專利名稱：渦式交織裝置及方法
背景技術：
本申請是申請日為2000年5月19日、申請號為00801429.9、題為“渦式交織裝置及方法”的專利申請的分案申請。
1.發明領域總的來說，本發明涉及一種用于無線通信系統(包括衛星、ISDN、數字蜂窩、W-CDMA和IMT-2000系統)中的渦式(turbo)編碼器，具體地講，涉及渦式編碼器(turbo encoder)的內部交織器。
2.相關技術描述一般，用于渦式編碼器的交織器隨機化輸入信息字的地址并改善碼字的距離特性。具體地，已經作出決定將渦式碼用于IMT-2000(或CDMA-2000)和IS-95C空中接口的增補信道(或數據傳輸信道)以及由EMTS(歐洲電信標準協會)提出的UMTS(通用移動電信系統)的數據信道中。因此，需要一種用于這種目的交織器的方法。另外，本發明涉及一種很大程度上影響現存的和將來的數字通信系統的性能改善的糾錯碼。
對于現存的用于渦式編碼器的內部交織器(下文稱為渦式交織器)，已經建議了各種交織器，諸如，PN(偽隨機噪聲)隨機交織器、隨機交織器、塊交織器、非線性交織器和S-隨機交織器。但是，迄今這樣一些交織器僅涉及在科學研究上改進其性能的算法設計，而不是在實施上的改進。因此，當實現一個實際的系統時，硬件實現的復雜性必須予以考慮。現在將描述與用于渦式編碼器的常規交織器有關的一些特點和問題。
渦式編碼器的性能取決于它的內部交織器。一般，輸入幀尺寸的增加(即，包含在一個幀中的信息比特數)，增強了渦式編碼器的效能。但是，交織器尺寸的增加引起在計算時的幾何增加。因此，一般來說，是不可能實現大幀尺寸的交織器的。
因此，一般交織器是通過確定一些滿足若干規定的規范條件予以實現的。這些規范如下。
距離特性各個相鄰碼字碼元之間的距離應當保持一定范圍。這與常規碼的碼字距離特性具有相同的作用，并且正如某種規范所指示的那樣，所使用的最小自由距離是一個碼字通路的值或者是在格子編碼輸出中碼元序列(或碼字通路)中的具有最小漢明(Hamming)加權的碼字序列的值。一般，最好是如果可能，交織器應當被設計為具有較長的自由距離。
隨機特性在交織后，輸出字碼元之間的相關因子應當必須低于交織前原來輸入字碼元之間的相關因子。也就是說，應當完全實現輸出字碼元之間的隨機化，這直接影響到在連續解碼中產生的外來信息的質量。
雖然，上述規范可應用到一般的渦式編碼器上，但是當交織器的尺寸增加時，清楚地分析其性能是困難的。
另外，在設計渦式交織器時發生的另一個問題是渦式碼的最小自由距離隨著輸入碼字的類型而變化。即，當輸入信息字具有按臨界信息序列模式(CISP)限定的特定序列模式時，從渦式編碼器產生的輸出碼元的自由距離具有非常小的值。如果輸入信息字具有漢明加權2，當輸入信息字具有2個‘1’信息比特時，會出現CISP，并當輸入信息字具有3個或多個‘1’信息比特時也會出現CISP。但是，在大多數情況下，當輸入信息字具有2個‘1’信息比特時，形成最小自由距離，并且大多數差錯事件會發生在這種情況下。因此，當設計渦式交織器時，一般，對具有漢明加權2的輸入信息字的情況進行分析。CISP存在的一種原因是由于如
圖1所示的渦式編碼器通常利用RSC(遞歸系統卷積碼)編碼器作為分量編碼器(下面進一步描述)。為了改善渦式編碼器的性能，在該分量編碼器的各個生成多項式中基元多項式將被使用作為反饋多項式(圖1的gf(x))。因此，當RSC編碼器的存儲器的數量是m時，由反饋多項式產生的反饋序列以2m-1為周期重復相同的模式。因此，如果在對應于這個周期的瞬間接收到輸入信息字‘1’，相同的信息比特被異或操作，使得從此以后RSC編碼器的狀態變為全零狀態，從而產生全零的輸出碼元。這意味著，在此事件以后，由RSC編碼器產生的碼字的漢明加權具有恒定的值。也就是說，在此刻以后，渦式碼的自由距離被保持不變，并且CISP變為引起在渦式編碼器中自由距離降低的主要原因，相反，如上所提到的，較大的自由距離是人們希望的。
