推薦用于第三代碼分多址的turbo碼交錯器的有效實現的制作方法

專利名稱：推薦用于第三代碼分多址的turbo碼交錯器的有效實現的制作方法
相關申請的交叉參照本申請要求1998年12月10日提交的申請號為60/111747的美國臨時申請的利益。
Turbo碼的改進是對原接收或發送數據幀進行排列的交錯器。通過處理器執行熟知結構的隨機化算法完成Turbo碼的常規排列。
從不同存儲器位置讀取線性陣數據可實現數據順序交錯。“尋址規則”規定排列，它是交錯/去交錯規則。基于這種存儲器的交錯器/去交錯器方案稱為間接交錯器，因為不要求關聯的去交錯器結構。


圖1表示M序列寄存器作為隨機地址產生器的常規交錯器。一幀數據寫入存儲器5的順序位置。M序列產生器1以線性序列以外的序列，對至少與該幀同樣大小的數據塊產生地址。除抽刪單元4忽略的超出幀規模的地址外，這些地址用于從存儲器5讀出幀元。以排列次序從存儲器5讀取幀元并緩存在FIFO2。時鐘3對M序列產生器和FIFO2定時。雖然因抽刪以不均勻(突發)速率從存儲器5顯現幀元，但FIFO2輸出速率均勻。
這類非均勻交錯由于交錯算法僅根據偽不規則模式，其缺陷是難于獲得足夠的“非均勻性”。進而，常規交錯器在編碼器中要求大量存儲器。常規交錯矩陣還要求延遲補償，從而限制了其用于有實時要求的應用。在美國和歐洲的第三代(3G)CDMA中將出現Turbo碼。從而，Turbo碼交錯器性能是3G CDMA的重要方面。另一重要問題是如何在應用中有效實現交錯器。
因而，需要改進非均勻性的交錯編碼系統和方法。
也需要用于3G CDMA的交錯編碼系統和方法。
從而，本發明的目的是提供改進非均勻性的交錯編碼系統和方法。
本發明的另一目的是提供用于3G CDMA的交錯編碼系統和方法。
表中的地址可包含超出幀規模的幀元的地址，從而，抽刪裝置可連接至該表。該抽刪裝置可構建成廢棄超出幀規模的任何元。該實施例還包含一存儲器。該存儲器可連接至抽刪單元和緩沖器。根據抽刪裝置未廢棄的地址從存儲器讀出數據，并經緩存器輸出。
本發明的另一實施例是一種3G CDMA數據的交錯方法。該實施例包含接收和暫存數據。用時鐘把數據與計數器同步，確保整個系統定時正確采樣。該實施例還包括在至少一個與計數器電連接的表中存儲多個地址。該計數器用于選擇地址。可以構造成選擇某些地址或其全部。該實施例還包括如果選擇地址大于幀規模就用與表電連接的抽刪裝置廢棄該地址。該實施例還包括把數據存儲在與抽刪單元電連接的存儲器中的地址位置，該地址位置相應于未廢棄的選定地址。
本發明的另一實施例是一種用于對3G CDMA數據進行交錯的裝置。該實施例包括接收并暫存數據的存儲器，還包括用于計數的計數器模塊、輸出緩存器模塊及與緩存器模塊和計數器模塊連接用于與其同步的時鐘模塊。
該實施例還包括用于存儲地址的表存儲模塊。還包括與表模塊電連接的抽刪模塊，用于在選定地址超出幀規模時廢棄該地址。
參照下述結合附圖對示范性實施例所作的詳細描述，可更清楚地理解本發明，其中圖1是M序列產生器作為隨機地址產生器基礎的常規交錯器。
圖2是根據本發明的伽羅瓦域(Galois Field)型交錯器的示意圖。
圖2A是圖2所示交錯器的變形。
圖3是圖2的伽羅瓦域型交錯器另一實施例的示意圖。
圖4和圖4A表示交錯器變形。
圖4B根據本發明的代數型交錯器的示意圖。
圖5是對圖4所示的代數交錯器輸出去交錯的直接代數去交錯器的示意圖。
圖6是根據本發明的間接代數型交錯器的示意圖。
發明的詳細描述本發明提供推薦用于第3代碼分多址(3G CDMA)標準的Turbo編碼交錯器的有效實現。伽羅瓦域隨機交錯器圖2說明本發明的一個實施例。該實施例是一種用于伽羅瓦域交錯器的有效實現。通過使工作存儲器210的索引偽隨機化排列數據。從工作存儲器210以排列方式讀取數據后，數據輸出至FIFO緩存器280。
