CN114448572A - 软比特处理方法、装置、介质和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软比特处理方法、装置、介质和设备，该方法包括：获取频域接收信号的当前软比特，以及获取存储空间存储的至少一个历史合并软比特；根据至少一个历史合并软比特中的最大值和最小值，确定历史移位因子；根据历史移位因子，当前软比特的历史移位因子，确定当前接收机解速率匹配后的当前软比特的当前移位因子；根据当前合并软比特、当前移位因子、历史合并软比特和历史移位因子，得到参考合并软比特；重复执行上述步骤，直至重复P次后得到第P次合并的参考合并软比特；根据第P次合并的参考合并软比特的均方根值，确定目标移位因子；根据目标移位因子进行量化，得到目标软比特。该方法用以提高接收信号重复合并增益、降低解调信噪比。

Description

软比特处理方法、装置、介质和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种软比特处理方法、装置、介质和设备。

背景技术

目前，窄带物联网(Narrow Band Internet of Things，NB-IoT)基带频域接收信号进行咬尾卷积码(Tailbiting convolutional coding，TBCC)或涡轮码(Turbo Code，TURBO)译码前，需要对接收信号进行均衡解调，得到均衡后的软比特，再将软比特通过解速率匹配后作为TBCC或TURBO译码器的输入，最后经过译码和循环冗余校验码(CyclicRedundancy Check，CRC)校验等功能模块完成接收信号检测。

NB-IoT接收机软比特合并处理常用方法是：根据软比特合并次数对存储空间小数位宽进行固定值调整，以达到多次合并后软比特值不会溢出存储范围。由于信道条件随机变化，这种方式存在复杂度较高且量化精度较差的缺点，已经无法自适应随机变化信道条件下对软比特精度的实时要求，从而导致重复合并增益较差，无法满足窄带物联网低速率、低功耗、低成本和深度覆盖的要求。

发明内容

本发明实施例提供一种软比特处理方法、装置、介质和设备，用以提高接收信号重复合并增益、降低解调信噪比。

第一方面，本发明提供一种软比特处理方法，该方法包括：获取频域接收信号的当前软比特，以及获取存储空间存储的至少一个历史合并软比特；根据所述至少一个历史合并软比特中的最大值和最小值，确定历史移位因子；根据所述历史移位因子，当前软比特的历史移位因子，确定当前接收机解速率匹配后的当前软比特的当前移位因子；根据当前合并软比特、当前移位因子、历史合并软比特和历史移位因子，得到参考合并软比特；重复执行上述步骤，直至重复P次后得到第P次合并的参考合并软比特；根据第P次合并的参考合并软比特的均方根值，确定目标移位因子；根据所述目标移位因子对所述存储空间最新存储的合并软比特进行量化，得到目标软比特。

本发明提供的软比特处理方法的有益效果在于：该方法通过合并软比特的最大值、最小值和RMS值确定的移位因子对软比特进行量化时，能够保证量化后的合并软比特信息的有效性和数据精度，从而保证当前接收信号的有效信息，提高译码器的译码能力和系统运行效率。

在一种可能的实施方式中，所述历史移位因子为移位因子shift_factor_B1和移位因子shift_factor_B2中的最大值；移位因子shift_factor_B1满足max(B_j-1(i))*2^{-shift_factor_B1}-T_threshold1≥0条件的最大值，移位因子shift_factor_B2满足T_threshold1+min(B_j-1(i))*2^{-shift_factor_B2}≤0条件的最大值，其中，B_j-1(i)表示第j-1次存储空间的第i个历史合并软比特；T_threshold1表示预设的门限参数1。

在一种可能的实施方式中，所述当前移位因子满足公式二，所述公式二包括：

shift_factorA_j＝shift_factorB_j+shift_factorA_j-1,j＝1,2,...P

其中，P表示软比特合并次数；shift_factorB_j为第j次合并历史合并软比特的移位因子；shift_factorA_j-1为第j-1次合并当前软比特的移位因子；shift_factorA_j为第j次合并当前软比特的移位因子。

在一种可能的实施方式中，所述参考合并软比特满足公式三，所述公式三包括：

其中，L表示待合并软比特数量；P表示软比特合并次数，在多次重复合并情况下，A_j(i)表示第j次合并频域接收信号的第i个当前软比特；B_j-1(i)表示第j-1次存储空间的第i个历史合并软比特；shift_factorA_j表示第j次合并的移位因子；shift_factorB_j表示第j次合并的移位因子。

在一种可能的实施方式中，所述目标移位因子满足公式四，所述公式四包括：

其中，T_threshold2表示预设的门限参数2；B_P(i)表示最后一次重复传输第P次合并的第i个参考合并软比特；L表示待合并软比特数量；shift_factorC_P表示最后一次重复传输第P次合并后的参考合并软比特的移位因子。

