专利名称：用灵活的第1层支持增量冗余的速率匹配方法
技术领域：
本发明涉及无线通信，尤其涉及在无线通信系统中传输信道到物理信道的速率匹配。
背景技术：
目前正在为GERAN(GSM(全球移动通信系统)/EDGE(GSM演进的增强型数据速率)无线电接入网)开发，基于提供给UTRAN(通用移动电信系统(UMTS)地面无线电接入网)的FLO协议层相同规范的灵活的第1层(FLOFlexible Layer One)协议层。至少对于信令，在确认RLC(无线链路控制)模式中FLO必须支持数据传送。正如在选择类型II混合ARQ中使用的，在EGPRS(增强型通用分组业务)中可用的增量冗余是一种强大有力的手段，通过它增强以确认RLC模式传送数据的链路级和系统级性能。在增量冗余中，一旦接收失败，数据块的重传与它的初始传输不同，但使用不同的穿孔(puncture)模式来代替(也就是说，块中已经为前向纠错而编码的一些比特要么被穿孔以便不被传输，要么被重复，因而提供传输该块的传输时间间隔所要求的比特数，也就是说，因此提供了速率匹配的编码块)，并且当原始传输和重传组合时，结果是增加的冗余度和由接收机前向纠错的较大可能性。目前用于FLO的匹配算法不允许使用增量冗余。对于相同的编码数据块，速率匹配算法总是产生相同的穿孔模式。
因此，现有技术没有教导提供用于FLO的增量冗余(选择类型II混合ARQ)，正如在GERAN中实现或者在UTRAN中实现的；提供增量冗余要求传输信道到物理信道的速率匹配，并且在UTRAN中或者在GERAN中，理想地，需要一种简单而有效的方式提供这种速率匹配，以便给FLO提供增量冗余。
发明概要因此，本发明提供了一种结合无线电接入网使用的设备中的速率匹配方法，该方法使用基于确定起始参数eini的速率匹配算法，该方法的特征在于如下步骤当穿孔比特之间的平均距离大于2时，确定编码块的特征距离D等于编码块穿孔比特之间的平均距离，或者当编码块穿孔比特之间的平均距离小于2时等于传输比特之间的平均距离，或者否则等于2；和基于一个循环项(cyclingterm)确定起始参数eini的新值，该循环项具有取决于重传参数R的值，该重传参数R对于原始传输具有预定初始值以及对至少一些随后的重传具有不同的值，该循环项还取决于特征距离D以便绝不会具有超出预定最大值的值；因此提供了具有增量冗余的重传。
根据本发明的第一个方面，预定的最大值可以是小于特征距离D的一个值。
根据本发明的第一个方面，无线电接入网可以实现灵活的第1层(FLO)。
同样根据本发明的第一个方面，速率匹配可以包括重复传输信道编码块的比特或者穿孔传输信道编码块的比特，以便在传输信道上提供速率匹配的编码块，该速率匹配的编码块的比特数目足以确保在与将由相同物理信道传输的所有其它传输信道复用之后，传输时间间隔内有预定的总信道比特率。
同样根据本发明的第一个方面，无线电接入网可以是GSM(全球移动通信网)/EDGE(GSM演进的增强型数据速率)无线电接入网(GERAN)。
同样根据本发明的第一个方面，无线电接入网可以是通用移动电信系统(UMTS)陆地无线电接入网(UTRAN)。
仍然根据本发明的第一个方面，对于原始传输，重传参数R可以是0。
仍然根据本发明的第一个方面，原始传输的重传参数R的值对于每一相继重传加一。此外，根据表达式R mod D计算循环项。
仍然也是根据本发明的第一个方面，特征距离D根据以下确定D=epluseminus,]]>对于epluseminus>2,]]>和D=epluseplus-eminus,]]>对于epluseminus<2,]]>并且另外的，D＝2，其中eplus和eminus是在3GPP TR 45.902中制定或如下得出eplus＝2×Ni，j，和
eminus＝2×|ΔNi，j|，其中，Ni，j是在传输信道i以传输格式组合j速率匹配之前编码块中的比特数；并且ΔNi，j＝Zi，j-Zi-1，j-Ni，j，i＝1…I，其中I是激活传输信道数，和Z0，j＝0，和 RMi是传输信道i的半静态速率匹配属性，Ndata是对于相应于激活传输信道的编码复合传输信道(CCTrCH)在无线电块中可用的比特总数。
