ICS17.220

CCSN22T/CEC

中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準

T/CECXXXX-20XX

電力寬帶微功率無線通信芯片技術(shù)規(guī)范

Technicalspecificationforthechipofpowerbroadbandmicro-powerwireless

communication

（征求意見稿）

（在提交反饋意見時，請將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上）

20XX—XX—XX發(fā)布20XX—XX—XX實施

中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布

T/CECXXXX-20XX

電力寬帶微功率無線通信芯片技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了電力系統(tǒng)寬帶微功率無線通信的芯片系統(tǒng)要求、物理層技術(shù)要求以及射頻技術(shù)要求。

本文件適用于電力系統(tǒng)寬帶微功率無線通信芯片、模塊研制、測試和驗證。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T17626.2—2018電磁兼容試驗和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗

DL/T698.44—2016電能信息采集與管理系統(tǒng)第4-4部分：通信協(xié)議——微功率無線通信協(xié)議

信部無【2005】423號微功率（短距離）無線電設(shè)備的技術(shù)要求

3術(shù)語、定義和縮略語

GB/T17626.2—2018和DL/T698.44—2016界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1術(shù)語和定義

3.1.1

靜電放電electrostaticdischarge

具有不同靜電電位的物體相互靠近或直接接觸引起的電荷轉(zhuǎn)移。

[來源：GB/T17626.2—2018，3.10]

3.1.2

協(xié)議數(shù)據(jù)單元protocoldataunit

兩層實體之間交換的數(shù)據(jù)單元。

[來源：DL/T698.44—2016，3.1.5]

3.1.3

寬帶微功率無線通信broadbandmicro-powerwirelesscommunication

以輻射到空間的寬帶微功率電磁波為通信媒介，傳輸數(shù)據(jù)信息的一種通信方式。

3.1.4

芯片ID號chipidentificationnumber

寬帶微功率無線通信芯片內(nèi)部存儲的不可更改的唯一標識號。

3.1.5

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輕量級私有密碼算法lightweightprivatecryptographicalgorithm

運算速度快、代碼量小、適用于寬帶微功率無線通信單元運行環(huán)境的非公開密碼算法。

3.1.6

主站mainstation

用戶用電信息采集系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中的頂層設(shè)備。

3.1.7

程序特征碼programcharacteristiccode

通過輕量級私有密碼算法計算出的寬帶微功率無線通信單元內(nèi)部程序的特征碼。

3.1.8

消息鑒別碼messageauthenticationcode

附加在原始數(shù)據(jù)之后，用于接收方校驗原始數(shù)據(jù)完整性的數(shù)據(jù)段落。

3.1.9

載荷數(shù)據(jù)payloaddata

正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容。

[來源：DL/T698.44—2016，3.1.2]

3.1.10

Chirp擴頻chirpspreadspectrum

通過線性調(diào)頻的Chirp脈沖調(diào)制發(fā)送信息來達到擴頻效果的一種通信技術(shù)。

3.1.11

有效輻射功率effectiveradiatedpower（e.r.p）

無線電發(fā)射機供給天線的功率和在給定方向上該天線相對于半波偶極振子的增益的乘積。

3.1.12

信號帶寬signalbandwidth

所傳輸信息必須的最小帶寬和擴頻因子的乘積所得到的帶寬。

3.1.13

信道帶寬channelbandwidth

在它的頻率下限之下或頻率上限之上的帶外所發(fā)射的平均功率各等于某一給定發(fā)射的總平均功率

的0.5%的一種寬帶。

3.2縮略語

下列縮略語適用于本文件。

CPU：中央處理器（CentralProcessingUnit）

SCU：系統(tǒng)控制單元（SystemControlUnit）

PHY：物理層（PhysicalLayer）

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DAC：數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DigitalAnalogConverter）

ADC：模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（AnalogDigitalConverter）

RF：射頻（RadioFrequency）

USB：通用串行總線（UniversalSerialBus）

ESD：靜電放電（ElectroStaticDischarge）

ESD-HBM：靜電放電-人體帶電模型（ElectroStaticDischarge-HumanBodyModel）

ESD-CDM：靜電放電-充電器件模型（ElectroStaticDischarge-ChargedDeviceModel）

LU：閂鎖（Latch-Up）

MSV：最大允許工作電壓（MaximumStressVoltage）

HTOL：高溫工作壽命（HighTemperatureOperatingLife）

LTOL：低溫工作壽命（LowTemperatureOperatingLife）

PHR：物理幀頭（PhysicalHeader）

CRC：循環(huán)冗余校驗（CyclicRedundancyCheck）

PPDU：物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PhysicalLayerProtocolDataUnit）

