一种用于LTE系统Turbo码内交织的并行实现方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提出并公开了一种通过查表以及简单的移位及算术运算操作，并行实现Turbo码内交织的方法及装置，将数据按列优先的方式存入输入缓冲区中，每次从输入缓冲区中按行地址索引读入一行数据，再根据列地址索引进行交织操作，实现Turbo码内交织。通过分析LTE物理层协议36.212中所规定的188种不同码块长度，总结出以下规律：行地址索引在不同码块长度的情况下前后均存在等差特性，同时在计算列地址索引时，每行数据的列地址索引均与首行相差偏移量△和差值N。本发明能够明显减少Turbo码内交织器的计算时间，实现较快地Turbo编译码，提高无线通信系统的数据吞吐率，可广泛应用于4G基站以及移动设备中。
【专利说明】—种用于LTE系统Turbo码内交织的并行实现方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，特别是涉及一种用于LTE系统Turbo编译码内交织的并行实现方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着科技的日益发展，无线通信技术得到了广泛应用。但是用户数据在经过空中接口传输时，会受到各种噪声以及信号的干扰，致使信号出错或者丢失。为了提高信号传输质量，增加无线通信系统的可靠性，通常需要通信系统具有一定的检错纠错的能力。
[0003]在长期演进(Long Term Evolution, LTE)系统中，广泛采用的一种纠错码就是Turbo码。Turbo码诞生于1993年，由Berrou等人在卷积码和级联码的基础上首次提出，其特征是编译码复杂度高，时延大，但误码性能优异，适合于大数据量的长码块及对时延要求不高的数据传输。它能很好地满足香农信道编码理论中的随机性条件，并且采用了迭代译码的方式来获得编码增益，因此能够获得逼近香农限的极限性能。
[0004]同时，为了改善移动通信的传输特性，降低信号衰落带来的影响，均会采用交织编码技术。交织编码技术就是将造成数字信号传输的突发性差错，利用交织编码技术进行离散化处理并纠正该差错。图1所示即为3GPPLTE物理层协议36.212规定的Turbo编码器的结构图，由两个分量编码器和一个内交织器组成，其中内交织器在Turbo码中发挥着关键作用，直接影响Turbo码的译码性能。LTE采用的内交织器,是二次置换多项式(QuadraticPolynomial Permutation, QPP)交织器,具有“最大无争用”特性,其表达式为
[0005]Π (i) = (fi.i+f2.i2)modK
[0006]其中，i=0,1，…，K-10 K为码块长度，f\、f2的值与码块大小K值有关，具体参数由LTE物理层协议36.212中5.1.3.2.3表5.1.3-3所定义。
[0007]交织器的实现方式多种多样，最直接的方法就是按照公式依次计算，由于包括乘法操作和取模运算，这种计算方式效率非常低。现有的实现Turbo码内交织器的方式大体上可归类为根据递推公式计算，省去乘法操作，提高处理速度。如申请号为201210177005.2、发明名称为“一种用于LTE的并行Turbo码内交织器的实现”的中国发明专利公开说明书中提出了一种通过递推公式得到Π (i+8)与Π (i)之间的迭代关系，由当前的8种状态获得后续8种状态，实现一个时钟周期完成8个交织地址的输出，其8个交织地址分别读取8块内容相同的RAM并由主控模块处理得到8比特数据输出。又如申请号为201010293964.1、发明名称为“Turbo码并行交织器及并行交织方法”的中国发明专利公开说明书中提出了一种按列并行读取数据以及对数据进行行交叉的并行实现Turbo码内交织的方法，通过正向和逆向递推基本交织地址Π (i)，并对其设定的L求模和求商分别获得列地址和首行的行地址，再根据临行之间行地址的递推关系，分别由前向和后向递推得到所有行的行地址，其所述控制器通过并行地读取一列数据并将读取的数据按照交叉单元产生的各行的行地址进行行交叉，实现数据的行内交织 和行间交织，完成整个交织过程。
