專利名稱：Turbo碼編碼中的交織方法及相關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中信號(hào)編碼技術(shù)，特別涉及通信系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)進(jìn)行Turbo碼編碼交織的技術(shù)。
背景技術(shù)：
信息論誕生50多年以來，人們一直努力尋找更加接近香農(nóng)(Shannon)限、誤差概率小的編碼方法。在1993年國(guó)際通信年會(huì)(International Conference onCommunication)上，C.Berrou，A.Glavieux和P.Thitimajshiwa提出了一種稱之為Turbo碼的編、譯碼方案，并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，仿真結(jié)果表明，其編碼增益與香農(nóng)信道容量的差距小于1dB。
由于Turbo碼的性能接近香農(nóng)理論限，在低信噪比的應(yīng)用環(huán)境下比其他編碼好，因而第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)多種方案中，考慮將Turbo碼作為無線信道的編碼標(biāo)準(zhǔn)之一。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)候選方案普遍要求提供中速或者高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，一般的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道為64kbps、144kbps、384kbps。在低信噪比的無線信道中，Turbo碼的性能要優(yōu)異得多，與第二代移動(dòng)通信中的級(jí)聯(lián)RS加卷積碼相比，Turbo碼性能可提高1dB以上。同時(shí)，Turbo碼具有優(yōu)異的糾錯(cuò)性能，適用于高速率對(duì)譯碼時(shí)延要求不高的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，并可降低對(duì)發(fā)射功率的要求、增加系統(tǒng)容量。
Turbo編碼器由兩個(gè)系統(tǒng)遞歸卷積(Recursive Systematic Convolution，簡(jiǎn)稱“RSC”)編碼器、交織器和刪除器組成。每個(gè)RSC編碼器有兩路交驗(yàn)位輸出，兩個(gè)輸出經(jīng)刪除復(fù)用后形成Turbo碼。事實(shí)上，當(dāng)碼率大于2/3時(shí)，在任何大小信噪比情況下，由于RSC編碼的自由距離都比非系統(tǒng)卷積(Nonsystematic Convolution，“NSC”)編碼大，比特誤碼率(Bit Error Rate，簡(jiǎn)稱“BER”)比其小，顯出更好的性能，因而Turbo碼中采用了RSC編碼器。
Turbo譯碼器由兩個(gè)軟輸入、軟輸出的譯碼器、交織器、去交織器構(gòu)成，經(jīng)對(duì)輸入信號(hào)交替譯碼、軟輸出多輪譯碼、過零判決后得到譯碼輸出。
在Turbo碼編碼過程中，輸入信息編碼器的信息單元一方面直接輸入第一個(gè)RSC編碼器進(jìn)行編碼，生成一個(gè)校驗(yàn)序列；另一方面經(jīng)過交織器交織后，產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)交織的系統(tǒng)序列，經(jīng)過第二個(gè)RSC編碼器產(chǎn)生另一個(gè)校驗(yàn)序列。編碼器由多個(gè)存儲(chǔ)單元構(gòu)成，其輸入為信息比特。為使編碼器初始狀態(tài)置于全零狀態(tài)，需在信息序列之后增加尾信息比特，而要使兩個(gè)編碼器同步置零，要在不進(jìn)行交織的一路加上延時(shí)。
Turbo碼編碼的交織器通常是對(duì)輸入的原始信息序列進(jìn)行隨機(jī)置換后從前向后讀出。交織器的兩個(gè)主要作用是可以產(chǎn)生長(zhǎng)碼；使兩個(gè)RSC編碼器的輸入不相關(guān)，編碼過程趨于獨(dú)立。交織使編碼產(chǎn)生隨機(jī)度，使碼隨機(jī)化、均勻化，起著對(duì)碼重量整形的作用，直接影響Turbo碼的性能。在譯碼端，由于交織使得信息相互關(guān)聯(lián)，對(duì)于某一個(gè)子譯碼器來說不可糾正的錯(cuò)誤事件，交織后在另一個(gè)譯碼器被打散，成為可糾正差錯(cuò)，由此提高容錯(cuò)性能。
