專利名稱：一種隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的編解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的設(shè)計(jì)方法，屬于移動(dòng)通信技術(shù)的信道編碼方案技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
1993年，Berrou C等學(xué)者在國(guó)際通信會(huì)議上提出了一種新穎的信道編碼方案，即 Turbo碼。該編碼方案在編譯碼器中使用交織器和解交織器，有效地實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)性編碼的思想，并利用短碼的有效結(jié)合生成長(zhǎng)碼，能夠達(dá)到接近shannon理論極限的性能，Turbo碼的優(yōu)點(diǎn)為低信噪比下有優(yōu)越的譯碼性能，有很強(qiáng)的抗衰落和抗干擾能力。Turbo碼在第三代移動(dòng)通信WCDMA和CDMA2000方案中被采用且為主要編碼方案， 同時(shí)也是新一代移動(dòng)通信LTE (Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn))技術(shù)的主要信道編碼方案。在Turbo碼編譯碼器結(jié)構(gòu)中，交織器是主要組成部分，其對(duì)編碼性能的改善，數(shù)據(jù)速率的提高等有著重要的影響。目前，Turbo碼中采用的交織器有多種設(shè)計(jì)方法和具體實(shí)現(xiàn)形式，都是針對(duì)具體應(yīng)用而設(shè)計(jì)，如分組交織器、隨機(jī)交織器、QPP交織器等。其中，分組交織器存在不利于Turbo碼自由距離的提高，去相關(guān)性不徹底的缺陷，隨機(jī)交織器對(duì)于低重量輸入序列重置的效果不明顯的問題。直到今天，對(duì)交織器的設(shè)計(jì)還沒有完全統(tǒng)一的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是對(duì)于交織器輸出碼重較低的情況，克服分組交織器不利于Turbo碼自由距離的提高、去相關(guān)性不徹底的缺陷，同時(shí)很好地解決隨機(jī)交織器對(duì)于低重量輸入序列重置的效果不明顯的缺點(diǎn)，提出一種隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的設(shè)計(jì)方法，不僅設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且占用內(nèi)存較少。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案
一種隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的編碼方法，包括如下步驟 步驟1，首先將數(shù)據(jù)序列按行的順序?qū)懭際iXn矩陣C，m、η均為大于O的整數(shù)； 步驟2，隨機(jī)產(chǎn)生矩陣C中第i列的移位位數(shù)Pi,其中i e (0，11-1)，并且0彡？/ ^n-I, 首先對(duì)矩陣C中第i列進(jìn)行Pi位的循環(huán)移位操作，然后對(duì)矩陣C中所有的列進(jìn)行循環(huán)移位后生成矩陣Cl，循環(huán)移位公式為
= ^ο+ Jmodssj ’1it d ( n-1, Q ( J· ( m-1
步驟3，隨機(jī)產(chǎn)生矩陣Cl中第J·行的移位位數(shù)K7.，其中J· e (0，m-1)，并且O彡KySm-I, 首先對(duì)矩陣Cl中第j行進(jìn)行Ky位的循環(huán)移位，然后對(duì)矩陣Cl中所有的行進(jìn)行循環(huán)移位后生成矩陣C2，循環(huán)移位公式為
Cl及=JmotoJ，O < i < n-1, O ^ j ^ m-1步驟4，對(duì)矩陣C2按行輸出
I(s) = {[(J + φ mod w] -1} χ +[ + Κυ+ Jmoto ] mod η
其中，j = —(smod )]/ ,j = smod ，·5代表輸入位，Κβ)代表輸出位。本發(fā)明還提出一種基于上述隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的編碼方法的解碼方法，包括如下步驟
步驟(1)，首先將數(shù)據(jù)序列按行的順序?qū)懭雖 Xn矩陣C2，m、n均為大于0的整數(shù)； 步驟(2)，按照交織時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生的第j行的移位位數(shù)K7.,首先對(duì)矩陣C2中第J行進(jìn)行Ky 位的逆向循環(huán)移位，然后對(duì)矩陣C2中所有的行進(jìn)行逆向循環(huán)移位后生成矩陣Cl，循環(huán)移位公式為
Cln = CfIjl-Jfi^ Jmodsl .
