КОДИРОВАНИЕ И ПЕРЕОТОБРАЖЕНИЕ СООБЩЕНИЯ
MESSAGE ENCODING AND RE-DISPLAY

Настоящая патентная заявка испрашивает приоритет предварительной заявки №60/771181, озаглавленной "REMAPPING TECHNIQUE TO REDUCE TRANSMITTED POWER IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEMS", поданной 6 февраля 2006 г., переуступленной правоприемнику настоящей и полностью включенной в этот документ по ссылке.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее раскрытие, в общем, относится к связи, а более конкретно - к способам для передачи сообщений с кодированием.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В системе связи передатчик может формировать сообщения для информации, передаваемой приемнику. Передатчик может кодировать сообщения для получения кодовых слов и дальнейшей обработки этих кодовых слов для формирования модулированного сигнала, который передается через канал связи. Канал связи обычно искажает передаваемый сигнал в соответствии с характеристикой канала и дополнительно ухудшает сигнал из-за шума и взаимных помех. Приемник может принимать переданный сигнал, обрабатывать принятый сигнал для получения принятых кодовых слов, декодировать принятые кодовые слова для получения декодированных сообщений и извлекать информацию из декодированных сообщений.
Кодирование обычно выполняется в соответствии с конкретной схемой кодирования, которая может содержать блочный код, сверточный код, турбо-код и т.д. Схема кодирования может быть выбрана на основе оптимального соотношения между различными факторами, например возможностью исправления ошибок, количеством избыточности, сложностью декодирования и т.д. В общем, большая избыточность приводит к более длинным кодовым словам для данного размера сообщения, но обеспечивает больше возможностей для исправления ошибок, чтобы можно было надежно передавать сообщения при более плохих условиях в канале. Для меньшей избыточности, в общем, верно обратное.
Конкретную схему кодирования можно выбирать на основе подходящих факторов. На основе этой схемы кодирования может быть сформирована кодовая книга, содержащая различные кодовые слова. Каждое сообщение, которое может быть передано, далее может быть отображено в одно конкретное кодовое слово кодовой книги так, чтобы существовало взаимно однозначное отображение между сообщениями и кодовыми словами. Это отображение может быть определено таким образом, каким сформированы кодовые слова, например, каждое кодовое слово может быть сформировано на основе ассоциированного сообщения. Кроме того, отображение может быть согласно предположению, что все сообщения передаются с одинаковой вероятностью. Соответственно характеристики схемы кодирования обычно количественно определяют худшими кодовыми словами в кодовой книге.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Здесь описаны способы для переотображения сообщений до кодирования для улучшения характеристик. L обозначенных сообщений из общего количества K сообщений могут быть переотображены в L переотображенных сообщений, которые могут быть ассоциированы с L кодовыми словами с большим относительным расстоянием между этими кодовыми словами, где L меньше K и может быть намного меньше K. Сообщение может также называться информационным словом, единицей данных, блоком данных, пакетом и т.д. Кодовое слово может также называться кодовой группой, кодированным пакетом и т.д. L обозначенных сообщений могут быть чаще используемыми сообщениями, более важными сообщениями и т.д. Переотображение обеспечивает возможность передавать L кодовых слов с большим относительным расстоянием для L обозначенных сообщений, что может улучшить характеристики.
Согласно аспекту описано устройство, которое переотображает входное сообщение в переотображенное сообщение, кодирует это переотображенное сообщение для получения кодового слова и отправляет это кодовое слово для передачи входного сообщения. Входное сообщение может быть в первом наборе сообщений, а переотображенное сообщение может быть во втором наборе сообщений. Второй набор сообщений может быть ассоциирован с кодовыми словами, имеющими большее относительное расстояние, чем относительное расстояние кодовых слов для первого набора сообщений.
Согласно другому аспекту описано устройство, которое декодирует принятое кодовое слово для получения декодированного сообщения в первом наборе сообщений и восстанавливает декодированное сообщение для получения восстановленного сообщения во втором наборе сообщений. Сообщения в первом наборе ассоциированы с кодовыми словами, имеющими большее относительное расстояние, чем относительное расстояние кодовых слов для второго набора сообщений.
Согласно еще одному аспекту описано устройство, которое формирует входное сообщение с множеством полей, которые упорядочены так, что, по меньшей мере, один самый старший бит входного сообщения предполагается равным нулю. Устройство далее кодирует входное сообщение на основе кода для получения кодового слова. Посредством кода формируют множество кодовых слов для множества входных сообщений, причем кодовые слова малых индексов имеют большее относительное расстояние, чем относительное расстояние кодовых слов больших индексов.
Ниже более подробно описаны различные аспекты и признаки раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 представлена блок-схема передатчика и приемника.
На фиг.2 представлен процесс переупорядочения кодовых слов в кодовой книге.
На фиг.3 представлена блок-схема передатчика и приемника, которые выполняют переотображение и восстановление сообщения соответственно.
На фиг.4 представлена таблица переотображения для передатчика и таблица восстановления для приемника.
На фиг.5A и фиг.5B представлены два иллюстративных формата сообщения.
На фиг.6 представлен процесс, выполняемый передатчиком, для передачи информации.