工作存儲器210的索引可包含兩部分行和列。通過把偽隨機數與排列數相組合產生列和行。在一個實施例中，列是排列數，而行是偽隨機數。但是，本領域技術人員認識到，這僅是一種設計選擇，可以相反設置。此外，行和列可稱為最高有效位(MSB)或最低有效位(LSB)。
時鐘215觸發兩級計數器270、260。計數器啟動產生行和列分量用于對工作存儲器210尋址。例如，幀規模為384時，可限定N1＝24，N2＝16，N1、N2分別表示行數與列數。這樣，384＝24×16。參數N1和N2規定計數器可計數的值，可由軟件或硬件改變。第1級計數器270即N20計數至N2，然后發送進位位至第2級計數器260(N1或列計數器)。N2正在計數，因而產生行元。該行元進一步通過用位反轉器290進行位反轉而導出。這樣，對特定的行地址，可使用相應的位反轉地址。下述是位反轉的一個例子
輸入數據 輸出數據000 000001 100010 010011 110100 001101 101110 011111 111存儲器索引的行部可由乘法器295與偏移量相乘。實施例中產生的任何變量可用作偏移量，也可使用常數。本實施例使用N1值作為偏移量。本領域技術人員理解，可用基于隨機或非隨機數序列的索引表或實時數產生器代替位反轉器290，而仍在本發明范圍中。反之，也可刪去位反轉器。
存儲器索引的行部加至其列部得到存儲器索引。例如，乘法器295的輸出是1010且抽刪機構220的輸出是0110(下文說明)，則地址LSB部分中加法器200輸出是1010，在地址MSB部分中加法器輸出是0110。存儲器索引是LSB和MSB的組合。分別用0000ffffH(即LSB屏蔽)和ffff0000H(即MSB屏蔽)屏蔽LSB和MSB并組合屏蔽結果可完成存儲器索引。例如10102&(0000ffffH)+01102&(ffff0000H)＝011010102用偽隨機序列產生器250(即M序列發生器，Gold、Hadamard、Walsh序列發生器等)組合查找表240的內容，可產生列索引。序列產生器250和第1查找表240均由兩級計數器270、260控制。偽隨機序列產生器250的偽隨機數由組合器225與查找表240的值組合。該組合用作表230的索引，此索引又使該表輸出排列的列索引。例如，若列索引定義如下j=log(αi0+αj)]]>式中，j是列索引，i0如下例那樣逐行變化。
ii000122535j可重述如下j=log(αi0+αj)=αx]]>X可從伽羅瓦域方程定義的對數表230找到。
如果列索引位于特定塊規模的范圍外，則由抽刪單元270廢棄(即抽刪)查找表230的輸出。例如，如果N＝8(N是幀規模)且表220產生的隨機序列是[52946171038]，抽刪后，從原序列中去除大于8的數，則序列變成[52461738]。
如果列索引在范圍內，則其加至行索引并產生排列的存儲器索引。該存儲器索引又用于對存儲器210尋址，以檢索數據。本領域技術人員理解，可用計算伽羅瓦域偽隨機數的實時單元代替表230、240。
FIFO緩存器280平滑從存儲器210檢索的數據率，使與時鐘率一致。例如，在各時鐘周期，隨機交錯產生器產生例如[52946171038](抽刪前)的地址。但是，若數據幀規模是8，則數9和10被抽刪。如果改變計數器的快進符號，則M序列重置。這樣，一個時鐘周期后，M序列產生器設置為1，序列重新開始。本領域技術人員理解，可用實時數產生器完成表和偽隨機序列，因而整個單元可不用工作存儲器構成。從而，接收數據進入系統時，可進行排列并經FIFO緩存器280實時輸出。對下述實施例亦如此。