步驟(3)，按照交織時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生的第i列的移位位數(shù)Pi,首先對(duì)矩陣Cl中第i列進(jìn)行Pi 位的逆向循環(huán)移位，然后對(duì)矩陣Cl中所有的列進(jìn)行逆向循環(huán)移位后生成矩陣C，循環(huán)移位公式為
廣-j 一 ft
步驟(4)，對(duì)矩陣C按行輸出
Hs) = {[(J -^2-WdJmodm] — 1}χη + ( - Kf) modn，
其中j = Ls / 」，Σ = s mod , s代表輸入位，徹)代表輸出位。作為上述本發(fā)明的隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的編碼方法的變型，還可以采用如下步驟
步驟A，首先將數(shù)據(jù)序列按列的順序?qū)懭雖 Xn矩陣C ；
步驟B，隨機(jī)產(chǎn)生矩陣C中第i行的移位位數(shù)Pi,其中i e (0，η-1)，并且OSPi ^n-I, 首先對(duì)矩陣C中第i行進(jìn)行Pi位的循環(huán)移位操作，然后對(duì)矩陣C中所有的行進(jìn)行循環(huán)移位后生成矩陣Cl，循環(huán)移位公式為
C/i = 0 + JmodW , O 彡 i 彡 n-1，O ^ j ^ m-1
步驟C，隨機(jī)產(chǎn)生矩陣Cl中第J列的移位位數(shù)Ky，其中j· e (0，m-1)，并且O彡KySm-I, 首先對(duì)矩陣Cl中第j列進(jìn)行Ky位的循環(huán)移位，然后對(duì)矩陣Cl中所有的列進(jìn)行循環(huán)移位后生成矩陣C2，循環(huán)移位公式為
= ^^[(!+A'^ods]，O 彡 i 彡 n-1, 0 5 j m-1
步驟D，對(duì)矩陣C2按列輸出
H.s) = {[(j + φ mod— 1) χ + [i + Κυ+ Jmote ]modn
其中，J=[s-(smod )]/ , j = smodn，·5代表輸入位，Ks)代表輸出位。一種基于前述的隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的編碼方法的解碼方法，包括如下步驟
步驟(1)，首先將數(shù)據(jù)序列按列的順序?qū)懭雖 Xn矩陣C2，m、n均為大于O的整數(shù)； 步驟(2)，按照交織時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生的第j列的移位位數(shù)K7.,首先對(duì)矩陣C2中第J列進(jìn)行Ky位的逆向循環(huán)移位，然后對(duì)矩陣C2中所有的列進(jìn)行逆向循環(huán)移位后生成矩陣Cl，循環(huán)移位公式為 C7 一 Γ1
步驟(3)，按照交織時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生的第i行的移位位數(shù)Pi,首先對(duì)矩陣Cl中第i行進(jìn)行Pi 位的逆向循環(huán)移位，然后對(duì)矩陣Cl中所有的行進(jìn)行逆向循環(huán)移位后生成矩陣C，循環(huán)移位公式為
Clj-J = Ckj^ JmodffiJi ；
步驟(4)，對(duì)矩陣C按列輸出
Ks) = {[C/— 畫to)mod m]-l}xw + c i— K》rnodn，
其中=|_s/ 」，Σ =, 5代表輸入位，m代表輸出位。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果
仿真結(jié)果表明，相同條件下，隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器誤比特率性能明顯優(yōu)于分組交織器、規(guī)則行列循環(huán)移位交織器和隨機(jī)交織器，與新一代移動(dòng)通信長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)的信道編碼方案中采用的二次置換多項(xiàng)式交織器的性能接近。同時(shí)，本發(fā)明提出的交織器能夠克服分組交織器對(duì)于輸出碼重較低的情況，去相關(guān)性不徹底的缺陷，也能改善隨機(jī)交織器對(duì)低重量輸入序列重置效果不明顯的問題，同時(shí)該交織器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，占用內(nèi)存少，算法簡(jiǎn)單，在硬件的實(shí)現(xiàn)上較容易，易于進(jìn)一步優(yōu)化，可以推廣到實(shí)際應(yīng)用中。