仍然根据本发明的第一个方面，起始参数根据以下方式确定eini＝1+(RmodD)×emin us，对于epluseminus≥2,]]>和eini＝1+(RmodD)×(eplus-emin us)，对于epluseminus<2,]]>其中eplus和emin us是在3GPP TR 45.902中制定或者如下确定eplus＝2×Ni，j，和emin us＝2×|ΔNi，j|，其中Ni，j是在传输信道i以传输格式组合j速率匹配之前编码块中的比特数；并且ΔNi，j＝Zi，j-Zi-1，j-Ni，ji＝1…I，其中I是激活传输信道数，和Z0，j＝0，和 RMi是传输信道i的半静态速率匹配属性，和Ndata是在对于相应于激活传输信道的编码复合传输信道(CCTrCH)的无线电块中可用的比特总数。
在本发明的第二个方面中，提供了无线电接入网的发射机，其特征在于，它包含了用于执行本发明的第一方面所提供的方法步骤的装置。
在本发明的第三个方面中，提供了与无线电接入网通信的无线终端的发射机，其特征在于它包含了用于执行由本发明第一方面所提供的方法步骤的装置。
在本发明的第四个方面中，提供了一个系统，它包含无线电接入网的发射机以及与无线电接入网通信的无线终端的发射机，这些发射机的特征在于，每一个都包含用于执行由本发明的第一方面所提供的方法步骤的装置。
附图简述从随后结合附图提出的详细描述来考虑，本发明的上述和其它目标，特征以及优点将变得明显，其中
图1是其中可以使用本发明的装置的框图；图2是由本发明提供的方法的流程图；和图3A-C是根据本发明计算的图解。
实现本发明的最佳模式关于在GERAN中现有的用于FLO的速率匹配算法的背景现在在实现FLO的GERAN(GSM/EDGE无线电接入网)的一个应用中描述本发明，也就是在如下规范中制定的GERAN3GPP TR45.902(版本6)GSM/EDGE Radio Access Network；Flexible Layer One(GSM/EDGE无线电接入网；灵活的第1层)(版本6)。(还可参见GP-022194，Draft Technical ReportonFLO(关于FLO的技术报告草稿)；爱立信，诺基亚和西门子；TSG GERAN#11；美国加州洛杉矶；2002年8月26-30)。(在3GPP TS 43.051中可以看到GERAN概述，尽管没有提及FLO。)然而应当理解，本发明也可以在其它无线电接入网中使用，包括，例如UTRAN(UMTS陆地无线电接入网)的一些实现中。
现在参考图1，示出了可以使用本发明的类型的数字传输系统的一部分，包括用于提供包括冗余以允许在接收机纠错(通过编码块的编码比特)的比特编码块(每传输块有一个编码块)的信道编码模块11(进入该编码模块的每传输信道有一个传输块)；用于提供所谓的无线电帧的速率匹配模块12，也就是提供速率匹配的编码块，速率匹配包括重复传输信道的编码块的比特或者穿孔传输信道的编码块的比特，从而在传输信道上提供速率匹配的编码块，该速率匹配的编码块具有的比特数目足以确保在与将由相同物理信道传输的所有其它传输信道复用之后，对于传输时间间隔具有预定的总信道比特率；用于复用来自每一传输信道的无线电帧(速率匹配的编码块)以便为已编码复合传输信道提供复用的比特流的传输信道复用模块14；和用于给物理信道提供复用比特流单元的物理信道映射模块。(正如所提到的，编码块通过包括足够的冗余被编码从而使得能够前向纠错，如果编码块的一些比特没有正确接收，接收机仍然能够正确地解码编码块。通常，只要在传输中没有太多的连续比特失真，编码块能够正确地解码。因而，在速率匹配中，只要没有太多的连续比特被穿孔，速率匹配的编码块能被解码。
正如所提到的，速率匹配模块12提供以(前向纠错)编码块开始的速率匹配编码块。在速率匹配中，重复或穿孔编码块的比特(在传输信道上)以便提供期望数目的比特在TTI期间传输(该比特数能提供到物理信道的速率匹配)。如果激活的传输信道数变化或其它传输信道的编码块中的比特数变化，或者两者都变化，则带宽会变化，所以为了获得期望的数量而被穿孔或重复的比特数能从一个TTI到另一个TTI发生变化。正如所提到的，为了确保在TrCH(传输信道)复用之后总比特率等于分配的基本物理信道的总信道比特率而重复或穿孔比特。
