CN1426633A - 数据通信***中的柔性数据率匹配装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于通过删截在一种***中的重复的码元的流而产生N个码元的流的方法，所述***包括用于产生L个码元的流的编码器、用于重复L个码元的流的中继器和用于删截重复的码元的流和产生N个码元的流的删截器。所述方法包括：通过将L个码元的流重复M次而产生LM个重复的码元的流；计算第一删截间隔D1；计算第二删截间隔D2；通过以第一删截间隔D1和第二删截间隔D2删截LM个重复的码元的流而产生一个N码元的流。

Description

数据通信***中的柔性数据率匹配装置和方法

                          发明背景

1.技术领域

本发明一般涉及一种数据通信***，特别涉及用于将一个帧与一个交织器的大小相匹配的一种装置和方法，其中所述帧包括按照数据率的变化柔性确定的编码码元。

2.相关领域介绍

在诸如卫星***、ISDN(综合业务数字网络)***、数字蜂窝***、W-CDMA(宽带码分多址)***、UMTS(通用移动通信***)***、和IMT-2000(国际移动通信-2000)***的一个无线通信***中，信道编码方案主要利用卷积码和使用单解码器的线性分组码。通过这样的信道编码方案编码的码元一般被信道交织器交织。

典型的信道交织器被设计来通过接收包括编码的码元的帧而执行交织，其中每个帧的编码的码元的数量与交织器大小相同。但是，近来的FDRT(柔性数据率传输)信道交织器通过接收包括编码的码元的帧而进行交织，其中每个帧的编码的码元的数量与交织器大小不同。

图1图解了一种非FDRT(或固定数据率传输)信道交织器，它通过接收包括编码的码元的帧而执行交织，其中编码的码元的数量与交织器大小相同。

参见图1，在信道的数据率固定的非FDRT模式中，输入到信道交织器100的每个帧的编码码元的数量L总是与交织器大小N相同。例如，在IMT-2000通信***中使用的RC(无线电配置)包括各种传输信道类型，如RC1、RC2、RC3、RC4、RC5、RC6、RC7、RC8和RC9，它们具有不同的数据帧大小、编码率和交织模式。因此在非FDRT模式，仅仅使用预定的固定数据率。

图2图解了在非FDRT模式中传输的编码码元格式的示例。

参见图2，如果假定一个物理信道被设定到RC3数据率＝19.2Kbps，那么在图1中所示的信道交织器100的大小变为N＝1536。在20毫秒周期以19.2Kbps发送的数据具有每秒384比特，在以1/4作为R的信道编码器后面的数据具有每秒1536比特。此时，如果用户期望以20Kbps的数据率发送帧，则在起始的协商过程中，一个基站和一个移动台从可以获得的高于所期望的数据率20Kbps的数据率中确定出一个38.4Kbps的数据率。这是因为数据率38.4Kbps是高于20Kbps的最小数据率。当数据率被设置为38.4Kbps的时候，信道交织器100的大小被加倍为N＝3072(2×1536)。

当如上所述数据率从20Kbps提高到38.4Kbps的时候，由一个上层在对应于输入到信道编码器(未示出)的数据码元中除了20Kbps×20毫秒周期的间隔的空间隔中写入空数据。即，大小为N的信道交织器在传输前在它的输出中的(38.4-20)/38.4＝47.92％写入空数据。因此，从接收码元能量Es角度来看，可以假定47.92％的能量被丢失。能量损失发生的原因是因为在非FDRT方案中物理层不处理空数据。即使空数据在传输前要进行码元重复，前向补充信道(F-SCH)方案具有一个缺点，即它不能进行码元组合。而且，由于空数据按照输入数据的数据率而不同，因此上层必须预先将空数据发送到基站和移动台。另外，在空数据穿过信道解码器之前必须恢复空数据的能量，并且在信道解码器之后上层L1/L2仅仅处理解码的信息码元，因此使得解码的性能下降。

FDRT方案已经被提出来解决所述问题并改进非FDRT方案的性能。已经对于FDRT比率匹配技术进行了有效的研究，以便提高信道编码方案的数据传输效率和利用信道编码方案来改进在多址访问和多信道***中的***性能。FDRT技术的原理基于这样的假设：所使用的信道代码是卷积码、线性分组码或利用级联码的卷积码。特别是，对于3GPP(第三代工程合作(3rdGeneration Project Partnership))IS-2000空中接口，FDRT比率匹配技术已经被暂时确定为标准规范，以便提高信道编码方案的数据率效率和改进在多址访问和多信道***中的***性能，目前对于实现此技术的研究正在进行。

图3图解了按照现有技术的柔性数据率传输(FDRT)率匹配装置的结构。

在说明图3之前，在此使用的各种术语被定义在下面的表1中。即，在图3中的c[n]、d[n]、f[n]和r[n]每个指示在表1中定义的数据码元。在此，“码元”被表示为具有值‘1’或‘0’的一个比特。一般，所述码元包括一个或多个比特。但是在此，每个以一个比特表示的数据比特将被称为一个“码元”。

表1

术语	定义
		c[n]	来自信道编码器的编码码元(0...L-1)
d[n]	通过重复被重复的编码码元(0...LM-1)
		f[n]	通过FDRT删截的编码码元(0...N-1)
r[n]	通过信道交织器交织的编码码元(0...N-1)

在表1中，c[n]指示从信道编码器(未示出)输出的编码码元，r[n]指示由中继器110重复的编码码元。而且，f[n]指示由删截器120从重复的编码码元中删截的编码码元，并且f[n]指示由交织器100从删截的编码码元中交织的编码码元。信道编码器输出L个编码码元的流(或系列)。中继器110将L个编码码元重复M次并输出LM个码元。删截器120从LM个重复的编码码元中删截P个码元，并因此输出N个FDRT处理的码元。信道交织器100交织N个FDRT处理的码元的流。

作为参考，因为在FDRT方案中L≤N，因此输入的编码码元总是要进行重复。这是因为FDRT方案被设计成保证输入的传输数据的数据率与一个IS-2000信道交织器的大小匹配。因此，FDRT方案包括用于在重复后与交织器大小N＝LM-P匹配的删截器，以便被传输的码元的数量比编码码元的数量L高。

