專利名稱：：通信系統(tǒng)的傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是有關(guān)于高速封包存取(high-speedpacketaccess,HSPA)技術(shù)，尤有關(guān)于一種適用于HSPA的接收機(jī)(receiver)的指數(shù)函式(exponentialfunction)的運(yùn)算方法。
背景技術(shù)：
：在HSPA的接收機(jī)設(shè)計(jì)中，必須要通過(guò)計(jì)算一個(gè)復(fù)雜的函式(1):""=lAninx,」x5，以得到傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度(transportblocksize)，才能夠把資料正確的解碼。然而，不同的系統(tǒng)所定義出來(lái)的參數(shù)pk、Lmin、S和k都不相同，例如支援雙頻分工(frequencydivisionduplex,FDD)的3GPP規(guī)格、高速下行鏈路封包存取(highspeeddownloadpacketaccess,HSDPA)平臺(tái)的參數(shù)P=2085/2048、Lmin=296、S=i、k=40254。而計(jì)算函式L(k)的過(guò)程中解出指數(shù)函式pk的處理是最復(fù)雜的，以下簡(jiǎn)單介紹目前常用的三種指數(shù)函式Pk的運(yùn)算方法。第一種方法是連乘積法(exhaustedmultiplicationmethod)，此方法在DSP上執(zhí)行L(k)計(jì)算時(shí)，主要問(wèn)題在于如何處理pk的運(yùn)算，P為實(shí)數(shù)常數(shù)且不為整數(shù)，當(dāng)k為整數(shù)時(shí)只需執(zhí)行P的k次連乘積。此方法最大的優(yōu)點(diǎn)是觀念簡(jiǎn)單，只要執(zhí)行k次P的連乘積即可得到答案。然而其缺點(diǎn)是需要大量的乘法運(yùn)算，通常DSP內(nèi)建1-2個(gè)乘法器，當(dāng)k值很大，例如k為250時(shí)，DSP需要進(jìn)行迭代運(yùn)算(iterativeoperation)，因此需要很長(zhǎng)的延遲時(shí)間(latency)。第二種方法是對(duì)數(shù)域(log-domain)運(yùn)算法，此方法是將指數(shù)函式Pk轉(zhuǎn)換到對(duì)數(shù)域來(lái)運(yùn)算，因此Pk=e(一(P))，其中e(k*ln(P))可以表示成e(I+F)，I為整數(shù)部份，F(xiàn)為小數(shù)部份。計(jì)算e1可以利用簡(jiǎn)單的e的I次連乘積，而eF的計(jì)算方式則揭露于美國(guó)專利第4，979，139號(hào)及IsraelKoren("ComputerArithmeticAlgorithms，，，Natick，MA:AKPeters,c2002)所提出的演算法，如圖l所示。參考圖1，nv表示F所需的位數(shù)，其中，步驟S106進(jìn)行虛擬除法(pseudodivision)運(yùn)算，而步驟S110及S112或步驟S114及S116進(jìn)行虛擬乘法(pseudomultiplication)運(yùn)算。對(duì)數(shù)域運(yùn)算法的優(yōu)點(diǎn)是，只需少量的乘法運(yùn)算，且計(jì)算eF時(shí)不需使用乘法器，而只需要加法器、減法器與邏輯運(yùn)算單元即可。其缺點(diǎn)是(l)當(dāng)k為整數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)成e(一(P))仍然需要執(zhí)行(1+2)次(包含kXln(P)和^XJ)的乘法運(yùn)算，且I值大小與ln(P)有關(guān)，當(dāng)ln(P)>1時(shí)，相關(guān)運(yùn)算將比連乘積法還要復(fù)雜。(2)計(jì)算eF的過(guò)程需要HV次的迭代運(yùn)算，因此當(dāng)nv很大時(shí)需要的延遲時(shí)間(latency)也會(huì)變長(zhǎng)。(3)計(jì)算e(k*ln(P的過(guò)程中需要查表，進(jìn)而需要額外的存儲(chǔ)器，其大小為(mjmin(p)+mFXmF)個(gè)位(n^表示e所需的位(bit)數(shù)，n^(p)表示ln(P)所需的位數(shù))，因此當(dāng)mF很大時(shí)，所需要的存儲(chǔ)器也就相對(duì)的變大。第三種方法是查表法(look-uptable)，但需要利用大量的存儲(chǔ)器來(lái)儲(chǔ)存龐大的表。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的之一是提供一種通信系統(tǒng)的傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度計(jì)算方法，通過(guò)將其中的指數(shù)函式拆解成多個(gè)常數(shù)向量，只需少量的存儲(chǔ)器并執(zhí)行連乘積運(yùn)算，即可快速得到正確結(jié)果。