CN101924566B - 用于长期演进的Turbo编码方法和Turbo编码器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于长期演进的Turbo编码方法，包括以下步骤：对输入信号c_i进行编码，得到Turbo编码器的第一路输出信号和第二路输出信号，其中i＝0，1，…，K-1，K为输入信号序列长度；由П(i+1)＝mod((П(i)+mod((h₁(K)+mod(h₂(K)×i，K))，K))，K)求得序列П(i)，其中，从函数表中根据K检索h₁(K)和h₂(K)，П(0)为预设值；计算内部交织输出信号c′_i＝c_П(i)；对c′_i进行编码，得到Turbo编码器的第三路输出信号。本发明采用纯加法器电路克服了相关技术中Turbo编码内交织实现的传统方法需要采用大量乘法器以完成乘、加和求模运算，而存在计算量较大、效率较低的问题，进而简化了硬件实现结构，减小了Turbo编码的计算量，提高了Turbo编码效率。

Description

用于长期演进的Turbo编码方法和Turbo编码器

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种用于长期演进的Turbo编码器和Turbo编码方法。

背景技术

3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)LTE(Long Term Evolution，长期演进)标准是通讯业的一场技术革命，将是下一代移动通讯的标准。它为实时业务、高可靠性业务和广播业务都提供了良好的支持，可实现数据的低时延、全分组和高数据率等目标。

Turbo码由C.Berrou，A.Glavieux和P.Thitimajshiwa三人于1993年首次在ICC(The International Chamber of Commerce，国际商会)国际会议上提出的一种全新编码方式，由于其具有优越的抗误码及抗误块能力，所以立刻受到全球通信及信息相关研究人员的广泛关注。目前，Turbo码已被多个通信标准化组织采用，写入其发布的相关通信标准之中，前不久发布的3GPP LTE TS 36.2132V8.5.0协议也不例外地采用了该编码方式。在该协议中，Turbo编码器的输出有三路，如下：

$\left\{\begin{array}{c}{d}_k^{\left(0\right)}=x_k=c_k\\ d_k^{\left(1\right)}=z_k\\ d_k^{\left(2\right)}=z_k^{\′}\end{array}\right.(k=0,\·\·\·,D-1),---\left(1\right)$

其中，c_k为编码器的输入，D为编码后的信号码块长度，其与输入信号码块序列长度K的关系为：D＝K+4。图1示出了采用3GPP LTE TS 36.2132V8.5.0协议的1/3编码速率Turbo编码器的结构图，由于Turbo编码为并行级联卷积编码方案，故上述Turbo编码器包括两个8状态的成员编码器(Constituent Encoder)和一个内部交织器(Internal Interleaver)，且编码速率(即编码器的输入与输出之比)为1/3。如图1所示，第一个成员编码器对输入信号c_k进行编码，得到Turbo编码的第一路输出信号x_k和第二路输出信号z_k，第二个成员编码器对内部交织器的输出信号c′_k进行编码，得到Turbo编码的第三路输出信号z′_k。

成员编码器的传递函数为：

$G\left(D\right)=[1,\frac{g_1\left(D\right)}{g_0\left(D\right)}],---\left(2\right)$

其中， $\left\{\begin{array}{c}{g}_0\left(D\right)=1+D^2+D^3\\ g_1\left(D\right)=1+D+D^3\end{array}\right.,$ 且成员编码器的移位寄存器初始值为零。

若是第0个码块且填充比特数F＞0，则设置编码器的输入端为c_k＝0(k＝0，…，F-1)，并设置其输出端为 $d_k^{\left(0\right)}=\mathrm{Null}(k=0,\·\·\·,F-1)$ 和 $d_k^{\left(1\right)}=\mathrm{Null}(k=0,\·\·\·,F-1).$

栅格终止是在所有信息比特编码后，将成员编码器的移位寄存器反馈的12个尾比特附加到编码器输出的信息比特之后。前3个尾比特被用来终止第一个成员编码器，此时第二个成员编码器被去激活，对应于图1中的开关K1与下端触头接通的情况；后3个尾比特被用来终止第二个成员编码器，此时第一个成员编码器被去激活，对应于图1中的开关K2与下端触头接通的情况。