在這種情況下(在渦式交織器的現有技術中)，為了增加自由距離，渦式交織器隨機地分散CISP輸入信息字，以便防止在其它分量RSC編碼器的輸出碼元中自由距離的降低。
上述特性是公知渦式交織器的基本性能。但是，對于CISP而言，當輸入信息字具有漢明加權2時，信息字具有最小漢明加權是常規的。換言之，當輸入到渦式編碼器的信息字具有包含若干幀的一個塊的類型時，即使輸入的信息字具有漢明加權1(即，當輸入信息字具有‘1’的一個信息比特)被忽略的情況下，也可以產生CISP。
例如，由當前UMTS標準規定的作為渦式碼交織器的工作模型設計的素數交織器(PIL)存在著這樣的問題，即具有降低了的自由距離特征。也就是說，該模型PIL渦式交織器的實施算法包含3級，其起著最重要作用的第2級對各個組的信息比特執行隨機重新排列的功能。第2級分為情況A、情況B和情況C的3種情況，并且情況B由于輸入信息字具有漢明加權1的事件，始終包含自由距離被降低的問題。另外，即使情況C也包含著這樣一種事件將會發生的可能性。詳細的問題下面將參照PIL進行描述。
總之，當在IMT-2000或UMTS系統中，要求各種交織器的尺寸并且硬件實施復雜性受到限制時，應當考慮這些限制，將渦式交織器設計成保證最佳的交織器性能。即，所要求的交織器對于各種交織器尺寸應當能夠保證一致的性能，同時滿足上述各種性能。不久前，已經提出若干種類型的交織器作為PCCC(并行鏈接卷積碼)渦式交織器，并且LCS(線性重合序列)渦式交織器已經被預先地確定作為在IMT-2000(或CDMA-2000)和IS-95C規范中的渦式交織器。但是，這些渦式交織器的大多數具有漢明加權1的CSIP問題，并且這些渦式交織器的實施上的細節仍然沒有確定。因此，本發明提出一種渦式交織器的問題的解決方案和實施渦式交織器的一種新的方法。另外，本發明提出一種假設按UMTS渦式交織器工作的PIL交織器，并且提出一種這種交織器的問題的解決方案。
綜上所述，現有技術具有以下缺點。
(1)渦式交織器在輸入信息字具有漢明加權2的CISP的基礎上對于無限幀尺寸進行設計的，而沒有考慮到按照輸入信息字的類型來確定CISP是受到幀尺寸限制的事實。然而，在實際系統中，幀具有有限的尺寸，因此產生渦式碼的自由距離的下降。
(2)在設計現存的渦式交織器時，沒有考慮輸入信息字可能具有漢明加權1的事實。換言之，對于有限幀尺寸，渦式交織器的設計規則應當考慮到在PCCC渦式編碼器中生成的最小自由距離由具有漢明加權1的CISP確定的事實來加以確定。但是，對于現存的渦式交織器而言，這一點沒有被完全考慮到。
(3)按照假設工作在由UMTS規范限定的渦式碼交織器而設計的素數交織器(PIL)包含這樣一些問題，因此使得降低了自由距離性能。
發明概要因此，本發明的一個目的是提供一種交織裝置和方法，用于分析渦式交織器的特性和臨界信息序列模式(CISP)的特性，以改善渦式交織器的性能。
本發明的另一個目的是提供一種交織裝置和方法，用于當輸入到渦式交織器中的信息字具有包含若干幀的塊類型時在該輸入信息字具有漢明加權1的情況下改善渦式碼的自由距離性能。
本發明的再一個目的是提供一種交織裝置和方法，用于在按UMTS規范中所規范的渦式交織器的素數交織器(PIL)中當輸入信息字具有漢明加權1時解決自由距離下降的問題。
為了實現上述各個目的，提供一種2-維交織方法，該方法包括將一幀輸入信息比特分為多個組并將所劃分的各組順序地存儲到存儲器中；按照一種規定的規則重新排列各個組中的各個信息比特并移位存在于最后一組最后一個位置上的信息比特到最后一個位置的前一個位置；和按照一種預定的次序選擇各個組，并在所選的組中選擇各個信息比特之一。
