本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于LTE系統(tǒng)中Turbo譯碼的交織解交織設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1993年，在IIC(Intemational Information Conference)大會(huì)上，C.Berrou，A.Glavieux和P.Thitimajshima提出Turbo碼的概念。Turbo碼的提出具有里程碑式的意義，以其接近Shannon限的優(yōu)異性能引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注和研究。Turbo碼實(shí)際上是一種并行級聯(lián)卷積碼(Parallel Concatenated Convolutional Codes)。它巧妙地將兩個(gè)簡單分量碼通過偽隨機(jī)交織器并行級聯(lián)來構(gòu)造具有偽隨機(jī)特性的長碼，并通過在兩組軟入/軟出(SISO)譯碼器之間進(jìn)行多次迭代實(shí)現(xiàn)了偽隨機(jī)譯碼。由于性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他的編碼方式，Turbo碼已逐漸被應(yīng)用到衛(wèi)星通信、網(wǎng)絡(luò)、廣播、個(gè)人通信等實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)中。目前Turbo碼已經(jīng)作為3G和4G的信道編碼標(biāo)準(zhǔn)。

為了減少譯碼時(shí)延，Turbo譯碼器采用了數(shù)據(jù)分組技術(shù)。然而數(shù)據(jù)的交織解交織需要實(shí)時(shí)計(jì)算，占用了較大的資源同時(shí)也提高額外的功耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，特別提出一種交織解交織方案應(yīng)用于LTE系統(tǒng)turbo譯碼中，新方案保證了交織速度和準(zhǔn)確性的同時(shí)，大大降低了硬件開銷和功耗，。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種適用于LTE系統(tǒng)中Turbo碼的交織解交織方法，其特征在于，包括：

將輸入數(shù)據(jù)分為至少一組，當(dāng)分多組的情況下根據(jù)所分組數(shù)、編碼長度和交織系數(shù)確定循環(huán)移位寄存器的初始化和循環(huán)移位寄存器個(gè)數(shù)，初始化包括確定循環(huán)移位寄存器中的數(shù)據(jù)和順序；

交織讀取數(shù)據(jù)，根據(jù)初始化的存儲(chǔ)序號計(jì)算數(shù)據(jù)交織列地址的位置，計(jì)算相應(yīng)的參數(shù)，然后根據(jù)存儲(chǔ)序號選擇循環(huán)移位寄存器，再根據(jù)所述參數(shù)，計(jì)算循環(huán)移位寄存器移位長度，移位后的寄存器中的數(shù)據(jù)用于行交織；

解交織寫入數(shù)據(jù)，對于交織的數(shù)據(jù)根據(jù)行地址的對應(yīng)關(guān)系，反映射至正常順序，再計(jì)算交織的列地址寫入。

進(jìn)一步的，所述至少一組為1組、4組、8組或者16組，分組數(shù)對應(yīng)著移位寄存器的長度。

進(jìn)一步的，循環(huán)移位寄存器的循環(huán)移位長度由第一行行映射地址來確定，第一行行映射地址對應(yīng)的移位寄存器地址即為循環(huán)移位值。

進(jìn)一步的，所述交織的公式f(x)為：

f(x)＝(f₀x+f₁x²)mod N，

其中N為數(shù)據(jù)長度，f₀和f₁為交織參數(shù)，x對應(yīng)正常的地址順序；

對應(yīng)的交織變換為：

f(x+d)＝(f(x)+g(x))mod N

g(x)＝(f₀d+2f₁dx+f₁d²)mod N

g(x+d)＝(g(x)+delta)mod N

delta＝2d²f₁mod N

其中g(shù)(x)和delta為中間變量，d為步長。

分組后，分組長度為K，分組數(shù)為M，根據(jù)上述公式可知不同行的列交織地址取值是一致，同一行列地址交織分成前向遞推和后向遞推，步長d＝1。

列地址前向遞推公式為：

f_col(x+1)＝(f_col(x)+g_col(x))mod K

g_col(x)＝(f₀+2f₁x+f₁)mod K

g_col(x+1)＝(g_col(x)+delta_col)mod K

delta_col＝2f₁mod K

列地址后向遞推公式為

f_col(x+1)＝(f_col(x)+g′_col(x))mod K

g′_col(x)＝K-g_col(x)mod K

進(jìn)一步的，當(dāng)為4組時(shí)，所述映射的關(guān)系固定，所述循環(huán)移位寄存器個(gè)數(shù)為1，循環(huán)移位寄存器循環(huán)移位的位數(shù)根據(jù)第一行對應(yīng)的映射關(guān)系來確定。