12个尾比特按每路4个尾比特分别被附加至三路编码输出的信息比特尾部之后，式(1)变为如下形式：

$\left\{\begin{array}{c}{d}_K^{\left(0\right)}=x_K,d_{K+1}^{\left(0\right)}=z_{K+1},d_{K+2}^{\left(0\right)}=x_K^{\′},d_{K+3}^{\left(0\right)}=z_{K+1}^{\′}\\ d_K^{\left(1\right)}=z_K,d_{K+1}^{\left(1\right)}=x_{K+2},d_{K+2}^{\left(1\right)}=z_K^{\′},d_{K+3}^{\left(1\right)}=x_{K+2}^{\′}\\ d_K^{\left(2\right)}=x_{K+1},d_{K+1}^{\left(2\right)}=z_{K+2},d_{K+2}^{\left(2\right)}=x_{K+1}^{\′},d_{K+3}^{\left(2\right)}=z_{K+2}^{\′}\end{array}\right..---\left(3\right)$

除了上述成员编码器，Turbo码编码器内还有一个内部交织器，此交织器是Turbo码编码器性能优越的关键所在。通常，交织器可分为两类，一类是随机交织，另一类是确定性交织。理论上来讲随机交织性能是最优的，但是由于随机交织在译码的时候需要将全部交织器信息传送到解码器，因而占用了系统带宽，降低了编码及传输效率，不太适宜实际应用。确定性交织是指收发双方均可预先知晓交织方案，故不需要收发双方交互交织方式信息，因而具有较高的编码及传输效率，适合在移动通信系统中使用。在3GPP LTE协议中内部交织器采用了不同于其他标准的一种特殊交织方式，设Turbo编码内部交织器的输入为c₀，c₁，c₂，c₃，...，c_K-1，其中40≤K≤6144，输出记为c′₀，c′₁，...，c′_K-1，输入与输出之间满足以下关系：

c′_i＝c_∏(i)，(4)

其中，i＝0，1，…，K-1，且有

∏(i)＝mod(f₁×i+f₂×i²，K)，(5)