圖2A顯示抽刪單元220位于加法器200以后，而非像圖2那樣位于其以前。這使由N2和N1聯合作為任意數L即，L＜(N1*N2)而非L＜N1，確定抽刪。在圖2A中，N2計數器270與N1計數器260輸入一起輸入至查找表240，從而使得列排列與行無關。
圖4是圖2A的簡化，畫出序列產生在序列產生器255中固定，該序列產生器可是代表型序列產生器。如圖2A所示，N2計數器270提供某些查找表240的控制。
圖4A顯示塊290可起位反轉器或隨機序列產生器的功能。如圖所示，從塊290向塊240提供查找表240的附加輸入。
圖3表示伽羅瓦域交錯器的另一實施例。該實施例通過去除查找表230進行簡化。該實施例工作對存儲器要求較低。代數交錯器圖4B說明本發明另一實施例。該實施例是代數交錯器的有效實現。代數交錯器可包含表，該表可由實時偽隨機產生器代替。此外，該實施例還可包含抽刪單元(這里稱為解碼器)470、放大器400和加法器420。這些單元與上述相同單元執行同樣功能。這種代數交錯器是參數化的，因而通過使用少量參數可以任意規模重構。由此，減少對存儲器的要求，具有重大優點。
交錯器包含兩個查找表460、430和兩級計數器450、440。兩個查找表的輸出加以組合，表由兩級計數器440、450索引。查找表460(即N2)可由N2計數器索引，而查找表430可由計數器N1產生的每個計數索引。FIFO緩沖器480深度減至最小，解碼器470抽刪最后M尾位，從而在幀規模內產生工作存儲器地址。此外，同樣計數器440、450可對線性陣寫入尋址重復使用。
代數交錯器是逐行、逐列排列塊的交錯器，因而可構成用于代數交錯器的直接去交錯器。圖5表示直接代數去交錯器，示于圖4的代數交錯器向該去交錯器輸出。N1和N2的相應倒置表分別表示為/N1和/N2。直接去交錯器還可不需工作存儲器而在線(即實時)產生去交錯地址。代數間接交錯器本發明另一實施例是示于圖6的間接代數交錯器。間接代數交錯器使用線性塊尋址單元620組合偽隨機地從工作存儲器610向緩存器(FIFO)660讀取所必需的索引部分(即行和列或MSB和LSB)。各塊的指針是查找表N1 630和兩級計數器640、650的輸出。通過對位于時鐘尋址單元620(未圖示)內的表編索引或把計數器640輸出與查找表630輸出加以組合，塊尋址單元620用作地址產生器。N2計數器640直接選擇偏移地址，而查找表(N1)630由N1計數器650控制。FIFO緩存器660深度減至最小，解譯器660抽刪任何大于幀規模的地址。本實施例與代數交錯器(示于圖4)的不同點在于，僅用一個查找表產生偽隨機地址。
本領域技術人員理解，可把偽隨機數用于標引FIFO緩存器，代替選擇偽隨機數標引工作存儲器(用于轉移FIFO緩存器所存數據)。從FIFO緩存器選擇的輸入數據可順序寫至工作存儲器。因此，數據可順序存入工作存儲器(相對于偽隨機存入)，而對FIFO偽隨機尋址。為使用工作存儲器中的數據，可用順序計數器或其它線性尋址模塊標引工作存儲器。
應理解，不脫離本發明的范圍，可改進上述構成及上述工作順序。從而上述說明或附圖中所示的所有內容應理解為說明而非限定含義。
還應理解，下述權利要求試圖覆蓋上述發明的全部一般和特定特點，本發明范圍的所有敘述認為落在權利要求范圍中。
權利要求
1.一種Turbo碼交錯器，其特征在于，它包括存儲器，以順序位置接收并暫存數據；計數器；電耦聯至計數器的表，所述表包含多個地址，根據所述計數器以偽隨機序列選擇所述地址中的某些地址；電耦聯至所述表的抽刪裝置，構成為廢棄所述選擇的多個地址中大于幀規模的某些地址，并且所述存儲器構成為根據未被廢棄的所述選擇的多個地址中的一些地址，檢索所述數據；緩存器，從所述存儲器接收并輸出所述數據；耦聯至所述緩存器和所述計數器的時鐘發生器，構成為使所述緩存器和計數器同步。
