專利名稱：用于實(shí)現(xiàn)低幀差錯(cuò)率的改進(jìn)型turbo碼交織器的制作方法
用于實(shí)現(xiàn)低幀差錯(cuò)率的改進(jìn)型TURBO碼交織器背景領(lǐng)域至少一個(gè)特征涉及數(shù)字通信系統(tǒng)，尤其涉及具有低幀差錯(cuò)率的改進(jìn)型 turbo編碼器。背景通信系統(tǒng)使用眾多技術(shù)來(lái)增加傳遞的信息量同時(shí)使傳輸差錯(cuò)最小化。在這 些通信系統(tǒng)中，信息通常被表示成稱之為幀的二進(jìn)制比特序列或比特塊。該二 進(jìn)制信息被調(diào)制到信號(hào)波形并在通信信道上傳送。通信信道往往引入破壞所傳 送的信號(hào)的噪聲和干擾。在接收機(jī)處，接收到的信息可能是被破壞了的并且是 所傳送的二進(jìn)制信息的估計(jì)。比特差錯(cuò)或幀差錯(cuò)的數(shù)目取決于該通信信道中噪 聲和干擾的量。為了對(duì)抗傳輸信道破壞的效應(yīng)，經(jīng)常在數(shù)字通信系統(tǒng)中使用糾錯(cuò)編碼來(lái)保 護(hù)數(shù)字信息不受噪聲和干擾影響并減少比特/幀差錯(cuò)的數(shù)目。信道編碼通常是通 過(guò)向所傳送的信息流選擇性地引入冗余比特來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這些附加比特允許檢測(cè) 和糾正所接收到的數(shù)據(jù)流當(dāng)中的比特差錯(cuò)，由此提供更加可靠的傳輸。 一項(xiàng)挑 戰(zhàn)在于以在硬件和/或軟件中實(shí)現(xiàn)足夠簡(jiǎn)單且足夠快的糾錯(cuò)編碼方案來(lái)實(shí)現(xiàn)低 比特差錯(cuò)率，這又轉(zhuǎn)而表達(dá)為低幀差錯(cuò)率。通信理論中一個(gè)周知的公理是隨機(jī)選取的具有足夠大的塊長(zhǎng)度n的碼能 夠逼近香農(nóng)信道容量極限。這種碼的最大似然(ML)解碼隨n指數(shù)式增大直 至解碼變得在物理上不可實(shí)現(xiàn)的那一點(diǎn)。因此，另一挑戰(zhàn)在于開發(fā)具有大的等 效塊長(zhǎng)度但仍然包含足以使實(shí)際解碼可行的結(jié)構(gòu)的糾錯(cuò)碼。一種類型的糾錯(cuò)碼是更多地被稱為turbo碼的并行級(jí)聯(lián)碼，己知其具有近 香農(nóng)極限的糾錯(cuò)性能。turbo編碼的基礎(chǔ)是在要通過(guò)信道傳送的數(shù)據(jù)中引入冗 余。該冗余數(shù)據(jù)幫助從接收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。turbo碼的一種實(shí)現(xiàn)提供了由隨機(jī)交織器分隔開的兩個(gè)分量巻積碼或組成 編碼器的并行級(jí)聯(lián)。部分由于該偽隨機(jī)交織器提供"隨機(jī)"表象，turbo碼能 達(dá)到香農(nóng)信道容量1 dB以內(nèi)的傳輸性能。然而，設(shè)計(jì)這種交織器當(dāng)中的問(wèn)題 是確定將該二進(jìn)制數(shù)據(jù)重新排列以使其具有隨機(jī)表象并由此改善其中傳送的 冗余數(shù)據(jù)的距離譜的方案。概要本發(fā)明的一個(gè)特征提供了一種具有低幀差錯(cuò)率的turbo碼。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中， 具有并行級(jí)聯(lián)編碼器和塊交織器的turbo編碼器被配置成重新排列輸入比特或 碼元的次序以改善所傳送的冗余數(shù)據(jù)的距離譜。另一實(shí)現(xiàn)提供了一種turbo編碼器，其包括(1)第一組成編碼器，被配 置成接收二進(jìn)制數(shù)據(jù)流并處理該二進(jìn)制數(shù)據(jù)流以提供有一個(gè)或多個(gè)碼元的第 一輸出；(2)turbo交織器，被配置成根據(jù)多個(gè)預(yù)定置換方程重新排列該二進(jìn)制 數(shù)據(jù)的次序；以及(3)通信地耦合至該turbo交織器的第二組成編碼器，此第二 組成編碼器接收經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)并處理經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)以 提供有一個(gè)或多個(gè)碼元的第二輸出。該turbo編碼器還可包括通信地耦合至第 一和第二組成編碼器的碼元映射器，該映射器用以接收第一和第二輸出并將第 一輸出和第二輸出中的一個(gè)或多個(gè)碼元映射成載波信號(hào)。該turbo交織器還可被配置成(l)生成具有值7ti(j)的k^k2的置換矩陣，其中1 Si^ki且0^j^k2-1并且klXk2=Ntob。， Nturb。是對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)的塊長(zhǎng)度的整數(shù)，其中上述這些 預(yù)定置換方程定義了置換矩陣值Tli(D，以及(2)將此置換矩陣轉(zhuǎn)換為定義經(jīng)重新 排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次序的置換向量。在一個(gè)示例中，此k^k2置換矩陣中的置換值7Ti(j)是由以下置換方程定義的第l行7T!(j"kp[(p"j)modk2]+4第2行兀2①=k!* [(p2 * j + c2) mod k2〗+ 3 第3行兀3(j"kp[(p"j)modk2]+2 第4行7t4(j) = kP * j + a) mod k2] +1 第5行7t5①二kp [(p4*j)modk2] + 8第6行7i6(j) = k" [(p4* j + c4) mod k2] + 7 第7行7T7(j)-kp[(p3d)modk2] + 6 第8行7i8(j) = k" [(p3 * j + c3) mod k2] + 5其中Pl、 P2、 P3、 P4、和C。 