專利名稱：用于通信系統(tǒng)的交織/解交織設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明一般涉及交織／解交織設(shè)備和方法，尤其涉及用于在無線通信系統(tǒng)，例如，衛(wèi)星、ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))、數(shù)字蜂窩式、W-CDMA(寬帶碼分多址)、IMT(國際移動(dòng)電信)-2000和W-ATM(寬帶異步轉(zhuǎn)移模式)通信系統(tǒng)，中使用的渦式(turbo)編碼器的交織／解交織設(shè)備和方法。
2．相關(guān)技術(shù)描述在渦式編碼器中進(jìn)行交織，以隨機(jī)化輸入到該編碼器中的信息并提高碼字的距離特性。尤其是，可以預(yù)計(jì)，渦式編碼器將應(yīng)用于IMT-2000(或CDMA-2000)通信系統(tǒng)的輔助信道(或業(yè)務(wù)信道)中和ETSI(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì))推薦的UMTS(通用移動(dòng)電信系統(tǒng))的數(shù)據(jù)信道中。因此，需要將交織器具體應(yīng)用于此目的的方法。另外，渦式編碼器的使用使數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性得到提高，尤其是，使現(xiàn)有的和未來的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能得到改善。
渦式編碼器利用兩個(gè)簡(jiǎn)單并行鏈接碼將L個(gè)信息位的輸入幀編碼成奇偶碼元(parity symbol)，此處，遞歸系統(tǒng)性卷積(RSC)碼通常用作分量碼。
圖9顯示了1995年8月29日頒發(fā)的美國專利5，446，474號(hào)所詳細(xì)公開的通用渦式編碼器，特引用此專利，以供參考。
參照?qǐng)D9，渦式編碼器包括，第一分編碼器11，用于編碼輸入幀數(shù)據(jù)；交織器12，用于交織輸入幀數(shù)據(jù)；和第二分編碼器13，用于編碼交織器12的輸出。已知的RSC編碼器通常用作第一和第二分編碼器11和13。另外，交織器12具有與輸入數(shù)據(jù)位幀相同的尺寸，并重新排列提供給第二分編碼器13的信息位的順序，以降低信息位之間的相關(guān)性。
對(duì)于渦式編碼器的內(nèi)部交織器(或渦式交織器)12，可以推薦各種各樣的交織器，例如，PN(偽噪聲)隨機(jī)交織器、隨機(jī)交織器、塊交織器、非線性交織器和S-隨機(jī)交織器等。但是，到目前為止，這樣的交織器只不過是處在科學(xué)研究階段、為提高其性能而設(shè)計(jì)的算法，而達(dá)不到具體實(shí)現(xiàn)階段。因此，當(dāng)要實(shí)現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)時(shí)，必須考慮到硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。現(xiàn)在描述一下與用于渦式編碼器的傳統(tǒng)交織器有關(guān)的特性和存在的問題。
渦式編碼器的性能是取決于內(nèi)部交織器的。一般來說，由于交織器尺寸的增加會(huì)使計(jì)算量以幾何級(jí)數(shù)增加，不可能設(shè)計(jì)出保證最佳性能的交織器。因此，通常，通過確定滿足幾個(gè)給定準(zhǔn)則的條件來實(shí)現(xiàn)交織器。這些準(zhǔn)則如下距離特性應(yīng)該在一定程度上保持相鄰碼字碼元之間的距離。由于此距離特性具有與卷積碼的碼字距離特性相同的作用，因此，如有可能，最好應(yīng)該將交織器設(shè)計(jì)成具有較大的距離。
權(quán)重特性與非零信息字相對(duì)應(yīng)的碼字的權(quán)重應(yīng)該大于某一閾值。由于此權(quán)重特性具有與卷積碼的最小距離特性相同的作用，因此，如有可能，最好應(yīng)該將交織器設(shè)計(jì)成具有較大的權(quán)重。
隨機(jī)特性交織之后輸出字碼元之間的相關(guān)因子應(yīng)該比交織之前原始輸入字碼元之間的相關(guān)因子小得多。亦即，應(yīng)該完全地實(shí)現(xiàn)輸出字碼元之間的隨機(jī)化。這直接影響在連續(xù)解碼過程中生成的外在信息的質(zhì)量。
盡管可以將上述三種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)用于渦式交織器，但并非一定要分析這些特性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，隨機(jī)交織器在性能上要優(yōu)于分組交織器。但是，隨機(jī)交織器也存在著幀的多樣性和尺寸的增加會(huì)使存儲(chǔ)交織器索引(即，映射規(guī)則或地址)所需要的存儲(chǔ)器容量的增加的缺點(diǎn)。因此，考慮到硬件尺寸，最好應(yīng)用枚舉方法，通過使用索引生成規(guī)則在每個(gè)碼元時(shí)鐘上生成地址，讀取存儲(chǔ)在相應(yīng)地址上的數(shù)據(jù)，而不是應(yīng)用用于存儲(chǔ)交織器索引的查用表方法。
總之，當(dāng)在IMT-2000或UMTS系統(tǒng)中需要各種各樣的交織器尺寸和要對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性加以限制時(shí)，應(yīng)該考慮到這些限制來設(shè)計(jì)渦式交織器，以保證最佳的交織器性能。也就是說，有必要定義地址生成規(guī)則，然后，根據(jù)此地址生成規(guī)則進(jìn)行交織／解交織。當(dāng)然，應(yīng)該將交織器設(shè)計(jì)成完全滿足上述的渦式交織器的特性。
IMT-2000或UMTS技術(shù)規(guī)范還沒有對(duì)渦式交織器給出任何定義。IMT-2000技術(shù)規(guī)范所定義的前向鏈路和反向鏈路具有各種類型的邏輯信道和各種各樣的交織器尺寸。因此，為了滿足這種多樣性要求，需要增加存儲(chǔ)器容量。例如，在N=3前向鏈路發(fā)送模式中，可以使用從144位／幀到36864位／幀范圍的各種尺寸的交織器。
