一种卷积码生成装置、方法、通信设备及计算设备与流程

1.本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种卷积码生成装置、方法、通信设备及计算设备。


背景技术：

2.3gpp 36.212定义的tbcc卷积码协议，使用协议定义的生成多项式和交织矩阵进行卷积编码，协议定义的卷积码最大码率为1/3，需要对待编码bit流进行三支路编码，三支路需要三种不同的生成多项式，编码完成后进行子块交织，每个子块的交织方案是协议统一定义的。
3.现有技术在实现3gpp 36.212定义的tbcc卷积码协议时，每个支路的卷积码的编码器的生成多项式是固定的，在块交织器中交织的列数也是固定的。这种固定的实现方式无法实现任意形式的卷积码生成。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供了一种卷积码生成装置、方法、通信设备及计算设备，配置每个卷积支路的生成多项式，各卷积支路按照配置的生成多项式进行卷积。本发明实施例可用于生成任意卷积码(n,k,m)，适合各种信道和各种待编码的码流的卷积码生成。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种卷积码生成装置，用于生成卷积码(n,k,m)，n和k表示每k个待编码比特输出n个卷积码比特，m+1表示卷积码的约束宽度，所述装置包括：配置模块、卷积模块、交织模块和合并模块，每个卷积模块和其一一对应的交织模块组成一个卷积支路；配置模块用于根据无线信道的特征和/或待编码的码流特征配置每个卷积支路的生成多项式；卷积模块用于根据每个卷积支路的生成多项式分别对待编码比特流进行卷积，生成各卷积支路的第一卷积比特流；交织模块用于对所在卷积支路的第一卷积比特流按照约定的交织列数进行交织，生成该卷积支路的第二卷积比特流；合并模块用于对各卷积支路的第二卷积比特流通过并串转换进行合并，获得所述卷积码的比特流。
6.由上，通过配置每个卷积支路的生成多项式，各卷积支路按照配置的生成多项式进行卷积，本发明的技术方案可用于任意卷积码(n,k,m)生成，使用各种信道和各种待编码的码流。
7.在第一方面的一种可能实施方式中，所述配置模块还用于配置各卷积支路的交织模块的所述交织列数。
8.由上，通过配置各交织模块的交织列数，以适合不同的快速衰落场景。
9.在第一方面的一种可能实施方式中，每个卷积模块包括滑动窗、窗外节点和异或模块；滑动窗用于待编码的比特流按时间顺序输入，该滑动窗的宽度为(m+1)*k；各窗外节点与滑动窗内待编码比特一一对应，每个窗外节点的节点值根据所在卷积支路的生成多项式设置为0或1；异或模块用于把每个窗外节点的节点值与在当前滑动窗内对应的待编码比特的乘积放在一起求异或，获得所在卷积支路的第一卷积比特，其中，每获得一个第一卷积
比特后待编码比特流向前滚动k个比特输入滑动窗，各时间的第一卷积比特组成第一比特流。
10.由上，在卷积模块中通过存储待编码比特的滑动窗和关联滑动窗存储待编码比特的窗外节点，可以实现任意生成多项式对应的卷积算法。
11.在第一方面的一种可能实施方式中，在用于生成4g的tbcc码时，每个卷积支路的生成多项式从3gpp 36.212协议获得。
12.由上，本发明的装置可以用于生成4g的tbcc码。
13.第二方面，本发明实施例提供了一种卷积码生成方法，用于生成卷积码(n,k,m)，其中，n和k表示每k个待编码比特输出n个卷积码比特，m+1表示卷积码的约束宽度，所述方法包括：根据无线信道的特征和/或待编码的码流特征配置每个卷积支路的生成多项式；根据每个卷积支路的生成多项式对待编码比特流进行卷积，生成各个卷积支路的第一卷积比特流；对各卷积支路的第一卷积比特流按照约定的交织列数进行交织，生成各卷积支路的第二卷积比特流；对各卷积支路的第二卷积比特流通过并串转换进行合并，获得所述卷积码的比特流。
14.由上，通过配置每个卷积支路的生成多项式，各卷积支路按照配置的生成多项式进行卷积，本发明的技术方案可用于任意卷积码(n,k,m)生成，使用各种信道和各种待编码的码流。
15.在第二方面的一种可能实施方式中，还包括：根据无线信道的特征配置每个卷积支路的第一卷积比特流对应的所述交织列数。
16.由上，通过配置各交织模块的交织列数，以适合不同的快速衰落场景。
17.在第二方面的一种可能实施方式中，所述根据每个卷积支路的生成多项式对待编码比特流进行卷积，生成各个卷积支路的第一卷积比特流，包括：设置宽度为(m+1)*k的滑动窗，用于待编码的输入码组成的比特流按时间顺序输入；设置每个卷积支路的与滑动窗内待编码比特一一对应的各窗外节点，一个卷积支路的各窗外节点的节点值根据该卷积支路的生成多项式设置为0或1；把每个卷积支路的每个窗外节点的节点值与在当前滑动窗内对应的待编码比特的乘积放在一起求异或，获得各卷积支路的第一卷积比特流中当前的第一卷积比特，其中，每获得一个第一卷积比特后待编码比特流向前滚动k个比特输入滑动窗，各时间的第一卷积比特组成第一比特流。
18.由上，通过存储待编码比特的滑动窗和关联滑动窗存储待编码比特的窗外节点，可以实现任意生成多项式对应的卷积算法。