На фиг.7 представлен процесс, выполняемый приемником, для приема информации.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Описанные здесь способы переотображения сообщения могут быть использованы для различных систем связи, например систем множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), систем множественного доступа с временным разделением (TDMA), систем множественного доступа с частотным разделением (FDMA), систем множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), систем с методом доступа FDMA с единой несущей (SC-FDMA) и т.д. Эти способы также могут быть использованы для беспроводных локальных сетей (WLAN), широковещательных сетей и т.д. Термины "системы" и "сети" часто используют как синонимы. В системе CDMA может быть реализована радиотехнология, такая как cdma2000, универсальный наземный радиодоступ (UTRA), эволюционный UTRA (E-UTRA) и т.д. cdma2000 охватывает стандарты IS-2000, IS-95 и IS-856. UTRA и E-UTRA являются частью универсальной мобильной телекоммуникационной системы (UMTS). UTRA включает в себя широкополосный CDMA (W-CDMA) и (LCR) (низкая чиповая скорость). В системе TDMA можно реализовать радиотехнологию, такую как глобальная система мобильной связи (GSM). Система OFDMA использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM) и передает символы модуляции в частотной области на ортогональных поднесущих. В системе OFDMA можно реализовать радиотехнологию, такую как (LTE) (долгосрочное развитие), Flash-OFDM и т.д. Система SC-FDMA использует мультиплексирование с частотным разделением с единой несущей (SC-FDM) и передает символы модуляции во временной области на ортогональных поднесущих. UTRA, E-UTRA, GSM и LTE описаны в документах организации "Проект партнерства 3-его Поколения" (3GPP). cdma2000 описан в документах организации "Проект 2 партнерства 3-его Поколения" (3GPP2). Эти различные радиотехнологии и стандарты известны в данной области техники.
Способы могут быть использованы для передачи информации по нисходящей и/или восходящей линиям связи. Нисходящая линия связи (или прямая линия связи) относится к линии связи от базовых станций к терминалам, а восходящая линия связи (или обратная линия связи) относится к линии связи от терминалов к базовым станциям. Базовая станция, в общем, является фиксированной станцией, которая обменивается информацией с терминалами и может также называться узлом B (Node B), усовершенствованным узлом B (eNode B), точкой доступа и т.д. Терминал может также называться абонентской аппаратурой (UE), мобильной станцией, терминалом доступа, станцией и т.д. Терминал может быть сотовым телефоном, персональным цифровым помощником (PDA), радиомодемом, устройством радиосвязи, малогабаритным устройством, ноутбуком, абонентским блоком, беспроводным телефоном и т.д.
На фиг.1 представлена блок-схема передатчика 100 и приемника 150 в системе радиосвязи. Для нисходящей линии связи передатчик 100 может быть частью базовой станции, а приемник 150 может быть частью терминала. Для восходящей линии связи передатчик 100 может быть частью терминала, а приемник 150 может быть частью базовой станции.
В передатчике 100 процессор 110 сообщения принимает информацию из источника данных (не изображен) и/или контроллера/процессора 140 и формирует входные сообщения для этой информации. Информация может быть для сигнализации, данных трафика и т.д. Входные сообщения могут быть фиксированного или переменного размера. Кодер 120 принимает входные сообщения из процессора 110, кодирует эти сообщения на основе схемы кодирования и обеспечивает кодовое слово для каждого входного сообщения. Схема кодирования может включать в себя блочный код, сверточный код, турбо-код, код с проверкой на четность низкой плотности (LDPC), нерегулярный код повторения-накопления (IRA), некоторый другой код или их комбинацию. Кодирование порождает избыточность в кодовых словах, которая увеличивает надежность передачи.
Модулятор/передатчик (MOD/TMTR) 130 обрабатывает кодовые слова из кодера 120 и формирует модулированный сигнал. Обработка блоком 130 может включать в себя перемежение, отображение в символы, скремблирование, модуляцию (например, для CDMA, OFDM и т.д.), цифроаналоговое преобразование, фильтрацию, усиление, преобразование с повышением частоты и т.д. Модулированный сигнал передают через антенну 132.
В приемнике 150 антенна 160 принимает переданный сигнал из передатчика 100 и выдает принятый сигнал в приемник/демодулятор (RCVR/DEMOD) 162. Блок 162 обрабатывает принятый сигнал способом, комплементарным к обработке, выполненной блоком MOD/TMTR 130, и обеспечивает принятые кодовые слова. Декодер 170 декодирует каждое принятое кодовое слово и выдает соответствующее декодированное сообщение в процессор 180 сообщения. Декодер 170 выполняет декодирование способом, комплементарным к кодированию, выполненному кодером 120 в передатчике 100. Например, декодер 170 может выполнять блочное декодирование для блочного кода, декодирование Витерби для сверточного кода, турбо-декодирование для Турбо-кода и т.д. Процессор 180 сообщения восстанавливает информацию из каждого декодированного сообщения и выдает эту информацию в приемник данных (не изображен) и/или контроллер/процессор 190.
Контроллеры/процессоры 140 и 190 управляют работой в передатчике 100 и приемнике 150 соответственно. В памяти 142 и 192 хранятся данные и коды программ для передатчика 100 и приемника 150 соответственно.
В кодере 120 может быть реализована схема кодирования, которая формирует кодовую книгу, содержащую K кодовых слов, где K - размер кодовой книги, который может быть любым целочисленным значением. K различных сообщений могут затем быть отображены в K кодовых слов так, что каждое сообщение ассоциировано с особым кодовым словом. Взаимно однозначное отображение между сообщениями и кодовыми словами может зависеть от того, как кодовые слова сформированы.
min
Каждое кодовое слово в кодовой книге имеет одно или большее количество ближайших кодовых слов. Можно определить расстояние (степень различия) между каждым кодовым словом и его ближайшим(и) кодовым(и) словом(ами). K кодовых слов могут иметь различные расстояния до ближайших к ним кодовых слов. Характеристики схемы кодирования могут быть количественно определены минимальным расстоянием d из всех расстояний для всех K кодовых слов в кодовой книге. Это минимальное расстояние определяет возможность исправления ошибок худших кодовых слов в кодовой книге. Эти худшие кодовые слова имеют самое короткое расстояние до ближайших к ним кодовых слов и соответственно наиболее вероятно, будут декодированы с ошибками из всех K кодовых слов в кодовой книге. В общем, для данного набора кодовых слов, худшие кодовые слова - это те, у которых самое короткое расстояние до ближайших кодовых слов в наборе, и лучшие кодовые слова - это те, у которых самое большое расстояние до ближайших кодовых слов в наборе. Лучшие и худшие кодовые слова соответственно обычно устанавливаются относительно конкретного набора кодовых слов.
