数字基带芯片、GSM信道编码/解码的设计方法及实现方法

摘要

本发明涉及一种数字基带芯片、GSM信道编码/解码设计方法及编码方法，设计方法包括根据协议规范计算输入数据信息和输出数据信息的逻辑关联对应关系、生成芯片逻辑设计代码、将芯片逻辑设计代码转换为网表信息并烧录入数字基带芯片。该芯片中烧录有网表信息，网表信息对应于根据协议规范计算的输入数据信息和输出数据信息的逻辑关联对应关系。编码方法包括根据逻辑关联对应关系从输入数据s比特依次得到CRC8码、CRC3码、第一级u比特和第二级d比特。采用该种数字基带芯片、GSM信道编码/解码设计方法及编码方法，节省了系统资源，提高了编码效率，验证方便，实现过程快捷简单，工作性能稳定可靠，其可以应用在GSM信道编码和解码中，适用范围较为广泛。

说明书

技术领域

本发明涉及无线数据通信领域，特别涉及GSM信道编解码技术领域，具体是指一种数字基带芯片中实现GSM信道编码/解码的设计方法、相应的数字基带芯片及GSM信道编码实现方法。

背景技术

GSM(Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统)是目前世界各国广泛应用的第二代数字移动通信系统的技术规范。GSM是当今世界应用最广泛的无线通信协议，在目前我国的移动通讯领域也占绝对的统治地位。

其中，GSM基带芯片是实现GSM系统的核心，其主要完成信道编/解码，A/D及D/A转换，信道估计及均衡，信号调制/解调等工作。

GSM信道编/解码方案由3GPP(3rd Generation Partnership Project)制定，其规范文档为3GPP TS 05.03，在该文档中规定了不同逻辑信道的编码方式。以常用的语音信道TCH/EFS(Enhanced Full Speed Traffic Channel，增强型全速率业务信道)为例来说明GSM的信道编码过程。

TCH/EFS输入为244比特(bit)的信息码s1～s240，其在交织前需进行以下操作：

(1)按以下表一的顺序取出65比特作CRC计算，得到8比特的循环冗余校验码(CRC)结果，记为CRC8：

表一：CRC8计算输入比特

  S39  S40  S41  S42  S43  S44  S48  S87  S45  S2  S3  S8  S10  S18  S19  S24  S46  S47  S142  S143  S144  S145  S146  S147  S92  S93  S195  S196  S98  S137  S148  S94  S197  S149  S150  S95  S198  S4  S5  S11  S12  S16  S9  S6  S7  S13  S17  S20  S96  S199  S1  S14  S15  S21  S25  S26  S28  S151  S201  S190  S240  S88  S138  S191  S241

(2)加上4比特重复比特(repetition bit)及8比特的CRC8，得到w1～w260。

w(k)＝s(k)for k＝1to 71

w(k)＝s(70)for k＝72and  73

w(k)＝s(k-2)for k＝74to 123

w(k)＝s(120)for k＝124and 125

w(k)＝s(k-4)for k＝126to 178

w(k)＝s(173)for k＝179and 180

w(k)＝s(k-6)for k＝181to s230

w(k)＝s(223)for k＝231and 232

w(k)＝s(k-8)for k＝233to s252

(3)根据3GPP-0503中的Table7的表格来进行比特的重新排列，得到d0～d259；

(4)取出d0～d49，计算CRC，得到3比特的CRC3。

(5)对d0～d181按下面公式再次进行比特重排，得到u0～u188：

u(k)＝d(2k)and u(184-k)＝d(2k+1)for  k＝0，1......90；

u(91+k)＝CRC5(k)for k＝0，1，2

u(k)＝0for k＝185，186，187，188

这样，244比特的信息经编码后形成两部分：

189比特的u比特(u0～u188)及78比特的d比特(d182～d259)。

这里u比特被归为语音编码后的第一级(class 1)，包含语音中最重要的信息。

而d比特被归为语音编码后的第二级(class 2)，包含语音中较不重要的信息。

从上面TCH/EFS编码过程可以得出，完成整个编码过程需要

(a)查两次表——步骤(1)及步骤(3)。

(b)计算两次CRC——步骤(1)及步骤(4)。

(c)进行三次比特重排——步骤(2)、步骤(3)及步骤(5)。

以芯片设计的观点来看以上编码步骤.

