本發(fā)明涉及的是一種通信領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種基于定時(shí)中斷的卷積編碼方法。

背景技術(shù)：

1、卷積編碼是一種常用的信道編碼技術(shù)，用以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)中，如衛(wèi)星通信等，現(xiàn)有卷積編碼的缺陷和不足在于：現(xiàn)有的卷積編碼大多基于fpga實(shí)現(xiàn)。相較于微控制器實(shí)現(xiàn)，其成本更高，功耗更高，且靈活性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種基于定時(shí)中斷的卷積編碼方法，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)中微控制器定時(shí)中斷的特性和卷積編碼的結(jié)構(gòu)與輸入輸出的特性，顯著節(jié)省內(nèi)存空間的同時(shí)，提高運(yùn)行速度，適應(yīng)多種編碼速率，以及易于擴(kuò)展。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明涉及一種基于定時(shí)中斷的卷積編碼方法，根據(jù)卷積編碼方案設(shè)置環(huán)形數(shù)組和輸出緩存數(shù)組的長(zhǎng)度并進(jìn)行初始化，設(shè)定與輸出數(shù)據(jù)流的速率匹配的定時(shí)器中斷的頻率；在一輪中每次定時(shí)器中斷觸發(fā)時(shí)，輸出卷積編碼的結(jié)果；當(dāng)一輪結(jié)束時(shí)，通過位運(yùn)算對(duì)輸入編碼器的并行信息進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，將待編碼的信息比特輸入環(huán)形數(shù)組，并完成移位寄存器的移位過程；根據(jù)卷積編碼方案的編碼器連接矢量或生成多項(xiàng)式，對(duì)相應(yīng)位置的比特值進(jìn)行連續(xù)異或運(yùn)算后生成輸出比特。

4、所述的方法具體包括：

5、步驟1、初始化環(huán)形數(shù)組a、輸出緩存數(shù)組b和定時(shí)器中斷：根據(jù)卷積編碼方案(n,k,k)，設(shè)定環(huán)形數(shù)組的長(zhǎng)度為k*k，輸出緩存數(shù)組的長(zhǎng)度為n，并初始化為全0；定義環(huán)形數(shù)組的頭p作為編碼器輸入位置，初始化為0。設(shè)定定時(shí)中斷的頻率，與輸出數(shù)據(jù)流的速率匹配。

6、步驟2、以定時(shí)器中斷被觸發(fā)n次為一輪，m表示定時(shí)器中斷在一輪中已被觸發(fā)的次數(shù)，在每次定時(shí)器中斷觸發(fā)時(shí)，輸出卷積編碼的結(jié)果b[m-1]，當(dāng)m＝n時(shí)執(zhí)行步驟3和步驟4以進(jìn)行下一輪編碼，否則跳過。

7、步驟3、通過位運(yùn)算完成并串轉(zhuǎn)換，向環(huán)形數(shù)組輸入k個(gè)待編碼的信息比特，并進(jìn)行移位寄存器的移位過程：將輸入的每個(gè)信息比特替換數(shù)組a在p位置的值a[p]，并進(jìn)行指針移位，即使頭位置向后移動(dòng)一位，即p＝(p+k*k-1)mod(k*k)，重復(fù)k次以輸入k個(gè)待編碼的信息比特。

8、步驟4、根據(jù)卷積編碼方案的編碼器連接矢量或生成多項(xiàng)式，對(duì)相應(yīng)位置的比特值進(jìn)行連續(xù)異或運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)模2加法，并生成n個(gè)輸出比特，儲(chǔ)存在輸出緩存數(shù)組b[0]～b[n-1]中。

