一种动态的译码器迭代次数计算方法
2020-03-16王红展刘凯余金清
王红展 刘凯 余金清
（中兴通讯股份有限公司 广东省深圳市 518055）
1 背景分析
在移动通信系统中，会使用译码器进行Bit 级处理，如5G 的LDPC 译码器，4G 的Turbo 译码器或卷积译码器。这些译码器的性能与迭代次数关系很大，一般来说，迭代次数越多性能越好。
如LDPC 译码器，以MCS28 码率为例，在AWGN 信道和3DMIMO 信道下，不同RB 下不同迭代次数的仿真结果如图1 和图2 所示。从图1、图2 来看，迭代次数对系统性能影响的仿真结果是正向作用，随着迭代次数的提升，性能逐次提升，且没有平底现象。根据多种迭代次数下仿真的结果，不同MCS 的情况下，迭代次数提升的性能提升总结如表1 和表2 所示。
无线系统是一个动态的系统，单位时间内处理的系统容量不定，但译码器能力在一定条件下却是固定的，如果使用固定迭代次数策略，译码器的能力会存在不足或浪费的情况，比如在系统容量小的时候，无法发挥译码器的最大性能，造成浪费；或者一开始无法合理地配置迭代次数，过小和过大都可能会造成系统容量减小，甚至造成系统崩溃。
2 设计思路
在移动通信一个小区中，用户业务有业务量小的消息任务，也有业务量大的上传下载任务，且用户离基站的距离不等，且用户处于移动状态，信号传输路损不同，有些用户数据需要重传，有些则不需要重传；且用户等级不同，有VIP 客户和普通客户区分，需要根据不同的情况执行对应的译码策略，提升用户满意度。
为了提升客户的满意度，当然希望每个用户都能采用最大迭代次数进行译码，但在基带单板BIT 级处理能力一定的情况下，采用固定最高迭代次数会导致译码时间超长，导致译码结果丢失，反而会造成性能下降，这里提供一种自适应迭代次数的计算方法，最大化利用基带板译码能力，提升小区整体性能。
一般情况下，一个时隙内会调度m 个TB，假设m 个TB 共有n 个CB 块，且将这n 个CB 块以一定的规则分为k 类，则：
假设第1 类CB 块有t0个，记为U0={CB0,CB1,CB2,……,CBt0-1},
将第1 类CB 组中每个CB 块的单次迭代译码所需的cycle 资源数集合记为X0，即此组CB 的单次迭代所需cycle 资源累加和记为XS0，即且假设此组CB 的迭代次数修正系数为α0，以及此组设置的最小迭代次数为Min0，此组设置的最大迭代次数为Max0；
假设第2 类CB 块有t1个，记为
第2 类CB 块的单次迭代译码所需的cycle 资源数集合记为此组CB 的单次迭代所需cycle资源累加和记为此组CB 的迭代次数修正系数为
第k 类CB 块的单次迭代译码所需的cycle 资源数集合记为此组CB 的单次迭代所需cycle 资源累加和记为此组CB 的迭代次数修正系数为αk-1，以及此组设置的最小迭代次数为Mink-1，此组设置的最小迭代次数为Maxk-1；
同时，假设给此时隙的所有TB 的译码总cycle 资源数为S，那α1，以及此组设置的最小迭代次数为Min1，此组设置的最大迭代次数为Max1；
表1：AWGN 信道下迭代次数性能提升表
表2：3DMIMO 信道下迭代次数性能提升表
图1：AWGN 信道MCS28 100RB 下的不同迭代次数性能对比
图2：3DMIMO 信道MCS28 50RB 下不同迭代次数性能对比
图3：自适应迭代流程图
以此类推，假设第k 类CB 块有tk-1个，么由公式（1）可以先求出所有CB 的初始迭代次数Iinit：
但实际运行过程中，不是所有的CB 块都需要达到最大迭代次数进行译码，那么第一组CB 初始设置的迭代次数可能会有浪费，需要对第一组CB 的译码剩余cycle 资源进行回收，确保充分利用，那么假设第1 类CB 块所用的实际迭代次数集合为则第一组CB 剩余的迭代次数集合为那么可以根据公式（3）计算出第一组CB 剩余的cycle 资源数SR0：
然后根据公式（4）得到第2 组CB 的初始迭代次数，
以此类推，假设第k-1 类CB 块所用的实际迭代次数集合为则第k-2 组CB 剩余的迭代次数集合为则第k-2 组CB 剩余的cycle 资源数为：，则可以求出第k 组CB 的初始迭代次数
依据以上的步骤，可以得到如图3 所示的流程图。
软件根据流程图，实现每个时隙每个用户的每个TB 的每个CB 的较佳的迭代次数，最大化利用译码器能力，提升每个TB 的译码成功率，最终提升系统的性能。
根据实测情况，在小带宽的情况下，译码迭代次数可自适应达到100 次以上；在极限流量情况下，新传译码迭代次数可达50 次以上，由于译码次数的大幅提升，系统重传率降低，流量稳定，整体性能提升明显。
3 总结
对于译码器而言，单位时间内的译码时钟周期数是非常稀缺的资源，本文描述的方法充分利用了预分配但未使用的译码时钟周期，灵活适配各种用户场景，提高了系统的整体性能。本方法对迭代类译码有较强的参考价值，值得推广。
