專利名稱：：一種Turbo碼傳輸塊的分段方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種數(shù)字通信系統(tǒng)中的信道編碼與復(fù)用方法，特別是涉及到通信系統(tǒng)中Turbo碼采用的交織器長(zhǎng)度是離散的情況下的傳輸塊分段方法。
背景技術(shù)：
：在通信系統(tǒng)中，為了提高信息在信道中傳輸?shù)目煽啃?，提高?shù)據(jù)在信道上的抗干擾能力，需要采用相應(yīng)的信道編碼技術(shù)。在諸多信道編碼中，Turbo碼的糾錯(cuò)能力較強(qiáng)，能夠滿足高可靠性數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆urbo編碼是一種帶有內(nèi)部交織器的并行級(jí)聯(lián)碼，一般它由一個(gè)內(nèi)交織器并行級(jí)聯(lián)兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的遞歸系統(tǒng)卷積碼分量碼編碼器構(gòu)成。如圖1所示。近年來(lái)隨著高數(shù)據(jù)速率、低延時(shí)、多業(yè)務(wù)需求的迅速發(fā)展，作為高速多業(yè)務(wù)系統(tǒng)中關(guān)鍵部件的Turbo譯碼器需要滿足高吞吐量、低時(shí)延、碼長(zhǎng)靈活的要求。Turbo譯碼器需要采用高速并行的譯碼算法來(lái)提高處理速度。高速并行譯碼算法要求Turbo碼內(nèi)交織器的長(zhǎng)度是并行度的倍數(shù)，即是說(shuō)Turbo碼內(nèi)交織器的長(zhǎng)度是離散的。這里設(shè)這種長(zhǎng)度是并行度倍數(shù)的Turbo內(nèi)交織器的離散長(zhǎng)度集合為Ktable，Ktable中元素個(gè)數(shù)為T，最小和最大的交織器長(zhǎng)度分別為Zmin和Zmax。對(duì)于內(nèi)交織器的長(zhǎng)度是并行度的倍數(shù)的Turbo碼來(lái)說(shuō)，如果信息分組的長(zhǎng)度X不在交織器長(zhǎng)度集合Ktable中，則需要先在信息分組中填充一定數(shù)量的“0”或“1”，使總的分組長(zhǎng)度等于交織器長(zhǎng)度，然后才能被Turbo編碼器編碼。編碼后需從碼字中的系統(tǒng)位直接刪除這些填充比特。而填充比特對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)位可以直接通過(guò)“鑿孔(puncturing)”刪除，也可以先不用處理，而通過(guò)“速率匹配(rate-matching)”統(tǒng)一進(jìn)行碼率的調(diào)整。譯碼時(shí)，先在填充比特的對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)比特位置插入一個(gè)表示“0”或“1”的足夠大的值，表示該處的軟信息是100％已知的。這樣預(yù)處理后的接收信息序列被送入譯碼器譯碼按正常過(guò)程譯碼。最后，譯碼結(jié)果中去掉相應(yīng)的偽比特就得到需要的信息比特。從譯碼器對(duì)填充比特的處理可以看出，填充比特相當(dāng)于增加了信息分組的長(zhǎng)度，因而會(huì)增加譯碼復(fù)雜度和譯碼時(shí)延。在無(wú)線通信系統(tǒng)的基帶處理中，物理層以傳輸塊(TransportBlock)集的形式接收來(lái)自MAC子層的數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)流在物理層經(jīng)基帶處理后，在無(wú)線鏈路上提供傳輸服務(wù)。