CN104580045A - 一种用于软译码器的比特移位方法 - Google Patents

Abstract

a，当前帧第一个时隙结束后，计算当前帧的解调数据的估计幅度均值为n为当前帧号，Ave(n-1)为前一帧的解调数据的实际幅度均值，RSSI(n,1)为当前帧第一个时隙的接收信号强度指示，RSSI'(n-1)为前一帧所有时隙的接收信号强度指示的均值；b，根据估计幅度均值计算当前帧的比特移位数目；c，根据比特移位数目对当前帧的解调数据进行比特移位；d，当前帧所有时隙结束后，统计该帧的解调数据的实际幅度均值和该帧所有时隙的接收信号强度指示的均值。本发明利用前后帧的RSSI统计来调整当前帧的估计幅度均值，使得该估计幅度均值更加接近实际幅度均值，从而使译码器有良好的实时输出性能。

Description

一种用于软译码器的比特移位方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种用于软译码器的比特移位方法。

背景技术

无线通信系统在接收无线信号时，首先接收无线射频信号并进行下变频到基带，然后对数据进行AD变换（Analogue to Digital，模拟数字转换）和解调，最后由软译码器对解调后的数据进行译码。通常软译码器的输入数据位宽是固定的，要求输入数据的幅度均值在一定的范围之内，以达到最佳的译码性能。但是由于无线信道的衰落特性，接收的数据的幅度均值在不同的时刻有较大的差异，因此如果要求软译码器输入的幅度均值稳定在一个较小的范围内，就需要在译码之前，首先对数据进行固定位宽的比特移位处理（即对数据进行右移位并在移位后做高位饱和处理），使得处理后的数据的幅度均值始终在稳定在一个较小的范围。

一般计算移位的方法有：1、统计当前帧的解调数据的实际幅度均值后，计算当前帧的移位数目。但这种方法是对接收数据进行非实时统计，在TB（Transimit Block,传输块）跨时隙的时候，只能等到所有的时隙数据解调结束才能开始进行比特移位和译码，实时性较差。2、利用前一帧的解调数据的实际幅度均值的统计结果，估计当前帧的幅度均值，计算当前帧的移位数目。这种方法的实时性较强，但在时变性较强的场景下具有较大的误差。

发明内容

为了适应TB在时变信道的多个时隙种传输的情形，本发明提供了一种基于RSSI（Received Signal Strength Indicator，接收信号强度指示）的比特移位方法，使用该方法进行比特移位的译码结果更准确、实时性更强。该方法包括以下步骤：

a，当前帧第一个时隙结束后，计算当前帧的解调数据的估计幅度均值为n为当前帧号，Ave(n-1)为前一帧的解调数据的实际幅度均值，RSSI(n,1)为当前帧第一个时隙的接收信号强度指示，RSSI'(n-1)为前一帧所有时隙的接收信号强度指示的均值；

b，计算当前帧的比特移位数目为Ave_target为事先设定的软译码器目标输入幅度均值，可以根据仿真结果确定；

c，根据计算出的比特移位数目对当前帧的解调数据进行比特移位；

d，当前帧所有时隙结束后，统计该帧的解调数据的实际幅度均值Ave(n)和该帧所有时隙的接收信号强度指示的均值RSSI'(n)。

上述方法中，初始帧由于没有历史统计数据可以用，可以事先为初始帧的估计幅度均值设定一个经验值，也可以在其所有时隙结束后，将初始帧的解调数据的实际幅度均值作为估计幅度均值。

上述步骤a中，为了克服多径衰落信道条件所带来的影响，还可以对前一帧的解调数据的实际幅度均值Ave(n-1)进行平滑计算得到一个平滑幅度均值Ave_slide(n-1)，利用该值计算当前帧的解调数据的估计幅度均值所述平滑计算可以采用常用的平滑方法，优选的，所述平滑计算可以具体实现为：在步骤d中计算当前帧的解调数据的平滑幅度均值Ave_slide(n)，计算公式如下：

$\mathrm{Ave}\_\mathrm{slide}\left(n\right)=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Ave}\left(1\right),n=1\\ \mathrm{Ave}\_\mathrm{slide}(n-1)*\mathrm{slide}\_\mathrm{factor}*\frac{{\mathrm{RSSI}}^{\′}\left(n\right)}{{\mathrm{RSSI}}^{\′}(n-1)}+\mathrm{Ave}\left(n\right)*(1-\mathrm{slide}\_\mathrm{factor}),n>1\end{array}\right.,$

