CN101889400A - 用于改进的turbo解码的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于在无线通信系统中进行改进的turbo解码的方法，其中将预定最大次数的解码迭代联合分配给一批接收到的解码任务(S10)；以及针对所述批任务中的每个任务，自适应地连续执行解码迭代(S20)，直到针对所述批任务中的每个任务达到收敛准则为止，或直到达到针对所述批任务的所述预定最大次数的迭代为止。

Description

用于改进的turbo解码的方法和设备

技术领域

本发明总体涉及电信系统，具体涉及用于在这种系统中实现改进的turbo解码的方法和设备。

背景技术

Turbo解码器通过迭代过程来改进软值。其可以以固定迭代次数来运行，或者，可以使用自适应停止准则来决定该过程何时已收敛。为了对帧(例如，数据块)进行解码，turbo解码器执行多次迭代。对于第一次迭代，假定0和1的概率是相等的，并且基于信道信息比特，产生针对每个数据比特的软判决输出。对于其他次迭代，解码器将使用另一解码器的软输出作为先验概率来执行下一次迭代。

即使turbo解码器算法预测了帧或任务的平均迭代次数N，在最坏的情况下(例如在衰落波谷期间)也可能需要多得多的迭代次数。如果使用了固定的迭代次数，则该固定次数必须与最坏情况相对应，但是，即使使用了自适应停止算法，也必须针对在最坏情况下所需的迭代次数来确定硬件尺寸。

由于资源的数目有限，使得必须限制所允许的迭代次数。在以下公开中，该次数将被表示为最大迭代次数。

现有技术已知许多自适应停止准则。可以使用软值的质量或者基于软值的硬判决的收敛。

在具有功率控制的WCDMA系统中，系统尝试控制发射功率，以便获得特定误块率(BLER)目标。如果允许turbo解码器始终收敛，则BLER将非常小并且功率控制环路将不工作。使用例如最大迭代次数确保了根据C/I，BLER不总是等于零。然而，如果对于自适应停止算法，针对每个用户设置最大迭代次数，则其将等于在最坏情况下所需的迭代次数。

Turbo解码器任务的收敛所需的平均迭代次数依赖于所使用的编码方案以及对接收机所期望的载波对干扰功率比(C/I)的要求。一般地，这可以表达为平均迭代次数依赖于服务类型。

即使使用了平均迭代次数等于N的自适应停止准则，在最坏情况下也可能需要多得多的迭代。如果使用了针对每个用户的最大迭代次数，则该最大次数将等于在固定迭代次数算法中使用的迭代次数，并且自适应停止不能用于节约资源。

为了避免瞬时负载，在数字信号处理器(DSP)或实现接收机的任何其他类型的平台上，需要分配比与针对每个用户的平均迭代次数相对应的资源更多的资源。这些资源将不会被充分利用。在特定情况下，必须分配比平均需要的资源多出超过100％的资源。这对接收机的容量有严重影响。

因此，需要用于改进的Turbo解码的方法和设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的turbo解码器和turbo解码设备。

另一个目的是提供一种利用自适应停止算法的改进的turbo解码器和turbo解码设备。

该目的是根据所附权利要求而实现的。

简要地，在一种用于在无线通信系统中进行改进的turbo解码的方法中，将预定最大次数的解码迭代联合分配给一批接收到的解码任务(S10)；以及针对所述一批任务中的每个任务，自适应地连续执行解码迭代(S20)，直到针对所述一批任务中的每个任务达到收敛准则为止，或直到达到针对所述一批任务的所述预定最大次数的迭代为止。

本发明的优点包括：

使用自适应停止算法的结果来联合使用多个解码器任务之间的turbo迭代，从而减少turbo处理以及所分配的turbo资源的数目。

附图说明

通过参照与附图一起进行的以下描述，可以最好地理解本发明及其另外的目的和优点，附图中：

图1是本发明的方法的实施例的示意流程图；

图2是本发明的方法的另一实施例的示意流程图；

图3是根据本发明的设备的实施例的示意块调度；

图4是根据本发明的设备的实施例的另一示意块调度。

缩写

3GPP    第3代合作伙伴计划

BLER    误块率

C/I     载波对干扰功率比

DSP     数字信号处理器

SIR目标 信扰比目标

UMTS    通用移动陆地系统

WCDMA   宽带码分多址

具体实施方式

将在一般无线通信网络的上下文中讨论本发明，其中在解码器设备处连续接收来自多个用户的多个解码任务。用户和/或任务可以具有各种关联的服务类型要求。

以下将参照图1来描述本发明的实施例。

在最一般的方面，本发明实现了针对给定的服务类型，在多个解码器任务之间共享多次的可用turbo迭代。这实现了所需的总最大迭代次数的显著减少，并且需要分配的Turbo解码器资源更少。