C2、 C3、 C4為質(zhì)數(shù)系數(shù)。在各種實(shí)現(xiàn)中，對(duì)于 以下塊長(zhǎng)度Nturb。，用于這些置換方程的參數(shù)為Nturb。 = 512比特，k！ = 8、 k2 = 64， {Pl, p2， p3， p4} = {11， 19， 31, 37}，并且{ ch c2, c3, c4} = {5, 11, 19,31};Ntob。- 1024比特，k!-8、 k2=128， {Pl,p2,p3,p4} = {11, 19,31,37}，并 且(C!,C2， c3, c4} = {5, 11, 19， 31};Nturb。 = 2048比特，k! = 8、 k2 = 256， {Pl, p2, p3， p4} = {13， 23, 31, 37}，并 且(c!, c2, c3，c4} = {7, 13,23,31};Nturb。 = 3072比特，、=8、 k2 = 384， {Pl, p2, p3, p4} = {31, 41, 67， 79}，并且(q,C2,C3，C4〉二(13，23,29，41);以及Nturb。 = 4096比特，ki-8、 k2 = 512， {Pl, p2, p3， p4} = {31， 47， 67, 83}，并 且{ c!， c2, c3, c4} = {13, 23, 31， 47}。另一示例提供了一種交織器，其包括(1)輸入接口，用以接收二進(jìn)制數(shù) 據(jù)流；(2)通信地耦合至該輸入接口的數(shù)據(jù)采樣器，該數(shù)據(jù)采樣器被配置成采樣 該二進(jìn)制數(shù)據(jù)流并將其劃分為多個(gè)輸入塊；以及(3)通信地耦合至該數(shù)據(jù)采樣器 的處理單元，用以根據(jù)多個(gè)預(yù)定置換方程重新排列這些輸入塊中二進(jìn)制數(shù)據(jù)的 次序并提供具有經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的輸出塊。一種實(shí)現(xiàn)提供了一種編碼二進(jìn)制信息的方法，包括(1)將二進(jìn)制數(shù)據(jù)流 提供給第一組成編碼器；(2)將該二進(jìn)制數(shù)據(jù)流提供給耦合至第二組成解碼器的 turbo交織器，(3)該turbo交織器被配置成(a)生成具有值7t(s)的置換向量，其中 1 SsSN^b。且N^b。是對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)的塊長(zhǎng)度的整數(shù)，以及(b)根據(jù)置換向 量值兀(s)重新排列該二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次序；以及(4)將經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)提 供給第二組成編碼器。該方法還可包括(5)在第一組成編碼器處處理該二進(jìn)制數(shù)據(jù)流以生成有一個(gè)或多個(gè)碼元的第一輸出；(6)在第二組成編碼器處處理此經(jīng)重 新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)以生成有一個(gè)或多個(gè)碼元的第二輸出；以及(7)將第一輸出和第二輸出調(diào)制成載波信號(hào)。第一組成編碼器和第二組成編碼器可以是遞歸系統(tǒng)巻積編碼器。該turbo交織器還可被配置成(l)生成具有值Tii(j)的k^k2置換矩 陣，其中l(wèi)^i蘭ld且OSj^ k2-l并且k^k2-Nt加b。，以及(2)將此置換矩陣轉(zhuǎn)換 為置換向量。在一個(gè)示例中，將置換矩陣轉(zhuǎn)換為置換向量是通過(guò)從從矩陣中的毗鄰兩行 從左至右一次一個(gè)矩陣列并且自頂向底地取值直至該置換矩陣中所有的值都 被讀入到置換向量中來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)實(shí)現(xiàn)還提供了一種處理器，其包括(1)輸入，用以接收二進(jìn)制數(shù)據(jù) 流；以及(2)電路，被配置成(a)將該二進(jìn)制數(shù)據(jù)流解析為多個(gè)輸入塊，(b)根據(jù) 預(yù)定置換值重新排列輸入塊中二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次序，以及(c)提供具有經(jīng)重新排列 的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的輸出塊。另一實(shí)現(xiàn)提供了一種解碼器，包括(a)輸入接口，用以接收第一信號(hào)； 以及(b)處理單元，被配置成通過(guò)標(biāo)識(shí)出第一信號(hào)中的第一組碼元——其為第一 信號(hào)中第二組碼元的經(jīng)交織版本——來(lái)解碼第一信號(hào)，其中第一組碼元是根據(jù) 預(yù)定置換方程組進(jìn)行塊交織的。又一實(shí)現(xiàn)提供了一種具有用于編碼二進(jìn)制數(shù)據(jù)流的一條或多條指令的機(jī) 器可讀介質(zhì)，這些指令在由處理器執(zhí)行時(shí)導(dǎo)致該處理器(a)用第一編碼函數(shù)來(lái) 編碼接收到的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流以生成第一輸出；(b)生成具有值7i(s)的置換向量， 其中1 ^s^:NU。并且N加b。是對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)的塊長(zhǎng)度的整數(shù)；(c)根據(jù)置換向量值7t(S)重新排列二進(jìn)制數(shù)據(jù)流的次序；(d)用第二編碼函數(shù)來(lái)編碼經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流以生成第二輸出；以及(e)將第一輸出和第二輸出映射成載波 信號(hào)。附圖簡(jiǎn)述