總而言之，現(xiàn)有技術(shù)存在如下缺點(diǎn)。
第一，對(duì)于渦式編碼器的傳統(tǒng)內(nèi)部交織器，可以使用PN隨機(jī)交織器、隨機(jī)交織器、分組交織器、非線性交織器和S-隨機(jī)交織器。但是，這樣的交織器只是處在科學(xué)研究階段、為提高其性能而設(shè)計(jì)的算法，而達(dá)不到具體實(shí)現(xiàn)階段。因此，當(dāng)要實(shí)現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)時(shí)，必須考慮到這種交織器的硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性。但是，這是沒有明確規(guī)定的。
第二，由于在使用查用表的現(xiàn)有交織方法中收發(fā)器的控制器(CPU或主機(jī))應(yīng)該根據(jù)各個(gè)交織器尺寸來存儲(chǔ)交織規(guī)則，因此，主存儲(chǔ)器除了交織器緩沖器之外還需要單獨(dú)的容量。也就是說，當(dāng)幀尺寸發(fā)生變化和增大時(shí)，要求存儲(chǔ)交織器索引(即，映射規(guī)則或地址)的存儲(chǔ)器容量也要增大。
第三，實(shí)現(xiàn)既滿足距離特性又滿足隨機(jī)特性的交織器并非易事。
第四，關(guān)于CDMA-2000前向鏈路的渦式編碼器的詳細(xì)渦式交織器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范還沒有建立起來。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于實(shí)現(xiàn)能夠解決傳統(tǒng)交織器所存在的問題的交織器的設(shè)備和方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種在通信系統(tǒng)中，滿足渦式編碼器的所有特性，包括距離特性、權(quán)重特性和隨機(jī)特性的交織／解交織設(shè)備和方法。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種在通信系統(tǒng)中，通過使用將特定值附加到輸入數(shù)據(jù)尺寸值中而具有2m×N(這里，N是整數(shù)，M是其值大于1的移位寄存器個(gè)數(shù))尺寸的虛擬地址區(qū)進(jìn)行交織的設(shè)備和方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了交織具有除2m(m＞1)的倍數(shù)之外的尺寸的輸入數(shù)據(jù)的方法。該方法包括依次將輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；將偏移值附加到輸入數(shù)據(jù)尺寸上，以提供具有2m尺寸的虛擬地址；定義多個(gè)其中每個(gè)都具有2m尺寸的地址生成區(qū)，在地址生成區(qū)中生成隨機(jī)地址；以及利用從地址生成區(qū)中生成的隨機(jī)地址，從存儲(chǔ)器讀取輸入數(shù)據(jù)。
附圖簡(jiǎn)述通過結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行如下詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚，在附圖中

圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、通信系統(tǒng)中的交織設(shè)備的方框圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、通信系統(tǒng)中的解交織設(shè)備的方框圖；圖3是顯示在利用偏移值已附加到輸入數(shù)據(jù)的虛擬地址區(qū)進(jìn)行交織的情況下，根據(jù)偏移值交織的無效碼元存在于交織的碼元之間的示意圖；圖4是顯示除去圖3中的無效碼元之后輸出碼元之間的連接的示意圖；圖5是顯示發(fā)生器多項(xiàng)式為(1+x+x6)的PN發(fā)生器的示意圖；圖6是顯示生成根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的交織讀地址的單元的方框圖；圖7A是圖6所示的隨機(jī)地址發(fā)生器的詳細(xì)方框圖；圖7B是顯示在圖7A的隨機(jī)地址發(fā)生器中，計(jì)數(shù)器716的另一個(gè)例子的示意圖；圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例生成交織讀地址的過程的流程圖；和圖9是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的渦式編碼器的方框圖。
優(yōu)選實(shí)施例詳述從現(xiàn)在開始，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。在如下的描述中，對(duì)那些眾所周知的功能或結(jié)構(gòu)將不作詳細(xì)描述，否則，它們會(huì)掩蓋本發(fā)明的特征。
本發(fā)明提出了滿足渦式交織器的特性(包括距離特性、權(quán)重特性和隨機(jī)特性)的最佳交織／解交織設(shè)備。
為此，如果輸入幀數(shù)據(jù)的尺寸不是2m(m＞1)的倍數(shù)，則新式渦式交織器的地址發(fā)生器附加具有確定值的OSV(偏移值)，致使當(dāng)幀尺寸表示成二進(jìn)制值時(shí)從LSB(最低有效位)開始的連續(xù)零位的個(gè)數(shù)變成1至64個(gè)中的一個(gè)，以便確定虛擬地址尺寸N。為了以Ng×2m的形式表示確定的虛擬地址尺寸N，要通過實(shí)驗(yàn)來確定區(qū)數(shù)Ng和值“m”，以便最佳地滿足交織器特性。此后，根據(jù)尺寸為2m的部分地址生成區(qū)生成PN地址，以交織整個(gè)輸入幀數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)幀尺寸是376(=101111000)時(shí)，可以附加在上面致使從LSB開始的連續(xù)零位的個(gè)數(shù)變成確定值的偏移值是8(=1000)。