基本上，向一子组或一批接收到的turbo解码器任务分配预定最大次数的解码迭代S10。随后，按照连续接收顺序或某种其他预定顺序，对该子组或批任务中的任务进行自适应次数的解码迭代S20，其中，向该批任务中的第一任务分配预定最大次数的解码迭代。继续进行迭代，直到该任务满足收敛准则为止，或者直到用尽预定次数的迭代为止。

如果满足了收敛准则并且仍有剩余的所分配的迭代，则对该子组或批任务中的下一连续任务进行处理。如果在耗尽所分配次数的解码迭代之前，任务尚未收敛，则该任务被声明为具有块差错。类似地，子组中任何剩余的任务也被声明为具有块差错。换言之，不允许其余任务访问解码资源。取而代之地，根据本公开的方法移至下一子组的解码任务并重复上述过程。

以下将公开本发明的另一实施例和描述。

考虑turbo解码器资源，令

Q＝(J_1，J₂，J₃，J₄，J₅；…)

其中Q是该资源的turbo解码任务J的主队列。将以连续顺序对排队的任务进行解码处理，例如，将首先服务于任务J₁，其次任务J₂，等等。主队列内任务的顺序由以下各项来确定：例如，任务到达资源的顺序、定时约束以及各个任务的任何关联的优先级。此外，可以考虑其他因素，这将在以下进一步描述。

接下来，在步骤S0，针对给定服务类型S_i形成子队列Q_i

$Q_i=(J_{k_1,}{J}_{k_2},J_{k_3},J_{k_5},J_{k_6};...)k_1<k_2<k_3...$

该子队列Q_i由前述主队列Q中具有特定服务类型S_i的所有任务构成。注意，服务类型可以由以下各项来区分：编码方案、BLER目标、BLER目标所需的C/I、以及在给定C/I的情况下收敛所需的平均迭代次数N_i。本领域技术人员可以认识到，还有其他因素来确定每个特定任务的服务类型。

在步骤S1，将服务队列或子队列Q_i划分为各具有D_i个任务的多个连续的批任务。针对每个任务确定预定解码迭代次数M_i。

注意，特定用户可能在相同的批任务中具有零个、一个或多个任务。在仅一个用户具有服务类型S_i的极端情况下，Q_i中的所有任务都来自该用户。注意，优选地，根据由主队列Q给定的排序来在时间上对与不同服务类型相对应的不同子队列进行交织。

随后，仅考虑子队列Q_i之一。长度为D_i的一批任务中的所有任务将在以下意义上共享M_i·D_i次迭代：在任务收敛之前不会停止该批任务中的任务，或者针对该批任务中的所有任务使用了总共M_i·D_i次迭代。

如果在该批任务结束之前已经使用了所有M_i·D_i次迭代，则丢弃剩余turbo任务并且数据丢失。如果在使用所有迭代之前到达该批任务的结束处，则考虑下一批任务。

注意，在一个特定时刻，可能没有足够的任务来填满长度为D_i的一批任务。在这种情况下，将与未来的任务共享M_i·D_i次迭代，直到已处理了D_i个任务为止。

从仿真可见，M_i≈N_i或甚至M_i≤N_i是足够的，其中N_i是针对特定服务类型S_i的每个任务的平均迭代次数。这样，仅需要分配与每个任务至多N_i次迭代相对应的资源。

本发明可以以根据以下内容的算法来实现：

仅考虑子队列Q_i之一，该队列被划分为各包括D_i个任务在内的多个批任务。令K_i表示针对批任务中的任务的剩余迭代次数。

1.当批任务中的第一任务到达Turbo解码资源时，设置K_i＝M_i·D_i。

2.当任务到达资源时，将针对该任务的最大迭代次数设置为等于K_i，并运行该任务。令L_i为针对该任务使用的实际迭代次数。

3.在任务已在资源上运行之后，设置K_i＝K_i-L_i。如果K_i变为等于零，则批任务中的所有接下来的任务被声明为具有块差错并不被允许访问资源。

4.如果turbo解码器任务在所允许的最大迭代次数中没有收敛，则该任务被声明为具有块差错。

需要额外关注的一个方面是：通过连续地对批任务内的任务进行解码并潜在地丢弃批任务中的剩余任务，一些用户可以总是落在批任务的结束处，从而经常被丢弃。

根据本发明的特定实施例，在解码资源处改变与不同用户相关联的任务的顺序，从而防止同一用户总是落在批任务的结束处。另一种潜在的纠正法是确保子队列的长度比用户的数目小，或者至少不与用户的数目有公因子。

