一種用于LTE系統(tǒng)Turbo碼內(nèi)交織的并行實(shí)現(xiàn)方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出并公開(kāi)了一種通過(guò)查表以及簡(jiǎn)單的移位及算術(shù)運(yùn)算操作，并行實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織的方法及裝置，將數(shù)據(jù)按列優(yōu)先的方式存入輸入緩沖區(qū)中，每次從輸入緩沖區(qū)中按行地址索引讀入一行數(shù)據(jù)，再根據(jù)列地址索引進(jìn)行交織操作，實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織。通過(guò)分析LTE物理層協(xié)議36.212中所規(guī)定的188種不同碼塊長(zhǎng)度，總結(jié)出以下規(guī)律：行地址索引在不同碼塊長(zhǎng)度的情況下前后均存在等差特性，同時(shí)在計(jì)算列地址索引時(shí)，每行數(shù)據(jù)的列地址索引均與首行相差偏移量△和差值N。本發(fā)明能夠明顯減少Turbo碼內(nèi)交織器的計(jì)算時(shí)間，實(shí)現(xiàn)較快地Turbo編譯碼，提高無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐率，可廣泛應(yīng)用于4G基站以及移動(dòng)設(shè)備中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種用于LTE系統(tǒng)Turbo碼內(nèi)交織的并行實(shí)現(xiàn)方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種用于LTE系統(tǒng)Turbo編譯碼內(nèi)交織的并行實(shí)現(xiàn)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的日益發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。但是用戶(hù)數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)空中接口傳輸時(shí)，會(huì)受到各種噪聲以及信號(hào)的干擾，致使信號(hào)出錯(cuò)或者丟失。為了提高信號(hào)傳輸質(zhì)量，增加無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的可靠性，通常需要通信系統(tǒng)具有一定的檢錯(cuò)糾錯(cuò)的能力。
[0003]在長(zhǎng)期演進(jìn)(Long Term Evolution, LTE)系統(tǒng)中，廣泛采用的一種糾錯(cuò)碼就是Turbo碼。Turbo碼誕生于1993年，由Berrou等人在卷積碼和級(jí)聯(lián)碼的基礎(chǔ)上首次提出，其特征是編譯碼復(fù)雜度高，時(shí)延大，但誤碼性能優(yōu)異，適合于大數(shù)據(jù)量的長(zhǎng)碼塊及對(duì)時(shí)延要求不高的數(shù)據(jù)傳輸。它能很好地滿(mǎn)足香農(nóng)信道編碼理論中的隨機(jī)性條件，并且采用了迭代譯碼的方式來(lái)獲得編碼增益，因此能夠獲得逼近香農(nóng)限的極限性能。
[0004]同時(shí)，為了改善移動(dòng)通信的傳輸特性，降低信號(hào)衰落帶來(lái)的影響，均會(huì)采用交織編碼技術(shù)。交織編碼技術(shù)就是將造成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)耐话l(fā)性差錯(cuò)，利用交織編碼技術(shù)進(jìn)行離散化處理并糾正該差錯(cuò)。圖1所示即為3GPPLTE物理層協(xié)議36.212規(guī)定的Turbo編碼器的結(jié)構(gòu)圖，由兩個(gè)分量編碼器和一個(gè)內(nèi)交織器組成，其中內(nèi)交織器在Turbo碼中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，直接影響Turbo碼的譯碼性能。LTE采用的內(nèi)交織器,是二次置換多項(xiàng)式(QuadraticPolynomial Permutation, QPP)交織器,具有“最大無(wú)爭(zhēng)用”特性,其表達(dá)式為
[0005]Π (i) = (fi.i+f2.i2)modK
[0006]其中，i=0,1，…，K-10 K為碼塊長(zhǎng)度，f\、f2的值與碼塊大小K值有關(guān)，具體參數(shù)由LTE物理層協(xié)議36.212中5.1.3.2.3表5.1.3-3所定義。
[0007]交織器的實(shí)現(xiàn)方式多種多樣，最直接的方法就是按照公式依次計(jì)算，由于包括乘法操作和取模運(yùn)算，這種計(jì)算方式效率非常低?，F(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織器的方式大體上可歸類(lèi)為根據(jù)遞推公式計(jì)算，省去乘法操作，提高處理速度。如申請(qǐng)?zhí)枮?01210177005.2、發(fā)明名稱(chēng)為“一種用于LTE的并行Turbo碼內(nèi)交織器的實(shí)現(xiàn)”的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)說(shuō)明書(shū)中提出了一種通過(guò)遞推公式得到Π (i+8)與Π (i)之間的迭代關(guān)系，由當(dāng)前的8種狀態(tài)獲得后續(xù)8種狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)時(shí)鐘周期完成8個(gè)交織地址的輸出，其8個(gè)交織地址分別讀取8塊內(nèi)容相同的RAM并由主控模塊處理得到8比特?cái)?shù)據(jù)輸出。又如申請(qǐng)?zhí)枮?01010293964.1、發(fā)明名稱(chēng)為“Turbo碼并行交織器及并行交織方法”的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)說(shuō)明書(shū)中提出了一種按列并行讀取數(shù)據(jù)以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行行交叉的并行實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織的方法，通過(guò)正向和逆向遞推基本交織地址Π (i)，并對(duì)其設(shè)定的L求模和求商分別獲得列地址和首行的行地址，再根據(jù)臨行之間行地址的遞推關(guān)系，分別由前向和后向遞推得到所有行的行地址，其所述控制器通過(guò)并行地讀取一列數(shù)據(jù)并將讀取的數(shù)據(jù)按照交叉單元產(chǎn)生的各行的行地址進(jìn)行行交叉，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的行內(nèi)交織 和行間交織，完成整個(gè)交織過(guò)程。