当在某时仅仅一个传输信道激活，编码率(将数据比特和编码比特总数相比)和在编码块中的比特数，只取决于传输块尺寸和可用的信道带宽(物理信道的比特率容量)。但当多于一个传输信道激活(例如，对于多媒体数据流的不同分量流的传输)，编码率同样取决于由无线电资源控制协议层(相对于传输层的较高层)定义的每一传输信道的速率匹配属性，每一速率匹配属性充当各自传输信道比特相对其它传输信道比特的加权。通过为不同的传输信道设定不同的速率匹配属性，无线电资源控制协议层调整不同传输信道的编码率。
正如已经指出的，来自速率匹配的输出被称为无线电帧(也就是，速率匹配的编码块)。对于每一编码块，速率匹配产生一个无线电帧，也就是说，每TrCH产生一个无线电帧。
GERAN的速率匹配算法基于UTRAN速率匹配算法，但是有一些简化，因为没有扩频因素，压缩模式，也没有诸如turbo码之类的特殊情况，因此在GERAN情况中UTRAN算法的许多参数可以固定为0或1。
下面提出的算法使用如下符号 向-∞对x取整，也就是说，例如 的整数。
|x|x的绝对值I在CCTrCH(编码复合传输信道，也就是，由可能几个激活传输信道的编码和复用产生的数据流)中的TrCH数。
Ndata在CCTrCH无线电块中可用的比特总数。(对于要传输的每一无线电块，一个无线电帧，也就是一个速率匹配编码块，从每一激活TrCH被传送到TrCH复用。这些无线电帧被串行复用进CCTrCH。编码传输格式组合标识符TFCI和CCTrCH在无线电块上被交织在一起。)Ni，j在TrCH i与传输格式组合j速率匹配之前编码块中的比特数。
ΔNi，j如果为正，为了产生无线电帧，在传输格式组合为j的TrCH i上的编码块中不得不重复的比特数。
如果为负，为了产生无线电帧，在传输格式组合为j的TrCH i上的编码块中不得不穿孔的比特数。
如果为零，没有比特必须被穿孔或重复，也就是说，速率匹配透明并且无线电帧的内容与传输格式组合为j的TrCH i上的编码块内容相同。
RMi传输信道i的半静态速率匹配属性。
eini在速率匹配模式确定算法中变量e的初始值。
eplus在速率匹配模式确定算法中变量e的增量。
emin us在速率匹配模式确定算法中变量e的减量值。
Zi，j中间计算变量。
GERAN FLO速率匹配算法如下对使用传输格式组合j的每一无线电块来说，在I个激活传输信道中的每一TrCH i的一个编码块中被重复或穿孔的比特数ΔNi，j，使用以下公式计算Z0，j＝0， 所有的i＝1…I，和
ΔNi，j＝Zi，j-Zi-1，j-Ni，j所有的i＝1…I。
对于每一TrCH i速率匹配模式的计算，起始参数eini和相关的参数eplus和emin us定义如下eini＝1(起始参数)，eplus＝2×Ni，j，和emin us＝2×|ΔNi，j|。
速率匹配规则如下If ΔNi，j＜0(执行穿孔)e＝eini(在当前和期望穿孔率之间的初始误差)m＝1(当前比特索引)do while m≤Ni，j(对于TrCH i编码块的每一比特)e＝e-emin us(更新误差)if e≤0 then(检查比特数m是否应当被穿孔)puncture bit bi，m(比特被穿孔)e＝e+eplus(更新误差)end ifm＝m+1(下一个比特)end doelse if ΔNi，j＞0(要执行重复)e＝eini(在现有和期望穿孔率之间的初始误差)m＝1(现有比特索引)do while m≤Ni，j(对于TrCH编码块的每一比特)e＝e-emin us(更新误差)
do while e≤0(检查比特数m是否应当被重复)repeat bit bi，m(重复比特)e＝e+eplus(更新误差)end dom＝m+1(下一个比特)end doelse(ΔNi，j＝0)什么也不做(没有重复或穿孔)end if.