2.如權利要求1所述的Turbo碼交錯器，其特征在于，還包括電耦聯至所述計數器的位反轉器，構成使所述計數器輸出的位組反轉；電耦聯至所述位反轉器的乘法器，構成使所述反轉的計數器位組偏移；電耦聯至所述抽刪裝置和乘法器的組合器，構成為通過組合所述偏移的反轉計數器位與所述多個地址中未抽刪的一些地址，產生多個其它存儲器地址；所述存儲器構成為根據所述多個其它存儲器地址檢索所述數據。
3.如權利要求1所述的Turbo碼交錯器，其特征在于，所述表包含實時偽隨機數產生器，構成為根據預定公式產生偽隨機數。
4.如權利要求1所述的Turbo碼交錯器，其特征在于，還包括電耦聯至所述計數器和所述表之間的數產生器，構成為產生多個表地址；所述計數器控制所述數產生器；所述多個表地址用于對所述表尋址。
5.如權利要求1所述的Turbo碼交錯器，其特征在于，所述表包含多個第2表。
6.一種交錯方法，其特征在于，它包括下述步驟以存儲器中順序位置接收并暫存數據；在表中存儲多個地址；提供與所述表電耦聯的計數器；根據所述計數器選擇多個所述地址中的某些地址；用電耦聯至所述表的抽刪裝置廢棄所述多個地址中大于幀規模的某些地址；根據所述存儲器中所述多個地址位置的一些未廢棄地址檢索數據；用時鐘使所述數據檢索和所述計數器同步。
7.如權利要求6所述的交錯方法，其特征在于，還包括下述步驟把從所述計數器接收的二進制位組加以反轉；把所述反轉的計數器二進制位組乘以偏移數，所述偏移數是大于零的預定數；通過把所述經偏移的所述反轉的計數器二進制位組與所述多個地址中未抽刪的一些地址加以組合，產生多個其它存儲器地址；根據所述多個其它存儲器地址，在所述存儲器中檢索所述數據。
8.如權利要求6所述的交錯方法，其特征在于，還包括根據預定公式實時產生所述偽隨機數的步驟。
9.如權利要求6所述的交錯方法，其特征在于，還包括下述步驟用電耦聯至所述計數器與所述表間的產生器產生多個表地址；用所述計數器控制所述產生器；用所述多個表地址對所述表尋址。
10.一種交錯裝置，其特征在于，它包括存儲單元，用于接收并暫存數據；用于計數的計數單元；表存儲單元，用于存儲多個地址并按照所述計數器以一種序列提供所述地址中的一些地址；抽刪單元，電耦聯至所述表單元，用于廢棄所述選擇的多個地址中大于幀規模的一些地址；存儲器讀出單元，電耦聯至所述抽刪單元，用于在所述選擇的多個地址中未廢棄的一些地址，從所述存儲器單元檢索數據；緩存單元，用于輸出從所述存儲器單元檢索的數據；時鐘單元，耦聯至所述緩存單元和計數器單元，用于使所述緩存單元和所述計數器單元同步。
11.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括位反轉單元，電耦聯至所述計數器單元，用于反轉來自所述計數器單元的二進制位組；乘法器單元，電耦聯至所述位反轉單元，用于偏移所述經反轉的計數器二進制位組，所述偏移是大于零的預定數；組合器單元，電耦聯至所述抽冊單元和乘法器單元，用于通過把所述偏移的反轉計數器二進制位組與所述多個地址中未抽刪的一些地址加以組合，產生多個其它存儲器地址；所述存儲器單元，根據所述多個其它存儲器地址檢索所述數據。
12.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述表單元是實時偽隨機數產生器單元，用于根據預定公式產生偽隨機數。
13.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括產生器單元，電耦聯至所述計數器單元與所述表單元間，用于產生多個表地址；所述計數器單元控制所述產生器單元；所述表單元用所述多個表地址尋址。