参见图3，当编码码元的数量L小于信道交织器大小N的时候，中继器110将编码码元重复M次。在IS-2000***的情况下，由于信道交织器的大小按照扩频因子(SF)而提高/降低2倍，M变成至少2。由于被中继器110重复的编码码元的数量大于N，因此删截器120执行删截，以便将重复的编码码元的数量与信道交织器100的大小N匹配。

图4A到4D图解了在图3所示的柔性数据率传输(FDRT)匹配装置中由中继器110和删截器120重新组合的编码码元帧的格式。

具体而言，图4A图解了在一个帧中的L个编码码元，图4B图解了被中继器110重复M次得到的LM个编码码元。另外，图4C图解了LM个编码码元，其中N个编码码元要被信道交织器100交织，LM-N个编码码元要被删截器120删截。在此，LM-N个编码码元被分布成使得在一个帧中以间隔D均匀删截码元。最后，图4D图解了在删截之后的编码码元，所产生的编码码元被提供给信道交织器100供信道交织。

参见图4A到4D，被重新组合的编码码元帧将与图2所示的非FDRT编码码元帧比较。在FDRT方案中，在帧中没有空数据，每个码元被作为一个编码码元处理。通过使用FDRT方案而不是非FDRT方案，接收器可以提高以相同的传输功率接收的编码码元的能量。编码码元能量指的是在码元组合后的编码码元的能量。以这种方式，有可能降低保证相同的服务质量所要求的基站的传输功率，因此使得信道容量提高。

在图4C中，黑块指要删截的码元，‘D’指的是删截距离。删截距离D是用于确定一种删截方法的参数，所述删截方法被执行来从LM个码元输出N个码元。FDRT算法被用于规定在参数L、M、N、P和D之间的关系。

下面的表2披露了在IS-2000规范中定义的FDRT算法。在下面的说明中，为了方便于解释，将利用从原文件摘录的原术语来说明FDRT算法。

表2

如表2中的FDRT算法所示，从给定的参数L和N来确定参数D，然后，利用所确定的参数值D从第一个编码码元起删截每第D个编码码元，因此最后删截了P＝LM-N个编码码元。然而，由于从卷积码的特性来看FDRT不考虑下列的条件，它可能有性能降级的问题。

利用单解码器的卷积码和线性分组码一般用于信道编码方案。在这种情况下，在FDRT方案中在删截期间应当充分考虑和思考下列条件，以便提高信道编码方案的数据传输效率和利用信道编码方案来改进在多址访问和多信道***中的***性能。

条件(1)：以具有特定周期的删截模式来删截输入码元系列；

条件(2)：如果可能的话，使得输入码元的删截比特的数量最小；以及

条件(3)：利用均匀的删截模式来删截从编码器输出的编码码元。

前述的条件基于这样的假设，即对于在一个帧(或代码字)中的每个码元，从信道编码器输出的编码码元的误差灵敏度几乎相同。当在FDRT模式下实际传输数据的时候，有可能通过利用上述的条件作为主要的删截限制因素而获得一个肯定的结果。但是，在大多数情况下，IS-2000 FDRT方案不满足上述条件。

图5图解了图3所示的FDRT装置如何在传输前删截编码码元。具体而言，图5图解了在FDRT模式中当以RC3数据率＝19.2Kbps传输15Kbps码元的时候所使用的一种删截模式。即，图5是用于说明当未满足上述条件的时候可能发生的问题的图。图5所使用的条件如下面的表3所示。

表3

参见图5，可以注意到，删截仅仅在编码码元帧的前1728比特进行，而在所述帧的后面672比特的间隔未进行。作为参考，在图5中，黑块表示被删截的码元，虚点块表示在传输前被重复两次的672个码元。在前面的1728个重复两次的码元被有选择地每隔一个码元传输。在这种方法中，形成(或组合)了N＝1536(＝864+672)个码元。在帧中的N＝1536比特格式违背了上面的条件(3)。因此，FDRT方案可能因为非均匀删截而有性能降级的问题。

图6是用于说明传统的FDRT方案的问题的图示。具体而言，图6图解了在接收器的最后级的码元能量的分布和每个单位帧的码元的数量。

参见图6，信道接收器200接收在FDRT模式中传输的码元，并向删除***和码元组合部分210提供所接收的码元。图6示出了当码元组合部分210对所提供的码元进行码元组合的时候对于各个码元的码元能量Es的相对分布。如图所示，当864个未重复的码元的码元能量Es被一般化为1.0的时候，后面的672个重复码元进行M＝2的码元组合，使得Es变为2.0。因此，在同一信道环境中结尾的码元具有平均增益Es/No＝+3dB。即，一个R＝1/4的信道解码器220解码非均匀分布的1200码元，并输出300个信息码元。如后面参见图12与13所述，可以从模拟的结果注意到传统的FDRT装置具有相当大的性能降低。

非均匀删截的发生是由于确定删截模式的值D所导致。即，当LM/P不是整数的时候，传统的IS-2000 FDRT算法将值D定义为 ，指示小于LM/P的最大整数。在这种情况下，实际仅仅删截了P×D个码元，在剩余的P×(LM/P-D)比特的间隔中未执行删截。例如在图5中，由于LM/P＝2400/864＝2.778，因此D＝2和LM/P-D＝0.778。因此，在P×D＝864×2＝1728比特间隔中进行了删截，而在P×(LM/P-D)＝864×0.778＝672比特间隔中未执行删截。结论是，由于在确定值D的过程中(LM/P-D)的差别而导致非均匀删截的发生。

传统的FDRT方案具有下列缺点：

1)  考虑到对于在一个帧(或代码字)中的每个码元来说从信道编码器

  输出的编码码元的误差灵敏度几乎相同的属性，使用卷积码或线性分

  组码的FDRT方案要求均匀的删截方案。但是，由于这样的假设在现

  有的IS-2000 FDRT方案中不适用，因此有必要改进现有的FDRT方

  案。

2)  从码元重复的角度来看，考虑到删截模式受影响不大，现有的

  IS-2000 FDRT方案基本上将FDRT方案当作一个重复的方案。但是，

  这应当在相同的环境中被解释为删截。即，考虑到对于在一个帧(或

  代码字)中的每个码元来说从信道编码器输出的编码码元的误差灵敏

  度几乎相同的属性，即使在重复的情况下，对于具有最佳性能的FDRT

  方案也应当使用均匀的重复方案。但是，由于这样的假设在现有的

  IS-2000 FDRT方案中不适用，因此有必要改进现有的FDRT方案。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供这样一种装置和方法，用于当在数据通信***中将具有按照数据率的变化而柔性确定的编码码元的帧与交织器的大小匹配的时候保证最佳的性能而不带来性能降级。