AGC：自動增益控制（AutomaticGainControl）

MAC：媒質(zhì)接入控制（MediumAccessControl）

BPSK：二進制相移鍵控（BinaryPhaseShiftKeying）

MPSK：多進制數(shù)字相位調(diào)制（MultiplePhaseShiftKeying）

QPSK：正交相移鍵控（QuadraturePhaseShiftKeying）

BOK：二進制正交鍵控(BinaryOrthogonalKeying)

PB：物理塊（PHYBlock）

RSC：遞歸系統(tǒng)卷積碼（RecursiveSystematicConvolutionalcode）

SNR：信噪比（Signal-to-NoiseRatio）

RX：接收或接收機（ReceiveorReceiver）

TX：發(fā)射或發(fā)射機（TransmitorTransmitter）

TDD：時分雙工模式（TimeDivisionDuplex）

SPI：串行外設(shè)接口（SerialPeripheralInterface）

DUT：被測器件（DeviceUnderTest）

RMS：均方根（RootMeanSquare）

RBW：分辨率帶寬（ResolutionBandwidth）

4芯片系統(tǒng)要求

4.1組成

電力寬帶微功率無線通信芯片支持工作頻帶470MHz~510MHz。在發(fā)射端，從數(shù)據(jù)鏈路層接收數(shù)據(jù)，

經(jīng)過編碼、調(diào)制等基帶信號處理后，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換、上變頻、功率放大后形成射頻信號；在接收端，輸

入射頻信號經(jīng)過放大、下變頻、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換后進行基帶信號的解調(diào)解碼處理，最終將載波信號還原

為解碼后數(shù)據(jù)信息，并送到數(shù)據(jù)鏈路層進行后續(xù)協(xié)議解析。

電力寬帶微功率無線通信芯片應(yīng)至少集成基帶、射頻、CPU、SCU、外設(shè)接口、安全等電路單元（其

它模塊及接口不做具體限定），具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

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圖1寬帶微功率無線通信芯片系統(tǒng)組成示意圖

4.2外觀要求

4.2.1標識

電力寬帶微功率無線通信芯片標識要符合下列規(guī)則：

a)頂視芯片標識面，文字方向應(yīng)由左至右排列，方向不得相反；

b)標識內(nèi)容完整，無殘缺；

c)標識印刷清晰，裸眼可識別文字。

4.2.2表面

電力寬帶微功率無線通信芯片表面要符合如下要求：

a)產(chǎn)品磨痕或劃痕要求：長＜1.0mm，寬＜0.2mm；

b)塑封體表面有任何裂紋均為不良；

c)油污或臟污要求：長＜1.0mm，寬＜0.2mm。

4.2.3管腳

電力寬帶微功率無線通信芯片管腳要符合如下要求：

a)管腳不能有焊接或其他二次使用痕跡；

b)管腳應(yīng)無氧化現(xiàn)象；

c)管腳之間不能夾帶有任何雜質(zhì)。

4.3功能要求

電力寬帶微功率無線通信芯片功能要求如下：

a)基帶：主要完成物理層（PHY）數(shù)字信號的接收和發(fā)送功能，通過總線接口單元實現(xiàn)與協(xié)議棧

的通信，通過射頻基帶接口實現(xiàn)與射頻單元DAC/ADC的數(shù)據(jù)交互；

b)射頻（RF）：射頻部分完成射頻收發(fā)、頻率合成及功率放大功能；

c)中央處理器（CPU）：主要完成數(shù)據(jù)處理和指令控制功能；

d)系統(tǒng)控制單元（SCU）：主要是負責芯片的上電時序控制、外部喚醒中斷的監(jiān)控、時鐘復位信

號的產(chǎn)生與控制、以及引腳復用的切換控制等功能；

e)外設(shè)接口：外設(shè)接口包括各種通用輸入輸出接口、串行接口、USB接口、以太網(wǎng)接口等，用于

數(shù)據(jù)傳輸、調(diào)試指令傳輸及連接各種外部設(shè)備，如傳感器、顯示器、存儲設(shè)備等；

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f)安全：芯片應(yīng)具備保障系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性能力，實現(xiàn)安全要求相關(guān)功能（見4.5）。