這里，由于附加的偏移值的原因，生成了不必要的讀地址，稱這些地址為無效地址。如果將偏移值附加到輸入數(shù)據(jù)尺寸值上，使輸入幀應(yīng)該表示成2的冪次，那么，輸入幀的尺寸的增加使偏移值的尺寸大大增加，從而難以處理無效地址。另外，區(qū)數(shù)的增加可以引起隨機(jī)特性的變差。當(dāng)均勻劃分交織地址區(qū)時(shí)，這里使用的術(shù)語“區(qū)”指每個(gè)地址生成區(qū)，術(shù)語“組”指通過偏移值分組的地址區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的交織器利用PN偏移控制方法置換輸入信息位的順序，并將經(jīng)置換的信息位提供給第二分編碼器。因此，根據(jù)本發(fā)明的交織需要用于存儲(chǔ)輸入信息位的交織器存儲(chǔ)器(包括輸入數(shù)據(jù)緩沖器和輸出數(shù)據(jù)緩沖器)、用于最后改變輸入信息位的順序的偏移控制PN交織(OCPNI)模塊(包括部分反向交織器和比較器)、和增減計(jì)數(shù)器。另外，對(duì)于第一和第二分編碼器，渦式編碼器不僅可以使用傳統(tǒng)的分編碼器，而且可以使用CDMA-2000系統(tǒng)規(guī)定的分編碼器和UMTS系統(tǒng)規(guī)定的分編碼器。并且，根據(jù)本發(fā)明的交織器不僅可以應(yīng)用于串行渦式編碼器的內(nèi)部交織器，而且可以應(yīng)用于信道交織器。
圖1和2分別顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的交織器和解交織器。
參照?qǐng)D1，現(xiàn)在描述用于交織從第一分編碼器輸出的幀數(shù)據(jù)的交織器。地址發(fā)生器111根據(jù)輸入幀數(shù)據(jù)尺寸L和輸入時(shí)鐘生成用于改變輸入數(shù)據(jù)位的順序的讀地址，并將生成的讀地址提供給交織器存儲(chǔ)器112。交織器存儲(chǔ)器112在寫操作模式中依次存儲(chǔ)輸入數(shù)據(jù)，并在讀操作模式中，根據(jù)地址發(fā)生器111提供的讀地址輸出存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。計(jì)數(shù)器113計(jì)數(shù)輸入時(shí)鐘，并將時(shí)鐘計(jì)數(shù)值提供給交織器存儲(chǔ)器112作為寫地址。如上所述，交織器在寫操作模式中依次將輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在交織器存儲(chǔ)器112中，并在讀操作模式中，根據(jù)地址發(fā)生器111提供的讀地址輸出存儲(chǔ)在交織器存儲(chǔ)器112中的數(shù)據(jù)。另一種可選的方法是，也可以在寫操作模式中，在將輸入數(shù)據(jù)位存儲(chǔ)在交織器存儲(chǔ)器中之前改變此輸入數(shù)據(jù)位的順序，并在讀操作模式中，依次讀取存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
參照?qǐng)D2，現(xiàn)在描述解交織器。地址發(fā)生器211根據(jù)輸入幀數(shù)據(jù)尺寸L和輸入時(shí)鐘生成用于將輸入數(shù)據(jù)位的順序復(fù)原成原來順序的寫地址，并將生成的寫地址提供給解交織器存儲(chǔ)器212。解交織器212在寫操作模式中，根據(jù)地址發(fā)生器211提供的寫地址存儲(chǔ)輸入數(shù)據(jù)，并在讀操作模式中依次輸出存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。計(jì)數(shù)器213計(jì)數(shù)輸入時(shí)鐘，并將時(shí)鐘計(jì)數(shù)值提供給解交織器存儲(chǔ)器212作為讀地址。
如上所述，解交織器與交織器具有相同的結(jié)構(gòu)，并且是交織器的逆操作。解交織器與交織器的不同之處僅在于在讀和寫兩種模式中輸入數(shù)據(jù)具有不同的順序。因此，為了簡(jiǎn)便起見，下面只針對(duì)交織器進(jìn)行描述。
最好通過大量的模擬來得出結(jié)論，以便實(shí)現(xiàn)具有卓越結(jié)構(gòu)性能的交織器。一般來說，當(dāng)幀尺寸大于給定值時(shí)，隨機(jī)交織器具有中等性能。因此，最好設(shè)計(jì)與隨機(jī)交織器性能相似的交織器。為此，本發(fā)明的實(shí)施例使用了可以生成PN序列的線性反饋移位寄存器(LFSR)，并使用從中生成的隨機(jī)地址。但是，這種方法存在著幾個(gè)問題，即，PN序列具有2m-1的周期，以及大多數(shù)幀尺寸不能表示成2的冪次的形式。
為了解決這些問題，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)尺寸L不是2m(m＞1)的倍數(shù)時(shí)，通過將偏移值(OSV)附加到輸入數(shù)據(jù)尺寸L中來生成讀地址，以便根據(jù)下面公式(1)的算法確定虛擬地址尺寸N。
現(xiàn)在，對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的軟件交織方法加以描述。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)尺寸L不是2m(m＞1)的倍數(shù)時(shí)，通過將偏移值OSV附加到輸入數(shù)據(jù)尺寸L中來計(jì)算虛擬地址尺寸N，并通過公式(1)的偏移控制PN交織算法進(jìn)行交織。
(公式1){N=L+OSV；／*求N=2m×Ng*／for(ADDRESS_WRITE=0； ADDRESS_WRITE＜=2m-2；ADDRESS_WRITE++){for(g=0；g＜=Ng-1；g++){ADDRESS_READ=[PNg(ADDRESS_WRITE)-1]=g*2m；if(ADDRESS_READ＜=L-1){ADDRESS_READ=ADDRESS_READ-OFFSET(ADDERSS_READ)；}}}／*以與ADDRESS_WRITE相同的地址改寫ADDRESS_READ*／{for(g=0；g＜=Ng-1；g++){ADDRESS_WRITE=2m-1；ADDRESS_READ=ADDRESS_WRITE+g*2m-OFFSET(ADDRESS_WRITE)；}／*偏移生成算法*／function OFFSET(ADDRESS_READ){if(ADDRESS_READ＜GTH