1、资源消耗

由于要存储两个表格信息，需占65×8+244×8＝309×8＝78×32的ROM。

2、时钟消耗

●在步骤(1)计算CRC8时，需先从ROM里取出地址值，花1个周期(cycle)，接着根据地址值从存储s比特的RAM中取出1bit数据，花1cycle，这样取出65比特，需花65×2＝130cycles。即使采用流水设计，也会花费约70cycles。

●在步骤(2)中加入repetition bits，需花约12cycles.

●在步骤(3)进行比特重排时，也需先从ROM里取出地址值，再根据该地址从存储w比特的RAM取出1bit数据，采用流水设计，需花费约250cycles.

●在步骤(5)进行比特重排时，需花费约20cycles.

故完成TCH/EFS编码需花费约70+12+250+20＝352cycles。

3、验证方便性

由于编码过程要经过如上步骤，且每个步骤都是密切相关的，如设计出现错误，则较难被定位。

经过上面的分析可以得出结论，如果按传统的设计方法来完成TCH/EFS的信道编码，既占用ROM资源，工作效率也很低，且不易验证。同时，上面只给出了TCH/EFS的例子，实际上，信道TCH/FS，TCH/HS，TCH/F48，TCH/H24也同样存在着这种比特重排的问题。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够有效提高信道编解码效率、减少系统资源开销、验证方便、实现过程快捷简单、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的数字基带芯片中实现GSM信道编码/解码的设计方法、相应的数字基带芯片及GSM信道编码实现方法。

为了实现上述的目的，本发明的数字基带芯片中实现GSM信道编码/解码的设计方法、相应的数字基带芯片及GSM信道编码/解码实现方法如下：

该数字基带芯片中实现GSM信道编码/解码的设计方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)根据GSM信道编码/解码的协议规范计算得出输入数据信息和输出数据信息的逻辑关联对应关系信息；

(2)根据所得到的逻辑关联对应关系信息生成相应的芯片逻辑设计代码；

(3)将所述的芯片逻辑设计代码转换为网表信息，并烧录进入数字基带芯片中。

该数字基带芯片中实现GSM信道编码/解码的设计方法中的根据GSM信道编码/解码的协议规范计算得出输入数据信息和输出数据信息的逻辑关联对应关系信息，包括以下步骤：

(11)根据GSM信道编码/解码的协议规范，通过高级计算机语言编程计算出输入数据比特和输出数据比特之间的逻辑关联对应关系；

(12)根据所述的逻辑关联对应关系将于输出数据比特对应的输入数据比特序号写入存储介质中。

该数字基带芯片中实现GSM信道编码/解码的设计方法中的存储介质为文件。

该数字基带芯片中实现GSM信道编码/解码的设计方法中的根据逻辑关联对应关系信息生成相应的芯片逻辑设计代码，包括以下步骤：

(21)通过脚本语言从所述的文件中读出输出数据比特对应的输入数据比特序号信息；

(22)根据输出数据比特对应的输入数据比特序号信息生成相应的芯片逻辑设计代码。

该数字基带芯片中实现GSM信道编码/解码的设计方法中的芯片逻辑设计代码可以为VHDL代码或者Verilog代码。

该数字基带芯片中实现GSM信道编码/解码的设计方法中的GSM信道编码/解码的协议规范为GSM语音信道编码/解码协议规范。

该数字基带芯片中实现GSM信道编码/解码的设计方法中的GSM语音信道编码/解码协议规范为GSM语音信道TCH/EFS编码/解码协议规范，所述的输入数据比特和输出数据比特之间的逻辑关联对应关系具体包括：

(1)输入数据s比特与计算循环冗余校验码CRC8所需的各个比特的逻辑关联对应关系；

(2)输入数据s比特与计算循环冗余校验码CRC3所需的各个比特的逻辑关联对应关系；

(3)输入数据s比特及循环冗余校验码CRC3与输出数据第一级u比特的逻辑关联对应关系；

(4)输入数据s比特及循环冗余校验码CRC8与输出数据第二级d比特的逻辑关联对应关系。

该通过上述的设计方法所得到的实现GSM信道编码/解码的数字基带芯片，其主要特点是，所述的芯片中烧录有网表信息，所述的网表信息对应于根据GSM信道编码/解码的协议规范计算得出的输入数据信息和输出数据信息的逻辑关联对应关系信息。

