CN104168089B - 一种在解交织过程中动态调整数据精度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在解交织过程中动态调整数据精度的方法，适用于针对OFDM信号的接收机。传统接收机在OFDM解调后将星座点的同相分量I、正交分量Q、信道响应幅度H量化后直接送往解交织模块进行解交织处理，由于解交织覆盖的时间长度长，现有方法面临解交织占用存储规模大的问题。本发明在解交织模块前增加精度压缩模块，相应的在解交织模块后增加精度还原模块，根据传送信号的H的不同，动态的调整数据的精度，去除不必要的符号位及数据低位，保留尽可能多的有用信息。本发明方法通过动态精度调整将信号质量不佳的星座点保留了必要的精度，降低了信号质量优良的星座点的比特数，实现在保证接收机性能不受影响的情况下减少存储的目的。
Description
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及一种在解交织过程中动态调整数据精度的方法。
背景技术
无线通信所需要应对的一种信道干扰为突发信道干扰，这种干扰往往来源于汽车点火、大功率电器开关等，通常表现为脉冲噪声干扰。这种干扰的特点是持续时间短，干扰能量集中。这种干扰信号往往会在干扰发生期间将有用的通信信号完全淹没，由于受到影响的信息相对集中，突发信道干扰造成的信息错误将超出后续的信道纠错模块的纠错能力，从而造成通信内容的丢失。为了对抗这种突发信道干扰，在无线通信技术中通常采用交织、解交织技术将时间轴上相对集中的被短时突发信道干扰影响的信息按照一定规则分散。分散后的错误信息能够被后续的信道纠错码模块纠正，从而保证通信内容的正确接收。通常，解交织覆盖的时间长度越长，受突发干扰影响的信息分散的效果越好，整个传输体系能够容忍的突发干扰的持续时间也越长。
OFDM作为一种调制解调技术已经广泛应用于无线通信系统中，为了保证良好的对抗短时干扰的性能，通常会采用较大的时间交织以便打散短时干扰。增大交织覆盖时间虽然能够提升对抗突发干扰的性能，但是也意味着接收机存储规模的增加。设法降低存储规模是硬件实施过程中需要着重考虑的问题。
OFDM信号经过OFDM解调后，需要送往解交织模块进行存储的信息为星座点的同相分量I、星座点的正交分量Q、对应当前星座点的信道响应幅度H。I、Q、H均采用二进制补码表示，H始终为正数，因此根据信道响应的不同,H的最高一位或者几位为0，H的绝对值越小，高位的0个数越多；I、Q为有符号数，其绝对值越小，符号位的个数越多。并且存在如下规律，H的高位0越多，I、Q的符号位也越多。由于无线信道存在频率选择性衰落，不同的星座点对应的H绝对值会有数倍乃至数十倍的差别，为了保证良好的性能，I、Q、H通常需要保证在量化后仍然能保证一定的精度，这导致在硬件实施过程中需要采用较多bit进行量化。I、Q信号采用的量化bit数相同，记作Wiq,H采用的量化bit数可以和I、Q的量化bit数不同，记作Wh。存储一个星座点所需要占用的存储器资源为（Wiq×2+Wh）比特。
传统的接收机在OFDM解调后将星座点的同相分量I、正交分量Q、信道响应幅度H量化后直接送往解交织模块进行解交织处理，由于解交织覆盖的时间长度长，传统的做法面临解交织占用存储规模大的问题。
发明内容
本发明的目的是为了在保证接收机性能的前提下采用比传统做法更小的Wiq、Wh，提供一种在解交织过程中动态调整数据精度的方法。
经过研究发现信号质量较好的星座点，其H、I、Q的绝对值较大，符号位的个数相对较少，而受信道衰落影响信号质量不好的星座点，其H、I、Q的绝对值较小，符号位的个数也相对较多，而对于接收机来说提高信号质量不好的星座点的量化精度能够减少量化噪声提高性能，但是提高精度将会导致I、Q、H的位宽增加。
本发明在解交织模块前增加精度压缩模块，相应的在解交织模块后增加精度还原模块，根据传送信号的H的不同，动态的调整数据的精度，去除不必要的符号位及数据低位，保留尽可能多的有用信息。从而达到在保证接收机性能不受影响的情况下减少存储的目的。
本发明的实施步骤为：