附圖簡述通過結合附圖的下面的詳細描述，本發明的上面和其它的目的、特點和優點將變得更加清楚，其中圖1是表示一般并行渦式編碼器的圖；圖2是表示一般交織器的圖；圖3是表示一般去交織器的圖；圖4是表示在渦式交織器中產生臨界信息序列模式(CISP)的方法的圖；圖5是表示在渦式交織器中產生CISP的另一種方法的圖；圖6是表示當產生圖4的CISP時用于解決出現的問題的方法的圖；圖7是表示當產生圖5的CISP時用于解決出現的問題的方法的圖；圖8是表示當在渦式交織器中產生CISP時用于解決出現的問題的另一種方法的圖；圖9是表示在2-維渦式交織器中產生CISP的方法；圖10是表示當產生圖7的CISP時用于解決出現的問題的方法的圖；圖11是表示按照本發明的一個實施例的用于抑制CISP的一種交織裝置的方框圖；和圖12是用于解釋按照本發明的一個實施例的經修改的PIL(素數交織器)交織處理的流程圖。
優選實施例的詳細描述下面將參照附圖描述本發明的一個優選實施例。在下面的描述中，公知的功能或結構不進行詳細的描述，因為這樣可能會在不必要的細節上混淆本發明。
在描述本發明之前本說明書將介紹，當作為現存渦式交織器/去交織器所用的設計臨界值之一的輸入信息字以一個幀單元為基礎進行處理時出現的一些問題，然后分析漢明加權1的CISP對輸出碼元的漢明加權的影響。接下來，本說明書們將提出一種解決這些問題的方法，并通過分析最小自由距離檢驗性能差別。
圖1表示詳細公開在1995年8月29日頒發的美國專利5,446,474中的一般并行渦式編碼器的結構，該美國專利援引于此以資參考。
參照圖1，渦式編碼器包括用于編碼輸入幀數據的第一分量編碼器111、用于交織輸入幀數據的交織器112、和用于編碼交織器112的輸出的第二分量編碼器113。一種公知的RSC(遞歸系統卷積CODES)編碼器一般被用作第一和第二分量編碼器111和113。下面，第一RSC分量編碼器111被稱為RSC1，并且第二RSC分量編碼器113被稱為RSC2。另外，交織器11 2具有與輸入信息比特幀相同的尺寸，并重新排列提供給第二分量編碼器113的信息比特序列，以降低各信息比特之間的相關性。
圖2和3分別表示一般交織器和去交織器的基本結構。
參照圖2，將描述用于交織從第一分量編碼器輸出的幀數據的交織器。地址發生器211按照輸入幀數據尺寸L和輸入時鐘產生用于改變輸入數據比特序列的讀地址，并將產生的讀地址提供到交織器存儲器212。交織器存儲器212按寫操作模式順序地存儲輸入數據，并在讀操作模式中按照從地址發生器211提供的讀地址輸出存儲的數據。計數器213計數輸入時鐘并提供該時鐘計數值到交織器存儲器212作為寫地址。如上所述，在寫操作模式中，該交織器順序地存儲輸入數據到交織器存儲器212中，并在讀操作模式中按照從地址發生器211提供的讀地址輸出存儲在交織器存儲器212中的數據。另外一種方式，還可能在寫操作模式中在將輸入數據比特存儲到交織器存儲器之前改變它們的序列，并且在讀操作模式中順序地讀出存儲的數據。
參照圖3，將描述去交織器。地址發生器311按照輸入幀數據尺寸L和輸入時鐘，產生用于恢復輸入數據比特為原來序列的寫地址，并將產生的寫地址提供給去交織器存儲器312。去交織器存儲器312在寫操作模式中根據從地址發生器311提供的寫地址存儲輸入數據，并且在讀操作模式中順序地輸出存儲的數據。計數器313計數輸入時鐘并提供時鐘計數值到去交織器存儲器312作為讀地址。如上所述，去交織器具有與交織器相同的結構，但具有與交織器相反的操作。去交織器與交織器的不同僅在于輸入數據在讀和寫模式中具有不同的序列。因此，為了方便，下面將僅參照交織器進行描述。
一般，因為渦式碼是一種線性塊碼，通過相加非零信息字到輸入信息字上獲得的新信息字具有相同的碼字分布特性。因此，即使基于全零信息字擴展特性，與利用非零信息字確定的特性相比較也將得到相同的性能。因此，下面將參照輸入信息字是全零碼字的情況進行描述。即，渦式碼的性能將在輸入信息字具有全零比特并且僅一個給出信息比特是‘1’的假設下進行分析。