В системе или схеме кодирования может предполагаться, что все K сообщений будут переданы с одинаковой вероятностью, что означает, что ввод кодера является равномерно распределенным. Согласно этому предположению лучшие и худшие кодовые слова в кодовой книге будут выбраны с равной вероятностью равномерно распределенными сообщениями.
Однако во многих случаях не все K сообщений могут быть переданы с равной вероятностью. Например, в определенных случаях может использоваться или может использоваться чаще (других) только небольшой набор из L сообщений из всех K сообщений, где L может быть намного меньше K. Этот набор из L сообщений ассоциирован с набором из L кодовых слов, которые могут быть любыми L кодовыми словами в кодовой книге. Улучшение характеристик может быть достигнуто при использовании L кодовых слов с наибольшим относительным расстоянием между этими кодовыми словами вместо любых L кодовых слов. Относительное расстояние относится к расстоянию между конкретными кодовыми словами, взятыми из кодовой книги, где термин "относительный" обусловлен тем, что рассматривают только эти конкретные кодовые слова вместо всех кодовых слов в кодовой книге. Расстояние между кодовыми словами может быть задано в смысле расстояния Хемминга или некоторой другой метрики.
В аспекте набор из L обозначенных сообщений переотображают в набор из L переотображенных сообщений, который ассоциирован с набором из L кодовых слов, имеющих большее относительное расстояние. L обозначенных сообщений могут быть чаще используемыми сообщениями, более важными сообщениями и т.д. Переотображение обеспечивает возможность передавать L кодовых слов с большим относительным расстоянием для L обозначенных сообщений, что может улучшить характеристики без необходимости изменения схемы кодирования. Переотображение можно выполнять различными способами, как описано ниже.
На фиг.2 представлен процесс 200 для переупорядочения кодовых слов в кодовой книге на основе относительного расстояния. Вначале кодовая книга с K кодовыми словами может быть сформирована на основе схемы кодирования, например, блочного кода и/или некоторого другого кода (этап 212). Кодовое слово может быть выбрано (например, произвольно) из кодовой книги (этап 214). Выбранное кодовое слово может быть добавлено в список кодов и удалено из кодовой книги (этап 216). Оставшиеся в кодовой книге кодовые слова могут добавляться в список кодов в итерационном процессе по одному кодовому слову за раз.
На каждой итерации для добавления одного нового кодового слова из кодовой книги в список кодов идентифицируют кодовое слово в кодовой книге с наибольшим расстоянием до ближайшего кодового слова в кодовом списке (этап 218). Этого можно достичь (a) - определением для каждого кодового слова в кодовой книге расстояния между этим кодовым словом и ближайшим кодовым словом в списке кодов и (b) - выбором кодового слова с наибольшим расстоянием до ближайшего кодового слова. Кодовое слово в кодовой книге с наибольшим расстоянием может быть добавлено в список кодов и удалено из кодовой книги (этап 220). Далее определяют, пуста ли кодовая книга (этап 222). Если ответ - 'нет', то процесс возвращается к этапу 218 для следующей итерации для добавления еще одного кодового слова в список кодов. Иначе, если кодовая книга пуста, то все K кодовых слов в кодовой книге были добавлены в список кодов, и список кодов может быть предоставлен как переупорядоченная кодовая книга (этап 224).
Переупорядоченная кодовая книга содержит K кодовых слов, которые были переупорядочены так, что (a) - первые два кодовых слова имеют наибольшее возможное относительное расстояние среди K кодовых слов, (b) - первые три кодовых слова имеют наибольшее возможное относительное расстояние, принимая во внимание предшествующий выбор из первых двух кодовых слов, (c) - первые четыре кодовых слова имеют наибольшее возможное относительное расстояние, принимая во внимание предшествующий выбор первых трех кодовых слов и т.д. Соответственно для любого заданного k, где k=1, …, K, первые k кодовых слов в переупорядоченной кодовой книге имеют наибольшее возможное относительное расстояние, принимая во внимание, что первые k-1 кодовых слов были выбраны согласно идентичному критерию. L обозначенных сообщений затем могут быть переотображены в L сообщений, ассоциированных с первыми L кодовыми словами в переупорядоченной кодовой книге. Эти L обозначенных сообщений затем можно отправлять посредством L кодовых слов, имеющих большее относительное расстояние.
На фиг.2 представлен пример процесса для переупорядочения кодовых слов на основе последовательного поиска, который переупорядочивает по одному кодовому слову за раз. Посредством выбора соответствующего количества самых верхних, или самых первых, кодовых слов в переупорядоченной кодовой книге переупорядоченную кодовую книгу можно использовать для любого количества обозначенных сообщений, или любого значения L.
Переупорядочение также может быть выполнено другими способами. Например, для поиска L кодовых слов в кодовой книге с наибольшим возможным относительным расстоянием может быть выполнен поиск методом полного перебора. Этого можно достичь выбором различных комбинаций из L кодовых слов с определением относительного расстояния для L кодовых слов в каждой комбинации и идентификацией комбинации из L кодовых слов с наибольшим относительным расстоянием. L кодовых слов, полученных методом полного перебора, могут иметь большее относительное расстояние, чем относительное расстояние первых L кодовых слов в переупорядоченной кодовой книге, полученных последовательным поиском. Это потому, что L-ое кодовое слово в последовательном поиске выбирается при ограничении K-1 ранее выбранных кодовых слов. Напротив, L кодовых слов в поиске методом полного перебора могут быть выбраны без какого-либо ограничения.