该实现GSM信道编码/解码的数字基带芯片中的GSM信道编码/解码的协议规范为GSM语音信道编码/解码协议规范，所述的输入数据信息和输出数据信息的逻辑关联对应关系为输入数据比特和输出数据比特之间的逻辑关联对应关系。

该实现GSM信道编码/解码的数字基带芯片中的GSM语音信道编码/解码协议规范为GSM语音信道TCH/EFS编码/解码协议规范，所述的输入数据比特和输出数据比特之间的逻辑关联对应关系具体包括：

(1)输入数据s比特与计算循环冗余校验码CRC8所需的各个比特的逻辑关联对应关系；

(2)输入数据s比特与计算循环冗余校验码CRC3所需的各个比特的逻辑关联对应关系；

(3)输入数据s比特及循环冗余校验码CRC3与输出数据第一级u比特的逻辑关联对应关系；

(4)输入数据s比特及循环冗余校验码CRC8与输出数据第二级d比特的逻辑关联对应关系。

该利用上述的数字基带芯片实现GSM信道编码的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)根据输入数据s比特与计算循环冗余校验码CRC8所需的各个比特的逻辑关联对应关系，从输入数据s比特中取出65位c比特；

(2)将该65位的c比特作为输入数据送到循环冗余校验码CRC8的逻辑运算器中，计算得到CRC8码；

(3)根据输入数据s比特与计算循环冗余校验码CRC3所需的各个比特的逻辑关联对应关系，从输入数据s比特中取出50位的d比特；

(4)将该50位的d比特作为输入数据送到循环冗余校验码CRC3的逻辑运算器中，计算得到CRC3码；

(5)根据输入数据s比特及循环冗余校验码CRC3与输出数据第一级u比特的逻辑关联对应关系，从输入数据s比特及已计算出的CRC3码得到185位的第一级u比特；

(6)根据输入数据s比特及循环冗余校验码CRC8与输出数据第二级d比特的逻辑关联对应关系，从输入数据s比特及已算出的CRC8码中得到78位的第二级d比特。

采用了该发明的数字基带芯片、GSM信道编码/解码的设计方法及实现方法，由于将输入s比特到第一级u比特及从输入s比特到d比特的直接的逻辑关联对应关系求出后烧录进入该数字基带芯片中，从而省掉了中间的编码步骤，从s比特直接得到第一级u比特或第二级d比特，同时在编码过程中先将输入的s比特读到244比特寄存器中，然后根据该逻辑关联对应关系直接得到第一级u比特和第二级d比特，从而完成了编码过程，不仅节省了系统资源，而且大大提高了编码效率，验证方便，实现过程快捷简单，工作性能稳定可靠，同时，其不仅可以应用在GSM信道编码中，且在解码中同样适用，适用范围较为广泛。

附图说明

图1为本发明的数字基带芯片中实现GSM信道编码/解码的设计方法的流程图。

图2为本发明的GSM语音信道TCH/EFS编码中从输入s比特得到计算CRC8码所需的65比特的逻辑关联对应关系。

图3为本发明的GSM语音信道TCH/EFS编码中从输入s比特得到计算CRC3码所需的50比特的逻辑关联对应关系。

图4为本发明的GSM语音信道TCH/EFS编码中从输入s比特得到第一级u比特的逻辑关联对应关系。

图5为本发明的GSM语音信道TCH/EFS编码中从输入s比特得到第二级d比特的逻辑关联对应关系。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1至图5所示，该数字基带芯片中实现GSM信道编码/解码的设计方法，其中包括以下步骤：

(1)根据GSM信道编码/解码的协议规范计算得出输入数据信息和输出数据信息的逻辑关联对应关系信息，包括以下步骤：

(a)根据GSM信道编码/解码的协议规范，通过高级计算机语言编程计算出输入数据比特和输出数据比特之间的逻辑关联对应关系；

(b)根据所述的逻辑关联对应关系将于输出数据比特对应的输入数据比特序号写入存储介质中；该存储介质为文件；

其中，该GSM信道编码/解码的协议规范为GSM语音信道编码/解码协议规范，该GSM语音信道编码/解码协议规范为GSM语音信道TCH/EFS编码/解码协议规范，所述的输入数据比特和输出数据比特之间的逻辑关联对应关系具体包括：