本发明的另一个目的在于提供一种柔性数据率传输(FDRT)装置和方法，它在利用卷积码或线性分组码的数据通信***中通过简单地调整它的结构和初始设定值而根据数据率来灵活操作。

为了实现上述和其他目的，提供了这样一种方法，用于通过删截在一种***中的重复的码元的流而产生N个码元的流，所述***包括用于产生L个码元的流的编码器、用于重复L个码元的流的中继器和用于删截重复的码元的流和产生N个码元的流的删截器，其中N大于L。所述方法包括：通过将L个码元的流重复M次而产生LM个重复的码元的流，其中M是大于N/L的最小整数；计算被定义为对于要删截的P＝LM-N个码元的大于LM/P的最小整数的第一删截间隔D1和被定义为小于LM/D1的最大整数的第一码元删截数量P1；计算指示在要删截的码元的数量P和第一码元删截数量P1之间的差的第二码元删截数量P2以及定义为对于在小于或等于小于P1/P2的最大整数的整数中选择的一个整数s的sD1的第二删截间隔D2；并通过以第一删截间隔D1和第二删截间隔D2删截LM个重复的码元的流而产生一个N码元的流。

附图说明

通过参照附图的下列详细说明，本发明的上述和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是图解一种传统的非FDRT信道交织器的图；

图2是图解按照非FDRT模式传输的编码码元帧格式的图；

图3是图解传统的柔性数据率比配装置的图；

图4A到4D是图解在图3所示的柔性数据率匹配装置中由中继器和删截器重新组合的编码码元帧格式的图；

图5是图3所示的FDRT匹配装置删截编码码元的示例的图；

图6是用于说明传统的FDRT方案的问题的图，它是图解在接收器的最后级的码元能量的分布和每个单位帧的码元的数量的图；

图7是图解按照在本发明中提出的删截模式删截编码码元的示范方法的图；

图8A和8B是图解按照本发明的一个实施例在与柔性数据率匹配装置相关的接收机的最后级的码元能量的分布和每单位帧的码元的数量的图；

图9是图解按照本发明的第一实施例用于执行柔性数据率匹配和传输操作的程序的流程图；

图10是图解按照本发明的第一实施例的柔性数据率匹配装置的结构的图；

图11是图解按照本发明的第一实施例的柔性数据率匹配装置的另一种结构的图；

图12是图解按照本发明的第二实施例用于执行柔性数据率匹配和传输操作的程序的流程图；

图13是图解按照本发明的第二实施例的柔性数据率匹配装置的结构的图；

图14是图解按照本发明的第二实施例的柔性数据率匹配装置的另一种结构的图；

图15和16是图解在本发明提出的柔性数据率匹配和传输操作的模拟结果和按照现有技术的模拟结果之间的比较的图。

优选实施例详细说明

以下，参照附图来说明本发明的一个优选实施例。在下面的说明中，不再详细说明公知的功能和结构，因为它们会以不必要的细节来混淆本发明。

本发明提供了一种改进的FDRT方案，它能够保证均匀的删截或重复，因此解决了传统FDRT方案的问题。为此，需要一种均匀的删截模式或一种均匀的重复模式。因此，本发明提供了这样的方法，用于建立一种FDRT的新的删截模式并然后按照所建立的新的删截模式来删截编码码元。

适当的删截距离D的确定对于执行在FDRT方案中均匀的删截或均匀的重复是重要的。换句话说，非均匀删截或重复是由于用于确定删截模式或重复模式的参数D而导致。即，在传统的IS-2000 FDRT算法中，当LM/P不是整数的时候，指示小于LM/P的最大整数的 被定义为参数D。因此，在这种情况下，仅仅P×D个比特被实际删截，在剩余的P×(LM/P-D)比特的周期中未执行删截。例如，因为LM/P＝2.778，因此D＝2和LM/P-D＝0.778。因此，在P×D＝864×2＝1728比特间隔中进行了删截，而在P×(LM/P-D)＝864×0.778＝672比特间隔中未执行删截。结论是，由于在确定值D的过程中(LM/P-D)的差别而导致非均匀删截的发生。为了解决上述问题，引入了下列基本条件，然后将说明基于这些条件的算法。

FDRT条件(1)：从L和N确定的P×D应当满足P×D≥LM。即，D应当满足D≥LM/P。在此，P和D是整数。

FDRT条件(2)：在LM个码元中的从满足FDRT条件(1)的参数值D确定的 个码元被尽可能均匀地(或以有规律间隔)被删截或重复。在此，所确定的码元位置不应当与由满足FDRT条件(1)的参数值D确定的位置重叠。

FDRT条件(3)：应当最小化在确定参数D的过程中的(LM/P-D)的差别所导致的非均匀重复或删截。

现在，考虑到上述的FDRT条件，将说明按照本发明的一个实施例的FDRT方案的操作。首先，将说明应用了按照本发明的FDRT算法的实施例。随后，将说明一种一般化的FDRT算法。

新的柔性数据率传输算法类型1

现在将说明应用了按照本发明的FDRT算法的实施例。在这个实施例中使用的条件如下面的表4所示，所述算法如下面的表5所示。

参见表4，本发明的实施例被应用到IS-2000 RC3。最大的指配数据率是19.2Kbps，交织器大小是N＝1536比特，输入的数据率是15Kbps。而且，每个帧的编码码元的数量是L＝1200比特。因此，对于L＝1200个编码码元的重复次数变为M＝2。重复次数M被定义为大于N/L(＝(交织器大小)/(每个帧的编码码元数))的最小整数。即，重复次数M被定义为

。要删截的编码码元的数量P通过从重复的编码码元LM减去交织器大小N而确定。删截距离D被定义为

表4

IS-2000 RC3(编码率R＝1/4)最大指配数据率＝19.2Kbps[N＝1536比特]N＝1536比特输入数据率＝15Kbps

表5

参见表5，在按照本发明的一个实施例的算法中，“k mod(？)3”表示计算由将k除以3所确定的余数的模3运算。FDRT条件(1)用于计算D的过程中，FDRT条件(2)用于具有变量‘36’的过程中。