19.在第二方面的一种可能实施方式中，用于生成4g的tbcc码时，每个卷积支路的生成多项式从3gpp 36.212协议获得。
20.由上，本发明的方法可以用于生成4g的tbcc码。
21.第三方面，本发明实施例还提供了一通信设备，包括：第一方面任一实施方式所述装置。
22.第四方面，本发明实施例还提供了一种计算设备，包括，
23.总线；
24.通信接口，其与所述总线连接；
25.至少一个处理器，其与所述总线连接；以及
26.至少一个存储器，其与所述总线连接并存储有程序指令，所述程序指令当被所述至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行本发明第二方面任一所述实施方式。
27.第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令当被计算机执行时使得所述计算机执行本发明第二方面任一所述实施方式。
附图说明
28.图1为现有技术的卷积码生成装置的结构示意图；
29.图2为本发明的一种卷积码生成装置实施例一的结构示意图；
30.图3为本发明的一种卷积码生成装置实施例二的结构示意图；
31.图4为一种卷积码生成装置实施例二的卷积模块的结构示意图；
32.图5为本发明的一种卷积码生成方法实施例一的流程示意图；
33.图6为本发明的一种卷积码生成方法实施例二的流程示意图；
34.图7为本发明的一种卷积码生成方法实施例二的每个卷积支路卷积方法的详细流程示意图；
35.图8为本发明各实施例的一种计算设备的结构示意图。
具体实施方式
36.在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
37.在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三等”或模块a、模块b、模块c等，仅用于区别类似的对象，或用于区别不同的实施例，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
38.在以下的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如s110、s120
……
等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。
39.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。
40.卷积码的特征一般用(n,k,m)描述，n和k表示每k个待编码比特输出n个卷积码比特，m+1表示卷积码的约束宽度。
41.图1示出了现有的卷积码生成装置，包括若干个卷积模块、若干个交织模块和一个合并模块，各卷积模块根据一个生成多项式进行卷积，该生成多项式固定在各卷积模块中，无法配置，使用场景受限。
42.本发明实施例提供了一种卷积码生成装置、方法、通信设备及计算设备，配置每个卷积支路的生成多项式，各卷积支路按照配置的生成多项式进行卷积。本发明实施例可用于生成任意卷积码(n,k,m)，适合各种信道和各种待编码的码流的卷积码生成。
43.下面结合附图介绍本发明的各装置实施例。
44.首先根据图2介绍一种卷积码生成装置实施例一。
45.一种卷积码生成装置实施例一，包括配置模块、卷积模块、交织模块和合并模块，配置模块用于配置每个卷积支路的生成多项式；卷积模块用于各卷积支路按照配置的生成多项式对待编码的比特流进行卷积，生成各卷积支路的第一卷积比特流；交织模块用于各卷积支路的第一卷积比特流进行交织，生成各卷积支路的第二卷积比特流；合并模块用于对各卷积支路的第二卷积比特流进行合并，生成最终的卷积码的比特流。该装置实施例可用于生成任意卷积码(n,k,m)，适合各种信道和各种待编码的码流的卷积码生成。
46.图2示出了一种卷积码生成装置实施例一的结构，用于生成卷积码(n,k,m)，包括：一个配置模块110、n个卷积模块120、n个交织模块130和一个合并模块140，每个卷积模块120和其一一对应的交织模块130组成一个卷积支路，卷积支路数目为n。
47.配置模块110用于根据无线信道的特征和/或待编码的码流特征配置每个卷积支路的生成多项式。
48.其中，卷积码用于增加通信系统的抗干扰能力，不同的无线信道的特征使用不同的生成多项式，同样不同的待编码的码流特征使用不同的生成多项式。
49.任一卷积模块120用于根据所在卷积支路的生成多项式对按待编码比特流进行卷积，生成该卷积支路的第一卷积比特流。
50.其中，每个第一卷积比特为通过对k*(m+1)个待编码比特卷积获得，获得当前时间的第一卷积比特后待编码比特流向前滚动k个比特，以获得下一个时间的第一卷积比特，每个卷积支路的各时间的第一卷积比特组成该卷积支路的第一卷积比特流。再结合n个卷积支路，也就是每k个待编码比特输出n个卷积码比特。
51.其中，每个卷积支路的生成多项式确定各支路的卷积方法，以满足不同系统的需求。
52.任一交织模块130用于对所在卷积支路的第一卷积比特流按照约定的交织列数进行交织，生成该卷积支路的第二卷积比特流。
53.其中，在一些实施例中，约定的交织列数为相对固定的列数；在另一些实施例中，配置模块110还用于配置该约定的交织列数。