0
L-1
a
l
0
L-1
0
L-1
Посредством блочного кода можно сформировать K кодовых слов в кодовой книге так, что кодовые слова с хорошим относительным расстоянием будут помещены в начало кодовой книги и иметь малые индексы. Примером такого блочного кода является код Рида-Маллера, описанный ниже. В этом случае первые L кодовых слов с c по c с индексами с 0 по L-1 соответственно могут уже иметь хорошее относительное расстояние, и переупорядочение может быть необязательным. L обозначенных сообщений с m по m могут быть переотображены в сообщения с m по m соответственно, которые могут быть закодированы в кодовые слова с c по c соответственно.
В общем, L кодовых слов с большим относительным расстоянием могут быть выбраны из числа K кодовых слов в кодовой книге различными способами, например, на основе поиска этих L кодовых слов или на основе структуры кода. L обозначенных сообщений могут быть переотображены в L сообщений, ассоциированных с этими L кодовыми словами.
На фиг.3 представлена блок-схема модели передатчика 102 и приемника 152, которые выполняют переотображение и восстановление сообщения соответственно. В передатчике 102 процессор 110 сообщения предоставляет входные сообщения, которые могут быть в наборе из L обозначенных сообщений, в устройство переотображения 112 сообщения. Устройство переотображения 112 сообщения переотображает каждое входное сообщение в соответствующее переотображенное сообщение на основе схемы переотображения, которая L обозначенных сообщений переотображает в L переотображенных сообщений, ассоциированных с L кодовыми словами, имеющими большее относительное расстояние. Кодер 120 кодирует каждое переотображенное сообщение и обеспечивает соответствующее кодовое слово, которое далее обрабатывается и отправляется в приемник 152.
В приемнике 152 демодулятор 162 выдает принятые кодовые слова в декодер 170. Декодер 170 декодирует каждое принятое кодовое слово и выдает соответствующее декодированное сообщение в устройство восстановления 172 сообщения. Устройство восстановления 172 сообщения восстанавливает каждое декодированное сообщение в соответствующее восстановленное сообщение на основе схемы переотображения, использованной передатчиком 102.
Переотображение сообщений может быть выполнено выборочно. Например, для указания на то, что переотображение было выполнено, можно устанавливать флаг в '1', а для указания на то, что переотображение не было выполнено, можно сбрасывать флаг в '0'. Переотображение можно разрешать или запрещать в начале вызова, когда активизируют новое приложение, и/или в другие моменты времени в течение вызова.
0
0
1
1
2
2
K-1
K-1
x
x
0
K-1
x
x
x
На фиг.4 представлена модель таблицы 410 переотображения, которая может быть использована для устройства переотображения 112 сообщения в передатчике 102 на фиг 3. В этой модели на основе схемы переотображения могут быть переотображены до всего K сообщений. Сообщение m имеет значение 0 и переотображается в сообщение r, сообщение m имеет значение 1 и переотображается в сообщение r, сообщение m имеет значение 2 и переотображается в сообщение r и так далее, и сообщение m имеет значение K-1 и переотображоется в сообщение r. Входное сообщение m, где m∈(m, …, m), переотображают в сообщение r, которое кодируют и передают в приемник 152. Входное сообщение m может быть в наборе из L обозначенных сообщений. Переотображенное сообщение r может быть в наборе из L сообщений, ассоциированных с кодовыми словами, имеющими большее относительное расстояние.
0
0
1
1
2
2
K-1
K-1
x
x
0
K-1
x
На фиг.4 также представлена модель таблицы 420 комплементарного восстановления, которая может быть использована для устройства восстановления 172 сообщения в приемнике 152 на фиг.3. В этой модели декодированное сообщение r восстанавливают в сообщение m, декодированное сообщение r восстанавливают в сообщение m, декодированное сообщение r восстанавливают в сообщение m и так далее, и декодированное сообщение r восстанавливают в сообщение m. Декодированное сообщение r, где r∈(r, …, r), восстанавливают в сообщение m, которое обеспечивают как восстановленное сообщение.
0
K-1
В одной модели все K сообщений с m до m переотображают на основе переупорядоченной кодовой книги. Сообщения, которые используются чаще и/или являются более важными, могут быть переотображены в сообщения, связанные с кодовыми словами, имеющими большие относительные расстояния. Например, сообщение, используемое наиболее часто и/или являющееся наиболее важным, может быть переотображено в сообщение, ассоциированное с первым кодовым словом в переупорядоченном списке, второе по частоте использования и/или по важности сообщение может быть переотображено в сообщение, ассоциированное со вторым кодовым словом в переупорядоченном списке и т.д.
a
l
a
l
a
l
a
l
a
l
0
L-1
t
t
a
l
a
l
∉
В другой модели только L обозначенных сообщений переотображают в L сообщений, ассоциированных с L кодовыми словами, имеющими большее относительное расстояние, и оставшиеся сообщения не переотображают. Например, L обозначенных сообщений с m по m могут быть переотображены в L сообщений с r по r соответственно, которые могут быть ассоциированы с L кодовыми словами, имеющими большее относительное расстояние. Сообщения с r по r могут затем быть переотображены в сообщения с m по m соответственно. Переотображенные сообщения с r по r могут быть сообщениями с m по m соответственно, если кодовые слова с наименьшими индексами имеют хорошее относительное расстояние. Сообщения m для m(m, …, m, r, …, r) не переотображают. Если L намного меньше K, то переотображение может быть достигнуто посредством небольшой справочной таблицы только для 2L затронутых сообщений. Тогда сложность переотображения может иметь порядок L, где L - количество сообщений, которые будут переотображены.