Turbo碼編碼的交織方式主要有規(guī)則交織、不規(guī)則交織和隨機(jī)交織3種。通常規(guī)則交織即行寫列讀，實(shí)現(xiàn)起來簡(jiǎn)單，但編碼效果不好，隨機(jī)程度、均勻程度不夠。隨機(jī)交織指交織格式是隨機(jī)分配的，是理論上性能最好的交織方式，但是由于要將整個(gè)交織信息位置信息等傳送給譯碼器，占用了帶寬，降低了編碼效率，不適合實(shí)際應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用中一般采用不規(guī)則交織，這是一種偽隨機(jī)交織方式，對(duì)每一編碼塊采用固定的交織方式，但塊與塊之間交織器結(jié)構(gòu)不一樣。一方面為了獲得較高的編碼增益，往往增加交織器的長(zhǎng)度；另一方面在無線移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)時(shí)延要求較高，交織器長(zhǎng)度不能太大，因此一般采用交織長(zhǎng)度為400左右的偽隨機(jī)短交織器。
信道編碼技術(shù)可改善數(shù)字信息在傳輸過程中由于噪聲和干擾而造成的誤差，提高系統(tǒng)可靠性和信道容量。因而提供高效的信道編譯碼技術(shù)成為第三代(3rd Generation，簡(jiǎn)稱“3G”)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。3G移動(dòng)通信系統(tǒng)所提供的業(yè)務(wù)種類的多樣性、靈活性，對(duì)差錯(cuò)控制編譯碼提出了更高的要求。3G候選方案寬帶碼分多址(Wideband Code Division MultipleAccess，簡(jiǎn)稱“WCDMA”)和碼分多址2000(Code Division Multiple Access，簡(jiǎn)稱“cdma2000”)都建議采用除Turbo編碼技術(shù)。
下面簡(jiǎn)單介紹3G移動(dòng)通信系統(tǒng)所采用的Turbo碼編碼技術(shù)，該技術(shù)規(guī)范由第三代合作伙伴項(xiàng)目(3rd Generation Partnership Project，簡(jiǎn)稱“3GPP”)TS 25.212詳細(xì)描述。
cdma2000方案中，Turbo碼被用在CDMA系統(tǒng)前向、反向鏈路信道中。RSC編碼器基于8狀態(tài)的并行級(jí)聯(lián)卷積碼(8-state Parallel ConcatenatedConvolutional Code，簡(jiǎn)稱“PCCC”)。交織采用了比特翻轉(zhuǎn)技術(shù)。通過刪余處理，Turbo碼的碼率可以1/4，1/2，1/3。WCDMA方案中，對(duì)于業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量需求較高，并且允許時(shí)延較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，RSC子編碼器使用8PCCC。
圖1示出了3G移動(dòng)通信系統(tǒng)所采用的Turbo碼編碼器組成結(jié)構(gòu)。該編碼器包含兩個(gè)基于8PCCC的RSC編碼器101和102和一個(gè)Turbo碼內(nèi)部交織器103，編碼速率為1/3。其中RSC編碼器101和102的傳遞函數(shù)為G(D)=[1,g1(D)g0(D)],]]>這里g0(D)＝1+D2+D3，g1(D)＝1+D+D3。D表示延時(shí)算子。RSC編碼器用移位寄存器實(shí)現(xiàn)，在開始輸入時(shí)移位寄存器初始值被置為0。輸入比特流為x1，x2，...，xK，同時(shí)輸入RSC編碼器101和Turbo碼內(nèi)部交織器103，K為比特流長(zhǎng)度。經(jīng)過交織后從Turbo碼內(nèi)部交織器103輸出為x′1，x′2，...，x′K，交織后的信息進(jìn)入RSC編碼器102。輸出比特流z1，z2，...，zKand z′1，z′2，...，z′K分別從RSC編碼101和102輸出。
Turbo碼內(nèi)部交織器103的實(shí)現(xiàn)又分為交織地址表的計(jì)算和交織操作兩部分。所謂交織地址表的計(jì)算，即計(jì)算出交織前每個(gè)信息比特在交織之后的位置。交織操作，就是根據(jù)交織地址表，對(duì)輸入數(shù)據(jù)流進(jìn)行數(shù)據(jù)重排。
