CN101060481A - 一种Turbo码传输块的分段方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Turbo码传输块的分段方法，所述方法包括：判断传输块长度是否大于***设定的传输块长度阈值，如果传输块长度小于或等于***设定的阈值，则采用交织器长度K_I对传输块进行分段；如果传输块长度大于***设定的阈值，则采用相邻两个交织器长度K_I－1和K_I对传输块进行分段。本发明根据传输块大小判定采用不同的分段方法，能充分保证***的整体性能和最大限度地减少填充比特的数目，从而减低Turbo译码器的复杂度和减少译码时延。

Description

一种Turbo码传输块的分段方法

技术领域

本发明涉及一种数字通信***中的信道编码与复用方法，特别是涉及到通信***中Turbo码采用的交织器长度是离散的情况下的传输块分段方法。

背景技术

在通信***中，为了提高信息在信道中传输的可靠性，提高数据在信道上的抗干扰能力，需要采用相应的信道编码技术。在诸多信道编码中，Turbo码的纠错能力较强，能够满足高可靠性数据传输的要求。Turbo编码是一种带有内部交织器的并行级联码，一般它由一个内交织器并行级联两个结构相同的递归***卷积码分量码编码器构成。如图1所示。

近年来随着高数据速率、低延时、多业务需求的迅速发展，作为高速多业务***中关键部件的Turbo译码器需要满足高吞吐量、低时延、码长灵活的要求。

Turbo译码器需要采用高速并行的译码算法来提高处理速度。高速并行译码算法要求Turbo码内交织器的长度是并行度的倍数，即是说Turbo码内交织器的长度是离散的。这里设这种长度是并行度倍数的Turbo内交织器的离散长度集合为K_table，K_table中元素个数为T，最小和最大的交织器长度分别为Z_min和Z_max。

对于内交织器的长度是并行度的倍数的Turbo码来说，如果信息分组的长度X不在交织器长度集合K_table中，则需要先在信息分组中填充一定数量的“0”或“1”，使总的分组长度等于交织器长度，然后才能被Turbo编码器编码。编码后需从码字中的***位直接删除这些填充比特。而填充比特对应的校验位可以直接通过“凿孔(puncturing)”删除，也可以先不用处理，而通过“速率匹配(rate-matching)”统一进行码率的调整。

译码时，先在填充比特的对应的***比特位置***一个表示“0”或“1”的足够大的值，表示该处的软信息是100％已知的。这样预处理后的接收信息序列被送入译码器译码按正常过程译码。最后，译码结果中去掉相应的伪比特就得到需要的信息比特。从译码器对填充比特的处理可以看出，填充比特相当于增加了信息分组的长度，因而会增加译码复杂度和译码时延。

在无线通信***的基带处理中，物理层以传输块(Transport Block)集的形式接收来自MAC子层的数据流，这些数据流在物理层经基带处理后，在无线链路上提供传输服务。

一般基带处理包括信道的编码与复用过程，该过程如图1所示，包括：CRC校验，传输块的分段，信道编码，无线帧均衡，第一次交织，无线帧分割，速率匹配，传输信道复用，物理信道分割，第二次交织，子帧分割，物理信道映射等处理。

其中，传输块的分段将添加CRC校验后的传输块分割成数段可以被信道编码器编码的信息分组。设添加CRC校验后的传输块长度为X，信道编码器的最大编码块长度为Z_max(例如对3GPP Turbo码，Z_max＝5114)，如果X＞Z_max则需要对传输块进行分割。

例如，在3GPP Rel 6版本中的分割方法如下：

Y＝CK-X              (1)

这里C表示传输块被分成的码块数量，K是每个码块的长度，40≤K≤Z_max，Y是填充比特的数目。可见该方法分割产生的码块具有40到Z_max的范围内任意的长度。

对于高速并行译码的Turbo码来说，其内交织器的长度是并行度的倍数，上述长度连续变化的传输块分段方法并不合适。分割后的各个码块都不能被Turbo编码器直接编码，需要先在每一个信息分组中填充一定数量的“0”或“1”比特，然后再编码。这无疑不是最简捷的方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是充分考虑采用Turbo编码的分组传输***的特点，提供一种新的Turbo码块分组方法，即根据传输块大小判定采用不同的分段方法，所述分组方法能充分保证***的整体性能和最大限度地减少填充比特的数目，从而减低Turbo译码器的复杂度和减少译码时延。

为达到以上目的，本发明提供一种Turbo码传输块的分段方法，所述方法包括：

判断传输块长度是否大于***设定的传输块长度阈值，如果传输块长度小于或等于***设定的阈值，则采用交织器长度K_I对传输块进行分段；如果传输块长度大于***设定的阈值，则采用相邻两个交织器长度K_I-1和K_I对传输块进行分段。