9、本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)上述方法的系統(tǒng)，包括：初始化單元、卷積控制單元、移位單元、編碼單元和輸出單元，其中：初始化單元根據(jù)卷積編碼方案(n,k,k)信息，初始化環(huán)形數(shù)組a、輸出緩存數(shù)組b和定時(shí)器中斷處理，得到長(zhǎng)度為k*k的環(huán)形數(shù)組，長(zhǎng)度為n的輸出緩存數(shù)組，定義環(huán)形數(shù)組的頭p作為編碼器輸入位置并將定時(shí)中斷的頻率設(shè)置為與輸入輸出數(shù)據(jù)流的速率匹配；卷積控制單元對(duì)定時(shí)器中斷觸發(fā)次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并控制卷積編碼器在適當(dāng)?shù)挠|發(fā)輪次內(nèi)進(jìn)行編碼或輸出；移位單元根據(jù)輸入信息以及卷積控制單元的控制，在定時(shí)器中斷滿足在m＝n時(shí)觸發(fā)輪次進(jìn)行位運(yùn)算完成并串轉(zhuǎn)換，向環(huán)形數(shù)組輸入k個(gè)待編碼的信息比特，并完成移位寄存器的移位過程；編碼單元根據(jù)卷積編碼方案的編碼器連接矢量或生成多項(xiàng)式信息以及卷積控制單元的控制，在m＝n時(shí)觸發(fā)輪次進(jìn)行對(duì)相應(yīng)位置的比特值進(jìn)行連續(xù)異或運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)模2加法，并生成n個(gè)輸出比特，儲(chǔ)存在輸出緩存數(shù)組b[0]～b[n-1]中，得到輸出比特結(jié)果；輸出單元根據(jù)輸出緩存數(shù)組b[0]～b[n-1]以及b單元的控制，在每一次定時(shí)器中斷觸發(fā)時(shí)進(jìn)行輸出。

10、技術(shù)效果

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明占用更少的緩存空間：僅儲(chǔ)存編碼輸出數(shù)據(jù)流中的一組，節(jié)省了內(nèi)存空間。提高了運(yùn)行速度：使用環(huán)形數(shù)組模擬線性移位寄存器，通過位運(yùn)算完成了并串轉(zhuǎn)換，減少了編碼過程中的指令數(shù)，提高了運(yùn)行速度。適應(yīng)多種編碼速率：通過調(diào)整定時(shí)中斷頻率和環(huán)形數(shù)組的長(zhǎng)度，可以匹配與適應(yīng)不同的編碼速率。易于擴(kuò)展：支持加入多種塊編碼(并串轉(zhuǎn)換前)與串行編碼(并串轉(zhuǎn)換后)，如rs編碼、crc、偽隨機(jī)化和nrz-m變換等。

技術(shù)特征：

1.一種基于定時(shí)中斷的卷積編碼方法，其特征在于，根據(jù)卷積編碼方案設(shè)置環(huán)形數(shù)組和輸出緩存數(shù)組的長(zhǎng)度并進(jìn)行初始化，設(shè)定與輸出數(shù)據(jù)流的速率匹配的定時(shí)器中斷的頻率；在一輪中每次定時(shí)器中斷觸發(fā)時(shí)，輸出卷積編碼的結(jié)果；當(dāng)一輪結(jié)束時(shí)，通過位運(yùn)算對(duì)輸入編碼器的并行信息進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，將待編碼的信息比特輸入環(huán)形數(shù)組，并完成移位寄存器的移位過程；根據(jù)卷積編碼方案的編碼器連接矢量或生成多項(xiàng)式，對(duì)相應(yīng)位置的比特值進(jìn)行連續(xù)異或運(yùn)算后生成輸出比特。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定時(shí)中斷的卷積編碼方法，其特征是，所述的初始化是指：初始化環(huán)形數(shù)組a、輸出緩存數(shù)組b和定時(shí)器中斷：根據(jù)卷積編碼方案(n，k，k)，設(shè)定環(huán)形數(shù)組的長(zhǎng)度為k*k，輸出緩存數(shù)組的長(zhǎng)度為n，并初始化為全0；定義環(huán)形數(shù)組的頭p作為編碼器輸入位置，初始化為0，設(shè)定定時(shí)中斷的頻率，與輸出數(shù)據(jù)流的速率匹配。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定時(shí)中斷的卷積編碼方法，其特征是，所述的中斷觸發(fā)是指：以定時(shí)器中斷被觸發(fā)n次為一輪，m表示定時(shí)器中斷在一輪中已被觸發(fā)的次數(shù)，在每次定時(shí)器中斷觸發(fā)時(shí)，輸出卷積編碼的結(jié)果b[m-1]，當(dāng)m＝n時(shí)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換和移位過程并進(jìn)行模2加法后輸出計(jì)算結(jié)果。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于定時(shí)中斷的卷積編碼方法，其特征是，所述的并串轉(zhuǎn)換和移位過程是指：通過位運(yùn)算完成并串轉(zhuǎn)換，向環(huán)形數(shù)組輸入k個(gè)待編碼的信息比特，并進(jìn)行移位寄存器的移位過程：將輸入的每個(gè)信息比特替換數(shù)組a在p位置的值a[p]，并進(jìn)行指針移位，即使頭位置向后移動(dòng)一位，即p＝(p+k*k-1)mod(k*k)，重復(fù)k次以輸入k個(gè)待編碼的信息比特。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于定時(shí)中斷的卷積編碼方法，其特征是，所述的模2加法，根據(jù)卷積編碼方案的編碼器連接矢量或生成多項(xiàng)式，對(duì)相應(yīng)位置的比特值進(jìn)行連續(xù)異或運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)模2加法，并生成n個(gè)輸出比特，儲(chǔ)存在輸出緩存數(shù)組b[0]～b[n-1]中。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的基于定時(shí)中斷的卷積編碼方法，其特征是，具體包括：