一般基帶處理包括信道的編碼與復(fù)用過(guò)程，該過(guò)程如圖1所示，包括CRC校驗(yàn)，傳輸塊的分段，信道編碼，無(wú)線幀均衡，第一次交織，無(wú)線幀分割，速率匹配，傳輸信道復(fù)用，物理信道分割，第二次交織，子幀分割，物理信道映射等處理。其中，傳輸塊的分段將添加CRC校驗(yàn)后的傳輸塊分割成數(shù)段可以被信道編碼器編碼的信息分組。設(shè)添加CRC校驗(yàn)后的傳輸塊長(zhǎng)度為X，信道編碼器的最大編碼塊長(zhǎng)度為Zmax(例如對(duì)3GPPTurbo碼，Zmax＝5114)，如果X＞Zmax則需要對(duì)傳輸塊進(jìn)行分割。例如，在3GPPRel6版本中的分割方法如下Y＝CK-X(1)這里C表示傳輸塊被分成的碼塊數(shù)量，K是每個(gè)碼塊的長(zhǎng)度，40≤K≤Zmax，Y是填充比特的數(shù)目?？梢?jiàn)該方法分割產(chǎn)生的碼塊具有40到Zmax的范圍內(nèi)任意的長(zhǎng)度。對(duì)于高速并行譯碼的Turbo碼來(lái)說(shuō)，其內(nèi)交織器的長(zhǎng)度是并行度的倍數(shù)，上述長(zhǎng)度連續(xù)變化的傳輸塊分段方法并不合適。分割后的各個(gè)碼塊都不能被Turbo編碼器直接編碼，需要先在每一個(gè)信息分組中填充一定數(shù)量的“0”或“1”比特，然后再編碼。這無(wú)疑不是最簡(jiǎn)捷的方式。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是充分考慮采用Turbo編碼的分組傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)，提供一種新的Turbo碼塊分組方法，即根據(jù)傳輸塊大小判定采用不同的分段方法，所述分組方法能充分保證系統(tǒng)的整體性能和最大限度地減少填充比特的數(shù)目，從而減低Turbo譯碼器的復(fù)雜度和減少譯碼時(shí)延。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供一種Turbo碼傳輸塊的分段方法，所述方法包括判斷傳輸塊長(zhǎng)度是否大于系統(tǒng)設(shè)定的傳輸塊長(zhǎng)度閾值，如果傳輸塊長(zhǎng)度小于或等于系統(tǒng)設(shè)定的閾值，則采用交織器長(zhǎng)度KI對(duì)傳輸塊進(jìn)行分段；如果傳輸塊長(zhǎng)度大于系統(tǒng)設(shè)定的閾值，則采用相鄰兩個(gè)交織器長(zhǎng)度KI-1和KI對(duì)傳輸塊進(jìn)行分段。其中，傳輸塊長(zhǎng)度小于或等于系統(tǒng)設(shè)定的閾值時(shí)，采用所述交織器長(zhǎng)度KI對(duì)傳輸塊分段方法，包括以下這里，X是傳輸塊的長(zhǎng)度，Zmax表示Turbo內(nèi)交織器長(zhǎng)度表Ktable中最長(zhǎng)的交織器長(zhǎng)度，C表示傳輸塊被分成的碼塊個(gè)數(shù)；i表示Ktable中第i個(gè)交織器長(zhǎng)度的索引，1≤i≤T，T是Ktable中元素的數(shù)目，表示選擇Ktable中大于或等于的最小的交織器長(zhǎng)度KI對(duì)傳輸塊進(jìn)行分段，最終，長(zhǎng)度X的傳輸塊被分成C段長(zhǎng)度為KI的信息分組。其中，傳輸塊長(zhǎng)度大于系統(tǒng)設(shè)定的閾值時(shí)，所述相鄰兩個(gè)交織器長(zhǎng)度KI-1和KI對(duì)傳輸塊分段的方法，所述方法包括CI＝C-CI-1這里X是傳輸塊的長(zhǎng)度，Zmax表示Turbo內(nèi)交織器長(zhǎng)度表Ktable中最長(zhǎng)的交織器長(zhǎng)度，C表示傳輸塊被分成的碼塊個(gè)數(shù)；i是Turbo內(nèi)交織器長(zhǎng)度表Ktable中第i個(gè)交織器長(zhǎng)度的索引，1≤i≤T，T是Ktable中元素的數(shù)目，表示Ktable中大于或等于的最小的交織器長(zhǎng)度KI的索引，CI-1和CI分別表示傳輸塊分割成長(zhǎng)度為KI-1和KI的分組數(shù)目。