為了改善渦式編碼器的性能，基元多項式可以被用作分量編碼器的生成多項式中的反饋多項式。反饋多項式是通過在多項式中表達抽頭(tapping)給出的，該抽頭在多項式中經受圖1的RSC分量編碼器111、113中的反饋，并且反饋多項式是按照gf(x)限定的。如果圖1的gf(x)＝1+x2+x3，即，最高序指示存儲器的深度，并且最右連接確定gf(x)的x3的系數是0還是1。因此，當RSC編碼器的存儲器數量是m時，由反饋多項式產生的反饋序列以2m-1為周期連續重復相同的模式。因此，當在對應于這種周期的時刻接收到一個輸入信息字‘1’時(例如，對于m＝3，當接收到‘10000001’的輸入信息字時)，相同的信息比特被進行異或操作，使得RSC編碼器的狀態變為全零狀態，因此產生全零的輸出碼元。這意味著，在這個事件以后由RSC編碼器產生的碼字的漢明加權具有1的恒定值。即，這意味著，在此時刻以后渦式碼的自由距離保持不變，并且CISP變為引起渦式編碼器自由距離下降的主要原因。
在這種情況下，為了增加自由距離，渦式交織器隨機地分散CISP輸入信息字，以便防止其他分量RSC編碼器的輸出碼元的自由距離下降。下面表1表示從gf(x)＝1+x2+x3產生的反饋序列。在表1中，X(t)指示輸入信息字在時刻t的一個輸入信息比特。另外，m(t)、m(t-1)和m(t-2)分別指示RSC編碼器的3個存儲器狀態。這里，因為存儲器的數量是3，所以周期是23-1＝7。
從表1中可以注意到如果在t＝7時，X(t)＝1，則m(t)、m(t-1)和m(t-2)變為全零狀態。因此后面各個輸出碼元的漢明加權變為始終為零。在這種情況下，如果渦式交織器按原樣提供輸入信息序列‘10000001000’給RSC2，由于相同的原因，在t＝7后面的時間輸出碼元的漢明加權在此后將不改變，即使在利用相同的反饋多項式的RSC2中也是如此。這引起渦式編碼器的整個輸出碼元的的自由距離的下降。為了防止這種情況，渦式交織器改變原來的輸入信息序列‘10000001000’為不同模式的輸入信息序列(例如，改變信息比特‘1’的位置，諸如110000000...)，并提供產生的序列到RSC2。因此，即使在RSC1中漢明加權的增加停止，但在RSC2中漢明加權繼續增加，使得渦式編碼器的總的自由距離增加。這是因為具有無限脈沖響應(IIR)濾波器類型的反饋多項式連續地產生無限輸出碼元‘1’，即使對于一個輸入信息比特‘1’。下面方程1表示按照漢明加權或渦式編碼器的自由距離的RSC1與RSC2之間的關系。HW(輸出碼序列)＝HW(RSC1碼序列)+HW(RSC2碼序列)，這里HW是漢明加權。
從方程1應當注意到，RSC1與RSC2之間的漢明加權的平衡是非常重要的。具體地，應當注意到，當考慮到RSC編碼器的IIR(無限脈沖響應)特性時，針對輸入信息字的最小漢明加權產生渦式碼的最小自由距離。一般，如上所述，當輸入信息字具有漢明加權2時，提供最小自由距離。
但是，如上所述，當輸入信息字具有漢明加權3、4、5、...時，以及當輸入信息字具有漢明加權2時，出現最小自由距離。當在幀單元的基礎上接收輸入信息字時，這種情況按如下形式出現。
例如，當僅位于輸入信息字的最后位置，即幀的最后位置的信息比特是‘1’時和所有其它信息比特都是‘0’時，輸入信息字的漢明加權變為1。在這種情況下，從RSC1輸出的碼元的‘1’的數量變得非常小，因為不再有多的輸入信息字。當然，當利用零-尾比特時，存在兩個碼元，而這些碼元是獨立使用的，而不經受渦式交織。因此，假設其中其加權略微地增加。因為加上恒定加權，這種情況將從交織器的分析中排除。在這種情況下，從方程1注意到，RSC2將產生很大數量的輸出碼元‘1’，增加了總的自由距離。
現在，參照圖4到10，將以比較的方式對現有技術中的問題和這些問題的解決方案進行描述。
在圖4到10中，畫陰影線的部分表示輸入信息比特是‘1’的位置，和其它部分表示輸入信息比特是‘0’的位置。
如圖4所示，如果渦式交織器移位(或重新排列)輸入信息字的位置，其中在交織以后RSC1的原來碼元是‘1’的到了該幀的最后位置，從RSC2產生的輸出碼元‘1’的數量將非常小。在這種情況下，因為按照方程1，RSC1和RSC2產生非常小數量的碼元‘1’，總的自由距離急劇地降低。但是，如圖5所示，如果渦式交織器移位輸入信息字的位置，其中在交織以后，RSC1的原來碼元是‘1’的到了該幀的第一位置或接近幀的前面位置，從RSC2產生的輸出碼元‘1’的數量將會增加。這是因為通過RSC2編碼器的(N(交織器尺寸)-h(‘1’的數量))狀態變換輸出多個碼元‘1’。在這種情況下，RSC2產生大量的輸出碼元‘1’，因此增加了總的自由距離。