Для ясности, ниже для кодов Рида-Маллера, которые являются классом линейных блочных кодов, покрывающих широкий диапазон скоростей и минимальных расстояний, описаны способы переотображения сообщения. Коды Рида Маллера имеют определенные требуемые свойства и могут быть мягко декодированы посредством простого решетчатого декодера или корреляторов. Коды Рида Маллера используются в системах связи, например, UMTS и LTE для кодирования информации, например, индикатора комбинации транспортного формата (TFCI), индикатора качества канала (CQI) и т.д.
G
ν
ν
ν
ν
V
G
ν
ν
ν
ν
ν
ν
ν
ν
ν
G
0
1
2,
Р
0
1,
Р
1
2,
Р
1
2,
Р
P
Производящая матрица  для кода Рида-Маллера q-ого порядка длины N может быть получена следующим образом. Пусть  будет вектор-строкой с N единицами ('1'), где N - размер кодового слова или количество битов в кодовом слове. Пусть , …,  P вектор-строк, соответствующих P строкам матрицы  P×N, содержащей все возможные комбинации из P битов в N столбцах, где N=2. Производящая матрица  содержит вектор-строки , …,  и также все произведения , …, , по два (вектора), для кода Рида-Маллера второго порядка и так далее, и также все произведения , …, , по q (векторов), для кода Рида-Маллера q-го порядка. Производящая матрица  содержит B строк, где B - длина сообщения в количестве битов.
G
Сообщение может быть закодировано на основе производящей матрицы  следующим образом:
x
u
G
=·
Ур. (1)
u
x
где - вектор-строка 1×B, содержащая B битов сообщения, и  - вектор-строка 1×N, содержащая N битов кодового слова для сообщения. Матричное умножение в уравнении (1) является умножением по модулю 2.
В качестве примера производящая матрица  для кода Рида-Маллера второго порядка длины 8 может быть задана как:
Ур. (2)
где  и  обозначает поэлементное произведение. Сообщение из 7 битов может быть закодировано посредством производящей матрицы  для получения кодового слова из 8 битов.
ν
ν
ν
ν
ν
ν
ν
ν
ν
ν
ν
ν
ν
ν
ν
ν
0
1
2
3
4
5
1,2
1,3
1,4
1,5
2,3
2,4
2,5
3,4
3,5
4,5
В качестве другого примера, производящая матрица  для кода Рида-Маллера второго порядка длины 32 может содержать 16 вектор-строк , , , , , ,, , , , , , , , и . Каждая вектор-строка имеет длину 32. Сообщение из 16 битов может быть закодировано посредством производящей матрицы  для получения кодового слова из 32 битов. Если сообщение содержит меньше 16 битов, то субкод кода Рида-Маллера второго порядка может быть использован для кодирования сообщения. Например, если сообщение содержит 10 битов, то производящая матрица может быть сформирована из 10 строк (например, первых 10 строк) производящей матрицы  и использована для кодирования сообщения для получения кодового слова из 32 битов.
В UMTS производящую матрицу  для субкода кода Рида-Маллера второго порядка длины 32 определяют следующим образом:
Ур. (3)
u
x
0
1
9
0
9
0
1
31
Производящая матрица  содержит 10 строк, причем каждая строка соответствует различной последовательности базисов. 10-битовое сообщение может быть представлено как =[u, u … u], где u - самый младший бит (LSB), и u - самый старший бит (MSB). 10-битовое сообщение может быть закодировано посредством производящей матрицы  как показано в уравнении (1), для получения 32-битового кодового слова, которое может быть представлено как =[x, x … x].
K=1024 различных сообщений могут быть закодированы посредством производящей матрицы  для получения 1024 различных кодовых слов. Каждое кодовое слово является особой линейной комбинацией этих десяти последовательностей базисов в  Кодовая книга, содержащая 1024 кодовых слова, сформированных посредством  может быть переупорядочена (например, как представлено на фиг.2) для получения переупорядоченной кодовой книги. L обозначенных сообщений могут затем быть переотображены в L сообщений, связанных с первыми L кодовыми словами, в переупорядоченной кодовой книге. L может быть значением, которое может зависеть от приложения и может соответственно изменяться от приложения к приложению. Переупорядоченная кодовая книга предусматривает легкую идентификацию лучших кодовых слов и может быть использована для переотображения любого количества сообщений.
0
0
1
1
2
2
K-1
K-1
0
1
2
K-1
Код Рида-Маллера формирует кодовое слово c для сообщения m, кодовое слово c для сообщения m, кодовое слово c для сообщения m и так далее, и кодовое слово c для сообщения m. Естественным порядком K кодовых слов является c, c, c, …, c. Можно показать, что кодовые слова, расположенные в естественном порядке, имеют хорошее относительное расстояние. Это происходит из-за размещения лучших последовательностей базисов с большими расстояниями в верхних строках производящей матрицы  Эти верхние строки ассоциированы с битами LSB кодируемых сообщений. Следовательно, кодовые слова с большим относительным расстоянием сформированы для сообщений с меньшими значениями, например, первые 70 сообщений со значениями от 0 до 69 из 1024 всех сообщений.
В таблице 1 даны относительное расстояние x и количество соседних кодовых слов y при относительном расстоянии x для (a) первых L кодовых слов в переупорядоченной кодовой книге, полученной из матричного генератора  и (b) первых L кодовых слов, сформированных в естественном порядке посредством  Для каждого значения L, для L=2..., 10, во второй и пятой колонках даны (x, y) для переупорядоченной кодовой книги, и в третьей и шестой колонках даны (x, y) для естественного порядка. Количество соседних кодовых слов и относительное расстояние - оба влияют на вероятность ошибки (PE) для сообщений. В общем, требуется большее относительное расстояние x и меньшее количество соседних кодовых слов y. Можно показать, что для переупорядоченной кодовой книги и естественного порядка характеристики PE сопоставимы.
