择哪一个收缩间距(D1或D2)用于下一次收缩。在一个实施例中，选择收缩间距之一(如D1)并使用相应的次数(如P1)，随后选择另一收缩间距(如D2)并用于余下的收缩。对于上述例子，以间距2(D1)进行2次收缩(P1)，继之以间距3(D2)进行9次收缩。
在另一个实施例中，可交替地选择收缩间距D1和D2，并一直用到实现以一个间距的所有收缩为止。然后使用另一个间距进行余下的收缩。对于上述例子，可使用间距2，3，2，3，3，3等等进行收缩。
在又一个实施例中，把间距D1的P1次收缩近似地分布在间距D2的P2次收缩之间。例如，如果P1对P2的比值是R，那么对于每个使用间距D2的收缩，使用间距D1进行R次收缩。对于上述例子，使用间距2进行2次收缩，使用间距3进行9次收缩。从而，对每个间距2的收缩，使用间距3进行4或5次收缩。
在又一个实施例中，可使用加权算法把间距D1的P1次收缩分布在间距D2的P2次收缩之间。假设中间值F＝P1×N2-P2×N1，其中N1和N2是增量计数器，指出在一次迭代循环上的收缩数。选择N1和N2的最大值，使得把收缩间距P1和P2分布在帧中。在每帧的起点和每次收缩之后，且当N1+N2＜P时，选择间距D2，并且如果F＜0，则使N2增加1，否则选择间距D1且使N1增加1。
在又一个实施例中，把码元收缩(近似地)均匀地分布在整个帧上。在此实施例的一个具体实现中，可使用“折返循环”(Warp-around)累加器存储一个值，随后使用该值来对下一次收缩选择收缩间距。把该累加器设计成存储0到B之间的值，其中B一般是2的幕(如256、512、1024或一些其他值)。还可以把B选成大于或等于帧的大小(即B≥N)。一开始，确定收缩P1和P2中较小值。然后按P1或P2的较小值与P1或P2的较大值的比值乘以值B来计算累加值A。例如，如果P1＝2，P2＝9且B＝1024，那么 A = ( P 1 / P 2 ) · B = ( 2 / 9 ) · 1024 ≅ 227 . 此后，每次收缩之前，把累加值A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以后折返循环，那么对下一次码元收缩选择对应于P1或P2的较小值的收缩间距。
对上述例子，可分别在第1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11次码元收缩前把累加器中的值计算成227、454、681、908、111、338、565、792、1019、222和449。对于第5和第10次码元收缩选择收缩间距D1，因为累加器已折返循环并分别具有值111和222。通过用非零值初始化累加器，以间距2的第一次收缩可以是不同的。例如，如果把累加器初始化成值512，那么以间距2进行第3和第7次收缩，而以间距3进行余下的收缩。
对于图5A中示出的实施例，计算开销保持较低。具体说来，在步骤514只执行一次除法运算来计算收缩间距D1和D2，这是与关于图3A中示出的传统收缩技术相同数量的除法运算。从而，图5A中示出的实施例以等价的计算开销提供了改善的性能。
图5B是示出使用图5A中的码元收缩技术的上述收缩例子的结果的图。在此图中，使用间距2进行第1和第6次收缩，而使用间距3进行其他收缩。还能以各种其它方式分布间距D1和D2的收缩，上面已叙述了其中一些。
可图5A中描述的本发明的码元收缩技术能推广到涵盖N个收缩间距的情况。可根据S和P(并可能是其他参数)计算D1至DN的N个收缩间距，并它们用于收缩S个编码码元。为了改善的收缩结果(如码元收缩的更均匀分布)，可选择D1至DN的每个间距大于或等于如下定义的最小收缩间距Dmin：
Figure C0181051200201
等式(8)
然而，可以进行上述条件的偏离，且也落入本发明的范围之内。
对于N个收缩间距，然后确定以D1至DN的每个收缩间距要进行的码元收缩数，这样选择分别D1至DN的间距P1至PN次码元收缩，使得满足下列条件：
P = Σ X = 1 N px , 以及                    等式(9)
S = Σ x = 1 N Px · Dx 等式(10)
然后分别D1至DN的间距进行P1至PN次码元收缩。
如上所述，在接收机单元进行相反的处理，以考虑在发射机单元进行的码元收缩。具体说来，在已收缩的码元位置***擦除(即“未定”)。在后续的解码过程中给予所述擦除适当的权重。