[0008]在實(shí)際工作中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有Turbo碼內(nèi)交織器的實(shí)現(xiàn)方式均存在相應(yīng)的問(wèn)題:如所述“一種用于LTE的并行Turbo碼內(nèi)交織器的實(shí)現(xiàn)”，其效率盡管可以提高8倍，但對(duì)于LTE物理層協(xié)議36.212規(guī)定的188種交織器均采用8位并行實(shí)現(xiàn)，顯然有其局限性，且生成交織地址的過(guò)程依然是串行執(zhí)行；而如所述“Turbo碼并行交織器及并行交織方法”，其所提出的二次置換思想值得肯定，但其每次置換所需的行列地址均是由遞推公式依次計(jì)算得來(lái)，其效率提升依然有局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0010]為了有效減少LTE系統(tǒng)中Turbo碼內(nèi)交織器的實(shí)現(xiàn)時(shí)間，提高Turbo碼編碼器和譯碼器的效率，提升現(xiàn)有4G基站以及用戶(hù)終端的數(shù)據(jù)吞吐率。
[0011](二)技術(shù)方案
[0012]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種并行實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織的方法，將數(shù)據(jù)按列優(yōu)先的方式存入一個(gè)輸入緩沖區(qū)中，然后進(jìn)行多次置換操作，所述每次置換操作是從該輸入緩沖區(qū)中按行地址索引讀入一行數(shù)據(jù)，再根據(jù)列地址索引進(jìn)行交織操作，實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述輸入緩沖區(qū)的行數(shù)R和列數(shù)C根據(jù)以下規(guī)則進(jìn)行計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1.一種并行實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織的方法，其特征在于，將數(shù)據(jù)按列優(yōu)先的方式存入一個(gè)輸入緩沖區(qū)中，然后進(jìn)行多次置換操作，所述每次置換操作是從該輸入緩沖區(qū)中按行地址索引讀入一行數(shù)據(jù)，再根據(jù)列地址索引進(jìn)行交織操作，實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并行實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織的方法，其特征在于，所述輸入緩沖區(qū)的行數(shù)R和列數(shù)C根據(jù)以下規(guī)則進(jìn)行計(jì)算:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并行實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織的方法，其特征在于，將不同碼塊長(zhǎng)度K對(duì)應(yīng)的列置換時(shí)所需的列地址索引存放在一張表格中，在進(jìn)行第一次置換操作時(shí)，所述列地址索引是根據(jù)碼塊長(zhǎng)度K并通過(guò)查表得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的并行實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織的方法，其特征在于，所述列地址索引是由首行的列地址索引根據(jù)偏移量Λ和差值N計(jì)算得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的并行實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織的方法，其特征在于，得到第一行的列地址索引TO以及每行相對(duì)于第一行的偏移量Λ和差值N后，根據(jù)偏移量Λ對(duì)TO進(jìn)行循環(huán)移位操作，并根據(jù)差值N完成加法操作，得到相應(yīng)行的列地址索引。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的并行實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織的方法，其特征在于，列地址索引是根據(jù)不同碼塊長(zhǎng)度K統(tǒng)計(jì)得到的。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的并行實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織的方法，其特征在于，統(tǒng)計(jì)得到的針對(duì)與不同碼塊長(zhǎng)度K的偏移量和差值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并行實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織的方法，其特征在于，所述Turbo碼內(nèi)交織的實(shí)現(xiàn)方式的并行度由數(shù)據(jù)存入輸入緩沖區(qū)的列數(shù)C和交織單元的位寬L決定，其并行度P的計(jì)算公式為P=C / ceiKC / L), ceil O表示對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行向上取整操作。
9.一種并行實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織的裝置，其特征在于，包括行列地址生成單元、全交織單元、輸入緩沖區(qū)， 所述輸入緩沖區(qū)存放需要做交織運(yùn)算的輸入信息流； 所述行列地址生成單元完成兩部分工作:其一，將不同碼塊長(zhǎng)度K對(duì)應(yīng)的列置換時(shí)所需的列地址索引存放在一張表格中，在進(jìn)行第一次置換操作時(shí)，所述列地址索引是根據(jù)碼塊長(zhǎng)度K并通過(guò)查表得到；其二，計(jì)算每行輸入緩沖區(qū)中待譯碼的數(shù)據(jù)的列地址索引，完成第二次置換所需的交織索引； 所述全交織單元根據(jù)所述行列地址生成單元傳遞的列地址索引，對(duì)每一行數(shù)據(jù)進(jìn)行全交織運(yùn)算。
10.如權(quán)利要求9所述的并行實(shí)現(xiàn)Turbo碼內(nèi)交織的裝置，其特征在于，還包括輸出緩沖區(qū)，其用于存儲(chǔ)所述全交織單的輸出數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】H04L1/00GK103888224SQ201410136945
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】吳軍寧, 王曉琴, 張森, 趙旭瑩, 林嘯, 郭曉龍, 郭璟, 王偉康 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所