7.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一所述方法的基于定時(shí)中斷的卷積編碼系統(tǒng)，其特征在于，包括：初始化單元、卷積控制單元、移位單元、編碼單元和輸出單元，其中：初始化單元根據(jù)卷積編碼方案(n,k,k)信息，初始化環(huán)形數(shù)組a、輸出緩存數(shù)組b和定時(shí)器中斷處理，得到長(zhǎng)度為k*k的環(huán)形數(shù)組，長(zhǎng)度為n的輸出緩存數(shù)組，定義環(huán)形數(shù)組的頭p作為編碼器輸入位置并將定時(shí)中斷的頻率設(shè)置為與輸入輸出數(shù)據(jù)流的速率匹配；卷積控制單元對(duì)定時(shí)器中斷觸發(fā)次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并控制卷積編碼器在適當(dāng)?shù)挠|發(fā)輪次內(nèi)進(jìn)行編碼或輸出；移位單元根據(jù)輸入信息以及卷積控制單元的控制，在定時(shí)器中斷滿足在m＝n時(shí)觸發(fā)輪次進(jìn)行位運(yùn)算完成并串轉(zhuǎn)換，向環(huán)形數(shù)組輸入k個(gè)待編碼的信息比特，并完成移位寄存器的移位過程；編碼單元根據(jù)卷積編碼方案的編碼器連接矢量或生成多項(xiàng)式信息以及卷積控制單元的控制，在m＝n時(shí)觸發(fā)輪次進(jìn)行對(duì)相應(yīng)位置的比特值進(jìn)行連續(xù)異或運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)模2加法，并生成n個(gè)輸出比特，儲(chǔ)存在輸出緩存數(shù)組b[0]～b[n-1]中，得到輸出比特結(jié)果；輸出單元根據(jù)輸出緩存數(shù)組b[0]～b[n-1]以及b單元的控制，在每一次定時(shí)器中斷觸發(fā)時(shí)進(jìn)行輸出。

技術(shù)總結(jié)
一種基于定時(shí)中斷的卷積編碼方法，根據(jù)卷積編碼方案設(shè)置環(huán)形數(shù)組和輸出緩存數(shù)組的長(zhǎng)度并進(jìn)行初始化，設(shè)定與輸出數(shù)據(jù)流的速率匹配的定時(shí)器中斷的頻率；在一輪中每次定時(shí)器中斷觸發(fā)時(shí)，輸出卷積編碼的結(jié)果；當(dāng)一輪結(jié)束時(shí)，通過位運(yùn)算對(duì)輸入編碼器的并行信息進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，將待編碼的信息比特輸入環(huán)形數(shù)組，并完成移位寄存器的移位過程；根據(jù)卷積編碼方案的編碼器連接矢量或生成多項(xiàng)式，對(duì)相應(yīng)位置的比特值進(jìn)行連續(xù)異或運(yùn)算后生成輸出比特。本發(fā)明結(jié)合嵌入式系統(tǒng)中微控制器定時(shí)中斷的特性和卷積編碼的結(jié)構(gòu)與輸入輸出的特性，顯著節(jié)省內(nèi)存空間的同時(shí)，提高運(yùn)行速度，適應(yīng)多種編碼速率，以及易于擴(kuò)展。

技術(shù)研發(fā)人員：李學(xué)霖,吳樹范,莫乾坤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2