由于Turbo碼的譯碼性能除了受交織器隨機(jī)作用影響外，很大程度上取決于交織深度。在3G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)速率由32kbit/s到2Mbit/s，10ms一幀，幀長(zhǎng)由20到20000。因此為了提高譯碼器性能，在一些低速業(yè)務(wù)中，可采用多幀組成一個(gè)數(shù)據(jù)塊，加大交織深度。
在WCDMA方案中，Turbo碼交織器是可截短型塊交織器。交織行數(shù)為5、10或20行，在行數(shù)確定的基礎(chǔ)上選擇列數(shù)。數(shù)據(jù)按行讀入交織器，按固定模式進(jìn)行行間轉(zhuǎn)換，不同輸入序列長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)不同的行數(shù)和行間轉(zhuǎn)換模式。行轉(zhuǎn)換完成后，進(jìn)行列轉(zhuǎn)換。不同行對(duì)應(yīng)不同列間轉(zhuǎn)換參數(shù)，采取的是接近隨機(jī)化的素?cái)?shù)取模算法。數(shù)據(jù)在完成行列轉(zhuǎn)換后，按列讀出。
cdma2000方案也是基于塊交織。交織行數(shù)為25-32行，列數(shù)N-2n，n為滿足使32N大于或等于幀長(zhǎng)度的最小值。數(shù)據(jù)按行讀入。行間轉(zhuǎn)換的依據(jù)是比特翻轉(zhuǎn)原則。列間轉(zhuǎn)換的置換為同模取余法，為了更接近隨機(jī)化，使每列的偏置取不同值。數(shù)據(jù)經(jīng)過行列轉(zhuǎn)換后，按列輸出。
可以看出當(dāng)前Turbo碼編碼中采用的交織方法均包含較多的取模運(yùn)算。在實(shí)際工程應(yīng)用中，Turbo碼編碼通常用數(shù)字信號(hào)處理器(Digital SignalProcessor，簡(jiǎn)稱“DSP”)或中央處理單元(Central Process Unit，簡(jiǎn)稱“CPU”)實(shí)現(xiàn)，而DSP或CPU器件均通過定點(diǎn)除法實(shí)現(xiàn)取模運(yùn)算，比如A對(duì)B取模運(yùn)算是先計(jì)算A/B的值并取整得到[A/B]，然后由A-[A/B]×B計(jì)算得到Amod B的值。由于除法運(yùn)算效率較低，使得Turbo碼編碼的交織速度較慢，不能滿足對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的業(yè)務(wù)需求。
另外，考慮到實(shí)際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交互過程中，數(shù)據(jù)量是隨機(jī)動(dòng)態(tài)變化的，導(dǎo)致Turbo碼交織表長(zhǎng)度動(dòng)態(tài)變化，而不同長(zhǎng)度下的交織表是完全不同的，因此需要實(shí)時(shí)計(jì)算Turbo碼交織表。這更需要加快Turbo碼交織表的運(yùn)算速度，而現(xiàn)有的Trubo碼編碼中的交織方法則由于處理速度慢而直接影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)面的處理效率。
在實(shí)際應(yīng)用中，上述方案存在以下問題現(xiàn)有Turbo碼編碼中的交織方法運(yùn)算速度較慢，直接影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)面的處理效率，不能滿足實(shí)時(shí)性要求高的業(yè)務(wù)需求。
造成這種情況的主要原因在于，現(xiàn)有Turbo碼編碼中的交織方法均采用了取模運(yùn)算，取模運(yùn)算大大增加了計(jì)算復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種Turbo碼編碼中的交織方法，使得Turbo碼編碼中的交織計(jì)算復(fù)雜度降低，提高Turbo碼編碼速度，進(jìn)而提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)面的處理速度，適應(yīng)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)需求。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種Turbo碼編碼中的交織方法，包含以下步驟，A將輸入比特流填入交織矩陣；B對(duì)所述交織矩陣進(jìn)行行內(nèi)置換和行間置換；C從交織后的所述交織矩陣輸出比特流；其中，所有取模運(yùn)算均采用高效取模算法實(shí)現(xiàn)。