Таблица 1
L
Переупорядоченная кодовая книга
Естественный порядок
L
Переупорядоченная кодовая книга
Естественный порядок
2
(1,30)
(1,16)
7
(1,14)
(6,16)
3
(2,15)
(2,16)
8
(1,14)
(7,16)
4
(2,15)
(3,16)
9
(2,14)
(8,16)
5
(1,14)
(4,16)
10
(2,14)
(9,16)
6
(1,14)
(5,16)
В UMTS передатчик может передавать данные в приемник по одному или большему количеству транспортных каналов. Каждый транспортный канал может транспортировать данные для одной или большего количества услуг, например голос, видео, пакетные данные и т.д. Данные в каждом транспортном канале могут быть обработаны на основе набора из одного или большего количества транспортных форматов (TF), выбранных для этого транспортного канала, которые называют набором транспортных форматов. Каждый транспортный формат определяет различные параметры обработки, например интервал времени передачи (TTI), по которому применяют транспортный формат, количество транспортных блоков в пределах TTI, размер каждого транспортного блока, схему кодирования, используемую в TTI, и т.д. Для каждого транспортного канала транспортный формат может измениться от TTI к TTI.
Для различных комбинаций транспортных форматов, которые могут быть использованы для транспортных каналов, могут быть определены комбинации различных транспортных форматов (TFC). Конкретная TFC может быть выбрана в каждом TTI из числа всех доступных TFC. Выбранная TFC указывает на конкретный транспортный формат, используемый для каждого активного транспортного канала, и идентифицируется индексом, который называют индикатором TFC (TFCI).
В таблице 2 представлен пример, в котором для связи использованы три транспортных канала TrCH1, TrCH2 и TrCH3, для каждого из TrCH1 и TrCH2 доступны три транспортных формата, для TrCH3 доступны два транспортных формата, и для использования доступны четыре TFC. В примере, представленном в таблице 2, если приемник принимает TFCI 3, то приемник будет знать, что TrCH1 использует TF2, TrCH2 использует TF1, и TrCH3 использует TF0.
Таблица 2
TFCI
TrCH1
TrCH2
TrCH3
1
TF0
TF0
TF0
2
TF1
TF0
TF0
3
TF2
TF1
TF0
4
TF0
TF2
TF1
Набор TFC может быть определен в начале вызова (например, во время установки соединения) и стать доступным для использования в течение вызова. В качестве альтернативы все TFC могут быть предопределенными и заранее известными как передатчику, так и приемнику. Использование предопределенных TPC может сократить установку соединения, так как эти TFC уже известны, и нет необходимости обмениваться информацией относительно них. В любом случае количество TFC, доступных для использования в данном вызове, может быть небольшим подмножеством всех возможных TFC и может зависеть от приложения. В качестве примера, для протокола передачи голоса через Интернет (VoIP) могут быть использованы 72 комбинации TFC, покрывающих три размера пакета, семь размеров полезной нагрузки и три размера заголовка. Если для TFCI используются 10 битов, то из всех 1024 TFCI могут использоваться только 72 TFCI. Кроме того, эти 72 TFC могут не использоваться равномерно. Например, большую часть времени для четырех предпочтительных скоростей (например, 12,2, 7,4, 5,9 и 4,75 Кбит/с) могут использоваться только четыре из 72 TFC, а остальные 68 TFC могут использоваться изредка.
В общем, доступные TFC могут быть небольшим подмножеством из всех TFC (например, 72 из 1024), а часто используемые TFC могут быть небольшим подмножеством из доступных TFC (например, 4 из 72). В каждом TTI может быть выбрана конкретная TFC из числа доступных TFC. TFCI для выбранного TFC может быть закодирован (например, кодом Рида-Маллера) для формирования кодового слова для TFCI. Для улучшения характеристик могут быть переотображены индикаторы TFCI для комбинаций TFC. В одной модели только индикаторы TFCI для часто используемых TFC переотображают в другие TFCI, которые ассоциированы с кодовыми словами, имеющими большее относительное расстояние. В другой модели индикаторы TFCI для доступных TFC переотображают в другие TFCI, которые ассоциированы с кодовыми словами, имеющими большее относительное расстояние. В обеих моделях индикаторы TFCI могут быть переотображены на основе того, как часто используются комбинации TFC. Например, TFCI для чаще всего используемой TFC может быть переотображен в TFCI, который ассоциирован с первым кодовым словом в переупорядоченной кодовой книге или первым кодовым словом, расположенным в естественном порядке, TFCI для второго по частоте использования TFC может быть переотображен в TFCI, который ассоциирован со вторым кодовым словом в переупорядоченной кодовой книге или вторым кодовым словом, расположенным в естественном порядке, и т.д.
TFCI может быть закодирован отдельно для формирования кодового слова. TFCI также может быть объединен с другой информацией и затем закодирован для формирования кодового слова. В 3GPP Release 1999 (R99) TFCI представлен 10 битами, всего 1024 TFCI, и TFCI кодируют отдельно посредством кода Рида-Маллера второго порядка для формирования кодового слова. В 3GPP Release 6 TFCI представлен 7 битами, всего 128 TFCI, и TFCI объединяют с другой информацией и затем кодируют посредством кода Рида-Маллера второго порядка для формирования кодового слова.