在一种可能的实施方式中，所述目标软比特满足公式五，所述公式五包括：

其中，L表示待合并软比特数量；B_P(i)表示最后一次重复传输第P次的参考合并软比特；shift_factorC_P表示最后一次重复传输第P次合并后的参考合并软比特的移位因子。

第二方面，本发明实施例还提供一种软比特装置，该装置包括执行上述第一方面的任意一种可能的设计的方法的模块/单元。这些模块/单元可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。

第三方面，本发明实施例提供一种终端设备，包括处理器和存储器。其中，存储器用于存储一个或多个计算机程序；当存储器存储的一个或多个计算机程序被处理器执行时，使得该终端设备能够实现上述第二方面的任意一种可能的设计的方法。

第四方面，本发明实施例中还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括计算机程序，当计算机程序在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行上述任一方面的任意一种可能的设计的方法。

第五方面，本发明实施例还提供一种包含计算机程序产品，当所述计算机程序产品在终端上运行时，使得所述电子设备执行上述任一方面的任意一种可能的设计的方法。

关于上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种通信系统架构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种软比特处理方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种软比特处理装置示意图；

图4为本发明实施例提供的一种终端设备结构示意图。

具体实施方式

在本发明实施例的描述中，以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本发明的限制。如在本发明的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，在本发明以下各实施例中，“至少一个”、“一个或多个”是指一个或两个以上(包含两个)。术语“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A、B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本发明的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“连接”包括直接连接和间接连接，除非另外说明。“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本发明实施例中，“示例性地”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性地”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性地”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本发明实施例中所提供的软比特处理方法可以应用于如图1所示的通信系统，该通信系统中包括发送端设备10和接收机20。其中，发送端设备10包括信源101、信道编码器102和调制器103，接收机20包括解调器201、重传合并202、信道译码器203和信宿204。另外，发送端设备10和接收机20之间的信号通过信道30传输。信道30中还可能存在噪声源，噪声源按其来源一般可以分为外部噪声和内部噪声两大类。外部噪声包括自然界存在的各种电磁波干扰；内部噪声指电子器件本身产生的各种噪声。

具体来说，发送端设备10和接收机20中的各个部分具有如下功用。

信源101，用于产生待传输信息的二进制比特流。

信道编码器102，用于数字信号在信道的传输过程中，由于实际信道的数字传输特性不理想以及存在噪声，在接收机可能产生误码。为了控制差错，现代数字通信系统的信道编码器通常将自动请求重发(Automatic Request，ARQ)检错技术和前向纠错(ForwardError Correction，FEC)编码技术相结合，接收机经过重传合并和信道译码，提高通信系统信息传输的可靠性。现代数字通信系统最常用FEC编码技术有：卷积码、TURBO码、低密度奇偶校验(Low Density Parity Check，LDPC)码、极化码等。

调制器103，用于将信道编码后的二进制比特流映射到(或者说承载于)载波上，其目的是为了提高频谱效率。通信系统通常采用IQ调制技术，常用的调制方式包括：二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)、正交相移键控(Quadrature Phase ShiftKeying，QPSK)、正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)等。

解调器201，用于根据发送端调制器的调制方式，利用一定的准则，检测出发送端所发送的二进制比特。通信系统通常采用软解调，从而得到发送比特对应的软比特，即发送比特的对数似然比(Log Likelihood Ratio，LLR)。

重传合并202，用于将首传和重传的二进制比特对应的软比特合并。上文中已经提到，通信系统通常将ARQ和FEC技术相结合来提高通信系统的可靠性，所以对于ARQ技术，接收机可以将首传和重传的二进制比特对应的软比特合并，能够提高软比特的质量，进而提高译码性能。

信道译码器203，用于根据发送端的信道编码器102所采用的FEC编码技术，采用一定的译码准则，利用重传合并后的软比特信息，进行译码，得到发送端设备10发送的二进制比特信息。常见的译码算法包括：最大似然(Maximum Likelihood，ML)译码、最大后验概率(Maximum A Priori Probability，MAP)译码等。

信宿204，用于接收传输信息的二进制比特流。

图1中，接收机进行咬尾卷积码(Tail biting convolutional coding，TBCC)或TURBO(Turbo Code)译码前，需要对接收信号进行均衡解调，得到均衡后的软比特，再将软比特通过解速率匹配后作为TBCC或TURBO译码器的输入，最后经过译码和循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check，CRC)校验等功能模块完成接收信号检测。但是在深度覆盖场景，重复次数较大且对时延要求高，因此，复杂度较高且量化精度较差的软比特合并方案已无法满足译码高效和低信噪比解调的需求。因此，本申请实施例提供了一种新的软比特处理方法，该方法可以应用在解调器201、重传合并202和信道译码器203三个功能模块中，能够保证量化后的合并软比特信息的有效性和数据精度，从而保证当前接收信号的有效信息，提高译码器的译码能力和系统运行效率。