其中，所述相鄰兩個(gè)交織器長(zhǎng)度KI-1和KI對(duì)傳輸塊分段的方法，所述方法包括CI-1＝C-CI這里X是傳輸塊的長(zhǎng)度，Zmax表示Turbo內(nèi)交織器長(zhǎng)度表Ktable中最長(zhǎng)的交織器長(zhǎng)度，C表示傳輸塊被分成的碼塊個(gè)數(shù)；i是Turbo內(nèi)交織器長(zhǎng)度表Ktable中第i個(gè)交織器長(zhǎng)度的索引，1≤i≤T，T是Ktable中元素的數(shù)目，表示Ktable中大于或等于的最小的交織器長(zhǎng)度KI的索引，CI-1和CI分別表示傳輸塊分割成長(zhǎng)度為KI-1和KI的分組數(shù)目。其中，Turbo碼的內(nèi)交織器采用一組長(zhǎng)度離散的、適合高速并行譯碼的交織器，這組交織器在系統(tǒng)中通過(guò)一個(gè)交織器表明確定義。本發(fā)明充分考慮采用Turbo編碼的分組傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出一種新的Turbo碼塊分組方法，新的分組方法根據(jù)傳輸塊大小判定采用不同的分段方法，這樣能在保持系統(tǒng)的整體性能的前提下，最大限度地減少填充比特的數(shù)目。而減少填充比特的數(shù)量可以降低譯碼計(jì)算復(fù)雜度，減少譯碼器功耗，以及減少譯碼時(shí)延，提高譯碼速度。圖1是普通Turbo碼編碼器結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的Turbo編碼塊分塊方法的流程圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2是本發(fā)明所述的Turbo編碼塊分塊方法的處理流程。首先，判斷傳輸塊長(zhǎng)度是否大于系統(tǒng)設(shè)定的傳輸塊長(zhǎng)度閾值，其中，傳輸塊長(zhǎng)度閾值在系統(tǒng)中是明確定義的，記作Xthreshold；(1)如果傳輸塊的長(zhǎng)度小于或等于閾值Xthreshold，則采用一種交織器長(zhǎng)度KI對(duì)傳輸塊進(jìn)行分段，即傳輸塊只會(huì)被分成一種長(zhǎng)度KI的分組，具體方法如下這里，C是傳輸塊被分成的碼塊個(gè)數(shù)，i是Ktable中第i個(gè)交織器長(zhǎng)度的索引，1≤i≤T。表示選擇Ktable中大于或等于的最小的交織器長(zhǎng)度KI對(duì)傳輸塊進(jìn)行分段。最終，長(zhǎng)度X的傳輸塊被分成C段長(zhǎng)度為KI的信息分組。因此，這里0≤δ＜KI-KI-1，并且(注意當(dāng)I＝1時(shí)KI-1＝0)。在這種情況下，傳輸塊的填充比特的數(shù)目是Y=CK1-X]]>當(dāng)δ和C都比較大時(shí)，填充比特?cái)?shù)目Y是比較大的。例如，如果Ktable的Zmin＝40，Zmax＝5114，T＝100并且假設(shè)交織器長(zhǎng)度是平均分布的，則最大的填出比特?cái)?shù)目大約等于50×C。這些填充比特可以集中填充到一個(gè)分組中，也可以平均分布到各個(gè)分組中。(2)如果傳輸塊的長(zhǎng)度大于設(shè)定的閾值Xthreshold，則采用相鄰的兩個(gè)交織器長(zhǎng)度KI-1和KI對(duì)傳輸塊進(jìn)行分段，其中KI-1和KI是Ktable中的元素(注意當(dāng)I＝1時(shí)KI-1＝0)，KI-1＜KI，1≤I≤T，DI＝KI-KI-1，表示兩個(gè)交織器長(zhǎng)度KI-1和KI的差值，其中，具體分段方法有以下兩種如下第一種方法先求CI-1再求CI，具體方法如下CI＝C-CI-1第二種方法先求CI再求CI-1，具體方法如下CI-1＝C-CI在上述兩種方法中，C是傳輸塊被分成的碼塊個(gè)數(shù)，i是Ktable中第i個(gè)交織器長(zhǎng)度的索引，1≤i≤T。