圖1示出了具有turbo碼編碼器的數(shù)字通信系統(tǒng)。圖2示出了 turbo編碼器的一種實(shí)現(xiàn)的框圖。圖3示出了在turbo編碼器上編碼二進(jìn)制信息的方法。圖4示出了根據(jù)turbo碼實(shí)現(xiàn)的一個(gè)示例操作交織器的方法。圖5示出了編碼處理器的一種實(shí)現(xiàn)的框圖。圖6示出了解碼器的一種實(shí)現(xiàn)的框圖。11圖7示出了根據(jù)turbo碼實(shí)現(xiàn)的一個(gè)示例操作交織器的方法。 圖8示出了對(duì)應(yīng)于示例性turbo交織器的各種信息塊長(zhǎng)度Nturb。的置換參 數(shù)lq和k2的值。圖9是示出了對(duì)應(yīng)于turbo交織器的指定信息塊長(zhǎng)度的示例性參數(shù)集^、 ; 2、 /73、 ； 4、禾口 q、 c2、 c3、 C4的表。圖10示出了在turbo交織器中如何將置換編號(hào)Tii(j)排列成klXk2矩陣的示例。圖11示出了讀出這些置換編號(hào)以形成置換向量的示例性次序。 圖12示出了turbo編碼器的一種實(shí)現(xiàn)中的示例性交織器如何重新排列輸入 比特的次序。圖13是示出了與常規(guī)的高數(shù)據(jù)率(HDR) turbo碼相比本發(fā)明的turbo碼 的性能的圖表。具體描述在以下描述中，給出了具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)各實(shí)施例的透徹理解。然而，本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，這些實(shí)施例在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下亦可實(shí) 踐。例如，為了不使各實(shí)施例淡化在不必要的細(xì)節(jié)當(dāng)中，可將電路以框圖形式 示出。在其它情形中，可詳細(xì)示出公知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)以便不淡化這些實(shí) 施例。還應(yīng)注意這些實(shí)施例可以被描述為以流程圖、流圖、結(jié)構(gòu)圖、或框圖繪出 的過(guò)程。雖然流程圖可能將操作描述為順序過(guò)程，但這些操作中許多都可并行 或并發(fā)地執(zhí)行。另外，各操作的次序也可重新排列。 一過(guò)程在其操作完成時(shí)終 止。過(guò)程可對(duì)應(yīng)于方法、函數(shù)、程序、子例程、子程序等。當(dāng)過(guò)程對(duì)應(yīng)于函數(shù) 時(shí)，其終止對(duì)應(yīng)于該函數(shù)返回到調(diào)用函數(shù)或主函數(shù)。此外，存儲(chǔ)介質(zhì)可表示用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一種或多種設(shè)備，包括只讀存儲(chǔ)器 (ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、磁盤存儲(chǔ)介質(zhì)、光存儲(chǔ)介質(zhì)、閃存設(shè) 備和/或用于存儲(chǔ)信息的其它機(jī)器可讀介質(zhì)。術(shù)語(yǔ)"機(jī)器可讀介質(zhì)"包括但并不 限于，便攜或固定存儲(chǔ)設(shè)備、光存儲(chǔ)設(shè)備、無(wú)線信道以及能夠存儲(chǔ)、包含或攜 帶指令和/或數(shù)據(jù)的各種其它媒介。此外，各實(shí)施例可由硬件、軟件、固件、中間件、微代碼、或其任意組合 來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)以軟件、固件、中間件或微代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)，用以執(zhí)行必要任務(wù)的程序代碼或代碼段可被存儲(chǔ)在諸如存儲(chǔ)介質(zhì)等機(jī)器可讀介質(zhì)中或其它存儲(chǔ)中。處 理器可執(zhí)行這些必要任務(wù)。代碼段可表示過(guò)程、函數(shù)、子程序、程序、例程、 子例程、模塊、軟件包、類、或者指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、或程序語(yǔ)句的任意組合。 通過(guò)傳遞和/或接收信息、數(shù)據(jù)、自變量、參數(shù)、或存儲(chǔ)器內(nèi)容等，代碼段可被 耦合至另一代碼段或硬件電路。經(jīng)由包括存儲(chǔ)器共享、消息傳遞、令牌傳遞、 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)鹊娜魏魏线m的手段，信息、自變量、參數(shù)、數(shù)據(jù)等可被傳遞、轉(zhuǎn)發(fā)、 或傳送。本發(fā)明的一個(gè)特征提供了具有低幀差錯(cuò)率的turbo碼。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，具 有并行級(jí)聯(lián)編碼器和塊交織器的turbo編碼器被配置成重新排列輸入比特或碼 元的次序以改善所傳送的冗余數(shù)據(jù)的距離譜。圖1示出了可在其中實(shí)現(xiàn)turbo碼編碼器的數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)源102向 編碼器104提供數(shù)字形式的數(shù)據(jù)。編碼器104包括根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)turbo 碼的turbo交織器。