参数f₁和f₂的取值随K值的变化而变化，其对应关系如表1所示，其中j为将K在40≤K≤6144范围内的不同取值由小到大排列的序号。

表1Turbo编码器的内部交织参数

j	K	f1	f2	j	K	f1	f2	j	K	f1	f2	j	K	f1	f2
																1	40	3	10	48	416	25	52	95	1120	67	140	142	3200	111	240
2	48	7	12	49	424	51	106	96	1152	35	72	143	3264	443	204
																3	56	19	42	50	432	47	72	97	1184	19	74	144	3328	51	104
4	64	7	16	51	440	91	110	98	1216	39	76	145	3392	51	212
																5	72	7	18	52	448	29	168	99	1248	19	78	146	3456	451	192
6	80	11	20	53	456	29	114	100	1280	199	240	147	3520	257	220
																7	88	5	22	54	464	247	58	101	1312	21	82	148	3584	57	336
8	96	11	24	55	472	29	118	102	1344	211	252	149	3648	313	228
																9	104	7	26	56	480	89	180	103	1376	21	86	150	3712	271	232
10	112	41	84	57	488	91	122	104	1408	43	88	151	3776	179	236
																11	120	103	90	58	496	157	62	105	1440	149	60	152	3840	331	120
12	128	15	32	59	504	55	84	106	1472	45	92	153	3904	363	244
																13	136	9	34	60	512	31	64	107	1504	49	846	154	3968	375	248
14	144	17	108	61	528	17	66	108	1536	71	48	155	4032	127	168
																15	152	9	38	62	544	35	68	109	1568	13	28	156	4096	31	64
16	160	21	120	63	560	227	420	110	1600	17	80	157	4160	33	130
																17	168	101	84	64	576	65	96	111	1632	25	102	158	4224	43	264
18	176	21	44	65	592	19	74	112	1664	183	104	159	4288	33	134
																19	184	57	46	66	608	37	76	113	1696	55	954	160	4352	477	408
20	192	23	48	67	624	41	234	114	1728	127	96	161	4416	35	138
																21	200	13	50	68	640	39	80	115	1760	27	110	162	4480	233	280
22	208	27	52	69	656	185	82	116	1792	29	112	163	4544	357	142
																23	216	11	36	70	672	43	252	117	1824	29	114	164	4608	337	480
24	224	27	56	71	688	21	86	118	1856	57	116	165	4672	37	146
																25	232	85	58	72	704	155	44	119	1888	45	354	166	4736	71	444
26	240	29	60	73	720	79	120	120	1920	31	120	167	4800	71	120
																27	248	33	62	74	736	139	92	121	1952	59	610	168	4864	37	152
28	256	15	32	75	752	23	94	122	1984	185	124	169	4928	39	462
																29	264	17	198	76	768	217	48	123	2016	113	420	170	4992	127	234
30	272	33	68	77	784	25	98	124	2048	31	64	171	5056	39	158
																31	280	103	210	78	800	17	80	125	2112	17	66	172	5120	39	80
32	288	19	36	79	816	127	102	126	2176	171	136	173	5184	31	96
																33	296	19	74	80	832	25	52	127	2240	209	420	174	5248	113	902
34	304	37	76	81	848	239	106	128	2304	253	216	175	5312	41	166
																35	312	19	78	82	864	17	48	129	2368	367	444	176	5376	251	336
36	320	21	120	83	880	137	110	130	2432	265	456	177	5440	43	170
																37	328	21	82	84	896	215	112	131	2496	181	468	178	5504	21	86
38	336	115	84	85	912	29	114	132	2560	39	80	179	5568	43	174
																39	344	193	86	86	928	15	58	133	2624	27	164	180	5632	45	176
40	352	21	44	87	944	147	118	134	2688	127	504	181	5696	45	178
																41	360	133	90	88	960	29	60	135	2752	143	172	182	5760	161	120
42	368	81	46	89	976	59	122	136	2816	43	88	183	5824	89	182
																43	376	45	94	90	992	65	124	137	2880	29	300	184	5888	323	184
44	384	23	48	91	1008	55	84	138	2944	45	92	185	5952	47	186
																45	392	243	98	92	1024	31	64	139	3008	157	188	186	6016	23	94
46	400	151	40	93	1056	17	66	140	3072	47	96	187	6080	47	190
																47	408	155	102	94	1088	171	204	141	3136	13	28	188	6144	263	480

相关技术中提供了一种用于长期演进的Turbo编码方法，该方法首先根据K值查询表1，得到对应的f₁和f₂，然后带入(4)式和(5)式中，经过乘、加和求模等运算，得到输出c′_i。

在实现本发明过程中，发明人发现相关技术中用于长期演进的Turbo编码方法需要采用乘法器以完成大量乘、加和求模运算，存在计算量较大、效率较低的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种用于长期演进的Turbo编码方法和Turbo编码器，能够解决相关技术中码内交织方法需要采用大量乘法器以完成乘、加和求模运算，而存在计算量较大、效率较低的问题。

在本发明的实施例中，提供了一种用于长期演进的Turbo编码方法，包括以下步骤：对输入信号c_i进行编码，得到Turbo编码器的第一路输出信号和第二路输出信号，其中i＝0，1，…，K-1，K为输入信号序列长度；由∏(i+1)＝mod((∏(i)+mod((h₁(K)+mod(h₂(K)×i，K))，K))，K)求得序列∏(i)，其中，从函数表中根据K检索h₁(K)和h₂(K)，∏(0)为预设值；计算内部交织输出信号c′_i＝c_∏(i)；对c′_i进行编码，得到Turbo编码器的第三路输出信号。