为提供增量冗余，现有FLO速率匹配算法的适配本发明通过重新定义每一重传的起始参数eini来修改现有FLO速率匹配算法，并且因此使速率匹配算法为重传提供不同于原始传输的穿孔模式(但不必是对于每一重传都不同，因为仅仅能提供有限数量的这种不同穿孔模式，正如下面所解释的)。基于两个参数，重传参数R和特征距离D，重新定义起始参数，并且根据本发明，重传参数R由RLC层控制并且它对每一TrCH的值被传送到物理层，在其上完成速率匹配。
在优选实施例中，根据一个规则重传参数R被分配为一个值，该规则如下在不确认和透明RLC模式中，R有一个固定值0(也就是说，没有使用增量冗余)；但是在确认RLC模式中，在使用增量冗余的情况下，R的值起初为0并且对相同数据块的每一重传加1。因此，在优选实施例中，参数R被看作是相同数据块重传次数的计数器。那么物理层使用该重传参数R以产生不同的穿孔模式，如果可能的话，也就是说，如果不是所有的穿孔模式被传输了。给定比特串(编码块)b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b9，如果每隔二比特就穿孔以便原始传输，就是说，b3和b6和b9被穿孔，那么仅仅有两个可能的附加穿孔模式用于重传，第一个是穿孔b2和b5和b8，和第二个是穿孔b1和b4和b7。在那之后，穿孔模式重复。当然，对于其中重复而不是穿孔一些比特的模式，同样的结果是成立的。(任何一种模式在这里被称为穿孔模式。)
使用特征距离D以便考虑在固定数量的重传之后穿孔模式必须重复。由本发明提供的特征距离D根据在上述现有FLO速率匹配算法中制定的参数eplus和emin us计算。对于epluseminus>2,]]>通过以下方式给出特征距离DD=epluseminusNi,j|ΔNi,j|,]]>并且该特征距离是在原始传输中穿孔比特之间的平均距离(以比特为单位)，而对于epluseminus<2]]>时，D由以下方式给出D=epluseplus-eminus=Ni,jNi,j-|ΔNi,j|,]]>并且该特征距离是在原始传输中传输比特之间的平均距离(以比特为单位)。对于epluseminus=2,]]>D＝2(比特)(当穿孔比特之间的平均距离和传输比特之间的平均距离都等于两比特时出现这种情况)。在为编码块计算特征距离D时，本发明也包含使用并不等于简单算术平均的其它表达式来计算在传输或穿孔比特之间的平均距离，例如加权平均，不同的比特根据比特位置进行不同的加权，。
下面的表1给出了在3(12/4＝3)比特的穿孔比特之间的平均距离的实例。为了产生不同的穿孔模式，第一模式，也就是原始传输模式(根据重传参数R＝0获得)，必须前移(对应于R＝1和R＝2)。
表1是穿孔比特之间3比特平均距离的实例。在比特位置上的字母Y指示在该位置上的比特被穿孔。
下面的表2给出了穿孔比特之间的平均距离为1.5(12/8＝1.5)和传输比特之间的平均距离为3(12/4＝3)的实例。为了产生不同的穿孔模式，原始的(或先前的)传输模式必须后移(再一次对应于R＝1和R＝2)。(如果该模式前移而不是后移，将会丢失一个比特；前移模式将会是YYY-YY-YY-YY，并且因此仅仅包含3比特，不是4个。)
表2是1.5比特的穿孔比特之间的平均距离和3比特的传输比特之间的平均距离的实例。
因此，根据本发明，当穿孔比特之间的平均距离大于或等于2比特时，通过前移原始传输模式(对应于R＝0)获得不同的穿孔模式。当穿孔比特之间的平均距离小于2比特时，通过后移原始(或先前)传输模式获得不同的穿孔模式。