图2为本申请实施例提供的一种软比特处理方法流程示意图，如图2所示，该方法具体可以包括如下步骤：

S201，从存储空间获取历史存储的至少一个历史合并软比特。

该步骤中，至少一个历史合并软比特可以包括在接收重传数据之前，距离当前最近的一次软比特合并后生成的历史合并软比特，历史合并软比特还可以包括接收机首次解速率匹配后的软比特。

S202，根据存储空间所存储的至少一个历史合并软比特中的最大值和最小值，确定历史移位因子。

具体来说，一种可能的实现方式中，所述历史移位因子为移位因子shift_factor_B1和移位因子shift_factor_B2中的最大值；移位因子shift_factor_B1满足max(B_j-1(i))*2^{-shift_factor_B1}-T_threshold1≥0条件的最大值，移位因子shift_factor_B2满足T_threshold1+min(B_j-1(i))*2^{-shift_factor_B2}≤0条件的最大值，其中，B_j-1(i)表示第j-1次存储空间的第i个历史合并软比特；T_threshold1表示预设的门限参数1。

S203，获取当前接收机解速率匹配后的当前软比特。

其中，当前软比特包括混合自动重传请求或重复传输请求时，接收机接收到的重传数据或重复数据的解速率匹配后的软比特。

S204，根据历史移位因子及当前软比特的历史移位因子，确定当前接收机解速率匹配后的当前软比特的当前移位因子。

具体来说，可以通过公式二确定当前接收机解速率匹配后的当前软比特的当前移位因子，公式二包括：

shift_factorA_j＝shift_factorB_j+shift_factorA_j-1,j＝1,2,…P

其中，shift_factorB_j为第j次合并历史合并软比特的历史移位因子；shift_factorA_j-1为第j-1次合并当前软比特的移位因子，第一次合并shift_factorA_j-1可初始化为0；shift_factorA_j为第j次合并当前软比特的移位因子，P为正整数。

S205，根据当前合并软比特、当前移位因子、历史合并软比特和历史移位因子，得到参考合并软比特。

具体来说，可以通过公式三确定参考合并软比特，公式三包括：

其中，L表示待合并软比特数量；P表示软比特合并次数。

S206，上述S201至S205可以重复多次执行，直至重复P次后得到第P次合并的参考合并软比特。

也就是说，S201至S205循环执行P次，直到获得所有重复次数第P次合并的合并软比特B_P(i)。

S207，根据第P次合并的参考合并软比特的均方根值，确定目标移位因子。

具体来说，可以通过公式四进行目标移位因子计算，获取所有合并结束后存储空间存储的合并软比特B的移位因子，公式四包括：

其中，T_threshold2表示预设的门限参数2，门限参数2与buffer存储位宽有关。

S208，根据所述目标移位因子对所述存储空间最新存储的合并软比特进行量化，得到目标软比特。

也就是说，当所有合并结束后，从存储空间获取最新存储的合并软比特及其移位因子进行公式五计算，获取可用于译码的目标软比特，公式五包括：

可选地，上述方法还可以包括如下步骤，S209，将目标软比特进行译码和循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)。

通过上述方法，通过每次合并软比特的最大值和最小值确定输入软比特和历史合并软比特的移位因子，并根据最终合并软比特的均方根值确定移位因子，并根据该移位因子对最终合并软比特进行量化得到目标软比特，能够保证得到移位后的比特信息的有效性及目标比特的数据精度，从而保留了当前更有效的接收信息，提高接收信号检测的成功率。同时，通过上述方法能够简化合并软比特量化的步骤以及计算的复杂性，提高系统计算速度。该实施例能够保证移位量化后比特信息的有效性及目标比特的数据精度，从而提高接收信号检测成功率。

在本发明的一些实施例中，本发明实施例公开了一种软比特处理装置，如图3所示，该装置用于实现上述接收机所执行的方法实施例中记载的方法，其包括：获取单元301、确定单元302。

其中，获取单元301，用于获取频域接收信号的当前软比特，以及获取存储空间存储的至少一个历史合并软比特。

确定单元302，用于根据所述至少一个历史合并软比特中的最大值和最小值，确定历史移位因子；根据所述历史移位因子，当前软比特的历史移位因子，确定当前接收机解速率匹配后的当前软比特的当前移位因子；根据当前合并软比特、当前移位因子、历史合并软比特和历史移位因子，得到参考合并软比特。