其中slide_factor为平滑因子，可以根据实际信道条件预先设置。

进一步的，为了克服基站负载变化导致AD变换后信号功率变化所带来的影响，上述步骤d中当前帧的解调数据的平滑幅度均值还可以计算为：

$\mathrm{Ave}\_\mathrm{slide}\left(n\right)=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Ave}\left(1\right),n=1\\ \mathrm{Ave}\_\mathrm{slide}(n-1)*\mathrm{slide}\_\mathrm{factor}*\frac{{\mathrm{RSSI}}^{\′}\left(n\right)}{{\mathrm{RSSI}}^{\′}(n-1)}+\mathrm{Ave}\left(n\right)*(1-\mathrm{slide}\_\mathrm{factor})*l\left(n\right),n>1\end{array}\right.$ ，l(n)为第n帧的加权因子。可以采用常用的加权方法来设置加权因子。优选的，所述加权因子计算为N_bitlen(n-1)为前一帧解调数据的个数，为前一帧经过比特移位后的解调数据的实际幅度均值。

本发明优点在于：（1）实时性强，适用于一个TB在多个时隙传输的情况；（2）利用前后帧的RSSI统计来调整当前帧的估计幅度均值，使得该估计幅度均值更加接近实际幅度均值，从而使译码器有良好的实时输出性能。（3）采用平滑因子使得该发明能够适应多径衰落的情形；（4）采用加权因子使得该发明能够适应基站负载变化导致AD变换后信号功率变化的情形。

附图说明

图1是本发明实施例的通信接收链路示意框图；

图2是本发明实施例的仿真结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细的说明。

本实施例以OFDM系统的接收译码为例，其通信接收链路如图1所示。各模块功能介绍如下：

RF处理模块用于接收无线射频信号，并进行下变频到基带；

基带数字处理模块用于对无线射频信号进行AD变换后输出给软解调模块进行解调，基于时隙统计RSSI并输出给比特移位模块，该模块后面的处理都是定点量化的运算；

软解调模块按照每个时隙进行均衡和软解调，输出解调数据；

软解调输出数据统计模块用于对软解调的结果进行累加并计算实际幅度均值；

比特移位模块用于根据基带数字处理模块提供的RSSI统计、软解调输出数据统计模块提供的解调数据的实际幅度均值、以及软译码器目标输入幅度均值，计算比特移位数目，对软解调后的数据进行固定位宽的比特移位处理。

本实施例中比特移位模块的具体比特移位步骤如下：

（1）初始化以下参数：

Ave(1)=0，Ave_slide(1)=0，Ave_target，l(1)=1；

Ave(n)为第n帧软解调后数据的实际幅度均值，计算方法为：

$S\left(n\right)=\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{bitlen}}\left(n\right)}{\mathrm{\Σ}}}s\left(i\right);\mathrm{Ave}\left(n\right)=\frac{S\left(n\right)}{N_{\mathrm{bitlen}}\left(n\right)};$

其中，s(i)为该帧的解调数据的输出序列s(1),s(2),...，N_bitlen(n)为统计的数据数目。

Ave_slide(n)为第n帧软解调后数据的平滑幅度均值；Ave_target为译码器的目标输入幅度均值，可以通过事先仿真来确定；l(n)为计算平滑幅度均值时所采用的加权因子。

（2）计算每帧的比特移位数目：

对于初始第1帧：

由于没有历史统计数据可以用，所以在初始帧的所有时隙结束后，直接计算初始帧的解调数据的实际幅度均值，然后计算初始帧的比特移位数目为： $N_{\mathrm{bitshift}}\left(1\right)=\mathrm{floor}\left({\log }_2\left(\frac{S\left(1\right)/N_{\mathrm{bitlen}}\left(1\right)}{\mathrm{Ave}\_t\arg \mathrm{et}}\right)\right).$

对于初始帧之后的中间帧：

第一个时隙结束后，根据前一帧的平滑幅度均值计算当前帧的解调数据的估计幅度均值为然后计算比特移位数目为 $N_{\mathrm{bitshift}}\left(n\right)=\mathrm{floor}\left({\log }_2\left(\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{Ave}}\left(n\right)}{\mathrm{Ave}\_t\arg \mathrm{et}}\right)\right).$

（3）根据N_bitshift(n)开始对所有解调数据进行移位，得到移位后的序列

（4）每一帧所有时隙结束后计算该帧的幅度均值Ave(n)和该帧所有时隙的接收信号强度指示的均值RSSI'(n)，然后利用前一帧的平滑幅度均值对当前帧的幅度均值Ave(n)进行平滑，得到当前帧的平滑幅度均值Ave_slide(n)，需要注意的是，由于第一帧没有历史值可以用，所以Ave_slide(1)可以直接取为第一帧数据的实际幅度均值，Ave_slide(n)计算公式如下：