表示Ktable中大于或等于的最小的交織器長(zhǎng)度KI的索引。CI-1和CI分別表示傳輸塊分割成長(zhǎng)度為KI-1和KI的分組數(shù)目。雖然上述兩種方法推導(dǎo)的出發(fā)點(diǎn)不同，導(dǎo)致分段過(guò)程不同，不過(guò)兩種方法得出的CI-1和CI值是一致的。當(dāng)CKI-X＜DI時(shí)，第二種方法與第一種方法得出的結(jié)果是相同的。當(dāng)CKI-X＞＝DI時(shí)，第二種方法需要填充的比特?cái)?shù)目比第一種方法要少。此外，不管C值為多少，每個(gè)傳輸塊的填充比特?cái)?shù)目Y的上界是DI，即0≤Y≤KI-KI-1。因此，如果Turbo碼兩個(gè)相鄰長(zhǎng)度KI-1和KI的交織器的性能非常接近，則第二種方法可以在保證傳輸塊性能的前提下，大大減少每個(gè)傳輸塊中由于分塊引起的填充比特的數(shù)量。最后，分段產(chǎn)生的信息分組送給Turbo編碼器編碼。以下采用一種具體的實(shí)際例子來(lái)說(shuō)明本發(fā)明所述的Turbo編碼塊分塊方法通信系統(tǒng)中Turbo碼內(nèi)交織器采用如表1所示的一組“二次置換多項(xiàng)式(quadraticpermutationpolynomialQPP)”交織器，其中i表示交織器的索引，KI表示第i個(gè)交織器的長(zhǎng)度，f1，f2是二次置換多項(xiàng)式f(x)＝f2*x2+f1*x的系數(shù)。對(duì)應(yīng)該表的Zmin＝40，Zmax＝6114，T＝188。通信系統(tǒng)設(shè)定的傳輸塊長(zhǎng)度閾值Xthreshold＝8192。表1二次置換多項(xiàng)式(QPP)交織器表按照本發(fā)明的傳輸塊分段方法，如果傳輸塊長(zhǎng)度X＝8000，則X＜Xthreshold，因此采用一種交織器長(zhǎng)度KI對(duì)傳輸塊進(jìn)行分段，具體方法如下該方法選擇表中大于或等于的最小的交織器長(zhǎng)度K155＝4032對(duì)傳輸塊進(jìn)行分段。即長(zhǎng)度為8000的傳輸塊被分成2段長(zhǎng)度為4032的信息分組。如果傳輸塊的長(zhǎng)度X＝12300，則X＞Xthreshold，則采用相鄰的兩個(gè)交織器長(zhǎng)度KI-1和KI對(duì)傳輸塊進(jìn)行分段，具體分段方法如下C157＝3-C156＝1或者C156＝C-C157＝2這里CI-1和CI分別表示傳輸塊分割成長(zhǎng)度為K156＝4096和K157＝4160的分組數(shù)目。可見(jiàn)兩種方法的結(jié)果是一致的。最后，分塊后的信息分組送給Turbo編碼器進(jìn)行編碼。總之，本發(fā)明充分考慮了采用Turbo編碼的分組傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出一種新的傳輸快分塊方法，該方法能更好地配合只支持離散碼集的Turbo碼，如采用二次置換多項(xiàng)式(QPP)的Turbo碼，能保持分組傳輸系統(tǒng)的整體性能，并最大限度減少分塊導(dǎo)致的填充比特?cái)?shù)目。權(quán)利要求1.一種Turbo碼傳輸塊的分段方法，所述方法包括判斷傳輸塊長(zhǎng)度是否大于系統(tǒng)設(shè)定的傳輸塊長(zhǎng)度閾值，如果傳輸塊長(zhǎng)度小于或等于系統(tǒng)設(shè)定的閾值，則采用交織器長(zhǎng)度KI對(duì)傳輸塊進(jìn)行分段；如果傳輸塊長(zhǎng)度大于系統(tǒng)設(shè)定的閾值，則采用相鄰兩個(gè)交織器長(zhǎng)度KI-1和KI對(duì)傳輸塊進(jìn)行分段。