步骤1、计算H中高位0的个数并记作C，并定义精度压缩的比特数为X比特；所述的H为当前星座点的信道响应幅度；
步骤2、定义精度压缩模式信息Fi、Fq、Fh，根据C的值选取计算Fi、Fq、Fh，并对I、Q、H进行精度压缩：所述的I为星座点的同相分量、Q为星座点的正交分量；
情况1：C≤1时，做下面方法①对应的调整；
情况2：C=2时，做下面方法②对应的调整；
情况3：C=3时，做下面方法③对应的调整；
情况4：C=4时，做下面方法④对应的调整；
情况5：C≥5时，做下面方法⑤对应的调整。
X≥4时，情况1～5均可能出现；
X=3时，只有情况1～4可能出现，C>4的时候仍按照情况4处理；
X=2时，只有情况1～3可能出现，C>3的时候仍按照情况3处理；
X=1时，只有情况1和2出现，C>2的时候仍按照情况2处理。
方法①：Fh=0,Fi=Si,Fq=Sq，I、Q、H从最低位开始往高位方向删除X位；其中Si代表I的符号位，Sq代表Q的符号位；
方法②：Fh=1,Fi=0,Fq=0，I、Q、H从最高位开始往低位方向删除1位符号位，再从最低位开始往高位方向删除X-1位；
方法③：Fh=1,Fi=0,Fq=1，I、Q、H从最高位开始往低位方向删除2位符号位，再从最低位开始往高位方向删除X-2位；
方法④：Fh=1,Fi=1,Fq=0，I、Q、H从最高位开始往低位方向删除3位符号位，再从最低位开始往高位方向删除X-3位；
方法⑤：Fh=1,Fi=1,Fq=1，I、Q、H从最高位开始往低位方向删除4位符号位，再从最低位开始往高位方向删除X-4位；
步骤3、将步骤2删除处理后的I、Q、H的最高符号位分别替换为Fi、Fq、Fh；替换后结果分别为I’、Q’、H’；
步骤4、将I’、Q’、H’送解交织模块进行解交织处理；解交织处理按照原有的解交织方法；
步骤5、精度还原：解交织后的I’、Q’、H’根据最高位携带的精度压缩模式信息Fi、Fq、Fh的取值按如下方法进行精度恢复处理，处理后得到I”、Q”、H”：
方法(1)：Fh=0：I’、Q’、H’分别增加X个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为次高位的值Si；将Fq替换为次高位的值Sq；所述的lsbI’为I’的最低位，lsbQ’为Q’的最低位，lsbH’为H’的最低位；
方法(2)：Fh=1,Fi=0,Fq=0： I’、Q’、H’分别增加X-1个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为Si；将Fq替换为Sq；将上述替换后的I’、Q’、H’的最高位即符号位再扩展1位；
方法(3)：Fh=1,Fi=0,Fq=1： I’、Q’、H’分别增加X-2个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为Si；将Fq替换为Sq；将上述替换后的I’、Q’、H’的最高位即符号位再扩展2位；
方法(4)：Fh=1,Fi=1,Fq=0： I’、Q’、H’分别增加X-3个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为Si；将Fq替换为Sq；将上述替换后的I’、Q’、H’的最高位即符号位再扩展3位；
方法(5)：Fh=1,Fi=1,Fq=1： I’、Q’、H’分别增加X-4个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为Si；将Fq替换为Sq；将上述替换后的I’、Q’、H’的最高位即符号位再扩展4位；
步骤6、将精度还原后得到的I”、Q”、H”送往信道纠错解码模块进行纠错处理；纠错处理方法按照原有方法。
本发明通过动态精度调整将信号质量不佳的星座点保留了必要的精度，降低了信号质量优良的星座点的bit数，从而在保证了总体性能的情况下减少了送往解交织模块的信息总bit数，达到了减少存储的目的。
附图说明
图1为本发明的数据处理过程示意图；
图2为实施例中压缩前H最高位有1个0的数据格式示意图；
图3为实施例中压缩后的I’、Q’、H’数据格式示意图；