)OFFSET=0；else if(GTH
＜ADDRESS_READ＜GTH[1])OFFSET=1；
else if(GTH[1]＜ADDRESS_READ＜GTH[2])OFFSET=2；else if(GTH[2]＜ADDRESS_READ＜GTH[3])OFFSET=3；else if(GTH[3]＜ADDRESS_READ＜GTH[4])OFFSET=4；else if(GTH[4]＜ADDRESS_READ＜GTH[5])OFFSET=5；else if(GTH[5]＜ADDRESS_READ＜GTH[6])OFFSET=6；else OFFSET=7；}}根據(jù)一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用原來地址映射通過公式(1)的算法生成的讀地址ADDRESS_READ。這樣的交織器除了具有PN交織器的特性外，還具有距離特性。在公式(1)中，OFFSET(I)是利用由偏移值所確定的閾值來確定ADDRESS_READ屬于那一組，然后將地址移位相應(yīng)的特定值的函數(shù)。
如果通過尋址交織器存儲(chǔ)器的相應(yīng)地址，而沒有將該地址移位特定值，來讀取數(shù)據(jù)，那么，由于偏移值的原因，將會(huì)讀出無效數(shù)據(jù)。也就是說，除了與
的輸入數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的ADDRESS_READ之外，在交織序列之間還存在與偏移[L...N-1]相對(duì)應(yīng)的8個(gè)ADDRESS_READ。這顯示在圖3中。如果按原樣將它們讀出，那么，將發(fā)送比實(shí)際要發(fā)送的L個(gè)碼元多出8個(gè)的N個(gè)碼元。因此，在除去存在于交織序列之間的地址之后，應(yīng)該連接隨后的地址。這里示在圖4中。
參照?qǐng)D4，從L到N-1的無效碼元存在于經(jīng)交織的序列之間。因此，有必要依次輸出除無效碼元之外的交織碼元。為此，應(yīng)該使用偏移控制方法。也就是說，根據(jù)交織規(guī)則有規(guī)律地確定與出自[L...N-1]的最后8個(gè)碼元相對(duì)應(yīng)的ADDRESS_READ。因此，可以預(yù)先知道被交織的無效碼元的位置。首先，假定8個(gè)尾碼元的地址是D1、D2、D3、...、D8(即，L...N-1)，與Di(i=1...8)相對(duì)應(yīng)的交織地址是Tk=PIRB(Di)，這里k=1...8。當(dāng)然，對(duì)于D1＜D2，并不總是T1＜T2，按照給定的順序排列交織地址。因此，為了方便起見，假定受到控制以按T1＜T2＜...＜T8的順序排列交織地址的索引定義為“j”，和利用此索引的地址定義為Tj(j=1...8)。然后，根據(jù)上述地址將N個(gè)交織區(qū)分成8個(gè)組，每個(gè)Ti變成用于區(qū)分其邊界的閾。這里，除了閾值之外，其他地址應(yīng)該相互連接。舉例來說，對(duì)于G0，從ADDRESS_READ中減去“0”(即ADDRESS_READ-0)、對(duì)于G1，為ADDRESS_READ-1、...直到對(duì)于G7，為ADDRESS_READ-7，所有生成的地址都將具有在
之內(nèi)的值。
另外，在應(yīng)用公式(1)的算法之前，應(yīng)該預(yù)先確定幾個(gè)參數(shù)。如下所述的參數(shù)是通過實(shí)驗(yàn)確定的。這樣的參數(shù)隨PN發(fā)生器生成PN序列的初始種子而變化，但與交織器的性能毫無關(guān)系。由此，起始種子固定為預(yù)定值。在如下的表1和2中，P(x)是在伽羅瓦域(Galois field)GF(2)上確定的PN發(fā)生器的本原多次式，其中，最左邊的位表示零次系數(shù)，最右邊的位表示最高次的系數(shù)。也就是說，P(x)=[1100001]表示P(x)=1+x+x6。與發(fā)生器多項(xiàng)式P(x)=1+x+x6相對(duì)應(yīng)的PN發(fā)生器顯示在圖5中。
通常，在初始化處理過程中，與各個(gè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的初始種子(seed)裝入m個(gè)移位寄存器單元中。此后每一個(gè)時(shí)鐘通過連接線更新寄存器值，并在更新之后，通過存儲(chǔ)在寄存器中的值(0／1)的組合生成6-位的地址。亦即，當(dāng)最低次的內(nèi)容是P[1]和最高次的內(nèi)容是P[m]時(shí)，PNg(ADDRESS_WRITE)表示當(dāng)在初始時(shí)間通過寫地址ADDRESS_WRITE進(jìn)行計(jì)時(shí)時(shí)，將(P[1]P[2]...P[m-1]P[m])的移位寄存器二進(jìn)制值轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制值(=P[1]2m- 1+...+P[m]20)所獲得的地址。此外，PN發(fā)生器生成的地址具有2m-1長(zhǎng)的周期。并且，由于初始種子是非零數(shù)，所有生成的地址都是在{1≤k≤2m-1}范圍內(nèi)的值。因此，[PNg(ADDRESS_WRITE)-1]是在{0≤k≤2m-2}范圍內(nèi)的值。在這種情況中，由于PN發(fā)生器生成的地址的個(gè)數(shù)2m-1比所需要的地址個(gè)數(shù)2m少一個(gè)，因此，每個(gè)區(qū)域中的最后一個(gè)地址被改寫，然后用作ADDRESS_READ。在公式(1)中，這種關(guān)系表達(dá)如下ADDRESS_WRITE=ADDRESS_WRITE+g*2m-OFFSET(ADDRESS_WRITE)；現(xiàn)在，對(duì)方程(1)的算法的硬件實(shí)現(xiàn)加以描述。圖6表示的是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于讀取依次存儲(chǔ)在交織器存儲(chǔ)器112中的數(shù)據(jù)的地址發(fā)生器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D6，將描述地址發(fā)生器111。