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于傳輸塊長(zhǎng)度小于或等于系統(tǒng)設(shè)定的閾值時(shí)，采用所述交織器長(zhǎng)度KI對(duì)傳輸塊分段方法，包括以下這里，X是傳輸塊的長(zhǎng)度，Zmax表示Turbo內(nèi)交織器長(zhǎng)度表Ktable中最長(zhǎng)的交織器長(zhǎng)度，C表示傳輸塊被分成的碼塊個(gè)數(shù)；i表示Ktable中第i個(gè)交織器長(zhǎng)度的索引，1≤i≤T，T是Ktable中元素的數(shù)目，表示選擇Ktable中大于或等于的最小的交織器長(zhǎng)度KI對(duì)傳輸塊進(jìn)行分段，最終，長(zhǎng)度X的傳輸塊被分成C段長(zhǎng)度為KI的信息分組。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于傳輸塊長(zhǎng)度大于系統(tǒng)設(shè)定的閾值時(shí)，采用所述相鄰兩個(gè)交織器長(zhǎng)度KI-1和KI對(duì)傳輸決分段的方法，所述方法包括CI＝C-CI-1這里，X是傳輸塊的長(zhǎng)度，Zmax表示Turbo內(nèi)交織器長(zhǎng)度表Ktable中最長(zhǎng)的交織器長(zhǎng)度，C表示傳輸塊被分成的碼塊個(gè)數(shù)；i是Turbo內(nèi)交織器長(zhǎng)度表Ktable中第i個(gè)交織器長(zhǎng)度的索引，1≤i≤T，T是Ktable中元素的數(shù)目，表示Ktable中大于或等于的最小的交織器長(zhǎng)度KI的索引，CI-1和CI分別表示傳輸塊分割成長(zhǎng)度為KI-1和KI的分組數(shù)目。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述相鄰兩個(gè)交織器長(zhǎng)度KI-1和KI對(duì)傳輸塊分段的方法，所述方法包括CI-1＝C-C1這里，X是傳輸塊的長(zhǎng)度，Zmax表示Turbo內(nèi)交織器長(zhǎng)度表Ktable中最長(zhǎng)的交織器長(zhǎng)度，C表示傳輸塊被分成的碼塊個(gè)數(shù)；i是Turbo內(nèi)交織器長(zhǎng)度表Ktable中第i個(gè)交織器長(zhǎng)度的索引，1≤i≤T，T是Ktable中元素的數(shù)目，表示Ktable中大于或等于的最小的交織器長(zhǎng)度KI的索引，CI-1和CI分別表示傳輸塊分割成長(zhǎng)度為KI-1和KI的分組數(shù)目。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于Turbo碼的內(nèi)交織器采用一組長(zhǎng)度離散的、適合高速并行譯碼的交織器，這組交織器在系統(tǒng)中通過(guò)一個(gè)交織器表明確定義。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種Turbo碼傳輸塊的分段方法，所述方法包括判斷傳輸塊長(zhǎng)度是否大于系統(tǒng)設(shè)定的傳輸塊長(zhǎng)度閾值，如果傳輸塊長(zhǎng)度小于或等于系統(tǒng)設(shè)定的閾值，則采用交織器長(zhǎng)度K文檔編號(hào)H04L1/00GK101060481SQ20071007323公開(kāi)日2007年10月24日申請(qǐng)日期2007年2月5日優(yōu)先權(quán)日2007年2月5日發(fā)明者袁志鋒,徐俊,胡留軍申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司