進(jìn)一步的，當(dāng)為分組為8時(shí)，

根據(jù)公式g(x)＝(f₀+2f₁x+f₁K)％M分為兩種情況，K為每組長度，M為8；

第一種情況，f₁為4的整數(shù)倍，則行映射關(guān)系是固定的，存在于一個(gè)循環(huán)移位寄存器中；

第二種情況，f₁不能被4整除，所述循環(huán)移位寄存器為2各，分別存儲(chǔ)序號x為奇數(shù)的數(shù)據(jù)，和序號x為偶數(shù)的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，當(dāng)為8組時(shí)，

對于分組數(shù)為16的情況，根據(jù)公式g_row(x)＝(f₀+2f₁x+f₁K)mod M分為三種情況，K為每組長度，M為16；

第一種情況，f₁為8的整數(shù)倍，行映射關(guān)系是固定的，所述循環(huán)移位寄存器個(gè)數(shù)為1；

第二種情況，f₁為4的整數(shù)倍，所述循環(huán)移位寄存器個(gè)數(shù)為2，分別存儲(chǔ)序號x為奇數(shù)的數(shù)據(jù)，和序號x為偶數(shù)的數(shù)據(jù)；

第三種情況，f₁不能被4整除，所述循環(huán)移位寄存器個(gè)數(shù)，分別對應(yīng)mod(x，4)＝0，1，2，3的存儲(chǔ)情況。

從上述技術(shù)方案可以看出，和目前的行地址映射相比較，新方案不需要進(jìn)行加減計(jì)算，只需要在初始化好的循環(huán)移位寄存器進(jìn)行循環(huán)移位即可得到相應(yīng)的映射結(jié)果。減少了硬件開銷和功耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例適用于LTE系統(tǒng)中Turbo譯碼器交織與解交織框圖，其中地址產(chǎn)生器包括行地址和列地址的計(jì)算；

圖2a和2b分別為本發(fā)明實(shí)施例適用于LTE系統(tǒng)中列交織地址計(jì)算框圖中列地址迭代計(jì)算過程圖和中間變量g_col(x)的計(jì)算過程圖；

圖3a、3b和3c分別為本發(fā)明實(shí)施例適用于LTE系統(tǒng)中行交織參數(shù)計(jì)算框圖中第一行行映射地址的計(jì)算圖、中間變量g_col(x)的計(jì)算過程圖、以及中間變量forward_row和backward_row的計(jì)算過程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例適用于LTE系統(tǒng)中行交織映射框圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心思想為簡化交織解交織計(jì)算，減少了硬件開銷，降低了功耗?；诖?，本發(fā)明實(shí)施例提供一種適用于LTE系統(tǒng)的turbo譯碼器交織方案，在設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)方面進(jìn)行如下設(shè)置：首先將輸入數(shù)據(jù)分組，根據(jù)交織系數(shù)，編碼長度和分組長度確定循環(huán)移位寄存器的初始化和循環(huán)移位寄存器個(gè)數(shù)。

數(shù)據(jù)的讀取分成順序讀取和交織讀取兩種情況，對于第一種情況，數(shù)據(jù)的按照順序讀取，并不經(jīng)過行變換，直接輸出給計(jì)算單元。對于第二種情況，首先根據(jù)序號計(jì)算交織列地址的位置，計(jì)算相應(yīng)的參數(shù)，然后根據(jù)序號選擇循環(huán)移位寄存器，再根據(jù)參數(shù)，計(jì)算循環(huán)移位寄存器移位長度，移位后的寄存器中的數(shù)據(jù)用于行交織。這樣數(shù)據(jù)的讀取完成了交織過程。

數(shù)據(jù)的寫入分兩種情況，一種情況是順序?qū)懭?，另一種情況是解交織寫入。對應(yīng)第一種情況，數(shù)據(jù)無需進(jìn)行映射，按照順序?qū)懙较鄳?yīng)的地址中。對應(yīng)第二中情況，首先交織的數(shù)據(jù)根據(jù)行地址的對應(yīng)關(guān)系，反映射到正常順序。之后再計(jì)算交織的列地址寫入，完成了數(shù)據(jù)的解交織變換。其中行映射關(guān)系也是通過循環(huán)移位寄存器循環(huán)移位得到的。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

參照圖1，在數(shù)據(jù)處理方面，首先對輸入的三路譯碼數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，將每一路長度為N的數(shù)據(jù)分成M組每組長度為K。M為分組數(shù)，取值范圍為[1 4 8 16]。f₀和f₁為交織參數(shù)，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)長度由LTE規(guī)范給出。

在LTE系統(tǒng)中Turbo碼中無沖突交織公式為：

f(x)＝(f₀x+f₁x²)mod N

為了減少乘法計(jì)算，上述乘法公式可以改寫為遞推加法計(jì)算，公式為

f(x)＝(f₀x+f₁x²)mod N

f(x+d)＝(f(x)+g(x))mod N

g(x)＝(2f₁dx+f₀d+f₁d²)mod N

g(x+d)＝(g(x)+delta)mod N

delta＝2d²f₁ mod N

其中g(shù)(x)和delta為中間變量，d為步長。

參照圖2a和2b，分組后列地址計(jì)算公式為f_col(x)＝(f₀x+f₁x²)mod K，下一行的列地址通過公式可知f_col(x+K)＝(f₀(x+K)+f₁(x+K)²)mod K＝f_col(x)。通過上述公式可以看出不同行的列地址取值是相同的。