其中，传输块长度小于或等于***设定的阈值时，采用所述交织器长度KI对传输块分段方法，包括以下：

这里，X是传输块的长度，Z_max表示Turbo内交织器长度表K_table中最长的交织器长度，C表示传输块被分成的码块个数；i表示K_table中第i个交织器长度的索引，1≤i≤T，T是K_table中元素的数目，

表示选择K_table中大于或等于

的最小的交织器长度K_I对传输块进行分段，最终，长度X的传输块被分成C段长度为K_I的信息分组。

其中，传输块长度大于***设定的阈值时，所述相邻两个交织器长度K_I-1和K_I对传输块分段的方法，所述方法包括：

C_I＝C-C_I-1

这里X是传输块的长度，Z_max表示Turbo内交织器长度表K_table中最长的交织器长度，C表示传输块被分成的码块个数；i是Turbo内交织器长度表K_table中第i个交织器长度的索引，1≤i≤T，T是K_table中元素的数目，

表示K_table中大于或等于

的最小的交织器长度K_I的索引，C_I-1和C_I分别表示传输块分割成长度为K_I-1和K_I的分组数目。

其中，所述相邻两个交织器长度K_I-1和K_I对传输块分段的方法，所述方法包括：

    C_I-1＝C-C_I

这里X是传输块的长度，Z_max表示Turbo内交织器长度表K_table中最长的交织器长度，C表示传输块被分成的码块个数；i是Turbo内交织器长度表K_table中第i个交织器长度的索引，1≤i≤T，T是K_table中元素的数目，

表示K_table中大于或等于

的最小的交织器长度K_I的索引，C_I-1和C_I分别表示传输块分割成长度为K_I-1和K_I的分组数目。

其中，Turbo码的内交织器采用一组长度离散的、适合高速并行译码的交织器，这组交织器在***中通过一个交织器表明确定义。

本发明充分考虑采用Turbo编码的分组传输***的特点，提出一种新的Turbo码块分组方法，新的分组方法根据传输块大小判定采用不同的分段方法，这样能在保持***的整体性能的前提下，最大限度地减少填充比特的数目。而减少填充比特的数量可以降低译码计算复杂度，减少译码器功耗，以及减少译码时延，提高译码速度。

附图说明

图1是普通Turbo码编码器结构图；

图2是本发明的Turbo编码块分块方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

请参照图2，图2是本发明所述的Turbo编码块分块方法的处理流程。

首先，判断传输块长度是否大于***设定的传输块长度阈值，其中，传输块长度阈值在***中是明确定义的，记作X_threshold；

(1)如果传输块的长度小于或等于阈值X_threshold，则采用一种交织器长度K_I对传输块进行分段，即传输块只会被分成一种长度K_I的分组，具体方法如下：

这里，C是传输块被分成的码块个数，i是K_table中第i个交织器长度的索引，1≤i≤T。

表示选择K_table中大于或等于

的最小的交织器长度K_I对传输块进行分段。最终，长度X的传输块被分成C段长度为K_I的信息分组。

因此，

这里0≤δ＜K_I-K_I-1，并且

(注意当I＝1时K_I-1＝0)。在这种情况下，传输块的填充比特的数目是

$Y={\mathrm{CK}}_1-X$

当δ和C都比较大时，填充比特数目Y是比较大的。例如，如果K_table的Z_min＝40，Z_max＝5114，T＝100并且假设交织器长度是平均分布的，则最大的填出比特数目大约等于50×C。

这些填充比特可以集中填充到一个分组中，也可以平均分布到各个分组中。

(2)如果传输块的长度大于设定的阈值X_threshold，则采用相邻的两个交织器长度K_I-1和K_I对传输块进行分段，其中K_I-1和K_I是K_table中的元素(注意当I＝1时K_I-1＝0)，K_I-1＜K_I，1≤I≤T，D_I＝K_I-K_I-1，表示两个交织器长度K_I-1和K_I的差值，其中，具体分段方法有以下两种如下：

第一种方法：先求C_I-1再求C_I，具体方法如下：

C_I＝C-C_I-1

第二种方法：先求C_I再求C_I-1，具体方法如下：

C_I-1＝C-C_I

在上述两种方法中，C是传输块被分成的码块个数，i是K_table中第i个交织器长度的索引，1≤i≤T。

表示K_table中大于或等于的最小的交织器长度K_I的索引。C_I-1和C_I分别表示传输块分割成长度为K_I-1和K_I的分组数目。

虽然上述两种方法推导的出发点不同，导致分段过程不同，不过两种方法得出的C_I-1和C_I值是一致的。

当CK_I-X＜D_I时，第二种方法与第一种方法得出的结果是相同的。

当CK_I-X＞＝D_I时，第二种方法需要填充的比特数目比第一种方法要少。此外，不管C值为多少，每个传输块的填充比特数目Y的上界是D_I，即：0≤Y≤K_I-K_I-1。