除了當內部交織器移位位于幀的最后位置的輸入信息比特‘1’到如圖4所示的幀的最后位置時出現降低自由距離外，如果位于幀的結束位置的兩個‘1’信息比特之一仍然位于幀的結束位置(或接近)，即使是在如圖6所示的交織以后，總的自由距離也將降低。
例如，如果內部交織器工作在如圖6所示的幀模式下，其中位于幀的結束位置的兩個碼元是‘1’和其它碼元都是零，則輸入信息字的漢明加權是2。即使在這種情況下，從RSC1產生的輸出碼元‘1’的數量也變得非常小，因為沒有更多的輸入信息比特。因此，根據方程1，RSC2將產生大量的輸出碼元‘1’，增加總的自由距離。但是，如圖6所示，如果即使在交織以后渦式交織器也移位上述兩個碼元的位置到幀的結束位置(或大約接近結束位置)，RSC2也將產生少量的‘1’輸出碼元。但是，如圖7所示，如果渦式交織器移位上述兩個碼元的位置到幀的前面位置(或大約接近前面位置)，RSC2將產生大量的‘1’碼元。即，RSC2編碼器通過(N-h)個狀態變換輸出多個‘1’碼元(N＝交織器尺寸、h＝碼元‘1’的數量)。在這種情況下，RSC2產生增加的輸出碼元‘1’的數量，因此增加了總的自由距離。
此原理可以擴展到渦式交織器工作在如圖8所示的幀模式的情況，此情況下多個信息比特‘1’存在于幀的結束周期(或持續期)并且其它信息比特都是零。即使在這種情況下，如圖8所示，通過移位存在于幀的結束位置上的信息比特到幀的前面位置或接近前面位置的位置，也增加了總的自由距離。當然，因為渦式碼是一種線性塊碼，即使通過相加非零信息字到獲得的新信息字，使得這樣的信息字具有相同的特性。因此，下面將以全零信息字為基礎進行描述。
總之，當設計渦式交織器時，下面的一些條件以及隨機特性和距離特性應當得到滿足，以保證渦式解碼器的性能和渦式編碼器的自由距離。
條件1在設計每個渦式交織器中，通過交織，對應于一個特定周期的信息比特從幀的最后位置被移位到幀的最前位置，以增加渦式碼的自由距離。
條件2通過交織，對應于幀的最后位置的信息比特將被移位到最后位置之前的位置(如果可能，到幀的前導位置)，以增加渦式碼的自由距離。
這些條件可應用到2-維渦式交織器以及上述的1-維交織器。1-維交織器將輸入信息幀視為一組執行交織，如圖4到8所示。2-維交織器通過將輸入信息幀分為多個組執行交織。圖9表示2-維交織，其中輸入信息字具有漢明加權1。
正如所示，輸入信息比特被順序地寫入相應的各個組(或各個列)。即，輸入信息比特被順序地寫入各個組(或各個列)r0、r1、...、r(R-1)。在每組中，輸入信息比特被順序地從左到右寫入。此后，一種渦式交織算法隨機地改變R×C元素(即，輸入信息比特)的位置，其中R是行數，C是列數，或者等效地為在一組中的信息比特數。在這種情況下，最好是這樣設計渦式交織算法，如果可能，在輸出期間，使得位于最后一組的最后位置(或最右位置)上的信息比特將位于最前位置。當然取決于選擇的各組的次序，位于最后位置的信息比特可以被移位到對應組的最前位置(或接近于最前位置)。另外，條件1和條件2可以按k-維渦式交織器(其中k＞2)以及2-維渦式交織器進行規格化。
圖10表示輸入信息字具有漢明加權大于2的情況。如所示，通過交織，位于最后一組的最后位置上的信息比特通過交織被移位到最后一組的前面位置。當然，詳細的移位(或交織)規則是按照一個具體交織器的算法確定的。本發明提供在確定交織規則時應當必須滿足的條件1和條件2。
接下來，將描述具有現有技術的問題的PIL交織器，并且然后進一步描述這種PIL交織器所具有的問題的解決辦法。