14.一種對數據幀元進行交錯的Turbo碼交錯器，其中，數據幀由N個元構成，N是大于1的正數，其特征在于，所述交錯器包括存儲器，在可尋址位置存儲幀元并從可尋址位置檢索幀元，而且所述幀元存放在根據連續序列的第1地址序列的位置，并根據第2地址序列檢索幀；時鐘產生器，產生時鐘信號；第1計數器，對時鐘信號順計數直到N2值，N2是正整數；第2計數器，對第1計數器的進位順計數直到N1值，N1與N2的乘積是至少等于N的正整數；地址產生器，根據所述第1和第2計數器產生第2地址序列作為偽隨機序列；抽刪電路，壓縮從與大于N的第1和第2計數器乘積值對應的存儲器位置檢索的數據；緩存器，接收根據所述第2地址序列從存儲器檢索的N元，并以所述時鐘信號確定的速率傳送所述N元。
15.如權利要求14所述的turbo碼交錯器，其特征在于，所述地址產生器包括位反轉器，產生把所述第1計數器中的位模式反轉的反轉N2字段；偽隨機數產生器，根據所述第2計數器的位模式產生偽隨機數；乘法器，把所述反轉N2字段與偏移數相乘形成乘法器輸出；加法器，把所述乘法器輸出與偽隨機數相加，產生第2地址序列數。
16.一種對數據幀元進行交錯的裝置，其中，數據幀由N個元構成，N是大于1的正數，其特征在于，所述交錯器包括存儲單元，在可尋址位置存儲幀元并從可尋址位置檢索幀元，而且所述幀元存放在根據連續序列的第1地址序列的位置，并根據第2地址序列檢索幀；時鐘單元，產生時鐘信號；第1計數器單元，對時鐘信號順計數直到N2值，N2是正整數；第2計數器單元，對第1計數器的進位順計數直到N1值，N1與N2的乘積是至少等于N的正整數；地址產生單元，根據所述第1和第2計數器單元產生第2地址序列作為偽隨機序列；抽刪單元，壓縮從與大于N的第1和第2計數器乘積值對應的存儲器位置檢索的數據；緩存單元，接收根據所述第2地址序列從存儲器單元檢索的N元，并以所述時鐘信號確定的速率傳送所述N元。
17.如權利要求16所述的裝置，其特征在于，所述地址產生器包括位反轉單元，產生把所述第1計數器單元中的位模式反轉的反轉N2字段；偽隨機數產生單元，根據所述第2計數器的位模式產生偽隨機數；乘法單元，把所述反轉N2字段與偏移數相乘形成相乘輸出；加法單元，把所述相乘輸出與偽隨機數相加，產生第2地址序列數。
18.一種對數據幀元進行交錯的方法，其中，幀由N個元組成，N是大于1的正整數，其特征在于，包括下述步驟在可尋址位置存儲幀元并從所述可尋址位置檢索該幀元，幀元存放在根據連續序列的第1地址序列的位置，并根據第2地址序列檢索幀元；產生時鐘信號；在第1計數器中計數產生的時鐘信號直到N2值，N2是正整數；在第2計數器中計數第1計數的進位，直到N1值，N1與N2乘積是至少等于N的正整數；根據第1和第2計數器產生第2地址序列作為偽隨機序列；壓縮與大于N的第1和第2計數器乘積值相對應的檢索元；根據所述第2地址序列緩存檢索的N個元；以由所述時鐘信號確定的速率傳送N個元。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述產生第2地址序列的步驟包括下述步驟產生反轉N字段，該字段為第1計數器中位模式的反轉；根據所述第2計數器中的位模式產生偽隨機數；把反轉的N2字段與偏移數相乘，產生一個乘積；把所述積與所述偽隨機數相加，產生第2地址序列數。
全文摘要
本發明涉及用于第3代碼分多址(3G CDMA)數據的Turbo碼交錯器方法和裝置。該裝置包括接收并暫存數據的存儲器、計數器和耦合至存儲器和計數器用于同步的時鐘產生器。該裝置還包括表,容納由計數器選擇的地址。在地址大于幀規模時,耦合到表的抽冊裝置廢棄該地址。緩存器耦合到存儲器和時鐘。存儲器構成為從未廢棄的選擇地址檢索數據并把它送至緩存器,用于輸出。
文檔編號H03M13/00GK1381095SQ99815646
公開日2002年11月20日 申請日期1999年12月6日 優先權日1998年12月10日
發明者崔健, 李斌, 童文, 汪瑞 申請人:諾泰網絡有限公司