因此，如果Turbo码两个相邻长度K_I-1和K_I的交织器的性能非常接近，则第二种方法可以在保证传输块性能的前提下，大大减少每个传输块中由于分块引起的填充比特的数量。

最后，分段产生的信息分组送给Turbo编码器编码。

以下采用一种具体的实际例子来说明本发明所述的Turbo编码块分块方法：

通信***中Turbo码内交织器采用如表1所示的一组“二次置换多项式(quadratic permutation polynomial QPP)”交织器，其中i表示交织器的索引，K_I表示第i个交织器的长度，f1，f2是二次置换多项式f(x)＝f2*x²+f1*x的系数。对应该表的Z_min＝40，Z_max＝6114，T＝188。通信***设定的传输块长度阈值X_threshold＝8192。

表1 二次置换多项式(QPP)交织器表

按照本发明的传输块分段方法，如果传输块长度X＝8000，则X＜X_threshold，因此采用一种交织器长度K_I对传输块进行分段，具体方法如下：

该方法选择表中大于或等于

的最小的交织器长度K₁₅₅＝4032对传输块进行分段。即长度为8000的传输块被分成2段长度为4032的信息分组。

如果传输块的长度X＝12300，则X＞X_threshold，则采用相邻的两个交织器长度K_I-1和K_I对传输块进行分段，具体分段方法如下：

C₁₅₇＝3-C₁₅₆＝1

或者

C₁₅₆＝C-C₁₅₇＝2

这里C_I-1和C_I分别表示传输块分割成长度为K₁₅₆＝4096和K₁₅₇＝4160的分组数目。可见两种方法的结果是一致的。

最后，分块后的信息分组送给Turbo编码器进行编码。

总之，本发明充分考虑了采用Turbo编码的分组传输***的特点，提出一种新的传输快分块方法，该方法能更好地配合只支持离散码集的Turbo码，如采用二次置换多项式(QPP)的Turbo码，能保持分组传输***的整体性能，并最大限度减少分块导致的填充比特数目。

Claims (5)

1、一种Turbo码传输块的分段方法，所述方法包括：

判断传输块长度是否大于***设定的传输块长度阈值，如果传输块长度小于或等于***设定的阈值，则采用交织器长度K_I对传输块进行分段；如果传输块长度大于***设定的阈值，则采用相邻两个交织器长度K_I-1和K_I对传输块进行分段。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：传输块长度小于或等于***设定的阈值时，采用所述交织器长度K_I对传输块分段方法，包括以下：

这里，X是传输块的长度，Z_max表示Turbo内交织器长度表K_table中最长的交织器长度，C表示传输块被分成的码块个数；i表示K_table中第i个交织器长度的索引，1≤i≤T，T是K_table中元素的数目，

表示选择K_table中大于或等于

的最小的交织器长度K_I对传输块进行分段，最终，长度X的传输块被分成C段长度为K_I的信息分组。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：传输块长度大于***设定的阈值时，采用所述相邻两个交织器长度K_I-1和K_I对传输决分段的方法，所述方法包括：

C_I＝C-C_I-1

这里，X是传输块的长度，Z_max表示Turbo内交织器长度表K_table中最长的交织器长度，C表示传输块被分成的码块个数；i是Turbo内交织器长度表K_table中第i个交织器长度的索引，1≤i≤T，T是K_table中元素的数目，

表示K_table中大于或等于

的最小的交织器长度K_I的索引，C_I-1和C_I分别表示传输块分割成长度为K_I-1和K_I的分组数目。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述相邻两个交织器长度K_I-1和K_I对传输块分段的方法，所述方法包括：

C_I-1＝C-C₁

这里，X是传输块的长度，Z_max表示Turbo内交织器长度表K_table中最长的交织器长度，C表示传输块被分成的码块个数；i是Turbo内交织器长度表K_table中第i个交织器长度的索引，1≤i≤T，T是K_table中元素的数目，

表示K_table中大于或等于

的最小的交织器长度K_I的索引，C_I-1和C_I分别表示传输块分割成长度为K_I-1和K_I的分组数目。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：Turbo码的内交织器采用一组长度离散的、适合高速并行译码的交织器，这组交织器在***中通过一个交织器表明确定义。

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