隨機(jī)地址發(fā)生器121輸出由多個(gè)PN發(fā)生器生成的隨機(jī)地址。比較器122將隨機(jī)地址發(fā)生器121輸出的隨機(jī)地址與預(yù)先通過偏移值確定的閾值GTH(關(guān)于對(duì)地址區(qū)進(jìn)行分組的閾值)進(jìn)行比較，輸出組值選擇信號(hào)和隨機(jī)地址。并且，當(dāng)比較器122將隨機(jī)地址發(fā)生器121輸出的隨機(jī)地址與通過偏移值確定的組閾值GTH比較時(shí)，和當(dāng)它們中的任何一對(duì)是相同的時(shí)，比較器122刪除此時(shí)的隨機(jī)地址。選擇器123根據(jù)選擇信號(hào)選擇組值。減法器124從由比較器122輸出的隨機(jī)地址減去選擇器123的特定組值，以便生成用于從交織器存儲(chǔ)器112讀取數(shù)據(jù)的讀地址。
隨機(jī)地址發(fā)生器121的詳細(xì)結(jié)構(gòu)顯示在圖7A中。參照?qǐng)D7A，PN發(fā)生器711-7N1生成用于改變存儲(chǔ)在相應(yīng)地址生成區(qū)中的數(shù)據(jù)位的順序的PN序列，并將生成的PN序列提供給第一多路復(fù)用器712。這里，PN發(fā)生器711-7N1每一個(gè)被初始化成不同的值。計(jì)數(shù)器716輸出用于選擇第一多路復(fù)用器712的輸出的選擇信號(hào)。如果假設(shè)地地區(qū)個(gè)數(shù)是Ng，則計(jì)數(shù)器716輸出0...Ng-1的選擇信號(hào)。這里，選擇信號(hào)既可依次生成，也可隨機(jī)生成。對(duì)于隨機(jī)生成來說，選擇信號(hào)是根據(jù)通過實(shí)驗(yàn)確定的給定模式隨機(jī)生成的。第一多路復(fù)用器712根據(jù)計(jì)數(shù)器716提供的選擇信號(hào)選擇PN發(fā)生器711-7N1的輸出。這里，減法器718將第一多路復(fù)用器712的輸出數(shù)據(jù)減去1，然后，將其施加到第二多路復(fù)用器713。由于PN發(fā)生器711-7N1不能生成“0”的地址值，這樣可以通過從所有生成的值減去“1”來映射自“0”的隨機(jī)地址。區(qū)域計(jì)數(shù)器715生成與地址生成區(qū)尺寸相對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值，并將生成的計(jì)數(shù)值提供給比較器714。當(dāng)區(qū)域計(jì)數(shù)器715提供的計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)于區(qū)域尺寸2m-1時(shí)，比較器714將選擇信號(hào)“1”提供給第二多路復(fù)用器713。當(dāng)區(qū)域計(jì)數(shù)器715根據(jù)選擇信號(hào)生成的計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)于區(qū)域尺寸-2時(shí)，第二多路復(fù)用器713選擇第一多路復(fù)用器712的輸出，并當(dāng)區(qū)域計(jì)數(shù)器715生成的計(jì)數(shù)值達(dá)到區(qū)域尺寸-1時(shí)，選擇比較器714提供的區(qū)域尺寸2m-1(區(qū)域尺寸-1)的輸出。地址緩沖器717將計(jì)數(shù)器716的輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在高地址區(qū)中，并將第二多路復(fù)用器713的輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在低地址區(qū)中。將存儲(chǔ)在讀地址緩沖器717中的地址提供給圖6的比較器122。然后，比較器122確定地址屬于那個(gè)組，并將相對(duì)的組選擇信號(hào)提供給選擇器123。選擇器123根據(jù)選擇信號(hào)有選擇地輸出組值，和減法器124從由比較器122輸出的地址中減去所選擇的組值，并將最后的讀地址提供給交織器存儲(chǔ)器112，以便從交織器存儲(chǔ)器112讀取與讀地址相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在，參照?qǐng)D6和7A，對(duì)生成讀地址的過程進(jìn)行描述。PN發(fā)生器711-7N1通過利用時(shí)鐘移位存儲(chǔ)的狀態(tài)值來生成PN序列，第一多路復(fù)用器712根據(jù)計(jì)數(shù)器716提供的選擇信號(hào)選擇PN發(fā)生器711-7N1的狀態(tài)值。在選擇了狀態(tài)值之后，PN發(fā)生器711-7N1再次通過使用時(shí)鐘移位存儲(chǔ)的狀態(tài)值生成PN序列。將第一多路復(fù)用器712輸出的PN序列減去“1”，然后，將其提供給第二多路復(fù)用器713。在區(qū)域計(jì)數(shù)值(1／Ng)×CLK達(dá)到地址生成區(qū)尺寸2m-1之前，將PN序列提供到地址緩沖器717的低區(qū)。同時(shí)，當(dāng)區(qū)域計(jì)數(shù)值(1／Ng)×CLK達(dá)到地址生成區(qū)尺寸值2m-1時(shí)，將值2m-1提供到地址緩沖器717的低區(qū)。并且，在地址緩沖器717的高區(qū)，存儲(chǔ)著從計(jì)數(shù)器716輸出的、表示區(qū)域(與當(dāng)前選擇的PN發(fā)生器相對(duì)應(yīng)的地址生成區(qū))的值。將存儲(chǔ)在地址緩沖器717中的地址提供給比較器122，比較器122確定該地址屬于哪個(gè)組，并將相應(yīng)的組選擇信號(hào)提供給選擇器123。然后，地址輸出到減法器124。接著，選擇器123根據(jù)選擇信號(hào)有選擇地輸出相應(yīng)的組值，減法器124從由比較器124輸出的地址值減去相應(yīng)的組值，并將該讀地址提供給交織器存儲(chǔ)器112。同時(shí)，當(dāng)?shù)刂凡粚儆谌我粋€(gè)組時(shí)，即，當(dāng)?shù)刂穼?duì)應(yīng)于根據(jù)偏移值的閾值時(shí)，比較器122刪除該地址，并認(rèn)為該地址是無效地址。然后，交織器存儲(chǔ)器112根據(jù)所提供的讀地址，輸出存儲(chǔ)在相應(yīng)地址中的數(shù)據(jù)。