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明通信系統(tǒng)的傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度計(jì)算方法，該通信系統(tǒng)接收一k值，該方法包含以下步驟計(jì)算出一指數(shù)函數(shù)值pk，根據(jù)函式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>，其中，Pn—!P。為n個(gè)預(yù)設(shè)常數(shù)向量，且kn—!k。為k的二進(jìn)位數(shù)值的位值；以及，根據(jù)一參數(shù)L^、一參數(shù)S及該指數(shù)函式pk值，計(jì)算出一傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度L(k)，其中"A0-LA^X,」x5，該些參數(shù)P、l^與S為常數(shù)且k為正整數(shù)。本發(fā)明只需利用少量的存儲(chǔ)器及少量的乘法運(yùn)算，即可快速得到正確結(jié)果，明顯地提高執(zhí)行速度與效率并降低計(jì)算的復(fù)雜度。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的計(jì)算eF的方法流程圖。圖2是本發(fā)明指數(shù)函式Pk的運(yùn)算方法的流程圖。圖3是決定預(yù)設(shè)常數(shù)向量Pi的方法的一個(gè)例子。圖4是現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明指數(shù)函式的運(yùn)算方法的一實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較表。具體實(shí)施例方式配合下列圖示、實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明及權(quán)利要求，將上述及本發(fā)明的其他目的與優(yōu)點(diǎn)詳述于后。在函式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>X5中，P為無(wú)法整除的常數(shù)分?jǐn)?shù)，因此整個(gè)運(yùn)算最復(fù)雜的地方就是如何解決計(jì)算指數(shù)函式Pk，本發(fā)明通過(guò)線性代數(shù)的觀念把指數(shù)函式Pk拆解成n個(gè)常數(shù)向量，其中k是位于一個(gè)范圍kr內(nèi)的一個(gè)變數(shù)，亦是一個(gè)整數(shù)，而n表示在范圍kr內(nèi)，指數(shù)函式pk拆解后須要的常數(shù)向量的個(gè)數(shù)，即n=Tlog2(max(kr))"l，因此指數(shù)函式pk可以表示如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>2)其中，A=//,且/2'(尸2'十O")，fe(O,"-1)。由于在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中并不存在無(wú)限小數(shù)的實(shí)數(shù)，在應(yīng)用時(shí)通常會(huì)通過(guò)有限位表示的有限小數(shù)來(lái)近似此無(wú)限小數(shù)，而表示此有限小數(shù)的位寬度則取決于系統(tǒng)所需的精確度。在函式(2)中^'表示^'的近似值，而o為修正參數(shù)，用以減少及替代pZ'表示J^'所需的位數(shù)。一般而言，常數(shù)向量/^的位寬度(即精確度)與函式(1)中的Lmin值與范圍kr內(nèi)的最大值有關(guān)。本發(fā)明利用函式(2)的運(yùn)算復(fù)雜的指數(shù)運(yùn)算簡(jiǎn)化成n個(gè)常數(shù)向量Pi的連乘積，通常n相對(duì)于k是個(gè)很小的值，進(jìn)而大大減少運(yùn)算的復(fù)雜度。由于不同的系統(tǒng)所定義出來(lái)的參數(shù)P、L^、S和kr都不相同，所以也導(dǎo)致每一個(gè)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的常數(shù)向量Pi的值也會(huì)不同。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者必須根據(jù)HSPA的接收機(jī)所欲支援的系統(tǒng)(假設(shè)為系統(tǒng)A)，預(yù)先計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的一組常數(shù)向量Pi，于出廠前儲(chǔ)存于非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中。當(dāng)HSPA的接收機(jī)在系統(tǒng)A下工作時(shí)，若接收到參數(shù)P、L^、S和k時(shí)，系統(tǒng)最多只需執(zhí)行「l0g"k)1個(gè)連乘積，就能快速得到指數(shù)函式P的值。接著，再將指數(shù)函式P的值乘上L^及S，然后取整數(shù)部分，就能得到傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度值L(k)。當(dāng)然，若HSPA的接收機(jī)能同時(shí)支援多個(gè)系統(tǒng)，則必須預(yù)先儲(chǔ)存多組的常數(shù)向量Pi，之后，再根據(jù)所使用的系統(tǒng)取出相對(duì)應(yīng)的一組常數(shù)向量，進(jìn)而提供連乘積運(yùn)算。