图7图解了按照在本发明中提出的删截模式对编码码元删截的示范方法。这个方法基于表4的条件和表5的算法。

参见图7，可以注意到删截实际在编码码元帧的整个间隔上均匀地执行。在图7中，黑块表示删截的码元。而且，可以注意到在两次重复后传输的码元和在两次重复后传输的码元中所选择的一个是均匀地分布的。因此，N＝1536个帧具有与FDRT条件(3)一致的码元格式。因此，这样的FDRT方案因为均匀的删截而与性能降级无关，并具有近乎最佳的性能。

图8A和8B图解按照本发明的一个实施例在与柔性数据率匹配装置相关的接收机的最后级的码元能量的分布和每单位帧的码元的数量。

参见图8A和8B，信道接收器200接收以所发明的FDRT模式传输的码元，并向删除***和码元组合部分210提供所接收的码元。码元组合部分210如图8A所示输出1200个码元，所输出的码元具有如图8B所示的相对的码元能量分布。如图所示，当864个未重复码元的码元能量Es被一般化为1.0的时候，后面的672个重复码元进行M＝2的码元组合，使得Es变为2.0。图8B示出所述码元被均匀地分布在整个间隔。均匀的码元分布有助于信道解码器220的性能改进，一般使用维特比解码器。

一般化的柔性数据率传输算法GFDRTA-I

下面将说明按照本发明的一种一般化的柔性数据率传输算法。FDRT算法和在算法中使用的参数在表6中定义。

表6

在表6中，L表示在从编码器输出的编码码元流中的每个帧的编码码元的数量。而且，N表示预定的信道交织器大小，并被定义为大于或等于每个帧的编码码元的数量L的值。另外，M表示编码码元的重复次数，并被定义为 。即，重复数量M被定义为大于N/L的最小的整数。因此，要被删截的编码码元的数量P被定义为P＝LM-N。

作为第一实施例，在表6的算法中，如果P＝0，则不执行删截。在删截处理中，在LM个编码码元中每第D1个码元和每第(D2+1)个码元被删截(其中D2是一个偶数)，直到每个单位帧中有P个码元被删截。即，当LM个编码码元被从1到LM排序的时候，第Dl、2D1、3D1、......个编码码元和第(D2+1)、(2D2+1)、(3D2+1)、......个编码码元被删截(其中D2是一个偶数)。在此，删截第(D2+1)、(2D2+1)、(3D2+1)、......个编码码元以便不与第mD1个编码码元(其中m＝1，2，3，......)在删截位置上重叠。因此，如果必要的话，有可能考虑另一种用于防止第(D2+1)、(2D2+1)、(3D2+1)、......个编码码元与第mD1个编码码元(其中m＝1，2，3，......)重叠的方法。例如，也可能取代第(D2+1)、(2D2+1)、(3D2+1)、......个编码码元而删截第(D2-1)、(2D2-1)、(3D2-1)、......个编码码元(其中D2是一个奇数)。即使在这种情况下，删截第(D2-1)、(2D2-1)、(3D2-1)、......个编码码元以便不与第mD1个编码码元(其中m＝1，2，3，......)在删截位置上重叠。即，D1和D2表示用于确定在LM个重复编码码元中要删截的P个码元之间距离的删截距离值。在此使用的D1和D2由下面的方程(1)定义。

作为第二实施例，在图6的算法中，如果P＝0，则不执行删截。在删截过程中，删截在LM个编码码元中的每第D1个码元和每第((D2的倍数)

个码元，直到每个单位帧删截P个码元。即，当LM个编码码元被从1到LM排序的时候，删截第D1、2D1、3D1、......个编码码元和第......个编码码元。在此，删截第 ......个编码码元以便不与第mD1个编码码元(其中m＝1，2，3，......)在删截位置上重叠。在此使用的D1和D2也由下面的方程(1)定义。

方程(1)，P＞0：否则，不要求删截。

P2＝P-P1

D2＝sD1，P2＞0：否则也不要求删截。

在方程(1)中，s表示在满足下面的方程(2)的一个范围内的整数中的最大整数。

方程(2)

参见方程(1)和(2)，删截距离(或间隔)D1被定义为对于要删截的剩余码元的数量P＝LM-N的大于LM/P的最小整数。P1表示码元删截数量，被定义为小于LM/D1的最大整数。P2表示由在要删截的码元的总数量和码元删截数量P1之间的差所确定的码元删截数量。删截距离D2被定义为对于小于或等于小于P1/P2的最大整数的整数中的一个整数‘s’的sD1。

在表6和方程(1)和(2)中，为了将L(＜N)个编码码元的流与交织器大小N匹配，L个编码码元的流被重复M次，于是产生LM个编码码元的流，并且LM个重复的编码码元的流被按照第一删截模式A和第二删截模式B以第一删截间隔D1和第二删截间隔D2删截。在此，第一删截模式A被定义为第一删截距离D1的倍数，而第二删截模式B被定义为第二删截距离D2的倍数加上一个补偿值。在第一实施例中，所述补偿值是+1或-1(补偿值＝±1)。在第二实施例中，补偿值是通过从小于D1/2的最大整数减去D2所确定的一个值(即，补偿值＝-

或是通过向小于D1/2的最大整数加上D2而确定的一个值的负值(即，补偿值＝- 即，对于LM个重复编码码元的流，以从起始码元起的位于第一删截间隔D1的P1个码元被首先删截，然后从起始码元起的位于加上一个补偿值的第二删截间隔D2(D2+补偿值)的P2个码元被删截。第一删截间隔D1和第二删截间隔D2是用于确定用以删截在一个帧中均匀分布的码元的模式的值。因此，在第一删截过程中，在构成一个帧的重复的编码码元的流上进行相对密的删截，而在第二删截过程中，在重复的编码码元的流上进行相对松散的删截。

