專利名稱：：基于偽隨機(jī)序列的二維交織器設(shè)計(jì)方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于無(wú)線通信領(lǐng)域，具體地說，涉及用于編譯碼調(diào)制中的交織器和解交織器。
背景技術(shù)：
：糾錯(cuò)編碼是數(shù)字通信系統(tǒng)的重要組成部分。1948年，香農(nóng)的"通信中的數(shù)學(xué)理論"一文提出了著名的有噪信道編碼原理，奠定了差錯(cuò)控制碼的基石。自20世紀(jì)40年代以來，有關(guān)糾錯(cuò)編碼技術(shù)的研究已經(jīng)取得了很多驕人的成果。在1993年的國(guó)際通信會(huì)議(ICC'93)上，法國(guó)不列顛通信大學(xué)的ClaudeBerrou教授等提出了Turbo碼方案。該編碼方式由于很好的運(yùn)用了香農(nóng)信道編碼定理中的隨機(jī)性編譯碼條件而獲得了幾乎接近香農(nóng)理論極限的譯碼性能。交織器設(shè)計(jì)是Turbo編解碼系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的問題，交織器設(shè)計(jì)方案對(duì)整個(gè)編解碼系統(tǒng)的性能有很大的影響。交織器交織原始接收到的數(shù)據(jù)然后將數(shù)據(jù)送入第二個(gè)編碼器。交織設(shè)計(jì)方案大致可分為兩類隨機(jī)交織器和規(guī)則交織器。隨機(jī)交織器的目的是實(shí)現(xiàn)隨機(jī)交織過程。為了正確譯碼，Turbo譯碼系統(tǒng)需要知道交織方式，因而需要一定的資源存儲(chǔ)交織器。但在交織長(zhǎng)度有限的情況下，實(shí)現(xiàn)完全隨機(jī)編碼是不可能的。交織長(zhǎng)度越短，隨機(jī)性越差，這時(shí)采用按照一定的確定規(guī)則設(shè)計(jì)的交織器可以得到比隨機(jī)交織器更好的性能。規(guī)則交織器通常比較容易實(shí)現(xiàn)。常見的規(guī)則交織器包括分組交織器，分組螺旋交織器，PN偽隨機(jī)交織器等。所謂分組交織器是指，將需要交織的數(shù)據(jù)按照行(列)寫入矩陣中，然后按照列(行)讀出數(shù)據(jù)送入第二個(gè)編碼器。分組螺旋交織器首先將數(shù)據(jù)按行的方式寫入矩陣中，然后從矩陣的左上角向右下方向讀取數(shù)據(jù)。這兩類交織映射規(guī)則是比較簡(jiǎn)單，但當(dāng)交織深度增加時(shí)，采用該類交織方案造成的時(shí)間延遲可能超過系統(tǒng)承受范圍。所謂PN偽隨機(jī)交織器是指基于PN序列的交織設(shè)計(jì)方式，該方法采用線性移位寄存器直接生成交織地址，該方法可以很大程度的簡(jiǎn)化硬件電路設(shè)計(jì)，但是該方法沒有約束交織地址的互交織距離，有可能出現(xiàn)交織前相鄰的兩個(gè)比特交織后仍然相鄰，因而在一定程度上制約了Turbo的編碼性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的任務(wù)是提供一種基于偽隨機(jī)PN序列的二維交織器設(shè)計(jì)方案。該方案在傳統(tǒng)的分組交織器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，即利用同一個(gè)PN序列發(fā)生器交織分組交織器矩陣的行標(biāo)和列標(biāo)，然后讀出數(shù)據(jù)。從該角度出發(fā)，該方案得出了基于偽隨機(jī)PN序列的二維地址數(shù)學(xué)生成公式，并在此基礎(chǔ)上生成交織地址。例如按行將數(shù)據(jù)寫入分組交織矩陣中，其數(shù)值元素的位置坐標(biāo)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>利用由PN序列發(fā)生器得到的長(zhǎng)為n的交織器ADDR，分別交織該分組矩陣的行標(biāo)和列標(biāo)，然后按列讀出數(shù)據(jù)。此過程的數(shù)學(xué)模型為m=(j-1)Xn+i;j，i為整數(shù)，且滿足1《j，i《n;a(m)=(ADDR(i)-1)Xn+ADDR(j).則a為1W的偽隨機(jī)排列。結(jié)合附圖，通過對(duì)本發(fā)明的描述，能夠更加清楚的理解本發(fā)明，其中圖l是典型的turbo編碼器的視圖。圖2是按照本發(fā)明實(shí)施例配置的PN序列發(fā)生器視圖。