經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)然后通過(guò)傳輸信道(例如，有線和/或無(wú)線信 道)被傳送至接收機(jī)。接收機(jī)包括向接收到的數(shù)據(jù)應(yīng)用turbo解碼器的turbo 解碼器106。經(jīng)解碼的數(shù)據(jù)隨后被提供給其目的地108。圖2示出了 turbo編碼器的一種實(shí)現(xiàn)的框圖。該turbo編碼器包括第一組 成編碼器202和第二組成編碼器206。 二進(jìn)制數(shù)據(jù)流210 (ni， n2, n3...nL)被發(fā) 送到第一組成編碼器202和turbo交織器204兩者。二進(jìn)制數(shù)據(jù)流210 (m, n2, n3...nj可被采樣和/或劃分為多個(gè)輸入塊。turbo交織器204可將該二進(jìn)制數(shù)據(jù) 流作為塊或幀來(lái)處理。每N個(gè)接收到的數(shù)據(jù)比特被視為是長(zhǎng)度為N^b。的塊。 對(duì)于每種指定的塊長(zhǎng)度Nturb。， turbo碼交織器204根據(jù)預(yù)定的置換方程重新排 序二進(jìn)制數(shù)據(jù)流iM, n2, n3...Ntob。。經(jīng)重新排序或交織的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流比特隨后 被發(fā)送到第二組成編碼器206。來(lái)自第一組成編碼器202和第二組成編碼器206 的比特隨后被采樣到比特-信號(hào)/碼元映射器208，該映射器208將來(lái)自并行編 碼器202和206的冗余比特或碼元映射或調(diào)制成載波信號(hào)。通過(guò)重新排列來(lái)自 第二組成編碼器206的輸出比特的次序，載波信號(hào)中冗余比特的距離譜就得以 增大，由此降低了比特或幀差錯(cuò)率。在各種實(shí)現(xiàn)中，并行組成編碼器202和206中的一者或其兩者可以是遞歸 系統(tǒng)巻積編碼器或其它已知類型的編碼器。在turbo編碼器104的其它示例中， 可采用兩個(gè)以上的并行級(jí)聯(lián)編碼器和一個(gè)以上的交織器。圖3示出了在turbo編碼器上編碼二進(jìn)制信息的方法。二進(jìn)制數(shù)據(jù)流被提 供給第一組成編碼器(302)。在第一組成編碼器處該二進(jìn)制數(shù)據(jù)流被處理以 生成有一個(gè)或多個(gè)碼元的第一輸出(304)。該二進(jìn)制數(shù)據(jù)流還被提供給耦合 至第二組成解碼器的turbo交織器(306)。該turbo交織器可被配置成(a)生成 具有值兀(s)的置換向量(308)，其中1 Ss^N^b。且N^b。是對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制數(shù) 據(jù)的塊長(zhǎng)度的整數(shù)，和(b)根據(jù)置換向量值兀(s)重新排列該二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次序 (310)，以及(c)將經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)提供給第二組成編碼器(312)。 在第二組成編碼器處該經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)被處理以生成有一個(gè)或多個(gè) 碼元的第二輸出(314)。第一輸出和第二輸出被映射成載波信號(hào)(316)。該 turbo交織器還可被配置成(a)生成具有值7Ci(j)的k^k2置換矩陣(318)，其中1 SiSki且0^^k2-l并且k0k2-N^b。，以及(b)將該置換矩陣轉(zhuǎn)換為置換向 量(320)。圖4示出了交織器的一種實(shí)現(xiàn)的框圖。交織器402包括用以接收二進(jìn)制數(shù) 據(jù)流406的輸入接口 404，通信地耦合至輸入接口 404的數(shù)據(jù)采樣器408，以 及通信地耦合至數(shù)據(jù)采樣器408的處理單元410。數(shù)據(jù)采樣器408被配置成采 樣二進(jìn)制數(shù)據(jù)流并將其劃分為多個(gè)輸入塊。處理單元410又通信地耦合至數(shù)據(jù) 采樣器408以根據(jù)多個(gè)預(yù)定置換方程重新排列這些輸入塊中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次 序并提供具有經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的輸出塊。處理單元410可生成具有值 兀i(j)的k^k2的置換矩陣，其中l(wèi)S"l^且0幻Sk2-1并且k^k^N^b。，其中 N^b。是對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)的塊長(zhǎng)度的整數(shù)。這多個(gè)預(yù)定置換方程可定義置換矩 陣值兀i(j)。處理單元410將該置換矩陣轉(zhuǎn)換為定義經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的 次序的置換向量。圖5示出了編碼處理器的一種實(shí)現(xiàn)的框圖。編碼處理器502包括用以接收 二進(jìn)制數(shù)據(jù)流506的輸入接口 504以及處理電路508。處理電路508可被配置 成將二進(jìn)制數(shù)據(jù)流506劃分為多個(gè)輸入塊，根據(jù)預(yù)定置換值重新排列輸入塊中 二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次序，以及提供具有經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的輸出塊。