[0008]在实际工作中，发明人发现现有Turbo码内交织器的实现方式均存在相应的问题:如所述“一种用于LTE的并行Turbo码内交织器的实现”，其效率尽管可以提高8倍，但对于LTE物理层协议36.212规定的188种交织器均采用8位并行实现，显然有其局限性，且生成交织地址的过程依然是串行执行；而如所述“Turbo码并行交织器及并行交织方法”，其所提出的二次置换思想值得肯定，但其每次置换所需的行列地址均是由递推公式依次计算得来，其效率提升依然有局限性。
【发明内容】
[0009](一 )要解决的技术问题
[0010]为了有效减少LTE系统中Turbo码内交织器的实现时间，提高Turbo码编码器和译码器的效率，提升现有4G基站以及用户终端的数据吞吐率。
[0011](二)技术方案
[0012]为解决上述技术问题，本发明提出一种并行实现Turbo码内交织的方法，将数据按列优先的方式存入一个输入缓冲区中，然后进行多次置换操作，所述每次置换操作是从该输入缓冲区中按行地址索引读入一行数据，再根据列地址索引进行交织操作，实现Turbo码内交织。
[0013]根据本发明的一种【具体实施方式】，所述输入缓冲区的行数R和列数C根据以下规则进行计算:
【权利要求】
1.一种并行实现Turbo码内交织的方法，其特征在于，将数据按列优先的方式存入一个输入缓冲区中，然后进行多次置换操作，所述每次置换操作是从该输入缓冲区中按行地址索引读入一行数据，再根据列地址索引进行交织操作，实现Turbo码内交织。
2.根据权利要求1所述的并行实现Turbo码内交织的方法，其特征在于，所述输入缓冲区的行数R和列数C根据以下规则进行计算:
3.根据权利要求1所述的并行实现Turbo码内交织的方法，其特征在于，将不同码块长度K对应的列置换时所需的列地址索引存放在一张表格中，在进行第一次置换操作时，所述列地址索引是根据码块长度K并通过查表得到。
4.根据权利要求3所述的并行实现Turbo码内交织的方法，其特征在于，所述列地址索引是由首行的列地址索引根据偏移量Λ和差值N计算得到。
5.根据权利要求3所述的并行实现Turbo码内交织的方法，其特征在于，得到第一行的列地址索引TO以及每行相对于第一行的偏移量Λ和差值N后，根据偏移量Λ对TO进行循环移位操作，并根据差值N完成加法操作，得到相应行的列地址索引。
6.根据权利要求4所述的并行实现Turbo码内交织的方法，其特征在于，列地址索引是根据不同码块长度K统计得到的。
7.根据权利要求4或5所述的并行实现Turbo码内交织的方法，其特征在于，统计得到的针对与不同码块长度K的偏移量和差值。
8.根据权利要求1所述的并行实现Turbo码内交织的方法，其特征在于，所述Turbo码内交织的实现方式的并行度由数据存入输入缓冲区的列数C和交织单元的位宽L决定，其并行度P的计算公式为P=C / ceiKC / L), ceil O表示对数据进行向上取整操作。
9.一种并行实现Turbo码内交织的装置，其特征在于，包括行列地址生成单元、全交织单元、输入缓冲区， 所述输入缓冲区存放需要做交织运算的输入信息流； 所述行列地址生成单元完成两部分工作:其一，将不同码块长度K对应的列置换时所需的列地址索引存放在一张表格中，在进行第一次置换操作时，所述列地址索引是根据码块长度K并通过查表得到；其二，计算每行输入缓冲区中待译码的数据的列地址索引，完成第二次置换所需的交织索引； 所述全交织单元根据所述行列地址生成单元传递的列地址索引，对每一行数据进行全交织运算。
10.如权利要求9所述的并行实现Turbo码内交织的装置，其特征在于，还包括输出缓冲区，其用于存储所述全交织单的输出数据。
【文档编号】H04L1/00GK103888224SQ201410136945
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】吴军宁, 王晓琴, 张森, 赵旭莹, 林啸, 郭晓龙, 郭璟, 王伟康 申请人:中国科学院自动化研究所