换句话说，对于LM个重复编码码元的流，P1个码元被删截，并且当在删截后剩余的编码码元的数量大于交织器大小N的时候，对于(LM-P1)个重复编码码元的流删截P2个码元。如上所述，假定本发明的实施例以两个分别的步骤执行对于被重复的编码码元的流的删截。这是因为，即使编码码元的数量小于交织器的大小，也有可能通过以两个分别的步骤进行对重复的编码码元的删截而将编码码元的数量与交织器的大小匹配。因此，根据情况，也有可能在仅仅一个单一步骤中产生编码码元，其数量与交织器的大小N匹配。

图9图解了按照本发明的第一实施例用于执行表6所示的柔性数据率匹配和传输操作的程序。

参见图9，在步骤401，初始化对于FDRT必要的初始参数N、L、M和P。构成帧的编码码元的数量L和交织器的大小N被根据给定的数据率而确定，而重复次数M和要删截的码元的数量P由表6的公式确定。在步骤402，第一删截间隔D1和第一删截数量P1被按照在算法中给定的公式而计算。在步骤403，所述第二删截间隔D2和第二删截数量P2被按照在算法中给定的公式而计算。在步骤402和403计算所有的参数后，步骤404到411被执行，同时从1到LM依序计数k。在每次计数中，如果在步骤405和406确定k是D1或D2的倍数(其中D2是一个偶数)，或如果在步骤405和408确定k是D1或D2的倍数(其中D2是一个奇数)，则在步骤407或409中删截对应的第k个编码码元。在步骤405，确定D2是否是一个偶数或一个奇数。如果在步骤405确定D2是一个偶数，则在步骤406确定k是否是D1或D2的倍数。如果在步骤406确定k是D1的倍数，则在步骤407删截第k个编码码元；否则，如果确定k是D2的倍数，则在步骤407删截第k+1个编码码元。但是，如果在步骤406确定k既不是D1的倍数也不是D2的倍数，则程序前进到步骤410以将k值加1。如果在步骤405确定D2不是一个偶数而是一个奇数，则在步骤408确定是否k是D1或D2的倍数。如果在步骤408确定k是D1的倍数，则在步骤409删截第k个编码码元；否则，如果确定k是D2的倍数，则在步骤409删截第k-1个编码码元。但是，如果在步骤408确定k既不是D1的倍数也不是D2的倍数，则程序前进到步骤410以将k值加1。在步骤410后，在步骤411确定是否k＝LM+1。如果是，则处理结束。如果不是，则重复步骤405到411直到在步骤411确定k＝LM+1。在这个方法中，建立了一个近乎均匀的FDRT删截模式，并且按照所建立的删截模式对重复的编码码元的流进行删截。

在步骤401-407、410和411的操作中，如果确定k是D1的倍数或是D2加1的倍数(其中D2是一个偶数)，则删截对应的第k个编码码元。在步骤401-405和408-411的操作中，如果k是D1的倍数或D2减1的倍数(其中D2是一个奇数)，则删截对应的第k个编码码元。这是要在与对应于D1的倍数的编码码元不一致的位置进行删截。即，在与对应于D1的倍数的位置删截的编码码元不一致的不同位置删截对应于D2加1的倍数(其中D2是一个偶数)或D2减1(其中D2是一个奇数)的倍数的编码码元。

图10和11图解按照本发明的第一实施例的柔性数据率匹配和传输装置的结构。具体而言，图10图解了FDRT算法的硬件结构，图11图解了FDRT算法的软件结构。即，按照本发明的第一实施例的FDRT装置可以利用诸如如图11所示的数字信号处理器(DSP)、中央处理器(CPU)和微处理单元(MPU)的软件模块实现，或利用如图10所示的诸如专用集成电路(ASIC)的硬件模块来实现。

参见图10，按照本发明的实施例的柔性数据率匹配装置包括信道编码器10、中继器110、删截器350、信道交织器100、码元索引产生器310、按模运算器320和330以及“或”门(或逻辑和运算器)340。

信道编码器10产生L个编码码元的流。中继器110将L个编码码元的流重复M次，并输出LM个重复的编码码元。在此，M表示L个编码码元的流被重复的次数，并被定义为大于N/L的最小整数。即， 。删截器350响应于来自“或”门340的删截使能信号PUNC_EN而执行删截操作。即，删截使能信号PUNC_EN是用于确定删截器350的删截操作的删截模式。从删截器350输出的N码元流被具有交织器的大小N的信道交织器100交织。

码元索引产生器310依序产生指示构成LM个重复的码元的流的码元的索引。码元索引产生器310可以以计数器实现。按模运算器320接收从码元索引产生器310产生的索引k和D1，并当第k个编码码元对应于在一个删截位置的编码码元的时候产生‘1’的删截使能信号PUNC_EN。例如，在按模运算器320，“当第k个编码码元对应于在一个删截位置的编码码元的时候”指的是当第k个编码码元对应于D1的倍数的时候。按模运算器330接收从码元索引产生器310产生的索引k和D2，并当第k个编码码元对应于在一个删截位置的编码码元的时候产生‘1’的删截使能信号PUNC_EN。例如，在按模运算器330，“当第k个编码码元对应于在一个删截位置的编码码元的时候”指的是当第k个编码码元对应于(D2+1)的倍数(其中D2是一个偶数)或(D2-1)的倍数(其中D2是一个奇数)的时候。“或”门340通过将按模运算器320和330的输出进行“或”运算而产生删截使能信号PLNC_EN，并向删截器350提供所产生的删截使能信号PUNC_EN。

如参照表6所述的D1和D2、方程(1)和(2)以及图9是用于确定在一个帧内编码码元的流中要删截的码元之间的间隔的删截间隔值。第一删截间隔D1被定义为对于要删截的码元的数量P＝LM-N的大于LM/P的最小整数。第二删截间隔D2被定义为对于小于或等于小于P1/P2的最大整数的整数中一个选择的整数‘s’的sD1。在此，P1表示第一码元删截数量，并被定义为小于LM/D1的最大整数。P2表示由要删截的码元的总数P和第一码元删截数量P1之间的差决定的第二码元删截数量。即， P2＝P-P1，D2＝sD1并且 。删截间隔D1和D2以及码元删截数量P1和P2被从一个删截模式确定器(未示出)提供。所述删截模式确定器、按模运算器320和330以及“或”门340作为删截模式产生器，用于产生用以确定删截器350的删截操作的一个删截使能信号。