圖2是本發(fā)明指數(shù)函式pk的運(yùn)算方法的流程圖。為方便說(shuō)明，以下假設(shè)L^=100、S=1、范圍kr=17、P=2085/2048，并根據(jù)上述參數(shù)值，預(yù)先求出范圍kr(=丄7)內(nèi)，指數(shù)函式pk拆解后所需要的三個(gè)(;n4"log2(;max(;7))"lh3)預(yù)設(shè)常數(shù)向量p2'，/e(0,"—1)):P。=(1.000001001)2，P1=(1.000010010)2，P2=(1.000100110)2。步驟S210:根據(jù)HSPA的接收機(jī)所接收的一k值(假設(shè)k=5)，設(shè)定變數(shù)j=k、變數(shù)i-n(H"log2(max(5))"t^3)。步驟S220:設(shè)定變數(shù)Y=l，其中，本步驟設(shè)定變數(shù)Y的初始值。步驟S230:判斷j&l==1本步驟判斷目前變數(shù)j的最低位(LSB)是否等于l。若是，跳到步驟S240，否則，跳到步驟S250。步驟S240:Y=YXpn—i。本步驟將目前變數(shù)Y的值乘上Pn—i。步驟S250:i=i-l，j=j>>1。換言之，是將變數(shù)i遞減，并將變數(shù)j往右移一個(gè)位。步驟S260:判斷變數(shù)i是否大于0若是，回到步驟S230，否則，跳到步驟S270。步驟S270:Pk=Y。就本實(shí)施例而言，k=(5)w=(101)2，因?yàn)橹挥形?及2等于l，故指數(shù)函式pk=Y=P。Xp2。得到指數(shù)函式pk值之后，根據(jù)函式(l)，只需再乘以Lmin及S即可得到傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度值L(5)=105。上述實(shí)施例中，將變數(shù)j依序往右移一個(gè)位，根據(jù)變數(shù)j的最低位(LSB)值，來(lái)決定是否要乘上相對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)常數(shù)向量Pi。在另一實(shí)施例中，將變數(shù)j依序往左移一個(gè)位，根據(jù)變數(shù)j的最高位(MSB)值，來(lái)決定是否要乘上相對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)常數(shù)向量Pi，而本實(shí)施例與圖2的實(shí)施例差別在于，于步驟S230判斷j&(100)2是否等于(100)2，于步驟S240中計(jì)算Y=YXpn—p于步驟S250中計(jì)算j=j<<l，其余作法相同。圖3是決定預(yù)設(shè)常數(shù)向量Pi的方法的一個(gè)例子。以下，根據(jù)圖3說(shuō)明決定預(yù)設(shè)常數(shù)向量Pi的方法。步驟S310:根據(jù)參數(shù)P、L^、S及kr，得到范圍kr內(nèi)每一個(gè)k值所相對(duì)應(yīng)的一組正確的傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度值L(k)。根據(jù)上述圖2所舉例的參數(shù)值，得到范圍&(=17)內(nèi)每一個(gè)k值所相對(duì)應(yīng)的正確傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度值如下L(l)=101、L(2)=103、L(3)=105、L(4)=107、L(5)=109、L(6)=111、L(7)=113。步驟SMO:根據(jù)參數(shù)P及kr，計(jì)算出n個(gè)指數(shù)函式代表值《(=尸2'Je(0,-1))5值。從圖2的說(shuō)明已知n=3，將P值代入可得到三個(gè)Pi值如下PQ=(1.01806640625..)1(l=(1.00000100101000000000.)2=(1.03645920753..)1(l=(1.00001001010101010110..)2P2=(1.07424768888..)1(l=(1.00010011000000011110..)2步驟S330:根據(jù)一精確度(以位數(shù)作單位)及該n個(gè)指數(shù)函式代表值Pi，得到n個(gè)臨時(shí)常數(shù)向量Pi值(p,.-p2、/e(0,"-l))。假設(shè)精確度一開始設(shè)定為取Pi值至小數(shù)位以下7位(精確度=8)，則得到以下三個(gè)臨時(shí)常數(shù)向量Pi'值P。二(1.0000010)2=(1.0156250)10、Pi=(1.0000100)2=(1.0312500)10、P2=(1.0001001)2=(1.0703125)1(|。步驟S340:根據(jù)參數(shù)L^、S及三個(gè)臨時(shí)常數(shù)向量值，得到精確度為8時(shí)的一組傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度值L'(k)。根據(jù)上述三個(gè)臨時(shí)常數(shù)向量值及參數(shù)L^及S，可得到精確度為8位時(shí)的相對(duì)應(yīng)的一組傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度值L'(1)=101、L'(2)=103、L'(3)=104、L'(4)=107、L'(5)=108、L'(6)=110、L'(7)=112。