4.4性能要求

電力寬帶微功率無線通信芯片性能要求如下：

a)工作頻率范圍：470MHz~510MHz；

b)工作電壓：1.8V~3.6V；

c)功放效率：＞20%@17dBm；

d)休眠功耗：＜0.5mW；

e)時鐘頻率：25MHz@10ppm；

f)抗靜電等級：

1)HBM-ESDLevel：±2kV；

2)CDM-ESDLevel：±500V。

g)閂鎖可靠性：

1)正負電流：100mA；

2)電壓：1.5Vmax或MSV（選取較小的值）。

注：Vmax表示邏輯高電平的最大值。

h)工作壽命：

1)HTOL3lots/77units：1000hour/0fail；

2)LTOL1lot/32units：1000hour/0fail。

i)工作溫度：-40℃~+85℃；

j)貯存溫度：-40℃~+125℃。

4.5安全要求

4.5.1安全定義與流程

電力寬帶微功率無線通信芯片應(yīng)具備唯一的、不可更改的芯片ID號。電力寬帶微功率無線通信芯

片應(yīng)能基于芯片ID號和輕量級私有密碼算法完成與主站的安全交互流程，實現(xiàn)通信芯片與主站的雙向

鑒權(quán)、通信芯片程序版本管理、端到端信道安全防護等信息安全防護功能。

4.5.2首次鑒權(quán)及密鑰分發(fā)

電力寬帶微功率無線通信芯片上線后，應(yīng)能基于芯片ID號和輕量級私有密碼算法完成與主站的雙

向鑒權(quán)，并從主站獲取芯片主密鑰，用于后續(xù)的安全交互流程。對于未能通過首次鑒權(quán)流程的通信芯片，

主站可根據(jù)管理策略決定是否允許該通信芯片繼續(xù)通信。

4.5.3首次鑒權(quán)及密鑰分發(fā)

獲取芯片主密鑰后，電力寬帶微功率無線通信芯片應(yīng)能基于芯片ID號、芯片主密鑰和輕量級私有

密碼算法完成與主站的雙向鑒權(quán)，并向主站上報軟、硬件版本及程序特征碼，以供主站實現(xiàn)通信芯片的

程序版本控制。

主站可根據(jù)同一臺區(qū)內(nèi)同一廠商的所有通信芯片的程序版本和程序特征碼的情況進行判斷，判斷結(jié)

果分為版本號及程序正常、程序版本錯誤和程序異常三種：

a)版本號及程序正常。程序版本號和程序特征碼均一致，則認為該臺區(qū)該廠商的通信芯片版本號

及程序正常。

b)程序版本錯誤。某個通信芯片的程序版本號與其他芯片不同，則認為該通信芯片程序版本錯誤。

主站可根據(jù)管理策略決定是否發(fā)起版本回滾。

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c)程序異常。某個通信芯片的程序版本號與其他芯片相同，但程序特征碼不同，則認為該通信芯

片出現(xiàn)程序異常。主站可根據(jù)管理策略決定是否允許該通信芯片繼續(xù)通信。

4.5.4信道安全防護功能

電力寬帶微功率無線通信芯片與主站之間應(yīng)具備端到端的通信數(shù)據(jù)加密機制，能夠保護通信芯片與

主站之間交互數(shù)據(jù)的安全性。對于數(shù)據(jù)機密性和完整性的保護應(yīng)使用不同的密鑰數(shù)據(jù)。

信道安全防護機制包含三種防護模式，分別是數(shù)據(jù)機密性保護模式、數(shù)據(jù)完整性保護模式和數(shù)據(jù)全

面保護模式：

a)數(shù)據(jù)機密性保護模式通過數(shù)據(jù)加解密操作保護傳輸數(shù)據(jù)的機密性，數(shù)據(jù)的接收方需要使用正確

的密鑰解密獲得數(shù)據(jù)內(nèi)容。

b)數(shù)據(jù)完整性保護模式通過附加消息鑒別碼保護傳輸數(shù)據(jù)的完整性，數(shù)據(jù)的接收方可以通過校驗

消息鑒別碼的正確性判斷傳輸內(nèi)容是否被篡改。

c)數(shù)據(jù)全面保護模式結(jié)合上述兩種防護機制，同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)機密性和完整性的保護。