参见图11，如图10中所示的柔性数据率匹配装置中那样，按照本发明的柔性数据率匹配装置包括信道编码器10、中继器110、删截器350、信道交织器100和码元索引产生器310。图11所示的柔性数据率匹配装置的特点是包括取代图10的按模运算器320和330和或“门”340的一个删截模式产生器360。通过如此，柔性数据率匹配装置通过软件而实现。删截模式产生器360存储地址产生器模块程序，并当k满足按照所述程序的特定条件的时候产生删截使能信号‘1’。删截模式产生器360确定对应于k是D1的倍数或D2加1的倍数(其中D2是一个偶数)情况的第k个编码码元，以便删截所确定的编码码元。删截模式产生器360也可以确定对应于k是D1的倍数、D2加1的倍数(其中D2是一个偶数)或D2减1的倍数(其中D2是一个奇数)的情况的第k个编码码元，以便删截所确定的编码码元。于是，柔性数据率匹配装置实际输出LM个码元中的N个码元，就象在图10的柔性数据率匹配装置那样。

图12图解按照本发明的第二实施例用于执行表6所示的柔性数据率匹配和传输操作的程序。

参见图12，在步骤601，对于FDRT必要的初始参数N、L、M和P被初始化。构成帧的编码码元的数量L和交织器的大小N被按照给定的数据率所确定，而重复次数M和要删截的码元的数量P被表6中的公式确定。在步骤602，第一删截间隔D1和第一删截数量P1被按照在算法中给定的公式计算。在步骤603，第二删截间隔D2和第二删截数量P2被按照在算法中给定的公式计算。在步骤602和603计算了所有的参数之后，在从1到LM依序计数k的同时执行步骤604到608。在每次计数，如果在步骤605确定k是(D1的倍数)或((D2的倍数)

则在步骤606删截对应的第k个编码码元。如果在步骤605确定k既不是(D1的倍数)也不是((D2的倍数) 则程序进行到步骤607，以便将k值加1。在步骤607之后，在步骤608确定是否k＝LM+1。如果如此，则过程结束。如果不是，则重复步骤605到608直到在步骤608确定k＝LM+1。在本方法中，建立了一个近乎均匀的FDRT删截模式。

在图12中，如果确定k是(D1的倍数)或((D2的倍数) 则删截对应的第k个编码码元。或者，如果k是(D1的倍数)或((D2的倍数) 则删截对应的第k个编码码元。这是要在与对应于D1的倍数的编码码元不一致的位置执行删截，并且要防止删截范围超过LM的范围。另外，这是要在D1值越来越大的时候使得删截位置D1离开删截位置D2尽可能远。即，在与对应于D1的倍数的位置删截的编码码元不一致的不同位置删截对应于((D2的倍数) 的编码码元。

图13和14示出按照本发明第二实施例的柔性数据率匹配和传输装置的结构。具体地说，图13示出FDRT算法的硬件结构，图14示出FDRT算法的软件结构。即，按照本发明的第二实施例的FDRT装置可以以如图14所示的诸如DSP和CPU的软件模块来实现，或以如图13所示的诸如ASIC的硬件模块来实现。

参见图13，按照本发明的一个实施例的柔性数据率匹配装置包括信道编码器10、中继器110、删截器550、信道交织器100、码元索引产生器510、按模运算器520和530以及“或”门(或逻辑和运算器)540。

信道编码器10产生L个编码码元的流。中继器110将L个编码码元的流重复M次，并输出LM个重复的编码码元。在此，M指示L个编码码元的流被重复的次数，并被定义为大于N/L的最小整数。即，

。删截器550对于LM个重复码元的流进行删截并输出N个码元的流。具体而言，删截器550响应于来自“或”门540的删截使能信号PUNC_EN而进行删截。即，删截使能信号PUNC_EN是用于确定删截器550的删截操作的一种删截模式。从删截器550输出的N码元流被具有交织器的大小N的信道交织器100交织。

码元索引产生器510依序产生指示构成LM个重复的码元的流的码元的索引。码元索引产生器510可以以计数器实现。按模运算器520接收从码元索引产生器510产生的索引k和D1，并当第k个编码码元对应于在一个删截位置的编码码元的时候产生为‘1’的删截使能信号PUNC_EN。例如，在按模运算器520，“当第k个编码码元对应于在一个删截位置的编码码元的时候”指的是当第k个编码码元对应于D1的倍数的时候。按模运算器530接收从码元索引产生器510产生的索引k和D2，并当第k个编码码元对应于在一个删截位置的编码码元的时候产生‘1’的删截使能信号PUNC_EN。例如，在按模运算器530，“当第k个编码码元对应于在一个删截位置的编码码元的时候”指的是当第k个编码码元对应于((D2的倍数)

的时候。“或”门540通过将按模运算器520和530的输出进行或运算而产生删截使能信号PUNC_EN，并向删截器550提供所产生的删截使能信号PUNC_EN。

如参照表6所述的D1和D2、方程(1)和(2)以及图9是用于确定在一个帧内编码码元的流中要删截的码元之间的间隔的删截间隔值。第一删截间隔D1被定义为对于要删截的码元的数量P＝LM-N的大于LM/P的最小整数。第二删截间隔D2被定义为对于小于或等于小于P1/P2的最大整数的整数中一个选择的整数‘s’的sD1。在此，P1表示第一码元删截数量，并被定义为小于LM/D1的最大整数。P2表示由要删截的码元的总数P和第一码元删截数量P1之间的差决定的第二码元删截数量。即， P2＝P-P1，D2＝sD1并且 。删截间隔D1和D2以及码元删截数量P1和P2被从一个删截模式确定器(未示出)提供。所述删截模式确定器、按模运算器520和530以及“或”门540作为删截模式产生器，用于产生用以确定删截器550的删截操作的一个删截使能信号。

参见图14，如图13中所示的柔性数据率匹配装置中那样，按照本发明的柔性数据率匹配装置包括信道编码器10、中继器110、删截器550、信道交织器100和码元索引产生器510。图14所示的柔性数据率匹配装置的特点是包括取代图13的按模运算器520和530和“或”门540的一个删截模式产生器560。通过如此，柔性数据率匹配装置通过软件而实现。删截模式产生器560存储地址产生器模块程序，并当k满足按照所述程序的特定条件的时候产生删截使能信号‘1’。删截模式产生器560确定对应于k是D1的倍数或((D2的倍数) )情况的第k个编码码元，以便删截所确定的编码码元。删截模式产生器560也可以确定对应于k是D1的倍数或((D2的倍数) )的情况的第k个编码码元，以便删截所确定的编码码元。于是，柔性数据率匹配装置实际输出LM个码元中的N个码元，就象在图13的柔性数据率匹配装置那样。