步驟S350:在范圍kr內(nèi)，比較二組傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度值L(k)與L'(k)是否都相等。若L(k)與L'(k)全數(shù)相等，則跳到步驟S370，否則，跳到步驟S360。當(dāng)精確度為8位時(shí)，從上述二組傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度值L(k)與L'(k)可以觀察到L'(3)^L(3)、L'(5)#L(5)、L，(6)#L(6)、L，(7)#L(7)。步驟S360:調(diào)整精確度，再回到步驟S330。一般而言，增加精確度會(huì)提高正確率，但相對(duì)地會(huì)增加乘法運(yùn)算的復(fù)雜度。因此，最佳的狀況是，當(dāng)在精確度是最低的情況下，使L(k)與L'(k)全部相等。步驟S370:將預(yù)設(shè)常數(shù)向量Pi設(shè)定等于臨時(shí)常數(shù)向量Pi'。對(duì)上述舉例的參數(shù)值而言，精確度必須增加到10位(取Pi值至小數(shù)位以下9位)時(shí)，二組傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度值L(k)與L'(k)才會(huì)全部相等，此時(shí)，以下三個(gè)臨時(shí)常數(shù)向量會(huì)被設(shè)定當(dāng)作預(yù)設(shè)常數(shù)向量P0'=(1.000001001)2、P/=(1.000010010)2、P2'=(1.000100110)2。圖4是現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明指數(shù)函式的運(yùn)算方法的一實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較表。假設(shè)P二(2085/2048)、k=1510、mF=19時(shí)，從圖4可以看到利用四種不同的方法計(jì)算Pk的復(fù)雜度連乘積法直接執(zhí)行連乘積運(yùn)算，雖然只需要20個(gè)位來(lái)儲(chǔ)存P值，但平均需要迭代執(zhí)行255.5次乘法，運(yùn)算的復(fù)雜度太高。至于對(duì)數(shù)域運(yùn)算法，平均需要執(zhí)行5.97次的乘法運(yùn)算與19次虛擬除法和虛擬乘法的運(yùn)算，同時(shí)，還需要額外19X19+41位的存儲(chǔ)器；另外，因?yàn)樘摂M除法和虛擬乘法是迭代的運(yùn)算，因此執(zhí)行時(shí)需要比較長(zhǎng)的延遲時(shí)間。查表法雖然可以直接得到結(jié)果但需要很大的存儲(chǔ)器(22X510位)來(lái)儲(chǔ)存龐大的表。相形之下，使用本發(fā)明的運(yùn)算法，平均只需要執(zhí)行4.5次的乘法運(yùn)算，以及9x23位的存儲(chǔ)器來(lái)儲(chǔ)存9個(gè)預(yù)設(shè)常數(shù)向量Pit)由圖4的比較表可以觀察到，本發(fā)明計(jì)算指數(shù)函式pk時(shí)具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)，(1)較少的乘法運(yùn)算，本發(fā)明最多只需要執(zhí)行nH"log2(max(kX)])次乘法。當(dāng)k的最大值很大時(shí)(例如k=510)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所需執(zhí)行的平均乘法運(yùn)算次數(shù)最少。(2)較少的存儲(chǔ)器，本發(fā)明只需儲(chǔ)存n個(gè)常數(shù)向量，例如，若a為表示預(yù)設(shè)常數(shù)向量所需的位數(shù)或精確度，則所需的存儲(chǔ)器為nXa位)，即可發(fā)揮最佳的運(yùn)算效率。(3)較高的執(zhí)行速度與效率，相較于對(duì)數(shù)域運(yùn)算法，本發(fā)明只要判斷需要執(zhí)行哪些常數(shù)向量的連乘積，而不需要執(zhí)行任何虛擬除法和虛擬乘法。因此，本發(fā)明只需利用少量的存儲(chǔ)器及少量的乘法運(yùn)算，即可快速得到正確結(jié)果，明顯地提高執(zhí)行速度與效率并降低計(jì)算的復(fù)雜度。在較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中所提出的具體實(shí)施例僅用以方便說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，而非將本發(fā)明狹義地限制于上述實(shí)施例，在不超出本發(fā)明的精神及以下權(quán)利要求的情況，所做的種種變化實(shí)施，皆屬于本發(fā)明的范圍。