4.5.5密鑰更新

電力寬帶微功率無線通信芯片與主站之間應(yīng)具備密鑰更新機制。

4.5.6安全異常上報

如果在執(zhí)行上述安全交互流程的過程中發(fā)生異常情況，通信芯片應(yīng)發(fā)起安全異常上報流程，向主站

匯報異常事件信息，以供主站采取應(yīng)對措施。

4.5.7安全交互命令的重發(fā)機制

上述安全交互流程涉及到的各項命令應(yīng)具備超時重發(fā)機制，命令的發(fā)送方若在設(shè)定的時間范圍內(nèi)未

收到預期的響應(yīng)命令，則按照重發(fā)機制再次發(fā)送命令。如重發(fā)后仍未收到響應(yīng)，則不再進行重發(fā)并當作

安全異常情況進行相應(yīng)處理。

4.5.8通信安全

電力寬帶微功率無線通信芯片之間要支持雙向認證和密鑰協(xié)商，支持通信報文加密傳輸。使用的安

全算法見表1。

表1安全機密算法類型

安全算法類型國密算法國際算法應(yīng)用場景

非對稱加密SM2ECC-brainpoolP256r1簽名、驗簽

對稱加密SM4-CBCAES128-CBC/AES128-GCM信道數(shù)據(jù)加密

雜湊SM3SHA256簽名、驗簽

國密算法與國際算法應(yīng)獨立使用，兩套算法不允許混用。本芯片技術(shù)規(guī)范要求支持加密算法，建議

硬件加密。

5物理層技術(shù)要求

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5.1物理層一般要求

5.1.1物理層主要內(nèi)容

物理層主要包括以下內(nèi)容：

a)開啟和關(guān)閉射頻收發(fā)信機；

b)對當前工作的信道進行能量檢測；

c)為接收包提供鏈路能量指示；

d)信道頻率選擇；

e)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。

5.1.2物理層整體架構(gòu)

寬帶微功率系統(tǒng)物理層整體架構(gòu)如圖2所示。

圖2寬帶微功率系統(tǒng)物理層整體架構(gòu)框圖

在發(fā)射端，物理層接收來自數(shù)據(jù)鏈路層的輸入，采用兩個分開的鏈路分別處理PHR數(shù)據(jù)和載荷數(shù)據(jù)。

PHR數(shù)據(jù)通過CRC比特添加、Turbo編碼后，進行信道交織及星座映射；載荷數(shù)據(jù)經(jīng)過CRC比特添加、

Turbo編碼、信道交織、加擾以及星座映射后，和PHR數(shù)據(jù)一起進行Chirp擴頻，擴頻后的數(shù)據(jù)加入前導

和同步碼形成PPDU信號送入模擬前端發(fā)送出去。

在接收端，從模擬前端接收到數(shù)據(jù)采用AGC和時間同步分別對同步碼，PHR數(shù)據(jù)和載荷數(shù)據(jù)進行

調(diào)整，并對其進行解調(diào)、譯碼，最終恢復出PHR和載荷的原始數(shù)據(jù)。

5.1.3物理層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

圖3幀結(jié)構(gòu)圖

物理層發(fā)送的PPDU信號幀結(jié)構(gòu)如圖3所示，由前導碼、同步碼、PHR和載荷數(shù)據(jù)組成。其中，

PHR傳輸MAC消息以及物理層需要的控制消息，包括擴頻因子，碼率，調(diào)制模式，載荷物理塊長度，

載荷物理塊個數(shù)及CRC；載荷數(shù)據(jù)主要由物理塊數(shù)據(jù)構(gòu)成。一個PPDU中可以攜帶0到4個物理塊，

但多個物理塊需要使用相同的參數(shù)（即相同的物理塊長度）。

每個部分分別說明如下：

a)前導碼

包含24~28個符號，由一半的up-Chirp信號和一半的down-Chirp信號組成，保護間隔為1~4

個up-Chirp信號。

b)同步碼

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長度為24、40或72，其中Gap長度為8。

c)PHR

PHR主要由擴頻因子，碼率，調(diào)制模式，載荷物理塊長度，載荷物理塊個數(shù)，CRC等部分組

成，總共16BYTE。

如下字段，從右往左第一位稱為二進制的低位，從右往左第二位稱為次低位，以此類推。最左

邊的第一位稱為二進制的高位。

1)擴頻因子(3bit)