性能分析

在下面的说明中，分析按照以卷积码编码的编码码元的删截的性能的改变，并说明按照删截率和重复率的具有编码率R的卷积码的平均性能改变。从此，有可能预测在传统的IS-2000 FDRT算法和在本发明中提出的新型FDRT算法之间的性能差别以及平均的性能值。

首先，在此使用的参考字母定义如下：

R：卷积码的编码率，R＝k/n；

Rst：(在信道实际传输的编码码元的数据率)×R，Rst＝NR(比特/秒)：和

Rfdrt：(在FDRT模式中从信道编码器输出的编码码元的数据率)×R，Rfdrt＝LR(比特/秒)。

当使用均匀的删截或重复模式的时候，由删截或重复引起的性能改变由下面的方程(3)给出。在此，当Rfdrt＜Rst的时候，FDRT方案进行码元重复，以便改进性能，即编码增益。但是相反，当Rfdrt＞Rst的时候，FDRT方案进行码元删截，因而降级性能，即编码增益。但是如前所述，因为N＞L，FDRT方案一般执行码元重复，因此提高了性能，即编码增益。问题是如何按照所述模式提高编码增益。

方程(3)

平均编码增益＝101og₁₀(Rst/Rfdrt)dB

例如，当Rst＝19.2Kbps的时候，按照Rfdrt的编码增益如表7所示。因此，如果恰当地确定删截模式或重复模式并且确定了FDRT算法，则应当保证表7所示编码增益。

表7

	Rst	Rfdrt	平均编码增益
				情况1	19.2Kbps	17.5Kbps	0.40(dB)
情况2	19.2Kbps	15Kbps	1.07(dB)
				情况3	19.2Kbps	10Kbps	2.83(dB)

图15和16图解了新型柔性数据率匹配和传输操作的模拟结果和传统的FDRT算法的模拟结果之间的比较。

图15是图解对于其中本发明被应用到IS-2000 RC3(编码率R＝1/4)的情况的模拟结果的图。这个图实在下列模拟环境下获得的。情况(1)、情况(2)和情况(3)被分别提供了表8、9和10所示的模拟环境。在情况(1)下，数据率是15Kbps，每个帧的编码码元的数量是L＝1200，并且交织器的大小是N＝1536。在此，15k_BER_IS2000和15k_FER_IS200表示按照现有技术的模拟结果，而15k_BER_SEC和15k_FER_SEC表示按照本发明的模拟结果。在情况(2)下，数据率是10Kbps，每个帧的编码码元的数量是L＝800，并且交织器的大小是N＝1536。在这种情况下，仅仅示出了按照现有技术的模拟结果。在情况(3)下，数据率是19.2kps。在这种情况下，不发生码元删截/重复。

表8

15KBER_IS2000，15KFER_IS200：所使用的旧删截模式

表9

表10

参考● 参考曲线：19.2Kbps，无删截。无重复。

参见图15，如RC3模拟结果所示，与传统的IS-2000 FDRT方案(15k_BER_IS2000和15k_FER_IS200)相比，按照本发明的FDRT方案(15k_BER_SEC和15k_FER_SEC)提供了大约0.9dB到1.0dB的增益Eb/No。如表7所示，这与19.2Kbps相比几乎达到了平均编码增益1.07dB。这样的结果是通过产生均匀的删截和重复模式而获得的，性能也显示近乎最佳的性能。因此，本发明提出的FDRT算法的FDRT条件(1)和FDRT条件(2)对于性能的作用很重要，反映所述条件的新的FDRT算法类型1也可以提供高性能。但是，可以注意到，传统IS-2000 FDRT算法的模拟结果出人意料地提供了大约0.1dB的编码增益。这个问题是因为在帧尾部集中的不均匀模式而导致的，如前所述。结论是，在相同的信道条件下，按照FDRT模式，发生了大约0.9dB到1.0dB的性能差别。

图16是图解对于其中本发明被应用到Rc4 SCH(编码率R＝1/2)的情况的模拟结果的图。这个图是在下列的模拟环境下获得的。情况(1)、情况(2)和情况(3)被分别提供了表11、12和13所示的模拟环境。在情况(1)下，数据率是15Kbps，每个帧的编码码元的数量是L＝600，并且交织器的大小是N＝768。在此，15k_BER_IS2000和15k_FER_IS200表示按照现有技术的模拟结果，而15k_BER_SEC和15k_FER_SEC表示按照本发明的模拟结果。在情况(2)下，数据率是17.5Kbps，每个帧的编码码元的数量是L＝700，并且交织器的大小是N＝768。在这种情况下，仅仅示出了按照现有技术的模拟结果。在情况(3)下，数据率是10Kbps，每个帧的编码码元的数量是L＝400，并且交织器的大小是N＝768。在这种情况下，仅仅示出了按照现有技术的模拟结果。在情况(4)下，数据率是19.2Kbps。在这种情况下，不发生码元删截/重复。

表11

表12

表13

情况(3)● 数据率10Kbps(纯信息+CRC+尾部比特＝200比特)● L(编码的大小)＝400● M＝2，N(信道交织器大小)＝768，● P(删截数量)＝L×M-N＝32

参见图16，RC4模拟结果也与图15所示的模拟结果相同，如图16所示，与传统的IS-2000 FDRT方案(15k_BER_IS2000和15k_FER_IS200)相比，按照本发明的FDRT方案(15k_BER_SEC和15k_FER_SEC)提供了大约0.8dB到0.9dB的增益Eb/No。

下一个重要的是10Kbps的性能。在这种情况下，传统的FDRT算法也几乎达到了表7所示的平均编码增益2.83dB。这样的结果的获得是因为对于10Kbps情况的删截距离D被设定为一个整数，以便由于LM/P-D的差导致的非均匀删截在确定删截距离D的过程中不发生。因此，这是一个表明性能与应当在确定删截距离D的过程中充分考虑LM/P-D的差的先决条件直接相关的好示例。下面的表14示出了对于此性能的模拟环境。