图4为实施例中压缩前H最高位有1个0的情况下经过精度压缩、精度还原后的数据格式示意图；
图5为实施例中压缩前H最高位有3个0的数据格式示意图；
图6为实施例中压缩前H最高位有3个0的情况下经过精度压缩、精度还原后的数据格式示意图；
图7为实施例中压缩前、压缩后H最高位有5个0的数据格式示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行说明。不失一般性，在下面的实施例中为了方便说明，取X=4，压缩前I、Q的位宽Wiq为14bit、H的位宽Wh为14bit，通过动态精度调整，能够将I、Q、H分别减少X=4bit，每个星座点共计减少4×2+4 = 12bit的存储量。
如图1，一种在解交织过程中动态调整数据精度的方法按图中流程：
步骤1、计算H中高位0的个数并记作C，并定义精度压缩的比特数为X比特；所述的H为当前星座点的信道响应幅度；
步骤2、定义精度压缩模式信息Fi、Fq、Fh，根据C的值选取计算Fi、Fq、Fh，并对I、Q、H进行精度压缩：所述的I为星座点的同相分量、Q为星座点的正交分量；
情况1：C≤1时，做下面方法①对应的调整；
情况2：C=2时，做下面方法②对应的调整；
情况3：C=3时，做下面方法③对应的调整；
情况4：C=4时，做下面方法④对应的调整；
情况5：C≥5时，做下面方法⑤对应的调整。
X≥4时，情况1～5均可能出现；
X=3时，只有情况1～4可能出现，C>4的时候仍按照情况4处理；
X=2时，只有情况1～3可能出现，C>3的时候仍按照情况3处理；
X=1时，只有情况1和2出现，C>2的时候仍按照情况2处理。
方法①：Fh=0,Fi=Si,Fq=Sq，I、Q、H从最低位开始往高位方向删除X位；其中Si代表I的符号位，Sq代表Q的符号位；
方法②：Fh=1,Fi=0,Fq=0，I、Q、H从最高位开始往低位方向删除1位符号位，再从最低位开始往高位方向删除X-1位；
方法③：Fh=1,Fi=0,Fq=1，I、Q、H从最高位开始往低位方向删除2位符号位，再从最低位开始往高位方向删除X-2位；
方法④：Fh=1,Fi=1,Fq=0，I、Q、H从最高位开始往低位方向删除3位符号位，再从最低位开始往高位方向删除X-3位；
方法⑤：Fh=1,Fi=1,Fq=1，I、Q、H从最高位开始往低位方向删除4位符号位，再从最低位开始往高位方向删除X-4位；
步骤3、将步骤2删除处理后的I、Q、H的最高符号位分别替换为Fi、Fq、Fh；替换后结果分别为I’、Q’、H’；
步骤4、将I’、Q’、H’送解交织模块进行解交织处理；解交织处理按照原有的解交织方法；
步骤5、精度还原：解交织后的I’、Q’、H’根据最高位携带的精度压缩模式信息Fi、Fq、Fh的取值按如下方法进行精度恢复处理，处理后得到I”、Q”、H”：
方法(1)：Fh=0：I’、Q’、H’分别增加X个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为次高位的值Si；将Fq替换为次高位的值Sq；所述的lsbI’为I’的最低位，lsbQ’为Q’的最低位，lsbH’为H’的最低位；
方法(2)：Fh=1,Fi=0,Fq=0： I’、Q’、H’分别增加X-1个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为Si；将Fq替换为Sq；将上述替换后的I’、Q’、H’的最高位即符号位再扩展1位；
方法(3)：Fh=1,Fi=0,Fq=1： I’、Q’、H’分别增加X-2个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为Si；将Fq替换为Sq；将上述替换后的I’、Q’、H’的最高位即符号位再扩展2位；
方法(4)：Fh=1,Fi=1,Fq=0： I’、Q’、H’分别增加X-3个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为Si；将Fq替换为Sq；将上述替换后的I’、Q’、H’的最高位即符号位再扩展3位；