數(shù)據(jù)的擴頻因子，設(shè)置見表2。

表2數(shù)據(jù)擴頻因子

擴頻因子字段擴頻因子

0003

0014

0105

0116

100/

101/

110/

111/

2)碼率(2bit)

數(shù)據(jù)的編碼速率，設(shè)置見表3。

表3數(shù)據(jù)編碼速率

編碼速率字段編碼速率

001/2

0116/18

104/5(可選)

11/

3)調(diào)制模式(3bit)

數(shù)據(jù)的調(diào)制模式，設(shè)置見表4。

表4數(shù)據(jù)調(diào)制模式

調(diào)制模式字段調(diào)制

000BPSK

001QPSK

0108PSK

011/

100BOK+BPSK

表4（第2頁/共2頁）

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調(diào)制模式字段調(diào)制

101BOK+QPSK

110BOK+8PSK

111/

4)載荷物理塊長度(3bit)

支持六種長度，分別為：PB16、PB40、PB72、PB136、PB264、PB520。設(shè)置見表5。

表5數(shù)據(jù)載荷長度

載荷物理塊長度字段載荷物理塊長度

000PB16

001PB72

010PB136

011PB264

100PB520

101PB40(可選)

110/

111/

5)載荷物理塊數(shù)(3bit)

可以選擇0~4。

6)CRC(24bit)

參照CRC添加方法（見5.1.4）。

d)載荷數(shù)據(jù)

載荷數(shù)據(jù)包含0~4個物理塊數(shù)據(jù)，物理塊支持采用PB16，PB40,PB72，PB136，PB264，PB520

BYTE（編碼前）。

5.1.4CRC添加

PHR和載荷數(shù)據(jù)需要在尾部加入24比特CRC校驗，之后再進行Turbo編碼。

CRC-24應(yīng)使用以下標準的24階生成多項式計算：

Gx=x24+x23+x6+x5+x+1……………(1)

在發(fā)射機處，除法的初始余數(shù)被預設(shè)為全零，然后通過生成多項式G(x)除以計算字段來修改。最

()

后的余數(shù)首先以最高階位發(fā)送，作為CRC-24字段。

在接收器處，初始余數(shù)被預置為全零，并且計算字段和CRC-24的串行輸入比特在沒有傳輸錯誤的

情況下除以G(x)時，最后得出余數(shù)為0。

5.1.5Turbo編碼

5.1.5.1編碼

Turbo編碼數(shù)據(jù)格式支持PB16，PB40，PB72，PB136，PB264，PB520六種模式，分別支持1/2，

4/5及16/18三種碼率。

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Turbo編碼由2個相同的分量編碼器（ENC1，ENC2）組成，每輸入一對信息比特(u1,u2)，輸出系

統(tǒng)比特(u1,u2)和校驗比特(p,q)。Turbo編碼器架構(gòu)如圖4所示。通過查詢表6實現(xiàn)分量編碼的具體過程

如下：根據(jù)當前狀態(tài)和輸入比特查表獲得下一狀態(tài)及輸出校驗比特。

圖4Turbo編碼器架構(gòu)

分量編碼器ENC1、ENC2使用8狀態(tài)編碼器，輸入數(shù)據(jù)流的第一個比特位映射到u1，第二個比特

位映射到u2，以此類推，在一個ENC中，每一對比特位對應(yīng)輸出一個校驗位。校驗(p,q)的計算根據(jù)圖

5確定。

圖5ENC1/ENC2編碼架構(gòu)