获取单元301和确定单元302还用于重复执行上述步骤，直至重复P次后得到第P次合并的参考合并软比特。

所述确定单元302，还用于根据第P次合并的参考合并软比特的均方根值，确定目标移位因子；根据所述目标移位因子对所述存储空间最新存储的合并软比特进行量化，得到目标软比特。

上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。

图4是本发明实施例的窄带物联网NB-IoT软比特处理装置40的框图。如图4所示，该软比特处理装置40可以包括：处理器401、存储器402、通信I/O接口403和通信总线404，其中，处理器401用于控制该窄带物联网4软比特处理装置40的整体操作，以完成上述方法中的全部或部分步骤。存储器402用于存储各种类型的数据以支持在该软比特处理装置40的操作，这些数据例如可以包括用于在该软比特处理装置40上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。通信I/O接口403为处理器401和其他接口模块之间提供接口。通信总线404将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，例如包括程序指令的存储器402，上述程序指令可由软比特处理装置40的处理器401执行以完成上述任意一种软比特处理的方法。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明实施例各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：快闪存储器、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明实施例的具体实施方式，但本发明实施例的保护范围并不局限于此，任何在本发明实施例揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明实施例的保护范围之内。因此，本发明实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种软比特处理方法，其特征在于，包括：

获取频域接收信号的当前软比特，以及获取存储空间存储的至少一个历史合并软比特；

根据所述至少一个历史合并软比特中的最大值和最小值，确定历史移位因子；

根据所述历史移位因子，当前软比特的历史移位因子，确定当前接收机解速率匹配后的当前软比特的当前移位因子；

根据当前合并软比特、当前移位因子、历史合并软比特和历史移位因子，得到参考合并软比特；

重复执行上述步骤，直至重复P次后得到第P次合并的参考合并软比特；

根据第P次合并的参考合并软比特的均方根值，确定目标移位因子；

根据所述目标移位因子对所述存储空间最新存储的合并软比特进行量化，得到目标软比特。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述历史移位因子为移位因子shift_factor_B1和移位因子shift_factor_B2中的最大值；移位因子shift_factor_B1满足max(B_j-1(i))*2^{-shift_factor_B1}-T_threshold1≥0条件的最大值，移位因子shift_factor_B2满足T_threshold1+min(B_j-1(i))*2^{-shift_factor_B2}≤0条件的最大值，其中，B_j-1(i)表示第j-1次存储空间的第i个历史合并软比特；T_threshold1表示预设的门限参数1。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述当前移位因子满足公式二，所述公式二包括：

shift_factorA_j＝shift_factorB_j+shift_factorA_j-1,j＝1,2,...P

其中，P表示软比特合并次数；shift_factorB_j为第j次合并历史合并软比特的移位因子；shift_factorA_j-1为第j-1次合并当前软比特的移位因子；shift_factorA_j为第j次合并当前软比特的移位因子。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述参考合并软比特满足公式三，所述公式三包括：

其中，L表示待合并软比特数量；P表示软比特合并次数，在多次重复合并情况下，A_j(i)表示第j次合并频域接收信号的第i个当前软比特；B_j-1(i)表示第j-1次存储空间的第i个历史合并软比特；shift_factorA_j表示第j次合并的移位因子；shift_factorB_j表示第j次合并的移位因子。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述目标移位因子满足公式四，所述公式四包括：

其中，T_threshold2表示预设的门限参数2；B_P(i)表示最后一次重复传输第P次合并的第i个参考合并软比特；L表示待合并软比特数量；shift_factorC_P表示最后一次重复传输第P次合并后的参考合并软比特的移位因子。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述目标软比特满足公式五，所述公式五包括：

其中，L表示待合并软比特数量；B_P(i)表示最后一次重复传输第P次的参考合并软比特；shift_factorC_P表示最后一次重复传输第P次合并后的参考合并软比特的移位因子。

7.一种软比特处理装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取频域接收信号的当前软比特，以及获取存储空间存储的至少一个历史合并软比特；

确定单元，用于根据所述至少一个历史合并软比特中的最大值和最小值，确定历史移位因子；根据所述历史移位因子，当前软比特的历史移位因子，确定当前接收机解速率匹配后的当前软比特的当前移位因子；根据当前合并软比特、当前移位因子、历史合并软比特和历史移位因子，得到参考合并软比特；

获取单元和确定单元还用于重复执行上述步骤，直至重复P次后得到第P次合并的参考合并软比特；

所述确定单元，还用于根据第P次合并的参考合并软比特的均方根值，确定目标移位因子；根据所述目标移位因子对所述存储空间最新存储的合并软比特进行量化，得到目标软比特。

8.一种终端设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述终端设备实现权利要求1至6中任一项所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至6中任一项所述的方法。

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