在解码之前对某一帧接收N个编码码元。随后确定为了产生所接收的N个码元而已在S个编码码元之间进行的码元收缩数P。然后根据S和P计算若干收缩间距D1至DN。还确定分别以间距D1至DN进行的P1至PN个码元收缩。然后分别根据以间距D1至DN的P1至PN个码元收缩导出用于收缩S个码元以产生所接收的N个码元的收缩模式。然后根据导出的收缩模式在所接收的N个码元之间***P个擦除，以产生S个复原的码元，然后用某一解码方法对其解码。再次，对于擦除/码元收缩的更均匀分布，可以选择D1至DN的每个间距大于或等于上面定义的最小收缩间距Dmin。
如一简单的例子，对于以间距D1进行P1次码元收缩，继之以间距D2的P2次码元收缩的实施例，接收机单元在所接收的每个第D1个码元后***一个擦除(共计P1个)，随后在所接收的每个第D2个码元后***一个擦除(共计P2个)。然后用与在发射机单元使用的编码方案相反的某一解码方案对S个恢复的码元解码。
图6示出用图3A中描述的常规收缩技术对照本发明的收缩技术而得到的性能图表。性能结果是对于CDMA-2000***中的前向链路的(即从基站到用户终端)。水平轴表示每一帧的数据和CRC比特数。对于CDMA-2000***，可使用各种大小的帧，帧的大上是基本帧大小的整数倍(如可用的帧大小是768·K，其中K＝1，2，……)。垂直轴表示对于1％的帧差错率的平均每比特所要求的能量对总噪声加干扰的比Eb/(No+Ioc)。
图6中用虚线610示出对于常规收缩技术的模拟结果。此结果以近似周期的间隔指示出一些峰值，例如，在接近300，600，1200和2400比特处观察到峰值。这些峰值是由于常规收缩技术产生的不均匀码元收缩引起的。峰值表示为维持相同的1％的FER而对每比特较高的平均能量Eb的需要。
图6中用实线612示出本发明的收缩技术的模拟结果。此结果指示出在一些峰值处性能的改善。尤其是分别在300和600比特处观察到大约0.5dB和1.0dB的改善。
为清楚起见，尤其对CDMA-2000***的前向链路具体地描述了本发明的一些方面。然而，本发明也能用于使用相同、相似或不同收缩方案的其他通信***中。例如，本发明能用于在W-CDMA***和其他CDMA***中进行收缩。而且，本发明的码元收缩技术也能用于反向链路上(即从用户终端到基站)。可以把本发明的收缩技术修改成更适合于具体***和标准，在其中使用所述本发明的收缩技术。
可用各种方式实现本发明的码元收缩技术。例如，可在一个或多个专用集成电路(ASIC)，数字信号处理器(DSP)，可编程逻辑器件(PLD)，控制器，微控制器，微处理器，设计成执行这里所述的功能的其他电子单元，或它们的组合的范围内的硬件中实现所述收缩技术。另外，可在处理器或控制器上执行的软件或固件中实现本发明的收缩技术。还可在硬件和软件的组合中实现本发明的收缩技术。
提供了较佳实施例的上述描述，使本领域的普通技术人员能制造或使用本发明。对这些实施例的各种修改对本领域的普通技术人员是显而易见的，并且这里定义的一般原则能应用于其他实施例而不使用创造能力。因此不打算把本发明限于这里示出的实施例，而是符合与这里揭示的原则以及新颖特点一致的最宽泛的范围。

Claims (21)

1.一种用于在通信***中收缩码元的方法，该方法包括：
接收要适合于一帧的S个码元，该帧具有N个码元的容量，其中S大于N；
确定要从所接收的S个码元中收缩掉的码元数P，使得余下的未收缩的码元适合于该帧；
根据所接收的码元数S和码元收缩数P计算多个收缩间距D1至DN；
确定要对所述多个收缩间距D1至DN中的每一个进行的码元收缩数，其中分别要以收缩间距D1至DN进行P1至PN个码元收缩，并且其中P1至PN的和等于P；以及
分别以收缩间距D1至DN进行P1至PN个码元收缩，
其特征在于，收缩间距D1根据 计算，其中 表示下限运算符。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于收缩间距D2根据 计算，其中
Figure C018105120002C4
表示上限运算符。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于如下计算所述收缩间距D2：