每個成員碼編碼器的具體算法如下：

設(shè)置寄存器初始狀態(tài)為；

a)S0S01,S02,S030,0,0

b)輸入信息比特至分量編碼器（ENC2輸入的是交織后的信息比特），直至最后一位，用于得到

編碼結(jié)束的末狀態(tài)；

SNSN1,SN2,SN3

c)定義矩陣M，

1)當PB_Size為520、72、16時，

001

M101

111

2)當PB_Size為264、40時，

101

M111

110

10

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3)當PB_Size為136時，

011

M100

010

令S0'SNM（SN是行向量，根據(jù)表7，由b）所得的末狀態(tài)SN和載荷長度N可查表確

定咬尾碼初始狀態(tài)S0'）。

d)將輸入信息比特重新寫入分量編碼器，它的初始狀態(tài)由c）算出，再經(jīng)過一次編碼后，它的末

狀態(tài)N'S0'，從而可以得出輸出的Turbo編碼校驗位。

表6分量編碼器狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

行索引當前狀態(tài)輸入比特下一狀態(tài)輸出校驗比特

00[0,0,0]0

[0,0,0]

11[1,0,0]1

20[1,0,0]0

[0,0,1]

31[0,0,0]1

40[1,0,1]1

[0,1,0]

51[0,0,1]0

60[0,0,1]1

[0,1,1]

71[1,0,1]0

80[0,1,0]1

[1,0,0]

91[1,1,0]0

100[1,1,0]1

[1,0,1]

111[0,1,0]0

120[1,1,1]0

[1,1,0]

131[0,1,1]1

140[0,1,1]0

[1,1,1]

151[1,1,1]1

表7Turbo編碼咬尾狀態(tài)圖

載荷長度

末狀態(tài)

1672136264520

000000

1886108

2101081410

3221442

4442124

512124612

注：表中的數(shù)據(jù)表示狀態(tài)的行索引，對應(yīng)于表6的行索引號。

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表7（第2頁/共2頁）

載荷長度

末狀態(tài)

1672136264520

6141410214

7661286

注：表中的數(shù)據(jù)表示狀態(tài)的行索引，對應(yīng)于表6的行索引號。

5.1.5.2碼內(nèi)交織

Turbo交織器用于將原始數(shù)據(jù)交織后作為第二個成員碼的輸入，Turbo交織按照單比特為單位進行，

交織器長度等于原始數(shù)據(jù)塊長度的比特數(shù)量，Turbo交織的參數(shù)如表8定義，不同的PB長度，采用不

同的參數(shù)，有PB16，PB40，PB72，PB136，PB264，PB520六種。

表8交織參數(shù)表

比特交織長度除以S

物理塊（字節(jié)數(shù)）S查找表長度（N）比特交織長度（L）

查找表長度（M）

168864

40820160

721816288

1363416544

26433321056

52040522080

規(guī)定Turbo交織的地址映射I(x)定義如下：

I(x)SxmodNxdivNNLmodL,x0,1,,L1………………(2)