圖3是按照本發(fā)明實(shí)施例配置的交織器視圖。圖4是按照本發(fā)明實(shí)施例配置的3階PN序列發(fā)生器試圖。發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明是一種用于交織編碼的裝置和方法。本發(fā)明可在衛(wèi)星通信系統(tǒng)，無(wú)線電話系統(tǒng)等中使用。圖1示出了標(biāo)準(zhǔn)的Turbo編碼器。分量編碼器108和交織器107接收數(shù)據(jù)信息序列101。分量編碼器108產(chǎn)生一致校驗(yàn)符號(hào)104。分量編碼器109接收交織器107產(chǎn)生的輸入數(shù)據(jù)102，產(chǎn)生一致校驗(yàn)符號(hào)103。刪余矩陣110接收一致校驗(yàn)符號(hào)103和104。按照特定的碼率要求，刪余矩陣110刪余后，輸出校驗(yàn)符號(hào)105。復(fù)接器111接收數(shù)據(jù)信息序列101和校驗(yàn)符號(hào)105。復(fù)接器111輸出編碼序列106。圖2是根據(jù)本實(shí)施例配置的PN序列發(fā)生器視圖。該P(yáng)N序列發(fā)生器中的觸發(fā)器203(1)-203(n)在同一時(shí)鐘下工作。觸發(fā)器203(1)-203(n)存儲(chǔ)狀態(tài)變量S,-S。本原多項(xiàng)式系數(shù)P,-Pn-,被施加在乘法器202(1)-202(n-l)上，此外，乘法器202(1)-202(n-1)還接收來自觸發(fā)器203(1)-203(n-l)的狀態(tài)變量S,-S。狀態(tài)變量S,-S—,施加在下一級(jí)的觸發(fā)器輸入。一組模-2加法器201(1)-201(n-1)接收乘法器202(1)-202(n-l)的輸出。此外，模-2加法器201(1)-201(n-2)接收相鄰模-2加法器201(2)-201(n-l)的輸出，模-2加法器201(n-1)接收觸發(fā)器203(n)的輸出。模-2加法器201(1)的輸出作為觸發(fā)器203(1)的輸入，觸發(fā)器203(n)的輸出為PN序列的輸出。在時(shí)鐘信號(hào)控制下，觸發(fā)器203(1)-203(n)存儲(chǔ)的狀態(tài)變量S,-Sj乍為二進(jìn)制矢量數(shù)據(jù)輸入2-10進(jìn)制轉(zhuǎn)換器204，在本實(shí)施例中，默認(rèn)S,為最低位比特值，Sn為最高位比特值。圖3是根據(jù)本實(shí)施例配置的交織器視圖。交織深度N作為長(zhǎng)度生成器301輸入。長(zhǎng)度生成器301根據(jù)輸入交織深度N，輸出長(zhǎng)度值n。生成方式為『上取整V^，即^《n《V^+l。PN序列發(fā)生器302根據(jù)來自長(zhǎng)度發(fā)生器的輸出n，確定本原多項(xiàng)式形式。N，n及可供選擇的本原多項(xiàng)式可為<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>PN序列發(fā)生器302按照配置的本原多項(xiàng)式系數(shù)配置乘法器202(1)-202(n-1)，配置模-2加法器201(1)-201(n-1)，以及初始化觸發(fā)器203(1)-203(n)，并在輸入時(shí)鐘控制下進(jìn)行狀態(tài)的更新。在輸入時(shí)鐘控制下，2-10進(jìn)制轉(zhuǎn)換器204接收來自觸發(fā)器203(1)-203(n)的狀態(tài)組成的二進(jìn)制輸入矢量，將其轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制輸出。地址濾除器303接收來自長(zhǎng)度發(fā)生器301的長(zhǎng)度n輸入以及來自PN序列發(fā)生器302的十進(jìn)制數(shù)值輸入。當(dāng)?shù)刂窞V除器判斷十進(jìn)制數(shù)值不大于n時(shí)，將該數(shù)值傳遞給存儲(chǔ)器306，否則丟掉該數(shù)值并等待來自PN序列發(fā)生器302的下一個(gè)十進(jìn)制數(shù)值輸入。順序序列發(fā)生器304接收來自長(zhǎng)度發(fā)生器301的長(zhǎng)度數(shù)值輸入n。順序序列發(fā)生器304順序產(chǎn)生整數(shù)l，2，…,n2-1，n2。除法器305接收來自順序序列發(fā)生器304的輸出。除法器305接收來自長(zhǎng)度發(fā)生器301產(chǎn)生的長(zhǎng)度輸出n。