在本发明的另一实施例中，还提供了一种用于长期演进的Turbo编码器，包括：第一成员编码模块，用于对输入信号c_i进行编码，得到Turbo编码器的第一路输出信号和第二路输出信号，其中i＝0，1，…，K-1，K为输入信号序列长度；内部交织模块，用于对输入信号c_i进行交织，得到内部交织模块的输出信号c′_i，内部交织模块具体包括：递推单元，用于由∏(i+1)＝mod((∏(i)+mod((h₁(K)+mod(h₂(K)×i，K))，K))，K)求得序列∏(i)，其中，h₁(K)和h₂(K)通过从函数表中根据K检索得到，∏(0)为预设值；计算单元，用于计算c′_i＝c_∏(i)；第二成员编码模块，用于对c′_i进行编码，得到Turbo编码器的第三路输出信号。

因为采用递推方法进行码内交织，故Turbo编码方法中仅使用加法器即可，所以克服了相关技术中Turbo编码方法需要采用大量乘法器以完成乘、加和求模运算，而存在计算量较大、效率较低的问题，进而简化了硬件实现结构，减小了Turbo编码的计算量，提高了Turbo编码效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了相关技术中1/3速率Turbo编码器的结构图；

图2示出了根据本发明一个实施例的Turbo编码方法的流程图；

图3示出了根据本发明另一实施例的Turbo编码方法的递推示意图；

图4示出了根据本发明另一实施例的Turbo编码器的结构图；

图5示出了根据本发明另一实施例的内部交织模块的结构图；

图6示出了根据本发明另一实施例的Turbo编码过程的时序图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

图2示出了根据本发明一个实施例的用于长期演进的Turbo编码方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S10，对输入信号c_i进行编码，得到Turbo编码器的第一路输出信号和第二路输出信号，其中i＝0，1，…，K-1，K为输入信号序列长度；

步骤S20，由∏(i+1)＝mod((∏(i)+mod((h₁(K)+mod(h₂(K)×i，K))，K))，K)求得序列∏(i)，其中，从函数表中根据K检索h₁(K)和h₂(K)，∏(0)为预设值；

步骤S30，计算内部交织输出信号c′_i＝c_∏(i)；

步骤S40，对c′_i进行编码，得到Turbo编码器的第三路输出信号。

本实施例通过采用递推函数来得到序列∏(i)，进而得到内部交织输出信号c′_i＝c_∏(i)，以完成Turbo编码的内部交织过程，再通过对c′_i进行编码，得到Turbo编码器的第三路输出信号，加上对输入信号c_i进行编码得到的第一路输出信号和第二路输出信号，完成了Turbo编码。由于递推方法进使用加法器即可实现，所以本实施例克服了相关技术中Turbo编码方法需要采用乘法器以完成大量乘、加和求模运算，而存在计算量较大、效率较低的问题，进而减小了Turbo编码的计算量，提高了Turbo编码效率。

优选地，该Turbo编码方法还包括预先建立函数表的步骤：计算h₁(K)＝mod(f₁+f₂，K)和h₂(K)＝mod(2f₂，K)，其中参数f₁、f₂与K的映射关系预存于参数表中。

前述表1示出了参数f₁和f₂与K的映射关系，可得到参数f₁和f₂可由K值唯一确定。根据表1建立参数表。

结合上述(5)式，当i＝k时，有：

∏(k)＝mod(f₁×k+f₂×k²，K)，(6)

当i＝k+1时，经过如下推导过程：

∏(k+1)＝mod(f₁×(k+1)+f₂×(k+1)²，K)

＝mod((f₁×k+f₁+f₂×k²+2f₂×k+f₂)，K)

＝mod((mod(f₁×k+f₂×k²，K)+mod(f₁+f₂，K)+mod(2f₂×k，K))，K)，

＝mod((∏(k)+mod(f₁+f₂，K)+mod(2f₂×k，K))，K)

＝mod((∏(k)+mod((mod(f₁+f₂，K)+mod(2f₂×k，K))，K))，K)

＝mod((∏(k)+mod((mod(f₁+f₂，K)+mod(mod(2f₂，K)×k，K))，K))，K)