На фиг.5A представлен формат 500 выделенного физического канала управления (E-DPCCH), усовершенствованного выделенного канала (E-DCH), передаваемого UE по восходящей линии связи в 3GPP Release 6. E-DPCCH транспортирует сигнализацию для выделенного физического канала данных E-DCH (E-DPDCH). Управляющее сообщение, передаваемое по E-DPCCH, содержит 7-битовый TFCI, бит оценки предоставления услуги и двухбитовую версию избыточности. Версия избыточности указывает на количество повторных передач пакета, отправляемого по E-DPDCH, и получена из порядкового номера повторной передачи (RSN), обеспеченного более высоким уровнем. Бит оценки предоставления услуги указывает на то, удовлетворен или нет UE предоставлением текущего ресурса. В 3GPP Release 6 TFCI занимает семь MSB управляющего сообщения, бит оценки предоставления услуги занимает следующий, более младший бит, и версия избыточности занимает два LSB. 10-битовое управляющее сообщение кодируют кодом Рида-Маллера второго порядка для формирования 30 кодовых битов, которые передают по E-DPCCH.
В 3GPP Release 6 бит оценки предоставления услуги и версия избыточности могут изменяться в каждой передаче. Бит оценки предоставления услуги может быть установлен в '0' для указания на то, что UE не удовлетворен текущим предоставлением ресурса, или в '1' для указания на то, что UE удовлетворен. Существуют два возможных кодовых слова для каждого TFCI для двух возможных значений бита оценки предоставления услуги. Для некоторых приложений, например VoIP, которые обычно формируют небольшие пакеты, бит оценки предоставления услуги может быть почти всегда установлен в '1' для указания на то, что текущее предоставление ресурса является адекватным. Версия избыточности может быть установлена в '0', '1' , '2' или '3'. Существует четыре возможных кодовых слова для каждого TFCI для четырех возможных значений версии избыточности. Для некоторых приложений, например VoIP, может быть передано только небольшое количество повторных передач (если таковые вообще имеются). Следовательно, можно предположить, что версия избыточности почти всегда будет '0' или '1'.
В 3GPP Release 6 128 индикаторов TFCI предопределены и заранее известны узлам B и устройствам UE. Различные приложения могут чаще использовать различные индикаторы TFCI. Передатчик и приемник могут не знать, какие индикаторы TFCI будут чаще использоваться для данного приложения (например, VoIP), и могут идентифицировать эти индикаторы TFCI, когда приложение активно. Часто используемые TFCI для этого приложения могут быть сохранены, чтобы эти TFCI могли быть быстро определены, когда идентичное приложение будет впоследствии активизировано.
Для данного приложения часто используемые индикаторы TFCI могут быть определены, например, когда приложение активно или на основе информации, собранной ранее для приложения. Часто используемые сообщения могут затем быть определены на основе часто используемых индикаторов TFCI, предполагаемого значения '1' для бита оценки предоставления услуги и предполагаемых значений '0' и '1' для версии избыточности. Например, если четыре индикатора TFCI часто используются для VoIP, то для этих четырех индикаторов TFCI могут быть определены восемь (или 4x1x2) часто используемых сообщений, значение '1' - для бита оценки предоставления услуги и один бит для версии избыточности. Эти восемь часто используемых сообщений могут быть переотображены в первые восемь кодовых слов в переупорядоченной кодовой книге, первые восемь кодовых слов, расположенных в естественном порядке, и т.д.
Формат управляющего сообщения также может быть определен так, что чаще используемые сообщения и/или более важные сообщения отображаются в кодовые слова с большим относительным расстоянием. Например, TFCI - бит оценки предоставления услуги и версия избыточности могут быть переупорядочены так, чтобы воспользоваться преимуществом того, что кодовые слова с малыми индексами могут иметь лучшее относительное расстояние.
На фиг.5B представлен формат 550 управляющего сообщения, посредством которого можно достичь улучшенных характеристик. В формате 550 бит оценки предоставления услуги занимает MSB управляющего сообщения, версия избыточности занимает следующие два более младших бита, и TFCI занимает семь LSB. Бит оценки предоставления услуги может быть определен так, что '0' (вместо '1') указывает на то, что UE удовлетворен текущим предоставлением ресурса. С этим форматом и предположениями, описанными выше, два MSB почти всегда будут '00', и могут изменяться только 8 LSB. Сообщение может быть закодировано посредством кода Рида-Маллера второго порядка и, почти всегда, может быть отображено в одно из 128 первых кодовых слов, расположенных в естественном порядке, у которых может быть лучшее относительное расстояние, чем у оставшихся 896 кодовых слов. Упорядочивая поля сообщения, чтобы воспользоваться преимуществом кодовых характеристик, можно не выполнять переотображение сообщения.
Способы переотображения сообщения, описанные здесь, можно использовать для переотображения сообщений, транспортирующих различные виды информации. Например, эти способы могут использоваться для сообщений, транспортирующих следующее:
Только информацию TFCI.
Комбинацию информации TFCI, бита оценки предоставления услуги и версии избыточности.
Только информацию CQI.
Комбинацию информации CQI и квитанции и/или отрицательной квитанции (ACK/NAK).
Некоторую другую информацию или комбинацию информации.
Различные значения CQI могут быть определены для различных отношений сигнал/шум (SNR), различных скоростей и т.д. Значения CQI для более высоких SNR или более высоких скоростей могут считаться более важными, так как правильный прием этих значений CQI может подвергаться большему влиянию характеристик данных, чем значения CQI для более низких SNR или более низких скоростей. Значения CQI для более высоких SNR или более высоких скоростей могут быть переотображены в сообщения, ассоциированные с кодовыми словами, имеющими большее относительное расстояние. В качестве альтернативы или дополнительно, значения чаще используемых CQI могут быть переотображены в сообщения, ассоциированные с кодовыми словами, имеющими большее относительное расстояние. Переотображение может быть основано на конкретном коде, используемом для формирования кодовых слов для информации CQI, например коде Рида-Маллера (20,5), который формирует 20-битовые кодовые слова для 5-битовых значений CQI.