第一階段，(1)確定行數，使得在輸入信息比特k為481到530的情況下，R＝10，以及在輸入信息比特k為除了481到530的任何其它塊長度的情況下，R＝20(2)確定列數C，使得在情況(case)1下，C＝p＝53，其中p＝最小素數；和在情況2下，(i)找到最小素數p，使得0＝＜(p+1)-K/R(ii)如果(0＝＜p-K/R)，則前進到(iii)，否則C＝p+1(iii)如果(0＝＜p-1-K/R)，則C＝p-1，否則C＝p第二階段，情況-B，如果C＝p+1，則將首先描述對于事先確定為UMTS渦式交織器的PIL交織器的交織算法。在下面的方程2中，R表示組(或行)數，并且具有值R＝10或R＝20。另外，C表示每組的尺寸并且是由接近在階段1按照值K/R確定的R/K的素數p確定的，其中K是一幀輸入信息比特的實際尺寸。在情況-B中，始終C＝p+1。因此，PIL交織器的實際尺寸變為由R×C的值確定的，該值大于C。另外，Cj(i)表示通過在第i組的基礎上隨機重新排列在該組中的輸入信息比特獲得的信息比特的位置，其中i＝0、1、2、3、...、p。另外，Pj表示給予第j行矢量的一個初始密鑰值(initial seed value)，并且是由算法初始給定的。B-1)從給定的隨機初始化常數表(3GPP TS 25.212表2；素數p和相關的原本(primitive)根的表)選擇的原本根g0，使得g0是基于素數p的域的原本根。
B-2)利用下列公式產生構成將被利用于行矢量隨機化的基本序列C(i)。
C(i)＝[g0×C(i-1)]mod p，i＝1、2、3、...、p-2，C(0)＝1B-3)選擇最小素數整數組{qj，j＝0、1、2、...、R-1}，使得g.c.d{qj，P-1}＝1，qj＞6并且qj＞qj-1，其中g.c.d是最大公約數和q0＝1B-4)從{qj，j＝0、1、2、...、R-1}計算新素數組{pj，j＝0、1、2、...、R-1}，使得Pp(j)＝qj，其中j＝0、1、...、R-1并且p(j)是在第3階段限定的行間重新排列模式。
B-5)按照如下方法重新排列第j行內的各個元素。
Cj(i)＝C([i×pi]mod(p-1))，i＝0、1、2、3、...、p-2，Cj(p-1)＝0和Cj(p)＝p第三階段，基于下列P(j)(j＝0、1、2、...、R-1)模式執行行重新排列，其中P(j)是第j行被重新排列行的原來的行位置。這些模式的利用如下當輸入信息比特數K是320到480比特時，執行組選擇模式PA，當輸入信息比特數K是481到530比特時，執行組選擇模式PC，當輸入信息比特數K是531到2280比特時，執行組選擇模式PA，當輸入信息比特數K是2281到2480比特時，執行組選擇模式PB，當輸入信息比特數K是2481到3160比特時，執行組選擇模式PA，當輸入信息比特數K是3161到3210比特時，執行組選擇模式PB，和當輸入信息比特數K是3211到5114比特時，執行組選擇模式PA。組選擇模式如下對于R＝20，PA{19、9、14、4、0、2、5、7、12、18、10、8、13、17、3、1、16、6、15、11}對于R＝20，PB{19、9、14、4、0、2、5、7、12、18、16、13、17、15、3、1、6、11、8、10}對于R＝10，PC{9、8、7、6、5、4、3、2、1、0}應當注意到，其中B-5)的最后操作是按照Cj(p)＝p限定的。即，這意味著，在交織前輸入信息比特的位置是p時，即使在PIL交織以后，輸入信息比特的位置被保持在位置p上。因此，對于最后的組(j＝19)而言，存在于該最后位置上的信息比特CR-1(P)＝C19(p)保持相同的位置，i＝P是第19組的最后位置。因此，不滿足用于設計渦式交織器的條件2。
也就是說，為了解決PIL交織器具有的問題，算法步驟B-5)可以按如下修改。本發明通過例子的方式提供了B-5-1)到B-5-6)的6個方法。在這些方法之中，可以通過按照渦式交織器特性的仿真確定最佳的性能。
選擇如下6個方法之一。
B-5-1)CR-1(0)和CR-1(p)的位置進行交換，R＝10或20。