可得∏(k+1)与(∏(k)的递推关系如下：

∏(k+1)＝mod((∏(k)+mod((mod(f₁+f₂，K)+mod(mod(2f₂，K)×k，K))，K))，K)。(7)

(7)式中的mod(f₁+f₂，K)和mod(2f₂，K)均可视为以K为变量的函数，令h₁(K)＝mod(f₁+f₂，K)，h₂(K)＝mod(2f₂，K)，此时，由(7)式可得到：

∏(k+1)＝mod((∏(k)+mod((h₁(K)+mod(h₂(K)×k，K))，K))，K)。(8)

同时由于K的可能取值为已知，所以可预先建立函数表，在该函数表中记录K的多个可能取值对应的h₁(K)＝mod(f₁+f₂，K)和h₂(K)＝mod(2f₂，K)函数值，而h₂(K)×k可采用加法器累加即可得到，无需使用乘法器。这样一来，根据K值直接检索函数表，即可得到当前K值的h₁(K)和h₂(K)函数值，再结合初值∏(0)＝0，即得到∏(1)，同理可得∏(2)，∏(3)，......，∏(K-1)。本实施例仅利用加法器即可实现递推过程，以求得∏(i)，i＝0，1，…，K-1。

例如当K＝40，∏(0)＝0时，由参数表可查询得到f₁＝3，f₂＝10，故f₁+f₂＝13，2f₂＝20，进而可递推得到：

∏(0)＝0

∏(1)＝mod((∏(0)+mod((13+20×0)，40))，40)＝13

∏(2)＝mod((∏(1)+mod((13+20×1)，40))，40)＝6

∏(3)＝mod((∏(2)+mod((13+20×2)，40))，40)＝19

优选地，预先在BRAM中保存其他取值的初值。在Turbo码的内交织中，初值一般从0开始递推，即∏(0)＝0，但考虑到以后的解码实现的方便，也可根据初值的不同而把其他取值的初值预存在BRAM中。

图3示出了根据本发明另一实施例的Turbo编码方法的递推示意图，该递推过程基于式(8)，首先将2f₂进行累加得到A，计算该累加值和K的差值B，通过判断B的符号位来选择输出A或者B；然后将选择的值分别和mod(f₁+f₂，K)、mod(f₁+f₂，K)-K的值相加得到C和D，通过判断D的符号位来决定E的值是选择输出C或者D；最后将E的值进行累加得到F，且计算进行累加后的值减去K的值G，通过判断G的符号位来决定输出的值是选择输出F或者G。

图4示出了根据本发明另一实施例的用于长期演进的Turbo编码器的结构图，包括：

第一成员编码模块10，用于对输入信号c_i进行编码，得到Turbo编码器的第一路输出信号和第二路输出信号，其中i＝0，1，…，K-1，K为输入信号序列长度；

内部交织模块20，用于对输入信号c_i进行交织，得到内部交织模块的输出信号c′_i，内部交织模块具体包括：递推单元201，用于由∏(i+1)＝mod((∏(i)+mod((h₁(K)+mod(h₂(K)×i，K))，K))，K)求得序列∏(i)，其中，h₁(K)和h₂(K)通过从函数表中根据K检索得到，∏(0)为预设值；计算单元(Turbo_interleaver_cal)202，用于计算c′_i＝c_∏(i)；

第二成员编码模块30，用于对c′_i进行编码，得到Turbo编码器的第三路输出信号。

本实施例首先通过采用第一成员编码模块10对输入信号c_i进行编码得到Turbo编码器的第一路输出信号和第二路输出信号，然后通过采用内部交织模块20中的递推单元201由递推公式得到序列∏(i)，再通过采用内部交织模块20中的计算单元202根据∏(i)和c_i计算c′_i＝c_∏(i)，得到内部交织输出信号c′_i，其中计算单元202为Turbo编码器的核心单元，最后通过采用第二成员编码模块30对c′_i进行编码，进而得到Turbo编码器的第三路输出信号。由于递推方法进使用加法器即可实现，所以本实施例克服了相关技术中Turbo编码方法需要采用乘法器以完成大量乘、加和求模运算，而存在计算量较大、效率较低的问题，进而简化了硬件实现结构，减小了Turbo编码的计算量，提高了Turbo编码效率。