式中：

S(·)——一個查找表，見表9至表14；

N——S查找表長度；

L——比特交織長度；

div——整除；

mod——模運算。

表9PB16S查找表

x01234567

S(x)532093262395118

12

T/CECXXXX-20XX

表10PB40S查找表

x0123

S(x)1566513847

x4567

S(x)861399112

表11PB72S查找表

x01234567

S(x)120025516622113218798

x89101112131415

S(x)15364119308528451250

x1617//////

S(x)17216//////

表12PB136S查找表

x01234567

S(x)38368262180484363302152

x89101112131415

S(x)405529971133350940198

x1617181920212223

S(x)23645442812427349373389

x2425262728293031

S(x)1622932211467252411183

x3233//////

S(x)31086//////

表13PB264S查找表

x01234567

S(x)3091757376671024224622962

x89101112131415

S(x)527845926105236654249784

x1617181920212223

S(x)108551410479823866442654

x2425262728293031

S(x)32133856107307651038352

13

T/CECXXXX-20XX

表13（第2頁/共2頁）

x32///////

S(x)954///////

表14PB520S查找表

x01234567

S(x)118332425143416533115741039

x89101112131415

S(x)10841332151353621319087611231

x1617181920212223

S(x)16594761842809200789517171950

x2425262728293031

S(x)10193761816067041786570843

x3233343536373839

S(x)349203811021260235406481347

5.1.5.3速率匹配

寬帶微功率系統(tǒng)支持三種碼率，分別為：1/2、4/5和16/18。速率匹配（打孔）模塊就是根據(jù)所需

碼率，對Turbo編碼比特進行打孔輸出。信息位不做打孔處理，打孔模塊只是對ENC1和ENC2輸出的

p和q奇偶位做打孔處理，并按原始順序?qū)懭氲狡媾驾敵鼍彺妗τ诓煌拇a率，打孔模式如表15至

表17所示。

表15碼率為1/2時的打孔模式

校驗比特分支打孔模式

p（校驗比特分支1）1111111111111111

q（校驗比特分支2）1111111111111111

表16碼率為4/5時的打孔模式

校驗比特分支打孔模式

p（校驗比特分支1）1000100010001000

q（校驗比特分支2）1000100010001000

14

T/CECXXXX-20XX

表17碼率為16/18時的打孔模式

校驗比特分支打孔模式

p（校驗比特分支1）1000000010000000

q（校驗比特分支2）1000000010000000

打孔的具體算法流程：

a)根據(jù)碼率，設(shè)置打孔模式。

b)根據(jù)打孔模式，對Turbo編碼比特中的校驗比特進行打孔處理，最后將打孔剩下的Turbo編碼

比特排列輸出，先依次輸出信息位，再輸出校驗位。

5.1.5.4信道交織

Turbo編碼后數(shù)據(jù)保持編碼前順序，信息位在前，校驗位在后（校驗位p在前，q在后）。

下面描述信道交織的4個步驟。

a)信息碼的交織

將Turbo編碼輸出的信息碼寫入矩陣存儲空間中，編碼器順序輸出信息比特的第一塊（K/4比

特）到區(qū)塊1中，第二塊（K/4比特）到區(qū)塊2中，第三塊（K/4比特）到區(qū)塊3中，第四塊（K/4

比特）到區(qū)塊4中，等價于把信息比特存入一個K/4行4列的矩陣，第1列代表區(qū)塊1，第2列代

表區(qū)塊2，第3列代表區(qū)塊3，第4列代表區(qū)塊4。

進行交織時，每行的4個比特同時讀出。從矩陣讀出數(shù)據(jù)時，首先從第0行開始，之后每次讀

取首行地址增加一個讀取步長StepSize，這樣第一輪行地址讀出順序為(0，StepSize，2*StepSize，…)，

當讀取[K/4]/StepSize行后，就讀到矩陣尾部，然后下一輪讀取行首地址加1，之后每次讀取行地

址增加步長StepSize，讀取[K/4]/StepSize行后再次到達尾部，第二輪讀取行地址順序為(1，

1+StepSize，1+2*StepSize，…)，然后第三輪行地址再加1為2，依次類推，經(jīng)過StepSize輪之

后，全部行讀取完畢。信息位交織示意圖如圖6所示。

注：K代表信息比特的數(shù)量，K個信息比特會分成4個子塊，每個子塊的大小為K/4比特。

圖6信息位交織示意圖

15

T/CECXXXX-20XX

b)校驗碼交織

從Turbo編碼輸出校驗比特的第一塊(N-K)/4比特到區(qū)塊1中，第二塊(N-K)/4比特到區(qū)塊2中，

第三塊(N-K)/4比特到區(qū)塊3中，第四塊(N-K)/4比特到區(qū)塊4中，可以看作把校驗比特存入一個

(N-K)/4行4列的矩陣，第1列代表區(qū)塊1，第2列代表區(qū)塊2，第3列代表區(qū)塊3，第4列代表區(qū)

塊4。對于1/2和1/3碼率，校驗比特的讀法與信息比特的讀法類似，不同在于：校驗比特第一次

讀是從校驗偏移參數(shù)offset定義的行開始，步長參數(shù)還是StepSize。我們定義T=(N-K)/4，第一輪

讀出的行的順序為(offset，(offset+StepSize)modT，(offset+2*StepSize)modT，…)，然后第二輪

首行加1，再重復StepSize-1輪，最后經(jīng)過StepSize輪，每輪讀出T/StepSize行數(shù)據(jù)，共計讀取T

行數(shù)據(jù)。對于16/18碼率，每輪讀完，不初始化行指針，而是從開始持續(xù)讀取(offset，

(offset+StepSize)modT，(offset+2*StepSize)modT，…)，一直到T行讀取完畢。校驗位交織示意

圖如圖7所示。

注：N-K代表校驗比特的數(shù)量，N-K個校驗比特會分成4個子塊，每個子塊的大小為(N-K)/4比特。

圖7校驗位交織示意圖

信道交織用到的參數(shù)如表18定義。

表18信道交織參數(shù)

物理塊大?。ㄗ止?jié)數(shù)）碼