在本實(shí)施例中，通過偏移值生成的無效地址GTH是在比較器122中刪除的。但是，作為可替換的實(shí)施例，還有最初并不選擇與最后一個(gè)PN發(fā)生器7N1生成的偏移值相對(duì)應(yīng)的PN序列的方法。在這種情況中，比較器122的功能是沒有必要的。
參照?qǐng)D7B，計(jì)數(shù)器720監(jiān)視最后一個(gè)PN發(fā)生器7N1的狀態(tài)值，并當(dāng)根據(jù)偏移值確定出狀態(tài)值是無效值時(shí)，計(jì)數(shù)器720將啟動(dòng)信號(hào)輸出給選擇器721。然后，選擇器721將用于選擇第一PN發(fā)生器的選擇信號(hào)(s=0)提供給多路復(fù)用器712。當(dāng)依次選擇PN發(fā)生器時(shí)，選擇器721輸出“0”的選擇信號(hào)，當(dāng)隨機(jī)選擇PN發(fā)生器時(shí)，選擇器721輸出用于選擇下一個(gè)PN發(fā)生器的選擇信號(hào)。也就是說，通過根據(jù)最后一個(gè)PN發(fā)生器生成的偏移值最初不選擇無效值來避免無效地址的生成。
圖8顯示了根據(jù)公式(1)的算法生成交織地址的過程。參考圖8，在步驟811，地址發(fā)生器(或CPU)121計(jì)算用于交織的相關(guān)參數(shù)值。當(dāng)輸入幀尺寸L表示成二進(jìn)制值時(shí)，地址發(fā)生器121通過附加某值(或偏移值)來確定虛擬地址尺寸N，致使從LSB開始的連續(xù)零位數(shù)變成確定值。并且，當(dāng)虛擬地址尺寸N表示為2的冪次(即，2m×Ng)時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)確定冪指數(shù)“m”和區(qū)域數(shù)Ng。參數(shù)是在設(shè)計(jì)過程中確定的，并存儲(chǔ)在查用表中。在交織期間，從查用表中讀取這些值。
此后，地址發(fā)生器121在步驟813將寫地址ADDRESS_WRITE初始化成“0”，并在步驟815將區(qū)域索引“g”初始化成“0”。初始化之后，在步驟817，地址緩沖器121根據(jù)公式ADDRESS_READ=[(PNg(ADDRESS_READ_WRITE)-1]+g*2m，利用PN序列生成隨機(jī)地址，此處，PNg(ADDRESS_READ_WRITE)表示生成PN序列的函數(shù)，并從中減去“1”來映射生成的自“0”的PN序列。此外，加上“g*2m”將生成的PN序列映射到各個(gè)區(qū)域。也就是說，對(duì)于區(qū)域索引g=0，將生成的PN序列映射到區(qū)域0，和對(duì)于區(qū)域索引g=1，將生成的PN序列映射到區(qū)域1，以此類推。
在步驟819，地址發(fā)生器121根據(jù)公式ADDRESS_READ=ADDRESS_READ_OFFSET(ADDRESS_READ)，利用計(jì)算的隨機(jī)地址生成最后的讀地址。上面公式表示讀地址是通過確定讀地址屬于哪個(gè)組，然后減去與該組相對(duì)應(yīng)的偏移值計(jì)算出來的。這里，各組是通過由偏移值生成的組閾值(即，無效地址)來區(qū)分的。例如，當(dāng)讀地址對(duì)應(yīng)于組1時(shí)，地址發(fā)生器121從最后讀地址減去“1”。否則，當(dāng)讀地址對(duì)應(yīng)于組2時(shí)，地址發(fā)生器121從最后讀地址減去“2”。
接著，在步驟821，地址發(fā)生器121檢查區(qū)域索引g是否已達(dá)到區(qū)域號(hào)Ng-1。當(dāng)判斷出區(qū)域索引已經(jīng)達(dá)到區(qū)域號(hào)-1時(shí)，地址發(fā)生器121前進(jìn)到步驟823。否則，當(dāng)區(qū)域索引還沒有達(dá)到區(qū)域號(hào)Ng-1時(shí)，地址發(fā)生器121前進(jìn)到步驟825，將區(qū)域索引加“1”后返回步驟817。
一旦檢測(cè)到區(qū)域索引已經(jīng)達(dá)到區(qū)域號(hào)Ng-1，在步驟823，地址發(fā)生器121就檢查寫地址ADDRESS_WRITE是否已經(jīng)達(dá)到值2m-2(即，一個(gè)PN發(fā)生器可以生成的地址數(shù))。這里，寫地址對(duì)應(yīng)于區(qū)域計(jì)數(shù)。當(dāng)確定出寫地址已經(jīng)達(dá)到值2m-2時(shí)，地址發(fā)生器121前進(jìn)到步驟829。否則，當(dāng)寫地址還沒有達(dá)到2m-2時(shí)，地址發(fā)生器121前進(jìn)到步驟827，將寫地址加“1”之后返回到步驟815。
一旦檢測(cè)到寫地址已經(jīng)達(dá)到值2m-2，在步驟829，地址發(fā)生器121利用公式ADDRESS_READ=2m-1，ADDRESS_READ=ADDRESS_WRITE+g*2m-OFFSET(ADDRESS_WRITE)將寫地址映射成讀地址，然后，結(jié)束整個(gè)程序。也就是說，最后的寫地址被用作讀地址。
下列表1和2顯示了當(dāng)新的交織方案應(yīng)用于IMT-2000系統(tǒng)時(shí)關(guān)于各個(gè)速率組的OCPNI設(shè)計(jì)參數(shù)。