优选地，该Turbo编码器中的内部交织模块20还包括外部控制单元203，用于向递推单元201提供K值。

本实施例中采用外部控制单元203给出输入信号序列长度K的当前值。由于外部控制单元可通过接口与外设连接，故使得K值的获取方式更加灵活。

优选地，在该Turbo编码器中，外部控制单元203还用于输出内部交织模块的启动信号rfd。

本实施例中采用外部控制单元向内部交织模块输出启动信号，该启动信号可为脉冲信号。由易于与外设连接的外部控制单元来控制内部交织模块的启动，使得内部交织模块的启动方式更为灵活，比如利用外设来触发启动，或利用人工干预的方式来强制启动等。

图5示出了根据本发明另一实施例的内部交织模块的结构图，该Turbo编码器中的内部交织模块20还包括内部控制单元(Turbo_interleaver_ctrl)204，用于控制内部交织模块的交织过程的开始和结束。

本实施例中的内部控制单元204产生控制信号对交织过程的开始和结束进行控制，比如可利用启动脉冲信号rfd产生如下的控制信号：时序信号、交织状态使能信号state_interleaver和交织计数器interleaver_cnt，以完成对交织过程的开始的控制。计算单元202根据时序信号的要求完成递推运算，得到交织后数据的读地址信号和读使能信号。本实施例的技术方案使得交织过程进行得更加有序。

优选地，该Turbo编码器中的内部控制单元204，还用于在交织过程结束时，将c′_i送至第二成员编码模块进行编码。

本实施例中的内部控制单元在交织过程结束，即计算单元202完成计算时，产生输出地址数据使能信号y_mem_en和输出地址结束信号y_addr_gen_done，以指示计算结束，并利用信号延迟产生交织后地址的输出使能信号，将计算结果c′_i送至第二成员编码模块30的数据存储器参与交织后的Turbo编码。由内部控制模块统一向第二成员编码模块30输出交织计算结果，使得Turbo编码更加有序，降低了故障率。

如图5所示，该Turbo编码器中的内部交织模块20还包括：函数表单元205，用于存储K多个取值的h₁(K)＝mod(f₁+f₂，K)和h₂(K)＝mod(2f₂，K)函数表，其中，f₁、f₂为参数；参数表单元，用于存储f₁、f₂与K的映射关系。

本实施例中利用函数表单元205存储K多个取值的h₁(K)＝mod(f₁+f₂，K)和h₂(K)＝mod(2f₂，K)函数表，并利用参数表单元，存储f₁、f₂与K的映射关系。这样做，便于递推单元201对h₁(K)＝mod(f₁+f₂，K)和h₂(K)＝mod(2f₂，K)函数值进行检索。

例如，f1_add_f2_mod_k mem为函数h₁(K)＝mod(f₁+f₂，K)的数据存储器，为单口ROM，由表1可知，f₁+f₂的最大值的位宽为10bits，故将其位宽定义为10，深度由表1中K的取值个数188决定。计算h₁(K)＝mod(f₁+f₂，K)的函数值并预先存储在f1_add_f2_mod_k mem2051中。类似地，函数h₂(K)＝mod(2f₂，K)的数据存储器twof2_mod_kmem 2052的位宽定义为11bits，深度为188。

如图5所示，该Turbo编码器的计算单元202具体包括：读地址计算子单元2021，用于计算对c_i进行读取的读地址；输入信号乒子单元2022和输入信号乓子单元2023，用于根据读地址对输入信号c_i进行乒乓操作，得到c′_i。本实施例中首先采用读地址计算子单元2021计算得到对存储在输入信号乒子单元2022和输入信号乓子单元2023中的c_i进行读取的读地址，然后采用输入信号乒子单元2022和输入信号乓子单元2023根据计算得到的读地址对输入信号c_i进行乒乓读取操作，得到c′_i。