除法器305根據(jù)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行以下操作假設(shè)除法器305接收到來自順序序列發(fā)生器304的輸出數(shù)據(jù)m，(1《m《ri2)，則m可表示為m=(j-1)Xn+i;j，i為整數(shù)，且滿足1《j，i《n。j，i可通過以下公式計(jì)算i=[(m-1)/n]+1;其中，[x]表示不大于x的最大整數(shù)。j=(m-i)/n+l。除法器305將計(jì)算得到的整數(shù)值j，i輸出至存儲(chǔ)器306中。地址生成器306接收來自地址濾除器303的輸出。很顯然，地址濾除器303的輸出為ln的偽隨機(jī)排列。地址生成器306順序存儲(chǔ)該偽隨機(jī)序列，假設(shè)標(biāo)識(shí)為ADDR(p),1《p《n。地址生成器306接收來自除法器305的輸出i，j，并進(jìn)行以下計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>由于1《ADDR(p)《n，，1《p《n。貝U:1《a《n2。地址生成器306輸出a。地址濾除器307接收交織深度N輸入和來自地址生成器306的輸出數(shù)值a。如果滿足a《N，則輸出a，否則將a丟掉。則地址濾除器307輸出的數(shù)據(jù)為1N的偽隨機(jī)排列。為便于理解，本文提供一個(gè)示范例假設(shè)交織深度N=21，則長(zhǎng)度長(zhǎng)生器301根據(jù)V^《n《^+l，計(jì)算產(chǎn)生n=5。并將n=5輸出至PN序列發(fā)生器302，地址濾除器303,順序序列發(fā)生器304和地址生成器306。PN序列發(fā)生器302根據(jù)n=5選擇本原多項(xiàng)式l+x+x3，配置乘法器202(1，202(2)，配置模-2加法器201(1)，201(2)，以及初始化觸發(fā)器203(1)，203(2)，203(3)如附圖4所示。在利用本原多項(xiàng)式系數(shù)初始化各觸發(fā)器后，各觸發(fā)器狀態(tài)為{觸友器1,觸友器2，觸友器3}:{1，0，1}=>{0，1，0}=>{0，0,1}=>{1,0,0}=>{1,1,0}=>{1，1,1}=>{0,1，1}。則產(chǎn)生的十進(jìn)制數(shù)值為{5,2，4，1，3，7，6}。地址濾除器303接收長(zhǎng)度發(fā)生器301輸出『5，和PN序列發(fā)生器302輸出(5，2，4，1，3，7，6},濾除數(shù)值7和6，將序列{5，2，4，1，3}順序輸出至地址發(fā)生器306。順序序列發(fā)生器304接收長(zhǎng)度發(fā)生器301輸出1!=5后，順序產(chǎn)生l，2，…，24，25，并將該順序序列輸出至除法器305。除法器305接收順序序列發(fā)生器304輸出的數(shù)據(jù)m=l25，計(jì)算對(duì)應(yīng)的j，i，其對(duì)應(yīng)關(guān)系為-<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>地址生成器306輸出a。地址濾除器307接收來自地址生成器306的輸出a，并與交織深度N二15進(jìn)行比較，濾除大于N=15的數(shù)值，輸出不大于15的數(shù)值，則可得交織器為{10,5,15,7'2，12，9，4,14,6，1,11,8,3,13}。權(quán)利要求1.一種基于偽隨機(jī)序列的二維交織器設(shè)計(jì)系統(tǒng)。其特征在于，包含長(zhǎng)度發(fā)生器，在特定的數(shù)據(jù)交織深度情況下，計(jì)算長(zhǎng)度數(shù)值，該長(zhǎng)度數(shù)值為不小于交織深度平方根的最小整數(shù)。PN序列發(fā)生器，在特定的長(zhǎng)度數(shù)值情況下，選擇合適的本原多項(xiàng)式進(jìn)行狀態(tài)的更新，并輸出由其觸發(fā)器組狀態(tài)值轉(zhuǎn)換得到的十進(jìn)制數(shù)值。地址濾除器，在特定的長(zhǎng)度數(shù)值情況下，濾除PN序列發(fā)生器產(chǎn)生的大于長(zhǎng)度數(shù)值的十進(jìn)制數(shù)。順序序列發(fā)生器，在特定的長(zhǎng)度數(shù)值情況下，順序產(chǎn)生1～長(zhǎng)度數(shù)值×長(zhǎng)度數(shù)值的整數(shù)。