方法(5)：Fh=1,Fi=1,Fq=1： I’、Q’、H’分别增加X-4个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为Si；将Fq替换为Sq；将上述替换后的I’、Q’、H’的最高位即符号位再扩展4位；
步骤6、将精度还原后得到的I”、Q”、H”送往信道纠错解码模块进行纠错处理；纠错处理方法按照原有方法。
其实施方式举例说明如下：
当输入数据的格式如图2所示，根据本发明，动态调整数据精度的步骤如下：
步骤1、计算H中高位0的个数并记作C，计算结果C=1，并定义精度压缩的比特数为X=4比特；
步骤2、定义精度压缩模式信息Fi、Fq、Fh，由于C=1，符合步骤2中的情况1，做方法①给出的操作，Fh=0,Fi=Si,Fq=Sq; I、Q、H从最低位开始往高位方向删除X=4位；
步骤3、将步骤2删除处理后的I、Q、H的最高符号位分别替换为Fi、Fq、Fh，此时Fi、Fq、Fh的取值分别为Si、Sq、0；替换后结果分别为I’、Q’、H’，如图3所示；
步骤4、将I’、Q’、H’送解交织模块进行解交织处理；解交织处理按照原有的解交织方法；
步骤5、精度还原：解交织后的I’、Q’、H’根据最高位携带的精度压缩模式信息Fi、Fq、Fh的取值进行精度恢复处理，此时Fh的取值为0，对应方法(1)的操作：I’、Q’、H’分别增加X=4个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为次高位的值Si；将Fq替换为次高位的值Sq；本步骤处理后得到I”、Q”、H”：
步骤6、将精度还原后得到的I”、Q”、H”送往信道纠错解码模块进行纠错处理；纠错处理方法按照原有方法。
得到的数据格式如图4所示。
当输入数据的格式如图5所示，根据本发明，动态调整数据精度的步骤如下：
步骤1、计算H中高位0的个数并记作C，计算结果C=3，并定义精度压缩的比特数为X=4比特；
步骤2、定义精度压缩模式信息Fi、Fq、Fh，由于C=3，符合步骤2中的情况3，做方法③给出的操作，Fh=1,Fi=0,Fq=1；I、Q、H从最高位开始往低位方向删除2位符号位，再从最低位开始往高位方向删除X-2=2位；
步骤3、将步骤2删除处理后的I、Q、H的最高符号位分别替换为Fi、Fq、Fh，此时Fi、Fq、Fh的取值分别为0、1、1；替换后结果分别为I’、Q’、H’，如图3所示；
步骤4、将I’、Q’、H’送解交织模块进行解交织处理；解交织处理按照原有的解交织方法；
步骤5、精度还原：解交织后的I’、Q’、H’根据最高位携带的精度压缩模式信息Fi、Fq、Fh的取值进行精度恢复处理，此时Fh的取值为0，对应方法(3)的操作：I’、Q’、H’分别增加X-2=2个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为Si；将Fq替换为Sq；将上述替换后的I’、Q’、H’的最高位即符号位再扩展2位；
步骤6、将精度还原后得到的I”、Q”、H”送往信道纠错解码模块进行纠错处理；纠错处理方法按照原有方法；得到的数据格式如图6所示。
当输入数据的格式如图7所示，根据本发明，动态调整数据精度的步骤如下：
步骤1、计算H中高位0的个数并记作C，计算结果C=5，并定义精度压缩的比特数为X=4比特；
步骤2、定义精度压缩模式信息Fi、Fq、Fh，由于C=5，符合步骤2中的情况5，做方法⑤给出的操作，Fh=1,Fi=1,Fq=1；I、Q、H从最高位开始往低位方向删除4位符号位；
步骤3、将步骤2删除处理后的I、Q、H的最高符号位分别替换为Fi、Fq、Fh，此时Fi、Fq、Fh的取值分别为1、1、1；替换后结果分别为I’、Q’、H’，如图3所示；
步骤4、将I’、Q’、H’送解交织模块进行解交织处理；解交织处理按照原有的解交织方法；
步骤5、精度还原：解交织后的I’、Q’、H’根据最高位携带的精度压缩模式信息Fi、Fq、Fh的取值进行精度恢复处理，此时Fi、Fq、Fh的取值分别为1、1、1，对应方法(5)的操作：I’、Q’、H’最高位替换，将Fh替换为0；将Fi替换为Si；将Fq替换为Sq；将上述替换后的I’、Q’、H’的最高位即符号位再扩展4位；