B-5-2)CR-1(p-1)和CR-1(p)的位置進行交換，R＝10或20。
B-5-3)對于每個j，Cj(0)和Cj(p)的位置進行交換，j＝0、1、2、...、R-1。
B-5-4)對于每個j，Cj(p-1)和Cj(p)的位置進行交換，j＝0、1、2、...、R-1。
B-5-5)對于每個j，搜索到用于交織算法的最佳交換位置k，為Cj(k)和Cj(p)交換位置。
B-5-6)對于第(R-1)行，搜索到用于交織算法的最佳交換位置k，為CR-1(k)和CR-1(p)交換位置。
圖11和12分別表示按照本發明的一個實施例的的方框圖和流程圖。
參照圖11，行矢量重新排列塊(或行矢量重新排列變址(index)發生器)912按照行計數器911的計數產生用于選擇行矢量的變址，并且提供產生的變址給地址緩沖器918的高序地址緩沖器。行矢量重新排列塊912是當輸入信息字被分為多個組時，用于對被分的各組連續或隨機進行選擇的組選擇器。列矢量重新排列塊(或列矢量的各個元素重新排列變址發生器)914根據經修改的PIL算法915按照列計數器913的計數，產生用于重新排列在對應于行矢量(或組)中的各個元素的位置的變址，并且提供產生的變址給地址緩沖器918的低序地址緩沖器。列矢量重新排列塊914是按照規定的規則，用于重新排列在組中按輸入的順序進行存儲的的信息比特位置的隨機化器。RAM(隨機存取存儲器)917暫時存儲在程序處理中產生的數據。查找表916存儲用于交織的各個參數和基元根。通過行重排和列重排得到的地址(即，存儲在地址緩沖器918中的地址)用作交織的地址。
圖12表示經修改的PIL算法的流程圖。下面的描述涉及第2級，在PIL算法中的情況-B。參照圖12，在步驟1011，基元根g0是從一個給定的隨機化常數表中選擇的。而后，在步驟1013，利用下列公式產生用于隨機化該組中的各個元素(或信息比特)的基本序列。
C(i)＝[g0×C(i-1)]mod p，i＝1、2、3、...、p-2，C(0)＝1而后，在步驟1015，計算由該算法給出的最小素數組{qj，j＝0、1、2、...、R-1}。然后，在步驟1017，從所計算的最小素數組中計算素數組{pj，j＝0、1、2、...、R-1}。接下來，在步驟1019，第j組的各個元素按照下列方法進行隨機化。
Cj(i)＝c([i×pj]mod(p-1))，i＝0、1、2、3、...、p-2，Cj(p-1)＝0這里，為了增加渦式編碼器的最小自由距離，同時隨機化組中的各個元素，選擇B-5-1)到B-5-6)之一，在交織以后重新排列(或移位)存在于幀中的最后位置的各個信息比特到其他位置。
B-5-1)意味著在最后組中的第一信息比特與最后比特的位置互相交換。B-5-2)意味著在最后組中的最后兩個比特互相交換。B-5-3)意味著對于每個組，存在于最后位置的信息比特與存在于最前面位置的信息比特互相交換。B-5-4)意味著對于每個組，最后兩個信息比特的位置互相交換。B-5-5)意味著對于每個組，搜索對于規定交織規則的最佳位置k，對存在于每行的最后位置的信息比特與存在于位置k的信息比特進行交換。最后，B-5-6)意味著對于最后組，搜索對于規定交織規則的最佳位置k，將存在于最后位置的信息比特與存在于位置K的信息比特進行交換。
通過應用經修改的算法到PIL交織器，可能防止渦式編碼器的自由距離的降低。下面表2表示在修改以前PIL交織器的加權譜，和下面表3表示在修改以后PIL交織器的加權譜。
在表2和3中，K指示輸入信息幀的尺寸，Dfree(1)表示利用輸入信息字具有漢明加權1的CISP計算的自由距離，和Dfree(2)表示利用輸入信息字具有漢明加權2的CISP計算的自由距離。例如，對于K＝600，在表2中，原來PIL交織器的Dfree(1)由25/39/49/53/57/...表示，并且這意味著最小自由距離是25和下一個最小自由距離是39。同樣，Dfree(2)＝38/38/42/...意味著最小自由距離是38。因此，應當注意到，最小自由距離是按照通過具有漢明加權1的CISP的自由距離確定的。為了防止通過具有漢明加權1的CISP的自由距離的降低，在這個例子中，本發明利用了B-5-1)方法。即，Dfree(1)是通過去除具有漢明加權1的CISP予以改善的。