該處理電路可生成具有值兀i(j)的klXk2置換矩陣，其中l(wèi)^i^ki且0^j^ k2-l并且 kiXk^N^。，其中Nturb。是對(duì)應(yīng)于輸入塊長(zhǎng)度的整數(shù)。這多個(gè)預(yù)定置換方程定 義置換矩陣值7ii(j)。處理單元508將該置換矩陣轉(zhuǎn)換為定義經(jīng)重新排列的二進(jìn) 制數(shù)據(jù)的次序的置換向量。圖6示出了解碼器的一種實(shí)現(xiàn)的框圖。解碼器602包括用以接收第一信號(hào) 606的輸入接口 604和用以處理該第一信號(hào)606的處理單元608。處理單元608 可被配置成通過(guò)標(biāo)識(shí)出第一信號(hào)606中的第一組碼元——其為第一信號(hào)606中 第二組碼元的經(jīng)交織版本——來(lái)解碼第一信號(hào)606，其中第一組碼元是根據(jù)預(yù) 定的置換方程組進(jìn)行塊交織的。圖l、 2、 4、 5和/或6中示出的組件和功能中的一個(gè)或多個(gè)可被重新編排 和/或組合成單個(gè)組件或者在若干個(gè)組件中體現(xiàn)而不會(huì)脫離本發(fā)明。還可添加其 它要素或組件而不會(huì)脫離本發(fā)明。圖7示出了根據(jù)turbo碼實(shí)現(xiàn)的一個(gè)示例操作交織器的方法。接收到的二 進(jìn)制數(shù)據(jù)流rn、 n2、 113...nL被排列為N^b。比特長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊(702)。每個(gè)數(shù)據(jù) 塊隨后被重新排列為k^k2的置換矩陣(704)，其中k!表示矩陣中的行數(shù)而 k2表示列數(shù)。對(duì)于此矩陣的每一行i (其中l(wèi)Si^k。，為每一列j (其中0^j ^k廣l)計(jì)算出置換編號(hào)兀i(j) (706)。此k^k2置換矩陣中的置換編號(hào);ii(j)被 讀出或轉(zhuǎn)換為置換向量Ti(s)(l Ss^Nturb。) (708)。注意，根據(jù)一種實(shí)現(xiàn)，置 換編號(hào)7ti(j)可以被預(yù)先計(jì)算、存儲(chǔ)、并在其被應(yīng)用于數(shù)據(jù)流時(shí)被檢索出來(lái)。艮P， 無(wú)需在處理數(shù)據(jù)流的同時(shí)確定置換編號(hào)7Ci(j)。圖8示出了對(duì)應(yīng)于turbo交織器的各種信息塊長(zhǎng)度Nturb。的置換參數(shù)k,和 kz的值。S卩，對(duì)于512、 1024、 2048、 3072、以及4096比特的塊長(zhǎng)度，行數(shù) h可被選為八(8)而列數(shù)k2分別為64、 128、 256、 384、和512。對(duì)于每一行i (其中l(wèi)Si^k。，為每一列j (其中0^Sk廣l)計(jì)算出置 換編號(hào)兀i(j)。 一種實(shí)現(xiàn)為該置換矩陣的八行中的每一行提供了以下置換方程第l行兀!(j^kp[(p"j)modk2]+4第2行:兀2①=[(p2 * j + c2) mod k2] + 3第3行兀3(j^kp[(p"j)modk2]+2第4《亍兀4(j):kp[(ppj+(^)1110(11^]+115第5行兀5(j)-k"[(p"j)modk2] + 8 第6行兀6①-kp[(p"j + c4)modk2] + 7 第7行兀7(j)-kp[(p"j)modk2] + 6 第8行7t8(j) = k" [(p3 * j + c3) mod k2] + 5圖9是示出了對(duì)應(yīng)于turbo交織器的指定信息塊長(zhǎng)度的示例性參數(shù)集Pj、 p2、 p3、 p4、和Cl、 c2、 c3、 c4的表。這些特定置換方程(見上)、參數(shù)lq和 k2 (圖8)、以及質(zhì)數(shù)pi、 p2、 p3、 p4、和c!、 c2、 c3、 c4的值和組合(圖9) 是經(jīng)驗(yàn)地確定的以提供最優(yōu)的距離譜和改善的turbo碼性能。使用置換Tii(j)， 交織器將輸入比特或碼元(例如，iM、 n2、 n3...nL)的次序或順序重新排列。這 保證了第二組成編碼器206按與第一組成編碼器202不同的次序或順序接收到 輸入比特或碼元(例如，n!、 n2、 n3...nL)。置換編號(hào)Tti(j) (l^i^kp 0SjSk2-l)被重新排列成k^k2的矩陣。圖 10示出了如何根據(jù)置換編號(hào)7ti(j)各自相應(yīng)的行h和列k2來(lái)將其排列成klXk2 矩陣1000的示例。圖lO中所示的置換編號(hào)兀i(j)被讀出到置換向量;t(s) (lSs^Ntob。)中。 圖11示出了讀出置換編號(hào)1000以形成置換向量的示例性次序。根據(jù)該示例，矩陣1100中的置換編號(hào)7Ui(j)按虛線所示的順序被讀出到向量7I(S)(l^sSNtob。)中。從位置1102處的置換編號(hào)開始，從兩行1104和1106中從左至右地取置 換編號(hào)，然后在下兩行1108和1110中從左至右地繼續(xù)，以此類推，直至最后 的置換編號(hào)1112。在其它實(shí)現(xiàn)中，從該矩陣將置換編號(hào)讀到向量中的順序可以 不同。圖12示出了 turbo編碼器1200的一個(gè)實(shí)現(xiàn)中的示例性交織器是如何重新 排列輸入比特的次序的。置換向量兀(s) (l^s^Nturb。)使得turbo交織器輸出 的第s個(gè)比特是輸入到turbo交織器的輸入信息塊的第tt(s)比特。S卩，置換向 量規(guī)定各比特的重新定序。這樣，塊交織器重新排列輸入比特的次序以改善所 傳送的冗余數(shù)據(jù)的距離譜。為了將經(jīng)turbo編碼的數(shù)據(jù)信號(hào)解碼，在接收機(jī)處施行逆操作以分解載波 信號(hào)并提取所傳送的信息。