所述高效取模算法包含以下步驟，
對(duì)所有可能的模值進(jìn)行預(yù)取余處理，根據(jù)以下式子計(jì)算得到預(yù)取余值，建立模值到預(yù)取余值的映射表A＝[2N/P]，其中A為所述預(yù)取余值，P為所述模值，N為位數(shù)，[g]表示取整運(yùn)算；對(duì)任意取模運(yùn)算，查詢所述模值到預(yù)取余值的映射表得到所述預(yù)取余值，并根據(jù)以下式子通過乘法和移位運(yùn)算計(jì)算取模結(jié)果L＝M-((M×A)＞＞N)×P，其中L為所述取余結(jié)果，M為被取模值，A為所述預(yù)取余值，N為所述位數(shù)，P為所述模值，X＞＞n表示移位運(yùn)算，即將左值X右移，移動(dòng)位數(shù)為右值n。
所述位數(shù)N的值可以根據(jù)實(shí)際精度需要而設(shè)定，N越大精度越高。
所述步驟A包含以下子步驟，據(jù)輸入比特流長(zhǎng)度確定所述交織矩陣的行數(shù)；根據(jù)所述輸入比特流長(zhǎng)度確定用于行內(nèi)置換的質(zhì)數(shù)和所述交織矩陣的列數(shù)；將輸入比特流按行填入所述交織矩陣，并將多余比特填滿。
所述步驟B包含以下子步驟，B1根據(jù)所述用于行內(nèi)置換的質(zhì)數(shù)查表得到相應(yīng)的初始根；B2根據(jù)以下遞推公式構(gòu)建用于行內(nèi)置換的基序列S(0)＝1，對(duì)于j＞0有S(j)＝(v×S(j-1))fmod p，其中S(j)，j＝0，1，..，p-2表示所述用于行內(nèi)置換的基序列，p為所述用于行內(nèi)置換的質(zhì)數(shù)，v為所述初始根，fmod為采用所述高效取模算法實(shí)現(xiàn)的取模運(yùn)算，其左值為所述被取模值，右值為所述模值；B3選擇連續(xù)的最小質(zhì)數(shù)集；<qi>，i＝1，2，..，R-1q0＝1，對(duì)于任意i＞0選擇滿足條件“qi和p-1的最大公約數(shù)為1，且qi＞6，qi＞qi-1”的最小質(zhì)數(shù)作為qi值。
B4根據(jù)所述輸入比特流長(zhǎng)度和所述交織矩陣的行數(shù)選擇行間交換模式T(i)，i＝0，1，..，R-1；B5將所述最小質(zhì)數(shù)集<qi>轉(zhuǎn)換得到轉(zhuǎn)換后最小質(zhì)數(shù)集<ri>；B6根據(jù)所述交織矩陣的列數(shù)不同選擇不同的行內(nèi)置換模式，進(jìn)行所述行內(nèi)置換，所述交織矩陣的列數(shù)與所述行內(nèi)置換模式對(duì)應(yīng)關(guān)系如下當(dāng)C＝p時(shí)，Ui(j)＝S((j×ri)fmod(p-1))，j＝0，1，..，p-2，且Ui(p-1)＝0，當(dāng)C＝p+1時(shí)，Ui(j)＝S((j×ri)fmod(p-1))，j＝0，1，..，p-2，且Ui(p-1)＝0，Ui(p)＝p，另外若K＝C×R成立，即沒有填入空比特時(shí)，還要交換UR-1(p)和UR-1(0)，當(dāng)C＝p-1時(shí)，Ui(j)＝S((j×ri)fmod(p-1))-1，j＝0，1，..，p-2，其中C為所述交織矩陣的列數(shù)，Ui(j)為所述行內(nèi)置換模式，即表示第i行的第j列在經(jīng)過所述行內(nèi)置換后為的Ui(j)列，S(g)為所述用于行內(nèi)置換的基序列，ri為所述轉(zhuǎn)換后最小質(zhì)數(shù)集，p為所述用于行內(nèi)置換的質(zhì)數(shù)，K為所述輸入比特流長(zhǎng)度，R為所述交織矩陣的行數(shù)，fmod為采用所述高效取模算法實(shí)現(xiàn)的取模運(yùn)算，其左值為所述被取模值，右值為所述模值；B7根據(jù)所述行間置換模式進(jìn)行行間置換。
所述步驟B2中的所述高效取模算法中的所述位數(shù)N＝18；所述步驟B6中的所述高效取模算法中的所述位數(shù)由以下式子確定N=18p<612067≤p≤13122137≤p≤257,]]>其中N所述位數(shù)，p為所述用于行內(nèi)置換的質(zhì)數(shù)，所述步驟B6中的取模運(yùn)算中的所述模值均為p-1。
所述步驟C包含以下子步驟，從所述交織矩陣按列讀取輸出比特流；將所述多余比特去除。