54.其中，通过交织提高最终生成的卷积码的抗快速衰落能力，约定的交织列数越多，抗快速衰落能力越强，但计算量也越大。
55.合并模块140用于对各卷积支路的第二卷积比特流通过并串转换进行合并，获得所述卷积码的比特流。
56.其中，每个卷积支路的第二卷积比特只是n个卷积码比特中一个比特，通过合并后得到具有n个码元的卷积码，不同时时间的卷积码构成卷积码流。
57.本装置实施例用于生成4g的tbcc码时，n＝3，k＝1,m＝7，3卷积支路的生成多项式从3gpp 36.212协议获得，且在卷积前把4g的每一个数据块按照该协议规定的咬尾方式进行处理。
58.综上，一种卷积码生成装置实施例一配置每个卷积支路的生成多项式，各卷积支路按照配置的生成多项式进行卷积。该装置实施例可用于任意卷积码(n,k,m)生成，使用各种信道和各种待编码的码流。
59.下面根据图3介绍一种卷积码生成装置实施例二。
60.一种卷积码生成装置实施例二继承一种卷积码生成装置实施例一的结构，并且在卷积模块中通过存储待编码比特的滑动窗和关联滑动窗存储待编码比特的窗外节点实现卷积模块，其中关联方式根据所在卷积支路的生成多项式生成，从而实现任意生成多项式对应的卷积算法，还在配置模块中配置各交织模块的交织列数，以适合不同的快速衰落场景。
61.图3示出了一种卷积码生成装置实施例二的结构，用于生成卷积码(n,k,m)，包括：一个配置模块210、n个卷积模块220、n个交织模块230和一个合并模块240，每个卷积模块220和其一一对应的交织模块230组成一个卷积支路，卷积支路数目为n。
62.配置模块210用于配置各模块卷积支路的生成多项式和交织列数。
63.其中，配置模块210在一种卷积码生成装置施例一的配置模块110基础上，增加根据无线信道的特征配置各卷积支路的交织列数，从而在满足抗快速衰落的能力基础上控制交织运算量。
64.每个卷积模块220用于采用了一种通用性结构，根据所在卷积支路的生成多项式对按待编码比特流进行卷积，生成该卷积支路的第一卷积比特流。
65.其中，该通用性结构参见后文的一种卷积码生成装置实施例二的卷积模块120的结构，其适合使用任意生成多项式对应的卷积算法。
66.每个交织模块230用于按照配置的交织列数对所在卷积支路的第一卷积比特流进行交织，生成该卷积支路的第二卷积比特流。
67.其中，交织模块230在一种卷积码生成装置施例一的交织模块130基础上，增加根据配置的交织列数进行交织，从而在满足抗快速衰落的能力基础上控制交织运算量。
68.合并模块240用于对各卷积支路的第二卷积比特流通过并串转换进行合并，获得所述卷积码的比特流。
69.其中，合并模块240的原理和优点请参照在一种卷积码生成装置施例一的合并模块140。
70.图4示出了一种卷积码生成装置实施例二的卷积模块220的结构，包括滑动窗2210、配置节点2220和异或模块2230。
71.滑动窗2210用于待编码的比特流按时间顺序输入，对于生成卷积码(n,k,m)来说，滑动窗的宽度为(m+1)*k，每次卷积后把待编码的比特流向前滚动k个比特输入到滑动窗2210。
72.配置节点2220包括若干个窗外节点，每个节点与滑动窗内待编码比特一一对应，每个窗外节点的节点值根据所在卷积支路的生成多项式设置为0或1。
73.其中，滑动窗的宽度为(m+1)*k，窗外节点也有(m+1)*k。
74.异或模块2230用于把每个窗外节点的节点值与在当前滑动窗内对应的待编码比特的乘积放在一起求异或，获得所在卷积支路的第一卷积比特流中当前的第一卷积比特，各时间的第一卷积比特组成第一比特流。
75.由上，一种卷积码生成装置实施例二的卷积模块采用包括滑动窗、配置节点和异或模块的结构，适合使用任意生成多项式对应的卷积算法。
76.综上，一种卷积码生成装置实施例二继承一种卷积码生成装置实施例一的结构，并且在卷积模块中通过存储待编码比特的滑动窗和关联滑动窗存储待编码比特的窗外节
点实现任意生成多项式对应的卷积算法，还在配置模块中配置各交织模块的交织列数，以适合不同的快速衰落场景。
77.一种卷积码生成方法实施例一，使用一种卷积码生成装置实施例一进行卷积，用于生成卷积码(n,k,m)。
78.图5示出了一种卷积码生成方法的流程，包括步骤s410至s440。
79.s410：根据无线信道的特征配置卷积码的各生成多项式，共配置n个生成多项式，对应n个卷积支路。
80.其中，卷积码用于增加通信系统的抗干扰能力，不同的无线信道的特征使用不同的生成多项式，同样不同的待编码的码流特征使用不同的生成多项式。
81.s420：根据每个卷积支路的生成多项式对按时间顺序的待编码比特流进行卷积，生成各个卷积支路的第一卷积比特流。
82.其中，每个第一卷积比特为通过对k*(m+1)个待编码比特卷积获得，获得当前时间的第一卷积比特后待编码比特流向前滚动k个比特，以获得下一个时间的第一卷积比特，每个卷积支路的各时间的第一卷积比特组成该卷积支路的第一卷积比特流。再结合n个卷积支路，也就是每k个待编码比特输出n个卷积码比特。
83.s430：对各卷积支路的第一卷积比特流按照约定的交织列数进行交织，生成各卷积支路的第二卷积比特流。