参照图3，描述根据本发明实施例的设备。

除了包括用于对接收的任务进行接收和解码的任何传统和已知单元以外，解码器设备1还包括：适于将预定最大次数的解码器迭代分配给一批接收到的解码器任务的单元10；适于基于所分配的预定最大次数的解码器迭代，对每个批任务内的任务执行连续且自适应的解码迭代的单元20。单元20还适于针对每个任务执行解码器迭代，直到满足收敛准则为止或者直到耗尽针对批任务所分配次数的解码器迭代为止。

根据另一实施例，同样参照图3，设备1还包括：子序列单元30，适于基于服务类型，将接收到的多个解码器任务划分为子组或子队列。换言之，每个子队列包括具有特定服务类型的任务。此外，设备1包括：批任务提供器单元40，适于将每个子队列进一步划分为多个批任务，其中每个批任务包括少于所设置数目或至多为所设置数目的解码任务。

根据本发明的设备可以被实现为与数字信号处理器DSP通信的硬件加速器HWA中的硬件。等效适用地，该设备被实现为DSP中的软件。这两个实施例都由图4中的虚线框来指示。

本发明的优点包括：

令N_i为特定服务S_i所需的平均Turbo迭代次数。使用以上方案，可以获得针对每个任务使用近似N_i次迭代的满增益。

使用自适应停止算法的结果，来联合使用多个解码器任务之间的turbo迭代，从而减少turbo处理以及所分配的turbo资源的数目。

本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明范围的前提下，可以对本发明进行各种修改和改变。

Claims (14)

1.一种用于在无线通信系统中进行改进的turbo解码的方法，其特征在于：

将预定最大次数的解码迭代联合分配给一批接收到的解码任务(S10)；以及

针对所述批任务中的每个任务，自适应地连续执行解码迭代(S20)，直到针对所述批任务中的每个任务达到收敛准则为止，或直到达到针对所述批任务的所述预定最大次数的迭代为止。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下初始步骤：

基于服务类型，将多个接收到的解码任务初始配置为多个子队列(S0)；以及

将每个所述子队列划分为多个连续的批任务(S1)，其中每个批任务包括预定数目的解码任务；以及

针对每个所述服务类型，将所述预定最大次数的解码迭代分配给每个所述批任务(S10)。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在达到所述收敛准则时，控制在所述预定最大次数的解码迭代中是否存在剩余的迭代，并随后将任何剩余的解码迭代应用于所述批任务中的连续任务。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当已经使用了所述预定次数的迭代时，将批任务中的剩余任务标识为具有块差错。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果在任务收敛之前已经使用了预定最大次数的迭代，则将所述任务标识为具有块差错。

6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，丢弃被标识为具有块差错的任务。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每个所述服务类型由以下各项之一或其组合来限定：编码方案、BLER目标、BLER目标所需的C/I、在所需C/I下收敛所需的平均迭代次数。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，针对每个服务类型的所述预定解码迭代次数基于针对该服务类型的平均迭代次数。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：针对每个子队列，基于与每个任务相关联的相应用户，确定所述子队列的所述批任务的顺序。

10.一种用于在无线通信系统中进行改进的turbo解码的设备(1)，其特征在于，所述设备包括：

用于将预定次数的解码迭代联合分配给一批接收到的解码任务的装置(10)；以及

用于针对所述批任务中的每个任务，白适应地连续执行解码迭代，直到针对所述子组中的所有任务达到收敛准则为止或直到已达到所述预定次数的迭代为止的装置(20)。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述设备包括：

用于基于服务类型将多个接收到的解码任务初始配置为多个子队列的装置(30)；以及

用于将每个所述子队列划分为多个连续的批任务的装置(40)，其中每个批任务包括预定数目的解码任务；以及

所述分配装置(10)还适于：针对每个服务类型，将所述预定最大次数的解码迭代分配给每个所述批任务。

12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述设备是在数字信号处理器DSP中提供的。

13.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述设备是在硬件加速器HWA中提供的。

14.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述设备是turbo解码器设备。

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