(a)输入数据s比特与计算循环冗余校验码CRC8所需的各个比特的逻辑关联对应关系；

(b)输入数据s比特与计算循环冗余校验码CRC3所需的各个比特的逻辑关联对应关系；

(c)输入数据s比特及循环冗余校验码CRC3与输出数据第一级u比特的逻辑关联对应关系；

(d)输入数据s比特及循环冗余校验码CRC8与输出数据第二级d比特的逻辑关联对应关系；

(2)根据所得到的逻辑关联对应关系信息生成相应的芯片逻辑设计代码，包括以下步骤：

(a)通过脚本语言从所述的文件中读出输出数据比特对应的输入数据比特序号信息；

(b)根据输出数据比特对应的输入数据比特序号信息生成相应的芯片逻辑设计代码；

所述的芯片逻辑设计代码可以为VHDL代码或者Verilog代码；

(3)将所述的芯片逻辑设计代码转换为网表信息，并烧录进入数字基带芯片中。

该通过上述的设计方法所得到的实现GSM信道编码/解码的数字基带芯片，其中，所述的芯片中烧录有网表信息，所述的网表信息对应于根据GSM信道编码/解码的协议规范计算得出的输入数据信息和输出数据信息的逻辑关联对应关系信息。

该实现GSM信道编码/解码的数字基带芯片中的GSM信道编码/解码的协议规范为GSM语音信道编码/解码协议规范，所述的输入数据信息和输出数据信息的逻辑关联对应关系为输入数据比特和输出数据比特之间的逻辑关联对应关系。

该实现GSM信道编码/解码的数字基带芯片中的GSM语音信道编码/解码协议规范为GSM语音信道TCH/EFS编码/解码协议规范，所述的输入数据比特和输出数据比特之间的逻辑关联对应关系具体包括：

