專利名稱：一種可變長度s隨機交織器的生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計算機與通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可變長度S隨機交織器的生成方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字信號的傳輸固有的易于受到干擾，這會把差錯引入到被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中。香農(nóng)定理指出如果采用足夠長的隨機編碼就能逼近香農(nóng)信道容量。但長期以來信道容量僅作為一個理論極限存在，因為傳統(tǒng)編碼都有規(guī)則的代數(shù)結(jié)構(gòu)，遠遠談不上隨機，其信道編碼性能與信道容量之間都有較大的差距。1993年一種全新的編碼方式拓撲碼巧妙的將兩個簡單分量碼通過偽隨機交織器并行級聯(lián)來構(gòu)造具有偽隨機特性的長碼，并通過在兩個軟輸入/軟輸出譯碼器之間進行多次迭代來實現(xiàn)偽隨機譯碼。拓撲碼具有編碼效率高、糾錯性能好及譯碼時延小等優(yōu)點，遠遠超過了其他的編碼方式，受到了全球通信及信息論相關(guān)研究人員的廣泛關(guān)注。目前，拓撲碼已被多個通信標準化組織采用，寫入其發(fā)布的相關(guān)通信標準之中，如3GPP WCDMAXDMA2000 中均采用拓撲碼作為信道編碼方案，以實現(xiàn)高質(zhì)量的寬帶信號傳輸。并行級聯(lián)的編碼結(jié)構(gòu)、交織器的利用和次最佳的譯碼算法(迭代譯碼)是使拓撲碼具有優(yōu)異性能的三大要素。交織器的作用是將原始數(shù)據(jù)序列打亂，使得交織前后數(shù)據(jù)序列的相關(guān)性減弱，這樣做突出的一個優(yōu)點便是大大降低了數(shù)據(jù)突發(fā)錯誤的影響，以進一步提高抗干擾性能。交織器的交織算法由其交織序列得以體現(xiàn)，對于長度為K的交織器，其交織序列Hk= {>κ(1)，πκ(2)，πκ(3)，...，πκ(κ)}；交織時，交織器是將輸入的數(shù)據(jù)流劃分為若干個包含K個輸入比特的輸入數(shù)據(jù)組，并將每個輸入數(shù)據(jù)組的K個輸入比特按順序位置編制序號1 K，稱之為交織序號，即每個輸入數(shù)據(jù)組中第k位輸入比特的交織序號即為 k，ke {1,2,3,...,K}；在交織序列中，jiK(k) e π κ表示交織序號為k的輸入比特經(jīng)交織過后在包含K個輸出比特的輸出數(shù)據(jù)組中的順序位置，稱為交織地址JiK(k)，即輸入數(shù)據(jù)組中第k位輸入比特對應(yīng)交織地址πκ(10 ；基于交織序列Hk的交織運算過程如

圖1所示。解交織器，即為交織器的逆過程處理器，是將交織器打亂的字節(jié)序列重新排列回復(fù)原始碼字。因此，交織器中交織序列的設(shè)計在拓撲碼中占有很重要的地位，是決定拓撲碼譯碼性能和譯碼器吞吐量的關(guān)鍵因素。交織器大致可以分為兩類，一類是隨機交織，而另一類是確定性交織。隨機交織是指交織方式是隨機產(chǎn)生的，從理論上將隨機交織的性能是最優(yōu)的。目前，對于拓撲碼的交織器研究已有一定基礎(chǔ)。國內(nèi)外研究者已提出了適用于拓撲碼的多種交織器方案。但是絕大部分的研究都是針對于不變長度拓撲碼所提出的，且為了保證其隨機性，計算復(fù)雜度都較高。然而由于自適應(yīng)調(diào)制編碼等技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中往往會使用到可變長度的拓撲碼。顯然在這種情況下，需要低復(fù)雜度的可變長度的拓撲碼交織器。傳統(tǒng)的S隨機交織器只能產(chǎn)生固定長度為K的交織器。若編碼系統(tǒng)需要可變長度 N，則需要產(chǎn)生并儲存多個交織排列規(guī)則。為了避免大量的存儲量，通常的做法是從長度較大的排列規(guī)則中去除掉無用的位置形成較短的交織器排列規(guī)則。然而這種做法會破壞掉交織器的屬性從而影響交織器的性能。
權(quán)利要求