$\mathrm{Ave}\_\mathrm{slide}\left(n\right)=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Ave}\left(1\right),n=1\\ \mathrm{Ave}\_\mathrm{slide}(n-1)*\mathrm{slide}\_\mathrm{factor}*\frac{{\mathrm{RSSI}}^{\′}\left(n\right)}{{\mathrm{RSSI}}^{\′}(n-1)}+\mathrm{Ave}\left(n\right)*(1-\mathrm{slide}\_\mathrm{factor})*l\left(n\right),n>1\end{array}\right.,$

其中，slide_factor为根据信道条件确定的平滑因子，通常为一个使得译码结果最优的数值；l(n)为加权因子，计算为其中为前一帧经过比特移位后的解调数据的实际幅度均值，计算为 $\tilde{A}\mathrm{ve}(n-1)=\underset{i=0}{\overset{N_{\mathrm{bitlen}}(n-1)}{\mathrm{\Σ}}}\left|\tilde{s}\left(i\right)\right|.$

本实施例采用平滑处理和加权处理可以有效避免信道快衰以及系统负载变化快带来的影响。

（5）按照以上的策略进行下一帧的计算和比特移位处理。

软译码器在译码之前采用本实施例的比特移位方法，可以实现良好的实时输出性能。图2为在OFDM（正交频分复用）链路级仿真平台上接收端分别采用理想的浮点接收和本实施例方法的定点接收的仿真结果，发送数据采用卷积编码和QPSK调制，信道类型为AWGN（高斯白噪信道），通过对两者仿真结果的比较可以看出，采用本实施例方法后与理想的性能基本一致。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于软译码器的比特移位方法，其特征在于，所述方法包括：

a，当前帧第一个时隙结束后，计算当前帧的解调数据的估计幅度均值为 $\stackrel{\‾}{\mathrm{Ave}}\left(n\right)=\mathrm{Ave}(n-1)\frac{\mathrm{RSSI}(n,1)}{{\mathrm{RSSI}}^{\′}(n-1)},$

n为当前帧号，Ave(n-1)为前一帧的解调数据的实际幅度均值，RSSI(n,1)为当前帧第一个时隙的接收信号强度指示，RSSI'(n-1)为前一帧所有时隙的接收信号强度指示的均值；

b，计算当前帧的比特移位数目为Ave_target为事先设定的软译码器目标输入幅度均值；

c，根据计算出的比特移位数目对当前帧的解调数据进行比特移位；

d，当前帧所有时隙结束后，统计该帧的解调数据的实际幅度均值Ave(n)和该帧所有时隙的接收信号强度指示的均值RSSI'(n)。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤a：对于初始帧，在所有时隙结束后，将其解调数据的实际幅度均值作为估计幅度均值。

3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于：

步骤a中，计算当前帧的解调数据的估计幅度均值为Ave_slide(n-1)为对前一帧的解调数据的实际幅度均值Ave(n-1)进行平滑计算后得到的平滑幅度均值。

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述平滑计算具体为：在步骤d中计算当前帧的解调数据的平滑幅度均值 $\mathrm{Ave}\_\mathrm{slide}\left(n\right)=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Ave}\left(1\right),n=1\\ \mathrm{Ave}\_\mathrm{slide}(n-1)*\mathrm{slide}\_\mathrm{factor}*\frac{{\mathrm{RSSI}}^{\′}\left(n\right)}{{\mathrm{RSSI}}^{\′}(n-1)}+\mathrm{Ave}\left(n\right)*(1-\mathrm{slide}\_\mathrm{factor}),n>1\end{array}\right.,$ slide_factor为平滑因子。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述平滑因子根据实际信道条件设置。

6.根据权利要求4所述方法，其特征在于，当前帧的解调数据的平滑幅度均值计算为：

$\mathrm{Ave}\_\mathrm{slide}\left(n\right)=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Ave}\left(1\right),n=1\\ \mathrm{Ave}\_\mathrm{slide}(n-1)*\mathrm{slide}\_\mathrm{factor}*\frac{{\mathrm{RSSI}}^{\′}\left(n\right)}{{\mathrm{RSSI}}^{\′}(n-1)}+\mathrm{Ave}\left(n\right)*(1-\mathrm{slide}\_\mathrm{factor})*l\left(n\right),n>1\end{array}\right.$ ，l(n)为第n帧的加权因子。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述加权因子计算为N_bitlen(n-1)为第n-1帧解调数据的个数，为第n-1帧经过比特移位后的解调数据的实际幅度均值。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤b，Ave_target值根据仿真结果确定。