84.其中，在一些实施例中，约定的交织列数为相对固定的列数；在另一些实施例中，s410还根据无线信道的特征配置该约定的交织列数。
85.其中，通过交织提高最终生成的卷积码的抗快速衰落能力，约定的交织列数越多，抗快速衰落能力越强，但计算量也越大。
86.s440：对各卷积支路的第二卷积比特流通过并串转换进行合并，获得所述卷积码的比特流。
87.其中，每个卷积支路的第二卷积比特只是n个卷积码比特中一个比特，通过合并后得到具有n个码元的卷积码，不同时时间的卷积码构成卷积码流。
88.本装置实施例用于生成4g的tbcc码时，n＝3，k＝1,m＝7，3卷积支路的生成多项式从3gpp 36.212协议获得，且在卷积前把4g的每一个数据块按照该协议规定的咬尾方式进行处理。
89.综上，一种卷积码生成方法实施例一配置每个卷积支路的生成多项式，各卷积支路按照配置的生成多项式进行卷积。该方法实施例可用于任意卷积码(n,k,m)生成，使用各种信道和各种待编码的码流。
90.一种卷积码生成方法实施例二使用一种卷积码生成装置实施例二进行卷积，用于生成卷积码(n,k,m)。
91.图6示出了一种卷积码生成方法的流程，包括步骤s510至s540。
92.s510：根据无线信道的特征配置各卷积支路的生成多项式和交织列数，共配置n个生成多项式，对应n个卷积支路。
93.其中，本步骤在一种卷积码生成方法实施例一的步骤s410，增加根据无线信道的特征配置各卷积支路的交织列数，从而在满足抗快速衰落的能力基础上控制交织运算量。
94.s520：根据每个卷积支路的生成多项式对按时间顺序的待编码比特流进行卷积，
processing unit，cpu)。该处理器还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。或者该处理器810采用一个或多个集成电路，用于执行相关程序，以实现本发明实施例所提供的技术方案。
113.该存储器820可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器810提供指令和数据。处理器810的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，处理器810还可以存储设备类型的信息。
114.在计算设备800运行时，所述处理器810执行所述存储器820中的计算机执行指令执行各方法实施例的操作步骤。
115.应理解，根据本发明实施例的计算设备800可以对应于执行根据本发明各实施例的方法中的相应主体，并且计算设备800中的各个模块的上述和其它操作和/或功能分别为了实现本实施例各方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
116.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
117.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，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。
118.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
119.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
120.另外，在本发明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。
121.所述功能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)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，u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存
储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
122.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于执行各方法实施例的操作步骤。
123.本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括，具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
124.计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
125.计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括、但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
126.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
127.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本发明保护范畴。