步骤6、将精度还原后得到的I”、Q”、H”送往信道纠错解码模块进行纠错处理；纠错处理方法按照原有方法；得到的数据格式和原始数据一致，如图7所示。
应该理解的是上述实例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种在解交织过程中动态调整数据精度的方法，其特征在于该方法的具体步骤是：
步骤1、计算H中高位0的个数并记作C，并定义精度压缩的比特数为X比特；所述的H为当前星座点的信道响应幅度；
步骤2、定义精度压缩模式信息Fi、Fq、Fh，根据C的值选取计算Fi、Fq、Fh，并对I、Q、H进行精度压缩：所述的I为星座点的同相分量、Q为星座点的正交分量；
情况1：C≤1时，做下面方法①对应的调整；
情况2：C＝2时，做下面方法②对应的调整；
情况3：C＝3时，做下面方法③对应的调整；
情况4：C＝4时，做下面方法④对应的调整；
情况5：C≥5时，做下面方法⑤对应的调整；
X≥4时，情况1～5均可能出现；
X＝3时，只有情况1～4可能出现，C>4的时候仍按照情况4处理；
X＝2时，只有情况1～3可能出现，C>3的时候仍按照情况3处理；
X＝1时，只有情况1和2出现，C>2的时候仍按照情况2处理；
方法①：Fh＝0,Fi＝Si,Fq＝Sq，I、Q、H从最低位开始往高位方向删除X位；其中Si代表I的符号位，Sq代表Q的符号位；
方法②：Fh＝1,Fi＝0,Fq＝0，I、Q、H从最高位开始往低位方向删除1位符号位，再从最低位开始往高位方向删除X-1位；
方法③：Fh＝1,Fi＝0,Fq＝1，I、Q、H从最高位开始往低位方向删除2位符号位，再从最低位开始往高位方向删除X-2位；
方法④：Fh＝1,Fi＝1,Fq＝0，I、Q、H从最高位开始往低位方向删除3位符号位，再从最低位开始往高位方向删除X-3位；
方法⑤：Fh＝1,Fi＝1,Fq＝1，I、Q、H从最高位开始往低位方向删除4位符号位，再从最低位开始往高位方向删除X-4位；
步骤3、将步骤2删除处理后的I、Q、H的最高符号位分别替换为Fi、Fq、Fh；替换后结果分别为I’、Q’、H’；
步骤4、将I’、Q’、H’送解交织模块进行解交织处理；
步骤5、精度还原：解交织后的I’、Q’、H’根据最高位携带的精度压缩模式信息Fi、Fq、Fh的取值按如下方法进行精度恢复处理，处理后得到I”、Q”、H”：
方法(1)：Fh＝0：I’、Q’、H’分别增加X个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为次高位的值Si；将Fq替换为次高位的值Sq；所述的lsbI’为I’的最低位，lsbQ’为Q’的最低位，lsbH’为H’的最低位；
方法(2)：Fh＝1,Fi＝0,Fq＝0：I’、Q’、H’分别增加X-1个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为Si；将Fq替换为Sq；将上述替换后的I’、Q’、H’的最高位即符号位再扩展1位；
方法(3)：Fh＝1,Fi＝0,Fq＝1：I’、Q’、H’分别增加X-2个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为Si；将Fq替换为Sq；将上述替换后的I’、Q’、H’的最高位即符号位再扩展2位；
方法(4)：Fh＝1,Fi＝1,Fq＝0：I’、Q’、H’分别增加X-3个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为Si；将Fq替换为Sq；将上述替换后的I’、Q’、H’的最高位即符号位再扩展3位；
方法(5)：Fh＝1,Fi＝1,Fq＝1：I’、Q’、H’分别增加X-4个最低位lsbI’、lsbQ’、lsbH’；将Fh替换为0；将Fi替换为Si；将Fq替换为Sq；将上述替换后的I’、Q’、H’的最高位即符号位再扩展4位；
步骤6、将精度还原后得到的I”、Q”、H”送往信道纠错解码模块进行纠错处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |