一種動態的譯碼器迭代次數計算方法

王紅展 劉凱 余金清

（中興通訊股份有限公司 廣東省深圳市 518055）

1 背景分析

在移動通信系統中，會使用譯碼器進行Bit 級處理，如5G 的LDPC 譯碼器，4G 的Turbo 譯碼器或卷積譯碼器。這些譯碼器的性能與迭代次數關系很大，一般來說，迭代次數越多性能越好。

如LDPC 譯碼器，以MCS28 碼率為例，在AWGN 信道和3DMIMO 信道下，不同RB 下不同迭代次數的仿真結果如圖1 和圖2 所示。從圖1、圖2 來看，迭代次數對系統性能影響的仿真結果是正向作用，隨著迭代次數的提升，性能逐次提升，且沒有平底現象。根據多種迭代次數下仿真的結果，不同MCS 的情況下，迭代次數提升的性能提升總結如表1 和表2 所示。

無線系統是一個動態的系統，單位時間內處理的系統容量不定，但譯碼器能力在一定條件下卻是固定的，如果使用固定迭代次數策略，譯碼器的能力會存在不足或浪費的情況，比如在系統容量小的時候，無法發揮譯碼器的最大性能，造成浪費；或者一開始無法合理地配置迭代次數，過小和過大都可能會造成系統容量減小，甚至造成系統崩潰。

2 設計思路

在移動通信一個小區中，用戶業務有業務量小的消息任務，也有業務量大的上傳下載任務，且用戶離基站的距離不等，且用戶處于移動狀態，信號傳輸路損不同，有些用戶數據需要重傳，有些則不需要重傳；且用戶等級不同，有VIP 客戶和普通客戶區分，需要根據不同的情況執行對應的譯碼策略，提升用戶滿意度。

為了提升客戶的滿意度，當然希望每個用戶都能采用最大迭代次數進行譯碼，但在基帶單板BIT 級處理能力一定的情況下，采用固定最高迭代次數會導致譯碼時間超長，導致譯碼結果丟失，反而會造成性能下降，這里提供一種自適應迭代次數的計算方法，最大化利用基帶板譯碼能力，提升小區整體性能。

一般情況下，一個時隙內會調度m 個TB，假設m 個TB 共有n 個CB 塊，且將這n 個CB 塊以一定的規則分為k 類，則：

假設第1 類CB 塊有t0個，記為U0={CB0,CB1,CB2,……,CBt0-1},

將第1 類CB 組中每個CB 塊的單次迭代譯碼所需的cycle 資源數集合記為X0，即此組CB 的單次迭代所需cycle 資源累加和記為XS0，即且假設此組CB 的迭代次數修正系數為α0，以及此組設置的最小迭代次數為Min0，此組設置的最大迭代次數為Max0；

假設第2 類CB 塊有t1個，記為

第2 類CB 塊的單次迭代譯碼所需的cycle 資源數集合記為此組CB 的單次迭代所需cycle資源累加和記為此組CB 的迭代次數修正系數為

第k 類CB 塊的單次迭代譯碼所需的cycle 資源數集合記為此組CB 的單次迭代所需cycle 資源累加和記為此組CB 的迭代次數修正系數為αk-1，以及此組設置的最小迭代次數為Mink-1，此組設置的最小迭代次數為Maxk-1；

同時，假設給此時隙的所有TB 的譯碼總cycle 資源數為S，那α1，以及此組設置的最小迭代次數為Min1，此組設置的最大迭代次數為Max1；

表1：AWGN 信道下迭代次數性能提升表

表2：3DMIMO 信道下迭代次數性能提升表

圖1：AWGN 信道MCS28 100RB 下的不同迭代次數性能對比

圖2：3DMIMO 信道MCS28 50RB 下不同迭代次數性能對比

圖3：自適應迭代流程圖

以此類推，假設第k 類CB 塊有tk-1個，么由公式（1）可以先求出所有CB 的初始迭代次數Iinit：

但實際運行過程中，不是所有的CB 塊都需要達到最大迭代次數進行譯碼，那么第一組CB 初始設置的迭代次數可能會有浪費，需要對第一組CB 的譯碼剩余cycle 資源進行回收，確保充分利用，那么假設第1 類CB 塊所用的實際迭代次數集合為則第一組CB 剩余的迭代次數集合為那么可以根據公式（3）計算出第一組CB 剩余的cycle 資源數SR0：

然后根據公式（4）得到第2 組CB 的初始迭代次數，

以此類推，假設第k-1 類CB 塊所用的實際迭代次數集合為則第k-2 組CB 剩余的迭代次數集合為則第k-2 組CB 剩余的cycle 資源數為：，則可以求出第k 組CB 的初始迭代次數

依據以上的步驟，可以得到如圖3 所示的流程圖。

軟件根據流程圖，實現每個時隙每個用戶的每個TB 的每個CB 的較佳的迭代次數，最大化利用譯碼器能力，提升每個TB 的譯碼成功率，最終提升系統的性能。

根據實測情況，在小帶寬的情況下，譯碼迭代次數可自適應達到100 次以上；在極限流量情況下，新傳譯碼迭代次數可達50 次以上，由于譯碼次數的大幅提升，系統重傳率降低，流量穩定，整體性能提升明顯。

3 總結

對于譯碼器而言，單位時間內的譯碼時鐘周期數是非常稀缺的資源，本文描述的方法充分利用了預分配但未使用的譯碼時鐘周期，靈活適配各種用戶場景，提高了系統的整體性能。本方法對迭代類譯碼有較強的參考價值，值得推廣。