本發(fā)明還提出了一種高效取模裝置，包含乘法器，用于將輸入的兩數(shù)相乘后輸出；移位器，用于將輸入的數(shù)作向右移位操作，所移動(dòng)的位數(shù)至少為1；減法器，用于將輸入的被減數(shù)減去輸入的減數(shù)后輸出；預(yù)取余器，用于將輸入的模值作預(yù)取余處理，根據(jù)以下式子計(jì)算并輸出預(yù)取余值A(chǔ)＝[2N/P]，其中A為所述預(yù)取余值，P為所述模值，N為所述位數(shù)，[g]表示取整運(yùn)算；為了將輸入的被取模值M和所述模值P作取模運(yùn)算后輸出取模結(jié)果L，所述預(yù)取余器先將輸入的所述模值P作預(yù)取余處理后輸出所述預(yù)取余值A(chǔ)；第一個(gè)所述乘法器將輸入的所述預(yù)取余值A(chǔ)和所述被取模值M相乘后輸入到所述移位器；所述移位器將第一個(gè)所述乘法器輸出的結(jié)果右移N位后再輸入到第二個(gè)所述乘法器；第二個(gè)所述乘法器將所述移位器輸出的結(jié)果和所述模值P相乘后輸入到所述減法器；所述減法器將所述被取模值減去第二個(gè)所述乘法器輸出的結(jié)果后輸出所述取模結(jié)果L。
通過比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)的主要區(qū)別在于，采用預(yù)取余處理和乘法、移位等簡(jiǎn)單運(yùn)算實(shí)現(xiàn)高效取模算法，基于不同精度需求的高效取模算法完成快速取模運(yùn)算，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展Turbo碼編碼的交織方法。
這種技術(shù)方案上的區(qū)別，帶來了較為明顯的有益效果，即通過高效取模算法對(duì)取模運(yùn)算的改進(jìn)，降低了取模運(yùn)算的復(fù)雜度，大大提高了Turbo碼編碼中交織表的計(jì)算效率，從而提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)面的處理速度。


圖1是3G移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的Turbo碼編碼器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的高效取模算法流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的高效取模算法實(shí)現(xiàn)裝置圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的Turbo碼編碼中的交織方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
本發(fā)明通過采用乘法和移位等簡(jiǎn)單運(yùn)算實(shí)現(xiàn)高效取模算法，并且用高效取模算法實(shí)現(xiàn)取模運(yùn)算，可以有效地提高Turbo碼編碼中交織地址表的處理速度，進(jìn)而提高整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)面的處理速度。
圖2示出了在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中高效取模算法流程圖，對(duì)于如下的取模運(yùn)算L＝M mod p，即M對(duì)p取模得到L，進(jìn)行如下步驟的處理步驟201中，對(duì)所有可能的模值p進(jìn)行預(yù)取余處理得到預(yù)取余值A(chǔ)，建立p-A表，計(jì)算公式為A＝[2N/p]，其中[g]為取整運(yùn)算，位數(shù)N為一整數(shù)，N的值根據(jù)實(shí)際精度需要設(shè)定，N越大精度越高。由于在Turbo碼編碼中，所有取模運(yùn)算的模值都取自一個(gè)固定的集合，因此對(duì)于所有p值計(jì)算A值，建立p-A表是可行的。
接著進(jìn)入步驟202，對(duì)于任意取模運(yùn)算L＝M mod p，用乘法和移位計(jì)算取模結(jié)果L值，計(jì)算公式為L(zhǎng)＝M-((M×A)＞＞N)×p，其中X＞＞n為移位運(yùn)算，即將X右移n位，其效果相當(dāng)于X除以2n?？梢钥闯觯撨\(yùn)算中只需兩次乘法一次移位一次減法即可，其復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于除法運(yùn)算，這正是本發(fā)明提出的高效取模算法的優(yōu)點(diǎn)所在。為區(qū)別普通取模運(yùn)算，下文用L＝L fmod p表示采用高效取模算法實(shí)現(xiàn)的取模運(yùn)算。
