[发明专利]一种卷积码速率匹配的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信系统，特别是涉及数字通信系统的信道编码时卷积码速率匹配的方法及装置。

背景技术

如图1所示，数字通信系统的发射端通常包括信源、信源编码器、信道编码器和调制器等部分，接收端通常包括解调器、信道译码器、信源译码器和信宿等，发射端通过信道将信号发送至接收端。所述信道编码器用于给信息比特按照一定的规则引入冗余信息，以便接收端的信道译码器能够在一定程度上纠正信息在信道上传输时所发生的误码。

信道编码器在进行编码时，通常将信息比特分成一定长度的编码块进行编码，通常编码块越大纠错性能越好，但是代价是编译码复杂度的增加和译码延迟时间的增加。所以在设计信道编码器时必须对最大编码块的大小做一个限制。通常信源编码器的输出数据块(在后文中称为突发，在无线通信协议栈中通常是从高层送入物理层的数据块)比较大，在进入信道编码器时必须按照最大编码块大小划分。突发的大小通常满足一定的粒度要求，系统所分配突发的大小通常是物理资源块承载信息比特长度的整数倍。

在编码块分割的时候，将让每个编码块的信息长度都是物理资源块承载信息比特长度的整数倍，最后每个编码块将映射到整数个完整的物理资源块中。但是突发的大小通常不是最大编码块大小的整数倍。这时，我们通常对将突发分割成编码块设置一定的规则，使得分割产生的最小编码块不至于太小，因为过小的编码块性能比较差，将严重影响整个突发的性能。

在通常的数字通信系统中，当设计编码调制方案的时候，通常设置不同阶数的调制方式(如QPSK、16QAM和64QAM等)和不同的码(如卷积码、Turbo码等)，每种码通常有不同的码率(Rate，如1/2、2/3、3/4和5/6等)。系统调度的时候，按照信道质量和业务需求对每个突发安排一种特定的编码调制方式。为了取得更好的链路适配的效果，每种码在变换码率的时候最好能做到比较小的粒度。如果就用间距较大的几个码率，如1/2、2/3、3/4和5/6等，那么其链路适配的粒度是比较粗糙的。

卷积码和Turbo码是数字通信系统中常用的两种纠错码，这两种纠错码经常在一个数字通信系统中同时被选用。卷积码比较简单，性能比Turbo码要差，但是Turbo码的性能优势通常在码长比较长时才能更好的体现出来，所以系统通常在短码长(几十到几百个信息比特)使用卷积码，在中长码长(几百到几千个信息比特)时使用Turbo码。所述码长是指信息比特长度K。

对于数字通信系统中常用的卷积码和Turbo码来说，其码率提高是通过对低码率的母码进行删余(Puncture)来得到更高码率的编码，我们也将这种方法归纳为速率匹配(Rate Matching，或RM)。速率匹配的目的是提高或降低信道编码器输出母码的码率使得速率匹配器输出的比特数能和系统所分配的物理资源块所能承载的比特数相符合。所述速率匹配器是现有技术中的标准模块，通常位于信道编码器的后面，属于信道编码链的一部分。

数字通信系统中常用的卷积码为约束长度7的咬尾(Tail-biting)卷积码或者约束长度9的归零(Zero Termination)卷积码，码率常为1/2或1/3，其中1/2码率的码由两个生成多项式定义，1/3码率的码由三个生成多项式定义，因为都是非系统码，没有系统位，1/2码率的码编码完以后有两个奇偶校验的比特流，1/3码率的码编码完以后有三个奇偶校验的比特流。约束长度是卷积码的一个独立属性，和信息长度无关。

图1所示通信网络原理图中所述的信道编码器，是一个广义的信道编码器，可能还包括信道编码处理相关的一些具体模块。在具体对信道编码处理时，本发明中以下所述的编码器是狭义的编码器，仅指对信道或信息进行编码的装置。现有技术中，信道编码时通常采用卷积码循环缓冲速率匹配算法来进行编码速率匹配。

循环缓冲速率匹配算法是一种很灵活的速率匹配算法，通常可用于卷积码的速率匹配。但是在循环缓冲速率匹配算法中，进行子块交织的交织参数M的取值与最终速率匹配的性能和实现复杂度都有关系。M取值影响子块交织的均匀度，通常M取值越大，子块交织就越均匀，速率匹配以后卷积码性能就越好。当用硬件电路高速并行实现上述子块交织器的时候，一个取值为M的子块交织器通常需要2^M块存储器(RAM)，所以M越大实现复杂度也越高。在系统中存在各种包长的时候，设计硬件电路时必须按照所有包长对应最大的M值来设计电路资源，在系统实际运行的时候按照实际包长对应的M值来配置电路。这样不但增加了电路复杂度，并且当M值比较大的时候是非常消耗硬件资源的。