即，在接收機(jī)處確定并應(yīng)用逆置換向量以重新獲得 原始比特序列。圖13是示出了與常規(guī)高數(shù)據(jù)率(HDR) turbo碼相比本發(fā)明的turbo碼(新 碼)的性能的圖表。該示例示出1024比特/幀的傳輸并且在turbo解碼器處釆 用8次解碼迭代的情形。對(duì)于率為1/3的QPSK傳輸，此改進(jìn)型turbo碼的線 1302示出相同信噪(Eb/N0)比下比常規(guī)turbo碼的線1304低的幀差錯(cuò)率(FER)。 例如，對(duì)于相同信噪比1.4dB，此改進(jìn)型turbo碼的線1302示出了 5xlO^的FER， 這是以具有約2xl(T4的FER的常規(guī)turbo碼的線1304所不能達(dá)到的。類似地， 對(duì)于率為2/3的QPSK傳輸，在相同信噪比3 dB下，此改進(jìn)型turbo碼的線1306 示出3xl0—6的FER而常規(guī)turbo碼的線1308具有2xl0—4的FER。對(duì)于率為1/2 的8PSK傳輸，在相同信噪比3.8 dB下，此改進(jìn)型turbo碼的線1310示出4xl(T7 的FER而常規(guī)turbo碼的線1312具有4xl(T5的FER。類似地，對(duì)于率為1/3 的16QAM傳輸，在相同信噪比4.6 dB下，此改進(jìn)型turbo碼的線1314示出 lxl0"的FER而常規(guī)turbo碼的線1316具有2xl(T5的FER。因此，本發(fā)明的 改進(jìn)型turbo碼提供了比現(xiàn)有技術(shù)低得多的差錯(cuò)本底。這為要求低幀差錯(cuò)率的 應(yīng)用提供了一種實(shí)用的turbo編碼方案。
應(yīng)該注意，上述實(shí)施例僅是示例而不應(yīng)被解釋為限定本發(fā)明。各實(shí)施例的 描述旨在為例示說(shuō)明，而非限定所附權(quán)利要求的范圍。因此，本教義可容易地 應(yīng)用到其它類型的裝置并且許多替換、修改、和變形對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將 是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種turbo編碼器，包括第一組成編碼器，被配置成接收二進(jìn)制數(shù)據(jù)流并處理所述二進(jìn)制數(shù)據(jù)流以提供有一個(gè)或多個(gè)碼元的第一輸出；turbo交織器，被配置成根據(jù)多個(gè)預(yù)定置換方程重新排列所述二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次序；以及通信地耦合至所述turbo交織器的第二組成編碼器，所述第二組成編碼器接收所述經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)并處理所述經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)以提供有一個(gè)或多個(gè)碼元的第二輸出。
2. 如權(quán)利要求l所述的turbo編碼器，其特征在于，還包括 通信地耦合至所述第一和第二組成編碼器的碼元映射器，用以接收所述第一和第二輸出并將所述第一輸出和所述第二輸出中的所述一個(gè)或多個(gè)碼元映射成載波信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求l所述的turbo編碼器，其特征在于，所述turbo交織器還 被配置成生成具有值兀i(j)的kiXk2置換矩陣，其中1 S i S ki且0 ^ j ^ k2-l并且 kiXk^N^b。， N^b。是對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)的塊長(zhǎng)度的整數(shù)，其中所述預(yù)定置換方程定義所述置換矩陣值7ti(j)，以及將所述置換矩陣轉(zhuǎn)換為定義所述經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次序的置換 向量。
4. 如權(quán)利要求3所述的turbo編碼器，其特征在于，所述多個(gè)預(yù)定置換方 程被定義為第l行兀l(j)二、 第2行兀2(]) = ^ 第3行7t3(j) = ki 第4行兀4(0 = 1^第5行7t5(j) = ki第6行兀,k,*[(p2*j)modk2] + 4* [(p2*j + c2) modk2] + 3 承[(p"j)modk2] +2* [(pi*j + ci)modk2]+l *[(p4*j)modk2] + 8* [(p4 * j + c4) mod k2] + 7第7行<formula>formula see original document page 3</formula>第8行:<formula>formula see original document page 3</formula>其中l(wèi)^i^kp 0^j^k2—1，并且p。 p2、 p3、 P4、和q、 C2、 C3、 C4為質(zhì)數(shù)。
5. 如權(quán)利要求4所述的turbo編碼器，其特征在于，所述塊長(zhǎng)度Ntob。 = 512 比特，ki = 8、 k2 = 64， {Pl, p2, p3, p4} = {11, 19， 31， 37}，并且{ ch c2, c3, c4} = {5, 11, 19,31}。
6. 如權(quán)利要求4所述的turbo編碼器，其特征在于，所述塊長(zhǎng)度Nturt。 = 1024 比特，k丄=8、 k2 = 128， {Pl, p2, p3, p4} = {11, 19， 31, 37}，并且{ ch c2, c3， c4} = {5, 11, 19,31}。
7. 如權(quán)利要求4所述的turbo編碼器，其特征在于，所述塊長(zhǎng)度Nturt。 = 2048 比特，= 8、 k2 = 256， {Pl, p2, p3, p4} = {13, 23, 31, 37},并且{ Cl, c2， c3, c4} = {7, 13,23,31}。