Figure C018105120002C5
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于确定分别以D1和D2的收缩间距进行P1和P2个码元收缩。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于如下计算所述P1和P2个码元收缩：
P2＝S-P×D1，以及
P1＝P-P2。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述分别以收缩间距D1至DN进行P1至PN个码元收缩的步骤包括：
选择D1或D2的收缩间距用于收缩下一码元，
根据选定的收缩间距收缩所述下一码元，以及
根据所述选定的收缩间距使P1或P2递减1。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述分别以收缩间距D1至DN进行P1至PN个码元收缩的步骤进一步包括：
重复所述选择、收缩和递减，直到实现所有P1和P2个码元收缩为止。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于把以D1的收缩间距的P1个码元收缩分布于以D2的收缩间距的P2个码元收缩之间，为某一编码和某一帧大小实现一种收缩分布，以通过利用整个帧的码元的不相等的差错概率来提供改善的性能。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述分别以收缩间距D1至DN进行P1至PN个码元收缩的步骤进一步包括
选择D1或D2的收缩间距用于收缩P1和P2个码元，使得把以D1的收缩间距的P1个码元收缩分布于以D2的收缩间距的P2个码元收缩之间。
10.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述分别以收缩间距D1至DN进行P1至PN个码元收缩的步骤包括：
确定P1对P2的比值R；以及
选择收缩间距D1或D2，用于收缩P个码元，使得平均来说对间距D2的每个码元收缩，以间距D1进行R个码元收缩。
11.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述分别以收缩间距D1至DN进行P1至PN个码元收缩的步骤包括当增量计数器值N1和N2小于P时进行的迭代算法，其中所述迭代算法的一次循环包括下列步骤：
确定中间值F＝P1×N2-P2×N1；
如果所述中间值F小于0，则使用收缩间距D2并使N2加1；
否则使用收缩间距D1并使N1加1。
12.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述分别以收缩间距D1至DN进行P1至PN个码元收缩的步骤包括：
以收缩间距D1进行P1个码元收缩，继之以收缩间距D2进行P2个码元收缩。
13.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述分别以收缩间距D1至DN进行P1至PN个码元收缩的步骤包括：
选择多个收缩间距D1至DN中的一个，
识别要以选定的收缩间距进行的码元收缩数Px，其中Px是从P1至PN中选择的，
以选定的收缩间距收缩Px个码元，以及
对所述多个收缩间距D1至DN中的每一个重复所述选择、识别和收缩。
14.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述多个收缩间距D1至DN中的每一个大于或等于如下定义的最小收缩间距Dmin；
其中
Figure C018105120004C2
表示下限运算符。
15.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述通信***符合CDMA-2000标准、W-CDMA标准或1XTREME标准。
16.一种用于在扩展频谱通信***中收缩码元的方法，该方法包括：
接收要适合于一帧的S个码元，该帧具有N个码元的容量，其中S大于N；
确定要从所接收的S个码元中收缩掉的码元数P，使得余下的未收缩的码元适合于该帧；
其特征在于，
根据下式计算收缩间距D1和D2：
Figure C018105120004C3
以及
Figure C018105120004C4