因此，要考虑在有限数量重传之后穿孔模式必须重复，基于R(对于每一重传连续加1)使用特征距离D以提供从没超过适当最大值的一个值，也就是小于特征距离D的一个值。特别地，本发明使用循环项(cycling term)，R mod D(也就是R模D)，以确定起始参数eini。(可以说，使用D来调整R以便从R产生一个范围从0到D-1的值)。根据本发明，通过以下规则给出起始参数einiIfepluseminus≥2,then]]>D=epluseminus]]>(穿孔比特之间的平均距离)eini＝1+(R mod D)×emin us(模式前移)elseD=epluseplus-eminus]]>(传输比特之间的平均距离)
eini＝1+(R mod D)×(eplus-emin us)(模式后移)注意到D表明可能有多少不同的穿孔模式。例如如果每3比特穿孔1比特，穿孔比特之间的平均距离是3并且有3种不同的可能穿孔模式一个从比特1开始，另一个从比特2开始，和最后一个从比特3开始(前移)。类似地，如果每3比特穿孔2比特，传输比特之间平均距离是3并且有3种不同可能的穿孔模式。
现在参考图2，以第一步骤21开始来说明本发明，在第一步中，在重传的情况下，RLC协议层使重传参数加1，对于原始传输，把重传参数设为0。在下一步骤22中，在从RLC协议层接收到重传参数R的值之后，按照上面描述的FLO速率匹配算法，物理层计算在激活传输信道编码块内要被重复或穿孔的比特数ΔNi，j。在下一步骤23中，计算参数eplus和emin us的值(也根据FLO速率匹配算法)。在下一步骤24中，根据本发明确定特征距离D，也就是说，对于epluseminus>2,D=epluseminus,]]>对于epluseminus<2,D=epluseplus-eminus,]]>否则，D＝2。接下来在下一步骤25中，根据本发明基于循环项R mod D设定起始参数eini的值，也就是说根据规则，eini＝1+(R mod D)×emin us，对于eplusemins≥2]]>和eini＝1+(R mod D)×(eplus-emin us)，对于epluseminus<2.]]>然后在下一步骤26中，基于eini确定传输或重传的穿孔模式，和然后在最后的步骤27中，提供速率匹配的编码块用于映射到物理信道。(对于每一激活传输信道执行图2展示的过程。)现在参考图3A-C，给出3个实例来说明本发明的使用。在这些实例中，仅仅一个传输信道是激活的(I＝1)，和CCTrCH(编码复合传输信道)的尺寸被限定为10比特(Ndata＝10)。注意到由于在我们的例子中仅仅一个传输信道激活，所以速率匹配属性的值不重要。还应该注意到比特从0开始编号。
优点本发明的优点是RLC层仅仅需要管理(分配一个值给)重传参数R。对更高层来说没有必要知道有多少不同的重传是可能的。因此，更高层从不得不存储特定于物理层的细节中解放出来。例如，因为由FLO获得的灵活性，即使在重传正在进行时，一些其它的传输信道能变得激活，并且因此能改变D和R的管理。如果更高层必须知道这些细节，更高层的实现就会复杂得多，可能复杂到这样的程度以致FLO所针对的灵活性不再可行。没有循环项R mod D，则只要为传输信道发送重传，FLO就不能接受其它传输信道。
可能的不同穿孔模式的数目可以随着时间而变化并取决于特定于物理层的许多因素，例如编码率，传输块的尺寸，和其它传输信道的活动性。因此物理层不总是能够对每一R值产生不同的穿孔模式。当正好物理层不能这样做时，根据本发明，物理层将仅仅在有限数目的不同可能穿孔模式中成回环(循环)。
本发明的范围可以理解，上述安排仅仅是对本发明原理应用的说明。在不脱离本发明范围的情况下本领域内的技术人员可以设计很多修改和可替换的配置，并且所附权利要求意在覆盖这些修改和配置。
权利要求