除法器，根據(jù)順序序列發(fā)生器產(chǎn)生的整數(shù)，對(duì)其進(jìn)行除長(zhǎng)度數(shù)值運(yùn)算，計(jì)算該整數(shù)對(duì)應(yīng)的余數(shù)和商，進(jìn)行相關(guān)處理后，將對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)輸出。地址生成器，根據(jù)除法器生成的余數(shù)和商，以及由地址濾除器得到的一組十進(jìn)制數(shù)值，進(jìn)行交織地址的生成，交織地址的范圍為1～長(zhǎng)度數(shù)值×長(zhǎng)度數(shù)值。地址濾除器，在特定的交織深度情況下，濾除由地址生成器生成的大于交織深度的數(shù)值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于偽隨機(jī)序列的二維交織器設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于基于傳統(tǒng)的分組交織器，在讀出數(shù)據(jù)之前，通過一個(gè)PN序列發(fā)生器生成的交織地址交織該分組矩陣的行標(biāo)和列標(biāo)，然后讀出數(shù)據(jù)。從該角度出發(fā)，得出了此類二維交織器生成方式的數(shù)學(xué)模型。3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于在特定交織深度情況下，長(zhǎng)度發(fā)生器器計(jì)算不小于交織深度平方根的最小整數(shù)，并將該整數(shù)作為長(zhǎng)度數(shù)值輸出。4.如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于在特定長(zhǎng)度數(shù)值情況下，PN序列發(fā)生器采用如下的本原多項(xiàng)式-<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于在特定長(zhǎng)度數(shù)值情況下，順序序列發(fā)生器順序產(chǎn)生1長(zhǎng)度數(shù)值X長(zhǎng)度數(shù)值整數(shù)數(shù)值。6.如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于在特定長(zhǎng)度數(shù)值n情況下，除法器執(zhí)行以下操作'假設(shè)除法器305接收到來自順序序列發(fā)生器304的輸出數(shù)據(jù)m，長(zhǎng)度數(shù)值n，(1《m《n2),則m可表示為m=(j-1)Xn+i;j，i為整數(shù)，且滿足1《j,i《n。j，i可通過以下公式計(jì)算i=[(m-l)/n]+l;其中，[x]表示不大于x的最大整數(shù)。j=(m-i)/n+l。7.如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于在特定長(zhǎng)度數(shù)值n情況下，地址生成器執(zhí)行以下操作假設(shè)地址生成器存儲(chǔ)來自PN序列發(fā)生器經(jīng)過濾除的十進(jìn)制數(shù)值，標(biāo)記為ADDR,其長(zhǎng)度為n。在接收來自除法器的輸出j，i后，地址生成器執(zhí)行以下計(jì)算a二[ADDR(i)-1]Xn+ADDR(j)。8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于在特定輸入數(shù)值情況下，濾除器執(zhí)行以下操作如果輸入數(shù)據(jù)不大于特定的數(shù)值，將該輸入數(shù)據(jù)輸出；如果輸入數(shù)據(jù)大于特定的數(shù)值，將該數(shù)據(jù)濾除。全文摘要本發(fā)明公開了一種基于偽隨機(jī)PN序列的二維交織器設(shè)計(jì)方案。在傳統(tǒng)的分組交織器送出數(shù)據(jù)前，本發(fā)明采用同一個(gè)PN序列發(fā)生器生成的地址交織分組矩陣的行標(biāo)和列標(biāo)，然后讀出數(shù)據(jù)?；谠撛?，本發(fā)明建立了該類二維交織器的數(shù)學(xué)模型，并將該模型用于交織地址的生成。文檔編號(hào)H03M13/00GK101442320SQ20071005057公開日2009年5月27日申請(qǐng)日期2007年11月21日優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日發(fā)明者張承海,胡劍浩申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)