(1)输入数据s比特与计算循环冗余校验码CRC8所需的各个比特的逻辑关联对应关系；

(2)输入数据s比特与计算循环冗余校验码CRC3所需的各个比特的逻辑关联对应关系；

(3)输入数据s比特及循环冗余校验码CRC3与输出数据第一级u比特的逻辑关联对应关系；

(4)输入数据s比特及循环冗余校验码CRC8与输出数据第二级d比特的逻辑关联对应关系。

该利用上述的数字基带芯片实现GSM信道编码的方法，其中包括以下步骤：

(1)根据输入数据s比特与计算循环冗余校验码CRC8所需的各个比特的逻辑关联对应关系，从输入数据s比特中取出65位c比特；

(2)将该65位的c比特作为输入数据送到循环冗余校验码CRC8的逻辑运算器中，计算得到CRC8码；

(3)根据输入数据s比特与计算循环冗余校验码CRC3所需的各个比特的逻辑关联对应关系，从输入数据s比特中取出50位的d比特；

(4)将该50位的d比特作为输入数据送到循环冗余校验码CRC3的逻辑运算器中，计算得到CRC3码；

(5)根据输入数据s比特及循环冗余校验码CRC3与输出数据第一级u比特的逻辑关联对应关系，从输入数据s比特及已计算出的CRC3码得到185位的第一级u比特；

(6)根据输入数据s比特及循环冗余校验码CRC8与输出数据第二级d比特的逻辑关联对应关系，从输入数据s比特及已算出的CRC8码中得到78位的第二级d比特。

在实际使用当中，本发明的GSM信道编码/解码的实现方法中，以GSM语音信道TCH/EFS的编码为例，可以采用以下步骤来实现：

(1)利用图2所示的逻辑关联对应关系，从源数据s比特取出65位c比特，即：

c(0)＝s(38)，c(1)＝s(39)......c(64)＝s(241)；

再将65位的c比特作为输入送到CRC8逻辑运算器中，得到CRC8码；

(2)利用图3所示的逻辑关联对应关系，从源数据s比特取出50位的第二级d比特，即：

d(0)＝s(0)，d(1)＝s(1)......d(49)＝s(146)；

再将50位的d比特作为输入送到CRC3逻辑运算器中，得到CRC3码；

(3)利用图4所示的逻辑关联对应关系，从源数据s比特及已算出的CRC3码中得到185位的第一级u比特，即：

u(0)＝s(0)，u(1)＝s(2)，......u(91)＝CRC3(2)，u(92)＝CRC3(1)......u(184)＝s(1)；

(4)利用图5所示的逻辑关联对应关系，从源数据s比特及已算出的CRC8码中得到78位的d比特，即：

d(182)＝s(71)，d(183)＝s(69)......d(258)＝CRC8(1)，d(259)＝CRC8(0)。

而上面所用到的逻辑关联对应关系，则可以用高级语言(如C语言)来求得。如图3中，从s比特得到d比特，可通过C语言计算出s比特与d比特的对应关系如下：

fp＝fopen(″s2d_table.dat″，″w+″)；

if(fp＝＝NULL)printf(″Error：Can′t open s2d_table.dat to write)；

//first convert s_bit tow_bit through insert 8b repetion bits

for(i＝0；i＜252；i++){

     if    (i＜71)                  table[i]＝i；

     else  if  ((i  ＞＝73)&&(i＜123))table[i]＝i-2；

     else if((i＞＝125)&&(i＜178))table[i]＝i-4；

     else if((i＞＝180)&&(i＜230))table[i]＝i-6；

     else if((i＞＝232)&&(i＜252))table[i]＝i-8；

     else if((i＝＝71)||(i＝＝72))table[i]＝69；

     else if((i＝＝123)||(i＝＝124))table[i]＝119；

     else if((i＝＝178)||(i＝＝179))table[i]＝172；

     else if((i＝＝230)||(i＝＝231))table[i]＝222；

  }

  //convert w_bit to d_bit through table7

  for(i＝0；i＜244；i++)s2d_table[i]＝table[table7[i]]；

  for(i＝244；i＜252；i++)s2d_table[i]＝table[i]；

  for(i＝252；i＜260；i++)s2d_table[i]＝0；

    //write s2d table to″s2d_table.dat″

  for(i＝0；i＜260；i++){

if((i！＝0)&&(i％10＝＝0))fprintf(fp，″\n″)；

fprintf(fp，″％3d，″，s2d_table[i])；

}

fclose(fp)；

通过以上的程序，s比特到d比特的关系被写入到s2d_table.dat文件中。利用脚本语言(如Perl语言)读出该文件，生成相应的VHDL或Verilog代码，这样就完成了从s_bit到d_bit的逻辑设计。

与上面介绍的传统编码设计方法相比，本发明的设计方法有如下优势：

(a)不会用ROM来存储相关表格信息(表格信息已体现在逻辑关联对应关系(连线关系)上，而这并不消耗资源)，故节省了逻辑设计资源。

(b)采用“连线”的方法来完成TCH/EFS的编码，只需花费2+2+6+3＝13cycles，与前面所提到的传统设计方法需花费的约350cycles相比，编码效率大大提高。

(c)由于采用了C语言+Perl语言来生成相应逻辑设计(VHDL或verilog)代码的方法，设计得到了简化，且由于相关“连线”逻辑关系是由C语言计算出，而C语言的实现结果是非常容易验证的，这保证了逻辑设计的正确性与快速性。

(d)可将TCH/EFS，TCH/FS，TCH/HS，TCH/H48，TCH/F24的编码与解码整合在一起，进一步节省了逻辑设计资源和减少了逻辑设计的复杂性。

因此，本发明的技术方案与传统的方案相比，优势是非常明显的，而且除了GSM信道编/解码过程，在其它范围的应用也是非常广泛的。

采用了上述的数字基带芯片、GSM信道编码/解码的设计方法及实现方法，由于将输入s比特到第一级u比特及从输入s比特到第二级d比特的直接的逻辑关联对应关系求出后烧录进入该数字基带芯片中，从而省掉了中间的编码步骤，从s比特直接得到第一级u比特或第二级d比特，同时在编码过程中先将输入的s比特读到244比特寄存器中，然后根据该逻辑关联对应关系直接得到第一级u比特和第二级d比特，从而完成了编码过程，不仅节省了系统资源，而且大大提高了编码效率，验证方便，实现过程快捷简单，工作性能稳定可靠，同时，其不仅可以应用在GSM信道编码中，且在解码中同样适用，适用范围较为广泛。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。