[發明專利]一種基于余弦相似度的Turbo碼譯碼迭代停止方法

無效

• 申請號: 201310022769.9
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103124181A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 譚力;郝斌;蘇鋼;劉云翔;周泉;許婭;梁云龍;葉露霞
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H03M13/27
• 分類號: H03M13/27
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 唐正玉

技術領域

本發明涉及LTE/LTE-A技術，涉及Turbo碼高速譯碼技術，具體涉及一種基于余弦相似度的Turbo碼譯碼迭代停止方法。

背景技術

Turbo碼是一種性能優越的信道編碼技術。Turbo碼通過相互迭代過程在兩個分量譯碼器之間交換外部信息來獲得性能的提高，迭代次數越多，譯碼性能越好，但同時復雜度越高，延時越大。現代通信系統對傳輸速率要求越來越高，如何有效降低Turbo碼的譯碼延時以及如何平衡譯碼性能和延時都是十分重要的研究課題。

3GPP長期演進LTE系統和LTE-A系統中的信道編碼均采用了Turbo碼。LTE-A系統標準中要求下行峰值速率1Gbit/s，上行峰值速率500Mbit/s。為符合LTE-A系統1Gbit/s的高傳輸速率的要求，需要對傳統的turbo編譯碼器進行改進，設計和驗證符合未來無線通信系統中高傳輸速率要求的新型譯碼算法架構。迭代停止策略是提高譯碼速度的關鍵技術之一，能夠在誤碼率性能損失較小的情況下大幅減少Turbo譯碼過程中平均迭代次數，提高譯碼速度。

Turbo碼的誤比特性能隨著迭代的進行不斷減小，但是當一定迭代次數后，turbo碼的性能不再隨著迭代的進行而提高，此時繼續迭代只會白白增加系統時延。而且對于一些數據序列，經過很少的迭代次數就能實現無差錯譯碼；還有一些數據序列，由于存在的錯誤太多，無論進行多少次迭代都不可能完全糾錯。因此，采用傳統的方法是對所有待譯碼序列都設置相同的固定次數是沒有必要的，會造成系統資源和時間的浪費；而按照一定的迭代停止策略動態確定每個數據序列的譯碼迭代次數，能在Turbo碼性能影響不大的條件下有效減少譯碼迭代次數，提高Turbo譯碼器的平均譯碼速度。

用于衡量不同迭代停止方法的標準主要有譯碼速度（譯碼每幀的平均迭代次數）、誤碼性能（誤碼率和幀錯誤率）、停止準則的復雜度等。迭代停止方法要求在誤碼性能損失較小的情況下大幅減少Turbo譯碼過程中平均迭代次數，提高譯碼速度，同時對算法的復雜度加以考慮。

一些常用的迭代停止方法如硬判決輔助（HDA）準則、改進的硬判決輔助準則（IHDA）準則、符號不同比率（SDR）準則復雜度較低。HDA準則在分量譯碼器Ⅱ的連續兩次迭代輸出軟信息的硬判決符號不再發生變化時停止迭代；IHDA準則對HDA準則進行改進，目的是減少對上一次迭代信息的存儲，從而減小存儲要求；SDR準則通過比較同一次迭代分量譯碼器Ⅰ或分量譯碼器Ⅱ的先驗信息和外部信息符號不同的比特數與門限來確定是否繼續迭代。這幾種準則基于迭代過程中軟信息的符號作為度量，平均迭代次數與理想準則差距較大。循環冗余校驗（CRC）準則對硬判決結果進行CRC校驗，結果為0則停止迭代；CRC準則速度較高，但復雜度較高。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于余弦相似度的Turbo碼譯碼迭代停止方法,在誤碼率性能損失較小的情況下，大幅減少Turbo譯碼過程中平均迭代次數，進一步提高譯碼速度。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種基于余弦相似度的Turbo碼譯碼迭代停止方法，包括如下步驟：（1）Turbo譯碼器的分量譯碼器Ⅰ和分量譯碼器Ⅱ之間進行一次迭代譯碼；（2）存儲步驟（1）中分量譯碼器Ⅱ輸出的待譯碼分塊的每個比特的外部信息，把分量譯碼器Ⅱ輸出的待譯碼分塊中第一個比特至最后一位比特的外部信息序列看做一個矢量,稱為外部信息矢量，計算并存儲該外部信息矢量的模長；（3）從第2次迭代開始計算步驟（2）中得到的外部信息矢量與上一次迭代的外部信息矢量的余弦相似度；（4）將步驟（3）計算所得的余弦相似度與預設的當前迭代次數所對應的門限進行比較,若該余弦相似度大于門限或當前迭代次數達到預設的最大迭代次數，則進入步驟（5）；否則，重復步驟（1）、（2）、（3）、（4）；（5）對最后一次迭代中分量譯碼器Ⅱ生成的對數似然比進行解交織和硬判決，并將此硬判決作為Turbo碼譯碼器最終的譯碼結果輸出。

本發明所述步驟（1）具體方法為：（11）第一次迭代前，分量譯碼器Ⅰ的先驗信息初始化為0；（12）系統信息比特、分量譯碼器Ⅰ的校驗比特和先驗信息輸入到分量譯碼器Ⅰ進行MAP譯碼，生成分量譯碼器Ⅰ的外部信息和對數似然比；（13）經過QPP交織后的分量譯碼器Ⅰ的外部信息作為分量譯碼器Ⅱ的先驗信息，與經過交織的系統信息比特和分量譯碼器Ⅱ的校驗比特輸入到分量譯碼器Ⅱ進行MAP譯碼，生成分量譯碼器Ⅱ的外部信息和對數似然比；（14）經過QPP解交織后的分量譯碼器Ⅱ的外部信息，將作為分量譯碼器Ⅰ新的先驗信息使用。