其中 表示下限运算符而
Figure C018105120004C6
表示上限运算符；
根据下式，确定分别要以D1和D2的收缩间距进行P1和P2个码元收缩：
Figure C018105120004C7
以及
P1＝P-P2；以及
分别以D1和D2的收缩间距进行P1和P2个码元收缩。
17.一种用于通信***中处理数据的方法，该方法包括：
接收多个数据比特；
根据一种编码方案对所述多个数据比特编码，以产生多个编码码元；
重复所述多个编码码元的每一个M次，以产生S个编码码元，其中M是大于或等于1的整数；
确定要从S个码元中要收缩掉的编码码元数P，使得余下的未收缩的编码码元适合于一帧，该帧具有N个码元的容量，其中S大于N；
根据编码码元数S和码元收缩数P计算多个收缩间距D1至DN；
确定要对所述多个收缩间距D1至DN中的每一个进行的码元收缩数，其中分别要以收缩间距D1至DN进行P1至PN个码元收缩；以及
分别以收缩间距D1至DN进行P1至PN个码元收缩，其中M选择为最小的正整数，使得S大于或等于N，并且所述编码方案是卷积编码方案或Turbo编码方案，
其特征在于，当收缩间距D1根据 计算时，其中
Figure C018105120005C2
表示下限运算符，收缩间距D1至DN中的每一个大于或等于
18.一种用于在通信***中解码码元的方法，该方法包括：
接收N个码元；
确定已在S个码元之间进行的P个码元收缩，以产生所接收的N个码元；
根据码元数S和码元收缩数P计算多个收缩间距D1至DN；
分别确定已经以D1至DN的收缩间距进行的P1至PN个码元收缩；
得出用于收缩S个码元以产生所接收的N个码元的收缩模式，其中根据分别以D1至DN的收缩间距进行的P1至PN个码元收缩得出所述收缩模式；
根据所得出的收缩模式，在所接收的N个码元之间***P个擦除码元，以产生S个恢复的码元；以及
用一解码方案对所述S个恢复的码元解码，
其特征在于，所述多个收缩间距D1至DN中的每一个大于或等于如下定义的最小收缩间距Dmin；
其中
Figure C018105120005C5
表示下限运算符。
19.一种用于通信***中的发送数据处理器，包括：
操作上接收多个数据比特，并对其编码以产生多个编码码元的编码器；以及
操作上耦合至所述编码器的码元收缩元件，它用以：
接收要适合于一帧的S个码元，该帧具有N个码元的容量，其中S大于N，
确定要从所接收的S个码元中收缩掉的码元数P，使得余下的未收缩的码元适合于该帧，
根据所接收的码元数S和所述码元收缩数P，计算多个收缩间距D1至DN
确定分别要以收缩间距D1至DN进行P1至PN个码元收缩，以及在所接收的S个码元上分别以收缩间距D1至DN进行Pl至PN个码元收缩，
其特征在于，所述多个收缩间距D1至DN中的每一个大于或等于如下定义的最小收缩间距Dmin： 其中
Figure C018105120006C2
表示下限运算符。
20.如权利要求19所述发送数据处理器，其特征在于进一步包括：
耦合至所述编码器和所述码元收缩元件的码元重复元件，所述码元重复元件操作用以接收来自所述编码器的多个编码码元，并重复每个所接收的编码码元M次，以产生S个码元，其中M是大于或等于1的整数。
21.一种用于通信***中的接收机单元，包括：
操作用以接收并处理已调信号，为每个接收帧提供多个采样的接收机；
耦合至所述接收机并操作用以处理所述多个采样的解调器，为每个接收帧提供N个码元；以及
耦合至所述解调器的接收数据处理器，它操作用以：
接收所述N个码元；
确定已在S个码元之间进行的P个码元收缩，以产生所接收的N个码元；
根据码元数S和码元收缩数P计算多个收缩间距D1至DN；
分别确定已经以D1至DN的收缩间距进行的P1至PN个码元收缩；
得出用于收缩S个码元以产生所接收的N个码元的收缩模式，其中根据分别以D1至DN的收缩间距进行的P1至PN个码元收缩得出所述收缩模式；
根据所得出的收缩模式，在所接收的N个码元之间***P个擦除码元，以产生S个恢复的码元；以及
用一解码方案对所述S个恢复的码元解码，
其特征在于，所述多个收缩间距D1至DN中的每一个大于或等于如下定义的最小收缩间距Dmin： 其中 表示下限运算符。
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