1.一种在结合无线电接入网使用的设备中的速率匹配方法，该方法使用基于确定起始参数eini的速率匹配算法，该方法的特征在于包括步骤(24)，当穿孔比特之间的平均距离大于2时确定编码块的特征距离D等于编码块穿孔比特之间的平均距离，或者当编码块穿孔比特之间的平均距离小于2时，等于传输比特之间的平均距离，或者否则等于2；步骤(25)，基于一个循环项(cycling term)确定起始参数eini的新值，该循环项具有取决于重传参数R的值，该重传参数R对于原始传输具有预定初始值以及对至少一些随后的重传具有不同的值，该循环项还取决于特征距离D以便绝不会具有超出预定最大值的值；因此提供了具有增量冗余的重传。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述预定的最大值是一个小于特征距离D的值。
3.根据权利要求1的方法，其中，所述无线电接入网实现灵活的第1层(FLO)。
4.根据权利要求1的方法，其中，所述速率匹配可以包括重复传输信道编码块的比特或者穿孔传输信道编码块的比特，以便在传输信道上提供速率匹配的编码块，该速率匹配的编码块的比特数目足以确保在与将由相同物理信道传输的所有其它传输信道复用之后，传输时间间隔内有预定的总信道比特率。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述无线电接入网是GSM/EDGE无线电接入网(GERAN)。
6.根据权利要求1的方法，其中，所述无线电接入网是通用移动电信系统(UMTS)地面无线电接入网(UTRAN)。
7.根据权利要求1的方法，其中，对于原始传输，重传参数R为0。
8.根据权利要求1的方法，其中，对每一相继的重传，原始传输的重传参数R的值加1。
9.根据权利要求8的方法，其中，所述循环项由表达式RmodD给出。
10.根据权利要求1的方法，其中，所述特征距离D根据以下方式确定D=epluseminus,]]>对于epluseminus>2,]]>和D=epluseplus-eminus,]]>对于epluseminus<2,]]>和否则，D＝2，其中eplus和emin us由3GPP TR45.902制定或者如下确定eplus＝2×Ni，j，和emin us＝2×|ΔNi，j|，其中Ni，j是在传输信道i上用传输格式组合j速率匹配之前编码块中的比特数；和ΔNi，j＝Zi，j-Zi-1，j-Ni，ji＝1…I，其中I是激活传输信道数，并且Z0，j＝0，和 RMi是带有传输信道i的半静态速率匹配属性，和Ndata是在对于相应于激活传输信道的编码复合传输信道(CCTrCH)的无线电块中可用的比特总数。
11.根据权利要求1的方法，其中，所述起始参数根据以下方式确定eini＝1+(RmodD)×emin us，对于epluseminus≥2]]>和eini＝1+(RmodD)×(eplus-emin us)，对于epluseminus<2,]]>其中eplus和emin us由3GPP TR 45.902制定或者如下确定eplus＝2×Ni，j，和emin us＝2×|ΔNi，j|，其中Ni，j是在传输信道i上用传输格式组合j速率匹配之前编码块中的比特数；和ΔNi，j＝Zi，j-Zi-1，j-Ni，ji＝1…I，其中I是激活传输信道数，并且Z0，j＝0，和 RMi是传输信道i的半静态速率匹配属性，和Ndata是在对于相应于激活传输信道的编码复合传输信道(CCTrCH)的无线电块中可用的比特总数。
12.一种无线电接入网的发射机，其特征在于它包含用于执行权利要求1的步骤的装置。
13.一种用于与无线电接入网通信的无线终端的发射机，其特征在于它包含用于执行权利要求1步骤的装置。
14.一种系统，包含无线电接入网的发射机和用于与无线电接入网通信的无线终端的发射机，这些发射机特征在于每一个都包含用于执行权利要求1的步骤的装置。
全文摘要
一种在用作实现FLO(灵活的第1层)以便提供具有增量冗余的重传的无线电接入网的一部分，或者与其通信的设备中的速率匹配方法，该方法使用基于确定起始参数e
文档编号H04L1/16GK1708909SQ200380101970
公开日2005年12月14日 申请日期2003年10月8日 优先权日2002年10月25日
发明者B·塞比尔 申请人:诺基亚有限公司