權(quán)利要求一種用于通信系統(tǒng)中的傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度計(jì)算方法，其特征在于，所述通信系統(tǒng)接收一k值，所述方法包含以下步驟計(jì)算出一指數(shù)函數(shù)值Pk，根據(jù)函式其中，ρn-1～ρ0為n個(gè)預(yù)設(shè)常數(shù)向量，且kn-1～k0為k的二進(jìn)位數(shù)值的位值；以及根據(jù)一參數(shù)Lmin、一參數(shù)δ及所述指數(shù)函式Pk值，計(jì)算出一傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度L(k)，其中所述些參數(shù)P、Lmin與δ為常數(shù)且k為正整數(shù)。F2008101905157C0000011.tif,F2008101905157C0000012.tif2.如權(quán)利要求1所述的傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度計(jì)算方法，其特征在于，所述n為表示k值所需的最大位數(shù)。3.如權(quán)利要求2所述的傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度計(jì)算方法，其特征在于，所述n為「1og2(max(k))"l。4.如權(quán)利要求1所述的傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度計(jì)算方法，其特征在于，所述計(jì)算出前述指數(shù)函數(shù)pk值的步驟包含依序比較所述k值的每個(gè)位的值是否等于一預(yù)設(shè)值，若所述k值所比較位的值為前述預(yù)設(shè)值時(shí)，選出對(duì)應(yīng)所述位的一預(yù)設(shè)常數(shù)向量；以及將所有選出的所述預(yù)設(shè)常數(shù)向量的乘積作為所述函數(shù)指數(shù)值Pk。5.如權(quán)利要求4所述的傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度計(jì)算方法，其特征在于，所述依序比較步驟中，比較所述k值的最低位值與所述預(yù)設(shè)值后，再將所述k值往右移一個(gè)位，并重復(fù)本步驟直到比較完所述k值的所有位值。6.如權(quán)利要求4所述的傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度計(jì)算方法，其特征在于，所述依序比較步驟中，比較所述k值的最高位值與所述預(yù)設(shè)值后，再將所述k值往左移一個(gè)位，并重復(fù)本步驟直到比較完所述k值的所有位值。7.如權(quán)利要求l所述的傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度計(jì)算方法，其特征在于，所述n個(gè)預(yù)設(shè)常數(shù)向量的產(chǎn)生包含以下步驟根據(jù)該些參數(shù)P、L^與S及一范圍，得到一組傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度值，其中，所述k值位于所述范圍內(nèi)；根據(jù)所述參數(shù)P及前述n值，計(jì)算n個(gè)指數(shù)函式代表值；根據(jù)一精確度及所述這些指數(shù)函式代表值，得到n個(gè)臨時(shí)常數(shù)向量，其中，所述精確度為所述這些臨時(shí)常數(shù)向量的位寬度；根據(jù)所述這些臨時(shí)常數(shù)向量、所述這些參數(shù)Lmin及S，進(jìn)而得到一組臨時(shí)傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度值；以及針對(duì)所述范圍，判斷所述組傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度值是否都等于所述組臨時(shí)傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度值，若是，將所述這些預(yù)設(shè)常數(shù)向量設(shè)定等于所述這些臨時(shí)常數(shù)向量，否則，調(diào)整所述精確度，并回到前述得到所述這些臨時(shí)常數(shù)向量的步驟。8.如權(quán)利要求7所述的傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度計(jì)算方法，其特征在于，所述這些指數(shù)函式代表值等于&，《=尸2'，1G(O，n-l)。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信系統(tǒng)為支援高速封包存取技術(shù)的一接收機(jī)。全文摘要本發(fā)明提供一種通信系統(tǒng)的傳輸區(qū)塊長(zhǎng)度計(jì)算方法，通過(guò)將其中的指數(shù)函式Pk拆解成多個(gè)常數(shù)向量后，利用少量的存儲(chǔ)器并執(zhí)行少數(shù)的連乘積運(yùn)算，即可快速得到正確結(jié)果，進(jìn)而提高執(zhí)行速度與效率并降低計(jì)算的復(fù)雜度。文檔編號(hào)H04L12/56GK101764735SQ20081019051公開日2010年6月30日申請(qǐng)日期2008年12月25日優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日發(fā)明者周毓堂申請(qǐng)人:凌陽(yáng)電通科技股份有限公司