表14

如上所述，在数据通信***中，按照本发明的新型FDRT方案将具有按照数据率的变化所柔性确定的编码码元的一个帧与交织器的大小匹配。FDRT方案通过调节初始设定值而在帧内均匀地分布删截模式或重复模式，因此使得有可能按照数据率柔性发送数据而不带来性能降级。

虽然已经参照特定的优选实施例示出和说明了本发明，本领域的技术人员可以意识到，在不脱离所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。

Claims (24)

1.一种用于通过删截在一种***中的重复的码元的流而产生N个码元流的方法，所述***包括用于产生L个码元的流的编码器、用于重复L个码元的流的中继器和用于删截重复的码元的流和产生N个码元的流的删截器，其中N大于L，所述方法包括下列步骤：

通过将L个码元的流重复M次而产生LM个重复的码元的流，其中M是大于N/L的最小整数；

计算被定义为对于要删截的P＝LM-N个码元的大于LM/P的最小整数的第一删截间隔D1和被定义为小于LM/D1的最大整数的第一码元删截数量P1；

计算指示在要删截的码元的数量P和第一码元删截数量P1之间的差的第二码元删截数量P2，以及定义为对于在小于或等于小于P1/P2的最大整数的整数中选择的一个整数s的sD1的第二删截间隔D2；以及

通过以第一删截间隔D1和第二删截间隔D2删截LM个重复的码元的流而产生一个N码元的流。

2.如权利要求1所述的方法，其中以第一删截间隔D1删截的码元的位置与以第二删截间隔D2删截的码元的位置不一致。

3.如权利要求1所述的方法，其中以第一删截间隔D1删截的码元相当于位于从LM个重复的码元的流中的起始码元起的对应于D1的倍数的位置的码元。

4.如权利要求1所述的方法，其中以第二删截间隔D2删截的码元相当于位于从LM个重复的码元的流中的起始码元起的对应于D2的倍数加上一个补偿值的位置的码元。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述补偿值是1。

6.如权利要求4所述的方法，其中所述补偿值是-1。

7.如权利要求4所述的方法，其中所述补偿值相当于通过从小于D1/2的最大整数减去D2而确定的值。

8.如权利要求4所述的方法，其中所述补偿值相当于通过将向小于D1/2的最大整数加上D2而获得的值乘以-1而确定的值。

9.一种用于将按照数据率的变化确定的L个编码码元与交织器的大小N匹配的装置，其中N大于L，所述装置包括：

编码器，用于产生L个码元的流；

中继器，用于将L个码元的流重复M次而产生LM个重复的码元的流，其中M是大于N/L的最小整数；

删截模式产生器，用于(a)确定被定义为对于要删截的P＝LM-N个码元的大于LM/P的最小整数的第一删截间隔D1和被定义为小于LM/D1的最大整数的第一码元删截数量P1；

(b)计算指示在要删截的码元的数量P和第一码元删截数量P1之间的差的第二码元删截数量P2，以及定义为对于在小于或等于小于P1/P2的最大整数的整数中选择的一个整数s的sD1的第二删截间隔D2；

(c)产生用于以第一删截间隔D1和第二删截间隔D2删截LM个重复的码元的流的删截模式；以及

删截器，用于按照以第一删截间隔D1和第二删截间隔D2的删截模式删截LM个重复的码元的流，并产生N个码元的流。

10.如权利要求9所述的装置，还包括一个码元索引产生器，用于产生指示构成LM个码元的流的各个码元的索引，并向所述删截模式产生器提供所产生的索引，其中所述删截模式产生器产生指示对应于在LM个码元的流中的码元中第一和第二删截间隔D1和D2的码元的删截模式。

11.如权利要求9所述的装置，还包括交织器，用于在传输前交织所述删截器的输出。

12.如权利要求9所述的装置，其中以第一删截间隔D1删截的码元的位置与以第而删截间隔D2删截的码元的位置不一致。

13.如权利要求9所述的装置，其中以第一删截间隔D1删截的码元相当于位于从LM个重复的码元的流中的起始码元起的对应于D1的倍数的位置的码元。

14.如权利要求9所述的装置，其中以第二删截间隔D2删截的码元相当于位于从LM个重复的码元的流中的起始码元起的对应于D2的倍数加上一个补偿值的位置的码元。

15.如权利要求14所述的装置，其中所述补偿值是1。

16.如权利要求14的所述装置，其中所述补偿值是-1。

17.如权利要求14所述的装置，其中所述补偿值相当于通过从小于D1/2的最大整数减去D2而确定的值。

18.如权利要求14所述的装置，其中所述补偿值相当于通过将向小于D1/2的最大整数加上D2而获得的值乘以-1而确定的值。

19.一种用于将按照数据率的变化确定的L个编码码元与交织器的大小N匹配的方法，其中N大于L，所述方法包括步骤：

将L个编码的码元的流重复M次并输出LM个重复的码元的流，其中M被定义为大于N/L的最小整数；

按照第一删截模式A将LM个重复的码元的流删截第一码元删截数量P1，其中P1被定义为小于LM/D1的最大整数，其中第一删截模式A表示第一删截间隔D1的倍数，D1被定义为对于要删截的P＝LM-N个码元大于LM/P的最小整数；以及

当指示在要删截的码元的数量P和第一码元删截数量P1之间的差的第二码元删截数量P2大于0的时候，在以第一删截间隔D1删截LM个码元的流之后，按照第二删截模式B删截剩余的码元，并输出N个码元的流，其中第二删截模式B相当于通过向第二删截间隔D2的倍数加上一个补偿值而确定的值，第二删截间隔D2被定义为对于在小于或等于小于P1/P2的最大整数的整数中选择的一个整数s的sD1。

20.如权利要求19所述的方法，其中由第一删截模式A确定的码元位置与由第二删截模式B确定的码元位置不一致。

21.如权利要求19所述的方法，其中所述补偿值是1。

22.如权利要求19所述的方法，其中所述补偿值是-1。

23.如权利要求19所述的方法，其中所述补偿值相当于通过从小于D1/2的最大整数减去D2而确定的值。

24.如权利要求19所述的方法，其中所述补偿值相当于通过将向小于D1/2的最大整数加上D2而获得的值乘以-1而确定的值。

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