下列表3顯示了根據(jù)表1生成的和用于具有N=376尺寸的交織器的OCPNI讀地址。[表3]36 73 172 230 317 332 33 68 165 226 286 373 16 113 146 224 318 346 55 88184 223 302 27 123 171 207 294 365 13 149 199 290 342 6 78 138 195 28850 118 138 193 287 364 40 106 169 192 271 357 35 100 148 239 262 338 17 97185 215 259 8 80 156 203 257 363 51 119 189 197 256 341 25 91 158 194 303330 12 77 190 240 279 372 53 70 174 231 267 361 26 114 166 211 261 340 60104 162 201 258 45 99 160 196 304 348 22 81 159 241 295 58 72 143 216 275350 44 115 135 251 265 37 89 131 221 260 366 18 76 129 206 305 358 56 117128 246 280 354 43 90 175 234 315 352 21 124 151 228 285 351 10 109 139 225270 335 52 86 133 208 310 327 41 122 130 247 298 323 20 108 176 219 292 32157 101 167 205 289 320 28 82 147 198 272 367 61 120 137 243 311 343 30 107132 232 283 331 62 85 177 227 269 325 46 74 152 209 262 322 38 116 187 200306 368 34 105 157 243 296 359 32 84 142 217 291 339 31 121 182 204 272 32915 92 170 245 264 324 7 125 164 218 307 369 3 94 161 252 281 344 1 126144 237 268 1 110 183 214 309 349 47 102 155 250 282 334 23 98 141 236 316374 11 96 134 229 301 362 5 95 178 210 278 356 2 79 168 248 314 353 4871 163 235 300 336 39 67 145 213 293 375 19 65 136 202 274 347 9 64 179244 312 333 4 111 153 233 299 326 49 87 140 212 277 370 24 75 181 249 266360 59 69 154 220 308 355 29 66 188 253 297 337 14 112 173 222 276 328 54103 150 254 313 371 42 83 186 238 284 345 63 127 191 255 319如上所述，本發(fā)明提出了在滿足用于數(shù)據(jù)交織的隨機(jī)特性、距離特性和權(quán)重特性的同時(shí)使實(shí)現(xiàn)隨機(jī)交織所需要的存儲(chǔ)器容量最小化的方法。并且，提出的偏移控制交織方法已經(jīng)解決了現(xiàn)有PN交織方法中交織尺寸不能表示成2的冪次的形式和交織器尺寸的增加引起存儲(chǔ)器使用效率下降的問題。另外，新的交織器適用于其中每個(gè)邏輯信道的交織器尺寸不能表示成2的冪次的形式并且非常大的IMT-2000系統(tǒng)。在現(xiàn)有的交織方法中，用于各個(gè)交織器尺寸的各種交織規(guī)則應(yīng)該存儲(chǔ)在收發(fā)器的控制器(CPU或主機(jī))中，致使主存儲(chǔ)器除了需要交織器存儲(chǔ)器之外，還需要單獨(dú)的存儲(chǔ)器容量。但是，本發(fā)明可以通過實(shí)現(xiàn)具有枚舉能力的交織器降低硬性復(fù)雜性。另外，本發(fā)明提出了用于交織器／解交織器的極簡(jiǎn)單發(fā)送方法，并使存儲(chǔ)器的使用最小化。也就是說，該新式交織器只需要與幀尺寸L相對(duì)應(yīng)的交織器存儲(chǔ)器容量。最后，這種新式交織器滿足渦式交織器的所有特性，從而保證了中等或偏上的性能。
雖然通過結(jié)合本發(fā)明的特定優(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，可以對(duì)其進(jìn)行形式上和細(xì)節(jié)上的各種變動(dòng)，而均不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種交織具有除2m的倍數(shù)之外的尺寸的輸入數(shù)據(jù)的方法，此時(shí)m＞1，該方法包括下列步驟將偏移值附加到輸入數(shù)據(jù)尺寸中，以便使虛擬地址尺寸變成2m的倍數(shù)。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，還包括下列步驟依次將輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；定義多個(gè)其中每個(gè)都具有2m尺寸的地址生成區(qū)，并在地址生成區(qū)中生成隨機(jī)地址，這里，m＞1；和利用從地址生成區(qū)中生成的隨機(jī)地址，從存儲(chǔ)器讀取輸入數(shù)據(jù)。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其中，隨機(jī)地址是PN(偽噪聲)序列。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其中，偏移值是要附加到通過將輸入數(shù)據(jù)尺寸轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制值所得的二進(jìn)制值中的某一值，致使從二進(jìn)制值的最低有效位(LSB)開始的連續(xù)零位個(gè)數(shù)變成至少大于1。
5．一種交織具有除2m的倍數(shù)之外的尺寸的輸入數(shù)據(jù)的方法，這里，m＞1，該方法包括下列步驟依次將輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；將偏移值附加到輸入數(shù)據(jù)尺寸中，以提供具有2m尺寸的虛擬地址，這里，m＞1；定義多個(gè)其中每個(gè)都具有2m尺寸的地址生成區(qū)；在地址生成區(qū)中生成隨機(jī)地址；和利用從地址生成區(qū)中生成的隨機(jī)地址，從存儲(chǔ)器讀取輸入數(shù)據(jù)。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其中，隨機(jī)地址是PN序列。