1.一種可變長度S隨機交織器的生成方法，其特征在于，包括如下步驟A)選定一個長度為K的已知S隨機交織器作為基準交織器，并確定可變長度S隨機交織器的最長長度值L，L>K;B)針對N依次從K+1到L的每個取值，分別求出長度為N的S隨機交織器的交織序列 η Ν中交織地址N所對應(yīng)的輸入比特序號jN ；由此得到插值輸入比特序號集J = {jK+1，jK+2，Jk+3' · · ·，JLI ；C)根據(jù)插值輸入比特序號集J，利用長度為K的基準交織器的交織序列^^進行循環(huán)插值，得到長度為K+X的S隨機交織器的交織序列π κ+χ，從而生成長度為Κ+Χ的S隨機交織器，K+1 ^ K+X ^ L ；所述循環(huán)插值，是指針對N依次從Κ+1到Κ+Χ的每個取值，由交織序列 JI η通過如下公式進行插值運算得到交織序列η Ν N-I = N-I (1)，N-I (2)，Π η (3) , ...，31 Ν_! (N_l) }； ‘兀若 m<jN πΝ{ ) = \ N, 若i = jN ，其中 i = 1，2，3，...，N; ^1(Z-I), <i<NjiN= I>N(1)，31 N (2)，π N (3), . . . , π N (N)}；其中，^-!(i)表示交織序列H H中序號為i的輸入比特所對應(yīng)的交織地址，^⑴表示交織序列中序號為i的輸入比特所對應(yīng)的交織地址；從而由長度為K基準交織器的交織序列經(jīng)Z次循環(huán)差值運算得到長度為K+X的S隨機交織器的交織序列πΜ。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變長度S隨機交織器的生成方法，其特征在于，步驟B)的具體計算過程如下bl)取N = K+1，取基準交織器的擴散系數(shù)Sk作為擴散系數(shù)參數(shù)％的初始值，即?。?=Sk ；b2)令 jN = 1 ；b3)根據(jù)長度為N-I的S隨機交織器的交織序列π η，通過如下公式計算生成交織序列^n =N-I = N-I (1)，N-I (2)，Π η (3) , ...，31 Ν_! (Ν—1) }； ‘兀若 m<jN πΝ{ ) = \ N, 若i = jN ，其中 i = 1，2，3，...，N; ^1(Z-I), <i<NjiN= I>N(1)，31 N (2)，π N (3), . . . , π N (N)}；b4)按下式計算所有滿足條件|p_jN| < %的ρ的取值所對應(yīng)的交織地址差D D=I^ Ν+1 (ρ) — ^ N+1 (jN) I ；若所有滿足上述條件的P的取值所對應(yīng)的交織地址差D均滿足D > %，執(zhí)行步驟b7)； 否則，執(zhí)行步驟沾)；b5)判斷當前jN的取值，若jN<N，則令九的取值加1，重復(fù)步驟b3) b4)；若jN = N，則執(zhí)行步驟Μ)；b6)令擴散系數(shù)參數(shù)％的取值減1，重復(fù)步驟W) 沾)；b7)記錄當前jN的取值，作為當前N的取值下，長度為N的S隨機交織器的交織序列JI N中交織地址N所對應(yīng)的輸入比特序號jN ；b8)判斷當前N的取值，若N < L，則令N的取值加1，重新取擴散系數(shù)參數(shù)％ = Sk,重復(fù)步驟b2) b7)；若N = L，則停止循環(huán)；由此得到插值輸入比特序號集J= {jjN = K+l, K+2, K+3, · · ·，L} = {jK+i，JK+2' JK+3，· ，JLJ °
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可變長度S隨機交織器的生成方法，該方法利用一個長度有限(設(shè)長度為K)的已知S隨機交織器作為基準交織器進行逐位迭代擴展，根據(jù)基準交織器的擴展特性條件，生成任意長度大于K的S隨機交織器；采用基準交織器的擴展系數(shù)作為逐位迭代擴展過程的擴展系數(shù)參數(shù)，使生成的新的S隨機交織器能夠與基準交織器具備相當?shù)臄U散性能，從而保證新生成的S隨機交織器比特誤碼性能，并且逐位迭代擴展過程只需進行加減法計算，計算復(fù)雜度低，生成交織器的數(shù)據(jù)庫中只需要存儲基準交織器的交織序列πk以及逐位擴展的交織地址N在輸入數(shù)據(jù)組中對應(yīng)的輸入比特序號jN，節(jié)省了內(nèi)存資源，從而能夠減小交織時延，提高交織器的交織效率。
文檔編號H03M13/27GK102227097SQ20111008988
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者葉蕾 申請人:重慶大學