列地址計(jì)算可以通過兩個(gè)加法進(jìn)行迭代計(jì)算，圖2a給出了列地址迭代計(jì)算過程，對于前向列地址，選擇開關(guān)為1，f_col(x+1)＝(f_col(x)+g_col(x))mod K。對于后向列地址，選擇開關(guān)為0，f_col(H-x-1)＝(f_col(H-x)+g_col(H-x))mod K，其中H為后向初始位置。初始值為

f_col(0)＝0。

f_col(H)＝(f₀H+f₁H²)mod K

圖2b給出了中間變量g_col(x)的計(jì)算過程。對于前向中間值，令步長d＝1，選擇開關(guān)為1，g_col(x+1)＝(g_col(x)+(2f₁mod K))mod K。對于后向中間值，令步長d＝-1，選擇開關(guān)為0，g_col(H-x-1)＝(g_col(H-x)+K-(2f₁mod K))mod K。其中初始值為

g_col(0)＝f₀+f₁

g_col(H)＝K-((2f₁H-f₁+f₀)mod K)

參照圖3a、3b和3c，行映射地址計(jì)算可以通過三個(gè)加法進(jìn)行迭代計(jì)算，圖3a給出了第一行行映射地址的計(jì)算，對于前向列地址，選擇開關(guān)為1，f_row(x+1)＝(f_row(x)+g_row(x))mod M。對于后向列地址，選擇開關(guān)為0，f_row(H-x-1)＝(f_row(H-x)+g_row(H-x))mod M。其中初始值為

f_row(0)＝0

f_row(H)＝floor((f₀H+f₁H²)/K)mod M

圖3b給出了中間變量g_col(x)的計(jì)算過程。對于前向中間值，令步長d＝1，選擇開關(guān)為1，g_row(x+1)＝(g_row(x)+forward_row)mod M。對于后向中間值，令步長d＝-1，選擇開關(guān)為0，g_col(H-x-1)＝(g_col(H-x)+K-(2f₁ mod K))mod K。其中初始值為

g_col(0)＝floor((f₀+f₁)/K)mod M

g_col(H)＝M-(floor((2f₁H-f₁+f₀)/K))mod M

圖3c給出了中間變量forward_row和backward_row的計(jì)算過程。對于前向中間值，選擇開關(guān)為1，forward_row＝(forward_row+forward_c_in)mod M。對于后向中間值，選擇開關(guān)為0，backward_row＝(backward_row+backward_c_in)mod M。其中初始值為

forward_row＝(floor(2f₁/K))mod M

backward_row＝M-(floor(2f₁/K))mod M-1

參照圖4，首先在分組中保證分組長度K能被4整除，則有delta＝0即g(x)保持不變。下面對分組數(shù)為4，8，16的情況分別進(jìn)行描述。

對于分組數(shù)為4的情況，g(x)可以改寫為g(x)＝(f₀+f₁K)％M，則行映射關(guān)系是固定的，可以存在一個(gè)循環(huán)移位寄存器中，根據(jù)第一行對應(yīng)的映射關(guān)系來確定循環(huán)移位寄存器循環(huán)移位的位數(shù)。

對于分組數(shù)為8的情況，根據(jù)公式g(x)＝(f₀+2f₁x+f₁K)％M可分為兩種情況，第一種情況，f₁為4的整數(shù)倍，則行映射關(guān)系是固定的，可以存在一個(gè)循環(huán)移位寄存器中。第二種情況，f₁不能被4整除，則需要兩個(gè)寄存器分別存儲(chǔ)序號x為奇數(shù)的情況，和序號x為偶數(shù)的情況。

對于分組數(shù)為16的情況，根據(jù)公式g(x)＝(f₀+2f₁x+f₁K)％M可分為三種情況，第一種情況，f₁為8的整數(shù)倍，則行映射關(guān)系是固定的，可以存在一個(gè)循環(huán)移位寄存器中。第二種情況，f₁為4的整數(shù)倍，則需要兩個(gè)寄存器分別存儲(chǔ)序號x為奇數(shù)的情況，和序號x為偶數(shù)的情況。第三種情況，f₁不能被4整除，則需要四個(gè)循環(huán)移位寄存器，分別對應(yīng)mod(x，4)＝0，1，2，3的情況。

通過上述方案，本發(fā)明僅用少量的循環(huán)移位寄存器和一些簡單判斷的基礎(chǔ)上解決了交織解交織問題。減少了硬件開銷，降低了功耗。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。