圖1是本發(fā)明的隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的編碼流程圖。圖2是本發(fā)明的隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的解碼流程圖。圖3是本發(fā)明的另一種變型隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的編碼流程圖。圖4是本發(fā)明的另一種變型隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的解碼流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明 如圖1所示，隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器具體的設(shè)計(jì)步驟如下
第一步，首先將數(shù)據(jù)序列按行的順序?qū)懭雖 Xn矩陣C，以m=8，n=8為例，如表(a)寫入數(shù)據(jù)所示。
權(quán)利要求
1.一種隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的編碼方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟1，首先將數(shù)據(jù)序列按行的順序?qū)懭際iXn矩陣C，m、η均為大于0的整數(shù)；步驟2，隨機(jī)產(chǎn)生矩陣C中第i列的移位位數(shù)Pi,其中i e (0，η-1)，并且OSPi ^n-I, 首先對(duì)矩陣C中第i列進(jìn)行Pi位的循環(huán)移位操作，然后對(duì)矩陣C中所有的列進(jìn)行循環(huán)移位后生成矩陣Cl，循環(huán)移位公式為
2.一種基于權(quán)利要求1所述的隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的編碼方法的解碼方法，其特征在于，包括如下步驟步驟(1)，首先將數(shù)據(jù)序列按行的順序?qū)懭雖 Xn矩陣C2 ；步驟(2)，按照交織時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生的第J行的移位位數(shù)K7.,首先對(duì)矩陣C2中第J行進(jìn)行Ky 位的逆向循環(huán)移位，然后對(duì)矩陣C2中所有的行進(jìn)行逆向循環(huán)移位后生成矩陣Cl，循環(huán)移位公式為
3.一種隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的編碼方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟A，首先將數(shù)據(jù)序列按列的順序?qū)懭雖 Xn矩陣C，m、n均為大于O的整數(shù)； 步驟B，隨機(jī)產(chǎn)生矩陣C中第i行的移位位數(shù)Pi,其中i e (0，n-1)，并且O SPi ^n-I,首先對(duì)矩陣C中第i行進(jìn)行Pi位的循環(huán)移位操作，然后對(duì)矩陣C中所有的行進(jìn)行循環(huán)移位后生成矩陣Cl，循環(huán)移位公式為
4. 一種基于權(quán)利要求3所述的隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的編碼方法的解碼方法，其特征在于，包括如下步驟步驟(1)，首先將數(shù)據(jù)序列按列的順序?qū)懭雖 Xn矩陣C2 ；
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的編碼方法，首先將數(shù)據(jù)序列按行的順序?qū)懭雖×n矩陣C；第二步是隨機(jī)產(chǎn)生矩陣C中第i列的移位位數(shù)Pi,接著進(jìn)行Pi位的循環(huán)移位操作，然后對(duì)矩陣C中所有的列進(jìn)行循環(huán)移位后生成矩陣C1；第三步是隨機(jī)產(chǎn)生矩陣C1中第j行的移位位數(shù)Kj，接著進(jìn)行Kj位的循環(huán)移位，然后對(duì)矩陣C1中所有的行進(jìn)行循環(huán)移位后生成矩陣C2；第四步是對(duì)矩陣C2按行輸出。本發(fā)明還公開了一種隨機(jī)行列循環(huán)移位交織器的解碼方法，本發(fā)明克服分組交織器對(duì)于輸出碼重較低的情況，以及去相關(guān)性不徹底的缺陷，也能改善隨機(jī)交織器對(duì)低重量輸入序列重置效果不明顯的問題。
文檔編號(hào)H03M13/27GK102355271SQ20111033576
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者劉備備, 鞏龍* 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)