7．如權(quán)利要求5所述的方法，其中，偏移值是要附加到通過將輸入數(shù)據(jù)尺寸轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制值所得的二進(jìn)制值中的某一值，致使從二進(jìn)制值的最低有效位(LSB)開始的連續(xù)零位個(gè)數(shù)變成至少大于1。
8．一種交織具有除2m的倍數(shù)之外的尺寸的輸入數(shù)據(jù)的設(shè)備，這里，m＞1，該設(shè)備包括存儲(chǔ)器，用于依次存儲(chǔ)輸入數(shù)據(jù)；和地址發(fā)生器，用于將偏移值附加到輸入數(shù)據(jù)尺寸中以提供具有2m尺寸的虛擬地址，這里，m＞1，定義多個(gè)其中每個(gè)都具有2m尺寸的地址生成區(qū)，這里，m＞1，并在地址生成區(qū)中生成隨機(jī)地址；其中，輸入數(shù)據(jù)是利用從地址生成區(qū)中生成的隨機(jī)地址，從存儲(chǔ)器中讀取的。
9．如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，隨機(jī)地址是由PN發(fā)生器生成的。
10．如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，偏移值是要附加到通過將輸入數(shù)據(jù)尺寸轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制值所得的二進(jìn)制值中的某一值，致使從二進(jìn)制值的最低有效位(LSB)開始的連續(xù)零位個(gè)數(shù)變成至少大于1。
11．如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，地址發(fā)生器使用地址生成區(qū)的最后地址作為讀地址。
12．如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，地址發(fā)生器包括隨機(jī)地址發(fā)生器，擁有多個(gè)其中每個(gè)都生成與地址生成區(qū)對(duì)應(yīng)的隨機(jī)地址的PN發(fā)生器；比較器，用于根據(jù)與偏移值相對(duì)應(yīng)的地址將虛擬地址區(qū)分成幾個(gè)組，并確定來自隨機(jī)地址發(fā)生器的隨機(jī)地址屬于哪個(gè)組；和運(yùn)算器，用于從由隨機(jī)地址發(fā)生器提供的隨機(jī)地址減去與由比較器所確定的組相對(duì)應(yīng)的特定值，以生成讀地址。
13．如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，PN發(fā)生器每個(gè)具有不同的初始狀態(tài)值。
14．如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，地址發(fā)生器包括多個(gè)PN發(fā)生器，用于生成與各個(gè)地址生成區(qū)相對(duì)應(yīng)的隨機(jī)地址；計(jì)數(shù)器，用于生成選擇PN發(fā)生器之一的選擇信號(hào)；選擇器，用于根據(jù)計(jì)數(shù)器輸出的選擇信號(hào)選擇所選PN發(fā)生器之一的狀態(tài)值；和地址緩沖器，用于通過將對(duì)應(yīng)于來自計(jì)數(shù)器的選擇信號(hào)的位與選擇器輸出的位組合在一起，合成成讀地址。
15．如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，PN發(fā)生器具有不同的初始值。
16．如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，計(jì)數(shù)器輸出用于依次選擇PN發(fā)生器的選擇信號(hào)。
17．如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，計(jì)數(shù)器輸出用于隨機(jī)選擇PN發(fā)生器的選擇信號(hào)。
18．如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，計(jì)數(shù)器監(jiān)視最后一個(gè)PN發(fā)生器，并當(dāng)最后一個(gè)PN發(fā)生器的狀態(tài)值對(duì)應(yīng)于偏移值時(shí)，并不選擇最后一個(gè)PN發(fā)生器，而是選擇接下來的PN發(fā)生器。
19．如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，計(jì)數(shù)器監(jiān)視最后一個(gè)PN發(fā)生器，并當(dāng)最后一個(gè)PN發(fā)生器的狀態(tài)值對(duì)應(yīng)于偏移值時(shí)，跳過最后一個(gè)PN發(fā)生器，而去選擇接下來的PN發(fā)生器。
20．一種渦式編碼設(shè)備，包括第一分編碼器，用于編碼輸入數(shù)據(jù)；交織器，用于依次將輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，將偏移值附加到輸入數(shù)據(jù)尺寸中以便使虛擬地址尺寸變成2m的倍數(shù)，這里，m＞1，定義多個(gè)其中每個(gè)都具有2m尺寸的地址生成區(qū)，這里，m＞1，在地址生成區(qū)中生成隨機(jī)地址，和利用從地址生成區(qū)中生成的隨機(jī)地址從存儲(chǔ)器讀取輸入數(shù)據(jù)；和第二分編碼器，用于編碼從交織器讀取的數(shù)據(jù)。
21．如權(quán)利要求20所述的渦式編碼設(shè)備，其中，偏移值是要附加到通過將輸入數(shù)據(jù)尺寸轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制值所得的二進(jìn)制值中的某一值，致使從二進(jìn)制值的最低有效位(LSB)開始的連續(xù)零位個(gè)數(shù)變成至少大于1。
全文摘要
公開了一種交織具有除文檔編號(hào)H04L1/00GK1291379SQ99803175
公開日2001年4月11日 申請(qǐng)日期1999年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月21日
發(fā)明者金潣龜, 金炳朝, 李永煥 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社