圖3示出了在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中高效取模算法實(shí)現(xiàn)裝置圖。圖中的構(gòu)件包括乘法器、加法器、移位器和預(yù)取余器。關(guān)鍵點(diǎn)在于先將模值p輸入到預(yù)取余器中進(jìn)行預(yù)取余，具體計(jì)算方法和公式在前面已經(jīng)闡述。圖中的移位器是用N個(gè)一階的移位器來表示一個(gè)N位的移位器。這里的預(yù)取余器可以通過一個(gè)存儲(chǔ)的映射表實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明所采用的高效取模算法巧妙的將除法操作事先用預(yù)取余處理代替，這使得每次取余操作都只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的查表即可獲得預(yù)取余值，并用于取模運(yùn)算，極大的降低了取模運(yùn)算的復(fù)雜度，從而提高整個(gè)交織過程及其Turbo碼編碼的效率。
通過以上對(duì)取模運(yùn)算的改進(jìn)，可以得到運(yùn)算效率更高的交織方法。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的Turbo碼編碼中的交織方法流程，包含以下三個(gè)步驟步驟401，將輸入比特流填入交織矩陣；步驟402，對(duì)交織矩陣進(jìn)行行內(nèi)置換和行間置換；步驟403，從交織后的交織矩陣輸出比特流。
其中，步驟401將輸入比特流填入交織矩陣包含以下子步驟首先，根據(jù)輸入比特流的長(zhǎng)度確定交織矩陣的行數(shù)。如前所述用x1，x2，x3，K，xK表示輸入比特流，其中為K比特流長(zhǎng)度，滿足條件40≤K≤5114。用R表示交織矩陣的行數(shù)，則根據(jù)如下公式K由確定R， 由此交織矩陣的行號(hào)自上而下分別定義為0，1，...，R-1。
接著，由輸入比特流長(zhǎng)度K確定用于行內(nèi)置換的質(zhì)數(shù)p以及交織矩陣的。判斷條件481≤K≤530是否滿足，如果滿足，則取p＝53，且C＝p；否則，從表一查詢滿足條件K≤R×(p+1)的最小的質(zhì)數(shù)p值作為p的值，且根據(jù)下式確定列數(shù)C的值，C=p-1K≤R×(p-1)pR×(p-1)<K≤R×pp+1K>R×p.]]>由此交織矩陣的列號(hào)自左而右分別定義為0，1，...，C-1。
表一

注p為質(zhì)數(shù)，v為初始根最后，將輸入比特流x1，x2，x3，K，xK填入大小為R×C的交織矩陣中。當(dāng)交織矩陣不能被填滿時(shí)，即R×C＞K時(shí)，剩余比特將被任意填補(bǔ)，這些填補(bǔ)的比特在交織完成后將被剔除。
在得到交織矩陣后，步驟402分為以下子步驟完成第一步，根據(jù)步驟401中確定的質(zhì)數(shù)p查詢表一得到相應(yīng)的初始根v。易見，所有可能的p取值在表一中均能查到。
第二步，構(gòu)建用于行內(nèi)置換的基序列，用<S(j)>，j＝0，1，..，p-2表示，其中尖括號(hào)表示序列，下標(biāo)j從0至p-2?；蛄械闹涤梢韵逻f推式計(jì)算得到

這些屬性使CPE只需觀注變動(dòng)的參數(shù)，提高CPE對(duì)配置文件的處理效率。因?yàn)镃PE一般處理能力較弱，所以要盡量減少其工作量。
第六、配置文件中的表對(duì)象要帶有NumberOfInstances屬性，用于表示該表的行記錄數(shù)。當(dāng)配置文件中的表對(duì)象所帶有的行記錄增加或者刪除時(shí)，需要將表對(duì)象的NumberOfInstances屬性更新為變化后實(shí)際的行記錄數(shù)，將表對(duì)象的MFlag屬性置為“1”，并且將新增行的AddFlag屬性置為“1”，將刪除行的DelFlag屬性置為“1”雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
當(dāng)C＝p時(shí)，Ui(j)＝S((j×ri)fmod(p-1))，j＝0，1，..，p-2，其中Ui(p-1)＝0；這里Ui(j)指是第i行在完成行內(nèi)置換后第j個(gè)輸出比特在輸入時(shí)的位置，下同。
當(dāng)C＝p+1時(shí)，Ui(j)＝S((j×ri)fmod(p-1))，j＝0，1，..，p-2，其中Ui(p-1)＝0且Ui(p)＝p，另外若K＝C×R成立，即沒有填入空比特時(shí)，還要交換UR-1(p)和UR-1(0)。
當(dāng)C＝p-1時(shí)，Ui(j)＝S((j×ri)fmod(p-1))-1，j＝0，1，..，p-2。
