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LTE 系列:编码、复用和交织

LTE 数据的编码、复用和交织

数据的编码、复用和交织

为了进行传输信道向物理信道的映射,提高数据传输的性能,并且将数据是否正确传输的情况向高层报告,物理层需要对传输信道的数据进行一系列信道编码相关的处理,通常的过程包括:

  • 码字 CRC 计算
  • 码块分割和码块 CRC 计算
  • 码块信道编码
  • 码块交织和速率匹配
  • 码块连接的过程
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传输块物理层信道编码的过程

CRC 计算

循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check,CRC)是数据通信领域中最常用的一种差错校验码,接收端通过对所接收到的数据信息和相应的 CRC 信息进行校验,可以判断接收到的数据是否正确。

物理层提供了 4 种 CRC 计算方法,分别用于不同信息的处理过程,其中包括 2 种长度为 24 比特的 CRC 计算方法,1 种长度为 16 比特的 CRC 计算方法,和 1 种长度为 8 比特的 CRC 计算方法。

  • 长度为 24 比特的 CRC 用于下行共享信道(DL-SCH)寻呼信道(PCH)、多播信道(MCH)上行共享信道(UL-SCH)等传输信道信息的处理过程
  • 长度为 16 比特的 CRC 用于广播信道(BCH)下行控制信息(DCI)的处理过程
  • 长度为 8 比特的 CRC 用于上行控制信息(UCI)上行物理共享信道(PUSCH)中传输时可能需要的 CRC 操作,对应的计算多项式为:
$gCRC8 (D)=[D8 +D7 +D4 +D3 +D+1]$
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CRC 计算(gCRC8)

码块分割

传输信道中的 1 个传输块(transport block)对应于物理层的 1 个码字(codeword),码字是物理层进行信道编码等相关操作的单位。

当收到来自 MAC 层的 1 个传输块后,物理层将其对应为 1 个码字,首先对整个码字进行 CRC 的计算,得到添加CRC 比特后的码字数据流。

考虑到信道纠错编码的性能与处理时延的因素,标准中定义了最大的编码长度为 6144。也就是说,如果添加 CRC 比特后 1 个码字数据流的长度大于 6144 个比特,那么需要对码字进行分割,将 1 个码字分割为若干个码块(code block),这时候需要对每个码块再添加相应的 CRC 比特,然后以码块为单位进行后续的信道纠错编码,以满足信道纠错编码最大长度的限制。

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码块分割

物理层采用的 Turbo 编码的内交织器对数据的长度有一定的要求,标准中以列表的方式给出了所支持的数值,因此,在分块过程中,可能需要进行一定的填充,保证每一个码块的长度符合内交织器的要求。

信道编码

物理层支持包括块编码截尾的卷积编码Turbo 码 3 种不同的信道纠错编码方法。

  • Turbo 码由于其良好的性能,用于大部分传输信道数据信息的信道编码方法
  • 卷积码的译码复杂度比较低,另外在码长比较短的时候,卷积码的性能与 Turbo 码相近,因此采用截尾的卷积码作为广播信道物理层下行控制信息主要的信道编码方法
  • 使用块编码作为一些长度更短的信息的信道编码方法,包括控制格式指示信息(PCFICH)下行 HARQ 指示信息(PHICH)物理层上行控制信息(上行 ACK 信息、CQI 信息等)。

速率匹配

在速率匹配的过程中,对信道编码后形成的比特流进行选取,以匹配于最终实际使用的物理资源。根据所选取的数据数量的不同,形成不同的编码速率。在这个过程中,以信道编码的每个码块为单位

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Turbo 码速率匹配的数据选择

码块连接

在完成以码块为单位的信道编码和速率匹配的过程之后,将对 1 个码字内所有的码块进行串行连接,形成码字(即传输块)所对应的传输序列,然后就可以进一步地进行信号调制相关的处理与发送了。

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码块连接

参考

  • [1] LTE-Advanced 关键技术详解