На фиг.6 представлен процесс 600, выполняемый передатчиком, например узлом B или UE, для передачи информации. Может быть определен первый набор сообщений, который передают чаще и/или считают более важным, чем остальные сообщения (этап 612). Часто используемые сообщения могут быть идентифицированы во время вызова или определены другими способами. Может быть определен второй набор сообщений, ассоциированных с кодовыми словами, имеющими большее относительное расстояние, чем относительное расстояние кодовых слов для первого набора сообщений (этап 614). Второй набор может содержать сообщения, которые ассоциированы с (a) кодовыми словами с малыми (или наименьшими) индексами среди всех кодовых слов, сформированных кодом, или (b) кодовыми словами с большим (или наибольшим) относительным расстоянием среди кодовых слов в переупорядоченной кодовой книге. Входное сообщение формируют на основе TFCI и/или другой информации (этап 616). Входное сообщение может быть в первом наборе сообщений и может быть переотображено в переотображенное сообщение во втором наборе сообщений (этап 618). Переотображенное сообщение может быть закодировано (например, на основе кода Рида-Маллера или некоторого другого кода) для получения кодового слова (этап 620). Для передачи входного сообщения можно передавать кодовое слово (этап 622).
Входное сообщение может быть переотображено и затем закодировано, если переотображение разрешено. Входное сообщение также может быть непосредственно закодировано, если переотображение не разрешено. Входное сообщение может транспортировать TFCI и, возможно, другую информацию, например бит оценки предоставления услуги и версию избыточности. Входное сообщение также может транспортировать CQI и, возможно, другую информацию, например, ACK/NAK. Входное сообщение также может транспортировать другую информацию.
На фиг.7 представлен процесс 700, выполняемый приемником, например UE или узлом B, для приема информации. Принятое кодовое слово может быть декодировано (например, на основе кода Рида-Маллера или некоторого другого кода) для получения декодированного сообщения в первом наборе сообщений (этап 712). Декодированное сообщение может быть восстановлено в восстановленное сообщение во втором наборе сообщений, при этом первый набор сообщения ассоциирован с кодовыми словами, имеющими большее относительное расстояние, чем относительное расстояние кодовых слов для второго набора сообщений (этап 714). TFCI и/или другая информация могут быть получены из восстановленного сообщения (этап 716).
Способы переотображения сообщения, описанные здесь, могут обеспечить улучшенные характеристики (например, меньшую вероятность ошибок) для переотображенных сообщений, передаваемых с данной мощностью передачи. Эти способы могут также быть использованы для уменьшения мощности передачи для данного уровня характеристик (например, данной вероятности ошибок).
Специалистам в данной области техники будет понятно, что информация и сигналы могут быть представлены с использованием любых из множества различных технологий и способов. Например, данные, машинные команды, команды, информация, сигналы, биты, символы и элементарные посылки, на которые могут быть ссылки во всем вышеизложенном описании, могут быть представлены разностями потенциалов, электрическими токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами или любой их комбинацией.
Кроме того, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритма, описанные в связи с данным раскрытием, могут быть реализованы как электронные аппаратные средства, программное обеспечение или их комбинация. Чтобы ясно проиллюстрировать эту взаимозаменяемость аппаратных средств и программного обеспечения, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы были описаны выше в общих чертах в терминах их функциональных возможностей. Реализованы ли такие функциональные возможности как аппаратные средства или как программное обеспечение, зависит от конкретного приложения и проектных ограничений, налагаемых на всю систему. Специалисты в данной области техники могут реализовать описанные функциональные возможности различными способами для каждого конкретного приложения, но такие решения по реализации не следует интерпретировать как мотивацию отхода от объема настоящего раскрытия.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные согласно данному раскрытию, могут быть реализованы или выполнены с универсальным процессором, цифровым сигнальным процессором (DSP), специализированной интегральной схемой (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицей (FPGA) или другим программируемым логическим устройством, дискретным вентилем или транзисторной логикой, дискретными аппаратными компонентами или любой их комбинацией, предназначенной для выполнения описанных здесь функций. Универсальный процессор может быть микропроцессором, но в качестве альтернативы процессор может быть любым общепринятым процессором, контроллером, микроконтроллером или конечным автоматом. Процессор также может быть реализован как комбинация вычислительных устройств, например комбинация DSP и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного или большего количества микропроцессоров вместе с ядром DSP, или как любая другая такая конфигурация.
Этапы способа или алгоритма, описанные согласно данному раскрытию, могут быть воплощены непосредственно в аппаратных средствах, в исполнимом процессором программном модуле, или в комбинации их обоих. Программный модуль может находиться в памяти RAM, флэш-памяти, памяти ROM, памяти EPROM, памяти EEPROM, регистрах, жестком диске, сменном диске, CD-ROM или любой другой форме носителя информации, известной в данной области техники. Иллюстративный носитель информации соединен с процессором так, что процессор может считывать информацию с носителя информации и записывать информацию на него. В качестве альтернативы носитель информации может быть неотъемлемой частью процессора. Процессор и носитель информации могут находиться на ASIC. ASIC может находиться в терминале пользователя. В качестве альтернативы процессор и носитель информации могут находиться в терминале пользователя как дискретные компоненты.
Предыдущее описание раскрытия изобретения дано для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники создать или использовать это раскрытие. Специалистам в данной области техники будут очевидны различные модификации этого раскрытия, и определенные здесь общие принципы могут быть применены к другим вариантам, не выходя за пределы сущности и объема раскрытия. Соответственно раскрытие изобретения не ограничивается описанными здесь примерами, а должно соответствовать самому широкому объему, согласующемуся с принципами и новыми признаками, раскрытыми здесь.