8. 如權(quán)利要求4所述的turbo編碼器，其特征在于，所述塊長(zhǎng)度N^b。 = 3072 比特，& = 8、k2 = 384， {Pl, p2, p3, p4} = {31, 41, 67, 79}，并且{ Cl， c2, c3, c4} = {13, 23,29,41}。
9. 如權(quán)利要求4所述的turbo編碼器，其特征在于，所述信息塊長(zhǎng)度N^b。 =4096比特，k;8、k2-512， {Pl, p2, p3, p4} = {31, 47, 67， 83}，并且{ c!, c2, c3， c4} = {13,23，31,47}。
10. —種編碼二進(jìn)制信息的方法，包括 將二進(jìn)制數(shù)據(jù)流提供給第一組成編碼器；將所述二進(jìn)制數(shù)據(jù)流提供給耦合至第二組成解碼器的turbo交織器，所述 turbo交織器被配置成生成具有值兀(s)的置換向量，其中1^s^Ntob。且Ntwb。是對(duì)應(yīng)于二進(jìn) 制數(shù)據(jù)的塊長(zhǎng)度的整數(shù)，以及根據(jù)所述置換向量值Tl(S)重新排列所述二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次序；以及將所述經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)提供給所述第二組成編碼器。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括在所述第一組成編碼器處處理所述二進(jìn)制數(shù)據(jù)流以生成有一個(gè)或多個(gè)碼元的第一輸出；在所述第二組成編碼器處處理所述經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)以生成有一 個(gè)或多個(gè)碼元的第二輸出；以及將所述第一輸出和所述第二輸出映射成載波信號(hào)。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一組成編碼器和第 二組成編碼器是遞歸系統(tǒng)巻積編碼器。
13. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述turbo交織器還被配置成生成具有值兀i(j)的k^k2置換矩陣，其中1 S i S ki且0 S j ^ k2-l并且 kjxk^Ntwb。，并且將所述置換矩陣轉(zhuǎn)換為所述置換向量。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述將置換矩陣轉(zhuǎn)換為置 換向量是從矩陣中的毗鄰兩行從左至右一次一個(gè)矩陣列地并且自頂向底地取 值直至所述置換矩陣中所有的值都被讀入到所述置換向量中。
15. —種turbo編碼器，包括用于編碼二進(jìn)制數(shù)據(jù)流以提供有一個(gè)或多個(gè)碼元的第一輸出的第一裝置； 用于根據(jù)多個(gè)預(yù)定置換方程交織所述二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次序的裝置；以及 用于編碼所述經(jīng)交織的二進(jìn)制數(shù)據(jù)以提供有一個(gè)或多個(gè)碼元的第二輸出 的第二裝置。
16. 如權(quán)利要求l所述的turbo編碼器，其特征在于，還包括 用于將所述第一和第二輸出映射成載波信號(hào)的裝置。
17. —種交織器，包括 輸入接口，用以接收二進(jìn)制數(shù)據(jù)流；通信地耦合至所述輸入接口的數(shù)據(jù)采樣器，所述數(shù)據(jù)采樣器被配置成采樣 所述二進(jìn)制數(shù)據(jù)流并將其劃分為多個(gè)輸入塊；以及通信地耦合至所述數(shù)據(jù)采樣器的處理單元，用以根據(jù)多個(gè)預(yù)定置換方程重 新排列所述輸入塊中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次序并提供具有所述經(jīng)重新排列的二進(jìn) 制數(shù)據(jù)的輸出塊。
18. 如權(quán)利要求17所述的交織器，其特征在于，所述處理單元還生成具有值兀i(j)的k^k2置換矩陣，其中1 S i S k!且0 ^ j S k2-l并且 k^k^N^b。， N^b。是對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)的塊長(zhǎng)度的整數(shù)，其中所述多個(gè)預(yù)定置換方程定義所述置換矩陣值7ti(j)，以及將所述置換矩陣轉(zhuǎn)換為定義所述經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次序的置換 向量。
19.如權(quán)利要求17所述的交織器，其特征在于，所述多個(gè)預(yù)定置換方程 被定義為第l行:兀l(j)=k*[(p2*j)modk2] + 4第2行兀2(j)=k*[(p2* j + C2) mod k2] + 3第3行:兀3(j)=k，*j)mod k2] +2第4行兀4(j)=k* j + ci) mod k2] +1第5行:丌5(j)=k!*[(p4*j) modk2] + 8第6行兀6(j)=ki* [(P4* j + C4) mod k2] + 7第7行=k.*[(P3* j) mod k2] + 6第8行兀s(i)=k!*[(P3* j + C3) mod k2] + 5其中l(wèi)SiSk!， 0^j^k2—1，并且p!、 p2、 p3、 p4、和d、 C2、 C3、 C4為質(zhì)數(shù)。