上述模式中fmod均表示采用高效取模算法實(shí)現(xiàn)取模運(yùn)算。在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，針對(duì)模值p-1的取值范圍以及一般系統(tǒng)的精度要求，設(shè)定高效取模算法中的位數(shù)如下N=18p<612067≤p≤13122137≤p≤257,]]>這里的p為質(zhì)數(shù)p。
第七步，根據(jù)模式T(i)，i＝0，1，..，R-1進(jìn)行行間置換，這里T(i)的值即為原先行號(hào)為i的行在交換之后的行號(hào)。
步驟403中，在完成矩陣的行內(nèi)置換和行間置換后，按列順序讀出矩陣內(nèi)容從0，1，...，C-1，同時(shí)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的輸入比特的位置，并去掉大于K的地址值。這里采用行寫列讀的方式使得交織更加徹底。
雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種Turbo碼編碼中的交織方法，其特征在于，包含以下步驟，A將輸入比特流填入交織矩陣；B對(duì)所述交織矩陣進(jìn)行行內(nèi)置換和行間置換；C從交織后的所述交織矩陣輸出比特流；其中，所有取模運(yùn)算均采用高效取模算法實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種Turbo碼編碼中的交織方法，其特征在于，所述高效取模算法包含以下步驟，對(duì)所有可能的模值進(jìn)行預(yù)取余處理，根據(jù)以下式子計(jì)算得到預(yù)取余值，建立模值到預(yù)取余值的映射表A＝[2N/P]，其中A為所述預(yù)取余值，P為所述模值，N為位數(shù)，[g]表示取整運(yùn)算；對(duì)任意取模運(yùn)算，查詢所述模值到預(yù)取余值的映射表得到所述預(yù)取余值，并根據(jù)以下式子通過乘法和移位運(yùn)算計(jì)算取模結(jié)果L＝M-((M×A)＞＞N)×P，其中L為所述取余結(jié)果，M為被取模值，A為所述預(yù)取余值，N為所述位數(shù)，P為所述模值，X＞＞n表示移位運(yùn)算，即將左值X右移，移動(dòng)位數(shù)為右值n。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種Turbo碼編碼中的交織方法，其特征在于，所述位數(shù)N的值可以根據(jù)實(shí)際精度需要而設(shè)定，N越大精度越高。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種Turbo碼編碼中的交織方法，其特征在于，所述步驟A包含以下子步驟，據(jù)輸入比特流長(zhǎng)度確定所述交織矩陣的行數(shù)；根據(jù)所述輸入比特流長(zhǎng)度確定用于行內(nèi)置換的質(zhì)數(shù)和所述交織矩陣的列數(shù)；將輸入比特流按行填入所述交織矩陣，并將多余比特填滿。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種Turbo碼編碼中的交織方法，其特征在于，所述步驟B包含以下子步驟，B1根據(jù)所述用于行內(nèi)置換的質(zhì)數(shù)查表得到相應(yīng)的初始根；B2根據(jù)以下遞推公式構(gòu)建用于行內(nèi)置換的基序列S(0)＝1，對(duì)于j＞0有S(j)＝(v×S(j-1))fmod p，其中S(j)，j＝0，1，..，p-2表示所述用于行內(nèi)置換的基序列，p為所述用于行內(nèi)置換的質(zhì)數(shù)，v為所述初始根，fmod為采用所述高效取模算法實(shí)現(xiàn)的取模運(yùn)算，其左值為所述被取模值，右值為所述模值；B3選擇連續(xù)的最小質(zhì)數(shù)集；<qi>，i＝1，2，..，R-1q0＝1，對(duì)于任意i＞0選擇滿足條件“qi和p-1的最大公約數(shù)為1，且qi＞6，qi＞qi-1”的最小質(zhì)數(shù)作為qi值。B4根據(jù)所述輸入比特流長(zhǎng)度和所述交織矩陣的行數(shù)選擇行間交換模式T(i)，i＝0，1，..，R-1；B5將所述最小質(zhì)數(shù)集<qi)轉(zhuǎn)換得到轉(zhuǎn)換后最小質(zhì)數(shù)集<ri)；B6根據(jù)所述交織矩陣的列數(shù)不同選擇不同的行內(nèi)置換模式，進(jìn)行所述行內(nèi)置換，所述交織矩陣的列數(shù)與所述行內(nèi)置換模式對(duì)應(yīng)關(guān)系如下當(dāng)C＝p時(shí)，Ui(j)＝S((j×ri)fmod(p-1))，j＝0，1，..