LTE系统Reed-Muller译码算法及DSP实现

LTE系统Reed-Muller译码算法及DSP实现

摘 要： 基于长期演进LTE(Long Term Evolution)无线综合测试系统，对各种Reed-Muller译码算法性能进行仿真比较，为TD-LTE无线综合测试系统选择了一种最优的FHT译码算法，并在TMS320C64x DSP中进行实现。同时提出了相关软件优化方法和技巧。译码程序在CCS3.3中的运行结果验证了该算法及优化方法和技巧的可行性、有效性。关键词： 长期演进； Reed-Muller译码； FHT变换； DSP实现

在长期演进(LTE)系统中，上行控制信息（UCI）包括信道质量指示信息CQI/PMI和混合自动请求重传应答信息HARQ-ACK等，输入编码器的比特数目较少。同时为了保证一定的数据传输可靠性，在很大程度上依赖于有效的信道编码方法。Reed-Muller是一种能够纠正多个差错的线性分组码[1]。这种码的构造比较简单，结构特性也相当丰富，在实际工程中得到广泛的应用，特别是应用于编码比特较少的情况。但是与经典的RM码相比，3GPP LTE协议[2]中采用的是一种基于RM码的超码编码方式，编码矩阵还采用了更复杂的交织技术，同时也增加了更多的掩码序列，这使得接收端的译码实现难度大大的增加，因此需要研究出一种有效的译码算法。 数字信号处理芯片DSP，以其数字器件特有的稳定性、可重复性、可大规模集成、特别是可编程性和易于实现自适应处理等特点，给数字信号处理的发展带来巨大机遇，并且使得信号处理手段更加灵活，功能更加复杂，应用范围也扩展到移动通信的各个领域。近年来DSP芯片功能越来越强大，特别是TI公司推出的DSP芯片TMS320C64x,片内拥有8个并行处理单元，体系结构采用甚长指令字(VLIW)结构，最高时钟频率可以达到300 MHz[3]。在这些强大的功能支持下，使得信号处理研究的重点在很大程度上可以放在软件算法上，所以在TD-LTE综合测试仪表系统中采用了这款芯片。本文重点研究了RM译码算法在TMS320C64x芯片上的软件实现。1 LTE系统中Reed-Muller编码 在TD-LTE上行发送端，即UE端，当输入序列长度在编码器范围内时,需要对上行控制信息UCI(包括HARQ-ACK和CQI)进行RM编码。由于承载UCI的信道包括PUSCH和PUCCH，故在这两个信道处理过程中采用不同的RM编码生成矩阵，在PUSCH上进行(32，11)编码过程，而在PUCCH上进行(20，13)编码过程[2]。3GPP TS36.212协议上的编码矩阵是由交织之后的Walsh码和基本的掩码序列组成。其中（32，11）编码矩阵是由一阶Reed-Muller码和5个基本的掩码序列进行行交织而得到的，而（20，13）编码矩阵是由一阶Reed-Muller码和7个基本的掩码序列进行行交织后对后12行进行打孔而得到的。具体的编码公式为: 式(1)中On表示输入比特；Mi,n表示（32，11）或（20，13）编码表；bi表示编码输出比特，O表示输入编码器比特长度。 编码入口参数:TxPUSCHCQIDataIn,TxQ_cqi,TxPUSCHCQIDataout，其中编码矩阵M在CCS3.3中直接存储_PUSCHRMM和_PUCCHRMM。2 RM译码算法的仿真与选择 Reed-Muller码是一种线性分组码，可以利用冗余比特对接收比特进行检错和纠错。对于线性分组码，尽管码的生成可以高效地实现，但一般线性分组码的译码问题却一直难以解决。为此，

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