下面表2表示在修改以前PIL交織器的加權譜。
(表2中Min Weight是指最小加權)下面表3表示在修改以后PIL交織器的加權譜。
(表3中Min Weight是指最小加權)
如上所述，該新穎的渦式編碼器利用內部交織，抑制了輸入到分量編碼器由位于在數據幀的最后的周期中的一個或多個信息比特‘1’引起的自由距離的下降，因此對具有高性能渦式編碼器的實現作出貢獻。
雖然已經參照本發明的某些優選實施例對本發明進行了表示和描述，但是在不脫離由所附的權利要求所限定的本發明的精神和范圍情況下，對于本專業的技術人員而言可以在細節上對本發明作出各種變化。
權利要求
1.一種2維交織方法，包括以下步驟將幀的信息比特的輸入序列順序地寫入R×C矩形矩陣中；選擇對應于最小素數p的基元根g0，并且按照下式，產生用于行內重新排列寫入各行中的輸入序列的基本序列C(i)C(i)＝[g0×C(i-1)]mod p，i＝1，2，...，(p-2)和C(0)＝1；通過確定g.c.d{qj，p-1}＝1qj＞6，qj＞q(j-1)，計算最小素數整數組{qj}(j＝0，1，2，...，R-1)，其中g.c.d是最大公約數，q0＝1；利用pp(j)＝qj，j＝0，1，...，R-1，進行行內重新排列{qj}，其中P(j)表示用于選擇各R行的預定選擇次序；當C＝p+1時，按照下式重新排列在第j行中的序列Cj(i)＝C([i×pj]mod(p-1))其中j＝0，1，2，...，(R-1)，i＝0，1，2，...，(p-1)，Cj(p-1)＝0，和Cj(p)＝p，并且如果(K＝C×R)，則交換該幀中至少一個第一信息比特的位置與該幀中至少一個第二信息比特的位置；按照預定次序P(j)選擇R行，并且從所選的行中選擇一個輸入序列；和提供所選的輸入序列，作為用于交織輸入幀的信息比特的讀地址。
2.按照權利要求1所述的方法，其中至少一個第一信息比特的位置是CR-1(p)，并且至少一個第二信息比特的位置是CR-1(0)。
3.按照權利要求1所述的方法，其中至少一個第一信息比特的位置是CR-1(p)，并且至少一個第二信息比特的位置是CR-1(p-1)。
4.按照權利要求1所述的方法，其中第一信息比特的位置是Cj(p)，第二信息比特的位置是Cj(0)，并且對于每一個j交換每個第一信息比特的位置與每個第二信息比特的位置。
5.按照權利要求1所述的方法，其中第一信息比特的位置是Cj(p)，第二信息比特的位置是Cj(p-1)，并且對于每一個j交換每個第一信息比特的位置與每個第二信息比特的位置。
6.按照權利要求1所述的方法，其中k表示最佳交換位置，并且至少一個第一信息比特的位置是CR-1(p)，至少一個第二信息比特的位置是CR-1(k)。
7.按照權利要求1所述的方法，其中k表示最佳交換位置，并且第一信息比特的位置是Cj(p)，第二信息比特的位置是Cj(k)，對于每一個j交換每個第一信息比特的位置與每個第二信息比特的位置。
8.按照權利要求1至7中的任一項所述的方法，還包括隨機化器，用于根據它們被交換的位址，來重新排列所存儲的信息比特的地址。
全文摘要
公開了一種2維交織方法。該方法包括將一幀輸入信息比特劃分為多個組并順序地在存儲器中存儲所劃分的組；按照規定的規則重新排列各個組中的信息比特并且將存在于最后組的最后位置的信息比特移位到最后位置的前一個位置；以及按照預定的次序選擇各個組，并在所選組中選擇各個信息比特之一。
文檔編號H03M13/29GK1520060SQ20031010432
公開日2004年8月11日 申請日期2000年5月19日 優先權日1999年5月19日
發明者金閔龜, 金炳朝, 崔舜在, 李永煥 申請人:三星電子株式會社