，p-2，且Ui(P-1)＝0，當(dāng)C＝p+1時(shí)，Ui(j)＝S((j×ri)fmod(p-1))，j＝0，1，..，p-2，且Ui(p-1)＝0，Ui(p)＝p，另外若K＝C×R成立，即沒有填入空比特時(shí)，還要交換UR-1(p)和UR-1(0)，當(dāng)C＝p-1時(shí)，Ui(j)＝S((j×ri)fmod(p-1))-1，j＝0，1，...，p-2，其中C為所述交織矩陣的列數(shù)，Ui(j)為所述行內(nèi)置換模式，即表示第i行的第j列在經(jīng)過所述行內(nèi)置換后為的Ui(j)列，S(g)為所述用于行內(nèi)置換的基序列，ri為所述轉(zhuǎn)換后最小質(zhì)數(shù)集，p為所述用于行內(nèi)置換的質(zhì)數(shù)，K為所述輸入比特流長(zhǎng)度，R為所述交織矩陣的行數(shù)，fmod為采用所述高效取模算法實(shí)現(xiàn)的取模運(yùn)算，其左值為所述被取模值，右值為所述模值；B7根據(jù)所述行間置換模式進(jìn)行行間置換。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種Turbo碼編碼中的交織方法，其特征在于，所述步驟B2中的所述高效取模算法中的所述位數(shù)N＝18；所述步驟B6中的所述高效取模算法中的所述位數(shù)由以下式子確定N=18p<612067≤p≤13122137≤p≤257,]]>其中N所述位數(shù)，p為所述用于行內(nèi)置換的質(zhì)數(shù)，所述步驟B6中的取模運(yùn)算中的所述模值均為p-1。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種Turbo碼編碼中的交織方法，其特征在于，所述步驟C包含以下子步驟，從所述交織矩陣按列讀取輸出比特流；將所述多余比特去除。
8.一種高效取模裝置，其特征在于，包含乘法器，用于將輸入的兩數(shù)相乘后輸出；移位器，用于將輸入的數(shù)作向右移位操作，所移動(dòng)的位數(shù)至少為1；減法器，用于將輸入的被減數(shù)減去輸入的減數(shù)后輸出；預(yù)取余器，用于將輸入的模值作預(yù)取余處理，根據(jù)以下式子計(jì)算并輸出預(yù)取余值A(chǔ)＝[2N/P]，其中A為所述預(yù)取余值，P為所述模值，N為所述位數(shù)，[g]表示取整運(yùn)算；為了將輸入的被取模值M和所述模值P作取模運(yùn)算后輸出取模結(jié)果L，所述預(yù)取余器先將輸入的所述模值P作預(yù)取余處理后輸出所述預(yù)取余值A(chǔ)；第一個(gè)所述乘法器將輸入的所述預(yù)取余值A(chǔ)和所述被取模值M相乘后輸入到所述移位器；所述移位器將第一個(gè)所述乘法器輸出的結(jié)果右移N位后再輸入到第二個(gè)所述乘法器；第二個(gè)所述乘法器將所述移位器輸出的結(jié)果和所述模值P相乘后輸入到所述減法器；所述減法器將所述被取模值減去第二個(gè)所述乘法器輸出的結(jié)果后輸出所述取模結(jié)果L。
全文摘要
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中信號(hào)編碼技術(shù)，公開了一種Turbo碼編碼中的交織方法及相關(guān)裝置，使得Turbo碼編碼中的交織計(jì)算復(fù)雜度降低，提高Turbo碼編碼速度，進(jìn)而提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)面的處理速度，適應(yīng)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)需求。這種Turbo碼編碼中的交織方法中，采用預(yù)取余處理和乘法、移位等簡(jiǎn)單運(yùn)算實(shí)現(xiàn)高效取模算法，基于不同精度需求的高效取模算法完成快速取模運(yùn)算，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展Turbo碼編碼的交織方法。
文檔編號(hào)H03M13/29GK1859014SQ20051003738
公開日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者郭政 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司