输入信号乒子单元2022和输入信号乓子单元2023中存储有c_i，i＝0，1，…，K-1，读地址计算子单元2021计算得到的读地址依次对应于c_∏(0)，c_∏(1)，c_∏(2)，......，c_∏(K-1)，即得到内部交织模块的输出信号c′₀，c′₁，c′₂，......，c′_K-1依次为c_∏(0)，c_∏(1)，c_∏(2)，......，c_∏(K-1)。

输入信号乒子单元为Turbo编码过程中采用乒乓操作进行数据存储中的一个，其存储的为输入信号，为双口的同步RAM。该双口RAM由a口写入，b口读出，a、b口的位宽均为1bit，深度为LTE Turbo编码中规定的最大码块长度6144，即K的最大值。同理，因为是乒乓操作，输入信号乓子单元和输入信号乒子单元结构完全一样。这样做，实现了对输入信号的无缝缓冲与处理，节约了输入信号的缓冲区空间。

如图5所示，在该Turbo编码器中，递推单元201具体包括：读取子单元2011，用于从函数表中根据K检索并读取h₁(K)和h₂(K)函数值；递推求解子单元2012，用于根据∏(0)、h₁(K)和h₂(K)函数值以及∏(i+1)＝mod((∏(i)+mod((h₁(K)+mod(h₂(K)×k，K))，K))，K)求得∏(i)。

本实施例中的读取子单元2011产生函数表单元的读地址和读使能，实现从函数表中根据K检索并读取h₁(K)和h₂(K)函数值，并送入内交织计算模块进行运算，还采用递推求解子单元根据∏(0)、h₁(K)和h₂(K)函数值以及∏(i+1)＝mod((∏(i)+mod((h₁(K)+mod(h₂(K)×k，K))，K))，K)求得∏(i)。这样直接读取常用函数值h₁(K)和h₂(K)，并采用递推公式的方案加快了Turbo编码速度，提高了Turbo编码效率。

本发明上述的实施例的Turbo编码器结构清晰，采用通用的低成本电路器件即可实现，能够大幅度提高LTE Turbo编码器的内部交织模块性能，内交织频率可达到260MHz，而且实现方式简单，可灵活地应用于LTE基带处理中，以低成本实现高效率的Turbo编码。

下面结合图5来详细说明本发明的另一实施例，该实施例为LTE基站的数字基带处理系统芯片项目，其中在下行比特级处理模块中K＝5056。本实施例将包含大量乘、加和求模运算的复杂的Turbo编码内交织过程转化为简单的加法和减法递推的交织过程。支持的码块大小K介于40和6144之间。具体工作步骤如下：

步骤一，根据启动信号和码块大小K＝5056，读取子单元进行运算产生函数表的读地址为170和读使能信号，得到函数值f1_add_f2_mod_k＝197和two_f2_mod_k＝316；

步骤二，由启动信号和码块大小K＝5056，内部控制单元产生有效周期为5056的输出使能信号y_mem_en、内交织计算使能信号state_interleaver和交织地址输出结束信号y_addr_gen_done等控制信号；

步骤三，将函数值f1_add_f2_mod_k和two_f2_mod_k，以及上述控制信号送入计算单元进行计算，具体包括以下几步：

第一步，递推的过程中首先计算two_f2_mod_k进行累加的值，得到结果temp1_two_f2_mod_k，累加的结果不能超过码块大小5056，如果大于5056则要减去5056求余；

第二步，然后用累加的结果加上f1_add_f2的值得到结果temp1_two_f2_mod_k_add_f1_add_f2，同样该结果不能超过码块大小5056，如果大于5056则要减去5056求余；

第三步，将第二步计算结果值和其减去5056的值通过一拍保存下来；最后将第三步产生的值和输出原始地址(因为从0开始累加，所以初始地址为0)进行累加，得到我们想要的交织后的地址，同样，该结果不能超过码块大小5056，如果大于5056则要减去5056求余，该实施例采用pipeline进行运算每个节拍产生一个，整个计算过程需要5056+6个时钟周期，图6示出了该过程的时序图；