20. —種處理器，包括輸入，用以接收二進(jìn)制數(shù)據(jù)流；以及 電路，被配置成將所述二進(jìn)制數(shù)據(jù)流劃分為多個(gè)輸入塊，根據(jù)預(yù)定置換值重新排列輸入塊中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次序，以及 提供具有經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的輸出塊。
21. 如權(quán)利要求20所述的處理器，其特征在于，所述電路還被配置成 生成具有值兀i(j)的kixk2置換矩陣，其中1 ^ i S k!且0 ^ j ^ k2—1并且kjxk^N^b。， N^b。是對(duì)應(yīng)于輸入塊長(zhǎng)度的整數(shù)，所述多個(gè)預(yù)定置換方程定義所 述置換矩陣值兀i(D，將所述置換矩陣轉(zhuǎn)換為定義所述經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次序的置換其中所述預(yù)定置換值兀i(j)是基于以下各方程計(jì)算出的第l行7Mj"kp[(p"j)modk2〗+ 4第2行兀2(0 = 1^* [(p2*j + c2)modk2] + 3第3行兀3(j)-kp[(p"j)modk2]+2第4行兀4①二kp[(p"j + Ci)modk2]+l第5行兀5(j"k"[(p"j)modk2] + 8第6行兀6①二k" [(p4*j+ c4)modk2]+ 7第7行兀7(j^k"[(p"j)modk2] + 6第8行7i8(j) = kp [(p3 * j + c3) mod k2] + 5其中l(wèi)^i^kp 0^j^k2—1，并且pt、 p2、 p3、 p4、和c,、 c2、 c3、 C4為預(yù) 定的質(zhì)數(shù)。
22. —種解碼器，包括輸入接口，用以接收第一信號(hào)；以及處理單元，被配置成通過(guò)標(biāo)識(shí)出所述第一信號(hào)中的第一組碼元——其為所 述第一信號(hào)中第二組碼元的經(jīng)交織版本——來(lái)解碼所述第一信號(hào)，其中所述第 一組碼元是根據(jù)預(yù)定置換方程組進(jìn)行塊交織的。
23. 如權(quán)利要求22所述的解碼器，其特征在于，所述預(yù)定置換方程被定 義為第l行Tt!(j) = ^
^]+4第2行7t2(j) = [(p2 * j + c2) mod k2] + 3 第3行713(j"kp[(ppj)modk2]+2第4行7t4①-kp [(ppj+ (^)1110(11^]+1第5行7i5(j) = k" [(p4 * j) mod k2] + 8 第6行7i6(j) = [(p4 * j + c4) mod k2] + 7 第7行7t7(j"k"[(p"j)modk2] + 6 第8行7t8(j) = kP [(p3 * j + c3) mod k2] + 5其中l(wèi)Si^k!， 0^j^k2—1，并且p。 p2、 p3、 p4、和q、 c2、 c3、 C4為預(yù) 定的質(zhì)數(shù)。
24. —種解碼器，包括用于接收第一信號(hào)的裝置；以及用于通過(guò)標(biāo)識(shí)出所述第一信號(hào)中的第一組碼元一_其為所述第一信號(hào)中 第二組碼元的經(jīng)交織版本——來(lái)處理所述第一信號(hào)的裝置，其中所述第一組碼 元是根據(jù)預(yù)定置換方程組進(jìn)行塊交織的。
25. —種具有用于編碼二進(jìn)制數(shù)據(jù)流的一條或多條指令的機(jī)器可讀介質(zhì)， 所述指令在由處理器執(zhí)行時(shí)導(dǎo)致所述處理器用第一編碼函數(shù)來(lái)編碼接收到的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流以生成第一輸出；生成具有值兀(S)的置換向量，其中l(wèi)SS^Nturb。并且]SU。是對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)的塊長(zhǎng)度的整數(shù)；根據(jù)所述置換向量值7t(S)重新排列所述二進(jìn)制數(shù)據(jù)流的次序；以及用第二編碼函數(shù)來(lái)編碼所述經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流以生成第二輸出。
26. 如權(quán)利要求25所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其特征在于，還包括將所述第一輸出和所述第二輸出映射成載波信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明的至少一個(gè)方面提供了一種用以實(shí)現(xiàn)低幀差錯(cuò)率的turbo編碼器(104)，其具有并行的第一和第二組成編碼器(202、206)以及作為輸入耦合至第二組成編碼器以提供輸入到第一組成編碼器的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的經(jīng)置換版本的交織器(204)。該交織器被配置成將該二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸入解析為輸入塊，確定置換向量，并根據(jù)預(yù)定置換方程組重新排列輸入塊中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的次序。信息塊中經(jīng)重新排列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)隨后被傳遞給第二組成編碼器以改善所傳送的冗余數(shù)據(jù)的距離譜。
文檔編號(hào)H03M13/29GK101326728SQ200680046398
公開日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2006年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月12日
發(fā)明者A·加拉里, 配 陳 申請(qǐng)人:高通股份有限公司