步骤四，将步骤三中的交织地址y_addr和输出使能y_mem_en作为码块数据mem的读地址信号和读使能信号，读出交织后的码块数据。在该实施例中，为加快数据的吞吐量，数据存储采用乒乓结构，取哪个mem中的值由码块号来确定。具体可以操作机制由外围控制电路决定；

步骤五，伴随着最后一个读地址的产生和y_addr_gen_done信号的产生，该实施例结束。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例简化了硬件实现结构，减小了Turbo编码的计算量，提高了Turbo编码效率。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于长期演进的Turbo编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

对输入信号c_i进行编码，得到Turbo编码器的第一路输出信号和第二路输出信号，其中i＝0，1，…，K-1，K为输入信号序列长度；

由∏(i+1)＝mod((∏(i)+mod((h₁(K)+mod(h₂(K)×i，K))，K))，K)求得序列∏(i)，其中，从函数表中根据K检索h₁(K)和h₂(K)，∏(0)为预设值；

计算内部交织输出信号c′_i＝c_∏(i)；

对c′_i进行编码，得到所述Turbo编码器的第三路输出信号；

其中，预先建立所述函数表的步骤包括：计算h₁(K)＝mod(f₁+f₂，K)和h₂(K)＝mod(2f₂，K)，其中参数f₁、f₂与K的映射关系预存于参数表中。

2.一种用于长期演进的Turbo编码器，其特征在于，包括：

第一成员编码模块，用于对输入信号c_i进行编码，得到所述Turbo编码器的第一路输出信号和第二路输出信号，其中i＝0，1，…，K-1，K为输入信号序列长度；

内部交织模块，用于对所述输入信号c_i进行交织，得到所述内部交织模块的输出信号c′_i，所述内部交织模块具体包括：

递推单元，用于由∏(i+1)＝mod((∏(i)+mod((h₁(K)+mod(h₂(K)×i，K))，K))，K)求得序列∏(i)，其中，h₁(K)和h₂(K)通过从函数表中根据K检索得到，∏(0)为预设值；

计算单元，用于计算c′_i＝c_∏(i)；

第二成员编码模块，用于对c′_i进行编码，得到所述Turbo编码器的第三路输出信号；

其中，所述内部交织模块还包括：

函数表单元，用于存储K多个取值的h₁(K)＝mod(f₁+f₂，K)和h₂(K)＝mod(2f₂，K)函数表，其中，f₁、f₂为参数；

参数表单元，用于存储f₁、f₂与K的映射关系。

3.根据权利要求2所述的Turbo编码器，其特征在于，所述内部交织模块还包括外部控制单元，用于向所述递推单元提供K值。

4.根据权利要求3所述的Turbo编码器，其特征在于，所述外部控制单元，还用于输出所述内部交织模块的启动信号。

5.根据权利要求2所述的Turbo编码器，其特征在于，所述内部交织模块还包括内部控制单元，用于控制所述内部交织模块中交织过程的开始和结束。

6.根据权利要求5所述的Turbo编码器，其特征在于，所述内部控制单元，还用于在所述交织过程结束时，将c′_i送至所述第二成员编码模块进行编码。

7.根据权利要求2所述的Turbo编码器，其特征在于，所述计算单元具体包括：

读地址计算子单元，用于计算对c_i进行读取的读地址；

输入信号乒子单元和输入信号乓子单元，用于根据所述读地址对所述输入信号c_i进行乒乓读取操作，得到c′_i。

8.根据权利要求2所述的Turbo编码器，其特征在于，所述递推单元具体包括：

读取子单元，用于从函数表中根据K检索并读取h₁(K)和h₂(K)函数值；

递推求解子单元，用于根据∏(0)、h₁(K)和h₂(K)函数值以及∏(i+1)＝mod((∏(i)+mod((h₁(K)+mod(h₂(K)×k，K))，K))，K)求得∏(i)。

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